汽車學院課程設計說明書1武漢理工大學汽車學院課程設計說明書設計類型 工藝課程設計 設計題目 專業(yè)班級 學生姓名 完成日期 指導教師 “”50 編 制 零 件 制 動 器 擺 桿 的 工 藝 規(guī) 程與 其 中 第 道 工 序 的 機 床 專 用 夾 具 設 計汽車學院課程設計說明書2說明書包含內(nèi)容及裝訂順序1. 課程設計任務書2. 工藝過程卡片3. 機械加工工序卡片4. 目錄5. 正文（正文應包含：零件分析、工藝規(guī)程設計、夾具設計等內(nèi)容）6. 結論7. 參考文獻汽車學院課程設計說明書3目錄第一章 生產(chǎn)目的 .4第二章 零件的分析 .4第三章 工藝規(guī)程的設計 .53.1 確定毛坯的的制造形式 53.2 基面的選擇 53.3 制訂工藝路線 .63.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 83.5 刀具的選擇 93.6 確定切削用量及基本工時 .9第四章 專用夾具的設計 114.1 定位基準和夾具方案選擇 .114.2 切削力和夾緊力計算 114.3 定位誤差的分析 .134.4 零、部件的設計與選用 .144.5 夾具設計及簡要說明 .15總結 .17參 考 文 獻 18汽車學院課程設計說明書4第一章 生產(chǎn)目的本次課程設計的任務之一就是針對生產(chǎn)實際中的一個零件——制動器杠桿。制定其機械加工工藝規(guī)程。該零件的工藝過程中包括了銑平面、車外圓面、鉆孔、銑鍵槽等工序。其中,此道工序要為其銑 13h12 兩側(cè)設計一合適的夾具。 該零件生產(chǎn)按照其生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)關系可知，其為大批量生產(chǎn)，其毛坯制造、加工設備及工藝裝備的選擇應呈現(xiàn)大批量生產(chǎn)的工藝特點。第二章 零件的分析2.1 零件的分析圖 2-1 零件圖制動器械桿有多處加工表面，其間有一定位置要求。分述如下： 以 φ24f9 為中心的臺階軸類端面。本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、軸肩圓、弧面、鍵槽、退刀槽等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高。該零件重要的徑向加工部位有 φ24f9 圓柱段（表面粗糙度 Rɑ=0.8μm）、 φ30f10 圓柱段（表面粗糙度汽車學院課程設計說明書5Rɑ=0.8μm）、R0.5mm 圓弧、φ12D6 的內(nèi)孔,退刀槽表面粗糙度 Ra=12.5,其余表面粗糙度均為 Rɑ=12.5μm，輪廓描述清楚完整。零件材料為 45 鋼，毛胚為φ40×145×110mm。 由上面的分析可知：加工時應滿足基準統(tǒng)一原則，即先加工完一組表面，再以這組加工后的表面為基準加工另外一組。第三章 工藝規(guī)程的設計3.1 確定毛坯的的制造形式由零件圖可知，其材料為 45 鋼，具體技術要求如下所示： 1 硬度 207-255HBW；2φ24f9 對 φ30f10 軸線的徑跳不大于 0.04；3 尺寸 13 處的兩端面對 φ24 軸線的不垂直度在長度 100 以內(nèi)不大于 1；4 鍵槽對 φ24f9 軸線的對稱線公差為 0.05；5 不許有毛刺；6 沖壓抽模角為 7，圓角半徑為 3；7 杠桿端面上允許有中心孔；8 A 的測量相差不大于 0.05；9 未注明公差尺寸的公差按標準 Q/SB123-64.根據(jù)零件材料確定毛坯為鍛件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，在加工過程中它對定位有一定保證作用，故采用鍛造成型。此外，為消除殘余應力，鍛造后安排調(diào)質(zhì)處理。該零件的形狀并不十分復雜，因此毛坯形狀與零件形狀應盡量相近。由《機械加工工藝手冊》查得該種鍛造公差等級為 CT10~11，加工余量等級 MA 選擇 H 級。汽車學院課程設計說明書63.2 基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。由圖可知 φ24f9 和 Φ30 外圓面的精度要求最高，而 φ24f9 也是該零件的設計基準、裝配基準與測量基準。所以以φ24f9 圓端面是為定位基準加工 Φ35 端面 然后以 Φ35 端面為基準加工階梯、槽和鍵。3.3 制訂工藝路線（1）工藝路線方案一：工序 00：鍛造工序 10：退火（消除內(nèi)應力）工序 20：車 Φ35 圓左端面工序 30: 車左端面，打中心孔工序 40：車外圓端面，退刀槽和倒角，右端面工序 50：銑寬 13h12 的兩端面工序 60：鉆孔至 Φ10.8，鉸 Φ10.8 至 Φ12D6工序 70：銑鍵槽工序 80：鉆 Φ4 孔工序 90：半精車 Φ30 外圓面工序 100：磨 Φ30 的外圓面工序 110：清洗去毛刺工序 120：驗收工序 130：入庫（2）工藝路線方案二：工序 00：鍛造工序 10：調(diào)質(zhì)處理汽車學院課程設計說明書7工序 20：車外圓面、退刀槽和倒角工序 30：銑寬 13h12 的兩端面工序 40：鉆孔至 Φ10.8，鉸 Φ10.8 孔至 Φ12D6工序 50：鉆 Φ4 孔工序 60：精車 Φ30 外圓面工序 70：精車 Φ24 外圓面工序 80：磨 Φ30 外圓面工序 90：清洗去毛刺工序 100：驗收工序 110：入庫（3）工藝方案的分析：上述兩個工藝方案的特點在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案二沒有車左端面、鉆中心孔這道工序，車床的加工原理是：工件跟著花盤做高速旋轉(zhuǎn)，如不用頂針頂住，工件的夾緊方式比較麻煩，如果加工了中心孔后，后面工序的加工，夾具設計相對簡單，減少了生產(chǎn)夾具的成本，提高了生產(chǎn)率，故采用方案一。具體的工藝過程如下：工序 00：鍛造工序 10：退火（消除內(nèi)應力）工序 20：車 Φ35 圓左端面工序 30: 車左端面，打中心孔工序 40：車外圓端面，退刀槽和倒角，右端面工序 50：銑寬 13h12 的兩端面工序 60：鉆孔至 Φ10.8，鉸 Φ10.8 至 Φ12D6工序 70：銑鍵槽工序 80：鉆 Φ4 孔工序 90：半精車 Φ30 外圓面工序 100：磨 Φ30 的外圓面工序 110：清洗去毛刺汽車學院課程設計說明書8工序 120：驗收工序 130：入庫表 3-13.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“制動器杠桿”零件材料 45 鋼，毛坯的重量約為 1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造成型。1、左端面，表面粗糙度為 Ra12.5，查《切削用量手冊》表 2-8 得，單邊總余量 Z=0.5，車削一次即可滿足要求。2、13h12 兩端面，表面粗糙度為 Ra12.5，查《切削用量手冊》表 2-8 得，單邊總余量 Z=0.5，車削一次即可滿足要求。3、Φ12D6 孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造4、Φ4 孔，因孔的尺寸不大，很難鍛造成型，故采用實心鍛造汽車學院課程設計說明書95、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。查《機械制造工藝設計簡明手冊》以下稱《工藝手冊》表 2.2 和 2.5,取端面長度余量均為 12.5(均為雙邊加工)銑削加工余量為 1mm 粗銑 6mm 內(nèi)孔(φ 12D6，φ4 無鍛造孔） 工序尺寸加工余量充足 車（φ24f9 、φ30f10 、φ35 1.5） ?其他尺寸直接鑄造得到，由于本設計規(guī)定的零件為中小批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。3.5 刀具的選擇刀具的選擇是加工中的重要的工藝加工內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。在制定切削用量時應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據(jù)優(yōu)化的目標而定。 選取刀具時要使刀具的尺寸與被加工共建的表面尺寸和形狀相適應。根據(jù)零件的分析所選擇的刀具有: 1. 車端面 選用硬質(zhì)合金鋼 45°車刀、粗、精車用同一把車刀完成。2. 粗、精車外圓 硬質(zhì)合金 90°車刀 3 車槽：選用硬質(zhì)合金車槽刀(刀長 12mm，刀寬 3mm) 4 銑兩側(cè)：硬質(zhì)合金直齒端面銑刀5 磨外圓：砂輪3.6 確定切削用量及基本工時粗銑 φ26 寬 13h12 的左右兩端面的加工余量1.加工條件工件材料：ZG45汽車學院課程設計說明書10加工要求：粗銑兩端面面，留精加工量 0.5mm切削速度：參考有關手冊，確定 v=0.45m/s 即 27m/min采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， =80mm，齒數(shù) z=10。則wd10v2738/min5swnr????現(xiàn)采用臥式銑床 X62W，根據(jù)機床使用說明書（見《工藝手冊》表 4.2-39），取 =37.5r/min，故實際切削速度為wn2537.6./in100wdnvm????當 =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進給量 應為：w f= =0.08×20×37.5=60mm/minmfzwn查機床說明書，剛好有 =60mm/min，故直接選用該值。mf切削工時：由于是粗銑，故整個銑刀刀盤不必銑過整個工件，利用作圖法，可得出銑刀的行程=250mm，則機動工時為2504.17in6mtf?精銑切削速度：參考有關手冊，確定 v=0.45m/s 即 27m/min采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀， =80mm，齒數(shù) z=10。則wd10v2738/min5swnr????現(xiàn)采用雙銑床，根據(jù)機床使用說明書（見《工藝手冊》表 4.2-39），取=37.5r/min，故實際切削速度為wn2537.6./in100wdnvm????當 =37.5r/min 時，工作臺的每分鐘進給量 應為：w f= =0.08×20×37.5=60mm/minmfzwn查機床說明書，剛好有 =60mm/min，故直接選用該值。mf汽車學院課程設計說明書11切削工時：銑刀的行程=250+225mm，則機動工時為475.92min60mtf?第四章 專用夾具的設計利用本夾具主要用來加工為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。決定設計銑 13h12 兩側(cè)的夾具。加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩側(cè)間和寬度的公差要求。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。為了提高勞動生產(chǎn)，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于雙面銑床。4.1 定位基準和夾具方案選擇由零件圖可知：在對銑兩側(cè)面進行加工前，零件的 φ24 外圓和 φ35 端面已加工，因此選擇 φ 35 的端面為定位基準。定位方案如下：以兩個短 V 型塊組合，限制工件軸 4 個自由度（兩個平動和兩個轉(zhuǎn)動），然后一個 φ35 端面限制工件的軸向移動，在工件的 φ26 圓面設置一固定 V 型塊，限制一個自由度（工件沿軸向轉(zhuǎn)動）, 共限制 6 個自由度，符合六點定位定理。為了提高加工效率及方便加工，防止切削力作用工件移動使定位失效，準備采用手動螺旋夾緊機構。為了使定位誤差達到要求的范圍之內(nèi)，這種定位在結構上簡單易操作。4.2 切削力和夾緊力計算刀具：直齒端面銑刀（硬質(zhì)合金） 汽車學院課程設計說明書12刀具有關幾何參數(shù)： 015??01?頂 刃 0n??側(cè) 刃 601~5??''30rK?8Dm2d2.5Lm1Z.8/famzap.2由參考文獻[5]5 表 1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：0.98.0.135pzFafBzn??有： 6.4()N根據(jù)工件受力切削力、緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：FKW??安全系數(shù) K 可按下式計算：6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1 可知其公式6~參數(shù)：123456.0,.,.0,3KK??由此可得： 11.301.56???所以 845()KWFN?由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。選用夾緊螺釘夾緊機 由 ??FKfN???21其中 f 為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01?fF= +G G 為工件自重zPNfFN4.35121????夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料鋁合金鋼 性能級數(shù)為 6.8 級MPaB06???MPaBs4801???汽車學院課程設計說明書13螺釘疲勞極限： MPaB192603.2.01 ?????極限應力幅： kma7.51li????許用應力幅： ??PaSa3.li?螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 ??s???[s]=2.5~4 取[s]=4得 ??MPa120??滿足要求???8.24cHdF????PaNc153.2經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力4.3 定位誤差的分析為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 gwj????與機床夾具有關的加工誤差 ，一般可用下式表示：jMjjWDAZWj ???? ???由參考文獻[5]可得：（1）中心線對定位件中心線位置精度. 取 .m05.~3.2??m04.2??⑵ 夾緊誤差 ： ?cos)(inaxyj?? 其中接觸變形位移值：汽車學院課程設計說明書141()(9.62nHBZyRaZkNcl??? 查[5]表 1～2～15 有 10.4,0,.42,0.7zKC???。 cos8jym??⑶ 磨損造成的加工誤差： Mj??通常不超過 5.⑷ 夾具相對刀具位置誤差： AD取 01.4.4 零、部件的設計與選用定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般兩個一塊使用。通過方向鍵的協(xié)調(diào)與銑床工作臺的 T 型槽，使工作表面定位元件夾具工作臺的進給方向具有正確的位置。方向鍵可以下產(chǎn)生的扭矩銑削時，螺栓夾緊夾具可以降低負荷，加強加工夾具牢固。GB2207—80 定向鍵結構如圖所示：圖 4-1 夾具體槽形與螺釘根據(jù) T 形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表 4.1：汽車學院課程設計說明書15表 4-1 定向鍵夾具體槽形尺寸B 2B公稱尺寸 允差 d 允差 4L H h D 1公稱尺寸 允差 D2h18 ～0.012 ～0.035 25 12 4 12 4.5 18 +0.019 5對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。塞尺選用平塞尺，其結構如圖 42 所示： ×四 周 倒 圓圖 4-2 平塞尺塞尺尺寸參數(shù)如表 4.2：表 4-2 塞尺汽車學院課程設計說明書16公稱尺寸 H 允差 d C3 ～0.006 0.254.5 夾具設計及簡要說明本工件采用三固定 V 型塊，一手動螺旋夾緊機構，以及一個支承釘來實現(xiàn)工件的定位和夾緊，這樣操作更加簡單和迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來說滿足批量生產(chǎn)要求。夾具裝配圖如下：B-m618H7BBBB1.定 位 面 與 底 面 的 垂 直 度 誤 差 不 大 于 0.5m;2.對 刀 塊 調(diào) 試 準 確 后 ， 用 錐 銷 定 位 ；3.夾 具 在 機 床 上 安 裝 時 ， 定 位 塊 應 與 機 床 T型 槽 一 側(cè) 靠 緊 ；4.塞 尺 用 H=3m的 對 刀 平 塞 尺 ;5.裝 配 前 應 對 零 部 件 的 主 要 尺 寸 及 相 關 精 度 進 行 復 查 ；6.裝 配 過 程 中 不 允 許 磕 、 碰 、 劃 傷 和 銹 蝕 。技 術 要 求B 標 記 分 區(qū)處 數(shù) 簽 名更 改 文 件 號共 張 第 張階 段 標 記年 月 日 比 例重 量批 準審 核設 計工 藝 標 準 化班 級學 號 1： 3BBA15910116A-BAAA ABB B324 6 78 12131415圖 4-3 裝配圖夾具體圖如下: 其 余標 記 處 數(shù) 分 區(qū) 更 改 文 件 號 簽 名 年 月 日 階 段 標 記 重 量 比 例共 張 第 張設 計審 核工 藝 標 準 化班 級學 號批 準 1：技 術 要 求ffR916 R5B-BBBAA-BAAA圖 4-4 夾具體汽車學院課程設計說明書17總結設計已經(jīng)結束，雖然時間短暫，但是對我來說受益匪淺。通過這次設計使我們不再是只知道書中的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不僅鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好地利用圖書館資料，更好地更熟練利用我們手中的設計手冊和AUTOCAD 等制圖軟件,為我們踏上社會打下了好的基礎。這次設計使我受益不小，為今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料的時候尤其是切削手冊的時候，數(shù)據(jù)存在大量重疊，由于經(jīng)驗不足，在數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師，每次都耐心地向我提出寶貴意見，為我指明了方向，最終使我順利地完成了設計工作。在此，我衷心感謝老師的指導。汽車學院課程設計說明書18參 考 文 獻1.《機械制造工藝設計簡明手冊》作者：李益民 出版社：機械工業(yè)出版社 出版日期：2002-62《機械夾具設計教程》主編：何慶 李郁 出版社：電子工業(yè)出版社 出版日期2012-83《機床夾具設計實用手冊》主編：吳拓 出版社：化學工業(yè)出版社 出版日期：2014-24《互換性與測量技術基礎》主編：王伯平，出版社：機械工業(yè)出版社，出版日期 2007.5汽車學院課程設計說明書19評 語汽車學院課程設計說明書20成績 指導教師（簽名） 日期