第一章 绪论
1.1本设计的研究内容
本设计是根据被加工曲轴的技术要求，进行机械加工工艺规程设计，然后运用夹具设计的基本方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作有：绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求，根据生产类型和所在企业的生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析，确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的切削用量和工时定额；填写机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片等；设计并绘制指定的专用夹具的装配总图和主要零件图。
1.2研究意义
三拐曲轴是发动机的重要零件。它可以是由若干个相互错开一定角度的曲柄（或曲拐）加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。曲轴的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械发动机各辅助系统进行工作，曲轴在工作时承受着不断变化的力，惯性力和它们的力矩作用，受力
机械加工工艺系统情况十分复杂。因此，各要素的尺寸精度，位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加工表面，连杆表面，轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高，连杆轴颈需经过抛光，所以研究曲轴加工工艺对曲轴的生产具有一定的实际意义。
第二章 曲轴机械加工工艺规程及工装设计
2.1曲轴机械工艺分析及生产类型确定
2.1.1曲轴的作用
曲轴是发动机的重要零件。它可以是有若干个相互错开一定角度的曲柄（或曲拐）加上功率输出端和自由端构成的。每个曲柄又是由主轴颈、曲柄销及曲柄臂组成。曲轴的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和发动机各辅助系统进行工作，曲轴在工作时承受着不断变化的力，惯性力和它们的力矩作用，受力情况十分复杂。其精度要求非常高，它的加工质量对内燃机的工作性能，对装配劳动量都有很大影响。因此，各要素的尺寸精度，位置精度和表面质量要求相当高。曲轴中几个主要加工表面，连杆表面，轴承轴颈及锥面键槽的精度要求都较高，连杆轴颈需经过抛光，所以研究曲轴加工工艺及夹具设计对曲轴的生产具有一定的实际意义。
2.1.2曲轴的结构及其特点
三拐曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄，（平衡块）等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐。
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。
2.1.3曲轴的主要技术要求分析
三拐曲轴零件图如图2.1所示。
图2.1 三拐曲轴零件图
如2.1图所示，可知道其主要技术要求列表2.1所示：
表2.1 曲轴技术要求
φ22 -00.12 mm 24 φ20-0 0.021mm 25mm
加工表面 | 尺寸及偏差(mm) | 公差及精度等级 | 表面粗糙度Ra(μm) | 形位公差（mm） | |||||||||
主轴左端面 | φ25 | IT6 | 10 |
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主轴右端面 | φ20-0 0.021 | IT7 | 10 |
| |||||||||
三个拐轴颈 | 24 | IT6 | 1.25 |
| |||||||||
φ25轴 | φ25 | IT6 | 1.25 | ||||||||||
φ22 轴 | φ22 -00.12 | IT8 | 2.5 | ||||||||||
键槽 | 21 | IT8 | 5 | ||||||||||
2.1.4确定离心机主轴的生产类型
依设计要求知：年生产纲领为20万，故该曲轴为大批量生产。
2.2确定毛坯、绘制毛坯简图
2.2.1曲轴的材料
三拐曲轴工作时要承受很大的转矩及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损。因此要求用材应较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。常用材料有35、40、45钢或球墨铸铁QT600—2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。本设计采用球墨铸铁QT600—2,查表2.2-30可知其拉伸强度为600mpa,屈服强度为412mpa硬度为229~302HB。
曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的小型曲轴采用模锻；单件小批的中大型曲轴采用自用锻造；而对于球墨铸铁材料则采用铸造毛坯。
2.2.2毛坯的确定
年生产纲领为20万，故该曲轴为大批量生产。查询机械加工工艺手册第一卷，表3-1，选用金属砂型铸造，公差等级为8~12，去公差等级CT10,
铸造尺寸公差数值取1，查表3-3.可知单边余量数值取4.0。双边余量取3.0。
机械加工余量等级在E-G，取F级。
毛坯图如图2.2所示：
图2.2 三拐曲轴毛坯图
2.3拟定三拐曲轴的工艺路线
2.3.1 三拐曲轴的机械加工工艺特点
三拐曲轴除了具有轴的一般加工规律外，也有它的工艺特点，主要包括形状复杂，刚性差，部分加工面要求高及相关技术要求高，针对这些特点应采取相应的措施，分析如下：
(1)形状复杂
曲轴主轴颈与连杆轴颈不在同一轴上线，偏心距有一定的尺寸要求，并且两轴有较高的位置度要求，同时主轴颈与连杆轴颈间有较大的平衡块，因此在工艺设计中应解决以下几点问题：
i：设计加工连杆轴颈的偏心夹具，即连杆轴颈与机床主轴重合，并使夹具能回转180°，加工另一连杆轴颈，故采用专用夹具。
ii：为消除加工时的不平衡力的产生，设计夹具时应精确合理的设计平衡块的重量。
(2)刚性差
由于本曲轴长径比较大，同时具有曲拐，因此刚性较差。曲轴在切削力及自重的作用下会产生严重的扭曲及弯曲变形，在工艺设计中应解决以下问题：
i：粗加工时由于切削余量大，切削力也较大，可用中间支撑架来增强刚性，减小变形和振动，同时机床刀具及夹具都应有较高的刚度，同时也达到径向定位，便于后续的铣键槽。
ii：在加工时尽量使切削力的作用相互抵消，可用前后刀架同时横向进给。
iii：合理安排工位次序以减少加工变形，按先粗后精的原则安排加工工序，循环多次进行加工，逐步提高精度。
(3) 技术要求高
曲轴技术要求较高，加工面多，需要保证的尺寸、形状、位置精度较多。因而总的工艺路线较长，粗，精加工占有大部分比例。加工时应要解决以下问题：
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