《汽車制造工藝學》,課程設計

1、學 號：2010401201xx課 程 設 計題 目汽車零件機械加工工藝規(guī)程及專用機床夾具設計教 學 院機電工程學院專 業(yè)機械設計制造及其自動化(車輛工程方向班 級10車輛工程姓 名指導教師2013年6月20日20122013學年第二學期課程設計任務書設計名稱：汽車零件機械加工藝規(guī)程及專用機床夾具設計班級：10車輛地點： J4-309一、課程設計目的車輛制造工藝學課程設計是在完成了車輛制造工藝學課程的理論教學后的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是：通過該課程設計，使學生在理論教學的基礎上進一步鞏固汽車制造工藝知識，初步掌握汽車零件機械加工工藝規(guī)程的編制方法，學會查閱有關資料；掌握工件在夾具中的定位夾緊原

2、理專用機床夾具的設計方法，提高結構設計能力。二、課程設計內容（含技術指標）制定指定零件的機械加工工藝規(guī)程；設計指定工序的專用夾具。具體內容如下：1對零件進行結構工藝性分析，畫零件圖（1）了解零件的性能、用途和工作條件；（2）分析零件各項技術要求；（3）分析零件的毛坯、材料、熱處理要求及機械加工的工藝性。（4）畫零件圖1張。2制定零件機械加工工藝規(guī)程（1）按基準的選擇原則確定零件的定位基準；（2）確定零件各表面的加工方法并劃分加工階段；（3）安排加工順序，擬定工藝路線；（4）初步選擇各工序所采用的設備；（5）填寫完整的機械加工工藝過程卡1份。3確定工序具體內容（1）確定指定工序的加工余量、工序尺

3、寸和公差；（2）確定指定工序機床的規(guī)格、精度及刀、量具；（3）確定指定工序的切削用量；（4）計算指定工序的單件工時；（5）填寫完整工序卡片1張。4設計指定工序的專用夾具（1）確定工件的定位方案和刀具的對刀、導向方式；（2）確定夾緊方案；（3）確定夾具結構；（4）繪制夾具裝配工作圖1張；（5）繪制夾具零件圖1張。5整理課程設計說明書1份。三、進度安排1對零件進行結構工藝性分析，畫零件圖（1天）2制定零件機械加工工藝規(guī)程（2天）3確定工序具體內容（1天）4設計指定工序的專用夾具（57天）5答辯（1天）四、基本要求1設計資料齊全；2工藝方案合理，工藝文件符合規(guī)定的工作量；3夾具結構合理，圖樣數量符合

4、繪圖工作量；4圖樣規(guī)范，裝配圖和零件圖內容完整，圖面質量好，錯誤少，5設計說明書內容完整，書寫規(guī)范，語句通順，層次分明。6答辯時自述清楚，能正確回答老師所提出的問題。車輛與交通系目 錄序 言 5一、零件的分析 5（一）零件的功用 5（二）零件的工藝分析 6二、工藝規(guī)程設計 6（一）確定毛坯的制造形式 6（二）基面的選擇 6（三）制定工藝路線 7（四）機械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的的確定 8（五）確定切屑用量及基本工時 9三、夾具設計 14（一）對機床夾具設計的要求 14（二）確定夾具的結構方案 15四、總 結 17參考文獻 19序 言這次的課程設計是在我們課程結束后進行的，經過幾個月的學習

5、也該是進行實踐的時候了，用實踐檢驗自己的的能力，及所學的知識，還有就是通過此次的設計來學一些課外知識，這是在以后的工作中都要具備的，在學校的課程設計中體驗將來工作的過程，這是很有必要的，能讓我們更快的適應社會和工作。由于能力有限，設計中上有許多不足之處，還望各位老師不吝賜教。一、零件的分析（一）零件的功用機械中的撥叉，一般分為撥叉爪子，撥叉軸和撥叉手柄座。主要是撥動滑移齒輪，改變其在齒輪軸上的位置，可以上下移動或左右移動，從而實現不同的速度?；騽t是機械產品中離合器的控制，比如端面結合齒的結構，內外齒的結構，都需要用撥叉控制其一部分來實現結合與分離。 由于撥叉在改變檔位時是要承受彎曲應力和沖擊載

6、荷的作用，因此該零件要具有足夠強度、剛度和韌性，以適應撥叉的工作條件。（二）零件的工藝分析撥叉2共有三組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F分述如下：1.以m孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：H9的孔及其倒角和孔的兩端面。其中主要加工的面為H9的孔。2.以H的螺紋孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：鉆M10螺紋底孔、銑mm外端面和錐H的螺紋孔。其中主要加工面為H的螺紋。3.以R30的圓弧面為中心的加工表面這一組加工表面包括：R24和R30的兩個圓弧面以及兩圓弧面之間的階梯面。這三組加工表面有著一定的位置度關系，H9的孔與兩端面間的階梯面見的垂直度公差為0.05。由以上分析可知，對于這三

7、組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另兩組表面，并且保證他們之間的位置精度要求。二、工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件的材料為灰鑄鐵HT200。根據選擇毛坯應考慮的因素，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求，由于零件生產類型為成批，大批生產，而鑄造生產成本低，設備簡單，故本零件毛坯采用鑄造方法?；诣T鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削。在制定加工工藝時應考慮這些基本因素。（二）基面的選擇基準選擇是工藝規(guī)劃設計中的重要工作之一，基準選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高，否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還

8、會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據這個基準選擇原則，（2）精基準的選擇?？紤]要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，（三）制定工藝路線擬定工藝路線的內容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設備，工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理保證，成批生產還應考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應考慮加

9、工的經濟性，以便使生產成本盡量下降。制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。1.工藝路線方案一工序 銑28mm外圓兩端面，粗基準選擇以28mm的外圓。工序 鉆鉸19H9mm中心孔并倒角。工序 銑20mm外圓端面，以19H9的中心軸為基準。工序 鉆M10螺紋底孔工序并攻螺紋。工序 銑R24mm的圓弧面及側面，以19H9的中心軸為基準。工序 鏜R30mm的上下凸出端面。工序 檢查。2.工藝路線方案二工序 銑28mm外圓兩端面，粗基準選擇以28mm的外圓。工序 鉆18.85H9mm中心孔。工序 鉸19H9mm中心孔并倒角。工序 銑20mm外圓端面，

10、以19H9的中心軸為基準。工序 鉆M10螺紋底孔。工序 攻螺紋。工序 銑R24mm的圓弧面及側面，以19H9的中心軸為基準。工藝 鏜R30mm的上下凸出端面。工序 檢查。3.工藝方案的比較及分析上述兩個工藝的特點在于：方案一是利用復合式機床，鉆、鉸19H9mm的中心孔在同一工藝步驟，減少不同工序拆裝工件的時間上浪費，提高了加工工藝的效率；而方案二則與此相反，采用獨立式機床，保證了零件的加工質量。兩相比較可以看出方案一將方案二中的工序和工序、工序和工序進行整合，采用一個工序兩個工位。經過整合后，在加工的時候只要進行一次裝夾，這樣不僅可以減少裝夾加工時間也可以提高加工精度。因此，最后的加工路線確定

11、如下：工序 銑28mm外圓兩端面，粗基準選擇以28mm的外圓。工序 鉆鉸19H9mm中心孔并倒角。工序 銑20mm外圓端面，以19H9的中心軸為基準。工序 鉆M10螺紋底孔工序并攻螺紋。工序 銑R24mm的圓弧面及側面，以19H9的中心軸為基準。工序 鏜R30mm的上下凸出端面。工序 檢查。以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝制造綜合卡片”。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的的確定“變速叉”零件材料為灰鑄鐵（HT200），生產型為大批量生產，采用手工砂型鑄造毛坯。根據上述資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸如下：1.外圓端面（28mm ）參考機械加工工藝手冊

12、，精度等級IT12，加工余量Z=3.5-5.0mm。2.通孔（19H9mm ）參考機械加工工藝手冊，精度等級IT11，加工余量Z=3.5-4.5mm，鉆孔18.85+0.045 0mm,鉸孔19+0.045 0mm。3.外圓端面（20mm ）參考機械加工工藝手冊，精度等級IT11，加工余量Z=3.5-4.5mm。4.R24圓弧面參考機械加工工藝手冊，精度等級IT12，粗銑加工，加工余量Z=3.5-5.0mm。5.R30圓弧面參考機械加工工藝手冊，精度等級IT12，粗銑加工，加工余量Z=3.5-5.0mm。由于設計規(guī)定的零件為大批量生產，應該采用調整法加工零件。因此在計算最大、最小加工余量時，應

13、按調整法加工方式予以確定。（五）確定切屑用量及基本工時第二速及第三速變速叉所使用的材料為灰鑄鐵HT200。工序 銑28mm圓端面1.加工條件 機床：功率P=4.5kw 的X61W型萬能銑床（查制造工藝表3.2）刀具：立式端銑刀刀片材料：硬質合金，（查切屑用量簡明手冊查表3.1 ）2.選擇切屑用量查切屑用量表3.1 銑銷寬度de=2890mm,ap=34mm查切削用量表3.1-6 選YG6硬質合金端銑刀直徑d=80mm 故齒數Z=10 且每齒進給量fz=0.1mm/z由于加工余量不大，故一次銑完。則ap=5mm選fz=0.1mm/z故齒數Z=10 且每齒進給量fz=0.1mm/z由于加工余量不大

14、，故一次銑完。則ap=5mm銑刀磨鈍標準及壽命根據切屑用量簡明手冊查表3.7 銑刀刀齒面最大磨損量為1.5mm由于銑刀直徑d0=80mm,故刀具壽命T=180min(簡切屑余量表3.8決定切削速度Vc和每分鐘進給量Vf根據切削用量查表3.16，當d0=80mm,z=10,ap5mm,fz0.1mm時Vc=98mm/min ,n=388r/min,vf=311mm/min各修正系數為：= =1.42， = =1.0故 = =mm/min= =r/min= =mm/min 根據X61W型萬能銑床說明書，由切削用量查表3.30選擇 n=590r/min Vf=510mm/min因此實際切削速度和進給

15、量為：=m/min5）校驗機床功率由表3.24 當鑄鐵硬度在146至173之間時， =5mm=28 =510mm/min近似=2.7kw根據X61w型說明書，表3.30機床主軸允許功率為=4.5kwPc 因此所選切削用量可采用，即 =5mm，=510mm/min n=590r/min=148.2m/min =0.086mm/zl=28mm L=l+由表3.26得 =86）計算機基本工時s工序 鉆鉸19H9mm孔并倒角鉆孔18.85+0.045 0mm查切削用量表2-35 選取機床 Z525型立式機床選取刀具 鉆刀直徑18.85的直柄麻花鉆（特制刀具）由切削用量表2.35 得 f0.3(f=0.

16、28 Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125 = (查工藝手冊表4.2-15 按機床選取nw=195r/min實際切削速度 V=計算切削加工工時 鉸孔19+0.045 0mm查切削用量表2-35 選取機床 Z525型立式機床查制造工藝表3.1-16 選取刀具 絞刀直徑19的直柄機用鉸刀（硬質合金 特制刀具）、由切削用量表2.35 得 0.3 f0.5(f=0.24 Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125 查切削用量表2-25得切削深度 ap=0.06 0.15 =0.15mm 切削速度 Vc =812=10m/minns= (查工

17、藝手冊表4.2-15 按機床選取nw=195r/min實際切削速度 V=計算切削加工工時 工序 銑20的端面查制造工藝表3.2 選擇X61W型萬能銑床 功率P=4.5kw（灰鑄鐵HT200 硬度172182 ）查制造工藝表3-16 選硬質合金端銑刀選擇粗銑加工余量查切削用量表8-96 加工余量ap=3.5 4.5=3.5mm 粗銑銑削寬度 ae=2090 ap=3.55mm直徑d=80mm 齒數z=10 每齒進給量fz=0.1mm/z銑刀磨鈍加工余量查制造工藝表3.7得 銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5由于銑刀直徑d0=80mm 查制造工藝表3.8 得 T=180min查表制造工藝得 Vc=1

18、09m/min n=436r/min Vf=349mm/min采用不對稱銑削工序 鉆M10孔并錐螺紋鉆孔9.153mm查切削用量表2-35 選取機床 Z525型立式機床選取刀具 鉆刀直徑9.153的直柄麻花鉆（特制刀具）、由切削用量表2.35 得 f0.3(f=0.19 Zv=0.25 Cv=9.5 Xv=0 Yv=0.55 m=0.125 查切削用量2-12 T=35min 查切削用量2-33 kv=1.0ns= (查工藝手冊表4.2-15 按機床選取nw=960r/min實際切削速度 V=計算切削加工工時 錐M10x1-6H 螺紋孔 查切削用量表2-35 選取機床 Z525型立式機床選取刀

19、具 鉆刀直徑10的粗柄機用絲錐計算切削加工工時 查制造工藝表3.1-4.7得螺距p=1，d=8，l=20,L=76,a=6.3 f=1 n=200r/minl1=(12pl2=(0.52pTj=0.79min工序 銑R24mm的圓弧面及側面。查制造工藝表3.2 選擇X61W型萬能銑床 功率P=4.5kw（灰鑄鐵HT200 硬度172182 ）查制造工藝表3-16 選硬質合金端銑刀選擇粗銑加工余量查切削手冊表8-96、8-97得0.3fz1(取fz=0.5mm/r 20Vc35(取Vc=25m/min dw=48mm (查切削手冊校驗（3）計算加工工時工序 鏜R30的圓弧斷面粗鏜R30的圓弧斷面

20、查切削手冊表8-86得背吃刀量 ap=5mm, 進給量 f=0.2 0.3mm/r查切削手冊表8-87 粗鏜鑄鐵件應使用高速鋼刀頭 f=0.3 0.8=0.6mm/r Vc=0.42 0.66=0.5m/s加工工時計算 半精鏜R30的圓弧端面查切削手冊表8-86得 背吃刀量 ap=5mm查切削手冊表8-87粗鏜鑄鐵件高速鋼刀頭 f=0.2 0.6=0.4mm/r Vc=0.5 0.66=0.6m/s三、夾具設計按照設計任務要求，設計一鉆床夾具。選擇鉆的螺紋底孔的專用夾具設計。根據圖紙分析，螺紋孔的位置精度不高，以19H19mm孔中心為設計基準。工件材料為灰鑄鐵HT200，毛胚為鑄件，生產類型為

21、大批量生產，選用Z5125立式機床。 對機床夾具設計的要求保證工件加工的各項技術要求專用機床夾具的結構與其用途和生產類型要適應盡量選用標準化夾具夾具結構應具有足夠的剛度，強度和良好的穩(wěn)定性、保證使用安全和方便具有良好的工藝性 確定夾具的結構方案（1）確定定位元件 定位元件是根據六點定位原理和加工要求來確定的，本夾具采用定位銷與工件19H19mm的孔相配合；支撐釘與工件20mm的槽配合；支撐釘與R30上或下斷面相接觸，此組合即限制了6個自由度（2）確定導向裝置 導向裝置是夾具保證加工精度的重要裝置，如鉆孔導向套，對刀裝置等，由于都是標準件，因此按標準選擇。（3）確定夾緊機構 由于采用工作工件以外

22、圓定位，機床夾具設計手冊，見表2-28 f1,f3取0.8 f2,f4取0.3f1:工件與壓板間的圓周方向摩擦系數f2:工件與V型塊的間的圓周方向的摩擦系數f3:工件與壓板間的軸向摩擦系數f4:工件與V型塊間的軸向摩擦系數防止工件轉動 =防止工件移動 （不考慮）又因為 一般在粗加工時取K=2.53 (取k=2.5經計算解得 =966.10 =1469.7N鉆孔時的軸向力、扭矩，功率的計算查切削用量手冊表2.32軸向力（N） 扭矩（N·M） 功率（KW） 查切削用量手冊表2.32得=420 =1.0 =0.8 =0.206 =2.0 =0.8f=0.28 修正系數k=1.0=420&#

23、183;·0.09681·0.94=716.625N=0.206··0.09681·0.94=6.59N/m=2.27kw定位誤差的分析 28（h11h13） 取 即=0.230 mm繪制夾具裝配圖樣繪制夾具裝配圖，并在其上標注相關尺寸，配合和位置公差等技術要求。四、總 結進行了維期兩周的課程設計，就象往年這個時候一樣，我們設計的是拔叉II，以及其夾具的設計，雖說和以往一樣按部就班，但如果工藝學沒學好，完成這場設計還真不是一時半會的事，當然也不是兩周可以解決的，確實通過這次課程設計，課上那些沒領悟的知識的畢露無疑，因為有時候一個知識點不過關，可

24、能設計的時候就會卡住，或者突然對設計中的一些疑問感到莫名其妙，茫然無措，設計的內容包含甚廣，像求定位公差，選工藝基準等，這樣就只有邊進行課程設計，一邊惡補，然后對前面的數據再次進行分析，拔叉的工藝設計花了一周，另一周便花在了夾具的設計上，其大部分時間都花在了查手冊上面，因為工藝有很多，所以其標準也是非常的多，數據量很大，我們要查的手冊就有四本，其中包括課程設計指導手冊，切削用量，加工余量，夾具設計手冊而每本的內容多又繁雜。因此，開始設計的時候查手冊感覺就像是大海撈針一樣，對著設計的手冊就像面對了一本深奧的理論，自己就是一個初學者，什么也不懂，什么也不會，后來惡補的多了，查的次數漸漸多了，自己也漸漸的得心應手，在哪個手冊上査哪些用量，這些都可以基本把握住，比如說銑個端面，首先就要確定起加工余量，所以得查加工余量里的表，然后選擇是立銑還是端銑，再在切削用量手冊上選擇銑刀的型號，銑床的功率及型號等，之后便是對各種量的及加工時間的計算。本次的課程設計事在酷熱的環(huán)境中完成，因此此次考驗我們的不僅僅是老師，還有上天，那些天是基本沒下過雨，那些天號稱有史以來最熱的，正應了一首詩“赤日炎炎似火燒，野田