机械制造技术课程设计-CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及钻Φ12孔夹具设计【全套图纸】.doc

机械制造技术基础课程设计一零件的工艺分析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。1.2零件的工艺分析全套图纸，加153893706前刹车臂调整外壳共有3组加工表面,它们之间有一定的位置要求.现分述如下:（1）以65mm的两端面为中心加工，这一组加工表面包括：（a）以65mm的一端面加工其另一端面。（b）扩、镗65mm的孔及其相连的矩形孔。（2）65mm中心孔为中心的加工这一组加工表面包括:（a）65mm端面上5个4.3mm孔,其中4个孔分别相距在65mm圈上以90相距分开,1孔位于65mm孔中心正上方66mm处。（b）加工12孔及其两端面。（c）30两圆表面垂直距离,左边距72mm中心孔47mm,右边距72mm中心孔37mm。（d）加工13.8mm孔和13mm孔及其台阶孔16mm。（e）加工M10螺纹孔。由以上分析可知,对于这二组加工而言,可以先加工其中一组,然后借助于专用夹具加工另外一组,并且保证它们之间的位置精度要求。二工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为KT350。考虑到汽车在运行中要经常加速及正、反行驶、刹车减速等,零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此选用锻件，使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠，由于零件生产5000件，数量多，故采用模锻成型，这样可以节省工步，保证加工精度和效率。（1）零件的使用性能是机械零件，构件等在正常情况下材料应具备的性能。它包括力学性能和物理化学性能等，对一般机械零件，构件工具来说，则主要考虑力学性能。而力学性能一般是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的。（2）材料的工艺性能是指在一定条件下将材料加工成优质零件或毛坯的难易程度，它将直接影响零件的质量、生产率和成本。绝大多数零件的毛坯要经过切削加工过程。因此，材料的切削加工性直接影响零件的质量和加工成本。硬度在170230HBS范围内的材料具有良好的切削加工性。为此，可通过热处理调整硬度，以改善切削加工性。（3）材料的经济性，在保证零件使用性能的前提下，应尽量选用价格低廉、加工费用低、资源丰富、质量稳定、购买容易、运输方便、品种规格少、便于采购和管理的材料。2.2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65mm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,这在以后还要专门计算,此处不再重复。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，所以选择工序分散的原则。2.3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65mm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65mm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65mm的一端面为精基准加工出孔65mm，后以65孔作为精基准。2.4制订工艺路线制订工艺路线的出发点,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.（1） 工艺路线方案一工序 粗铣72mm端面A工序 粗铣72mm端面B工序 精铣72mm端面A工序 粗铣R16mm两端面(2面)工序 粗铣30mm圆端面(2面)工序 扩孔65mm工序 精镗孔65mm工序 钻4.3mm孔(5个)工序 钻13mm的毛坯孔工序 粗镗13mm孔工序 精镗13mm孔工序 钻13.8mm的毛坯孔工序 粗镗13.8mm孔工序 精镗13.8mm孔工序 钻12mm孔工序XVI 钻、攻丝M10螺纹孔（2）工艺路线方案二工序 粗铣72mm端面A工序 粗铣72mm端面B工序 精铣72mm端面A工序 钻4.3mm孔(5个)工序 粗铣R16mm两端面(2面)工序 扩孔65mm工序 精镗孔65mm工序 钻13mm的毛坯孔工序 粗镗13mm孔工序 精镗13mm孔工序 钻13.8mm的毛坯孔工序 粗镗13.8mm孔工序 精镗13.8mm孔工序 钻12mm孔工序XVI 钻、攻丝M10螺纹孔上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工的端面小孔，然后加工端面大孔；而方案二则与此相反，先加工端面大孔，然后加工端面小孔。两相比较可以看出，先加工端面小孔或端面大孔是有区别的，先加工端面大孔有利于定位,经过进一步的细节分析，所以改进后的工艺方案是：工序I 粗铣65mm端面A工序II 粗铣65mm端面B工序III 精铣65mm端面B工序IV 扩孔65mm工序V 半精镗孔65mm工序VI 精镗孔65mm工序VII 钻4.3mm孔(5个)工序VIII 粗铣R16mm两端面(2面)工序VIX 粗铣30mm圆端面(2面)工序X 加工12mm孔工序XI 钻12.8mm的毛坯孔工序XII 扩12.8mm的毛坯孔至13.65mm工序XIII 粗镗13.65mm孔至13.75mm工序XIV 精镗13.75mm孔至13.8mm工序XV 粗镗12.8mm孔至12.95工序XVI 精镗孔12.95至13mm工序XVII 钻、攻M10螺纹孔2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定本零件需要计算的是:2.5.1 65mm两端面加工（1）确定加工路线由成品尺寸32，粗糙度Ra6.3，确定工艺路线。板的宽度是18mm，其T=0.05m，公差等级为IT9，粗糙度6.3m。由表18（机械制造技术基础课程设计指导教程，以下简称指导教程）序号7得:粗铣精铣（2）确定各加工工序的经济精度粗铣IT12，精铣IT9（3）查表确定各工序的加工余量由表228（指导教程）：粗铣余量为1.0mm.精铣余量为0.5mm（适当修正）.由于粗铣的面是铸造而成，故先确定毛坯的总余量，62mm.可知：粗铣的余量为6-0.5=5.5mm（4）计算各工序的基本尺寸精铣后工序基本尺寸为32mm粗铣后工序基本尺寸为32.5mm毛坯基本尺寸为38mm（5）各道工序的工序尺寸公差查公差表：精铣IT9，即IT9=0.05mm粗铣IT12，即IT12=0.25mm按“入体”分布，故精铣工序尺寸为32+0.05mm 粗铣工序尺寸为32.5+0.25mm毛坯公差对称分布，故毛坯尺寸为382mm2.5.2 65mm孔的加工（1）确定加工路线：由成品尺寸65H7mm，粗糙度Ra6.3，确定工艺路线。由表17（指导教程）序号11得： 扩半精镗精镗（2）确定各加工工序的经济精度 扩：IT10 半精镗：IT9 精镗：IT8（3）查表确定各工序的基本尺寸及其加工余量锻孔： 60mm 扩： 63mm 2Z=3.0mm半精镗： 64.5mm 2Z=1.5mm精镗 65mm 2Z=0.05mm2.5.3 30mm两端面(1) 确定加工路线由成品尺寸77mm，粗糙度Ra25，确定工艺路线。宽度是77mm，其T=0mm，公差等级IT11以下，粗糙度Ra25。由表18（指导教程）序号7得:粗铣精铣(2) 确定各加工工序的经济精度粗铣IT11以下，精铣IT11以下(3) 查表确定各工序的加工余量由表228（指导教程）：粗铣余量为1.0mm；精铣余量为0.5mm（适当修正）。由于粗铣的面是锻造而成，故先确定毛坯的总余量，62mm。可知：粗铣的余量为6-0.5=5.5mm(4) 计算各工序的基本尺寸精铣后工序基本尺寸为77mm粗铣后工序基本尺寸为78mm毛坯基本尺寸为84mm2.5.4 R16mm两端面加工(1) 确定加工路线由成品尺寸12mm，粗糙度Ra6.3，确定工艺路线。宽度是12mm，其T=0.24，公差等级为IT9，粗糙度6.3m。由表18（指导教程）序号7得:粗铣精铣(2) 确定各加工工序的经济精度粗铣IT12，精铣IT9(3) 查表确定各工序的基本尺寸及其加工余量由表228（指导教程）：粗铣12.5mm Z=1.0mm， 精铣12mm Z=0.5mm（适当修正）由于粗铣的面是锻造而成，故先确定毛坯的总余量，62mm。可知：粗铣的余量为6-1-0.5=4.5mm(4) 计算各工序的基本尺寸精铣后工序基本尺寸为12mm粗铣后工序基本尺寸为12.5mm毛坯基本尺寸为18mm(5) 各道工序的工序尺寸公差查公差表：精铣IT9，即IT9=0.05mm粗铣IT12，即IT12=0.25mm按“入体”分布，故精铣工序尺寸为120.05mm 粗铣工序尺寸为12.50.25mm毛坯公差对称分布，故毛坯尺寸为182mm2.5.5 12mm孔的加工（1）确定加工路线由成品尺寸12mm，粗糙度Ra6.3，确定工艺路线。由表17（指导教程）序号4得：钻扩（2）确定各加工工序的经济精度 钻：IT11 扩IT10（3）查表确定各工序的基本尺寸及其加工余量 钻孔: 10mm 扩： 12mm 2Z=2mm2.5.6 孔的加工(13.8mm和13mm)(1)确定加工路线由图纸要求13.8mm,粗糙度Ra25的要求查表,确定工艺路线.孔直径13.8mm,其T=0.12,公差等级为IT1011由表1-7指导教程可以查出:钻扩粗镗精镗(2) 确定加工工序的经济精度由表228（指导教程）查得：粗镗IT9, 精镗IT7.(3) 查表确定各工序的加工余量由表228（指导教程）： 钻：12.8mm 扩：13.65m 2Z=0.85mm 粗镗：13.75mm 2Z=0.1mm 精镗：13.8mm 2Z=0.05mm(4) 计算各工序的基本尺寸精镗后工序基本尺寸为13.8mm，粗镗后工序基本尺寸为13.75mm，扩孔后工序基本尺寸为13.65mm，毛坯钻孔工序基本尺寸为12.8mm(5) 各道工序的工序尺寸公差查公差表：粗镗IT9，即13.7mm, IT9=0.043mm精镗IT8, 即13.8mm, IT7=0.018mm按“入体原则”标注：精镗工序尺寸为13.80.018mm，粗镗工序尺寸为13.750.043mm扩孔工序尺寸为13.650.11mm钻孔工序尺寸为12.80.18mm2.5.7 螺纹孔的加工M10mm的螺孔的加工M10的螺孔的是要与螺钉配合的，螺钉是标准件，精度要一定的要求，M10的尺寸用螺纹刀加工麻烦，考虑经济性，所以查表17指导教程得序号1：钻，螺纹用板牙人工攻丝。2.5.8 M10螺纹孔的上端面加工由于是锻件,只需修整即可2.6确定切削用量及基本工时 工序I：粗铣65mm端面A 1）加工条件工件材料：KT350加工要求：粗铣65mm端面，Ra6.3机床：X62卧式铣床。刀具：高速钢高速钢镶齿铣刀，D=80mm, d=27,L=36mm,齿数为10（查指导教程表328）2）计算切削用量粗铣65mm的端面A，最大的加工余量为3mm, 0.2mm/z0.4mm/z 指导教程表57现取0.2mm/z切削速度：确定40m/min.(指导教材表59)采用高速钢镶齿铣刀，80mm，齿数为10。则 1000/=159（r/min）现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（指导教程表418），取 150r/min,故实际切削速度为 =37.68(m/min)当150r/min时，工作台的每分钟进给量应为=0.210150300（mm/min）查机床说明书（指导教程表419），=300mm/min,故直接选用该值。切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出铣刀的行程mm,则机动工时为 t=120/300=0.40min工序II：粗铣65mm端面B粗铣65mm的端面B，最大的加工余量为2.5mm, 0.2mm/z0.4mm/z 指导教程表57现取0.2mm/z切削速度：确定40m/min.(指导教材表59)采用高速钢镶齿铣刀，80mm，齿数为10。则 1000/=159（r/min）现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书（指导教程表418），取 150r/min,故实际切削速度为 =37.68(m/min)当150r/min时，工作台的每分钟进给量应为=0.210150300（mm/min）查机床说明书（指导教程表419），=300mm/min,故直接选用该值。切削工时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，可得出铣刀的行程mm,则机动工时为 t=120/300=0.40min工序III：精铣65mm端面B1)加工条件:工件材料：KT350加工要求：精铣65mm端面，Ra6.3机床：X62卧式铣床。刀具：高速钢高速钢镶齿铣刀，D=80mm, d=27,l=36mm,齿数为102)计算切削用量:精铣65mm的端面B，最大的加工余量为0.5mm。现取0.05mm/z 指导教程表57切削速度：确定70.2m/min.(指导教程表59)采用高速钢镶齿三面刃刀，=80，齿数为10。则 279.5（r/min）现采用X62卧式铣床，根据机床使用说明书，取=235r/min,故实际切削速度为 59(m/min)当=235r/min时，工作台的每分钟进给量应为0.0510235=117.5（mm/min）查机床说明书（指导教程表419），=95m/min,故直接选用该值。切削工时：铣刀的行程mm,则机动工时为 t=120/95=1.3min工序IV：扩钻孔63mm利用63的钻头对60mm的孔进行扩钻。根据指导教程表523的规定扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 0.850.9mm/r根据机床说明书（Z535）（指导教程表410），现取0.72mm/r (1/21/3) =(1/21/3)1896（m/min）则主轴转速为51.634r/min并按机床说明书取68r/min.实际切削速度为： =13.5m/min切削工时：32mm 6mm 3mm =0.84min工序V：半精镗孔63mm至64.5mm加工余量2Z1.5mm,一次镗去全部余量，0.75mm进给量：0.75mm/r查（指导教程表530），确定硬质合金镗刀的切削速度100m/min则=493.8r/min由于镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速切削工时：32mm 3mm 4mm=0.11min工序VI：精镗孔64.5mm至65mm加工余量2Z0.5mm,一次镗去全部余量，0.25mm进给量 0.25mm/r查（指导教程表530），确定硬质合金镗刀的切削速度100m/min则=490r/min由于镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速切削工时：32mm 3mm 4mm=0.32min工序X：加工孔12mm（1）钻孔至10mm1）加工条件：工件材料：KT350，铸铁的强度为160200HBS、模锻。加工要求：钻孔10，Ra=6.3.机床：Z535机床。刀具：高速钢刀具，群钻。钻头直径D=10mm,尖高h=0.36mm,圆弧半径R=1.5mm，外刃长l=2.7mm，横刃长b0.4mm，外刃锋角2=125，内刃锋角2=135，横刃斜角=65，内刃前角=10，内刃斜角20，外刃后角，圆弧后角=182）计算切削用量(a)进给量：根据指导教程表522，当铸铁的强度为160200HBS，10mm时，0.120.20mm/r。由于本零件在加工10mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 (0.120.20)0.75=0.090.15mm/r根据Z535机床说明书（指导教程表410），现取0.11mm/r(b)切削速度：根据指导教程表522，查得切削速度18m/min。所以 =573r/min根据机床说明书（指导教程表49），取530r/min,故实际切削速度为 =16.642m/min3)计算工时：12mm 9mm 3mm=0.41min（2）扩孔10mm至12mm.利用12的钻头对10mm的孔进行扩钻。根据有关手册的规定扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 (1.21.8)=(1.21.8)0.110.1320.198mm/r根据机床说明书，现取0.15mm/r (1/21/3)v=(1/21/3)1896（m/min）则主轴转速按机床说明书取n=275r/min.实际切削速度为:=10.362m/min切削工时：12mm 9mm 3mm 0.58min工序XI：钻12.8mm1）计算切削用量(a)进给量：根据指导教程表522，当铸铁的强度为160200HBS，12.8mm时，0.200.30mm/r。由于本零件在加工12.8mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 (0.200.40)0.75=0.150.3mm/r根据Z535机床说明书（指导教程表410），现取0.20mm/r(b)切削速度：根据指导教程表522，查得切削速度12m/min。所以 =298.6r/min根据机床说明书（指导教程表49），取275r/min,故实际切削速度为 =11.1m/min2）计算工时：84mm 9mm 3mm=1.75min工序XII：扩孔12.8mm至13.65mm利用12.8的钻头对13.65mm的孔进行扩钻。根据指导教程表523的规定扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 0.450.5mm/r根据机床说明书（Z535）（指导教程表410），现取0.43mm/r (1/21/3)=(1/21/3)1264（m/min）则主轴转速为51.634r/min并按机床说明书取68r/min.实际切削速度为：=2.9m/min切削工时：47mm 6mm 3mm=1.92min工序XIII：粗镗孔13.65mm至13.75mm加工余量2Z1.0mm,一次镗去全部余量，0.5mm1）切削用量：进给量：0.5mm/r查（指导教程表530），确定硬质合金镗刀的切削速度40m/min则=926r/min由于镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速2）切削工时：47mm 3mm 4mm=0.12min工序XIV：精镗孔13.75mm至13.8mm加工余量2Z0.05mm,一次镗去全部余量，0.025mm1）切削用量：进给量：0.15mm/r查（指导教程表530），确定硬质合金镗刀的切削速度60m/min则=1385r/min由于镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速2）切削工时：47mm 3mm 4mm=0.26min工序XV: 粗镗12.8mm孔至12.95mm加工余量2Z0.15mm,一次镗去全部余量，0.0755mm1）切削用量：进给量：0.5mm/r查（指导教程表530），确定硬质合金镗刀的切削速度40m/min则=984r/min由于镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速2）切削工时：37mm 3mm 4mm=0.1min工序XVI: 精镗孔12.95mm至13mm加工余量2Z0.05mm,一次镗去全部余量，0.025mm1）切削用量：进给量：0.15mm/r查（指导教程表530），确定硬质合金镗刀的切削速度v60m/min则=1469r/min由于镗床主轴转速为无级调速,故以上转速可以作为加工时使用的转速2）切削工时：37mm 3mm 4mm=0.2min工序XVII: 钻、攻M10螺纹孔（1)钻孔8mm.1)计算切削用量：(a)进给量：根据指导教程表522，当铸铁的强度为160200HBS，12.8mm时，0.200.30mm/r。由于本零件在加工12.8mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 (0.120.20)0.75=0.090.15mm/r根据Z535机床说明书（指导教程表410），现取0.11mm/r(b)切削速度：根据指导教程表522，查得切削速度=12m/min。所以 =478r/min根据机床说明书（指导教程表49），取400r/min,故实际切削速度为 =10m/min2)计算工时：24mm 9mm 3mm=0.8min（2）攻M10螺纹孔（螺距为1mm）1）切削用量：因为螺距为1mm，所以1mm/r.根据指导教程表538查得：12.8m/min.主轴转速：1000=1000=408r/min按指导教程表49选取机床Z535转速为400r/min,则12.56m/min。2）机动工时： 10mm 9mm 0mm=0.1min三、夹具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。经过与指导老师协商，决定设计第X道工序加工12mm孔。本夹具将用Z535钻床。刀具为高速钢刀具，群钻，对工件进行钻和扩。3.1问题的提出本夹具主要用来钻12孔，这个孔有一定的技术要求。但加工本道工序12孔尚未加工，而且这个孔还要进行扩。因此，在本道工序加工时，主要应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。3.2夹具设计（1）定位基准的选择由零件图可知，12孔轴应对孔65的轴有平行度及与R16有同轴度的要求，其设计基准为孔65的轴线。为了使定位误差为零，应该选择以孔65为主要基准定位，采用长销小平面和一活动V形块的定位夹具。选用螺旋夹紧机构。（2）切削力及夹紧力计算刀具：高速钢刀具，群钻。钻头直径D=10mm,尖高h=0.36mm,圆弧半径R=1.5mm，外刃长l=2.7mm，横刃长b0.4mm，外刃锋角2=125，内刃锋角2=135，横刃斜角=65，内刃前角=10，内刃斜角20，外刃后角圆弧后角=18切削力计算公式： （见金属切削机床夹具设计手册（后简称设计手册）表354）切削扭矩计算公式: (见设计手册表354式中 -切削扭矩（kgfmm）; -钻头直径为10（mm）-切削层的深度为12(mm)-轴向切削力（kgf）-每转进给量为0.11（mm）-修正系数，所以 （kgf） (kgfmm)在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数式中：为基本安全系数，取1.5； 为加工状态，取1.2； 为刀具钝化系数，取1.5； 为切削特点系数，取1.0； 为考虑夹紧动力稳定性系数，取1.3； 为考虑手动夹紧时手柄位置的系数，取1.2； 为考虑支承面接触情况的系数，取1.0；所以 （kgf）(kgfmm)夹紧力计算：螺旋夹紧机构所需夹紧扭矩的计算公式： （kgfmm）式中：-应加在螺旋夹紧机构上的夹紧扭矩（kgfmm） -夹紧力（kgf） -螺旋的平均半径，此为6（mm） -