CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及钻φ13孔夹具设计【版本2】
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版本2
CA10B
刹车
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夹具
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CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及钻φ13孔夹具设计【版本2】,版本2,CA10B,刹车,调整,外壳,加工,工艺,13,夹具,设计,版本
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（厂名）机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称共页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号6钻毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻Z5251夹具编号夹具名称专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻13孔至12专用夹具、麻花钻、游标卡尺75033.160.322412扩13孔至13专用夹具、扩孔钻、游标卡尺53019.970.52413铰13孔专用夹具、铰刀、游标卡尺1022414扩孔至13.8专用夹具、扩孔钻、游标卡尺53019.970.53415扩孔至16专用夹具、扩孔钻、游标卡尺53019.970.521 设 计（日 期）审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期（厂名） 机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 序 名 称 工 序 内 容车间工段;设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1车车大端两端面，车60孔C620-1车床专用夹具、车刀、游标卡尺2铣铣小端两端面X52专用夹具、端铣刀、游标卡尺3钻钻、扩12孔Z525专用夹具、麻花钻、游标卡尺4铣铣方槽X52专用夹具、立铣刀、游标卡尺5铣以60孔，12孔与端面一面两销，铣三个凸台X52专用夹具、端铣刀、游标卡尺6钻钻、扩、铰13、13.8、16的孔Z525专用夹具、麻花钻、游标卡尺7钻钻、攻M10螺纹Z525专用夹具、麻花钻、丝锥、游标卡尺8钻钻、扩、铰54.3Z525专用夹具、麻花钻、扩孔钻、铰刀、游标卡尺9钻攻Rc1/8锥孔Z525专用夹具、麻花钻、丝锥、游标卡尺10钳去毛刺11检验 终检设 计（日 期） 审 核（日期） 标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机制工艺及工装夹具课程设计说明书设计题目 调整臂外壳零件的机械加工工艺规程及钻孔专用夹具设计 下属学院 机械工程及自动化学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 姓 名 指导教师 2019 年 月 日摘 要调整臂外壳的加工工艺及专用夹具设计，考虑到零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸造。调整臂外壳的主要加工面是调整臂的几个端面、方槽和孔，由于面的加工精度要比孔的加工精度容易保证。因此，采用先面后孔的原则，以保证加工精度。该设计中，应先以大端外圆加工出两端面，再以该基准面加工小段端面和相应的孔。在其余工序中，均以此孔与端面为定位基准，加工调整臂的孔、槽和一些端面，在整个加工过程中，用到了车床、铣床和钻床。为了加工精确快速，特别设计了铣侧面、镗孔和铣槽的专用夹具，并对它们的定位都采用了一面两销定位。由于该零件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。因此，夹紧方式都采用手动夹紧，它的夹紧方式简单，机构的设计更为方便，满足夹紧要求。关键词：毛坯；加工工序；切削用量；专用夹具，装夹； IIIAbstractAdjusting arm housing processing technology and special fixture design，Taking into account the parts in the machine is not running during the hardest hit, spare parts and relatively simple structure, so select the cast. Adjusting arm housing the main processing area is to adjust a few arm end, square slots and openings, due to surface precision machining accuracy than the hole is hard to guarantee. Therefore, using the principles of the hole after the first plane to ensure accuracy.The design should be the first to be processed into both ends of the big end of cylindrical surface, then the base-level face processing in short sections and the corresponding hole. In the remaining processes are positioning this as the base hole and face processing adjustment arm holes, slots, and some face in the whole process, the use of the lathe, milling and drilling. In order to precise and rapid processing, specially designed side milling, boring and milling slot fixture, and their positioning have adopted the two side pin positioning. As the size of the parts is not required clamping force is not big. Therefore, the clamping means are manually clamped, clamping it simple, more convenient for the design of institutions to meet the clamping requirements.Key words: rough；processing technology；a dedicated fixture； positioning； clamping；目 录摘 要IIAbstractIII第1章 前言1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2零件的技术要求22.3零件的工艺分析22.4生产类型的确定3第3章 毛坯的确定43.1 毛坯制造形式及结构的确定43.2 毛坯的尺寸公差和机械加工余量43.3 绘制毛坯图6第4章 拟定加工工艺路线74.1基准的选择74.2 加工工艺路线的确定7第5章 切削用量及切削时间的确定10第6章 夹具设计136.1 设计类型及机床选择136.2 定位方案的确定136.3 夹紧方案的确定146.4定位误差分析146.5切削力和夹紧力的计算156.6 夹具设计简要操作说明16设计小结17参考文献18第1章 前言随着科学技术的进步和生产力的发展，要求机械工业不断提供先进的技术设备，加之市场需求的变化多端，产品更新换代的周期越来越短，多品种、小批量生产的比例在提高。这样，传统的生产技术准备工作，很不适应新的生产特点。为了适应机械工业又好又快发展的需要，机床夹具的设计与制造技术也必须与时俱进，要求企业的高级技能人才能不断设计出构思合理、结构准确、工艺精良的夹具。所以，在大学毕业之前，选择简单的夹具设计，希望通过此次设计，在过程中希望得到以下训练： （1）运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决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。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。（3）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。 （4）熟悉零件的工艺制定，和有关计算。 这次设计是在学完大学的全部课程之后进行的，毕业设计对所学各课程的深入综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，设计是大学至关重要的一环。本设计就汽车的前调整臂的外壳的工艺规程及其加工过程中的专用夹具进行设计，由于作者的能力有限，设计难免存在不足和错误，恳请各位老师给予指教，在此致谢！5第2章 零件的分析2.1 零件的作用CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳，主要是对前刹车调整臂进行支撑保护。图2.1零件图2.2零件的技术要求1. 铸造起模斜度不大于2%d。2. 铸件无缺陷。3. 未注明铸造圆角半径R3。2.3零件的工艺分析零件加工过程中，要保证侧孔13.8，13，16在同一个中心线上，中心轴线距定位基准60孔为39.50.2的位置精度要求；另外，上端R11孔对右侧凸台端面有700.25的位置精度要求；零件大端两侧端面相对中心线有的尺寸要求等。2.4生产类型的确定根据设计要求可知：Q=5000台/年，且零件总体尺寸适中，为轻型零件，不防设该零件的备品率为4%，机械加工的废品率为1%，现在定制该壳体零件的生产规模。 式中 N：零件的生产纲领； Q：产品的生产纲领，Q=5000件/年； n: 每一产品中包含该零件的数量 n=1； ：零件的备品率，一般情况下为=3%5% 取4% ：零件的平均废品率，取=1；已知该产品为小型机械，根据机械设计制造工艺设计简明手册生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为中批量生产。第3章 毛坯的确定3.1 毛坯制造形式及结构的确定毛坯的甚至一般也只要一下几个方面：锻件、铸件、焊接件、型材。在选择毛坯时应考虑以下因素:（1）加工余量不足、零件材料不足、对材料组织性能的要求:设计图纸中规定的零件材料在很大程度上决定了坯料的类型。例如，铸铁零件必须铸造才能产生毛坯。对于钢件，在选择毛坯时应考虑材料的力学性能。例如，应该尽可能选择锻件或焊接件，以确保制造高压阀门的材料具有良好的机械性能。（2）零件的结构形状和尺寸:零件的外形和结构是对毛坯的形状最大的影响因素，比如结构很复杂的零件那就需要进行铸造。大尺寸阀体可在砂模中浇注，小尺寸阀体可在投资模中浇注。（3）跟生产规模不同：零件的生产要求越大，就需要我们用更加高效和精准度高的制造方式进行，可以提高经济效益。（4）根据实际生产条件：要分析设计生产过程中的实际现场的情况，生产车间有什么设备和方法，最好是用较先进方式进行毛坯的生产。零件的材料为KT350,零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，结构较为复杂，又为大批量生产，而且表面粗糙度质量要求也不是很高，故可采用铸件，以提高生产效率和效益。3.2 毛坯的尺寸公差和机械加工余量CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳的材料为KT350，b =350MPa，毛坯重量2.5kg，生产类型为中批量，铸造毛坯。试确定各加工表面的机械加工余量及毛坯尺寸如下：1） 非加工表面考虑其零件非加工表面，没有粗糙度要求，因此直接铸造可成。2） 大端端面及小端端面沿轴线方向的加工余量 查机械制造技术基础课程设计指南（以下称设计指南）表5-4，取铸件的机械加工余量等级为F时的机械加工余量RAM均为1.5mm；查表5-1取公差等级为CT11，再查表5-3得出尺寸公差CT为3.6mm。 由设计指南表达式5-1,5-2,5-3；则毛坯铸造时，工件两侧总共需要的留出的金属余量(双侧加工)R=2RAM+CT/2= 21.5+3.6/2=4.8mm，以单侧为2.4mm余量加工，单侧工序余量如下：粗车：2mm；半精车：0.4mm；3） 内孔60（已铸50孔），12（已铸6孔）仿照2），查设计指南，得铸件留出的金属余量(双侧加工) 60是10mm，12是6mm；现制定单侧工序余量如下： 60粗车 ： 3.5mm；半精车 ：1.5mm； 12钻 ： 2.5mm； 扩： 0.5mm；铰： 0 mm； 4） 方槽同上，取方槽端面铸造余量为2.5mm，工序余量如下： 粗铣：2 mm；半精铣：0.5 mm；5） 三个凸台同上，取凸台的铸造加工余量均为2mm，则工序余量如下：粗铣：1.5 mm；半精铣：0.5 mm； 6）其他尺寸直接铸造得到由于零件的粗糙度要求不是很高，且为中批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、最小加工余量时都应按调整法加工方式予以确认。3.3 绘制毛坯图使用CAD制图软件对毛坯图进行绘制，毛坯图如下：图3.2毛坯图第4章 拟定加工工艺路线4.1基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，对零件的生产是非常重要。1） 粗基准的选择按照粗基准的选择原则，应选取尽量不加工的表面为粗基准，故选用R41外圆面及大端端面为粗基准。以V型块定位并进行压紧。2） 精基准的选择 粗加工进行后，以一端端面为精基准，加工另一侧端面。仍然以外圆用V型块定位，加工一侧端面和内孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。4.2 加工工艺路线的确定制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。1）工艺路线方案一工序1 粗,精车60孔, 60孔前后两端面；工序2 粗、精车60孔左右两端面；工序3 钻、扩、铰12孔,钻、铰54.3孔；工序4 粗、精车12孔前后两端面； 工序5 粗、精车60孔上方槽内表面,钻、铰M10X25螺孔；.工序6 扩、铰13.8孔、钻、扩、铰16孔,13孔；工序7 钻铰Rc1/8锥孔；工序8 去毛刺，检查。按此工艺加工不太合理，我们知道对于一般零件采用基准先行原则应该先加工面后加工孔，才可满足零件的加工要求，因此换方案如下：2）工艺路线方案二工序1 粗车大端前后两端面；工序2 精车12孔前后端面；工序3 粗车大端左右两端面；工序4 钻、扩、铰12孔；工序5 钻、扩、铰54.3孔；工序6 钻、扩、铰60孔；工序7 粗车、精车槽端面；工序8 车螺纹孔顶面，钻攻M10螺纹；工序9 钻、扩、铰13、13.8、16孔；工序10 攻Rc 1/8锥孔；工序11 去毛刺，检验。此方案较上述方案更加合理了，但是仍有些不足，例如前几个工序装夹反复次数较多，生产效率较低，影响经济效益，不适合大批量生产；工序6中的60孔，由于铸件孔径已经达到50，直径较大，而精度要求不高，用车削即可。特此修改如下：3）工艺路线方案三工序1 车大端两端面； 车60孔，采用C620-1车床，使用专用夹具；工序2 铣小端两端面；工序3 钻、扩12孔；工序4 一面两销，铣方槽；工序5 以60孔，12孔与端面一面两销，铣三个凸台；工序6 一面两销，钻、扩、铰13、13.8、16的孔；工序7 钻、攻M10螺纹；工序8 一面两销，钻、扩、铰54.3；工序9 攻Rc 1/8锥孔；工序10 去毛刺；工序11 检验。此工艺路线装夹重复次数少，加工工序能够满足零件的生产要求，生产效率较高，适合大批量生产，就此采用。第5章 切削用量及切削时间的确定工序：钻、扩、铰13、13.8、16的孔工步一： 钻孔121. 确定进给量由设计指南表5-127可查，当铸铁的b200Pb，选d=12时，则每转进给量f=0.31-0.39mm/r。现根据设计指南表5-66，选择Z535钻床的进给量为0.32mm/r。2. 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查工艺手册）为0.6mm，寿命。3. 确定切削速度 根据设计指南表5-134，取切削速度v=45m/min，所以钻床的转速根据设计指南表5-65可选Z535的转速接近1302.8r/min的是750r/min，则实际的切削速度v=33.16m/min。(3) 基本工时工步二： 扩孔至13。(1) 切削用量1. 确定进给量查设计指南表5-129，扩孔进给量为：，并由设计指南表5-133，最终选定机床进给量为：。2. 确定切削速度根据=，则主轴的转速为，按设计指南表5-65取n=530r/min，则实际切削速度为v=19.97m/min。(2) 基本工时工步三： 铰孔 选高速钢铰刀 n=100r/min f=2mm/min d=12.94mm工步四：扩孔至13.8。(1) 切削用量1. 确定进给量查设计指南表5-129，扩孔进给量为：，并由设计指南表5-133，最终选定机床进给量为：。2. 确定切削速度根据=，则主轴的转速为，按设计指南表5-65取n=530r/min，则实际切削速度为v=19.97m/min。(2) 基本工时3) 铰孔 ：选高速钢铰刀 n=100r/min f=2mm/min d=13.6mm工步五： 扩孔至16。(1) 切削用量1. 确定进给量查设计指南表5-129，扩孔进给量为：，并由设计指南表5-133，最终选定机床进给量为：。2. 确定切削速度根据=，则主轴的转速为，按设计指南表5-65取n=530r/min，则实际切削速度为v=19.97m/min。(2) 基本工时17第6章 夹具设计6.1 设计类型及机床选择由指导老师的分配了工序钻13的孔的钻床床夹具。根据本次设计要求，设计一套钻孔的专用夹具。选用Z525立式钻床（如下图）更合理。它适用于各种零件的钻孔、扩孔、绞孔、锪平面及攻丝加工，操作简单，夹具一次装夹就可加工所有孔。图6.1立式钻床6.2 定位方案的确定选择定位面时应该遵循以下原则：选择大而平整的平面或内圆外圆进行定位、选择定位面后要方便后续的装夹、定位面所对应的装夹位置应该结构牢固，在装夹时保证不得有变形现象。在本次钻床夹具设计中，尽可能的选用工序基准为定位基准，即遵循所谓的基准重合原则。当用多个表面定位时，应选择其中一个较大的表面为主要定位基准，有利于工件装夹的平稳，保证夹具能有效夹紧以及保证工件不至于变形等。本次钻床夹具设计中，根据在制订工艺规程所选用的定位基准，用底面和60孔作为定位基准。定位元件限制不定度分析：任何物体在空间上确定位置需要限制6个自由度，分别是3个移动自由度和3个旋转自由度。对于本次设计的钻孔夹具，芯轴作为定位元件，芯轴轴肩端面限制两个旋转自由度和一个移动自由度，芯轴外圆限制两个移动自由度，菱形销限制一个旋转自由度，这个时候，空间的6个自由度全部限制，零件完全定位。6.3 夹紧方案的确定设计夹紧装置应遵循以下原则：工件不移动原则；工件不变形原则；工件不振动原则；安全可靠原则；经济实用原则； 从夹具图上可以看出，零件只有在水平移动方向有偏移的趋势，所以我们考虑夹紧这个位置就能完成零件的夹紧。夹紧元件有：开口垫圈、六角螺母。图6.2 夹紧机构6.4定位误差分析内孔及端面表面定位，工件定位面是内孔表面，定位元件的定位工作面是芯轴的外圆，定位基准是外圆中心线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在芯轴对称面上上下移动。定位误差计算如下：jb=1/2T(d)=1/2x0.022=0.011db=0.707(Td)=0.707x0.022=0.016dw=db-jb=0.005分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差：jb=0db=0dw=06.5切削力和夹紧力
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