基于CAPP的汽车制动器钳体工艺过程设计论文

优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！摘 要工艺规程设计是机械制造技术的基本内容之一，在实际生产中，机械产品都要经过一定的工艺过程才能制成。生产前用它做生产的准备，生产中用它做生产的指挥，生产后用它做生产的检验。机械加工车间生产的计划、调度、工人的操作，零件的加工质量检验，加工成本的核算，都是以工艺规程为依据的。因此，工艺规程设计与生产实际有着密切的联系。分析哈飞“赛马”汽车前刹车制动器钳体零件图，利用 Pro/E 软件进行三维实体零件的精确建模,直观地再现了零件，准确体会设计意图。通过分析三维零件实体，为零件以后的工艺安排提供依据。Pro/E 软件的 Pro/Mechanica 模块和 ANSYS 软件结合起来,对加工方法进行有限元分析,为切削用量和刀具尺寸的选择提供可靠的依据。最后利用 CAPP 制订工艺路线和工序设计在内的完整工艺文件。 本次毕业设计需要完成定位基准的选择，工艺路线的拟订，公差及工序尺寸的确定，加工工序设计等一系列问题，最后给出了生产该零件的生产线布置格局。关键词：Pro/E；制造；分析；制造工艺过程；工艺；优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！ABSTRACTTechnological design is a fundamental element of the machinery manufacturing technology, the actual production, mechanical products through certain processes must be completed. Production is used before it is ready to do production, production used it to command production production, using it to the test. 1Mechanical processing workshop production plan, dispatch, and workers operate, spare parts processing quality testing, processing of accounts, based on the statute are to craft. 2Therefore, the design and production processes are closely linked to the actual.Analysis Ha Fei race car before braking brakes tongs body parts, using Pro/E software 3D modelling entities precision parts, visual depicts the parts, and accurately understand the design intent. By analysing 3D parts entities, the processes for spare parts after arrangements basis. Pro/E software Pro/Mechanica ANSYS software modules and integrated analysis of a limited processing methods for cutting usage and cutlery size options provide reliable basis. Capp routes and techniques used to develop the final design process, the integrity processes.This graduate design completed baseline positioning options craft line up, size and business processes defined, a series of manufacturing processes for the design, giving the final parts of the production line layout production patterns.Keywords ：Pro/E; Mechanica;Ansys;CAPP;Technological regulations优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！目 录摘要Abstract第 1章 绪论11.1 本次设计的目的及意义11.2 汽车制动装置21.3 制造业在国民经济中的地位41.4 软件的应用51.4.1 Pro/ENGINEER 软件51.4.2 ANSYS 软件51.4.3 CAPP 软件61.4.4 Pro/EA、NSYS 和 CAPP 软件在课本题中的应用61.5 本次设计的主要内容6第 2章 零件工艺性分析及基准选择72.1 零件的结构分析72.2 毛坯类型的确定82.3 确定生产类型、加工设备及工艺设备92.4 基准的选择92.4.1 粗基准的选择92.4.2 精基准的选择92.5 本章小结9第 3章 机械加工工序的安排103.1 机械加工工序的安排原则103.2 工艺路线设计103.2.1 工艺路线的提出10优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！3.2.2 两种方案的比较分析113.3 最终工艺路线的确定113.4 关键表面的加工方法分析123.4.1 三面刃铣刀加工过程分析123.4.2 油槽和密封槽加工过程分析143.4.3 三面刃铣刀铣削加工中的工件变形问题163.5 本章小结20第 4章 加工余量的计算及夹具设计214.1 加工余量的计算214.2 专用夹具设计244.3 本章小结25第 5章 切削用量和时间定额的确定及生产线布置265.1 切削用量的选择265.1.1 背吃刀量 ap 的选择265.1.2 进给量 f 的选择265.1.3 切削速度 v 的选择265.2 工时定额的制定275.3 生产率295.4 生产线布置295.5 本章小结29结论30参考文献31致谢32附录33优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！第 1章 绪 论1.1本次设计的目的及意义随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采用盘式制动器配置正逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性等方面都发挥了很大的作用。在轿车、微型车、轻卡、SUV 及皮卡方面，在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。中国的工程师和用户还停留在前盘后鼓的理念上，而前、后盘式制动器的应用才是商用车提高制动性能的最佳方案。由于后鼓式制动器在温度升高后，制动性能衰减很大，导致前轴上盘式制动器承受不应承担的过多负载，致使盘式制动器的过载，制动片寿命的缩短。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%80%，所以前轮制动力要比后轮大。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑。随着我国国民经济的快速发展，普通消费者对汽车安全和环保要求日益提高，微型汽车行业从微型货车起步，过渡到微型客车，再提升到使用微型轿车作为代步工具，成为历史发展的必然；另一方面，所有微型汽车企业已将主要资金和力量转向微型轿车行业，推出适应消费者不同需求的微型轿车产品，一些民营企业也将微型轿车作为进入汽车市场的突破口，不断的价格大战，使得微型轿车价格已不再“曲高和寡” ，开始贴近普通百姓。盘式制动器主要有钳盘式和全盘式两种，现代汽车上应用最多的就是钳盘式制动器，它的旋转元件是制动盘，固定元件是制动钳。而根据制动钳的运动方式又可分为定钳盘式制动器、滑动钳盘式制动器和钳盘式制动器，其中滑动钳盘式制动器应用更广。钳盘式制动器的工作原理就类似于自行车上的刹车，在制动过程中，制动钳将制动块挤压到制动盘上，随着制动盘和衬块之间的摩擦逐渐的将速度降下来。而滑动钳盘式制动器就是制动钳可以相对制动盘作轴向滑动；只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。盘式制动器在使用过程中，也会出现故障，其中比较常见的有气阻、制动力不足和制动时有噪声等。盘式制动器的发热部位集中在很窄的制动衬块上，其单位压力又比鼓式制动器大，制动衬块和钳体的活塞直接接触，因此制动时的热量极易传给制动液。这样，使优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！盘式制动器容易产生气阻现象。但是，若采取相应的措施，也可防止气阻现象的发生。微型及普及型汽车在我国有很大市场，近年来内需扩大带动了对微型汽车市场需求量的增加。有关部门认为中国经济已经进入适度增长的平台，这必将拉动汽车市场的稳定增长。去年，中国各企业效益好转，居民可支配收入增加，致使个人对汽车需求提高；国家实施西部大开发战略，对微车市场无疑也是巨大的潜在需求。从 0.9L 到1.6L，价格适合我国国情,适合正在发展的中国的现况。汽车制动器钳体支架是汽车重要零件之一，随着现在设计加工制造技术的发展，制动器钳体支架的材料及加工手段等也在不断发展，确定加工工艺与装夹方案及设计，从而达到对汽车制动器钳体支架加工工艺进一步更深了解；该毕业设计可以加强常用工具 AutoCAD 和 CAPP 软件的使用与掌握；加快了解汽车企业生产工艺设计、制造及应用的过程。1.2汽车制动装置汽车的制动性是汽车的主要性能之一。自从汽车诞生之日起，汽车的制动性就显得至关重要；并且随着汽车技术的发展和汽车行驶车速的提高，其重要性也显得越来越明显。制动性直接关系到交通安全，重大交通事故往往与制动距离太长，紧急制动时发生侧滑等情况有关。所以，汽车的制动性是汽车行驶的重要保障。车辆的制动装置对安全行车是至关重要的，灵敏的制动装置可以避免很多事故。汽车制动装置中有两种形式：盘式制动器和鼓式制动器。盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，在各种路面都有良好的制动表现，其制动效能高于鼓式制动器，而且空气直接通过制动盘，故盘式制动器的散热性很好。但是盘式制动器结构相对于鼓式制动器来说比较复杂，对制动钳、管路系统要求也较高，而且造价高于鼓式制动器。相对于盘式制动器来说，鼓式制动器由于散热性不好，鼓式制动器存在热衰退现象。盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好象用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。 4优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！盘式制动器的发热部位集中在很窄的制动衬块上，其单位压力又比鼓式制动器大，制动衬块和钳体的活塞直接接触，因此制动时的热量极易传给制动液。这样，使盘式制动器容易产生气阻现象。但是，若采取相应的措施，也可防止气阻现象的发生。微型及普及型汽车在我国有很大市场，近年来内需扩大带动了对微型汽车市场需求量的增加。有关部门认为中国经济已经进入适度增长的平台，这必将拉动汽车市场的稳定增长。去年，中国各企业效益好转，居民可支配收入增加，致使个人对汽车需求提高；国家实施西部大开发战略，对微车市场无疑也是巨大的潜在需求。从 0.9L 到 1.6L，价格适合我国国情,适合正在发展的中国的现况。汽车制动器钳体支架是汽车重要零件之一，随着现在设计加工制造技术的发展，制动器钳体支架的材料及加工手段等也在不断发展，确定加工工艺与装夹方案及设计，从而达到对汽车制动器钳体支架加工工艺进一步更深了解。对 专 用 夹 具 的 设 计 要 遵 循 几 个 步 骤 ： 首 先 要 充 分 地 了 解 零 件 的 结 构 ， 材 质 ，加 工 工 艺 ， 装 配 工 艺 和 工 作 原 理 ， 然 后 还 需 要 了 解 夹 具 在 零 件 的 哪 一 道 加 工 工 序上 使 用 ， 该 加 工 工 序 工 件 的 加 工 完 成 情 况 和 零 件 的 定 位 基 准 和 夹 持 方 式 。 此 零 件中 含 有 几 个 相 互 平 行 的 平 面 ， 对 它 们 之 间 的 位 置 尺 寸 精 度 要 求 为 0.05mm 的 公差 。 通 用 量 具 无 法 检 测 。为 了 满 足 生 产 和 检 测 的 要 求 ， 根 据 被 测 零 件 的 结 构 和 精 度 的 要 求 ， 设 计 了 一种 比 较 测 量 这 些 位 置 尺 寸 数 据 的 专 用 夹 具 ， 这 种 专 用 夹 具 的 重 复 性 精 度 0.01mm， 示 值 误 差 为 0.01。（ 1） 结 构 特 点这 种 夹 具 结 构 简 单 ， 准 确 性 高 ， 可 靠 性 好 ， 操 作 方 便 。 工 件 的 定 位 和 安 装 可以 在 几 秒 钟 时 间 内 完 成 ， 大 大 缩 减 了 检 测 的 时 间 ， 提 高 了 劳 动 效 率 。 该 夹 具 适 合于 类 似 零 件 批 量 生 产 是 对 有 相 对 位 置 的 错 开 的 面 之 间 有 严 格 尺 寸 要 求 的 情 况 下 使用 。（ 2） 工 件 在 夹 具 上 的 定 位 和 安 装工 件 在 夹 具 上 的 定 位 是 检 测 零 件 中 非 常 重 要 的 一 步 。 复 杂 的 零 件 都 有 工 艺 基准 孔 或 基 准 面 。 加 工 零 件 是 就 是 以 这 些 基 准 孔 或 基 准 面 来 定 位 和 安 装 零 件 ， 所 以也 用 此 对 定 位 和 安 装 的 零 件 进 行 检 测 。 也 就 是 要 满 足 基 准 统 一 的 原 则 。 除 此 之 外 ，还 要 考 虑 到 零 件 安 装 是 所 占 的 空 间 ， 设 计 夹 具 是 要 留 出 工 件 安 装 是 所 占 的 空 间 和取 放 零 件 是 的 路 径 空 间 ， 以 及 检 测 是 测 量 一 起 侧 头 所 走 的 路 径 空 间 等 。时下我们开的大部分轿车，如本课程设计的哈飞赛马汽车制动器，采用的还不完全是盘式制动器，而是前盘后鼓式混合制动器(即前轮采用盘式制动器、后轮采用鼓优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！式制动器)，这主要是汽车设计者从经济与实用的角度出发，一般轿车采用了混合的形式，前轮盘式制动，后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的 70%80%，因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本，就采用前轮盘式制动，后轮鼓式制动的方式。当然，前后轮都使用盘式制动器是趋势。1.3制造业在国名经济中的位置制造业在世界工业化进程中始终起着基础和主导的作用。制造业源于手工业, 伴随人类文明的发展而发展。一个国家的整体制造业实力在很大程度上决定着该国的经济发展水平及其国际地位。历史上各个时期的制造业中心也是那个时期无可争议的最发达国家。因此, 对制造业在一国经济发展中的地位和作用应提升到国家层面 , 并制定切实可行的发展蓝图。不仅如此, 制造业也是解决我国当前就业矛盾和提高就业水平的重要领域, 并且对国民经济其他部门具有很强的带动和辐射作用。随着我国汽车工业技术的发展,特别是轿车工业的发展,合资企业的引进，国外先进技术的进入，汽车上采用盘式制动器配置正逐步在我国形成规模。特别是在提高整车性能、保障安全、提高乘车者的舒适性等方面都发挥了很大的作用。在轿车、微型车、轻卡、SUV 及皮卡方面，在从经济与实用的角度出发，一般采用了混合的制动形式，即前车轮盘式制动，后车轮鼓式制动。中国的工程师和用户还停留在前盘后鼓的理念上，而前、后盘式制动器的应用才是商用车提高制动性能的最佳方案。由于后鼓式制动器在温度升高后，制动性能衰减很大，导致前轴上盘式制动器承受不应承担的过多负载，致使盘式制动器的过载，制动片寿命的缩短。因轿车在制动过程中，由于惯性的作用，前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%80%，所以前轮制动力要比后轮大。生产厂家为了节省成本，就采用了前轮盘式制动，后轮鼓式制动的混合匹配方式。采用前盘后鼓式混合制动器，这主要是出于成本上的考虑。随着我国国民经济的快速发展，普通消费者对汽车安全和环保要求日益提高，微型汽车行业从微型货车起步，过渡到微型客车，再提升到使用当前, 我国制造业技术水平、劳动生产率及工业增加值率低；自主的或具有自己知识产权的技术创新能力十分薄弱；制造业的产业结构不合理等。为扭转这一局面, 必须着手进行制造业技术结构升级方面的努力, 这需要国家、企业、个人三方面都要围绕这一问题, 群策群力, 充分发挥各自优势, 形成有效合力, 尽快使我国步入世界制造业强国行列。我国加入 WTO 后，积极参与世界经济的分工和协作，已逐渐发展成为世界产品制造基地之一，制造业在国民经济中的地位更加重要。伴随工业产品性能和质量的提高，优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！传统的机械制造技术正逐步为以数控加工技术为代表的先进制造技术所代替。数控加工已成为提升制造水平、实现制造自动化的主要技术手段。我国要实现由制造大国向制造强国的转变，必须全面提升制造水平。因此,研究汽车刹车片钳体加工工艺具有十分重要的现实意义和实用价值.本文主要是针对汽车制动系统-钳体的生产工艺过程进行设计,形成可用于生产的完整工艺文件。1.4软件的应用1.4.1 Pro/ENGINEER软件Pro/E 软件能将设计至生产全过程集成到一起,所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作,即实现所谓的并行工程。Pro/E 系统用户界面简洁,概念清晰,符合工程人员的设计思维习惯。整个系统建立在统一的数据库上,具有完整而统一的模型,Pro/E 建立在工作站上,系统独立于硬件,便于移植。 5Pro/E 采 用 了 模 块 方 式 ， 可 以 分 别 进 行 草 图 绘 制 、 零 件 制 作 、 装 配 设 计 、 钣金 设 计 、 加 工 处 理 等 ， 保 证 用 户 可 以 按 照 自 己 的 需 要 进 行 选 择 使 用 。 1 参 数 化 设 计 ， 相 对 于 产 品 而 言 ， 我 们 可 以 把 它 看 成 几 何 模 型 ， 而 无 论 多 么复 杂 的 几 何 模 型 ， 都 可 以 分 解 成 有 限 数 量 的 构 成 特 征 ， 而 每 一 种 构 成 特 征 ， 都 可以 用 有 限 的 参 数 完 全 约 束 ， 这 就 是 参 数 化 的 基 本 概 念 。 2 基 于 特 征 建 模Pro/E 是 基 于 特 征 的 实 体 模 型 化 系 统 ， 工 程 设 计 人 员 采 用 具 有 智 能 特 性 的 基于 特 征 的 功 能 去 生 成 模 型 ， 如 腔 、 壳 、 倒 角 及 圆 角 ， 您 可 以 随 意 勾 画 草 图 ， 轻 易改 变 模 型 。 这 一 功 能 特 性 给 工 程 设 计 者 提 供 了 在 设 计 上 从 未 有 过 的 简 易 和 灵 活 。 3 单 一 数 据 库 （ 全 相 关 ） Pro/Engineer 是 建 立 在 统 一 基 层 上 的 数 据 库 上 ， 不 象 一 些 传 统 的 CAD/CAM系 统 建 立 在 多 个 数 据 库 上 。 所 谓 单 一 数 据 库 ， 就 是 工 程 中 的 资 料 全 部 来 自 一 个 库 ，使 得 每 一 个 独 立 用 户 在 为 一 件 产 品 造 型 而 工 作 ， 不 管 他 是 哪 一 个 部 门 的 。 换 言 之 ，在 整 个 设 计 过 程 的 任 何 一 处 发 生 改 动 ， 亦 可 以 前 后 反 应 在 整 个 设 计 过 程 的 相关 环 节 上 。 例 如 ， 一 旦 工 程 详 图 有 改 变 ， NC（ 数 控 ） 工 具 路 径 也 会 自 动 更 新 ； 组装 工 程 图 如 有 任 何 变 动 ， 也 完 全 同 样 反 应 在 整 个 三 维 模 型 上 。 这 种 独 特 的 数据结构与 工 程 设 计 的 完 整 的 结 合 ， 使 得 一 件 产 品 的 设 计 结 合 起 来 。 这 一 优 点 ， 使 得设 计 更 优 化 ， 成 品 质 量 更 高 ， 产 品 能 更 好 地 推 向 市 场 ， 价 格 也 更 便 宜 。采用 Pro/E 软件来实现三维设计,可以提高产品设计的准确性并大大缩短产品研发、模具设计和加工周期,从而降低产品开发、模具设计成本。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！1.4.2 ANSYS软件ANSYS 软件是融结构(包括结构静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态分析、热谱分析、非线性分析等) 、热、流体、声学于一体的大型有限元通用分析软件, 它历经30多年的不断完善和修改, 现成为全球工程中最受欢迎的应用程序。 6该软件20 世纪90 年代开始在我国的机械制造、航空航天、汽车交通、石油化工、能源等领域得到应用, 并得到中国压力容器标准化技术委员会的认证。它运行的主要流程是前置处理、解题程序及后置处理。可以有效快速地对结构进行深入分析研究, 可对多种工况进行快速分析得出结果, 寻找到结构受力状态下的变化规律。 7软 件 主 要 包 括 三 个 部 分 ： 前 处 理 模 块 ， 分 析 计 算 模 块 和 后 处 理 模 块 。 前 处 理模 块 提 供 了 一 个 强 大 的 实 体 建 模 及 网 格 划 分 工 具 ， 用 户 可 以 方 便 地 构 造 有 限 元 模型 ；1.4.3 CAPP软件计算机辅助工艺设计,即 Computer Aided Process Planning 缩写为 CAPP。利用CAPP 能够迅速编制出包括制订工艺路线和工序设计在内的完整工艺文件。 8在现代机械制造行业,CAPP 的应用为产品开发和生产并行工作创造了条件,极大地提高了工艺设计工效,缩短了产品开发周期,尤其在网络技术条件下,CAPP 除了具备传统的 CAPP工艺管理与设计功能外,还强调了与 CAD、ERP(即,企业资源计划管理系统,是将企业所有资源进行整合集成管理,简单的说是将企业的三大流:物流、资金流、信息流进行全面一体化管理的管理信息系统)等跨平台信息系统的信息关联、沟通和共享,为企业建立适应市场的快速反应能力提供了帮助,因此,CAPP 在企业的应用越来越普及。 91.4.4 Pro/E、ANSYS 和 CAPP软件在本课题中的应用本课题采用 Pro/E 软件来完成三维实体零件设计, 比较直观地再现了零件，准确体会设计意图。通过分析零件三维实体，为零件以后的工艺安排以及加工过程提供依据。 做有限元分析时， Pro/E 软件的 Pro/Mechanica 模块和 ANSYS 软件结合起来,分析加工过程中产生的最大位移和最大应力,为切削用量的选择提供可靠的依据。 10 为了适应将来发展的需要，本课题利用 CAPP 软件迅速编制出包括制订工艺路线和工序设计在内的完整工艺文件，提高了工艺的标准化和规范化,提高了工艺设计质量，并且通过工艺的不断优化和工艺经验的不断积累,使工艺水平得以迅速提高。1.5本次设计的主要内容分析哈飞“赛马”汽车前刹车制动器钳体零件图，利用 Pro/E 软件进行三维实体零件的精确建模，直观地再现了零件，准确体会设计意图。通过分析三维零件实体，优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！为零件以后的工艺安排提供依据。Pro/E 软件的 Pro/Mechanica 模块和 ANSYS 软件结合起来，对加工方法进行有限元分析，为切割用量和道具尺寸的选择提供可靠的一句。最后利用 CAPP 制定工艺路线和工序设计在内的完整工艺文件。第 2章 零件工艺性分析及基准选择2.1 零件的结构分析本零件是哈飞公司“赛马”汽车前制动器上的钳体,刹车片连接在前轮轴上，通过液压油的控制，使钳体内的活塞和与之配合的支架夹紧或放松刹车片以达到制动的目的。分析零件图并结合工厂提供的视频资料(如下图 2-1 中 a、b)，零件的重要工作表面有与油路活塞相配合的 内圆面；与该内圆面侧面 C 有位置精度要求01.29753的尺寸为 60 0+0.25 的侧面 B(如图 a)，与支架连接的两螺纹孔尺寸 M151.56H 以及与该螺纹孔有位置精度要求的两孔端面(如图 b)。另外，由于铸造精度较高，并且为了降低生产成本，提高效率，在满足零件要求的前提下，零件加工尽量采用一次加工切削得到。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！(a)优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！(b)图 2-1 零件图2.2 毛坯类型的确定技术要求：(1)未注公差按 IT13 级执行；(2)未注铸造圆角 R2R3；(3)铸件不允许有气孔、疏松等缺陷；(4)石墨球化不差于三级；(5)铸件经人工时效处理，硬度：HB160210毛坯的种类及其质量对机械加工有着密切的关系，提高毛坯质量，减少机械加工劳动量，可大大提高材料的利用率，降低机械加工成本。根据工件的技术要求，经过分析，确定采用精密铸造的方法得到毛坯，完全可以达到零件的要求。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！2.3 确定生产类型、加工设备及工艺装备本产品属于轻型零件，按轻型零件的生产类型划分为：单件生产（50000 件） ，而本产品的生产任务为每 8 小时 400 件，而且每天三班倒，依其此计算，零件的年生产能力为 43800050000 件，所以属大量生产。本产品产量很大，应广泛地使用高效机床，先进的设备。如加工中心，多坐标数控机床等等。现在，随着数控机床的发展与普及，汽车生产当中，数控机床的使用量，越来越多。使用数控机床以及加工中心来加工汽车零件，不但占地面积小，精度保证也很好；而且适应产品品种变化的能力强，柔性好。依据厂家现阶段的设备条件及客户的要求，本课题当中将尽量采用数控机床。 11由于零件的工艺性较好，并且生产批量较大，工厂的现代化设备较完善，鉴于产量的要求，为了降低成本，提高劳动生产率，达到工件精度，可广泛使用专用夹具、专用刀具及量具。2.4 基准的选择定位基准的选择对保证加工面的位置精度，确定零件加工顺序具有决定性影响，同时也影响到工序数量、夹具结构等问题。 12因此，必须根据基准选择原则，认真分析思考。2.4.1粗基准的选择考虑到设计上要求保证加工表面与不加工表面之间的位置要求和合理分配各加工表面的余量，同时为后续工序提供精基准，并结合粗基准选择所遵循的原则。 13零件的生产批量大、形位精度高，应在一次装夹中完成多道工序的加工，这样可以保证零件有较高的精度，误差只取决于定位与机床精度。分析零件的结构尺寸以及位置要求，本零件上有很多不加工表面，应以其中与加工表面相互位置精度较高的表面作为粗基准。 2.4.2精基准的选择精基准的选择应保证加工精度和装夹可靠方便，根据基准重合原则以及精基准选择的原则，选择加工表面的设计基准作为定位基准，可以直接保证设计精度，避免基准不重合误差。2.5本章小结对零件工艺进行分析，从零件的结构到毛坯到最后确定生产的类型，对粗基准考虑设计要保证加工表面与不加工表面之间的位置要求和合理分配各加工表面的余量。优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！第 3章 机械加工工序的安排3.1 机械加工工序的安排原则如图 3-1，根据基面先行的原则，首先以粗基准定位加工出精基准，故可以确定钳体零件加工的第一道工序为以粗基准 A 定位加工出 B 面为后续工序基准;再由先主后次的原则，先安排主要表面（装配基面工作表面等）的加工，再安排次要的表面的加工，因此零件加工的第一步应该是 R1300+0.50的弧面和端面 B、C，而把圆面 、油槽、密封槽、2M15、M10 等螺纹孔和其它表面安排在其后;由先面后01.9753孔这一原则，可以确定出，螺纹加工时先加工其端面，后加工底孔及攻螺纹。3.2 工艺路线设计3.2.1 工艺路线的提出根据生产类型，拟定提出以下二种工艺路线，分别如下：工艺路线 1工序 铣削端面 B 和 C 面及 R1300+0.50的弧面。采用三面刃铣刀，刀具半径为130mm，两次走刀完成加工，一次铣削 B 面和部分 R1300+0.50的弧面；下次铣削 C 面和剩下 R1300+0.50的弧面。工序 镗削加工 内圆面、油槽和密封槽，由于油槽和密封槽表面形01.29753状复杂，可以使用成形车刀一次加工完成。工序 铣削加工 2-M15 螺纹底孔端面，同一工位继续加工 M10 螺纹底孔端面及R12 的圆弧面。可采用 R12 的立铣刀两次走刀完成 2-M15 螺纹孔端面加工，同时 R12的立铣刀可一次走刀完成 M10 螺纹孔端面及 R12 的圆弧面的加工，减少换刀次数;接下来铣削距离 7.50-0.20的槽。工序 钻削加工 2-M15 螺纹底孔，采用两把钻头同时加工，保证了两孔轴线的尺寸精度。然后同一工位同时加工两个锪孔，攻 2M15 螺纹，同样采用两孔同时加工，故可以保证了两个螺纹轴线的平行度。再钻 M10 螺纹底孔换刀攻螺纹，完成这一工位所有的加工内容。工序 钻削加工 3 孔，然后加工 M7 螺纹底孔，这样可以使 3 孔起到导向的作用，防止加工 M7 螺纹底孔时轴线容易歪斜的问题。同一工位锪孔，换刀攻螺纹。工艺路线 2工序 用立式铣床铣削端面 B 和 C 面及 R1300+0.50的弧面。采用三面刃铣刀，刀优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！具宽度为 60mm，则端面 B 和 C 尺寸为 600+0.25由刀具本身来保证；刀具半径为 130mm,沿 R1300+0.50的弧面的半径方向进给，完成 R1300+0.50的弧面的加工。换立式铣刀铣削 ，使用成形铣刀一次加工完成油槽和密封槽。1.29753工序 铣削加工 2-M15 螺纹底孔端面，同一工位继续加工 M10 螺纹底孔端面及R12 的圆弧面。为了节省工时，可采用 R12 的立铣刀两次走刀完成 2-M15 螺纹孔端面加工,同时 R12 的立铣刀可一次性同时 M10 螺纹底孔端面及 R12 的圆弧面，接下来铣削距离 7.50-0.20的槽。工序 钻削加工 2-M15 螺纹底孔，采用两把钻头同时加工，则孔轴线与其端面的垂直度由机床和夹具的精度保证，同时保证了两孔轴线的尺寸精度。然后同一工位同时加工两个锪孔，攻 2M15 螺纹，同样采用两孔同时加工，故可以保证了两个螺纹轴线的平行度。再钻 M10 螺纹底孔换刀攻螺纹，完成这一工位所有的加工内容。工序 为了避免深孔加工过程中出现排屑困难，刀具冷却困难，可以选择先加工 M7 的螺纹底孔。在此基础上加工 3 孔可极大地缩短了走刀长度。最后攻 M7 螺纹。3.2.2 两种方案的比较分析上述两种加工方案，原则上都可以满足生产要求，但详细分析比较其内在过程，会发现仍存在一定问题。方案 1 的工序过多，需要多次装夹，装夹时产生误差，工件的形位公差难以保证。工序中 R1300+0.50的弧面需要两次走刀完成加工，第二次走刀结束位置很难控制，很可能 R1300+0.50的弧面不连续。工序采用镗床加工，由于工件是很不规则的零件，给装夹带来不便。方案 2 的工序综合了方案 1 的工序和工序，减少了一次装夹，在一次装夹中完成侧面 B 和 的内圆的加工，可以达到垂直度的要求。经过查阅资料，0.29753查得一般的数控加工中心不能带 R130 的铣刀，因为在加工的时候没有足够的空间可供其运动，而且刀库的空间不够。只有一些大型的加工中心才可以，但是价格很高。工序的工步多，需要多次换刀，工人劳动强度大，并且使辅助时间过多。可以考虑本工序采用加工中心，降低劳动强度，节省辅助时间，加工精度也能满足。工序先加工 M7 的螺纹底孔，再加工 3，虽然缩短了走刀长度，但是容易引起轴线歪斜的问题，不如方案 1 的工序好。3.3 最终工艺路线的确定哈飞汽车公司系一家规模较大，现代化程度较高的汽车生产厂家，设备完备，并优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！拥有数个先进的加工中心，故零件的工序可遵循工序集中的原则，即在同一机床，同一工位上实现多种加工方式，多面的加工。由于加工量大，为了节省加工时间，可以采用旋转夹具，首先侧面 B 水平朝下，定位夹紧工件，铣削加工端面 B 和 C 面及R1300+0.50的弧面及内孔；然后夹具旋转 1800，侧面 B 水平朝上，完成 2-M15 螺纹和M10 螺纹的加工。综合考虑方案 1 和方案 2 的优、缺点，钳体零件的工艺路线分析如下:工序 加工设备是数控加工中心，采用专用夹具和量具。工步 1 采用三面刃铣刀铣削端面 B 和 C 面及 R1300+0.50的弧面。工步 2 立式铣刀粗铣 的内圆。01.29753工步 3 立式铣刀半精铣 的内圆。.0工步 4 成形铣刀一次加工完成油槽和密封槽。工步 5 立铣刀铣削 2-M15 螺纹底孔端面。工步 6 立铣刀铣削 M10 螺纹底孔的端面和 R12 的圆弧面。工步 7 立铣刀铣削宽 7.5 的槽工步 8 麻花钻钻削 2-M15 螺纹底孔。工步 9 麻花钻钻削 M10 螺纹底孔。工步 10 锪 2-17 的沉头孔。工步 11 攻 2-M15 螺纹。工步 12 攻 M10 螺纹。工序 加工设备是数控加工中心，采用专用夹具和量具。工步 1 麻花钻钻削 3 孔。工步 2 锪 M7 螺纹底孔。工步 3 倒角 1X450。工步 4 攻 M7 螺纹。3.4 关键表面的加工方法分析3.4.1 三面刃铣刀加工过程分析第一道工序是铣削端面 B 和 C 面及 R1300+0.50的弧面，采用三面刃铣刀，刀具轴线围绕 R130 弧面的轴线做圆弧运动，完成加工。如果刀柄半径过大或刀具半径过小，那么就使刀柄与工件尾部撞击，不能加工（如图 3-1） 。现对这一问题展开分析：加工过程（如图 3-2）所示，刀具宽度为 60mm，刀具半径为 80mm,刀柄半径为 25 mm，刀具轴线围绕 R130 圆弧轴线做 R50 的圆弧运动，刀杆的最大外圆运动轨迹为 150 圆4-2 圆弧面加工示意图优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！弧，与工件尾部最小距离是 13mm，不能发生撞击问题。故此三面刃加工过程可以实现。图 3-1 干涉图优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！3-2 圆弧面加工示意图3.4.2 油槽和密封槽加工过程分析铣削 内圆面结束，开始铣削油槽和密封槽的过程中，选用成形铣刀01.29753加工，刀杆轴线与内圆轴线有一定的偏移，刀杆轴线绕着内圆轴线做圆周运动，如果刀杆与 R21 圆弧发生干涉，则油槽和密封槽不能用铣削加工。 （如图 3-3） 。现就这一问题进行研究。铣削油槽和密封槽过程如图 3-4 所示。选用刀具外圆直径为 50、刀杆直径为 20 的成型铣刀，为提高加工效率，刀具上四组切削刃。铣削前位置如图 3-4（b）所示，刀杆与 R21 圆弧底不发生干涉，有 11mm 的距离，刀具可以进入。铣削结束如图 3-4（c）所示，刀具轴线饶内圆 的轴线做半径01.29753为 8mm 的圆周运动，刀杆与 R21 圆弧底最小距离为 3mm，不发生干涉。故次方案可行。3-3 干涉图图 4-3 干涉图优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！（a）进刀路线 （b）加工前位置（c）加工到最小距离位置 （d）刀具尺寸优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！图 3-4 油槽加工示意图3.4.3 三面刃铣刀铣削加工中的工件变形问题端面 B 与内圆 轴线有垂直度的要求，三面刃铣刀铣削端面 B 和 C 面01.29753及 R1300+0.50的弧面时产生切削力，工件尾部相当于一个悬臂梁，在工件轴向的切削分力使工件尾部发生变形,如果切削引起的变形量超出了垂直度的要求，则此加工方法不可行。哈飞公司制造本零件时就存在这样的问题，最后他们采用了补救措施，增加了一道工序，才满足了垂直度的要求。这样不但增加了加工时间，而且提高了成本。我所做的研究是证明我的这种加工方案直接可以达到垂直度的要求，不用补救措施。3.4.3.1 尾部定位与受力情况为了分析的方便，把工件的尾部与主体割开（如图 3-5） 。约束面 3 的六个自由度，就可以将尾部固定住，也符合工件原来的特性。面 2 为夹紧面，受夹紧力作用，面 4 为加工表面，受反切削力的作用。由于工件尾部有加强筋，通过分析比较，当三面刃铣刀加工到线 1 的位置时，尾部的轴向变形最大。分析尾部变形。线 1 面 2优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！面 4 面 3图 3-5 定位和受力图3.4.3.2 力的求解用直径为 160mm，齿数 Z=12，主偏角 kv=150硬质合金三面刃铣刀铣削端面 B 和 C面及 R1300+0.50的弧面，切削用量为 t=2mm,S 分 =502.4mm/分，n=165 转/分，B=118mm。平均切削厚度a 平均 = 14 （3-4.026.1sin4.0BZaDSv分1）= =0.059 毫米4.04.018265.1sin 金属切除率Zw=S 分 tB=502.4x2x118 （3-2）=1.19105 毫米 3/分查图表查得单位切削功率在（3.8-4.38）x10 5千瓦/（毫米 3/分）范围内，考虑到工件材料强度不高，取 Ns=4.0x10-0.5千瓦/（毫米 3/分） 。于是切削功率为N 切 =Ns Zw=4.010-0.5 1.19105 （3-3）=4.76 千瓦按刀具直径及转速计算切削速度V= =82.9 米/分 （3-10654）主切削力= = =1870 牛顿 （3-ZPVNg6120切 9.82764105）主切削力对 R130 的圆弧圆心的力矩为优秀本科毕业设计（论文）精品优秀毕业设计，助答辩无忧！A=PZR=1870130=243100 牛顿毫米 （3-6）则尾部面 1 所受夹紧力为= = =7597 牛顿 （3-FLA324107）主切削力占总切削力功率的 90%以上，轴向切削分力Fx=F =18700.21=390 牛顿 （3-15tan8）则面 2 所受的反切削力为 Fx=390 牛顿。3.4.3.3加工中的有限元分析Pro/E 软件主要包括 Pro/E 和 Pro/Mechanica 2 部分,以往工程人员用 Pro/E 进行零件设计，利用 Pro/Mechanica 对零件结构进行有限元分析，找出结构薄弱的地方，从而加强局部强度。我是在 Pro/E 环境中建立该零件的模型,然后用 Pro/M