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汽车制造工艺课程设计 机电学院 车辆工程07级3班 xxx 目录一、 设计目的 2二、 设计要求 2三、 设计步骤 2四、 设计注意点 10五、 工艺规程的设计过程 11六、 夹具设计过程 11七、 方案综合评价与结论 12八、 课程设计体会 12九、 参考文献 12序言汽车制造工艺学课程设计是综合运用互换性与测量技术基础、机械设计、金属切削机床概论、金属工艺学、汽车制造工艺学、金属切削原理与刀具等经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。一、设计目的：1. 培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识，分析和解决工艺问题的能力，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2. 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。3. 培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力。4. 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。二、设计要求：如零件图所示，为一小轴，材料：45钢；方头部分淬火硬度36HRC，按成批生产制定工艺路线。1. 零件图一张（见附图1）2. 某一给定零件的机械加工工艺规程一套(包括封面、工艺路线卡、多张工序卡片) 3. ProE画一道工序的夹具二维图（A3）和三维总装图（见附图3、4）4. 夹具主要零件图，用A4输出（见附图5）5. 课程设计说明书，用A4输出三、设计步骤：1. 确定生产类型(一般为中批或大批生产)，对零件进行工艺分析，画零件图；根据设计要求可知，生产类型为大批量生产。因此，依据设计要求及零件图对零件进行工艺分析如下：通过对图样的仔细审查，确认该零件视图完整、正确，尺寸、公差及技术要求合理、齐全。该零件属轴类零件，零件各部分结果合理，各表面的加工工艺成熟，没有特殊加工要求，不存在加工困难。2. 确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；从该零件的使用场合来看，是一个传动零件，在使用过程中要承受一定的冲击力和传递一定的扭矩。根据设计要求，所用材料为45钢，整个零件的轮廓外形尺寸不大，所以模锻成形。另外，该零件结构简单，在毛坯制作时可考虑毛坯形状与零件尽量接近，制成阶梯轴。（1） 毛坯主要尺寸及其允许偏差： （mm）零件尺寸毛坯及其偏差零件尺寸毛坯及其偏差7983+1.2 -0.46568+1.0 -0.516h720+1.5 -0.72427+1.3 -0.8（2） 零件毛坯图 按上述要求绘制小轴毛坯图（见附图2）3. 拟订零件的机械加工工艺路线，完成工艺路线卡；定位基准的选择：粗基准，16h7mm处的毛坯外圆及端面；精基准：已加工的24mm表面及端面。零件表面的加工方法选择和工艺路线制定：该零件的结构虽然并不复杂，但仍涉及很多表面加工工艺。因此，根据零件要求及零件机械加工工艺性，制定了如下加工方法和工艺路线：工序1以毛坯27+1.3 -0.8mm外圆及其端面作为工序基准，车另一端端面，保证尺寸65+0.05 0mm，满足设计要求;粗车外圆到尺寸170 -0.7mm工序2以外圆170 -0.7mm及端面作为工序基准，车外圆，保证尺寸 79+ -0.5mm，满足设计要求；粗车外圆到尺寸24+0.8 0mm工序3以外圆24+0.8 0mm及端面作为工序基准，半精车外圆16+0.1 -0.13mm工序4以外圆24+0.8 0mm及端面作为工序基准，精车外圆16h7（+0.009 -0.017）mm；倒角45；倒槽3*0.5工序5以外圆16h7（+0.009 -0.017）mm及端面作为工序基准，半精铣平面到要求尺寸24+0.1 -0.15mm 工序6以外圆16h7（+0.009 -0.017）mm及端面作为工序基准,，精铣平面到要求尺寸24+0.010 -0.008mm工序7以24+0.010 -0.008mm及其端面作为工序基准，钻孔5.5+1.3 -0.8mm工序8以24+0.010 -0.008mm及其端面作为工序基准，拉削6H7（0 -0.07）mm工序9去锐边、毛刺工序10零件方头部分淬火，硬度为35HRC工序11终检4. 针对每道工序，确定加工设备和工艺装备，确定各工序加工余量和工序尺寸，填写工序卡片；1) 不同表面的工序尺寸确定 （mm）加工表面工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工粗加工半精加工精加工242.50.50.0424.5+0.8 024+0.1 -0.1524+0.010 -0.00816h7（+0.009 -0.020）3.00.50.06170 -0.716h9（0 -0.23）16h7（+0.009 -0.017）6H70.035.5+1.3 -0.86H7（+0.008 -0.010）2) 轴向工序尺寸的确定3) 加工设备与工艺装备的选择a) 机床的选择工序1至4的内容是粗车、半精车、精车外圆面、端面，各工序内容不多，零件外廓尺寸不大，故采用C620-1型卧式车床；工序5、6的内容为半精铣、精铣平面，零件外廓尺寸不大，采用XA5032型铣床；工序7、8为钻孔、拉削孔，在Z525X型立式钻床上加工；b) 夹具选择工序1至6采用三爪自定心卡盘，工序7、8为钻孔、拉削孔，考虑到加工零件一端为方体，所以选择V型槽固定，夹具特别设计c) 刀具选择工序1至4，在C620-1型车床上进行加工时，选用硬质合金车刀。其中，粗加工时用YT5，半精加工时用YT15，精加工时用YT30；工序5、6，在XA5032型铣床上加工，选择标准硬质合金端铣刀工序7、8，在Z525X型立式钻床上加工，选择高速钢麻花钻d) 量检具选择：根据不同工序，按实际情况选择合适的量检具4) 切削用量及基本时间的确定：工序1：由要求可知，零件材料为45钢，模锻件，加工设备为C620-1型卧式车床，所用夹具为三爪自定心卡盘。由于锻件毛坯有外皮，根据文献【1】中表1.1及表1.2选用刀具为YT5硬质合金可转位刀具，刀杆尺寸为B*H=16mm*25mm，刀具厚度为4.5mm；又根据文献【1】中表1.3，选择车刀几何形状为：卷屑槽带倒棱型前刀面，a) 背吃刀量：ap=1.5mmb) 进给量：根据刀杆尺寸及背吃刀量，被加工零件直径范围满足小于20mm，由文献【1】表1.4查得f=0.30.4mm/r同时按文献【2】表4.2-9，根据不同车床特性，选得C620-1型机床的进给量为f=0.4mm/r刀片强度校核：为保证车床的可靠性，重新选择进给量为f=0.38mm/r机床进给机构强度校核：经校核所选进给量满足上述要求c) 选择磨钝标准及耐用度：根据文献【1】表1.9，车刀后刀面最大磨损量为1mm，可转位刀具寿命T=1800sd) 切削速度：根据文献【1】表1.10，查得切削速度为156mm/min，又根据文献【1】表1.28，查得修正系数分别为KMv=1.13、kTv=1.10、Kkv=0.80、Kkrv=1.10、Ksv=0.65、Ktv=Ktpc1.0，所以Vc=72.28mm/min，n=22r/s查文献【2】，按C620-1型车床的转速选择确定：Vc=51mm/min n=960r/mine) 机床功率校核据文献【1】表1.24查得，Pm=1.4KW;据文献【1】表1.22，查得切削功率修正系数，经计算的Pme=0.96KW。根据文献【1】表1.30，可知该功率在C620-1型机床上进行加工是可行的，最后确定切削用量为：Ap=1.5mm f=0.38mm/r n=960r/min Vc=51mm/minf) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆170 -0.7mm基本时间为10.7s工序2：a) 背吃刀量：ap=1.5mmb) 进给量：根据刀杆尺寸及背吃刀量，被加工零件直径范围满足小于20mm，由文献【1】表1.4查得f=0.250.4mm/r同时按文献【2】表4.2-9，根据不同车床特性，选得C620-1型机床的进给量为f=0.4mm/r刀片强度校核：为保证车床的可靠性，重新选择进给量为f=0.38mm/r机床进给机构强度校核 经校核所选进给量满足上述要求c) 选择磨钝标准及耐用度：根据文献【1】表1.9，车刀后刀面最大磨损量为1mm，可转位刀具寿命T=1800sd) 切削速度：根据文献【1】表1.10，查得切削速度为156mm/min，又根据文献【1】表1.28，查得修正系数分别为KMv=1.13、kTv=1.10、Kkv=0.80、Kkrv=1.10、Ksv=0.65、Ktv=Ktpc1.0，所以Vc=72.28mm/min，n=22r/s查文献【2】，按C620-1型车床的转速选择确定：Vc=51mm/min n=960r/mine) 机床功率校核据文献【1】表1.24查得，Pm=1.4KW;据文献【1】表1.22，查得切削功率修正系数，经计算的Pme=0.96KW。根据文献【1】表1.30，可知该功率在C620-1型机床上进行加工是可行的，最后确定切削用量为：Ap=1.5mm f=0.38mm/r n=960r/min Vc=51mm/minf) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆24+0.8 0mm基本时间为10.7s工序3：a) 背吃刀量：ap=0.5mmb) 进给量：根据刀杆尺寸及背吃刀量，被加工零件直径范围满足小于20mm，由文献【1】表1.4查得f=0.30.4mm/r同时按文献【2】表4.2-9，根据不同车床特性，选得C620-1型机床的进给量为f=0.38mm/r刀片强度校核：为保证车床的可靠性，重新选择进给量为f=0.33mm/r机床进给机构强度校核 经校核所选进给量满足上述要求c) 选择磨钝标准及耐用度：根据文献【1】表1.9，车刀后刀面最大磨损量为1mm，可转位刀具寿命T=1800sd) 切削速度：根据文献【1】表1.10，查得切削速度为176mm/min，又根据文献【1】表1.28，查得修正系数分别为KMv=1.13、kTv=1.10、Kkv=0.80、Kkrv=1.10、Ksv=0.65、Ktv=Ktpc1.0，所以Vc=125mm/min，n=41r/s查文献【2】表4.2-8，按C620-1型车床的转速选择确定：Vc=114mm/min n=2280r/mine) 机床功率校核据文献【1】表1.24查得，Pm=2.4KW;据文献【1】表1.22，查得切削功率修正系数，经计算的Pme=1.65KW。根据文献【1】表1.30，可知该功率在C620-1型机床上进行加工是可行的，最后确定切削用量为：Ap=0.5mm f=0.33mm/r n=2280r/min Vc=114mm/minf) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆16+0.1 -0.13mm基本时间为5.3s工序4：a) 背吃刀量：ap=0.05mmb) 进给量：根据刀杆尺寸及背吃刀量，被加工零件直径范围满足小于20mm，由文献【1】表1.4查得f=0.1mm/r同时按文献【2】表4.2-9，根据不同车床特性，选得C620-1型机床的进给量为f=0.1mm/r刀片强度校核：为保证车床的可靠性，选择进给量为f=0.1mm/r机床进给机构强度校核 经校核所选进给量满足上述要求c) 选择磨钝标准及耐用度：根据文献【1】表1.9，车刀后刀面最大磨损量为1mm，可转位刀具寿命T=1800sd) 切削速度：根据文献【1】表1.10，查得切削速度为222mm/min，又根据文献【1】表1.28，查得修正系数分别为KMv=1.13、kTv=1.10、Kkv=0.80、Kkrv=1.10、Ksv=0.65、Ktv=Ktpc1.0，所以Vc=157mm/min，n=52r/s查文献【2】表4.2-8，按C620-1型车床的转速选择确定：Vc=138mm/min n=2760r/mine) 机床功率校核据文献【1】表1.24查得，Pm=2.0KW;据文献【1】表1.22，查得切削功率修正系数，经计算的Pme=1.37KW。根据文献【1】表1.30，可知该功率在C620-1型机床上进行加工是可行的，最后确定切削用量为：Ap=0.05mm f=0.1mm/r n=46r/s Vc=2.3m/sf) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆16h7（+0.009 -0.017）mm基本时间为14.1s工序5：工序5、6为铣平面，在XA5032型铣床上加工，故选择标准硬质合金端铣刀，齿数为4，由于材料强度小于800Mpa，所以选择的铣刀规格为：a) 铣削深度：因为加工余量不大，可在一次走刀内完成，则Ap=3mmb) 每齿进给量：因采用不对称端铣以提高进给量，根据文献【1】表3.5，当采用YT15，铣床功率为7.5KW时，根据文献【1】表3.30（XA5032型铣床说明书）查得fz=0.090.18mm/z。因采用不对称端铣，故fz=0.18mm/zc) 选择铣刀磨钝标准及耐用度：根据文献【1】表3.7，可知寿命T=180min，刀后刀面最大磨损量为0.8mmd) 切削速度：根据文献【1】表3.9，查得d=100mm、z=8、fz0.24mm/r时，vt=19mm/min、nt=62r/min、vft=104mm/min在表中查得各修正系数，经计算得，vc=10.5mm/min n=34r/min vf=57.4mm/min根据铣床说明书，选择nc=37.5r/min vfc=60mm/min因此，实际切削速度和每齿进给量分别为：118mm/min、0.20mm/ze) 机床功率校核据文献【1】表3.15查得，Pct=1.1KW，小于铣床说明书中机床主轴允许功率，因此所选用的切削用量均可用，即：a=3mm vf=60mm/min n=37.5r/min vc=118mm/min fz=0.20mm/zf) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆24+0.1 -0.15mm基本时间为13s工序6：a) 铣削深度：因为加工余量不大，可在一次走刀内完成，则Ap=3mmb) 每齿进给量：因采用不对称端铣以提高进给量，根据文献【1】表3.5，当采用YT15，铣床功率为7.5KW时，根据文献【1】表3.30（XA5032型铣床说明书）查得fz=0.10mm/zc) 选择铣刀磨钝标准及耐用度：根据文献【1】表3.7，可知寿命T=100min，刀后刀面最大磨损量为0.6mmd) 切削速度：根据文献【1】表3.9，查得d=100mm、z=8、fz0.24mm/r时，vt=19mm/min、nt=62r/min、vft=104mm/min在表中查得各修正系数，经计算得，vc=10.5mm/min n=34r/min vf=57.4mm/min根据铣床说明书，选择nc=37.5r/min vfc=60mm/min因此，实际切削速度和每齿进给量分别为：118mm/min、0.10mm/ze) 机床功率校核据文献【1】表3.15查得，Pct=1.1KW，小于铣床说明书中机床主轴允许功率，因此所选用的切削用量均可用，即：a=3mm vf=60mm/min n=37.5r/min vc=118mm/min fz=0.10mm/zf) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆24+0.010 -0.008mm基本时间为13s工序7：工序7、8为钻孔，在Z525X型立式钻床上加工，选择高速钢麻花钻。考虑到加工零件一端为方体，所以选择V型槽固定，夹具特别设计。根据零件设计要求，钻头的直接为5.5mm、6mm，几何形状为：a) 进给量：按加工要求决定进给量：查表得，f=0.080.10mm/r。由于l/d=16/4=4，所以修正系数为0.95，f=0.0760.095mm/r按钻头强度决定进给量：查表得，f=0.32mm/r按机床进给机构决定进给量：查表的f=0.11mm/r综合上述结果，以及Z525钻床说明书，f=0.09mm/r由于加工通孔，为了避免空即将钻穿时钻头容易折断，故在空即将钻穿时停止自动进给，而改为手动进给。经校核，所选进给量满足钻床强度允许范围，所以f=0.09mm/r。b) 决定钻头磨钝标准及寿命：查表2.12得，d=20mm时，磨钝限度最大为0.8 ，寿命T=15min。c) 切削速度：查文献【2】表2.13，当加工性为第5类时，f=0.09mm/r，标准刃钻头，d=4mm，Vc=26mm/min可知切削速度修正系数依次为1.0、1.0、0.85、1.0，所以切削速度为22.1mm/min，n=1759r/min.根据钻床说明书及刀具寿命，n=1350r/min f=0.09mm/r Vc=17mm/mind) 实验机床扭矩及功率据文献【1】表2.20查得，扭矩为7.68NM，扭矩修正系数为1.0，此扭矩明显小于钻床说明书限制扭矩。据文献【1】表2.22，查得Pc=1.1Kw，小于钻床说明书要求Pe。综上所述，所选切削用量可用，即：f=0.09mm/r n=1759r/min Vc=17mm/mine) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆5.5+1.3 -0.8mm基本时间为6.1s工序8：a) 进给量：按加工要求决定进给量：查表得，f=0.080.10mm/r。由于l/d=16/4=4，所以修正系数为0.95，f=0.0760.095mm/r按钻头强度决定进给量：查表得，f=0.32mm/r按机床进给机构决定进给量：查表的f=0.11mm/r综合上述结果，以及Z525钻床说明书，f=0.07mm/r由于加工通孔，为了避免空即将钻穿时钻头容易折断，故在空即将钻穿时停止自动进给，而改为手动进给。经校核，所选进给量满足钻床强度允许范围，所以f=0.07mm/r。b) 决定钻头磨钝标准及寿命：查表2.12得，d=20mm时，磨钝限度最大为0.8 ，寿命T=15min。c) 切削速度：查文献【2】表2.13，当加工性为第5类时，f=0.07mm/r，标准刃钻头，d=4mm，Vc=26mm/min可知切削速度修正系数依次为1.0、1.0、0.85、1.0，所以切削速度为22.1mm/min，n=1759r/min.根据钻床说明书及刀具寿命，n=1350r/min f=0.09mm/r Vc=17mm/mind) 实验机床扭矩及功率据文献【1】表2.20查得，扭矩为7.68NM，扭矩修正系数为1.0，此扭矩明显小于钻床说明书限制扭矩。据文献【1】表2.22，查得Pc=1.1Kw，小于钻床说明书要求Pe。综上所述，所选切削用量可用，即：f=0.07mm/r n=1759r/min Vc=17mm/mine) 基本工时计算根据文献【2】表6.2-1，车外圆6H7（+0.008 -0.010）mm基本时间为13.7s工序 9：去锐边、毛刺工序10：零件方头部分淬火，硬度为35HRC工序 11：终检根据上述计算及分析，填写机械加工工序卡片，见附表5. 设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图若干张；在零件加工过程中，需设计的专用夹具为V型槽夹具，用于工序7、9中钻孔、拉削孔。其主要图纸说明见附图。6. 撰写设计说明书。四、设计注意点1、毛坯图的绘制 （1）用双点划线画出简化了的零件图； （2）粗实线绘出毛坯形状； （3）将毛坯的尺寸和极限偏差标注在尺寸线的上方； （4）对于图上无法或不便表示的条件，应以技术要求的形式写明。2、工艺路线的拟订先面后孔-先加工面后加工孔先粗后精-先粗加工后精加工,粗精分开,提高质量先主后次-先主要表面加工,后次要表面加工基准先行-先加工出基准面，再尽量以统一的基准定位加工其余表面3、机床和工艺装备的确定选择的机床、夹具、刀具和量具的型号、规格、精度，应与零件尺寸大小、精度、生产规模和工厂的具体条件相适应。 4、关于工序简图的画法在机械加工工序卡片上要求绘出工序简图。具体要求是：（1）仅绘出本工序完成后的形状；（2）根据零件加工情况可选某向视图、剖视图或局部视图，力求简明；（3）图上工件的位置应是加工时的工作位置，允许不按比例绘制；（4）本工序的加工表面用粗实线表示，非加工面用细实线表示；（5）只标注本工序加工面的尺寸精度、形状精度、相互位置精度、表面粗糙度和有关技术要求；（6）定位和夹紧应用定位夹紧元件及装置符号标出；（7）大而复杂的零件允许另用纸绘出，附在工序卡片后面。5、工序卡片填写要求（1）内容要简要、明确；术语正确、字迹工整；（2）所用符号、计量单位等应符合有关标准；（3）“设备”栏一般填写设备的型号、名称，必要时还应填写设备编号；（4）“工艺装备”栏内的刀、夹、量、辅具，其中属专用的，按专用名称(编号)填写；（5）属标准的，填写名称、规格和精度(编号)。 6、设计说明书编写的具体内容(1)零件的功用、结构特点、设计基准、主要加工表面、主要技术要求和技术关键；(2)设计条件；(3)选择毛坯的说明；(4)选择工艺基准的说明；(5)各工艺方案的分析、对比与取舍；(6)确定机床和工艺装备的说明；(7)工艺尺寸的计算，加工余量的确定；(8)确定切削用量、单件时间的说明；(9)专用夹具设计方案的确定：定位基准、结构方案(10)夹紧力的计算；(11)定位精度分析；五、工艺规程设计过程1、首先对零件图和装配图进行工艺分析，着重了解以下内容： (1)零件的性能、功用、工作条件； (2)零件的材料和热处理要求； (3)零件的确切形状和结构特点； (4)零件的主要加工表面、主要技术要求和关键的技术问题； (5)零件的结构工艺性。要从选材是否得当，尺寸标注和技术要求是否合理，加工的难易程度，成本高低，是否便于采用先进的、高效率的工艺方法等方面进行分析，对不合理之处提出修改意见。其次按制图标准进行零件图的绘制。2、确定工艺特征根据具体零件形状进行分析，找出其影响加工的主要特征所在。六、夹具设计过程1、夹具设计要求（l）保证工件的加工精度（2）提高生产率，降低成本（3）操作方便，工作安全，能减轻工人劳动强度（4）便于排屑（5）有良好的结构工艺性2、设计的一般步骤（1）研究原始资料，明确设计要求熟悉零件图和装配图、零件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容、技术要求等；收集有关机床、刀具、夹具等方面的资料。（2）确定夹具方案，绘制夹具结构草图1）根据定位基准和六点定位原理，确定工件的定位方法并选择相 应的定位元件；2）确定引导装置或对刀装置；3）确定工件的夹紧方法，设计夹紧机构；4）确定其它元件或装置的结构形式5）确定夹具体结构形式6）确定夹具总体轮廓。（3）绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求