制动器杠杆机械加工工艺与 车φ24p9外圆面夹具设计【制动器械杆工艺装备】

1任务书设计题目制动器杠杆机械加工工艺与车24P9外圆面夹具设计设计依据1零件图2生产纲领产品年产量10000台/年3设定生产条件。设计任务根据给定零件图和生产纲领，设计该零件机械加工工艺与指定工序的机床夹具。完成工艺过程卡和全部工序卡设计；完成夹具总装配图和制定零件图设计；完成工艺与夹具设计说明书的撰写工作。2目录第一节生产目的6第二节零件的分析6第三节工艺规程的设计631、确定毛坯的的制造形式632、基面的选择733、选择加工方法834、制订工艺路线935、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1036、确定加工顺序及进给路线1037、工艺规程确切削用量11第4节车24P9外圆面专用夹具的设计1141、车24P9夹具设计1242定位方案和定位基准的选择1243定位元件的设计，定位误差分析1344夹具设计及简要操作说明1445夹具精度分析14第5节附图一制动器杠杆的零件图15二机械加工工艺过程卡16三夹具装配图及零件图17四设计夹具的机械加工工序卡173上交材料1，所加工的零件图1张2，编制机械加工工艺过程1套3，编制所设计夹具所对应的那个工序的机械加工工序卡片1套4，绘制夹具装配图，1张5，绘制装配图其中的一个零件图（夹具体）1张6，机械设计说明书，包括机械加工工艺过程的编制和机床夹具设计的全部内容1份进度安排第一天查资料，绘制零件图。第二天完成零件的工艺性分析，确定毛坯的类型，制造方法，编制机械加工工艺过程和所加工工序的机械加工工序卡片。第三天完成夹具整体方案设计。第四天完成夹具装配图的设计。第五天夹具零件图的绘制。第六天整理并完成设计说明书的编写。第七天完成图纸和说明书的输出打印，答辩。4摘要本次设计是对制动器杠杆零件的加工工艺规程和一些工序的专用夹具的设计，制动器杠杆零件的主要加工表面的铣键槽，本设计主要是通过设计车外圆面的夹具保证外圆面的同轴度。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度比保证孔的加工精度容易很多。所以本设计遵循先面后孔的原则，并将孔与平面的加工明确划分为粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以大外圆端面作为粗基准，以制动器大外圆端面和两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以加工制动器大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位为基准加工出工艺孔。在后续工序中，除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔和平面。整个加工过程均选用组合机床及加工中心。第一节生产目的本次课程设计的任务之一就是针对生产实际中的一个零件制动器杠杆。制定其机械加工工艺规程。该零件的工艺过程中包括了铣平面、车外圆面、钻孔、铣键槽等工序。其中，要为其24P9外圆面进行精车设计一合适的夹具。该零件生产按照其生产纲领和生产关系可知，其为大批量生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现大批量生产的工艺特点。5第二节零件的分析21零件的分析制动器械杆有多处加工表面，其间有一定位置要求。分述如下以24P9为中心的台阶轴类端面。本零件上由圆柱面、内孔、轴肩圆、弧面、键槽、退刀槽等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。该零件重要的径向加工部位有24P9圆柱段（表面粗糙度R08M）、30F10圆柱段（表面粗糙度R08M）、R05MM圆弧、12H11的内孔,退刀槽表面粗糙度RA50,其余表面粗糙度均为R125M。轮廓描述清楚完整零件材料为45钢，毛胚为40145110MM。由上面的分析可知加工时应满足基准统一原则即先加工完一组表面，再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。第三节工艺规程的设计31、确定毛坯的的制造形式由零件图可知，其材料为45钢，具体技术要求如下所示A、热处理调质处理硬度207255HBW；B、24P9对30F10轴线的径跳不大于004；6C、尺寸13处的两端面对24轴线的垂直度公差为1/100D、键槽对24P9轴线的对称线公差为005；E、不许有毛刺；F、冲压抽模角为7，未注圆角为R2R3；G、杠杆端面上允许有中心孔；H、线性尺寸未注公差为GB/T1804M。根据零件材料确定毛坯为锻件，已知零件的类型为大批量生产，在加工过程中它对定位有一定保证作用，故采用锻造成型。此外，为消除残余应力，锻造后安排调质处理。该零件的形状并不十分复杂，因此毛坯形状与零件形状应尽量相近。由机械加工工艺手册查得该种锻造公差等级为CT1011，加工余量等级MA选择H级。32、基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。由图可知24P9和30外圆面的精度要求最高，而24P9也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准。所以以24P9圆端面是为定位基准加工35端面然后以35端面为基准加工阶梯、槽和键。33、选择加工方法A毛坯处理由加工要求及生产数额可知，毛坯料需锻造成型，退火（消除内应力）B平面处理由13H13的两端面表面粗糙度RA125UM，其余端面尺寸为未注公差，根据GB/T18042000规定，选用中等级（M），相当于IT13级，考虑粗车。C外圆面处理由24P9和30F10外圆面表面粗糙度RA08UM，根据GB/T18042000规定，选用精密等级（F），应精车。其他未注外圆面尺寸为未注公差，根据GB/T18042000规定，选用中等级（M），相当于IT13级，考虑粗车。34制订工艺路线工艺路线方案一工序05锻造工序10调质处理工序15车左端面，钻中心孔工序20车外圆面、退刀槽和倒角工序25铣宽13H13的两端面工序30钻孔至108，铰108孔至12H117工序35钻32孔及6孔工序40钻4孔工序45精车30外圆面工序50精车24外圆面工序55磨30外圆面工序60磨24外圆面工序65清洗去毛刺工序70验收工序75入库工艺路线方案二工序05锻造工序10调质处理工序15车外圆面、退刀槽和倒角工序20铣宽13H13的两端面工序25钻孔至108，铰108孔至12H11工序30钻32孔及6孔工序35钻4孔工序40精车30外圆面工序45精车24外圆面工序50磨30外圆面工序55磨24外圆面工序60清洗去毛刺工序65验收工序70入库（3）、工艺方案的分析上述两个工艺方案的特点在于方案一与方案二的区别是方案二没有车左端面、钻中心孔这道工序，车床的加工原理是工件跟着花盘做高速旋转，如不用顶针顶住，工件的夹紧方式比较麻烦，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夹具设计相对简单，减少了生产夹具的成本，提高了生产率，故采用方案8一。具体的工艺过程如下工序05锻造工序10调质处理工序15车左端面，钻中心孔工序20车外圆面、退刀槽和倒角工序25铣宽13H13的两端面工序30钻孔至108，铰108孔至12H11工序35钻32孔及6孔工序40钻4孔工序45精车30外圆面工序50精车24外圆面工序55磨30外圆面工序60磨24外圆面工序65清洗去毛刺工序70验收工序75入库35、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“制动器杠杆”零件材料45钢，毛坯的重量约为14G，生产类型为大批量生产，采用锻造成型。1、左端面，表面粗糙度为RA50，查切削用量手册表28得，单边总余量Z05，车削一次即可满足要求。2、13H13两端面，表面粗糙度为RA125，查切削用量手册表28得，单边总余量Z05，车削一次即可满足要求。3、12H11孔，因孔的尺寸不大，很难锻造成型，故采用实心锻造4、32孔、6孔，因孔的尺寸不大，很难锻造成型，故采用实心锻造5、4孔，因孔的尺寸不大，很难锻造成型，故采用实心锻造6、不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。制动器械杆零件材料为ZG45,硬度为207255HBW,生产类型为中小批量生产,采用锻造。相关数据参见零件图。据以上原始资料及加工路线分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下341外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差。9查机械制造工艺设计简明手册以下称工艺手册表2225取端面长度余量均为125均为双边加工铣削加工余量为1MM粗铣6MM342内孔12H11、4无锻造孔）工序尺寸加工余量充足343车（24P9、30F10、3515）其他尺寸直接铸造得到，由于本设计规定的零件为中小批量生产应该采用调整加工。36确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由近到远、由左到右的原则确定、由左到右进行外轮廓粗车留09MM余量精车，精加工外轮廓，切退刀槽，倒圆角。先粗后精先安排粗加工中间安排半精加工最后安排精加工和光整加工。先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工后安排，如键槽、紧固用的光孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后精加工之前进行。先面后孔对于12H11的孔可以先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。基面先行用作精基准的表面要首先加工出来。所以第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工有时包括精加工然后再以精基面定位加工其它表面。工艺37工艺规程确切削用量371车削工艺371车削部分刀具的选择刀具的选择是加工中的重要的工艺加工内容之一它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。在制定切削用量时应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。选取刀具时要使刀具的尺寸与被加工共建的表面尺寸和形状相适应。根据零件的分析所选择的刀具有1车端面选用硬质合金钢45车刀、粗、精车用同一把车刀完成。2粗、精车外圆硬质合金90车刀2车槽选用硬质合金车槽刀刀长12MM，刀宽3MM372切削用量的选择和分析切削用量包括进给速度是机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀10杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度可以VF按公式FN计算，式中F表示每转进给量，粗车时一般取03VF08MM/R；精车时常取0103MM/R；切断时常取00502MM/R。主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500R/MIN,精加工选择1000R/MIN车削外圆，切槽的切削刀较大，采用350R/MIN更稳妥。背吃刀量背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量除去精车量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。对于不同的加工方法需选择不同的切削用量。合理选择切削用量的原则是粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济和加工成本半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的想能，兼顾切削效率，经济型和加工成本。切削用量的选择与计算因选取YT类硬质合金到的硬度为125175HBS经查询主轴转速S/R/MIN进给量F/MM/R背吃刀量/MMAP粗车外圆800020457精车外圆80001020203车退刀槽115002004根据零件分析与道具的选择及其查阅资料所计算的切削用量如下粗车D24的端面确定端面的最大加工余量，已知毛坯的单边余量为3MM，则毛坯长度方向最大加工余量为4MM,分两次加工，2MM计算，长度加工方向取IT12级，AP取004MM。根据切削用量用量简明手册当刀杆16MM25MMM，2MM时，以及工件直径为D40的时候，按P照切削用量用量简明手册表切削速度的计算公式MIN/VXKFATYPMVC1115801504M02修正系数见切削用量用量VCVXVY简明手册144,08,104,081,097MVKSVKVKRVBV158/402051440810408109766M/MINC确定机床主轴转速N1000VC/DN1000667/31428253R/MIN按机床说明书见工艺手册表与253R/MIN相近的机床转速有230R/MIN及305R/MIN。如果选230R/MIN则速度损失比较大。所以实际切削速度V80M/MIN车床CA6140专用夹具243035外圆及槽和倒角检验机床功率主切削力CPFFPAXFYFPKVCN式中900,10,075015CFCXFCYFCN0219104NPMFHBK73KR所以FC9001515102073598N501506切削时消耗功率WVPC6075814C由切削手册中得知CA6140主动机的功率为78KW当主轴转速为230R/MIN时,主轴最大功率为24KW,所以机床功率足够,可以正常加工。1粗车外圆时,选取110M/MINAP3MMF03MMC加工时候选取加工直径为D40因DN/1000FFNCV故主轴转速N1000110/31440875R/MIN进给速度FFN03875262MM/MIN考虑到刀具强度、机床强度等时机情况选择N600R/MINF200MM/MINAP3MM2半精车外圆时,选取,VC130M/MINAP02MMF01MM加工时选取加工直径为D362故主轴转速为N1000110/314362960R/MIN进给速度FFN0196096MM/MIN根据实际情况选择N900R/MINF90MM/MINAP02MM3车槽时,选取VC100M/MINF01MM加工直径D23MM故主轴转速N1000100/31423102R/MIN12进给速度FFN01102102MM/MIN根据实际情况,选择N100R/MINF20MM/MIN加工过程1加工24的圆柱粗车直径为24MM的圆柱,毛坯为40MM,分为3次加工得到249MM。再通过一次半精车,获得直径为24MM的圆柱体。2加工30的圆柱粗车直径为30MM的圆柱,毛坯为40MM,分为2次加工得到309MM。再通过一次半精车获得直径为30MM的圆柱体。3加工35的圆柱因为其精度要求RA125,我们不需要对其进行半精车。因此只需要对其进行一次粗车就可满足其要求因而获得了35的圆柱。R4的两个圆角粗加工毛坯尺寸为R6。查有关手册平面加工余量表得粗加工余量ZN粗64MM2MMAP1MM因此可以走刀2次。进给量见切削手册MIN/VXKFATYPMVC623M/MIN确定机床主轴转速4201NWDCS按机床选取230R/MIN。所以实际切削速度VMIN/67210N关于机床功率检验在非常重要的轴向部分已经完成。考虑其在整个工作过程及其功能,此部分已经初略验算,不再进行书面描述。选取VC623M/MINAP2MMF1MM42373铣削工艺1选择加工设备及工艺装备由于生产类型为小批量生产故加工设置宜以通用机床为主辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。1粗铣铣26两端面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题,采用立铣,选择X52K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位面铣刀,专用夹具和游标卡尺。132粗铣斜面通过专用夹具的角度转化,选择X52K立式铣床。选择直径D为50的C类可转位端面铣刀,专用夹具和游标卡尺。3粗铣键槽选用6的立铣刀,专用夹具和游标卡尺。374钻、扩孔工艺采用钻孔后再铰孔的方法加工12H11的孔,加工余量见下表。根据参考文献表225，得RMF/402MIN/128VIN65819NS查参考文献表422，按机床实际进给量和实际转速，取，RF/0，实际切削速度。MI/198RNWIN/39MV切削工时，则机动工时为L3L601L2IN83092FNTWM第四节车24P9外圆面专用夹具的设计41车24P9外圆面夹具的设计本夹具是车床夹具考虑到夹具要随主轴一起回转，所以结构要紧凑重心应该尽可能靠近回转轴线，以减小惯性力和回转力矩。还要有平衡措施消除回转中的不平衡现象，以减少振动的把利影响，与主轴的连接部分是夹具的定位基准，所以应该有较准确的圆柱孔。考虑安全夹紧力要足够大且自锁可靠。本夹具主要用来车24P9外圆端面的。由加工本道工序的工序简图可知，它要求表面粗糙度为08。本道工序只对24P9外圆面进行精车加工，以左端面的中性款和35的端面为定位基准，12孔为辅助定位基准，保证轴承的同轴度和限制各个自由度。用V型块作为夹紧，旁边设置压块来夹紧，这样子装拆方便，提供生产率。42定位方案和定位基准的选择在加工24P9外圆面之前，已经加工好30的外圆面，35的端面和左端面的中心孔，这就可以采用一面一孔的组合基准定位。用带台肩长销顶住左端面的中心孔作为第一基准限制工件的四个自由度，12的中心孔作为辅助定位基准限制一个自由度，35端面为第二基准限制一个自由度，再采用半圆孔定位座作为夹紧装置。43定位元件的设计因为要考虑夹具随主轴转动，零件的回转不平衡，因此采用花盘角铁式车床夹具，可以设置平衡块来消除回转零件的不平衡，具体设计图看附图三1444定位误差分析本工序采用左端面中心孔定位和35的设计基准作为定位基准，采用的是基准重合定位，理论上不存在定位误差，45夹具设计及简要操作说明本夹具由夹具体花盘，中心孔定位销，半圆孔定位座，平衡块，辅助定位带台肩长销等组成。花盘是与主轴连接的主要定位基准，中性孔定位销的作用是保证轴的中心对称度，辅助定位带台长销的作用固定肋板的选择限制一个自由度，半圆孔定位座辅助限制轴的对称度，第二起夹紧的作用。46夹具精度分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。五附图一制动器杠杆的零件图15二机械加工工艺过程卡16三专用夹具的机械加工工序卡四夹具装配图17五夹具零件图（夹具体）18总结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实