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解放 CA1041 汽车 后桥 壳体 M110 99 平面 铣床 夹具 设计 加工 工艺 规程 非标 CAD

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解放牌CA1041汽车后桥壳体的铣M110×99平面铣床夹具设计及加工工艺规程含非标8张CAD图,解放,CA1041,汽车,后桥,壳体,M110,99,平面,铣床,夹具,设计,加工,工艺,规程,非标,CAD

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开 题 报 告课题名称汽车后桥壳体工艺工装课题来源课题类型导师姓名学生姓名班级学号专 业课题背景和意义： 汽车后桥壳体是汽车的重要组成部分，它与主减速器、差速器和车轮传动装置组成驱动桥。驱动桥处与动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。结构及特点：连接主减速器传递动力，支撑差速器及半轴实现俩车轮差速转动；尺寸比较大，主要承受载荷。重点要保证桥壳的强度和刚度性能，便于安装、调整和维修。课题研究现状： 随着自动化加工水平的不断提高，各种专用机床的研制开发，以能大批量高效率的生产后桥壳体，并保证良好的产品质量。课题研究方案： 后桥壳体的工艺工装设计，通过设计，运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。进一步体会机械制造工艺设计的过程和注意事项。独立完成工艺设计。并熟练使用CAD作图。设计内容：编制汽车后桥壳体工艺过程及工序卡各一份设计专用夹具1套专用刀具一套绘制零件及相应装配图日程安排： 第1-2周 做调研，查阅相关资料第3-4周 做出简要工艺 初步定稿第5-10周 设计专用夹具1套及其修正 第11周 设计专用刀具一套第12周 设计量具一套第13周 编写设计说明书第14周 做好答辩的准备工作第15周 答辩参考文献： 金属机械加工工艺人员手册（第三版） 上海科学技术出版社 机床夹具设计 国防工业出版社 机械设计课程设计 东北大学出版社 指导教师签名： 日期：学院意见： 学院教学指导委员会主任签字： 日期：填表说明：题目类型：1.工程设计;2.应用研究;3.理论研究;4.其它 题目来源: A.自拟课题B.民用科研课题C.国防科研课题 解放牌CA1041汽车后桥壳体加工工艺规程及铣床夹具设计摘 要：为了使汽车后桥壳体在加工工艺过程中保证其所要求的强度、精度和平整度，此次夹具体设计可更进一步配合机床完成整个加工过程中所需要的加紧力要求，以及铣平面加工过程的所需移动自由度的限制，从而保证零件尺寸及性能加工要求。在此次夹具体设计中通过了解零件加工尺寸及性能需求以及现状分析结合机械设计相关文献，学习公差尺寸以及配合标准。计算查找其进给量、切削量、配合公差以及所需夹紧力等。为进一步夹具设计提供必要基础。在整个夹具设计中，由于工件两端为圆柱体所以在加紧过程中采用V型块进行限位，并配合压条进一步限制其在Z轴上的移动，又通过中心盘与中心孔配合限制其在X、Y轴上的移动。实现加紧定位的目的。通过这次的工艺规程及夹具体设计我更进一步实现了理论与实践的相互统一，加强了在理论基础上对专业知识的巩固和细化，在此基础上也对夹具体的学习和了解有了更深一层次的认知，充分认识到设计的严谨性和专业性要求。最终此次的夹具体设计总共涵盖了一套工艺和一套夹具，夹具形式为手动夹紧。除此以外根据设计任务，还完成了面积总和为两张A0图纸的说明图，初步达到了老师要求。关键词：后桥壳体；工艺规程；专用夹具IIIProcess specification for rear axle shell parts of Jiefang CA1041 vehicle and design of clamping fixture for milling spring seatABSTRACT：In order to ensure the strength, precision and smoothness of the rear axle housing in the process of engineering, The clamping design can further cooperate with the requirements of the machine tool to complete the whole machining process and the restrictions of the required moving degrees of freedom in each machining process, thus ensuring the machining requirements of the parts. In the design of the clip, through the understanding of parts processing requirements and current situation analysis combined with mechanical design reference literature, learn tolerance dimensions and matching standards. Calculate the feed, cutting, fit tolerance and clamping force. Provide necessary foundation for further fixture design. In the whole fixture design, because the two ends of the workpiece are cylindrical, the V-shaped block is used to limit the position in the tightening process, and the movement on the Z axis is further restricted by the pressure bar. The center plate and the center hole are used to restrict the movement of the center hole on the XY axis. To achieve the purpose of strengthening positioning. I have further realized the unification of theory and practice through this process procedure and clip design, and strengthened the consolidation and refinement of professional knowledge on the basis of theory. On this basis, we also have a deeper understanding of the specific learning and understanding, fully aware of the rigorous and professional requirements of the design. The final clip design covers a set of processes and a set of clamps in the form of manual clamping. In addition, according to the design task, completed the area of the total of two A0 drawings, the preliminary requirements of the teacher.Key words: automobile rear axle; process analysis; special clam目 录1 绪论11.1 关于重型汽车后桥的前景分析11.2 载重汽车后桥壳体的构造11.3 轻型载重汽车后桥壳体的性能要求22 零件的分析32.1 零件的基本作用32.2 零件加工的工艺分析42.3 生产类型的确定42.4 确定毛坯的制造形式42.5 加工工艺过程分析及基准平面的选择43 拟定机械加工工艺路线53.1 拟定工艺方案53.2 工艺方案比较分析73.3 加工阶段的划分和检验工序的安排83.4 刀具的选取84 零件毛坯尺寸的确定95 确定切削用量及工时定额115.1 工序的工时定额116 夹具设计136.1 铣床专用夹具设计136.2 加工工艺分析136.3 定方案，设计定位元件136.4 夹紧力校验136.5 误差分析156.6 夹具体的强度校核156.7 夹具体的设计166.8 夹具体的设计及操作说明167 CAD绘图简介17结 论18致 谢19参考文献201 绪论1.1 关于重型汽车后桥的前景分析中国是一个制造业大国，幅员辽阔，加工制造材料丰富。丰富的土地资源为轻型汽车后轴壳生产形成了一定的均衡发展的规模经济 付建红.载重汽车后桥半轴的技术改进J. 新余高专学报. 2006，(02)：32-33.。在上世纪50年代形成了以市场为导向的追求低成本和高效率的生产规模,之后追求缩短制造周期的规模一直持续到本世纪初。结合现状，为提升质量改进技术,不仅在生产上需要实现工业自动化和人工智能。也需依据国内生产原材料的特点、生产技术、工艺要求等综合分析进一步改善本世纪工业生产技术工艺性能。汽车传动系统的后轴在一定程度上直接决定了制造商必须拥有自己经营的生产工艺和后桥生产线。只有这样我们才能保证整个机器的质量，降低人工成本，减少资源浪费，降低投资成本。提高企业的制造竞争力。到目前为止，我们已在国内生产的基础上，大批量应用了一套适合我国社会主义基本国情的成熟的国际公认的加工技术，可以生产出符合基本质量及性能要求的汽车后桥 莫思剑. 浅析我国商用汽车车桥的发展现状及趋势J.制造技术.2008，(12)：6-7.。结合十九大及社会现状，我们不难发现轻型载重汽车在新能源时代它的市场在极具缩水，下个时代是新能源的时代，因此载重型汽车下一步的发展将会受到新能源汽车的制约。其次关于美国政府针对中国对1300件产品，其包含大量制造业产品，因此出口件提高成本的同时固然会使得市场缩水，市场减小。因此在下一步汽车后桥发展中，应结合新能源汽车发展趋势，紧跟新能源发展的步伐，改进技术深入研究新能源汽车，结合发展现状，针对中型，轻型汽车做调研生产，提升汽车后桥性能，适应下一步技术要求和市场需求。1.2 载重汽车后桥壳体的构造新形势下轻型功能汽车的后桥壳一般为圆柱长杆体，对于后轴壳体，其主要部件包括主减速器、差动连接器和车轮传动系统，种种系统总成共同形成了汽车后轴上的驱动总成 王凤鲜. 浅谈组合夹具的重要作用J. 科技情报开发与经济.2008，(13)：56-57.，形式驱动轴总成和动力传动系统的基本功能是：为了进一步扩大和增加后轴传动轴和前端变速器的旋转扭矩，然后通过后轴将增加的扭矩分配给驱动轮错误!未定义书签。，实现了驱动轮的旋转和差速比的完成，以及整个传动，此外，后轴还受到来自后悬架的过渡力、间接驱动力。因此，后桥的主要应力来源包括横向力和纵向力，汽车后轴的形状不同，但结构和形式不变。其一般结构形式如下：整体捣固焊接后桥的主体、整体轴管的设计以及轴管的形成。经过修整后与桥壳自身对接，再进行修正，以保证桥壳的整体工艺性能，根据汽车的安装和功能选择冲头轴承座，可以减轻整个轴壳的重量，从而减轻车身的重量，提高性能。主减速箱体，也需要实现两轮差动传动，由于后轴壳体尺寸较大，在功能上也要承受重量和地压，所以采用冲压焊接技术对汽车后桥进行加工。1.3 轻型载重汽车后桥壳体的性能要求1042/3043/1041的具体含义可以表示为一辆卡车的具体型号，其中车辆上半身的很大一部分需要后轴，而后轴是整个车辆的主要承重部分，因此保证后桥的工艺性能、强度和刚度是非常重要的 隋聚艳. 夹具的发展及其趋势分析J. 现代商贸工业.2009，(04)：45-46.。后桥壳对于工业生产的特殊要求在于提高性能和减轻整体重量的情况下，基本减小外形尺寸，从而减轻底盘重量和成本增长。减小外形尺寸，不仅可以保证底盘与地面的距离，而且还可以保证车桥与地面之间的距离。确保安装调试的方便快捷，以及良好的加工工艺，从而制造高性能低成本的汽车后桥。因此要求后桥壳体既要适当的刚度和抗震能力，以适应一定条件下的工作环境。也要求足够的强度和承受大的可变负荷。还要具有良好的加工工艺，并保证了主孔与平面之间的高定位精度，保证了各表面的形状和尺寸精度 刘友才. 机床夹具设计M. 北京：机械工业出版社.1992：98-101.。本科毕业设计也是毕业前的严格考核，也是学历证书的重要组成部分，树立正确的设计理念是大学生步入工作岗位的基本要求，毕业设计不仅可以帮助学生树立正确的设计理念，而且还可以使学生理解设计的意义并加强理论与实践的必然联系。在本设计工作中，应对设计部件的基本功能、形状、尺寸和性能进行研究。根据实际生产情况和生产需求，通过网络媒体查找相关信息，为设计手册的编写提供依据。其次，通过阅读和熟悉工艺要求，进一步研究和了解后桥壳的具体功能。CA1041汽车在编制工艺方案、工艺技术和规范过程中的设计思想，加强了对专业知识的研究和巩固。进入21世纪初，我们对自己的企业知之甚少，这种设计不仅让我们体验到设计领域广泛，内容丰富，设计要求高，而且研究难度大。这次毕业设计意义重大，不仅巩固了我们所学的知识，而且提高了我们的作图技能，提高了我们的语言组织能力和规范能力，由于个人能力有限，难免会有缺点，还请老师多多指教。2 零件的分析2.1 零件的基本作用解放CA1041轻型货车后轴壳体是一个圆形的空心结构，中间有一个整体梁。在空心梁的末端用锁紧螺丝锁住钢轴壳。其目的是防止轴套在整个轴套内移动，后桥的内部结构复杂。轴壳的内部结构主要包括主传动器、差速器和半轴等传动原件 刘惟信. 汽车车桥设计M. 北京：清华大学出版社.2004：9-10.。汽车后桥承载载体的重量实现了保护功能。气动制动阀垫圈和车轮总成同时安装在后桥壳的两侧错误!未定义书签。因此，后桥壳不仅承载了车身的重量和货物的重量，还传递了制动和制动阻力。以及道路对框架总成的反向阻力。汽车后桥壳体内部结构见图2.1； 1、4半轴壳 2左桥壳 3右桥壳 5钢板弹簧座6法兰 7半轴套管8后桥壳 9壳盖图2.1后桥结构图2.2 零件加工的工艺分析根据零件图分析，零件加工表面可分为三组。第一组需要加工零件的正负面、中轴孔、平面加工的两个轴面和端面的外圆。第二组是零件的表面加工和内孔的加工。其中包括：外圆面，左右两侧面且面的尺寸为的左右两平面，以及的内孔，的法兰面外径，以及钻孔、孔，接下来主要加工，尺寸为的左/右两平面，的内孔，原因是由于加工制造过程中很难处理两个平面和内孔。以及汽车后桥壳体两侧面及孔的加工。平面及孔。孔径。最后汽车后桥壳体的内孔加工,同轴度公差0.1mm。孔，2.3 生产类型的确定根据零件的设计要求和实际情况，进一步确定生产类型、工件的批量生产重量。初步确定了高效专用机床、通用切削工具和一些专用工具、专用测量工具和专用夹具的使用。2.4 确定毛坯的制造形式解放牌CA1041后桥壳体采用铸铁进行铸造，砂型铸造的方式，砂型铸造具有较高的毛坯精度和生产率 董玉明，杨洪玉. 夹具设计中常见的问题J. 机械加工（冷加工）.2005，（01）：97-98。工件要求时效处理，工件硬度、总质量为92Kg净重75Kg 错误!未定义书签。2.5 加工工艺过程分析及基准平面的选择粗基准的选择：根据粗基准原理，主要加工表面(轴承孔)加工余量的平均分布应以轴承孔和后平面为基准。精基准的选择：对于箱体，壳体类型部分，个别采用“一侧多孔”作为一定的优良基准。使夹具的设计和制造变得简单和短。统一基准，易于实现自动化生产线的加工 错误!未定义书签。基面的选择是工艺过程中最重要的环节。基准选择不合理容易造成零件的批量报废，造成材料浪费，增加生产成本。因此，基准面的选择应加以测量。CA1041汽车后桥壳体的加工使用粗车、精车的方式加工轴头，粗镗、半精镗的方式加工套管孔。采用粗镗、精镗的方式加工的孔及其端面。其他工序可安插进行。其次铣削工艺在规则上应安排在铣钢板弹簧座平面之前，由于条件限制和加工需求选用已加工好的套管孔做为精基准最为合理。3 拟定机械加工工艺路线为满足后桥壳体的结构功能，一般选用铸铁材料。解放牌CA1041轻型载重汽车采用的是KT350,HB121-149故可采用金属模砂型铸造方式进行加工。零件为重型零件且要求大批量生产，结合实际根据生产特征，初步确定在零件加工制造过程中一般选取具有高性能的专用机床进行加工。其次关于刀具的选择，一般采用通用刀具，有必要时可结合实际情况选择采取部分专用刀具进行零件的加工。在加工过程中主要加工表面及孔径包括：零件的正反面的平面及其两端面、包括车端面外圆。加工表面具体有：102、133、140孔经的外圆面及200的法兰外圆面，1558的两端面，尺寸为73.5的上下两平面，200的法兰外圆面，以及12M12孔和6M14孔，其中重点加工表面为尺寸73.5的上下两平面。因为这两面的加工难度高其次对零件的质量影响也非常大。其次零件两侧的平面、及孔的加工。其中加工表面具体有：11099四个弹簧座平面以及其包含的四个孔，孔径为20.5和16.5。最后是零件的内孔加工；包括孔有75、73、72、71，粗糙度要求均为Ra6.3um；其中340孔的粗糙度要求为Ra6.3um。本过程的主要加工表面为11099弹簧座平面。 加工路线需要根据零件的几何形状、尺寸和精度来确定。为了提高生产效率。工艺开发既要满足加工质量的具体要求，又要在原有提高经济效益的基础上，要求在设计工艺过程合理集中，缩短加工周期提高加工效率，降低成本，获得较强的市场竞争力。最终全面分析和制定工艺方案。查文献9知机械加工的一般顺序为；基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、进给路线短、减少换刀次数、工件刚性要求较高。3.1 拟定工艺方案为使加工过程合理有效，尽量减少工时缩短周期，降低劳动成本和人力资源浪费，查相关文献9再结合加工实际以及加工要求初步拟定两套加工工艺方案进行比较分析.表3.1工艺方案一工序号工序名称设备1粗车200、102、133、140外圆，粗车端面CA7632车床2粗镗71、72、73、75孔组合镗床3精镗71、72、73、75孔组合镗床4中间检查工作台5铣弹簧座平面组合铣床5精镗71、72、73、75孔组合镗床6粗铣73.5两平面立式镗床7精铣73.5两平面立式镗床8粗镗340孔立式镗床9精镗340孔立式镗床10精铣1470.5下平面组合机床11钻8M14孔组合机床12钻12M12、6M14孔、攻螺纹组合机床13钻20.5、16.5孔组合机床14清洗、检验检验台工序号工序名称设备1粗车200、102、133、140外圆，粗车端面CA7632车床2粗镗71、72、73、75孔组合镗床3精车200、102、133、140孔外圆，精车200端面CA7632车床4铣弹簧座平面组合铣床5精镗71、72、73、75孔组合镗床6中间检查检验台7粗镗340、粗铣73.5两平面、倒角单轴立式镗床8精镗340、精铣73.5上平面单轴立式镗床9精铣1470.5下平面组合机床10钻814孔组合机床11钻12M12、6M14孔、攻螺纹组合机床12钻20.5、16.5孔组合机床13清洗工作台14检验检验台表3.2工艺方案二3.2 工艺方案比较分析工艺方案二与工艺方案一相比较其优势在于，采用先粗车外圆为法兰面然后粗镗套管孔，以及精车法兰外圆，随后半精镗孔，这种方案可以使粗、精加工分离开来，对于保护同轴度意义重大。并将平面、孔分开加合起来，减少时间，防止工件安置失败。在铣削弹簧座立体上有一半精镗、套管孔，避免铣削力大，导致生产误差以及避免加工孔所造成的失真 付建红.载重汽车后桥半轴的技术改进J. 新余高专学报. 2006，(02)：32-33.。根据实际情况和生产要素分析，最终决定采用工艺方案二作为本工件的具体加工路线。3.3 加工阶段的划分和检验工序的安排加工阶段的划分具体为；粗加工阶段、半精整阶段、拟定阶段、光整加工、测试阶段。其目的：保证加工质量便于安排热处理工艺、合理安排工序步骤和使用设备、便于安排热处理工序、及早发现空白缺陷，避免不必要的浪费、保证零件表面尺寸要求。一般采用高精度零件进行粗加工，如头部和外圆。以汽车后桥壳的加工阶段为基准，经过第七次加工，再利用成形基准完成剩余表面的加工。中间检验的目的是确保基准的正确性，防止不合格的产品。并对工件加工表面进行检查，确定参数，提高产品合格率。3.4 刀具的选取本零件的加工多采用通用刀具，以及螺栓压片紧固方式。刀具要求耐磨、耐高温摩擦因数低。还要结合加工实际，切实选取刀具，综合考虑最终各工步选取刀具见表3.3。工序号工序名称刀具1粗车200、102、133、140外圆，端面端铣刀2粗镗71、72、73、75孔镗刀3精车200、102、133、140孔外圆，精车200端面端铣刀4铣弹簧座平面立式铣刀5精镗71、72、73、75孔镗刀6中间检查7粗铣73.5两平面、精铣73.5上平面立式铣刀8精镗340、粗镗340立式镗刀9精铣1470.5下平面立式铣刀10钻814孔YT麻花钻11钻12M12、6M14孔、攻螺纹YT麻花钻12钻20.5、16.5孔YT麻花钻13清洗14检验表3.3刀具的选取4 零件毛坯尺寸的确定汽车后桥壳体材料为铸铁，采用砂型铸造级精度错误!未定义书签。查参考文献9进而用以确定可确定毛坯铸件的尺寸公差等级、余量等级分别为：CT10底面侧面余量等级MA-G，顶面、铸孔加工余量等级为MA-H。确定各面加工余量及尺寸公差等级见表4.1。表4.1 加工余量、公差等级加工面加工余量公差等级加工方法两端面22.5IT7粗铣精铣两端面21IT14粗车弹簧座平面1109923IT12粗铣法兰外圆5IT7粗铣精铣法兰两端面22.5IT7粗铣精铣孔3.5IT9粗镗精镗孔3.5IT9粗镗精镗外圆3IT7粗铣精铣外圆3IT7粗铣精铣孔2.5IT11粗镗精镗孔IT12攻螺纹最终确定后桥壳体毛培图见图4.1。图4.1后桥壳体毛培图5 确定切削用量及工时定额完成零件加工一个工序的时间定额，称为单件时间定额，单件时间定额可由下式来计算出来错误!未定义书签。：Td=Tj+Tf+(Tj+Tf)/100+(Tj+Tf)/100+(Tj+Tf)/100 （5.1）=( Tj+Tf)1+(+/100)= Tj+Tf+Tfu+Tfv+Tx公式中：Td单件时间Tj基本时间Tf辅助时间Tfu工作地点技术服务时间Tfv工作地点组织服务时间Tx休息及生理需要时间工作地点技术服务时间对工序时间比值的百分数工作地点组织服务时间对工序时间比值的百分数休息及生理需要时间对工序时间比值的百分数5.1工序的工时定额Tj=L/fMi （5.2）L=l+l1+l2+l3 （5.3）fM=fzzn （5.4）式中： Tj机动时间L工作台的行程长度l加工长度取l=90mml1切入长度查10表10-21得l1=2mml2切出长度据16式18-22得l2=5mml3附加长度据 杨一帆. 应用尺寸原理计算夹具定位误差J. 机械研究与应用.1994，(04) ：16-19.表9-16取l3=1mmfM工作台的单位时间进给量据9表2.4-8取fm=250m/minfz 铣刀的每齿进给量据10表10-21取fz=0.1mmz 铣刀齿数z=12n 铣刀每分钟的转数据转速系列选n=235r/mini 行程次数i=1代入数据求得Tj=(90+1+2+5)1/250=0.51min (5.5)据14表12-25取辅助时间Tf=1.58min据表8-14计算得+=4.7%则工时Td=(Tj+Tf)1+(+)/100(0.51+1.58)(1+4.7%)=2.188min （5.6）由于本工序需要铣四个弹簧座平面因此总工时为4Td=8.752min6 夹具设计6.1 铣床专用夹具设计这个夹具的设计目的和功能是铣M11099平面。结合生产实践和加工要素，我们更追求短周期、低成本、高效率。并保证一定的加工精度。夹具能有效保证零件要求的性能，降低废品率。提高生产过程中零件的效率，扩大设备的加工和使用是改善工作条件的基本要求 杨叔子.机械加工工艺师手册M，机械工业出版社.2011年。另外，夹具可以快速准确定位工件的要求位置。全面分析首次确定专用夹具的设计。6.2 加工工艺分析工件为壳体为重型零件，工件体积重量较大，质量较好。而在加工过程中需要同时铣削两个平面，工件的振动也相对较大。在此基础上已经完成外圆，加工。本工序需要铣削四个11099弹簧座，表面粗糙度为。夹具所要保证的加工要求有：被加工平面的长宽尺寸11099；平面到壳体回转轴线的距离65；两平面的间距130；两平面的平行度；平面的平面度等。6.3定方案，设计定位元件由于工艺上弹簧座两平面存在平面度及平行度的要求，因此需要限制平面在X轴和Z轴三维方向上的旋转，并以设计基准壳体回转轴线为基准，使得基准重合，以避免基准不重合产生误差 刘杰，王志成. 提高机床加工精度的可行性研究J. 重庆工学院学报.1995，(03)：38-39.。综合考虑，在夹具中需要设计一个可限制沿平面法线移动的自由度是很有必要的，其次也要限制两个沿基准轴线转动的转动自由度。由于加工时工件处于悬臂状态，铣削振动又大，故采用辅助支撑，以增加其刚性。6.4 夹紧力校验此套专用夹具采用手动式压板夹紧机构，限制移动自由度，使得压板在与200外圆上表面的一段圆弧加紧连接，这种形式的压板在功能上虽然不能起扩大夹紧行程的作用但在限制自由度上意义非凡。接下来进行夹紧力计算：Fz=9.81Gzz0.86-f0.72d0-0.86pKFz=3994N （6.1）水平分力：F=(11.2)Fz=1.1Fz=4393N （6.2）垂直分力：Fv=0.3Fz=1198N （6.3）确定最大铣削力： F=Fr+Fv=5591N （6.4）夹紧力应满足：P=KF （6.5）K=K1K2K3K （6.6）式中k安全系数k1机动安全系数k2加工性质系数k4继续切削系数k3刀具钝化系数P=55911.51.11.21.2=13284N要求两把刀同时进行加工： P2=2p= 26568N （6.7）分析,根据切削力的加工工艺计算的结果比较大,夹紧力要求强化,最后决定选择压板为铰链形式，达到夹紧的具体目的 错误!未定义书签。螺旋夹紧力公式：W0=QL/r1tg+ r2tg(+) （6.8）式中W0单个螺旋夹紧力，单位N；Q原始作用力，单位N；L作用力臂，单位N；R当量摩擦半径，单位mm；渐开角；螺旋副当量摩擦角 ；其中带入公式得；两个螺母123024N，从而实现了夹具的有效性。但也有一定的缺点，其中使用时间较长，在拧紧过程中比较繁琐。6.5 误差分析定位性原件为V型块，工件的底端和中心盘，限制了X轴旋转和X轴定位，公差 ，根据参考文献11查表2-13得孔为，定位销为。定位误差；mm 符合加工要求。6.6 夹具体的强度校核在夹紧机构中，承载能力最高的位置是压力板中间的过渡压力板及其轴销，因此有必要检查这些部件的强度。如果需要满足这些要求，就可以看出该设计的设计是实用和有效的 杨朝会，王丰元，马浩. 基于有限元法驱动桥壳分析J. 农业装备与车程.2006，(100)35-36.。如图6.1所示，B点的力将会是C处受力的两倍应力。BAC图6.1 受力图 （6.8）为了保险，轴销的材料选择40Gr调质处理，屈服强度，取安全系数k=1.9 刘杰，王志成. 提高机床加工精度的可行性研究J. 重庆工学院学报.1995，(03)：38-39.，则许用挤压应力： （6.9）所以轴销安全。许用剪切力： =0.6 =160Mp （6.10）时间剪力：（6.11）轴销可使用。6.7 夹具体的设计夹紧的具体规格形式比较复杂，需要加工多面，切割参数大，振动也大，切割载荷大，在夹具制造方式中使用铸造是十分合理的。在设计的基础上，有四个等间距的耳座槽，需要用T螺栓固定。由于大型夹紧件的质量是固定的，所以不建议回车处理。因此，在寻找基准面时需要进一步定位工作。在这种形式下，刚性好，性能相对稳定。缺点是制造时间长，需要时效处理。 6.8 夹具体的设计及操作说明夹具体的具体结构及装配方式见附件1。夹具设计采用手动夹紧，结构简单，工艺简单，操作方便。虽然加工时间长，但整个过程的可靠性和实际性能都很好，保证了加工和生产的要求，满足了实际加工的需要。除了辅助支架的手动定位外，在一定程度上缩短了特殊夹具安装辅助支架的时间。根据国际标准，定位心盘是自对准的支撑，支撑板单元连接到中心。部分螺杆固定形式形成大型支撑底盘，在一定程度上，加工工件的定位起着不可或缺的作用。此外，工件是带锥面的V形块，因此V形块的设计需要有一定的斜率，这种形式的设计允许工件在一个特定的接触中更紧密地接触，增加接触面积 李梦群，武文革，孙厚芳. 21世纪机械制造业J. 机械设计与制造.2003，(05)：7-8.。这种能力足以应付切削过程中产生的较大的切削应力。成型作用部件在部分凸缘表面上，成型的结构形式也采用V型结构，V型结构可以与凸缘表面很好地接触，从而在一定程度上实现了提升工件精度要求，使整个加紧机构更加可靠错误!未定义书签。此夹具的操作相对简单。工件靠近v型块后，位置中心和v形块可以准确接触工件，实现工件的具体定位，使夹具能够满足加工位置的要求。其次，需要旋转支撑手柄，实现螺旋锁紧。铣削产生的应力可以在随后的过程中被共享 焦建民，机械加工切削手册M，电子工业出版社，2007，（01），69-75.。然后用扳手手动拧紧螺母，使压板能够实现工件的加紧功能。在拆卸和夹紧过程中，有必要使自支撑手柄保持放松，松开自锁，以免影响工件的拆卸。7 CAD绘图简介根据本设计的具体要求，图纸的每一部分都由CAD平面图纸显示。根据积累的经验，我们知道一般形式机床加工需要笔试和检查。然而，在计算机辅助绘图的过程中，设计的准确性和准确性得到了有效的提高。特别是在图纸修改中方便省力，在设计中得到了广泛的应用。在绘图过程中很难区分各个层。因此，应该用不同的颜色来绘制不同的线条，进一步区分各个图层。结 论毕业设计作为大学时代末期的一项具有里程碑意义的重要工作，不仅涵盖了四年的本科学习，也是大学学习生涯的重要组成部分。本文在统一调查的基础上，建立和模拟了大学生在实际生存条件下的具体设计过程，为新一代怀着梦想就业的年轻人奠定了坚实的概念基础。设计包括画图、机构设计，在一定程度上，不仅测试学生的能力、分析能力、学生使用检查资源的能力。具体过程包括平面铣床夹具的设计和工艺设计和三维计算机图形学，学习的整个过程是为了巩固、改进和完善专业知识与能力，这是一个从理论的进化和提升的实践。同时，注重学生写作教学的培养，档案信息检索的应用和协调能力的绩效分析过程。根据任务计划的布置和完成，以及后期修改和答辩，种种环节增加了设计氛围的难度。在保证正常设计过程的基础上，还需要保证夹具的设计质量和精度。这让我意识到，工程师的道路是道阻且长的。毕业设计不仅实现了学生理论与实践的辩证统一，而且对学生的综合素质和能力有很大的帮助。毕业设计对我们所学的专业知识和理论进一步巩固和提升，也提高了我们实践能力和解决实际问题的能力，这对于以后的工作和学习意义重大且非凡。致 谢持续两个多月的毕业设计即将完成。我衷心感谢学校领导、指导老师、教学部和研究室以及其他给与我建议和帮助的同学。在设计过程中，指导老师给了我详细有效的学习指导，并及时给出设计建议和意见，并加以纠正，才使得本次设计才能在有效时间内完成。在设计过程中，我也得到了其他学生的指导和帮助，并衷心感谢大学图书馆在借阅资料方面的极大便利。最后，我要向所有在这个设计中帮助我的老师和学生们表示深深的感谢。参考文献21 宝鸡文理学院本科毕业设计开题报告学生姓名： 汪含笑 学号： 201494064117 指导教师： 鲁开讲 1、 立项（选题）依据本课题解放牌CA1041汽车后桥壳体加工工艺规程及夹具设计。根据大学四年所学知识，选题汽车后桥壳体加工工艺及夹具设计，可以回顾并巩固所学的知识加强实践操作运用能力，在本次设计中，可以检验关于理论方面：理论力学、材料力学、机械设计、机械原理、测量技术与公差等知识，在应用技术方面：UG NX10.0、CAD等知识。此次设计不仅培养自身学习整合资源能力，也在现有理论、技术的基础上，实现创新和开拓性思维，不拘原有理论，结合实际实现理论与实践的辩证统一。设计结果要求三维模拟。2、 研究内容本课题汽车后桥壳体加工工艺及夹具设计。解放牌CA1041汽车后桥壳体夹具设计采用V型块以及中心盘的定位，实现螺旋加紧，尽可能减小加工误差，提高加工精度，采用压条禁锢方式来提高夹紧力，减少装夹时间，降低劳动成本，缩短加工周期，降低制造成本和人力浪费。在设计中先进行数据采样，统计整合，实地调研综合分析，确定夹具具体结构，在进行强度校核以及夹紧力计算，并根据实际情况辅助设计，以现实加紧目的为基础，在保证能够达到设计要求的前提下，尽量降低劳动成本，赢得市场竞争力。并结合市场发展动态，国际形势，发展趋势提出问题，确定发展方向。三、指导教师意见符合本专业选题规范，同意开题。经审查，（同意、不同意）开题。 签 名：鲁开讲 2018年 1 月 5 日宝鸡文理学院本科毕业设计结题报告学生姓名： 汪含笑 学号： 201494064117 指导教师： 鲁开讲 一、课题完成情况或指导过程第一次指导： 2018 年 1 月 4 日 ， 地点：机电实验楼内容：指导设计方向，及设计过程中，应该注意的问题，及学校对设计的要求，推荐参考用书；帮助开题。第二次指导： 2018 年 1 月 10 日 ， 地点：机电实验楼内容：了解汽车后桥的背景，和国内外的相关研究对本次的设计整体结构有个把握，确定设计方向，指出设计过程中应该注意的问题。第三次指导： 2018 年 3 月 5 日 ， 地点：机电实验楼内容：指出设计过程中出现的问题，设计方法存在的偏差，及设计中未达到要求的地方，在接下来的设计过程中，应该注意的问题。第四次指导： 2018 年 4 月 20 日 ，地点：机电实验楼内容：按照标准格式修改说明书，指出出现问题及不足之处，完善图纸和相关资料，打印说明书后让指导老师检查修改，准备答辩。二、指导教师论文评审意见及成绩论文及结构图纸达到学校本科生毕业论文的规定要求。 （同意、不同意）结题。成 绩： 80 （百分制） 指导教师签名：鲁开讲 2018年 5 月 12日 三、学院毕业论文指导委员会审查意见：经审查，（同意、不同意）参加答辩。 签章（学院公章）： 年 月 日宝鸡文理学院本科毕业设计答辩评分表学生姓名： 汪含笑 学号： 201494064117 指导教师： 鲁开讲评语： 答辩小组姓 名职 称答辩成绩签 字组 长成 员成绩（百分制）指导教师评定成绩（权重50%）答辩成绩（权重50%）总评成绩24 摘 要毕业设计的课题基本分为三大类，即工艺工装设计类、组合机床设计类和计算机课题类。本课题所涉及的是第一类，设计任务为汽车后桥壳体的工艺工装设计，在壳体内部装有主传动器、差速器、半轴等传动机构。壳体起保证和支撑的作用，其主要加工表面为端面外圆、法兰平面、弹簧座平面、以及内孔等。本次设计主要包括工艺规程、夹具、刀具和量具的设计。此次设计共分三个阶段，即：（1）毕业实习阶段（2）课题设计阶段（3）考核答辩阶段。结合本次设计零件的特点，在设计中完成工艺规程一套，夹具1套：铣床夹具，为手动夹紧。另外还据任务书分别设计刀具铣刀一把和量具单头双极限卡规一套，共完成图纸近5张，基本完成老师所交给的任务。关键词：汽车后桥；工艺分析；设计任务ABSTRACTThe subjects of graduation design are divided into three categories, namely, the design of technological tooling, the design of modular machine tools and the computer subjects. The task of the design is to design the process and tooling of the automobile rear axle housing. The main transmission, differential, half axle and other transmission mechanisms are installed inside the housing.The shell plays the role of guarantee and support, and its main processing surfaces are the outer circle of the end face, the plane of the flange, the plane of the spring seat, and the inner hole, etc.This design mainly includes the design of process specification, fixture, cutter and measuring tool. The design is divided into three stages, namely: (1) graduation practice stage (2) project design stage (3) assessment and defense stage. Combined with the characteristics of the designed parts, a set of process specification and a set of fixture are completed in the design: milling machine fixture, which is manual clamping. In addition, according to the task book, we designed a set of cutters - a milling cutter and a set of measuring tools - a set of single head double limit callipers, which completed nearly 5 drawings and basically completed the task assigned by the teacher.Key words: automobile rear axle; process analysis; design task目录1 绪论11.1 我国汽车后桥制造业的现状及其发展趋势11.2 汽车后桥壳体的构造11.3 汽车后桥壳体的性能要求12 零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工艺分析32.3 生产类型的确定42.4 确定毛坯的制造形式42.5 基面的选择43 械加工工艺路线63.1 工艺方案63.2 工艺方案比较分析73.3 加工阶段的划分和检验工序的安排74 加工余量、工序、毛坯尺寸的确定95 工时定额105.1工序六的工时定额105.2工序十三的工序定额116 铣床夹具设计126.1 工件的加工工艺分析126.2定方案，设计定位元件126.3 确定夹紧方式和设计夹紧结构136.4 定位误差的分析146.5 夹紧元件的强度校核146.6 夹具体的设计156.7 夹具体设计及其操作的简要说明157 CAD绘图简介178 量具设计189 刀具设计21结 论23致 谢24参考文献25251 绪论1.1 我国汽车后桥制造业的现状及其发展趋势我国丰富的原材料资源为后桥壳体国产化提供了坚实的基础。针对国产原材料的特点，研制一套相适应的生产技术及工艺，保证国产化产品满足高质量的要求。后桥在驱动系中的重要地位决定了国内各汽车生产厂家都建有自己的后桥生产线，这样，可以在保证整机质量的前提下，尽可能的降低成本，提高竞争力。多年来，以国产原材料为基础，研制成功了适合于我国国情的、成熟实用的、并具有国际先进水平的成套工艺工装技术，生产出高质量后桥，不仅成为一些引进汽车零件的替代品，而且还出口到日本、美国、英国等发达国家。1.2 汽车后桥壳体的构造后桥壳体的主体是一根圆柱形棒体，它与主减速器、差速器和车轮传动装置组成驱动桥。驱动桥处与动力传动系的末端，其基本功能是增大由传动轴或变速器传来的转矩，并将动力合理的分配给左、右驱动轮，另外还承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力。结构及特点：连接主减速器传递动力，支撑差速器及半轴实现俩车轮差速转动；尺寸比较大，主要承受载荷。1.3 汽车后桥壳体的性能要求重点要保证桥壳的强度和刚度性能，便于安装、调整和维修。另外外形尺寸要小，保证有必要的离地间隙。在各种转速和载荷下具有高的传动效率。在保证足够的强度、刚度条件下，应力求质量小，尤其是簧下质量应尽量小，以改善汽车平顺性与悬架导向机构运动协调，对于转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调。结构简单，加工工艺性好，制造容易。毕业设计是完成工程师基本训练的重要环节，其目的是培养学生综合运用所学专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。为了切实做好本次设计，我们首先进行了实习，结合生产现场实际情况，并通过大量查找资料，编写了本设计说明书。它通过工艺规程的设计，进一步明确了CA141汽车后桥壳体的作用。通过编写夹具、量具、刀具说明书，进一步阐明了设计思想，巩固了所学知识。本次设计编制了一套中批生产的工艺规程，简单实用的夹具设计更体现了经济技术指标在设计中的重要地位。设计工作是一项细致、艰苦、复杂、涉及面十分广泛的工作，不但要巩固所学知识，而且要提高和锻炼我们的计算能力、绘图能力等综合能力。由于本人水平有限，设计中难免存在缺点和不足，敬请各位老师批评指正。2 零件的分析2.1 零件的作用解放牌CA141载重汽车的后桥壳总成是一种整体式的驱动桥壳，中间部分是一段环行空心整梁，钢制的半轴套管压入空心梁的两端并用止动螺钉锁紧，防止套管在梁内运动。解放牌载重汽车后桥是驱动桥，在桥壳的中央要安装有主传动器、差速器及半轴等传动结构，后桥起支撑、保护作用。刹车器及车轮安装在后桥壳的两端。因此，后桥壳也承受一部分汽车的重量，把刹车力、路面反力传到车架上。后桥壳体的结构如图2.1所示：1、4半轴壳 2左桥壳 3右桥壳 5钢板弹簧座6法兰 7半轴套管8后桥壳 9壳盖图2.12.2 零件的工艺分析 从零件图上可以看出这个零件的就加工表面可以分为三组，一是零件正面及反面的平面，孔以及两端面、端面外圆的加工，一是零件两侧面的表面，还有零件的内孔加工。1、 零件正面、反面的平面及两端面、端面外圆的加工这一组加工表面包括：102外圆面，1556的两端面尺寸为：73.5的两平面，340的内孔，200的法兰外径，以及钻12-M12孔和6-M14孔，其中主要加工表面是尺寸为73.5的两平面。340的内孔，因为他们加工难度相对较大且对零件的质量影响也较大。2、零件两侧面的平面，孔的加工这一组加工表面包括：11099四个平面以及四个孔，孔径分别为20.5和16.5。3、零件的内孔加工这一组孔分别为75T8、73H9、71H9、粗糙度为Ra6.3,同轴度公差为0.1mm。孔340H11，其端面及B台面至轴线距离为73.5。2.3 生产类型的确定根据设计任务书所给顶的原始材料来确定生产类型。设计任务书给出的资料显示并结合车间的工作制度及工件的重量可知：本工件生产类型为重型、大批量生产。根据生产特征，初步确定加工中一般采用一些高效和专用机床，对于刀具一般用通用刀具，也可以根据加工情况采用部分专用刀具，量具用专用量具，夹具用专用夹具。2.4 确定毛坯的制造形式解放牌载重汽车的后桥壳体材料是KT350-10可锻铸铁，故可采用金属模砂型铸造的方法来完成毛坯的加工，这样有较高的毛坯精度和较高的生产率。要求时效处理，毛坯的硬度为HB121-149，毛坯的质量为91Kg，净重为75Kg1。2.5 基面的选择基面选择是工艺规程中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，不但加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废。因此，选择基面时要慎重考虑4。后桥壳体的主要加工部分有：套管孔；两端轴头各外圆表面；中间340mm孔及其端面。它们除本身的尺寸精度和粗糙度要求之外，平面对套管孔轴线的平行度要求为0.05mm（在100mm长度上测量），两侧套管孔的同轴度要求为0.1mm。为此，工艺安排要优先考虑。首先加工两轴头外圆，然后加工孔，再加工中间340孔及两端面，对于轴头加工采用粗车精车的方法。套管孔的加工采用粗镗半精镗，对于340的及其端面，工艺采用粗镗车精镗车的加工方法。其余工序安插在主要工序之间进行。由于铣钢板弹簧座平面，余量大，加工时能使平面内的轴孔72H9变成椭圆，因此，将铣削工序安排在精镗之前，根据基准选择原则，后桥壳体的粗基准可以选择75T8毛坯孔表面，也可以选择200法兰外圆的毛坯面。考虑到孔比外圆难加工，为保证加工孔时余量均匀，在刀杆刚性一定的情况下，容易保证孔的精度和孔与外圆的同轴度要求。在加工340孔、凸台平面、200法兰上孔组时，由于这些要素的设计基准是套管孔的轴线，所以就选用了已加工好的套管孔做为这些要素的精基准。3 械加工工艺路线制定工艺路线的出发点，是根据零件的几何形状使尺寸精度和位量精度等技术要求得到保证。在生产纲领已确定为以大批生产的条件下，尽量使用专用机床和专用夹具来提高生产率。工艺过程设计要满足产品质量要求，也要满足生产纲领要求，并要有较高的经济性，在设计时尽量使工序集中，当然，也要注意经济效果，以便使生产成本下降，令产品在市场更具竞争力。因此由以上分析考虑，制定以下两套工艺路线方案。3.1 工艺方案 工艺路线方案一：1、 加工两端面、外圆、倒角2、 粗镗孔（套管孔）、倒角3、 半精镗、套管孔4、 中间检查5、 铣弹簧座平面6、 粗铣340法兰平面7、 粗铣340法兰另一平面8、 粗镗340孔9、 精镗孔（340）10、钻8-14孔11、钻孔、攻管螺纹12、钻法兰孔（12-12）6-14孔、攻丝13、清洗14、检验 工艺路线方案二：1、 粗车两端面外圆、倒角2、 粗镗孔、倒角3、 精车两端外圆4、 铣弹簧座平面5、 精镗6、 中间检查7、 粗镗孔、粗车平面、倒角8、 精镗孔、精车平面9、 铣平面、钻法兰孔10、铣平面11、钻孔、攻管螺纹12、钻孔、攻丝13、清洗14、检验3.2 工艺方案比较分析上述两个工艺方案不同点是：1、方案一，后桥壳体外圆两端面粗精车放在一起再加工孔。而方案二。采用粗车外圆200法兰再粗镗套管孔，精车法兰外圆，再半精镗孔，显然方案二使粗、精加工分开，容易保证外圆与套管孔的同轴度要求。2、方案一，340平面、孔分开加工。而方案二则两工序合在一起，缩短了时间，避免工件安装误差。3、方案一，在半精镗、套管孔后铣弹簧座平面，铣削力大，对已加工的孔产生圆度误差变成椭圆。综上分析比较，最后确定采用工艺方案二。3.3 加工阶段的划分和检验工序的安排对于精度和粗糙度要求比较高的部分，工艺上都安排了粗、精加工，如轴头和外圆，在第一道工序粗车，在第三道工序上精车。轴孔在第二道工序粗镗，第五道工序精镗，340孔和端面是在第七道工序粗加工，在第八道精加工。这样粗、精加工分开有利于消除残余应力影响和余量的合理分配，容易保证加工精度和获得较高的生产率。后桥壳体的加工 可分为两个阶段，第一个阶段为基准加工，即在第六道工序之前，完成轴头的外圆表面及套管孔的加工，为以后的各工序提供了精基准。第二阶段是第七道工序之后，利用已加工好的基准完成其他边面的加工。在第一阶段之后，安排了中间检查工序，检查基准加工的正确性，防止不良产品出现。在后桥壳最后一道工序又安排一次检查，检查第二阶段加工各表面，根据重要程度和工艺装备可靠性确定各参数检查的次数。这样安排，可以保证后桥壳体在压如套管之前发现不合格品，避免压如套管后反修。4 加工余量、工序、毛坯尺寸的确定汽车后桥壳体材料为可锻铸铁，采用砂型铸造级精度。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量。毛坯余量的确定： 1、查金属机械加工工艺人员手册可确定毛坯铸件的尺寸公差等级、余量等级分别为：CT10底面侧面余量等级MA-G，顶面、铸孔加工余量等级为MA-H 2、确定各面加工余量及尺寸公差等级如表4.1所示1 6：表4.1 加工余量及尺寸公差加工余量公差等级340法兰上5.0下4.01.8两端面（1556）27.53.5弹簧座平面130231.8200法兰两面/外圆241.1/271-75孔23.01.610213314023.01.8340孔26.52.2各工序尺寸如表4.2所示5：表4.2 各工序尺寸工序名称工序基本余量工序精度工序尺寸工序尺寸精车2IT7102102粗车6IT13102104毛坯（车）81.81041101.8铣平面3IT136565毛坯（铣）31.865681.8半精镗2IT101373.5粗镗3.5IT1313.575.5毛坯（镗）61.675.5795 工时定额完成零件加工一个工序的时间定额，称为单件时间定额，单件时间定额可由下式来计算出来1：Td=Tj+Tf+(Tj+Tf)/100+(Tj+Tf)/100+(Tj+Tf)/100 （5.1）=( Tj+Tf)1+(+/100)= Tj+Tf+Tfu+Tfv+Tx公式中：Td单间时间Tj基本时间Tf辅助时间Tfu工作地点技术服务时间Tfv工作地点组织服务时间Tx休息及生理需要时间工作地点技术服务时间对工序时间比值的百分数工作地点组织服务时间对工序时间比值的百分数休息及生理需要时间对工序时间比值的百分数5.1工序六的工时定额T0=L/fMi （5.2）L=l+l1+l2+l3 （5.3）fM=fzzn （5.4）式中： T0机动时间L工作台的行程长度mml加工长度mml1切入长度mml2超出长度mml3附加长度mmfM工作台的每分钟进给量mm/minf 铣刀的每转进给量mm/rfz 铣刀的每齿进给量mmz 铣刀齿数n 铣刀每分钟的转数r/mini 行程次数B铣削宽度主偏角Kr l1=0.5(D-)+p/tgKr+(0.53)= （5.5）0.5(150-)+1.1/tg90+2=0.5(150-102)+2=26mml2=2T0=(90+26+2)1/250=0.51minTf=1.58min+=4.7 Td=(Tj+Tf)1+(+)/100(0.51+1.58)(1+4.7%)=2.188min （5.6）5.2工序十三的工序定额 T0=L/fn （5.7） L=l+l1+l2 （5.8）式中： f 主轴每转刀具的进给量mm/rN 机床主轴每分钟的转数r/minl=16 l1=(D-d1)/2ctgKr+(13)=(120-0)/2ctg60+2=3.5mm （5.9）l2=2T0=(16+3.5+2)/0.15480=0.3minTf=1.2 +=3.0 （5.10）Td=(Tj+Tf)1+(+)/100=(0.3+1.2)(1+3%)=1.55min （5.11）6 铣床夹具设计本夹具是用来铣后桥壳体两侧面的11090平面，对本工件性能要求影响不大，因而主要考虑提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度要求不是很严格，基于以上分析开始设计本套专用夹具。6.1 工件的加工工艺分析工件属于壳体类零件，工件比较长而且比较重。而本工序在两端同时铣削，工件振动较大。零件在此工序前已加工完成200的外圆，72.12内孔等表面的加工。本工序同时铣四个弹簧座平面，保证尺寸11090，130和65，表面粗糙度为R50，一次铣削可达到要求，依靠夹具来保证的加工要求有：（1） 被加工平面的长宽尺寸11090（2） 平面到壳体回转轴线的距离65（3） 两平面的间距130（4） 两平面的平行度（5） 平面的平面度6.2定方案，设计定位元件被铣削面为平面，因而沿平面延伸方向的移动可以不限制。由于弹簧座平面有平面度和平行度要求，必须限制平面沿X轴和Z轴方向的旋转，又因为有尺寸130和65的要求，所以需要限制工件沿平面法线方向的移动，并以设计基准壳体回转轴线为基准，使得基准重合，以避免基准不重合产生误差。综上所述，需要限制一个移动自由度和两个转动自由度，故可按不完全定位设计夹具4。设计定位元件时，可以用外圆或内孔和平面组合定位，若以72T8内孔和340端面组合定位，基准重合。同样，若以外圆200和340端面或以壳体两端的锥体部分（毛坯面）和340端面组合定位，均符合基准重合且满足工序要求。考虑到本工序需要四面同时铣削，工件受力比较大，以及装夹方便等因素，采用以壳体两锥面（毛坯面），340端面和内孔定位。由于加工时工件处于悬臂状态，铣削振动又大，故采用辅助支撑，以增加其刚性。6.3 确定夹紧方式和设计夹紧结构本夹具选用手动压板夹紧结构，采用回转压板和螺栓夹紧，在200外圆上夹紧，使压板与外圆顶部上一短圆弧连接，这种压板虽不能起增大或扩大夹紧行程的作用。但由于压板和螺栓都可绕其自身一端旋转，便于实现快速装卸工件，从而减轻工人劳动强度，提高效率。夹紧力的计算：Fz=9.81Gzz0.86-f0.72d0-0.86pKFz=3994N （6.1）水平分力： F=(11.2)Fz=1.1Fz=4393N （6.2）垂直分力： Fv=0.3Fz=1198N （6.3）因而能够引起工件沿安装轴线方向的最大铣削力为： F=Fr+Fv=5591N （6.4）由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： P=KF （6.5） K=K1K2K3K4 （6.6）式中：K安全系数K1基本安全系数K2加工性质系数K3刀具钝化系数K4继续切削系数P=55911.51.11.21.2=13284N四把刀同时加工： P4=4P=53136N （6.6）由计算结果可知，夹具所需要的夹紧力是比较大的，为了使整个夹具结构简单，操作方便，决定选用铰链压板来实现夹具的夹紧功能。它的夹紧计算单个螺旋夹紧应视为螺旋夹紧机构。计算单个螺旋夹紧产生的夹紧力按下式计算：W0=QL/r1tg+ r2tg(+) （6.7）公式中：W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力Q原始作用力L作用力的力臂r1螺杆端部与工件间的当量摩擦半径，其值视螺杆端部的结构形式而定螺杆端部与工件间的摩擦角r2螺纹中径螺纹渐开角螺旋副的当量摩擦角其中Q=53136N，L=2，r1=15.56，=10，r2=8.513，=136，=9.5W0=531362/15.56tg10+8.513tg（136+9.5）=62512N两个螺母为123024N，所以实际的夹紧力大与所需要的夹紧力，因此，工作是可靠的。此种方式机构结构简单，夹紧可靠，通用性强，缺点是夹紧和松开的时间长而且费力。6.4 定位误差的分析 （1）定位元件尺寸的确定。夹具的主要定位是V型块，该V型块与工件两端的未加工表面相配合，故公差等级不是很高。 （2）工件的底平面与夹具的心盘限定了工件的X轴的旋转以及在X轴向的定位，其公差为340H11/h11，由金属机械加工设计人员手册得340。 所以，最大轴向间隙为： bmax=0.119-0.062=0.057(mm) 满足加工要求。6.5 夹紧元件的强度校核在夹具的夹紧元件中，受力最大的部分是压板中间的连接压板与压板的轴销，所以应该校核此处的强度。若此满足加工要求，可知所设计的夹具可以使用。如图6.1所示，B点为轴销受力处，它将受到2倍于C处的夹紧力，故能引起剪切应力以及挤压应力。 图6.1 受力图jy=Pb/Fjy=0.553136/（11.512）=192.5（Mp） （6.8）为了保险，轴销的材料选择40Gr调质处理，屈服强度b=510Mp,取安全系数K=1.9，则许用挤压应力： =b/1.9=268(Mp) （6.9）所以jy轴销可以安全工作。许用剪切应力：=0.6 =160Mp 时间剪切应力： =P/(2d2/4)=34600/(2242/4)=63.5(Mp) （6.10） 所以轴销可以安全使用。6.6 夹具体的设计夹具体形状比较复杂且四面同时加工，切削用量大，从而振动大，切削负荷大，因而选择铸造夹具体比较合适。底座设有四个耳座槽，用T型螺栓固定于铣床工作台上。由于夹具比较重，因而不适合采用定向键，而是通过夹具体上的找正基准面确定夹具在机床上的位置，此方案刚性好，使用性能稳定，但制造周期比较长。 6.7 夹具体设计及其操作的简要说明在设计本套夹具时，因为简单夹具的结构，可以使制造、操作简单，采用了手动夹紧的方式。虽然夹紧所需要时间较长，但是整个机构牢固可靠，能够保证生产加工的要求。本太夹具的辅助支撑也是手动完成的，但是它的操作时间却缩短许多，是采用标准化设计的自位式辅助支撑，而这两个支撑与心盘，连接部分以螺钉紧固，形成了一个大的支撑底盘，对工件的定位起到了至关重要的作用。此外，由于工件的两端是有锥度的圆柱体，V型块也设计成有坡度形式。这样可以使工件与夹具的接触面积增大，承受住工件，以及切削时产生的巨大的切削力。压块是压在工件的法兰上的，而压块也采用了梯形的结构，这样可以与法兰充分的接触，从而压紧工件，使整个机构更为合理。本来夹具的操作简单，将工件放入V型块以后，自位支撑顶起的心盘与V型块一同给工件定位，使之达到加工的位置要求。而此时，我们便可以转动自位支撑的手柄，使之锁紧。从而分担一部分铣削时产生的应力。之后便以扳手拧紧铰链压板上的螺母夹紧工件。拆卸时也是如此，一定要记得放松自位支撑的手柄，解除自锁，以不至影响工件的取下。7 CAD绘图简介本次毕业设计任务中，要求全部图纸用CAD绘图的方式画出。众所周知，传统的机床夹具设计采用人工设计，需要查阅大量资料手册，进行笔算，并手工绘出零件图和装配图，其劳动强度大，设计周期长，不易修改。然而，使用计算机辅助设计可提高设计计算的准确性，特别是计算机画图便于修改和储存，因此得到广泛的应用。AutoCAD属于使用性软件，首先利用边界命令定义出绘图边界，然后在绘图区做图，绘图过程中分出不同层，绘制不同的线形并相应选取了不同颜色以示区别，然后加以说明6。8 量具设计本次设计汽车后桥壳体工艺工装，该件产量3000件/年属于中批量生产，合理选用量具对提高生产率。提高测量精度有饿有重要因。因此，选择设计102c12外圆的单轴双极限卡规。由于加工外圆采用自动化机床，采用卡规测量接节省了测量时间，所以，根据手册设计量具过程如下1 2 5：设计102轴端的卡规：查得公差代号c12集基本尺寸102mm时上偏差es=-0.18mm下偏差ei=-0.53mm工件轴上偏差为基本偏差es=-180um工件轴下偏差（标准公差）ei=es-IT=-180-350=-530um （8.1）按基本尺寸102mm公差等级IT12，可得量轨制造公差T=14um,量规位置要素z=30um（1） 按基本尺寸计算量规尺寸偏差轴用通规：上偏差Ts1=es-(z-T/2)=-180-(30-14/2)=-203um （8.2） 下偏差Ti1=es-(z+T/2)=-180-(30+14/2)=-217 um （8.3）通规尺寸标注：DT1=102通规磨损极限：D+Tu=D+es=102+(-0.18)=101.82 um （8.4）轴用止规：上偏差 Zs1=ei+T=-530+14=-516 um （8.5） 下偏差 Zi1=ei=-530 um止规尺寸标注：Dz1=102mm（2） 按工艺尺寸计算量规尺寸偏差通规工艺尺寸：DT1=D+es-(z+T/2)=102-0.18-(-0.03+0.014/2) （8.6） =101.783mm轴用通规：上偏差 Ts1=+T=14um 下偏差Ti1=0 um 磨损偏差Tu1=+(z+T/2)=+(30+14/2)=+37um （8.7）通规尺寸标注：DT1=101.783通规磨损极限：DT1