《汽车制造工艺学》课程设计指导书.doc

汽车制造工艺学课程设计指导书 汽车制造工艺学课程设计指导书汽车与交通工程学院车辆工程教研室xx.12目目录 一、设计目的汽车制造工艺学课程设计是在学生完成生产实习和汽车制造工艺学课程学习后必修的教学环节。 它一方面锻炼、培养学生综合运用所学课程进行工艺和结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。 学生应当通过汽车制造工艺学课程设计在下述方面得到锻炼 1、提高综合分析解决工艺问题能力。 能熟练运用所学基本理论以及实践知识，合理地处理一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2、提高结构设计能力。 学生通过设计夹具（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 3、学会使用手册及图表资料。 提供学生设计的规范化、标准化，培养严肃认真的态度和严谨求实的工作作风。 二、设计内容设计要求完成以下内容 1、零件（毛坯）总图一张 2、机械加工工序卡片一套 3、指定工序专用夹具装配图一张 4、课程设计说明书一份 三、设计要求下述要求系针对设计的主体内容，除进度计划及体现在图纸表达、规程填写的要求外，其它要求必须在说明书中详细论述。 学生在具体设计时，可根据实际情况作出调整，但必须争求指导教师意见并最终取得设计负责人的批准，否则视为不合要求。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书 21、进度计划序号设计内容参考时间（天）备注1对零件进行工艺分析，画零件图1.5手绘或机绘2拟订工艺路线0.53选定各工序所采用的设备0.54确定工序的加工余量、工序尺寸和公差15确定典型工序的切削用量16计算代表性工序的单件工时0.57填写工艺文件18设计指定工序的专用夹具2手绘或机绘9撰写课程设计说明书110成绩评定1形式自定注上表所列时间仅为参考，可根据实际情况调整。 逢节假日由课设小组成员讨论统一安排调整。 2、绘制零件（毛坯）总图?绘制零件图按国家有关标准的规定。 图幅A3，比例1:1。 特殊情况经指导教师同意可适当调整。 ?绘制毛坯轮廓在零件图的基础上用双点划线绘制毛坯轮廓，标注毛坯尺寸及公差及必要的技术要求。 锻件、铸件需标注分型（模）面。 3、制定工艺路线?对零件进行分析 (1)分析了解零件的功能、使用要求和生产纲领。 (2)分析审查零件的结构工艺性。 (3)分析零件的材料和技术要求。 (4)分析并选择毛坯的制造方式 (5)分析确定毛坯尺寸及精度，明确注明依据。 ?选择定位基准汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书3根据基准的种类及选择的原则，分析写出粗基准、及各工序精基准。 ?确定加工方法查表确定所有加工表面的加工方法。 明确注明依据。 ?拟定至少两套加工路线遵循安排切削加工工序、热处理工序、辅助工序的原则制定工艺路线，分析确定一个较合理的路线作为最终方案。 4、工序设计?选择设备及其工艺装备在成批或大批生产的情况下，一般采用专用机床、专用夹具、标准刀具、复合刀具、专用量具。 ?确定工序尺寸确定工序的加工余量，工序尺寸及公差、表面粗糙度。 明确注明依据。 基准不重合需给出典型的尺寸链计算过程。 ?确定切削用量要求用公式计算和查表相结合的办法确定切削用量。 明确注明依据。 5、填写工艺文件根据工艺规程卡片内容要求，逐一填写。 ?对工序简图的要求 (1)打印或用黑色墨迹笔绘制后贴在工艺卡相应位置。 (2)简图可按比例缩小，简图的加工表面用粗实线表示。 (3)对定位夹紧表面应以规定的符号。 (4)标明各加工表面加工后的尺寸偏差及表面粗糙度。 6、夹具设计?绘制夹具装配图按国家有关标准的规定。 图幅A3，比例1:1。 特殊情况经指导教师同意可适当调整。 可参看附录4。 (1)通常以加工时操作者正对夹具的面为主视图。 (2)用双点划线绘出工件的轮廓，夹具处于夹紧状态。 ?确定定位方案汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书4 (1)分析指定加工工序的第一类自由度。 (2)选择定位元件，绘制定位简图。 (3)定位误差的分析与计算。 ?夹紧方案设计 (1)合理设计夹紧装置的结构形式。 (2)合理确定夹紧力。 对于夹紧力大小的计算，明确注明依据。 5、编写设计说明书设计说明书是设计工作的重要组成部分。 设计说明书应概括地介绍设计全貌，对设计中的各部分内容应作重点说明、分析、论证及进行必要地计算。 内容一般应包括封面、评语、目录、摘要、正文、总结、参考文献。 ?格式参见附录5?要求 (1)摘要摘要字数约为400-500字，如遇特殊需要字数可以略多。 摘要一般应说明设计内容的目的意义、研究方法、主要结论及意义、创造性成果和新见解，而重点是结果和结论。 论文摘要用语力求简洁、准确。 (2)正文正文字数约为3000-4000字，是对设计要求一节中所要求的内容进行全面的分析论述。 正文的内容必须体现独立解决问题的观点，体现分析的过程，不能直接给出结论。 论据必须充分、合理、可靠，不可盲目下结论。 对于查资料、查手册的内容必须注明出处。 所涉及的计算公式，凡是需要查表确定的参数、系数必须注明单位、依据。 公式、图表必须清晰。 此外表述要脉络清晰、文字简练。 章节的安排根据内容的先后顺序而定，标题简洁明了。 (3)总结总结字数约为500-800字，是对前面设计工作的全面总括，不要与摘要重复，也不要简单地罗列结果。 可以在结论中对存在的问题和不足作出客观的叙述，并提出进一步的设想。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书 56、参考实例可参看附录2或其他资料，也可参考教材。 ?工艺制定教材P165第五节制定机械加工工艺规程范例?夹具设计教材P136第七节夹具设计的方法和步骤 四、成绩考核成绩按五级分优、良、中、及格、不及格。 具体标准按照辽宁工学院课程设计（论文）管理规定实施。 ?平时考核主要考核学生的出席、独立完成、学习的主动性等，其占总成绩的20%。 ?资料考核资料（零件(毛坯)图、工艺规程、夹具图、说明书、笔记等）的完整性和规范性，其占总成绩的60%。 ?成绩考核考核学生知识综合运用的能力和是否达到本设计训练的目的与要求，其占总成绩的20%。 参考文献1曾东建.汽车制造工艺学.机械工业出版社,xx2王宝玺.汽车拖拉机制造工艺学(第二版).机械工业出版社,19993周宏甫.机械制造技术基础.高等教育出版社,xx4卢秉恒主编.机械制造技术基础.机械工业出版社,19995张福润主编.机械制造技术基础.华中科技大学出版社,20006张世昌主编.机械制造技术基础.高等教育出版社,xx7朱焕池主编.机械制造工艺学.机械工业出版社,19968李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社,19949艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册.机械工业出版社,199410增订组编.金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社,1992汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书6附录1.部分技术资料一.零件图标题栏的规格尺寸图1零件图标题栏二.装配图标题栏、明细表图2装配图标题栏、明细栏国家标准（GB10609.189）技术制图标题栏、国家标准（GB10609.2-89）技术制图标题栏和明细表已给出格式尺寸，但较为复杂。 图1.图2.为根据教学需要，按国标中的基本内容简化而成，供设计中参考使用。 三.机械加工过程综合卡片的规格尺寸为方便设计，采用适合教学用的卡片。 此种卡片与实际应用的工艺文件有汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书7较大区别（实际用单页卡片），但内容与机械加工工序卡片相同，能达到编制工艺规程基本训练目的。 四.机械加工工艺定位与夹紧符号及标注JB/Z174-82标准规定，在工艺规程中允许采用符号混合标注符号如图“”。 该符号为定位、夹紧符号和装置符号的混合。 在课程设计中为简化方便，可按表一规定的符号标注。 在工序简图中应尽可能用最少的视图全定位、夹紧符号、工序尺寸与加工表面。 如附表 一、二所示。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书8五.典型表面的加工方案机械零件都是由一些简单的几何表面组合而成。 零件的加工就是根据其结构特点及表面要求的加工精度和表面粗糙度选择相应的工艺方法和加工方案予以保证。 现将最为普遍外圆表面，内圆表面（孔）与平面的加工方案附于表 三、表 四、表五中以参考选择。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书9表三外圆表面加工方案序号加工精度等级(IT)加工表面粗糙度Ra（um）工件材质加工方案111125012.5未淬硬以外的各种金属粗车28106.33.2粗车半精车3671.60.8粗车半精车精车4560.20.025粗车半精车精车滚压（或抛光）5670.80.4钢或铸铁粗车半精车磨削6560.40.1粗车半精车粗磨精磨7560.10.012粗车半精车粗磨精磨超精加工850.025粗车半精车、粗磨精磨超精磨9520mm钻2893.21.6钻铰3781.60.8钻粗铰精饺41112.56.3同上D20mm钻扩571.60.8钻扩粗铰精饺6893.21.6钻扩铰7670.40.1钻扩机铰手铰汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书108791.60.1大批大量生产中小零件的通孔钻-（扩）-拉（推）9111212.56.3未淬硬刚、铸件毛坯有铸孔、锻孔粗镗（或扩孔）109103.21.6粗镗（粗扩）半精镗（精扩）11781.60.8粗镗（粗扩）半精镗（精扩）精镗（铰）12670.80.4粗镗（扩）半精镗（精扩）精镗浮动镗刀精镗13780.80.2钢粗镗（扩）半精镗磨孔14670.20.1粗镗（扩）半精镗粗磨精磨15670.40.05有色金属精镗半精镗精镗金刚镗16670.20.025成批大量生产的有色金属零件中的小孔铸铁箱体上孔钻（扩）粗铰精铰珩磨钻（扩）拉珩磨粗镗半精镗精镗珩磨17560.1以研磨代替上述方法的珩磨18670.1钻（或粗镗）扩（半精镗）精镗金刚镗脉冲滚挤表五平面加工方案序号加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra（um）工件材质加工方案1896.33.2未淬硬钢、铸铁、有色金属、钢、铸铁粗车半精车2671.60.8粗车半精车精车3790.80.2粗车半精车磨削4796.31.6不淬硬的平面粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书11573.21.6精铣半精铣精刨6783.21.6粗刨半精刨精刨7690.80.2大量生产未淬硬较小平面粗铣拉8670.80.2未淬硬的钢件、铸铁件及有色金属粗刨（或粗铣）精刨（或精铣）宽刃精刨950.80.2粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）精刨（精铣）宽刃低速精刨10560.80.1未淬硬钢铸铁及有色金属粗刨（粗铣）精刨（精铣）刮研11560.80.1粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）12670.80.2淬硬或未淬硬的黑色金属工件粗刨（粗铣）精刨（精铣）磨削13560.40.25粗刨（粗铣）精刨（精铣）粗磨精磨14五级以上0.1粗铣（精铣）磨削研磨汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书12附录2.课程设计范例设计应完成的内容1.制定指定零件（或零件组）的机械加工工艺规程，编制机械加工工艺卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；2.对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；3.确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；4.确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；5.对主要工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量；6.设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图；7.编写设计说明书注设计范例仅提供主要思路用以师生参考，其中省略了大量的分析、计算，学生的说明书不得效仿，必须严格按照设计要求执行。 注设计范例仅提供主要思路用以师生参考，其中省略了大量的分析、计算，学生的说明书不得效仿，必须严格按照设计要求执行。 1零件图分析1.1零件的功用本零件为汽车变速箱中间轴齿轮，其功能是传递动力和改变输出轴运动方向。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书131.2零件工艺分析本零件为回转体零件，其最主要加工面是62H7孔和齿面，且两者有较高的同轴度要求，是加工工艺需要重点考虑的问题。 其次两轮毂端面由于装配要求，对62H7孔有端面跳动要求。 最后，两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用，故对62H7孔也有端面跳动要求。 这些在安排加工工艺时也需给予注意。 2.确定毛坯2.1确定毛坯制造方法本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故毛坯应选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断。 又由于年产量为5000件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用模锻。 2.2确定总余量由表S-1确定直径上总余量为6mm，高度（轴向）方向上总余量为5mm。 2.3绘制毛坯图（图S0-2）汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书143.制定零件工艺规程3.1选择表面加工方法1）62H7孔参考表S2，并考虑生产批量较大，应采用高效加工方法；零件热处理会引起较大变形，为保证62H7孔的精度及齿面对62H7孔的同轴度，热处理后需对该孔再进行加工。 故确定热前采用扩孔拉孔的加工方法，热后采用磨孔方法。 2）齿面根据精度8-7-7的要求，并考虑生产批量较大，故采用滚齿剃齿的加工方法（表S-3）。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书153）大小端面采用粗车半精车精车加工方法（参考表S4）。 4）环槽采用车削方法。 3.2选择定位基准1）精基准选择齿轮的设计基准是62H7孔，根据基准重合原则，并同时考虑统一精基准原则，选62H7孔作为主要定位精基准。 考虑定位稳定可靠，选一大端面作为第二定位精基准。 在磨孔工序中，为保证齿面与孔的同轴度，选齿面作为定位基准。 在加工环槽工序中，为装夹方便，选外圆表面作为定位基准。 2）粗基准选择重要考虑装夹方便、可靠，选一大端面和外圆作为定位粗基准。 3.3拟定零件加工工艺路线方案11）扩孔（立式钻床，气动三爪卡盘）；2）粗车外圆，粗车一端大、小端面，一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；3）半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；4）拉孔（卧式拉床，拉孔夹具）；5）精车外圆，精车一端大、小端面，一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；6）精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；7）车槽（普通车床，气动三爪卡盘）；8）中间检验；汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书169）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；10）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；11）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；12）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；13）检验；14）热处理；15）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；16）最终检验。 方案21）粗车一端大、小端面，粗车、半精车内孔，一端内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；2）粗车、半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端外圆、内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；3）精车内孔，车槽，精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，三爪卡盘）；4）精车外圆，精车一端大、小端面（普通车床，可胀心轴）；5）中间检验；6）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；7）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；8）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；9）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；10）检验；11）热处理；12）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；13）最终检验。 方案比较方案2工序相对集中，便于管理，且由于采用普通机床，较少使用专用夹具，易于实现。 方案1则采用工序分散原则，各工序工作相对简单。 考虑到该零件生产批量较大，工序分散可简化调整工作，易于保证加工质量，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采用方案1较好。 3.4选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具（表S5，表S6）汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书17汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书18汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书193.5填写工艺过程卡片（表S0-5）汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书203.6机械加工工序设计工序021）刀具安装由于采用多刀半自动车床，可在纵向刀架上安装一把左偏刀（用于车削外圆）和一把45弯头刀（用于车倒角）；可在横刀架上安装两把45弯头刀（用于车削大、小端面）。 加工时两刀架同时运动，以减少加工时间（图S0-3）。 图S0-3工序02排刀图2）走刀长度与走刀次数以外圆车削为例，若采用75偏刀，则由表151可确定走刀长度为251228mm；一次走刀可以完成切削（考虑到模角及飞边的影响，最大切深为34mm）。 3）切削用量选择首先确定背吃刀量考虑到毛坯为模锻件，尺寸一致性较好，且留出半精车和精车余量后（直径留3mm），加工余量不是很大，一次切削可以完成。 取a P=（136133）/2+12.5tan（7）3mm；考虑毛坯误差，取a P=4mm；确定进给量参考表S-7，有f0.6mm/r；最后确定切削速度参考表S-8，有v=1.5m/s，n=212r/min。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书214）工时计算计算基本时间t m=28/（2120.6）=0.22min（参考式S3）；考虑多刀半自动车床加工特点（多刀加工，基本时间较短，每次更换刀具后均需进行调整，即调整时间所占比重较大等），不能简单用基本时间乘系数的方法确定工时。 可根据实际情况加以确定T S=2.5min。 该工序的工序卡片见表表S0-6。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书22工序061）刀具安装由于在普通车床上加工，尽量减少刀具更换次数，可采用一把45弯头刀（用于车削大、小端面）和一把75左偏刀（用于倒角），见图S0-4。 图S0-4工序06刀具安装示意图2）走刀长度与走刀次数考虑大端面，采用45弯头刀，由表S9可确定走刀长度为27.51130mm；因为是精车，加工余量只有0.5mm，一次走刀可以完成切削。 小端面和倒角也一次走刀完成。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书233）切削用量选择首先确定背吃刀量精车余量0.5mm，一次切削可以完成。 取a P=0.5mm；确定进给量参考表S-10，有f0.2mm/r；最后确定切削速度参考表S-8，有v=1.8m/s，n=264r/min。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书244）工时计算计算基本时间t m=（30+8+3）/（2640.2）0.8min（参考式S3）；考虑到该工序基本时间较短，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较大值（或辅助时间单独计算）。 可得到TS=2tm=1.6min。 该工序的工序卡片见表表S0-7。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书25工序091）工件安装由于滚齿加工时切入和切出行程较大，为减少切入、切出行程时间，采用2件一起加工的方法（见图S0-5）。 图S0-5工序09工件安装示意图2）走刀长度与走刀次数滚刀直径为120mm，则由图S0-5可确定走刀长度为mm LL1366251260602622221=+?=+=).(走刀次数13）切削用量选择确定进给量参考表S-11，有f1.2mm/工件每转；汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书26确定切削速度参考表S-12，有v=0.6m/s，计算求出n=96r/min；确定工件转速滚刀头数为1，工件齿数为25，工件转速为n w=96/254r/min。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书274）工时计算计算基本时间t m=136/（41.2）214min（参考式S3）；考虑到该工序基本时间较长，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较小值（或辅助时间单独计算）。 可得到T S=1.4t m20min。 该工序的工序卡片见表表S0-8。 工序131）走刀长度与走刀次数走刀长度取L=l=40mm；走刀次数0.2/0.0120（双行程）。 2）切削用量选择（参考表S-13）汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书28确定砂轮速度取砂轮直径d50mm，砂轮转速n=10000r/min，可求出砂轮线速度v=26m/s；确定工件速度取v w=0.12m/s；可计算出工件转数n w=36r/min；确定纵向进给量取f l=3m/min；确定横向进给量取f r=0.01mm/双行程；确定光磨次数4次/双行程。 3）工时计算计算基本时间t m=（402/（31000）（204）K K是加工精度系数，取K2，得到t m=1.28min；考虑到该工序基本时间较短，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较大值（或辅助时间单独计算）。 可得到T S=2.4t m=3min。 该工序的工序卡片见表表S0-9。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书294夹具设计（以06工序夹具为例进行说明）4.1功能分析与夹具总体结构设计本工序要求以61.6H8孔（4点）和已加工好的大端面（1点）定位，精车另一大、小端面及外圆倒角（515），并要求保证尺寸200.2和100.2以及大、小端面对61.6H8孔的跳动不大于0.05mm。 其中端面跳动是加工的重点和难点，也是夹具设计需要着重考虑的问题。 夹具方案设计工件以孔为主要定位基准，多采用心轴。 而要实现孔4点定位和端面1点定位，应采用径向夹紧。 可有以下几种不同的方案1）采用胀块式自动定心心轴；2）采用过盈配合心轴；3）采用小锥度心轴；4）采用弹簧套可胀式心轴；5）采用液塑心轴。 根据经验，方案1定位精度不高，难以满足工序要求。 方案2和3虽可满足工序要求，但工件装夹不方便，影响加工效率。 方案4可行，即可满足工序要求，装夹又很方便。 方案5可满足工序要求，但夹具制造较困难。 故决定采用方案4。 夹具总体结构设计1）根据车间条件（有压缩空气管路），为减小装夹时间和减轻装夹劳动强度，宜采用气动夹紧。 2）夹具体与机床主轴采用过渡法兰连接，以便于夹具制造与夹具安装。 汽车与交通工程学院汽车制造工艺学课程设计指导书303）为便于制造，弹簧套采用分离形式。 4.2夹具设计计算切削力计算（参考切削用量手册）主切削力进给抗力（轴向切削力）最大扭矩夹紧力计算（参考夹具设计手册）212223102tan)tan(tan+?+?=d jFDMKF式中1-弹簧套与夹具体锥面间的摩擦角，取tan10.15；2-弹簧套与工件间的摩擦角，取tan20.2；-弹簧套半锥角，6；D-工件孔径；F d-弹性变形力，按下式计算N Fj208020260713203101302210025122=+?+?=.选择气缸形式，确定气缸规格（参考夹具设计手册）选择单活塞回转式气缸，缸径100mm即可。 4.3夹具制造与操作说明夹具制造的关键是夹具体与弹簧套。 夹具体要求与弹簧套配合的锥面与安装面有严格的位置关系，弹簧套则要求与夹具体配合的锥面与其外圆表面严格同轴。 此外，弹簧套锥面与夹具体锥面应配做，保证接触面大而均匀。 夹具使用时必须先安装工件，再进行夹紧，严格禁止在不安装工件的情况