汽车制造工艺学拨叉夹具设计说明书

武汉理工大学《汽车与发动机制造工艺学》课程设计说明书目录4804前言 2324561拨叉工艺分析 2130701.1零件的作用 2166321.2零件结构特点与结构工艺性 271571.3零件的关键表面的技术要求分析 2117752工艺设计 3151832.1确定生产类型 39632.2毛坯选择与毛坯图说明 3269262.3工艺路线确定 432722.3.1粗、精基准的选择 4137792.3.2各表面加工方法的确定 443122.3.3工序集中与分散的考虑 421192.3.4工序安排的原则 5101612.3.5加工设备与工艺装备的选择 568512.3.6不同方案 6261922.4加工余量、切削余量、工时定额的确定 728912.5工序尺寸与公差的确定 8255092.5.1圆柱表面工序尺寸 8107902.5.2平面工序尺寸 8142433夹具设计 9156463.1设计思想与设计方案的比较 9286803.2定位分析与定位误差的计算 10260233.3对刀及导引装置设计 1141923.4夹紧机构设计与夹紧力计算 1124033.5夹具操作动作说明 1179404设计体会 12224255参考文献 15

前言汽车制造工艺学是车辆工程的专业必修课程，通过该课程我们能学习到汽车制造工艺的基本理论，初步学会车辆设计中如何充分考虑制造工艺要求，并运用理论知识分析和评价汽车零部件结构。而课程设计正是这一门课程的重要实践环节，也是车辆工程专业学生一次较为全面的机械设计实践。通过该课程设计，综合运用多门基础知识与实践能力，进一步提高学生分析和解决工程实际问题的基本能力。汽车的生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。1拨叉工艺分析1.1零件的作用我们设计的零件是车床的拨叉。这个拨叉一般位于机床变速机构中，让主轴回转运动按照要求工作，起到换挡作用，达到所需的速度和扭矩的作用。1.2零件结构特点与结构工艺性本零件分为上下两个孔，下面的Φ50半孔是用来和所控制齿轮所在的轴接触，上面的Φ20孔与操纵机构相连。通过上方的力拨动下方的齿轮来进行变速。把两件零件铸造成为一体，但加工时分开。1.3零件的关键表面的技术要求分析我们设计的拨叉零件所使用的材料是HT200，HT200的生产工艺比较简单，而且铸造性能比较好，但是它的脆性高、塑性较差，因此不适合磨削。以下是拨叉需要加工的表面及加工表面之间的位置要求：（1）大头半圆孔端面、小头孔端面、拨叉底面与小头孔中心线垂直度误差为0.07mm。（2）大头半圆孔Φ50。（3）小头孔Φ20以及与此孔相通的M6螺纹孔、Φ8的锥孔。我们通过小组讨论分析得知，可以先把拨叉下断面进行粗加工，再以加工过的端面作为基准然后采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。我们通过分析考虑到拨叉零件的形状较复杂，加工工序较多，所以考虑到工序集中所以采用数控机床来进行加工。2工艺设计2.1确定生产类型生产纲领是指企业在计划期间应当生产的产品产量和进度计划。分析本次拨叉零件的生产纲领为10000件/年，它的质量是1.0Kg/个，我们小组通过查找《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，确定了采用中批生产的生产类型，接下来要初步确定工艺安排：加工过程划分阶段；工序要适当集中；加工设备采用数控机床，主要采用专用工装。2.2毛坯选择与毛坯图说明本次拨叉零件加工的材料是HT200。我们主要考虑到零件零件结构比较简单，加工过程中所受冲击不是很大，所以我们采用中批生产，选择的铸件毛胚是木摸手工砂型铸件毛坯。通过查询《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。零件的毛坯图如下所示：2.3工艺路线确定2.3.1粗、精基准的选择基准是用来确定生产对象上几何关系所依据的点、线、面。合理与正确的选择基准可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。因此说基面选择是工艺规程设计中的十分重要工作之一。基面选择的不合理会使加工工艺过程中会出现许多问题，更严重的话，还会造成零件的大批报废，使生产不能正常进行。（1）粗基准的选择：以拨叉零件的小头上端面为主要的定位粗基准，同时两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。（2）精基准的选择：选择精基准时主要要考虑到保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”和“基准统一”的原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。所以我设计的工序采用以30下断面和零件中线为基准。2.3.2各表面加工方法的确定对零件上比较精密表面的加工，一般要经过粗加工、半精加工和精加工等几道工序逐步达到的，以减少误差复映。我们如果只是依据表面质量要求来选择相应的最终加工方法是肯定不够的，还要正确的确定从毛胚到成品的加工方案。我们首先应该考虑零件主要加工表面的表面粗糙度和表面精度的要求来初步确定为能达到这些要求所需要的加工方法。比如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则在精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。所以先钻螺纹底φ4.8mm孔，然后攻M6的螺纹。2.3.3工序集中与分散的考虑确定了表面加工方法，划分了加工阶段还要考虑到每个工序完成多少加工内容的问题。即要进一步考虑这些加工内容是分散在几道工序内、在不同的机床上进行，还是把某些加工内容集中在一道工序内、在一台设备上完成。因此要考虑到工序分散还是工序集中的问题。⑴．工序集中的特点有利于生产组织和计划工作。工序集中减少了工序数目、设备数量、操作人数和生产面积，因而得到了简化。减少了装夹次数，便于保证各表面之间的位置公差。便于采用高效率的机床。⑵．工序分散的特点工序分散与工序集中正好相反。由于工序简单，所用的机床设备和工艺设备也比较简单便于调整，而且有利于更新换代。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。考虑到工序集中与分散的利弊，我们采用以下工序步骤：工序一：铣30两端面工序二：钻、铰φ20孔达图工序三：扩φ50孔达图工序四：铣φ72两端面达图工序五：钻、攻M6孔达图工序六：预钻φ8锥销孔2.3.4工序安排的原则我们采用的数控机床进行加工，工序比较集中。我们考虑被加工零件能否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。一般工序划分有以下几种方式：（1）以粗、精加工划分工序。（2）以一次安装、加工作为一道工序。（3）以加工部位划分工序。（4）以同一把刀具加工的内容划分工序。顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：

（1）先加工基准表面，后加工其他表面。

（2）先加工面后加工孔。先加工主要表面，再加工次要表面。

（3）先安排粗加工后安排精加工。2.3.5加工设备与工艺装备的选择机床的合理选用数控机床加工零件通常有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。主要考虑的因素主要有：零件轮廓形状复杂程度、加工精度、毛坯的材料和类、尺寸大小、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点：（1）要尽可能降低生产成本(加工费用)。（2）要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品；（3）要有利于提高生产率。选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。二是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。除此之外，还要考虑以下四点：在成批生产时，要使零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。（4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。刀具的选择数控机床不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。这是数控加工工艺中重要内容之一，它一方面影响机床的加工效率，另一方面直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。2.3.6不同方案在多种不同的方案进行选择时候，除了主要考虑的使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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，以便使生产成本尽量下降。根据加工顺序、效率，并且考虑经济效果，得到最终方案：工序一：铣30两端面工序二：钻、铰φ20孔达图工序三：扩φ50孔达图工序四：铣φ72两端面达图工序五：钻、攻M6孔达图工序六：预钻φ8锥销孔2.4加工余量、切削余量、工时定额的确定加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明φ20孔20H1.02孔降一级双侧加工Φ50孔50H3.52孔降一级双侧加工30上端面30H5单侧加工30下端面30H5单侧加工Φ72上端面12H5单侧加工Φ72下端面12H5单侧加工各加工表面的加工余量现进行本人所设计工序切削用量、工时定额确定粗镗、半精镗Φ50孔，以Φ20孔定位基准现进行本人所设计工序切削用量、工时定额确定钻M6底孔，攻螺纹，以30下端面和零件中线为基准（1）钻螺纹底孔mm机床：Z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据《切削手册》查得，进给量为0.18～0.22mm/z,现取f=0.22mm/z，v=17m/min，则：查《简明手册》表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：（2）攻螺纹M6机床：Z525立式钻床刀具：丝锥M6，P=1mm切削用量选为：，机床主轴转速为：，按机床使用说明书选取：，则；机动时，，计算切削基本工时：2.5工序尺寸与公差的确定2.5.1圆柱表面工序尺寸前面已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各工序的加工余量如下：圆柱表面加工余量加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大φ50IT7铸件7.0CT12粗镗5.0IT76.30.956.8半精镗2.0IT103.22.93.25φ20IT7钻18IT1117.8918扩1.8IT106.31.7161.910粗铰0.14IT83.20.1070.224精铰0.06IT71.60.0390.0932.5.2平面工序尺寸平面加工余量工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差工序余量最小最大铸件5.0CT1201粗铣32下端面4.036.0121.57.7502粗铣32上端面4.032.0121.57.7503精铣32孔下端面1.031.080.751.28304精铣32上端面1.030.080.751.28305粗铣φ72孔端面4.0×214.0121.86.3806精铣φ72孔端面1.0×212.080.9511.0163夹具设计3.1设计思想与设计方案的比较为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序--钻M6底孔，攻螺纹，以30下端面和零件中线为基准的夹具。在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。3.2定位分析与定位误差的计算定位基准选择出于定位简单和快速的考虑，选择∮20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数：5）配合以一挡销（自由度限制数：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。定位元件尺寸及公差的确定本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.3对刀及导引装置设计对刀点的选择原则是：（1）所选的对刀点应使程序编制简单；

（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；

（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；

（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点(如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的)，也可以是任意的一点(如车床)。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。3.4夹紧机构设计与夹紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。轴向力扭矩由于扭矩很小，计算时可忽略。卡紧力为取系数S1=1.5S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为F’=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3.5夹具操作动作说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。卡具上设置有钻套，用于确定的钻头位置。4设计体会经过半个月来紧张而激动的汽车与发动机制造工艺学课程设计夹具设计，我受益匪浅，收获颇丰。首先我由衷的感谢汽车学院汽车制造工艺学这门课程的老师们给我这样的一个学习机会。通过将近两周的夹具课程设计中对汽车拨叉的机械加工工艺及汽车拨叉夹具的机械加工工艺的设计，让我把学习过的专业知识充分利用，并且学习到了新的机械知识，同时也对大学期间其他学科的知识进行了系统的复习，使学习过的知识融会贯通，心情舒畅。通过这段时间的汽车与发动机制造工艺学课程设计，让我进一步地巩固，加深以及拓宽了我所学的知识面，让我受益匪浅。通过汽车与发动机制造工艺学课程设计的实践，也让我树立了正确的机械设计思想，增强了机械设计创新意识、团队协作意识和竞争意识，熟悉并且掌握了机械设计过程的一般规律，也培养了我的分析问题的解决问题的能力。“汽车制造工艺学”是我们车辆工程专业必不可少的一门专业基础课。这门课程的学习，可以让我们获得汽车制造工艺（零件机械加工和装配工艺）的基础知识、基本理论，能让我们为日后的毕业设计打下坚实的基础。初步学会运用机械制造工艺的知识分析和评价汽车的零件结构，能让我们在日后从事汽车设计和制造工艺打下基础。通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关机械设计资料的查阅，使之对自己进行了一次较为全面的机械设计基础技能能培训。在具体做的过程中，从设计计算到分析绘图，让我明白了作为一个设计人员必须要有清晰的头脑和整体布局的观念，更要有严谨的态度和不厌其烦的耐心来沉下心来做设计，要有精益求精和追求完美的这种精神。课程设计是机械类课程的最后一个重要的教学环节，同时也是对我们进一步全面的设计培训，让我们能综合运用汽车与发动机制造工艺学课程和其他先修课程的理论及生产实践的知识来分析具体问题。并得到进一步的巩固和深化；其次，学习到机械设计的一般方法，了解和掌握常用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计过程和进行方式，培养正确的设计思想和分析问题解决问题的能力，特别是总体设计的能力；最后，通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术书籍等，培养机械设计的基本技能。本次课程设计我学到了如此之多，我要再次特别感谢我们汽车工程学院中汽车与发动机制造工艺学的全体老师，特别是秦训鹏老师，在秦训鹏老师的循循善诱之下、在秦训鹏老师不拘一格的思路给予下，给了我无限的启迪。使我对抽象的理论有了具体的认识。让我学到了许多课本上没有的知识。其次，我也要感谢我的队员们，在每次我遇到问题无法解决的时候，都是队友们出手相助，共患难。每次和队员们一起讨论，一起进步，共同协作，让我们都受益匪浅，让我们感受到了友谊的珍贵。课程设计是培训学生运用本专业所学的理论知识和专业知识来分析解决实际问题的重要教学环节，是对三年所学知识的复习和巩固。同样，