1.1毕业设计的目的
毕业课程设计是学生在最后学习阶段一次重要的设计训练与考核，通过此环节的实践其目的是：
1）培养学生在综合运用已修课程所学的理论知识，结合教学掌握一定的设计技能，并通过实际设计训练巩固和提高所学的理论知识。
2）通过实际设计训练，使学生掌握设计的一般方法和步骤，树立正确的设计思想，建立工程概念，培养学生独立思考与集思广益的团队合作方式，为后续从事技术工作与进一步学习奠定基础。
3）通过设计计算，培养学生运用设计资料，手册与国家技术标准、规范的能力，进行一次全面的机械设计基本技能训练，提高综合素质。
通过该毕业设计，使学生达到以下目的：能综合的编写机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，数控加工刀具卡片等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案。
1.2 毕业设计的基本要求：
1.2.1主要任务
学生应在指导老师的指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表
1.2.2知识要求
学生在毕业设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题
1.2.3能力要求
学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术范围，提高工程设计计算、图纸的绘制、编写技能文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。
1.2.4综合素质要求
通过毕业设计，学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学
1
态度和严谨求实的工作作风；在工作设计应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点
2 空压机曲轴零件的分析
2.1空压机的简述
空气压缩机（英文为：air compre ssor）是气源装置中的主体，它是将原 动机（通常是电动机）的机械能转换成 体压力能的装置，是压缩空气的气压发 生装置
空压机工作原理简述 螺杆式单级压缩 空压机是由一对相互平行齿合的阴阳转子（或 称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空 气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着 转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式
空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽与阳转子的齿被主电机驱动而旋转。 由电动机直接驱动压缩机，使曲轴产生旋转运动，带动连杆使活塞产生往复运动，引起气缸容积变化。由於气缸内压力的变化，通过进气阀使空气经过空气滤清器（消声器）进入气缸，在压缩行程中，由於气缸容积的缩小，压缩空气经过排气阀的作用，经排气管，单向阀（止回阀）进入储气罐，当排气压力达到额定压力0.7MPa时由压力开关控制而自动停机。当储气罐压力降至0.5--0.6MPa时压力开关自动联接启动。
2.2空压机曲轴的作用
空压机曲轴是活塞式压缩机中接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋
转运动变为直线运动的一个重要零件，它在工作过程中将承受周期性的、复杂的交变载荷，曲轴常用材料有优质碳素结构钢和球墨铸铁等，因此曲轴毛坯也就有锻造曲轴和铸造曲轴两大类。本设计当中，曲轴采用铸造毛坯。
2.3空压机曲轴所选材料的特点
2
本设计中的空压机曲轴在工作过程中承受周期性的、复杂的交变载荷，选
用的材料是
QT600-3球墨铸铁，在力学性能方面是可行的。QT600-3球墨铸铁的特点有：（1）热导率 QT600-3组织中的石墨比基体组织（P+F）导热性能要好得多，因此QT600-3热导率较好。（2）减振性： 由于含碳量较高，QT600-3减振性要优于钢，球铁中的碳主要以石墨的形式存在，石墨的球化率越高，减振性就越低，所以应选用球化率不是很高的球铁QT600-3。并且球铁的减振性受温度的影响很小，不会因温度升高或降低而变化。 （3）在切削性能方面： 球墨铸铁含有较多的石墨，能起切削润滑作用，因而切削加工阻力较小，切削速度较高。 （4）耐蚀性 大量实验结果证明，球墨铸铁在大气中及淡水中，尤其是在流动的水中，耐蚀性优于钢。（5）耐磨性： 由于含碳量较高及石墨的作用，球墨铸铁是良好的耐磨和减摩材料，其耐磨性要优于钢,可降低对钢板的损伤，提高产品的合格率。
球墨铸铁辊的制造工艺流程为：铸件浇铸 → 铸件探伤 → 去应力退火→金属切割加工→ 时效处理。球墨铸铁的浇铸可采用砂型铸造。与锻钢相比，铸件留取的加工余量要小得多，材料本身切削加工性较好，工艺过程相对简单，缩短了加工周期。 曲轴接受电动机以扭矩形式输入的动力、并将旋转运动变为直线运动的工作流程中，环境高温易于上升，但材料本身的温度变化不大，且球墨铸铁在多方面的性能都接近或优于中碳锻钢，因此用球墨铸铁辊来代替承受冲击载荷不是很大的中碳锻钢辊，其µ→←使用寿命至少不会降低。球墨铸铁在材料性能、加工工艺等很多方面都优于或接近中碳锻钢，很好地解决了轧机前后因使用中碳锻钢辊而造成的钢材或铸坯的表面划伤等难题，而且大幅度降低了成本。球墨铸铁辊在轧机前后辊道上的成功应用表明，在冶金企业里，球墨铸铁辊的应用具有很大的推广价值。
3 工艺规程设计
3.1空压机曲轴的工艺分析
3
4
通空压机曲轴的零件图工艺分析，来确定零件加工的内容、加工要求，初
步确定各个加工结构的加工方法。 3.1.1确定加工内容
本设计中的空压机曲轴结构较为简单，主要有平面、轴系、孔系、螺纹等结构组成，毛坯为铸件。根据附录1的图纸，得出的加工表面有：
（1）尺寸φ100+0.025 +0.003的两处轴颈 （2）尺寸φ100-0.036 -0.071的拐轴 （3）尺寸φ105-0.24 -0.40的过渡轴， （4）锥度1:10的轴，宽28-0.022 -0.074的键槽 （5）5×M24-7H、M12-7H系列螺纹孔 （6）两处140+0.022 +0.008×270四周平面 （7）两处尺寸75的左右侧面 （8）各类油孔及两端A6.3中心孔等 3.1.2 明确加工要求
根据零件图纸中各加工表面的尺寸、形位公差、粗糙度等要求的具体分析。
可以得出零件主要加工要求为：
（1）尺寸φ100-0.036 -0.071的拐轴，尺寸公差大于IT7级，表面粗糙度要求较高，为 Ra0.8μm，形位公差也有较高要求，其圆柱度为0.015，该轴的中心线与基准A—B的平行度为φ0.02。
（2）尺寸φ100+0.025 +0.003的两处轴颈，尺寸公差大于IT7级，表面粗糙度要求较高，为 Ra1.6μm，形位公差也有较高要求，其两处轴颈与基准A—B的同轴度要求均为φ0.02。同时两处轴颈的圆柱度为0.015。
（3）尺寸φ105-0.24 -0.40的过渡轴与锥度1:10的轴，虽然尺寸精度不高，但在表面粗糙度上也有较高要求，为Ra1.6μm。并且其中锥度轴在形位公差上要求其表面相对基准A—B的跳动范围在0~0.03，其中心线与基准C的中心线的共线度为0.05。
（4）5×M24-7H、M12-7H系列螺纹孔尺寸精度较高，公差都为IT7级。 （5）键槽的精度一般，但形位公差有要求。
其他一般加工要求为：油孔φ32、φ20、φ10及各类加工平面只标注了基本尺寸，可按自由尺寸公差等级IT11~IT12来处理，表面粗糙度要求不高，为
5
Ra12.5μm。
图纸中有技术要求：
（1）1:10圆锥面要用标准量规涂色检查，接触面不少于80%。 （2）清除干净油孔中的切削。 （3）未注倒角为1×45°。 （4）要求该零件材料为QT600-3
3.1.3 拟定各结构的加工方法
根据分析各加工部位的加工要求得出：
-0.036 -0.24
（1）尺寸φ100+0.025 +0.003的两处轴颈，尺寸φ100-0.071的拐轴，尺寸φ105-0.40的过渡
轴，锥度1:10的轴拟选择粗车 → 精车 → 磨削的方案。 （2）平面类可用面铣刀粗铣 → 精铣的方法。
（3）5×M24-7H、M12-7H系列螺纹孔处可选用钻中心孔 → 钻底孔 → 扩孔 → 铰孔
（4）其余不重要表面可一次加工至尺寸
另外，在加工表面的形位公差的要求上，在加工时要根据定位基准来保证。
3.2毛坯尺寸的确定
毛坯的尺寸的确定详见毛坯图。其中，曲轴在铸造时，左端轴φ100+0.003处在直径方向流出工艺尺寸量，铸造尺寸为φ130mm，这样是为了开拐前加工出工艺键槽准备，该工艺键槽与开拐工装配合传递扭矩。
+0.025
图3-25 毛坯图
6
3.3加工的流程图示一览表
图3-2 工序一：毛坯
图3-3 工序五：粗铣平面
图3-4 工序七：打中心孔、铣端面
7
图3-5 工序八：粗车左右外圆
图3-6 工序九：铣工艺键槽
图3-7 工序十：粗车拐径
8
图3-8 工序十一：磨拐轴
图3-9 工序十二：精铣平面
图3-10 工序十三：钻攻螺纹孔
9
图3-11 工序十四：精车左右端外圆
图3-12 工序十五：磨左右端外圆
图3-13 工序十六：半精车圆锥
10
图3-14 工序十七：磨圆锥面
图3-15 工序十九：铣键槽
图3-16 工序二十：钻左端各类孔
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图3-17 工序二十一：钻斜油孔
3.4机床的选择
热处理设备的选择
工序二中，时效处理的设备选用
空压机曲轴，材料是由球墨铸铁QT600-3，铸件。尺寸精度较高，在工作过程中主要是传递扭矩与传动，载荷较大。为了达到消除工件在加工时产生的残余内应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。需采用人工时效来改善其机械性能。
因此，采用台车炉的设备来实现本次时效处理，台车炉是国家标准节能型周期式作业炉，超节能结构，采用复合纤维保温，超轻质高强度微珠真空球节能砖，独家生产防掉丝上斜20°搁丝砖，炉口防工件撞击砖，自动密封台车和炉门，一体化连轨，不需基础安装，放在水平地面即可使用。主要用于高铬、高锰钢铸件、灰口铸铁件、球墨铸铁件、轧辊、钢球、破 碎机锤头、耐磨衬板淬火、退火、时效以及各 种机械零件热处理之用。根据本次零件的 大小选用的台车炉型号为RT2-105-9 其工作区尺寸为1500×800×600
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外圆表面加工设备的选择
工序八、十、十四、十六中车削的设备选用
空压机曲轴主要加工表面都属于回转体，并且精度等级高，采用车床进行粗、精加工。再用磨床进行表面光整。
削时采用的是型号为CW6180普通车床，其主要用于车削内外圆柱面、圆锥面及其它旋转体零件，可加工各种常用的公制、英制、模数和径节螺纹，并能拉削油沟和键槽。其结构刚度与传动刚度均较高，精度稳定，并能进行强力切削。
图3-19 CW6180普通车床
工序十一、十五、十七中磨削的设备选用
磨削时采用的是型号为M1432外圆磨床。M1432型万能外圆磨床用于磨削圆柱和圆锥形零件的外圆和内孔。机床的外磨砂轮、内磨砂轮、工件、油泵及冷却，均以单独的电机驱动。机床的工作台纵向运动，可由液压驱动，也可用手轮摇动。砂轮架横向快速进退由液压驱动，其进给运动由手轮机构实现。
图3-20 M1432外圆磨床
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平面铣削设备的选用
工序五、十二中的铣削平面的设备选用
空压机曲轴中有的平面结构较简单，可采用X62W卧式铣床，该机床由普通机床发展而来。它集于机械、液压、气动、伺服驱动、精密测量、电气自动控制、现代控制理论、计算机控制等技术于一体，是一种高效率、高精度能保证加工质量、解决工艺难题，而且又具有一定柔性的生产设备。
图3-21 X62W卧式铣床
键槽的加工设备的选用
工序九、十九中键槽加工的设备选用
选用的是X52K型号的立式铣床，可以铣平面、铣侧面、铣沟槽、铣特型面、铣齿条，与分度头和挂轮配合还可以铣球面和螺旋伞齿轮等
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孔类的加工设备选择
工序七、十三中钻孔的设备选用
选用型号为T68的卧式镗床，其是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7，除扩大工件上已铸出或已加工的孔外，卧式镗床还能铣削平面、钻削、加工端面和凸缘的外圆，以及切螺纹等，主要用在单件小批量生产和修理车间，加工孔的圆度误差不超过 5微米，表面粗糙度为Ra0.63～1.25微米。所以曲轴上左端φ20孔，扩φ32,孔， 锪60°倒边，钻φ10油孔和M12-7H螺纹底孔φ10，钻M24-7H螺纹底孔φ21，攻M24-7H螺纹，攻M12-7H螺纹等
图3-23 T68卧式镗床
斜油孔设备的选用
工序二十一中斜油孔的设备选用
斜油孔精度地，但结构特殊。选用型号为Z3040的摇臂钻床，该机床属于粗加工机床，是一种应用广泛的万能机床，适用于加工中小零件
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3.5加工路线的制定
3.5.1加工阶段划分的依据
对于一些加工质量要求较高或较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：
粗加工阶段——主要任务是切除各表面上的大部分余量，其关键问题是
提高生产率。
半精加工阶段——完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。 精加工阶段——保证各主要表面达到图样要求，其主要问题是如何保证
加工质量
光整加工阶段——对于表面粗糙度和尺寸精度要求很高的表面，还需要
进行光整加工阶段。这个阶段的主要目的是提高表面质量，一般不能用于提高形状精度和位置精度。常用的加工方法有金刚车（镗）、研磨、珩磨、超精加工、镜面磨、抛光及无屑加工等。
3.5.2加工顺序的安排的原则 切削加工顺序的安排
先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整
加工
先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等表面的加工，后安排如
键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前进行。
先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平
面和孔的端面，然后再加工孔。这样可以使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减少刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。
基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一
般是进行定位面的粗加工和半径加工（有时包括精加工），然后再以精基准定位加工其他表面。例如，轴类零件的顶尖孔的加工。
热处理工序的安排
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热处理可以提高材料的力学性能，改善金属的切削性能以及消除残余应力。在制定工艺路线时，应根据零件的技术要求和材料的性质，合理地安排热处理工序。
退火与正火 退火或正火的目的是为了消除组织的不均匀，细化晶粒，
改变金属的加工性能。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件用正火提高其硬度，以获得适中的较好的可切削性，同时能消除毛坯制造中的残余应力。退火与正火一般安排在机械加工之前进行。
时效处理 以消除内应力、减少工件变形为目的。为了消除残余应力，
在工艺过程中需安排时效处理。对于一般铸件，常在粗加工前或之后安排一次时效处理；对于要求较高的零件在半精加工后尚需再安排一次时效处理；对于一些刚性较差、精度要求特别高的重要零件（如精密丝杠、主轴等），常常在每个加工阶段之间都安排一次时效处理。
调质处理 零件淬火后在高温回火，能消除内应力、改善加工性能并
能获得较好的综合力学性能。一般安排在粗加工之后进行。对于一些性能要求不高的零件，调质也做最终热处理。
淬火、渗碳淬火和渗氮 他们的主要目的是提高零件的硬度和耐磨性，
常安排在精加工（磨削）之前进行，其中渗氮由于热处理温度较低，零件变很小，也可以安排在精加工之后。
辅助工序的安排
检查工序是主要的辅助工序，除了每道工序由操作者自行检查外，在粗加工之后，精加工之前，零件转换车间时，以及重要工序之后和全部加工完毕、进库之前，一般都要安排检验工序。
另外，其他辅助工序有：表面强化和去毛刺、倒棱、清洗、防锈等。 3.5.3加工顺序的拟定 ( 详细见附表)
根据上述依据，本次设计的空压机曲轴的工序安排如下： ➢ 铸造毛坯料 ➢ 人工时效处理
➢ 非加工表面涂红色防锈漆
➢ 划偏心距120±0.1mm及外形加工线
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➢ 粗铣75mm×140mm两平面、270mm上两平面，铣140+0.008mm左右两侧面 ➢ 划两轴端中心孔线，照顾各部分加工余量
➢ 镗钻左、右两端中心孔A6.3，再镗两端面，保证总长度尺寸 ➢ 粗车左、右端外圆，粗车拐径外侧左、右端面 ➢ 在左端φ125 -0.021mm外圆上铣工艺键槽
➢ 车拐径φ110-0.071mm，车拐径内左、右侧面，并倒圆角，外圆留余量 ➢ 两中心孔定位，精磨拐径至图样尺寸，磨圆角R3
➢ 精铣75mm×140mm两底面，140+0.008mm左右两侧面，270mm上平面，至图样尺
寸，保证中心距 ➢ 钻、攻4×M24-7H螺纹
➢ 一夹一顶，半精车左、右端各轴径，留0.6mm余量，保证长度尺寸 ➢ 以端面两中心孔定位，精磨左、右端各轴径档至图样尺寸，磨圆角R3 ➢ 一夹一顶，半精车1:10圆锥，留磨量
➢ 以两端中心孔定位，精磨1:10圆锥至图纸尺寸 ➢ 划键槽线
➢ 铣键槽至图样尺寸
➢ 钻好左端轴孔、油孔及攻各类螺纹 ➢ 钻拐径斜油孔
➢ 钳工修油孔，倒角，清污垢 ➢ 检验各部分尺寸，涂油入库
+0.022
-0.036 0
+0.022
3.6加工工步的确定
3.6.1工步划分的依据
在一个工序中，当加工表面不变，切削刀具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步。以下三个因素中任一因素改变后，即成为新的工步。每一工步通常包括一个工作行程，也可包括几个工作行程。
为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个加工表面的工步，成为复合工步，也可以看作一个工步。对于在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，为了简化工序内容的叙述，也视为一个工步。详细见附表
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3.6.2 工步的划分
工序 5 粗铣中分为4个工步：
①粗铣75mm×140mm两平面 ②270mm上两平面 ③铣140+0.022
+0.008mm左侧面 ④铣140+0.022 +0.008mm右侧面
工序 7 镗钻中分为2个工步：
①镗左端面 ②钻中心孔 ③镗右端面 ④钻中心孔
工序 8 粗车中分为3个工步：
①车左端外圆 ②车右端外圆
③粗车拐径外侧左、右端面
工序 9 铣中分为1个工步：
①在左端φ125 0
-0.021mm外圆上铣工艺键槽
工序10 粗车中分为4个工步：
①粗车拐径 ②粗车拐径内侧面 ③精车拐径，留磨量 ④精车拐径内侧面
工序11 中分为1个工步：
①精磨拐径至图样尺寸，磨圆角R3
工序 12 精铣中分为3个工步：
①精铣140+0.022
+0.008mm左侧面
②精铣140+0.022 +0.008mm右侧面，至图样尺寸 ③精铣75mm×140mm两底面
④精铣270mm的上平面，保证距中心高80mm，总高为270mm
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工序 13 钻中分为2个工步：
①钻螺纹底孔φ21 ②攻4×M24-7H螺纹
工序14 精车中分为4个工步：
①车拐径外侧左、右端面至尺寸 ②精车左端轴颈，留磨量 ③精车右端轴颈，留磨量
④其余各轴径档车至φ106，保证长度尺寸工序15 磨削中分为3个工步：
①精磨左端轴颈 ②精磨右端轴颈
③精磨φ105-0.24
-0.40的过渡轴，磨圆角R3
工序16 精车中分为1个工步：
①精车1:10圆锥，留磨量0.6mm
工序17 磨削中分为1个工步：
①精磨1:10圆锥至图纸尺寸
工序19 铣中分为1个工步：
①铣键槽至图样尺寸
工序20 钻中分为7个工步：
①钻左端φ20孔，深136 ②扩φ32,孔，深50 ③锪60°倒边
④钻φ10油孔和M12-7H螺纹底孔φ10 ⑤钻M24-7H螺纹底孔φ21 ⑥攻M24-7H螺纹 ⑦攻M12-7H螺纹
工序21 钻中分为1个工步：
①钻拐径斜油孔
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3.7定位与夹紧方案的分析
3.7.1基准的分类与定位基准的选择原则
基准是零件上用来确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
（1）设计基准 设计基准是图纸上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。
（2）工艺基准 工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。这里需要选择的是定位基准。工艺基准是在加工、测量和装配时所使用的必须是实在的。然而作为基准的点、线、面有时并不一定具体存在（如孔和外圆的中心线，两平面的对称中心面等），往往通过具体的表面来体现，用以体现基准的表面称为基面。零件在加工过程中，定位基准的选择不仅对加工精度和确定加工顺序有很大的影响，而且对工装夹具的设计与制造影响也很大。由于定位基准是由零件上具体表面的体现，因此，定位基准的选择实际上是定位基面的选择。
在进行基准的选择时，一般遵循以下几条基本原则。
粗基准选择原则 用没有经过加工的表面作为定位基准称为粗基准。对于待
加工零件而言，选择粗基准时，必须要达到以下两个基本要求：其一，应保证所有加工表面都有足够的加工余量；其二，应保证工件的加工表面和不加工表面之间有一定的位置精度。粗基准的选择如下: ① 相互位置要求原则 ② 加工余量合理分配原则 ③ 重要表面原则 ④ 不重复使用原则 ⑤ 便于工件装夹原则
对于曲轴零件一开始以两端φ100+0.003未加工外圆表面作为粗基准，粗铣75mm×140mm两平面、270mm上平面。
精基准的选择原则 精加工的选择应有利于保证加工精度，并使零件装夹方
便。在选择时，主要应考虑以下几点。 ①基准重合原则
21
+0.025
②基准统一原则 ③自为基准原则 ④互为基准原则 ⑤便于装夹原则
对于曲轴零件选取了两端的A6.3中心孔以及两端φ100+0.003已加工外圆表面作为精基准。
辅助基准的选择 辅助基准的选择是为了便于装夹或易于实现基准统一而
认为制成的一种定位基准。对于曲轴类零件加工所使用的两个中心孔 3.7.2各加工表面定位与夹紧方案确定
铣平面的装夹方案示意图如下：
该工序中分四次装夹，都是用机用虎钳装夹，限制五个自由度。固定钳口与底面限制3个自由度，分别是X、Y、Z的转动,活动钳口限制了X的移动，Z的转动。
图3-26 工序五、十二中的装夹方案
车削左右两端各轴档的装夹方案示意图如下：
使用两种装夹方案，一夹一顶方案，和双顶尖装夹，都限制五个自由度。一夹一顶方案中三爪卡盘限制X、Y、Z的移动，活动顶尖限制X、Y的转动。双顶尖装夹
图3-27 工序十六中的装夹方案示意图
22
+0.025
图3-28 工序八、十四、十五、十七中的装夹方案示意图
为了工件在回转运动时，能够受 力平衡，因此运用了配重装置， 如图所示
图3-29 配重装置 加工拐径时的装夹方案示意图如下：
使用的是一夹一顶装夹方案，限制五个自由度。三爪卡盘限制X、Y、Z的移动，活动顶尖限制X、Y的转动。
图3-30 工序十、十四中的装夹方案
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加工各类孔德装夹方案示意图如下：
使用的装夹方案是一个大平面定位压紧方案，限制四个自由度。工作台的大平面限制X、Y的转动，Z的移动，压板限制Z的移动。
图3-31 工序五、七、十三、二十的装夹方案示意图
加工键槽时的装夹方案示意图如下：
使用的装夹方案是一个大平面定位压紧方案，限制四个自由度。工作台的大平面限制X、Y的转动，Z的移动，压板限制Z的移动。
图3-32 工序九、十九中的装夹方案示意图
24
3.8工序尺寸的确定
确定曲轴径向的工序尺寸
曲轴外圆表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。根据毛坯尺寸，应将总余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。曲轴外圆表面的工序加工余量、工序尺寸及Ra值见下表 3-1 ：
表3-1 平面工序尺寸
加工表面（mm） 工序双边余量（mm） 粗 半精 10 φ100+0.025 +0.003 8 1.4 φ100+0.025 +0.003 φ100-0.036 -0.071 8 8 1.4 1.4 6 φ105-0.24 -0.40工序尺寸及公差（mm） 粗 半精 +0.22 精 表面粗糙度Ra（µm） 粗 半精 6.3 精 精 0.6 +0.54 +0.087 +0.025 +0.003 12.5 3.2 1.6 0.6 0.6 +0.54 +0.54 +0.087 +0.087 +0.025 +0.003 12.5 12.5 3.2 3.2 6.3 1.6 0.8 -0.036 -0.071 8 0.4 6 0.6 +0.54 +0.22 -0.24 -0.40 12.5 3.2 6.3 1.6 1:10圆锥 8 0.4 0.6 +0.54 +0.22 -0.24 -0.40 12.5 3.2 1.6 平面类的工序尺寸
本零件中平面的加工精度不高，其加工余量见毛坯图
确定各类油孔的工序尺寸
一个φ10、两个φ20普通油孔及两个φ10的斜油孔，仅采取钻孔加工即可，孔内表面粗糙度几乎不做要求，故各类孔德工序尺寸及加工余量如下： M12螺纹内部的φ10油孔 双边余量10mm
M24螺纹内部的φ20油孔 双边余量20mm φ32孔内部的φ20油孔 双边余量20,mm 拐径上的两个φ10斜油孔 双边余量均为10mm
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确定螺纹孔的工序尺寸
表3-2 螺纹工序尺寸
加工表面mm
钻底孔
M12-7H内螺纹 M24-7H内螺纹
10 21
工序双边余量（mm）
攻丝 2 3
确定键槽的工序尺寸
该键槽一次加工达到图样要求，故工序尺寸为： 键槽宽： 28-0.024mm
径向尺寸：距圆锥中心线36-0.1mm 长度尺寸：216,mm
0
-0.022
3.9切削参数的计算
铣平面的切削参数的选择：
（1） 面铣刀直径的选择。面铣刀的直径课参照下式选择：
D=（1.4~1.6）B
式中 D—面铣刀直径（mm） B—铣削宽度（mm） 其选择依据可参考表3-1
表3-3 面铣刀的直径
铣削宽度B 面铣刀直径D 40 50~60 60 80~100 80 100~125 100 125~160 120 160~200 150 200~250 200 250~315
（2）面铣刀齿数的选择，见表3-2
表3-4 面铣刀齿数
铣刀直径50 D/mm 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 26
粗齿 齿中齿 数 细齿 3 4 5 6 8 10 12 16 20 26 32 3 4 5 6 8 10 12 16 20 26 34 40 8 10 12 18 24 32 40 52 64 80
（3）进给速度Vf的选择
进给速度Vf与每齿进给量fz有关。即
Vf=n×Z×fz
式中 Vf—进给速度（mm/min）；
n—主轴转速（r/min）；Z—铣刀齿数； fz—每齿进给量（mm/z）。
每齿进给量是数控铣床加工中心的重要切削参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求，刀具及工件材料等因素，参数切削用量手册或表3-5选取。
表3-5 进给量fz/（mm/z）
每齿进给量fz/（mm/z） 工件材料 高速钢铣刀 钢 铸铁 0.01~0.15 0.12~0.20 粗铣 硬质合金铣刀 0.01~0.25 0.02~0.05 0.15~0.30 0.01~0.15 高速钢铣刀 精铣 硬质合金铣刀
（4）切削速度Vc的选择
切削速度与刀具耐用度、每齿进给量、吃刀量、以及铣刀齿数Z成反比，而与铣刀直径成正比，此外还与工件材料、刀具材料和加工条件等因素有关。表为铣削速度Vc的推荐范围。
表3-6 切削速度Vc(m/min)
工件材料 Vc(m/min) 27
高速钢阶刀 低碳钢 中碳钢 高碳钢 HT150 HT200 HT300 18-42 12-36 6-21 21-36 4-18 4.5-10 硬质合金刀 66-150 54-120 36-75 66-150 45-90 21-30
实际加工中，切削参数确定后，还要计算出主轴转速，其计算公式为：
n=1000Vc/（πD）
式中 Vc—切削线速度（m/min）；
n—主轴速度（r/min）； D—刀具直径（mm）
例如：铣粗铣75mm×140mm两平面，270mm上两平面，铣140+0.008mm左、右侧面时，根据表3-1，选用的直径为φ160的面铣刀，又因为平面的精度不高，根据表3-2选用齿数为8的粗齿面铣刀。因为工件材料为铸铁件，粗铣，刀具用硬质合金刀具。根据表3-3选用的fz值为0.2。再根据表3-4，选用的Vc值为80。
计算出主轴转速，其计算公式为：n=1000Vc/（πD）
n=159r/min
因此，进给速度Vf 即 Vf=n×Z×fz的值计算为：
Vf =254（m/min）
孔加工的切削参数（高速钢加工铸铁的切削用量）：
表3-7 孔加工的切削参数
HT150 HT200 HT300 +0.022
28
钻头直径 Vc（m/min） f（mm/r） Vc（m/min） f（mm/r） Vc（m/min） f（mm/r） 1~6 6~12 12~22 22~50 16~24 16~24 16~24 16~24 0.07~0.12 0.12~0.2 0.2~0.4 0.4~0.8 10~18 10~18 10~18 10~18 0.05~0.1 0.1~0.18 0.18~0.25 0.25~0.4 5~12 5~12 5~12 5~12 0.03~0.08 0.08~0.15 0.15~0.2 0.2~0.3
例如：加工各类油孔底孔时的参数计算如下：
φ10孔的Vc选为15（m/min） 主轴转速计算为477 r/min f选值为0.15
φ20孔的Vc选为15（m/min） 主轴转速计算为238r/min f选值为0.25
φ21底孔的Vc选为15（m/min） 主轴转速计算为227r/min f选值为0.25
镗孔的切削参数：
表3-8 镗孔的切削参数
工件材料 切削用量 刀具材料 高速钢 硬质 高速钢 硬质 高速钢 70-90 工 硬质 0.08-0.12 100-135 5 铸铁 钢及合金 铝铜及其合金 工序 Vc(m/min) f(mm/r) Vc(m/min) f(mm/r) Vc(m/min) f(mm/r) 粗加工 半精加工 精加20-25 0.4-1.5 35-50 20-35 0.15-0.45 50-70 15-30 0.35-0.7 50-70 15-50 95-135 0.15-0.4100-150 0.5-1.5 100-250 100-200 5 0.12-0.1150-400 0.06-0.1 0.2-0.5
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车削切削参数的选择：
（1）ap的确定
粗加工时，在允许的条件下，尽量一次切除该工序的全部余量，背吃刀量一般为2mm~5mm。
半精加工时背吃刀量一般为0.5mm~1mm。 精加工时，背吃刀量为0.1mm~0.4mm。
（2）进给量f的确定
粗车时一般取0.3mm/r~0.8mm/r。 精车时常取0.1mm/r ~0.3mm/r。 切断时宜取0.05mm/r~0.2mm/r。
详细计算数据如工序卡片，根据切削参数的合理选用，来计算主轴转数
磨削是参数的确定：
（1）磨床的磨削速度很高，一般Vc=30m/s~50m/s，磨床的背吃刀量很小，一般ap=0.01mm~0.05mm。 （2）主轴及切削速度Vc。
磨削速度可用下式计算： Vc=πDn/（1000×60）
式中 D—砂轮直径（mm）
n—砂轮每分中转速（r/min）
例如：
磨削时，选用的Vc=30 m/min
砂轮选用φ200mm n = 2866 r/min
30
3.10部分数控编程
工序十六中半精车圆锥，我们为了锥度的精度与效率，也可以采用数控机床编程加工该表面。设备需用型号为CK6180的数控机床图如下：
编程如下:
G54 G90 G18 M03 S600; G00 X60 Z10; GO1 X41.7 Z0 F0.2; G01 X53.3 Z-216; GO1 Z-307; GOO X60; G00 Z40; M30;
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3.11刀具的选用
表3-9 序号 刀具 加工表面 图例 T01 75mm×140mm两平面、 270mm上两平面，铣φ160端面铣刀 +0.022 140+0.008mm左右两侧面的粗精铣削及轴端面 T02 外圆车刀 车左、右端外圆，与拐 径外侧左、右端面，拐径与拐径内左、右侧面 工艺键槽 φ28键槽的加工 钻中心孔 T03 T04 T05 T06 φ10键槽铣刀 φ28键槽铣刀 A6.3中心钻 60°角锪孔钻 φ10麻花钻 锪60°倒角 钻φ10油孔 T07 T08 φ20麻花钻 钻φ20油孔 T09 φ21麻花钻 钻M24螺纹底孔 T10 φ32扩孔钻 扩孔φ32 T11 M12丝锥 攻M12螺纹 T12 M24丝锥 攻M24螺纹 T13 外圆砂轮 磨削各类轴面
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3.12量具的选择一览表
表3-10
名称 图例 0～125mm游标卡尺 0～300mm游标卡尺 0～500mm游标卡尺 0～1000mm游标卡尺 100～125外径千分尺 M12标准螺栓 M24标准螺栓 33
3.13夹具选用一览表
表3-11
三爪卡盘 活动顶尖 端面拨动顶尖 压板 压板配合螺柱 机用虎钳
34
结 论
机械制造毕业设计是我们学完了大学的全部课程后，结合专业基础课以及
所有的专业课的知识作为前提来进行的。这是我们在毕业之前对我们所学课程的一次深入的综合性的总测验，让我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。它在我们将来的工作和生活中占有举足轻重的地位。在本次设计中，对零件的工艺分析是整个设计的前提，一个好的工艺规程还应考虑加工装备等，如工序、夹具、定位、刀具、参数等一系列因素的合理性，可行性。这些因素就像一道生产线，每一步都尤为重要，环环相扣。我们的目的是通过所学的知识尽可能的去把这些因素合理化、可行化，即如何达到高精度，高效率，高经济的生产理念。
虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。 但就我个人而言，我是通过这次毕业设计将我在大学里所学的知识来一次大综合，希望能对自己将来所从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题的能力。因此，在这次毕业设计中，我全身心的投入，认真仔细的做好每一章、每一节，仔细分析，计算各种参数，确保设计的合理性，经济性，可行性等。可以在今后的工作中在知识，能力和素质方面得到进一步提高。
顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务 设计有许多不足的地方，恳请各位老师给予指导和帮助。
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致 谢
首先，我要感谢徐嘉乐老师对毕业设计的指导。在平时授课时，认真的教学方法，丰富的知识讲解，负责的工作态度，让我对专业知识的掌握很扎实。再加上在毕业设计中，徐老师花了大量的时间提出了很多的设计的问题，并给予很多的建议，让我知道在做毕业设计时应考虑的问题和应注意的细节，因此，在此次的设计路上走的更为平坦，衷心的感谢老师，您辛苦了！
同时，在大学2年里我学到了很多，懂得了很多，可这都离不开教导我的每一位老师，是他们辛勤的培养，使我受益匪浅，得到了不少对我论文有帮助的知识。我深深的感谢他们！
最后，我还要感谢每一位关心我的亲人和朋友们，是他们一直鼓励与支持着我，使我在大学2年里过完了一个充实而又开心的生活。还有我亲爱的父母给了我很多的爱，使我有个美好的学习生活。在此，我想对你们说：你们辛苦了！我会好好努力工作让你们更加幸福的生活。
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参考文献
1. 许毓潮 李孟东 苏洪【机械设计与制造工艺简明手册 第二版】 中国电力出
版社1998 第二次
2. 《机械设计师手册》编写组 【机械设计手册 第二版】 机械工业出版社1998 3. 刘俊 徐四红 冯新红 【毕业设计指导与案例分析】 北京理工大学出版社 4. 肖爱武 罗红专 【数控加工工艺及装备】 中南大学出版社
5. 高建国 周保牛 【数控加工工艺与工装 — 设计指导书】 常州机电职业
技术学院2010
6. 吴宗泽 罗圣国 【机械设计课程设计手册】 高等教育出版社，1999 7. 马智贤 【机械加工余量与公差手册】 中国标准出版社1994 8. 余光国 马俊 张兴发 【机床夹具设计】 重庆大学出版社1995 9. 万文龙 【机械加工技术实训】 华东师范大学出版社 2008 10. 柴建国 【机械制造基础】 苏州大学出版社 2004
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