汽车轮毂工艺设计.doc

汽车轮毂的工艺及夹具设计 摘要： 本设计说明书主要是针对汽车后轮轮毂加工的工艺设计，及加工中典型工序的专用工装，包括：夹具、刀具和量具的设计说明及分析。 首先编排汽车后轮轮毂的生产加工工艺规程，确定最佳方案后：再进行工艺过程中典型工序的专用工装设计。本设计完成了钻床攻丝夹具的设计，用于直径6mm孔的攻丝。设计过程中查阅了大量的相关资料，通过研究、计算、分析，完成了全部的设计任务。并撰写了此设计的设计说明书。 关键词：汽车后轮轮毂 工艺规程 夹具 Abstract：This design specification mainly is aims at the car wheel processing technical design of the rear wheels, and processing in the typical process of special tooling, including: fixture, cutting tools and measuring tools design specifications and analysis. First car rear wheel of layout production processing procedure, determined the best option: again in the process of the typical procedure special tooling design. This design finished drilling machine tapping fixture design, 6 mm diameter used for tapping hole. In the design process of a large number of relevant material, through the study, calculation, analysis, finished all the design task. And to write the this design the design specification. Key Words：Automobile rear wheel ，process planning， fixture1 机械加工工艺规程的制定1.1 汽车轮毂的工艺性分析 1.1.1 汽车后轮轮毂的功用 轮毂是汽车车轮的重要组成部分，是连接制动鼓和半轴凸缘的重要零件，一般由圆锥滚子轴承套在轴管或轴向节轴颈上，按轮辐的结构形式可以分为辐板式车轮轮毂和辐条式车轮轮毂两种。 汽车行驶性能的好坏与车轮和车胎有密切的关系。车轮和车胎是汽车行驶系中重要部件，汽车通过车轮与车胎直接与地面接触在道路上行驶。车轮的主要功能是： 1.承载汽车的总质量，吸收与缓和汽车行驶时所受到的路面冲击和震荡，保证轮胎与路面良好的附着性能，以提高汽车的动力性、制动性和通过性。 2.产生平衡汽车转向行驶的同时，通过轮胎产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶。 车轮不但是安装轮胎的骨架，也是讲轮胎和车轴连接起来的旋转部件。1.1.2 汽车后轮轮毂的结构特点和工艺性 轮毂的结构特点符合套类零件的结构特点，故归结为套类零件。轮毂主要由有较高同轴要求的内外圆表面组成，零件的壁厚较小，易产生变形，轴向尺寸一般小于外圆直径。其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合普通加工尺寸标注要求；轮廓描述完整；零件材料为铸铁。1.1.3 主要加工表面及技术要求 1.零件组成表面：外圆表面,内圆表面，型孔，两端面，台阶面，退刀槽，内、外倒角。 2.主要加工表面：套类零件的主要表面为内孔。内孔的加工方法很多。孔的精度、光度要求不高时，可采用扩孔、车孔、镗孔等；精度要求较小的可采用铰孔；尺寸较大时，可采用磨孔、滚压孔；生产批量较大时，可采用拉孔（无台阶阻挡）。 3.主要技术要求：孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；端面与孔轴线的垂直度要求；内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求；外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要求等。1.2 确定生产类型 后轮轮毂的生产类型为大批量生产。1.3 零件毛坯的选择 套类零件的毛坯主要根据零件材料、形状结构、尺寸大小及生产批量等因素来选。孔径较小时，可选棒料，也可才用实心铸件；孔径较大时，可选用带预孔的铸件或锻件，壁厚较小且较均匀时，还可选用管料。当生产批量较大时，还可采用冷挤压和粉末炼金等先进毛坯制造工艺，可在提高毛坯精度提高的基础上提高生产率，节约用材。汽车后轮轮毂的最大孔径为192mm，孔径较大，因此毛坯选择为铸铁。铸造是常用的制造方法，优点是：制造成本低，工艺灵活性较大，可以获得复杂形状和大型铸件，在机械制造中占有很大的比重。铸件的质量直接影响着产品的质量。因此，铸造在机械制造中占有重要的低位。1.4 零件加工工艺规程的制定1.4.1 选择加工方案 220ES=0.025 EI=0，220ES=0.025 EI=0，192ES=-0.028 EI=-0.058，三内孔，采用精镗达到精度及粗糙度要求；外圆没有精度要求，因此铸面即可；台阶面及端面采用车削加工；上端面不规则通孔在立铣上完成；十个安装孔采用钻削。 考虑后轮轮毂的结构工艺特点，按照编制工艺规程的一些基本原则，同时考虑各种设备和加工方法的经济程度和不同精度要求表面的适当加工方法。拟定了如下的加工工艺方案： 方案1： 工序号、工序名称和加工要求（尺寸及公差单位：mm；表面粗糙度单位：m）工序1、备料工序2、铸造毛坯工序3、退火工序4、镗：工位1：粗镗轴承孔188。 工位2：粗镗轴承孔189。 工位3：粗镗轴承孔216。 工位4：粗镗轴承孔217。 工位5：半精镗轴承孔191.5。 工位6：半精镗轴承孔219.5。 工位7：精镗。 保证：孔的深度为181mm，表面粗糙度为R1.6，上极限为-0.028，下极限为-0.058。 保证：孔的深度为8mm，表面粗糙度为R1.6，上极限为+0.025，下极限为0。工序5、镗：工位1：粗镗孔216。 工位2：粗镗孔217。 工位3：半精镗孔219.5。 工位4：精镗。 保证:孔深度为14mm，表面粗糙度为R1.6，上极限为+0.025，下极限为0。工序6、车：工位1：粗车上端面。 工位2：粗车上端面四分之一圆弧。 工位3：粗车外圆。 工位4：半精车上端面 工位5：半精车上端面四分之一圆弧 工位6：半精车外圆 保证：上端面四分之一圆弧半径为14mm。 保证：保证外圆台阶距离为10mm。工序7、车:工位1：粗车下端面。 工位2：半精车下端面。 工位3：倒角。 保证：上下端面距离为215.上极限为0，下极限为-0.6。工序8、铣：工位1：粗铣上端面不规则通孔。 工位2：精铣上端面不规则通孔。 保证：上端面不规则孔尺寸达到图纸要求。工序9、钻：工位1：钻50孔。 工位2：绞50孔，倒角。 保证：倒角0.5X45.孔深10.工序10、钻：工位1：钻6孔，攻螺纹。工序11、去毛刺及所有锐边倒钝。工序12、清洗零件（退火处）。工序13、表面淬火保证硬度为HBS120-163工序14、探伤：保证热处理部位无裂纹等缺陷工序15、清洗零件工序16、最终检查1.4.2 确定加工顺序 加工顺序的确定按由内到外、又粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面、然后加工轮廓表面。由于该零件为单量小批生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。1.4.3 定位基准的选择 套类零件的主要定位基准毫无疑问应为内外圆中心。外圆表面与内孔中心有较高同轴度要求，加工中常互为基准反复加工保证图纸要求。 零件以外圆定位时，可直接采用三爪卡盘安装；当壁厚较小时，直接采用三爪卡盘装夹会引起工件变形，可通过径向夹紧、软爪安装、采用刚性开口环夹紧或适当增大卡爪面积等方面解决；当外圆轴向尺寸较小时，可与已加工过的端面组合定位，如采用反爪安装，工件较长时，可采用“一夹一托”法安装。1.4.4 零件的热处理 考虑套类零件的结构工艺等特点，其材料可以为铸铁。本零件的材料为铸铁HT250，铸造毛坯。为了保证零件上配合和接触表面所需要的硬度，加工前应对这些表面进行退火以增加其硬度。1.4.5 拟订工艺路线 备坯去应力处理孔加工粗加工孔半精加工基准面加工外圆等粗加工外圆等半精加工基准面加工安装孔加工去毛刺零件最终热处理清洗终检。1.4.6 选择各工序加工机床设备及工艺装备工序号 工 序 名 称设备名称及编号夹辅具及编号切削工具及编号量具及编号 1 备料 2 铸造毛坯 3 退火 4镗：粗镗轴承孔188。粗镗轴承孔189。粗镗轴承孔216。粗镗轴承孔217。半精镗轴承孔191.5。半精镗轴承孔219.5。精镗 镗床 专用夹具 镗刀 塞规5镗：粗镗孔216。粗镗孔217。半精镗孔219.5。精镗。 镗床 专用夹具 镗刀 塞规 6车：粗车上端面。粗车上端面四分之一圆弧。粗车外圆。半精车上端面。半精车上端面四分之一圆弧。半精车外圆。 立式车床 专用夹具 车刀 游标卡尺 7车：粗车下端面。半精车下端面。倒角。 立式车床 专用夹具 车刀 游标卡尺 8 铣：粗铣上端面不规则孔。精铣上端面不规则孔。 铣 床 专用夹具 立铣刀 游标卡尺 9钻：钻50孔。绞50孔，倒角。 钻 床 专用夹具 麻花钻 绞孔钻 卡尺，塞规 10钻：钻6孔，攻螺纹。 钻 床 专用夹具 麻花钻 塞规 11 去毛刺及所有的锐边倒钝 12清洗零件（退火处） 13表面淬火保证硬度为HBS120-163 14探伤：保证热处理部位无裂纹等缺陷 15清洗零件 16最终检查我们通过查刀具，可初步确定钻孔时的直径D，D可以使标准刀具最好，钻孔的切削余量我们可以再手册中查出。 因为属于大批量生产，所以量具选择卡尺，塞规较多，卡尺用来测轴或两面间距，塞规可测孔，槽等，详细情况量具设计中有介绍。 1.4.7 确定工序机械加工余量，工序尺寸及表面粗糙度1.4.7.1 加工余量的选择原则： 1) 加工余量的选择原则应完全保证图纸的全部精度，光洁度等技术要求。 2） 为了缩短工时，降低成本，应尽量采用最小的加工余量。 3） 决定余量应考虑变形等带来的尺寸变化。 4） 综合考虑机床与夹具的精度及变形。 5） 加工零件的尺寸大小及刚性好坏。1.4.7.2 确定加工余量的方法： 1） 查表法。 2） 经验估算法：常用于单件小批量生产。 3） 分析计算法：材料十分贵重或少数大批量生产的工厂采用。 所以：车削加工余量Z0=Z1+Z2，Z1=3，Z2=1，Z0=4.1.4.7.3 公差的选择原则： 1） 公差不应超出机床的经济加工精度。 2） 零件的最后精度高的选最小值。 3） 批量大选小值。1.4.7.4 尺寸链的计算 1) 选择外圆台阶面作尺寸链图及计算 总环数n=8 L0=L1-L2-L3-L4-L5-L6-L7 L1=215，L2=20，L3=10，L4=10，L5=10,L6=10，L7=25 L0=1301.4.8 确定典型工序的切削用量及工序基本工时的定额1.4.8.1 粗加工切削用量的选择原则 1） 背吃刀量的选择： 依据加工余量和机床夹具刀具工件系统的刚性来确定在保留半精加工，精加工必要的余量的前提下应在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数。 2） 进给量的选择： 选择进给量时应考虑机床进给系统的强度，刀杆尺寸，刀片厚度，工件直径和长度，在工艺系统的刚度和强度允许下可选大一些的进给量。 3） 切削速度的选择： 粗加工的切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制，合理的切削速度一般不需要精确计算，而根据生产实践经验和有关资料确定。1.4.8.2 精加工时切削用量的选择原则 1） 背吃刀量的选择 精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.1-0.4mm较为合适。 2） 进给量的选择 精加工限制进给量提高的主要因素使表面粗糙度，走刀量f增大，虽有利于切屑，但残留面积高度增大，表面质量下降。 3） 切削速度V的选择 切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，由此可见，精加工时应选择较小的吃刀深度和进给量f，并保证合理刀具耐用度的前提下，选用尽量高的切削速度V。1.4.8.3 各工序的工艺卡片如下： 自带文件夹中1.4.8.4 工时定额的确定 工序消耗的单件时间分为基本时间Tb，辅助时间Ta，布置工作地时间Ts，休息和生理需要时间Tr和准备终结时间Te。 1.基本时间Tb，指直接切除工序余量所消耗的时间，可计算得出。 2.辅助时间Ta TB=Ta+Tb 3.布置工作地时间Ts：取： Ts=2%-7%TB 4.休息与生理需要时间Tr： Tr=2%-4%TB所以单位时间为： Tp=Ta+TB+TS+Tr+Te 5.基本时间计算。 第一道工序根据实际加工情况切削用量取n=