汽车零件机械加工工艺规程及专用机床夹具设计.doc

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1、汽车零件机械加工艺规程及专用机床夹具设计序 言车辆制造工艺学课程设计是对工厂机械设计的模拟训练，它涉及我们在大学学习的许多课程（机械制图、机械设计基础、机械制造基础、互换性与测量技术基础和汽车制造工艺学等）。当然，我们侧重对相关资料书的应用，但我认为我们不应忽视细节与团队协作精神。缺乏经验是我们面对的最大问题，但那不是借口。设计方案中会有许多错误，请老师给予指正，我当及时进行改正。1、零件的分析1.1 零件的功用机械中的拨叉，一般分为拨叉爪子，拨叉轴和拨叉手柄座。主要是拨动滑移齿轮，改变其在齿轮轴上的位置，可以上下移动或左右移动，从而实现不同的速度。或则是机械产品中离合器的控制，比如端面结合齿

2、的结构，内外齿的结构，都需要用拨叉控制其一部分来实现结合与分离。 由于拨叉在改变档位时是要承受弯曲应力和冲击载荷的作用，因此该零件要具有足够强度、刚度和韧性，以适应拨叉的工作条件。1.2 零件的工艺分析拨叉2共有三组加工表面。他们之间有一定的位置关系，现分述如下：1) 以m孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：H9的孔及其倒角和孔的两端面。其中主要加工的面为H9的孔。2) 以H的螺纹孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：钻M10螺纹底孔、铣mm外端面和攻H的螺纹孔。其中主要加工面为H的螺纹。3) 以R30的圆弧面为中心的加工表面这一组加工表面包括：R24和R30的两个圆弧面以及两圆弧面之间的阶

3、梯面。这三组加工表面有着一定的位置度关系，H9的孔与两端面间的阶梯面间的垂直度公差为0.05. 2、工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为灰铸铁（HT200）。根据选择毛坯应考虑的因素，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用铸造方法。灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，在制定加工工艺时应考虑这些因素。2.2 基面的选择基准选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废

4、，使生产无法正常进行。 1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，选择28mm的外圆进行粗定位加工28mm的两端面和19孔。2）精基准的选择。考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择28mm的外圆端面为精基准加工M10的螺纹孔。选择28mm的外圆端面和19H9mm 孔为精基准加工R24和R30两弧面。2.3 制定工艺路线拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺

5、装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1）.方案一工序I 铣28mm外圆两端面；工序II 钻铰19H9mm孔并倒角； 工序III 铰19H9mm孔; 工序IV 铣20mm端面；工序V 钻M10螺纹底孔；工序VI 攻螺纹M10；工序VII 铣R24mm的圆弧面及侧面；工序VIII 镗R30mm的上下凸出端面；工序 检查。2）.方案二工序I 铣28mm外圆两端面；工序II 钻铰19H9

6、mm孔并倒角；工序III 铣20mm端面；工序IV 钻M10螺纹底孔；工序V 攻螺纹M10；工序VI 铣R24mm的圆弧面及侧面；工序VII 镗R30mm的上下凸出端面；工序VIII 检查3）.对两种方案进行比较 经比较可知，方案二将方案一中的工序II和工序III进行整合，采用一个工序两个工位。经过整合后，在加工的时候只要进行一次装夹，这样不仅可以减少装夹加工时间也可以提高加工精度。 选择第二种方案为该零件加工方式。以上工艺过程详见附表1“机械加工过程综合卡片”。 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的的确定“拨叉”零件材料为灰铸铁（HT200），生产型为大批量生产，采用手工砂型铸造毛坯。

7、根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）19H9mm孔参考1 陈宏钧.简明机械加工工艺手册，精度等级IT11，加工余量Z=3.5-4.5mm，钻孔18.85+0.045 0mm,铰孔19+0.045 0mm。（2）28外圆端面 参考1，精度等级IT12，加工余量Z=3.5-5.0mm。28mm圆端面（3）R30圆弧面参考1，精度等级IT12，粗铣加工，加工余量Z=3.5-5.0mm。由于设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工零件。因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。（4）R24的圆弧面参考1，精度等级IT11，精铣加

8、工，加工余量Z=3.5-4.5mm。2.5 确定切屑用量及基本工时工序 铣28mm圆端面选择方案选取机床X61W型万能铣床, 功率4.5kW由2 孟少农.主编机械加工工艺手册表3.1-27 选取端铣刀 粗铣ap=3-8mm 半精铣ap=1-2mm由5 查表3.1 铣销宽度de=2890mm, ap=34mm由表3.1-6选YG6硬质合金端铣刀直径d=80mm 故齿数Z=10 且每齿进给量fz=0.1mm/z选择切屑用量由于加工余量不大，故一次铣完。则ap=5mm选fz=0.1mm/z铣刀磨钝标准及寿命根据3 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册查表3.7 铣刀刀齿面最大磨损量为1.5mm由于铣刀直

9、径d0=80mm,故刀具寿命T=180min(2表3.8)决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf根据1查表3.16，当d0=80mm,z=10,ap5mm,fz0.1mm/z时，Vc=98mm/min ,n=388r/min, Vf=311mm/min各修正系数为：Kmv=kmn=kmvf=1.42Ksv=ksn=ksvf=1.0故Vc= Vc.kv =mm/min n=nk=r/min Vf=Vf.kvf=mm/min根据X61W型万能铣床说明书，由1查表3.30选择 n=590r/min Vf=510mm/min因此实际切削速度和进给量为： Vc=m/min5）校验机床功率由表3.24 当铸铁

10、硬度在146至173之间时，ap=5mm，ae=28 Vf=510mm/min近似Pc=2.7kw根据X61w型说明书，表3.30机床主轴允许功率为Pw=4.5kWPcpcm,因此所选切削用量可采用，即ap=5mm，vf=510mm/min ， n=590r/min， vc=148.2m/min ， fz=0.086mm/zl=28mm L=l+由表3.26得 =86）计算机基本工时工序 钻铰19H9mm孔并倒角钻孔18.85+0.045 0mm查 3表2-35 选取机床 Z525型立式机床,选取刀具 钻刀直径 18.85的直柄麻花钻（特制刀具）、由1表2.35 得 f0.3(f=0.28 )

11、 , Zv=0.25 , Cv=9.5 , Xv=0 , Yv=0.55 , m=0.125 ns= (查2表4.2-15 按机床选取nw=195r/min)实际切削速度 V=计算切削加工工时 铰孔19+0.045 0mm查3表2-35 选取机床 Z525型立式机床查2表3.1-16 选取刀具 绞刀直径19的直柄机用铰刀（硬质合金 特制刀具）、由3表2.35 得 0.3 f0.5(f=0.24) ,.Zv=0.25 , Cv=9.5 Xv=0 , Yv=0.55 , m=0.125 查2表2-25得切削深度 ap =0.06 -0.15 =0.15mm 切削速度 Vc =8-2=10m/min

12、ns= (查1表4.2-15 按机床选取nw=195r/min)实际切削速度 V=计算切削加工工时 工序 铣20的端面查1表3.2 选择X61W型万能铣床 功率P=4.5kw（灰铸铁HT200 硬度172182 ）查1表3-16 选硬质合金端铣刀选择粗铣加工余量查2表8-96 粗铣加工余量ap=3.5 4.5=3.5mm 铣削宽度 ae=2090 ap=3.55mm直径d=80mm 齿数z=10 每齿进给量fz=0.1mm/z铣刀磨钝加工余量查2表3.7得 铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5由于铣刀直径d0=80mm 查3表3.8 得 T=180min查表1得 Vc=109m/min n=436

13、r/min Vf=349mm/min采用不对称铣削工序 钻M10螺纹底角钻孔9.153mm查2表2-35 选取机床 Z525型立式机床选取刀具 钻刀直径9.153的直柄麻花钻（特制刀具）、由2表2.35 得 f0.3(f=0.19) Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125 查22-12 T=35min 查22-33 kv=1.0ns= (查3表4.2-15 按机床选取nw=960r/min)实际切削速度 V=计算切削加工工时 工序V 攻M10x1 6H 螺纹孔 查1表2-35 选取机床 Z525型立式机床选取刀具 丝锥直径M10X1的粗柄机用丝锥由2表2.35

14、得ns= (查工艺手册表4.2-15 按机床选取nw=195r/min)实际切削速度 V=攻丝加工工时 查制造工艺表3.1-4.7得螺距p=1，d=8，l=20,L=76,a=6.3 f=1 n=200r/minl1=(12)p, l2=(0.52)p丝锥退出时间Tj= =0.79min工序I 铣R24mm的圆弧面及侧面。采用X63卧式铣床，查切削手册表8-96、8-97得：铣刀进给量 0.3f1 取f=0.5mm/r切削速度：20Vc35 取 Vc=20m/min 采用铣刀直径 dw=48mm铣床主轴转速：工作台每分钟进给量 ： (查切削手册校验，合理)本工序的机动工时为： 工序 I 镗R3

15、0的圆弧断面粗镗R30的圆弧断面查切削手册表8-86得,背吃刀量 ap=5mm, 查切削手册表8-87粗镗铸铁件采用高速钢刀头 ,镗刀进给量 f=0.3 0.8 mm/r 取f=0.6mm/r切削速度 Vc=0.42 0.66 m/s 取Vc=0.5m/s镗床主轴转速:镗刀进给量fm= ns.ft=2.7r/s X 0.6mm/r=1.65mm/s本工序的机动工时为n 半精镗R30的圆弧端面查切削手册表8-86得 背吃刀量 ap=5mm查切削手册表8-87粗镗铸铁件高速钢刀头 进给量：f=0.2 0.6mm/r 取f=0.4mm/r Vc=0.5 0.66 m/s 取Vc=0.6m/s镗床主轴

16、转速: 镗刀进给量fm= ns.ft=3.3r/s X 0.4mm/r=1.32mm/s本工序的机动工时为n 3、夹具设计按照设计任务要求，设计一钻床夹具。选择钻19H19mm孔的专用夹具设计。根据图纸分析，28的轴线为定位基准。工件材料为灰铸铁HT200，毛坯为铸件，生产类型为大批量生产，选用Z5125立式钻床。3.1. 对机床夹具设计的要求保证工件加工的各项技术要求专用机床夹具的结构与其用途和生产类型要适应尽量选用标准化夹具夹具结构应具有足够的刚度，强度和良好的稳定性、保证使用安全和方便具有良好的工艺性3.2. 确定夹具的结构方案（1）确定定位元件 定位元件是根据六点定位原理和加工要求来确

17、定的，本夹具采用定位销与工件19H19mm的孔相配合；支撑钉与工件20mm的槽配合；支撑钉与R30上或下断面相接触，此组合即限制了6个自由度（2）确定导向装置 导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套，对刀装置等，由于都是标准件，因此按标准选择。（3）确定夹紧机构 由于采用工作工件以外圆定位， 查1，见表2-28 f1,f3取0.8 f2,f4取0.3 f1:工件与压板间的圆周方向摩擦系数 f2:工件与V型块的间的圆周方向的摩擦系数 f3 :工件与压板间的轴向摩擦系数f4:工件与V型块间的轴向摩擦系数防止工件转动 =防止工件移动 （不考虑）又因为 一般在粗加工时取K=2.53 (取k

18、=2.5)经计算解得 =966.10 =1469.7N钻孔时的轴向力、扭矩，功率的计算查4 吴拓.简明机床夹具设计手册表2.32轴向力（N） 扭矩（NM） 功率（KW） 查4 徐鸿本.机床夹具设计手册表2-32得=420 =1.0 =0.8 =0.206 =2.0 =0.8f=0.28 修正系数k=1.0轴向力（N） =4200.096810.94=716.625N扭矩（NM） =0.2060.096810.94=6.59N/m功率（KW） =2.27kw定位误差的分析 28（h11h13） 取 即=0.230 3.3.绘制夹具装配图样绘制夹具装配图，并在其上标注相关尺寸，配合和位置公差等技术

19、要求。 4、总结 缺乏经验是个大问题，但这不是借口。本次课程设计让我明白，唯有脚踏实地才能将事情办得出色。 两周的课程设计结束了，而留下来的东西是值得我这一辈子去思考与学习的。一、尊重别人，二、学会与人协作，三、注重细节。 关于尊重他人，我一直以为不对别人相加恶语和礼貌对人就是尊重别人，却常常忽略了说话的方式也是非常重要的。就拿被老师批评后，情绪有点低落，遇到同学调侃就没控制自己，对同学“恶语”相加了。回来后，我好好看了自己的课程设计方案，发现错误的确是很多。想想自己还在老师和同学面前吹牛. 关于注重细节，如果我能好好检查一下自己的设计加工方案，我想我可以找出好多问题。这说明我做事很马虎，干设

20、计最怕的就是“不拘小节”。如果我不改掉这坏毛病，我知道我必定与机械设计无缘，而且我将会遇到更加麻烦的事情。 关于与人协作，我认为我在本次课程设计中表现的很糟糕。作为第8组的组长，我并没有把协调好每一个组员，导致部分组员任务过轻和个别同学任务过多。我知道矛盾往往来自于不公平，而却会越来越难解决。而最后的结果就是分裂或无法及时很好的完成任务。 通过这次课程设计，我知道我的大学时间不多了而我的大学却还有好长的路要走。参考文献1 陈宏钧.简明机械加工工艺手册 M . 北京：机械工业出版社，2007.112 孟少农.主编机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，1991.32010,23 陈家芳.实用金属切削加工工艺手册.-2版M. 上海：上海科学技术出版社，2005.14 吴拓.简明机床夹具设计手册 M北京：化学工业出版社，5 徐鸿本.主编机床夹具设计手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004.3机电工程学院课程设计成绩评定表姓 名学 号专业、班级机械设计制造及其自动化(车辆工程方向)10级课程设计题目： 汽车零件机械加工艺规程及专用机床夹具设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字： 年 月 日16