CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及Φ13.8Φ13和Φ16沉孔夹具设计
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CA10B
刹车
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13.8
13
16
夹具
设计
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CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及Φ13.8Φ13和Φ16沉孔夹具设计,CA10B,刹车,调整,外壳,加工,工艺,13.8,13,16,夹具,设计
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序言 机械制造技术基础课程设计使我们系统的复习了一遍课本，也是理论联系实际的一次训练，因此，它对我们的实际设计能力有了进一步的提高。当面对科技高速发展，传统的制造业依然有不可取代的地位。因此一次训练性课程设计对我来说是一次重要的锻炼机会。机械制造技术基础课程是一门专业的基础课。学好这门课程对以后的专业课有很大的帮助，学会设计是社会的要求，也是社会的需要。因此设计需要认真的完成，学会查找和利用课本的资源。例如一些标准件。做一份好的设计需要看很多的书。通过这次设计能让我再重新的去看以前的课本。能让我回顾以前的知识。并且在设计中锻炼我们对电脑软件的使用能力。由于能力所限，设计中的不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！在此，非常感谢我们的指导老师钟罗杰耐心地细心指导。设计总说明主要的工艺过程：车mm两端面和镗mm的内孔，铣mm的两凸台，铣宽mm的两端面，钻、扩、铰mm孔，钻、扩mm、mm孔和mm沉孔，铣M10凸台，拉方槽到mm，铣方槽mm的圆倒角，钻、攻M10螺纹孔、钻5个mm的孔，丝攻Rc1/8，最后是去毛刺共12道工序。 一 零件的工艺分析1.1零件的作用题目所给定的零件是解放牌汽车前刹车调整臂外壳。该外壳在制动时要承受弯曲应力和冲击载荷的作用。因此受载荷较大，采用铸件完成。1.2零件的技术要求表加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度形位公差小两端面IT126.3大两端面IT106.3方槽IT106.3的端面IT1225的孔IT850的孔IT825的孔IT825的孔IT86.3的孔IT1025的孔IT126.31.3确定零件的生产类型由老师指导确定为大批生产，所以生产类型不详细计算。 二 确定毛坯 绘制毛坯简图2.1选择毛坯由于该前刹车调整臂外壳比较复杂，且要承受一定的载荷，故其毛坯采用铸件。该调整臂外壳的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高劳动生产率和铸件的精度，宜采用砂型铸造-机器造型的方法制造毛坯。1、确定铸造工艺工艺参数本零件材料采用了KT350，属于铁素体型可锻铸铁，其最高抗拉强度为350Mpa。 铸件质量已知机械加工后前刹车调整臂外壳的重量为2.5kg，由此可初步估计机械加工前铸件毛坯的重量为5kg。 起模斜度起模斜度大小取决于垂直臂高度和造型方法，一般在0.55之间，这里取2。 机械加工余量对前刹车调整臂外壳零件图的分析计算，大致可以确定该铸件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l85mm，b158mm，h32mm（详见毛坯简图）。凡是零件图上标注粗糙度符号的表面均应考虑机加工余量，故该零件需要用机械加工的表面有：mm左右端面、mm左右端面、mm内圆面和其它相关孔由于该零件承受较大的载荷，根据条件，该零件采用锻件完成。由于本零件的表面精度要求不高也没有特殊要求的表面，故对所有需要加工的表面只需规定一个加工余量值。根据零件采用可锻铸铁KT350，且是砂型铸造（机械造型），查表2-5选用机械加工余量等级为F级；再由零件的最大尺寸为158mm；查表2-4可确定机械加工余量为1.5mm。2.2铸造毛坯尺寸及机械加工余量项目机械加工余量（mm）机械加工余量等级铸造公差铸造公差等级mm左右端面1.5F级4.45CT10mm左右端面1.5F级4.45CT10mm内圆面2F级4.45CT10左右小端面1.5F级4.45CT103、绘制铸造毛坯简图（详见毛坯图） 三 拟定零件的工艺路线3.1 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率提高。（1）粗基准的选择。 于一般的零件而言,以外面作为粗基准是完全合理的.但对本零件来说,必须以mm孔为基准才可起到工序集中,基准统一。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题.当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算工序集中和分散：工序集中是零件的加工工步内容集中在少数工序内完成，整个工艺路线中工序数较少。工序分散是零件的加工工步内容分散在各个工序内完成，整个工艺路线中工序数较多。本零件的工艺简单，所以选择工序集中的原则。3.2.定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程制定中的一项十分重要的任务，它直接影响到各表面加工顺序的先后，影响到工序数目的多少，夹具的结构及零件的精度是否易于保证等问题。（1）粗基准的选择。采用怎样的毛坯表面来用作定位基准，会影响到各加工表面的加工余量的分配，影响到加工表面与不加工表面间位置关系。因此粗基准的选择是：所有端面的加工：现选取有mm的孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一个V形块支承这mm的外轮廓作主要定位面，以消除两个自由度，再用三个支承钉，定住底面，用以消除三个自由度，一共限制五个自由度，达到不完全定位。（2）精基准的选择。运用粗基准加工出mm的一端面为精基准加工出孔mm后以mm作为精基准。3.3加工阶段的划分该零件的加工一般分为粗、半精、精、光整加工等四个加工阶段。第一阶段粗加工的主要目的是尽快去掉铸件上的大部分余量；第二阶段的半精加工则是为了去掉由于粗加工造成的表面缺陷以及由于铸造和粗加工产生的内应力所引起的零件变形；通过第三阶段的精加工应得到零件图纸规定的尺寸要求；最后通过光整加工和处理达到表面粗糙度和质量的要求。3.4工序的集中与分散选用工序集中原则安排零件的加工工序。由于该零件的生产类型为大批生产，可以采用普通机床进行加工，但夹具都采用专用的夹具进行装夹，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求，例如表面的跳动位置误差。辅助时间的安排在该零件的机械加工过程中，中间检验、洗涤、去毛刺、刻字、最终检验以及入库等工序的安排都是在一个加工阶段或在一个重要工序之后。其中特种检验工序如超声波探伤一般应在粗加工或半精加工之后进行，荧光检验等最终检验安排在精加工之后进行。3.5 制定工艺路线制订工艺路线的出发点, 工艺过程的制定关系到零件的加工质量。由于零件的工作条件、结构形式、尺寸精度各不相同，因而工艺过程的制定也就有所不同。应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证.在生产纲领已确定为小批量产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高尺寸精度和位置精度.除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序1 以一端面定位粗车，半精车一端面，再以精加工后的端面定位加工另一端面以大圆表面为基准粗镗，半精镗mm内孔面；工序2 以一端面粗铣，半精铣两凸台一端面，再以另一端面为基准加工另一端面；工序3 以一端面为基准粗铣，半精铣一小端面，再以另一表面为精基准加工另一端面；工序4 以mm孔的中心为基准，钻、扩、铰孔至mm，达到表面粗糙度Ra6.3；工序5 以mm孔的中心为基准，钻、扩通孔mm和mm，再扩沉孔mm ；工序6 以mm孔的中心为基准粗铣，半精铣凸台上端面；工序7 以mm孔的中心线为基准拉槽宽到mm；工序8 粗铣圆倒角R1；工序9 以左mm的凸台端面为基准钻、攻M10；工序10 以mm孔的中心为基准钻，扩5个mm的孔；工序11 丝攻Rc1/8；工序12 在钳工台上去毛刺。 四机械加工余量，工序尺寸和公差的确定加工mm、mm孔和沉孔mm：选择Z3025摇臂钻床，高速钢钻头钻孔（莫氏锥柄麻花钻H15GB/T 1438.1-1996）由指导教程查得方案:钻扩精扩(1)确定加工路线由图纸要求mm、mm,粗糙度Ra25和mm，粗糙度Ra50的要求查表,确定工艺路线；孔径mm、mm、mm,其公差都为T=0.12,公差等级为IT8；(2) 确定加工工序的经济精度由指导教程查得：钻IT11,扩IT9，精扩IT8；(3) 查表确定各工序的加工余量钻孔：mm、mm、mm；扩钻孔：mm、mm、mm；2Z=0.5mm、0.85mm、0.85mm； 精扩孔：mm、mm、mm；2Z=0.3mm、0.15mm、0.15mm；(4) 计算各工序的基本尺寸精扩孔后工序基本尺寸为mm、mm、mm；扩钻孔后工序基本尺寸为mm、mm、mm；毛坯钻孔工序基本尺寸为mm、mm、mm。(5) 各道工序的工序尺寸公差查公差表：扩钻IT9，即mm、mm、mm，IT9=0.043mm；精扩IT8, 即mm、mm、mm， IT8=0.027mm。按“入体原则”标注：精扩孔工序尺寸为mm、mm、mm；扩钻孔工序尺寸为mm、mm、mm；钻孔工序尺寸为mm、mm、mm。五确定切削用量及基本工时计算工序5：一面两销，钻、扩、精扩mm、mm孔和沉孔mm由公差标准得其精度为IT8.由课程设计查得其加工方案为：钻-扩-精扩。由课程设计得钻孔：孔径mm、mm、mm；背吃刀量ap=13mm、12mm、15mm, 查表得其切削速度为v= 42m/min、42m/min、18 m/min, 进给量f=0.63 mm/r、0.63 mm/r、0.50mm/r；则n=1000v/3.14d=1028.9 r/min、1114.6 r/min、191.7 r/min；由Z3025摇臂钻床的技术参数，可取nr=1000 r/min、1000 r/min、200 r/min；则实际的切削速度为v=3.14nrd/1000=40.82 m/min、37.68m/min 、9.42m/min；切削加工工时：Tj=L/nrf =0.112min、0.081min、0.07min，Tf=15% Tj=0.01672min、0.01215min、0.01050min，Tz= Tj+ Tf=0.129min、0.093min、0.081 min， Td=Tb+Tx+Tj+Tf=5%Tz+2%Tz+Tz=1.07Tz=0.1380min、0.0995min、0.0867min；扩钻孔：mm、mm、mm；2Z=0.5mm、0.85mm、0.85mm；背吃刀量ap=0.50mm、0.85mm、0.85mm, 查表得其切削速度为v= 18m/min、96m/min、96m/min, 进给量f=0.4 mm/r、0.4 mm/r、0.50mm/r；同上及参照Z3025摇臂钻床的技术参数，可取nr=500 r/min、200 r/min、200 r/min；则实际的切削速度为v=3.14nrd/1000=21.2 m/min、8.07m/min 、9.95m/min；切削加工工时：Tj=L/nrf =0.355min、0.64min、0.07min，Tf=15% Tj=0.05325min、0.096min、0.01050min，Tz= Tj+ Tf=0.408min、0.736min、0.081 min，Td=Tb+Tx+Tj+Tf=5%Tz+2%Tz+Tz=1.07Tz=0.4366min、0.7875min、0.0867min； 精扩孔：mm、mm、mm；2Z=0.3mm、0.15mm、0.15mm；背吃刀量ap=0.30mm、0.15mm、0.15mm, 查表取进给量为f=0.4 mm/r、0.4 mm/r、0.50mm/r；同上及参照Z3025摇臂钻床的技术参数，取nr=630 r/min、200 r/min、200 r/min；则实际的切削速度为v=3.14nrd/1000=27.3 m/min、8.16m/min 、10.05m/min；切削加工工时：Tj=L/nrf =0.282min、0.64min、0.14min，Tf=15% Tj=0.0423min、0.096min、0.021min，Tz= Tj+ Tf=0.324min、0.736min、0.161 min，Td=Tb+Tx+Tj+Tf=5%Tz+2%Tz+Tz=1.07Tz=0.3467min、0.7875min、0.1723min；将将上述所算的结果填入工艺文件 六 夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过老师的任务分配。这次设计夹具的主要任务是用摇臂钻床加工前刹车制动臂外壳上的mm、mm孔和沉孔mm。经过详细查表初定机床的型号为Z3025.最大钻孔直径为25mm.夹具的设计方案设计如下：6.1 问题的提出 本夹具主要用来钻mm、mm孔和沉孔mm,这工序是在其他的外表面加工达到技术要求的情况下钻的，所以精基准是达到标准的，因此在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。6.2 夹具设计 定位基准的选择由零件图可知，钻mm、mm孔和沉孔mm，以mm孔及端面和mm孔作为定位基准。主要利用一面两销实现完全定位。当然，在加工mm、mm孔和沉孔mm之前，这些定位基准已经得到精度的要求。采用锥柄麻花钻安装在Z3025摇臂钻床进行钻深孔。采用高速钢刃具。经查表，高速钢刃具的硬度和寿命满足要求。6.3切削力及夹紧力计算刃具：高速钢钻头，mm，查（切削用量简明手册）得到切削力公式： 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数其中：为基本安全系数1.5; 为加工性质系数1.1;为刀具钝化系数1.1; 为断续切削系数1.1;所以 为克服水平切削力，实际夹紧力应为所以基中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，0.25 则6.4 定位误差分析平面限制了三个自由度，圆柱销限制了两个自由度。X ，Y方向的定位误差如同单圆柱销定位。均为；而菱形销限制了Z轴方向的转动自由度，孔与菱形销在Y方向定位误差为：它实际上限制工件绕Z轴的转动，由于存在间隙，因而使工件产生一个转角误差。转角误差为：式中为菱形销最小直径（mm）；为菱形销定位孔最大的直径，Lmin为两定位的最小中心距。代入数据得：所以定位误差比较小，可以不预考虑。工件在两定位销上定位时，相对于两定位销轴线。使工件尺寸的工序基准发生偏转，引起定位误差。根据已知条件可求得：根据作图计算，可知偏转的O1O1=TD1+Td1+s1=(0.025+0.013+0.007)=0.045；O2O2=TD2+Td2+s2=(0.025+0.02+0.02)=0.065；工序尺寸的定位误差 ：O2O2+2（L3-L2-L1）tana =0.094 ； 其中（
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