解放牌CA141载重汽车后桥壳零件机械加工工艺规程及铣床夹具设计-[机械毕业设计论文A1192]
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解放
ca141
载重汽车
后桥
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铣床
夹具
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毕业设计
论文
a1192
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，49页，15500字左右。
图纸共5张，如下所示
A0-工序卡.dwg
A0-铣床夹具.dwg
A1-中间夹具体.dwg
A1-左右夹具体.dwg
A1-零件图.dwg
- 内容简介：
-
I 摘 要 汽车后桥壳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 。驱动桥处于动力传动系的末端，其 机动 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 驱动桥桥壳是汽车上重要的承载件和传力件。驱动桥的桥壳不仅支承汽车重量，将载荷传递给车轮，而且还承受由驱动车轮传递过来的牵引力、制动力、侧向力、垂向力的反力以及反力矩，并经悬架传给车架或车身。在汽车行驶过程中，由于道路条件的千变万化，桥壳受到车轮与地面间产生的冲击载荷的影响，可能引起桥壳变形或折断。因此，驱动桥壳应 具有足够的强度、刚度和良好的 动态特性，合理地设计制造驱动桥壳是提高汽车行驶稳定性的重要措施 ，汽车后桥壳广泛应用于各种车辆当中。 所设计的后桥壳夹具可广泛应用于卡车的后桥壳加工中，后桥壳 起 保护和支撑的作用，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 的内容 主要包括 机械加工 工艺规程、夹具的设计。结合本次设计零件的特点，在设计中完成工艺规程一套，夹具一套。铣床夹具，采用手动夹紧。通过对汽车后桥壳夹具的学习和设计，可以更好的学习并掌握现代夹具设计与机械设计的全面知识和技能 。 关键词 ：汽车 后桥；工艺 规程 ； 夹具 is an of at of is by or of to is of to to or In of of to of or of is to is in of be in to of of of in of a of a of be a of of of 录 摘 要 . I . 1 章 绪论 . 1 机床夹具及其组成 . 1 概述 . 1 机床夹具的组成 . 1 机床夹具的分类 . 2 机床夹具的国内外发展现状 . 2 国内发展现状 . 3 国外发展现状 . 3 机床夹具的发展方向 . 4 第 2 章 后桥壳工艺方案总体设计 . 6 汽车后桥发展趋势 . 6 我国汽车后桥制造业的现状及其发展趋势 . 6 汽车后桥壳体的构造及性能要求 . 6 后桥壳零件的分析 . 7 后桥壳的作用 . 7 后桥壳的工艺分析 . 7 后桥壳生产类型及毛坯制造形式的确定 . 9 加工后桥壳基面的选择 . 9 第 3 章 后桥壳机械加工工艺规程设计 . 11 机械加工工艺路线的选择 . 11 工艺方案拟定 . 11 工艺方案比较分析 . 12 工余量、工序尺寸、毛坯尺寸的确定 . 13 确定切削用量及机动时间 . 14 工序一的切削用量及机动时间 . 14 工序二的切削用量及机动时间 . 19 工序三的切削用量及机动时间 . 20 工序四的切削用量及机动时间 . 23 工序五的切削用量及机动时间 . 24 工序七的切削用量及机动时间 . 25 工序八的切削用量及机动时间 . 27 序九的切削用量及机动时间 . 29 工序十的切削用量及机动时间 . 30 工序十一的切削用量及机动时间 . 31 工序十二的切削用量及机动时间 . 33 第 4 章 铣床夹具设计 . 36 确定定位方案 . 36 工件的加工工艺分析 . 36 定位方案的确定，设计定位元件 . 36 夹紧机构的设计 . 37 确定夹紧方式 . 37 定位误差分析 . 38 夹紧元件强度校核 . 39 夹具体的设计 . 39 夹具体操作的简要说明 . 40 结 论 . 41 致 谢 . 42 参考文献 . 43 V . . 1 . 1 . 1 of . 1 of . 2 at of . 2 in . 3 in . 3 of . 4 of . 6 of . 6 of . 6 . 6 of . 7 . 7 . 7 of of . 9 of . 9 of . 11 of . 11 of . 11 of . 12 of . 13 of . 14 of . 14 of . 19 of . 20 of . 23 of . 24 of . 25 of . 27 of . 29 of . 30 of . 31 of . 33 of . 36 of . 36 of . 36 of of . 36 of . 37 of . 37 of . 38 . 39 of . 39 A of . 40 . 41 . 42 . 43 1 第 1 章 绪论 机床夹具及其组成 概述 机床夹具是一种装夹工件的工艺设备，它广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装备、焊接和检验等工艺过程中。在金属切削机床上使用最多的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺设备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造及其生产技术准备中占有及其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件的定位和夹紧。然而，由于各类机床加工 的方式不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能 1。 机床夹具在保证产品优质、高效和低成本方面充分发挥着现代先进设备的巨大潜力。有利于提高工人对复杂或精密零件的加工技能，减轻繁重的体力劳动。机床夹具设计和使用是促进生产周期的重要工艺措施之一 ， 因此一切机械制造行业广大工人和工程技术人员历来都把机床夹具的改进和开发作为技术革新的主要课题之一 2。 机床夹具的组成 机床夹具的 机动 组成部分根据其功用一般可分为： 1. 定位元件 用来保证工件在夹具中占有正确的位置的元件。 2. 夹紧元件或装置 为 了使工件在加工过程中不因切削力、冲击力和振动力等力的作用而使位置发生变化，需要将工件夹紧的机构。 2 3. 对刀及导向元件 用于确定工件相对于刀具位置的元件，或引导刀具进行加工，如对刀块，钻套，镗套等。 4. 夹具体 用以联接夹具各元件及装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上，以确定相对于机床的位置。 5. 连接元件 用以确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。 6. 其他元件和装置 除上述各部分以外的元件或装置，如某些夹具的分度装置，防错装置，安全防护装置等 3。 机床夹具的分类 机床夹具可以按以下几种方法进行分类： 1. 按使用范围 按使用范围夹具可分为：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、通用可调夹具、随行夹具。 此次设计的夹具就是一个专用夹具，它是为了 后桥壳体 这一工件在铣床中铣削其 表面 而专门设计和制造的夹具。 2. 按使用机床的类型 可分为车床夹具、钻床夹具 (又称钻模 )、铣床夹具、镗床夹具 (又称镗模 )、磨床夹具和齿轮机床夹具等。 3. 按夹紧动力源 可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具 (靠切削力本身夹紧 )等 4。 机 床夹具的国内外发展现状 专用夹具零件的标准化，在世界各工业发达国家中，均作为国家标准来颁布。有些发达国家有关夹具部件的标准化在国家中虽反映不多，但这些零部件3 如钻床，压板等一般是由专业厂生产制造作为商业供应，提高专业夹具的标准化系数对缩短专业夹具的设计制造周期能起到很大的作用 5。 国内发展现状 我国在夹具零部件及标准化方面，作了不少工作，取得了一定效果，但是总的说来还需大大加强。 现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短，反映在机械工业上，多品种、小批量生产在生产类型比例中，占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分。国内采用专用夹具缩短辅助时间，主要是减少工件安装和找正的时间，在很多情况下，为了保证工件在机床上所需的位置精度，可以使用通用夹具来实现；但他们往往只用于位置精度不高的加工，也往往限于形状简单的工件。在大量生产中，高效率的专用夹具应得到发展，高效率专用夹具主要应满足高生产率的加工要求，使之有可能采用平行或平行先后的加工方法，采用多元件的加工方法，以及尽可能缩短或重合辅助时间的方法来压缩单件工时 ，提高生产率。我国于 二十世纪 80年代末开始对组合夹具元件的设计与管理进行了研究和开发在总体和吸取我国应用和发展槽系夹具经验的基础上，根据现代机械加工特征及夹具的发展趋势，研制了新一代孔系组合夹具系统。此系统发挥了槽系平移可调性和孔的旋转可调性的优势，可直接组装获得任何直线尺寸和角度尺寸。此系统把大中小三个系列的元件有机融为一体，可在一块多夹具基础板上，既能组装单个大工件夹具，又能组装多个中小零件夹具有利于装夹具基础板长期固定在机床工作台上，此系统还没有孔系和槽系和过渡元件，使于实现孔、槽系夹具元件混合作用 6。 国外发展现状 专用夹具与气动夹紧系统的结合是实现机械加工自动化的一个重要方面，发达国家尤其是欧美早在 二十世纪 70 年代就 机动 实现了制造自动化，目前制造业的自动化已达到了非常高的水平，发展了许多典型的自动化制造系统，例如大型轿车壳体冲压自动化系统，大型机器人车体焊装自动化系统，电子电器机器人柔性自动化装配及检测系统，机器人整车及发动机装配自动化系统。 4 目前，关于工件夹具的自动化配置方面的工作，自动夹具结构设计中很少提及。 出一个“完整”的算法用来分析多边形工件的 组合夹具设计。并开发出一个组合夹具设计系统，针对一个任意存在的工件，能自动产生所有可行的夹具设计。并且采用力球分析的方法进行优化。以后的许多研究者大多借鉴了 算法 7。 机床夹具的发展方向 现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短。反映在机械工业上，多品种、小批量生产在生产类型比例中，占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分。 专用夹具与气动夹紧系统的结合是实现机械加工自动化的 一个重要方面，发达国家，尤其是欧美早在 二十世纪 70年代就机动 实现了制造自动化 8。 现代机床夹具的发展方向主要表现在： 1. 标准化 完善的标准化，不仅指现有夹具零部件的标准化，而且对应各种类型夹具应有标准的结构。这样可以使夹具的设计、制造和装配工作简化，有利于缩短生产周期和降低成本。 2. 可调化、组合化 这样做可以扩大专用夹具的使用范围，改变以往工艺条件稍有变化就导致专用工装报废的现象，使夹具能重复利用。实行组合化的原则设计工装，用少量元件能满足多种要求。 3. 精密化 随着机 械产品加工、装配精度日益提高，高精度机床大量涌现，势必要求机床夹具的精度也相应地越来越高 9。 4. 高效自动化 为了既改善劳动条件，实现文明生产，使所设计的工装更符合人机工程学原理，以提高生产效率，又能降低加工成本，对夹具提出高效自动化的要求，以便获得良好的经济效益。 5. 模块化 5 通过采用模块化设计，可以提高设计效率，缩短设计周期。 6 第 2 章 后桥壳 工艺 方案 总体 设计 汽车后桥发展趋势 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 10。 我国汽车驱动桥的研究设计 与世界先进驱动桥设计技术还有一定的差距，我国车桥制造业虽然有一些成果，但都是在引进国外技术、 仿 制、再加上自己改进的基础上了取得的 11。个别比较有实力的企业，虽有自己独立的研发机构但都处于发展的初期。在科技迅速发展的推动下，高新技术在汽车领域的应用和推广，各种国外汽车新技术的引进，研究团队自身研发能力的提高，我国的驱动桥设计和制造会逐渐发展起来，并跟上世界先进的汽车零部件设计制造技术水平 。 目前驱动桥壳的有限元分析方法被广泛应用， 只要确定了单元的力学特性，就可以按照结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配 以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题 12。 此外， 电子智能控制技术已经在汽车业得到了快速发展，如 ： 现代汽车上使用的 动防抱死控制 )、动力控制系统）等系统 13。 汽车后桥壳体的构造及性能要求 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7 装置组成驱动桥 。 驱动桥处与动力传动系的末端，其 机动 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 14。 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 15。 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 16。 后桥壳零件的分析 后桥壳 的作用 解放牌 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 形 空心 的 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。 后桥壳的工艺分析 后桥壳体的结构如图 2示 ， 从 中 可以看出后桥壳体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；一是零件的两侧面，还有零件的内 孔加工。 8 1、 4 2 3 56 7 8 9图 2桥壳体 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 、 133 、 140 孔外圆 面 及 200 的法兰外圆面， 1556 42 的两端面 ， 尺寸为 的两平面， 200 的法兰外 圆面 ，以及 12和 6，的 两平面。 因为 它 们 的 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 其上面的 四个孔，孔径分别为 3. 零件的内孔加工 这一组孔分别为 75 、 73 、 72 、 71 ， 粗糙度 均 340 孔 的 粗糙度为 其中 ， 主要加工表面是 340 9 孔。 后桥壳 生产类型 及毛坯制造形式 的确定 根据设计任务书所给 出 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 的 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。 解放牌载重汽车的后桥壳体材料是 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 坯的质量为 91重为 75 加工 后桥壳 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 是否 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 提定 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 340 及其端面。它们除本身的尺寸精度和粗糙度 有 要求之外，6及 12纹孔对 340 轴线 的 同轴度要求为 先加工两轴头外圆，然后加工孔，再加工中间 340 及两端面，对于轴头加工采用粗车 精车的加工方法，套管孔的加工采用粗镗 精镗 的加工方法 ，对于 340 的 孔 及其 端面，工艺采用粗镗 精镗 、粗铣 精铣 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 的加工余量大，加工时 易 使 壳体 内的轴孔 72 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 75 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10 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作 为这些要素的精基准。 11 第 3 章 后桥壳机械加工 工艺 规程 设计 机 械 加工工艺路线 的选择 制定工艺路线的出发点是 ： 根据零件的几何形
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