CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具设计.docx
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CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具设计.docx
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CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具设计
械制造技术基础课程设计
机械制造技术基础
课程设计说明书
设计题目“CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具”零件的机械加工工艺及工艺设备设计
设计者班号
设计者_____
指导教师
五邑大学
机电工程学院
2010.7
五邑大学机电工程学院
机械制造技术基础课程设计任务书
题目:
“CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具”零件的机械加工工艺规程及工艺装备(夹具)设计
内容:
1.零件图1张
2.零件毛坯图1张
3.机械加工工艺过程工序卡片1套
4.工艺装备(夹具)设计装配图1张
5.工艺装备设计零件(夹具体)图1张
6.课程设计说明书1份
班级学号:
学生:
指导教师:
目录
序言…………………………………………………………1
1.设计目的………………………………………………………2
2.设计感想与体会………………………………………………2
一、生产纲领,确定生产类型………………………………3
二、零件的分析………………………………………………4
1.零件的作用………………………………………………………5
2.零件的工艺分析…………………………………………………2
三、工艺规程设计………………………………………………3
1.确定毛坯制造方法、毛坯形状…………………………………3
2.零件的工艺分析………………………………………………3
3.制订工艺路线……………………………………………………3
4.确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸……………………4
5.确定切削用量及基本工时………………………………………5
6.确定切削用量及机床……………………………………………6
四、零件专用夹具设计………………………………………13
1.设计方案的确定………………………………………………13
2.夹紧力的分析…………………………………………………13
3.精度的分析……………………………………………………14
4.夹具结构设计及操作简要说明………………………………14
五、参考资料…………………………………………………15
序言
1.设计目的:
现代机械制造工艺设计是宽口径机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。
其目的是巩固和加深理论教学内容,培养学生综合运用所学理论,解决现代实际工艺设计问题的能力。
通过工艺规程及工艺装备设计,学生应达到:
1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力;
2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力;
3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力;
4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等,以及学会绘制工序图、夹具总装图,标注必要的技术条件等。
2.设计感想与体会:
这次课程设计让我们对自己未来从事的工作进行的一次适应性的训练,可以说是三年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通,从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力,为今后的工作打下良好的基础。
在这次设计中,我学会的如何设计、如何计算,更重要的是我学会了合作,我懂得了团队合作的重要性。
我们以前做的设计都是一个人的,而且规模小,不需要什么规划,这次可以说是综合了我们的所有智慧。
由于我们水平所限,设计中难免有错误和不妥之处,在此还诚请指导老师批评指正。
一、生产纲领,确定生产类型:
该零件是CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳,按照指导老师的要求,设计此零件为大批量生产——年产量10万件以上(要求夹具具有一定的自动化和工作效率)。
二、零件分析:
1、零件的作用:
主要作用是对前刹车调整臂进行支撑和保护。
图1-1零件示意图
2、零件的工艺分析:
零件的加工过程中,要保证侧孔φ13.8,φ13,φ16在同一个中心线上,中心轴线距定位基准φ60孔为39.5±0.2的位置精度要求;另外,上端R11孔对右侧凸台端面有70±0.25的位置精度要求;零件大端两侧端面相对中心对称线有
的尺寸要求。
本课程设计所设计的夹具用于在C620车床上加工大端端面及φ60孔的装夹。
设计以大端一侧端面、R41外圆面为定位基准,上端以R16外圆用V型块压紧,进行加工。
加工包括粗精车大端端面及φ60内孔,主要加工面是大端端面,孔为次要加工表面。
三、工艺规程设计
1、确定毛坯制造方法、毛坯形状:
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。
零件形状简单,因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近,又因内孔很小,不可铸出。
2、定位基准的选择:
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高,否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。
⑴、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。
⑵、精基准的选择:
该零件属于一般轴类零件,以外圆为粗基准就已经合理了(夹持长四点定位),为保证A面与花键孔轴线垂直,以便于保证以该两面为定位精基准时其它表面的尺寸精度加工要求,可以把A面与花键底孔放在一个工序中加工,因而该工序总共要消除X,Y,Z,X,Y五个自由度(建立空间坐标系为:
以花键孔轴线方向为Z轴,垂直花键孔轴线,平行槽、花键、肋板对称线并且从槽180+0.012指向80+0.03的方向为X轴,同时垂直于X轴、Z轴的方向为Y轴,取坐标原点为花键孔轴线与A面的交点为原点),用三爪卡盘卡夹持外圆柱面。
消除X,Y,X,Y四个自由度,再用一个浮动支承顶住B面,消除Z自由度,达到定位要求。
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。
3、制定工艺路线:
制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。
(1)工艺路线方案一
工序1粗车大端两端面;
半精车大端两端面;
粗车φ60孔;
半精车φ60孔,采用C620车床,使用专用夹具;
工序2粗铣小端两端面;
精铣小端端面,使用铣床X6125,对两个表面同时加工;
工序3钻、扩、铰φ12孔,采用立式钻床Z518;
工序4粗铣、半精铣φ30右端面,采用立式铣床X6125;
工序5拉方槽,使用L5520拉床;
工序6铣方槽倒角,采用X6215铣床;
工序7铣圆形凸台;
工序8钻孔,攻M10螺纹;
工序9钻侧面孔φ13.8,φ13,φ16;
工序10攻Rc1/8锥螺纹;
工序11去毛刺,检验。
(2)工艺路线方案二
工序1粗车大端两端面;
半精车大端两端面;
粗车φ60孔;
半精车φ60孔,采用C620车床,使用专用夹具;
工序2粗铣小端两端面;
精铣小端端面,使用铣床X6125,对两个表面同时加工;
工序3钻、扩、铰φ12孔,采用立式钻床Z518;
工序4一面两销,拉方槽,使用L5520拉床;
工序5铣方槽倒角;
工序6以φ60孔φ12孔与端面一面两销,铣三个凸台;
工序7一面两销,钻、扩、铰φ13、φ13.8、φ16的孔;
工序8钻、攻M10螺纹;
工序9一面两销,钻、扩5×φ4.3;
工序10攻Rc1/8锥孔;
工序11去毛刺,检验。
(3)工艺方案的比较与分析:
上述两工艺方案的特点在于:
方案一工序Ⅰ、Ⅱ是以Φ60mm左端面B为粗基准,用铣床粗铣A端面,然后再以φ60孔端面为基准钻花键底孔。
方案二在该两工序中的定位加工方法也是相同的,只是在加Φ60孔与端面时将铣床改用车床来加工,两个方案的定位方法都可以达到加工要求,但是从零件结构可知用车床来加工在装夹时较困难,而用铣床来加工在装夹时较方便。
另外,工艺路线一中是在完成前面5道工序后,才以花键底孔及Φ60mm右端面A上一点为定位基准加工花键孔,能较好的保证花键孔的位置尺寸精度,而在工艺路线方案二中,在工序Ⅰ、Ⅱ完成后就开始以花键底孔、A端面一点及28mm×40mm端面D两点为定位基准拉花键孔,这样就是重复采用粗基准定位,就不保证花键孔与宽为Φ13mm、Φ13.8mm槽的槽的位置精度,最终达不到零件技术要求,甚至会造成偏差过大而报废,这是重复利用粗基准而造成的后果。
通过以上的两工艺路线的优、缺点分析,方案一中工序安排不利于提高生产效率第二种方案更为经济合理,选第二种方案。
该工艺过程详见表2和表3,机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片。
4.确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
⑴确定毛坯余量(机械加工总余量),毛坯尺寸及其公差、设计、绘制毛坯图:
铸铁模铸造的机械加工余量按GB/T11351-89确定。
确定时根据零件重量来初步估算零件毛坯铸件的重量,加工表面的加工精度,形状复杂系数,由《工艺手册》表2.2-3,表2.2-4,表2.2-5查得,除孔以外各内外表面的加工总余量(毛坯余量),孔的加工总余量由表2.3-9查得,表2.3-9中的余量值为双边余量。
本零件“CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具设计”材料为HT200,毛坯重量估算约为3kg,生产类型为大批量生产,采用金属型铸造毛坯。
①、φ60端面毛坯余量:
加工表面形状简单,由铸件重量为3kg,加工精度R3.2,保证长度尺寸为φ60mm,查《工艺手册》表2.2-4得加φ60两端面毛坯时加工余量均为3.0mm,粗车2.0mm,半精车1.0mm达到两端面距离32mm,表面粗糙度Ra6.3.
②小端面加工余量为3mm,粗铣2mm,精铣1.0mm,两端面达到12mm
,表面粗糙度Ra6.3.
③钻孔时要求加工一半,其余装配时精铰。
④铣φ30右端面,粗铣2.0mm,半精铣1.0mm,距离中心线37mm.
⑵确定工序余量,工序尺寸及其公差:
确定工序(或工步)尺寸的一般方法是:
由加工表面的最后工序(或工步)往前推算,最后工序(或工步)的工序(或工步)尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。
前面已经根据有关资料查出零件各加工表面的加工总余量(即毛坯余量),将加工总余量分配给各工序(或工步)加工余量,然后由后往前计算工序(或工步)尺寸。
本零件各加工表面的加工方法(即加工工艺路线)已经在前面根据有关资料确定,本零件的各加工表面的各工序(或工步)的加工余量除粗加工工序(或工步)加工余量之外,其余工序(或工步)加工余量可以根据《现代制造工艺设计方法》以后简称为《现代工艺》中精、半精加工余量建议值来确定,粗加工工序(或工步)加工余量不是由表中查出确定,而是通过计算的方法得到的:
本零件各加工表面的工序(或工步)的经济精度,表面粗糙度的确定,除最后工序(或工步)是按零件图样要求确定外,其余工序(或工步)主要是根据《工艺手册》表1.4-7、表1.4-8及参考表1.4-17定公差等级(即IT)和表面粗糙度。
公差等级确定后,查《工艺手册》表1.4-24得出公差值,然后按“入体”原则标注上下偏差。
5.确定切削用量及基本工时
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指:
背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc。
(2)确定方法是:
确定切削深度——>确定进给量——>确定切削速度
(3)具体要求是:
①由工序或工步余量确定切削深度:
精、半精加工全部余量在一次走刀中去除;
在中等功率机床上一次走刀ap可达8~10mm。
②按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量:
对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度
③可用查表法或计算法得出切削速度Vc查,用公式换算出查表或计算法所得的转速nc查,根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速,再用换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。
对粗加工,选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后,还要校验机床功率是否足够等,才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。
④加工条件
工件材料:
HT300正火,δb=220MPa,190~220HBS
加工要求:
粗铣φ60端面。
机床选择:
为C620车床,采用端铣刀粗铣。
机床功率:
4.5kw
工件装夹:
工件装夹在铣床专用夹具上。
6.确定切削用量及机床
工序1.A.粗车大端两端面
1.加工材料:
KT350,精密铸造
机床:
CA620;
刀具:
高速钢端面车刀;
2.切削用量:
ap=2mm,f=0.12mm/r,v=49m/min
B.半精车大端两端面
切削用量:
ap=1mm,f=0.08mm/r,v=59m/min
C.粗车φ60孔
切削用量ap=3mm,f=0.5mm/r,v=20m/min;
D.半精车φ60孔
切削用量ap=1.5mm,f=0.2mm/r,v=30m/min
工序2.铣小端两端面
机床:
卧式铣床X62,采用盘型三面刃铣刀,同时铣两端面;
粗铣切削用量:
ap=2mm,f=0.2mm/z,v=30m/min
精铣切削用量:
ap=1mm,f=0.1mm/z,v=45m/min
工序3.钻、扩、铰φ12的孔
机床:
Z518
钻削切削用量:
ap=2mm,f=0.15mm/r,v=39.2m/min
扩孔切削用量:
ap=1mm,f=0.1mm/r,v=43.9m/min
铰孔切削用量:
ap=0.5mm,v=18.9m/min
工序4.拉削方槽
机床:
L5520
工序5.铣方槽倒角
机床:
X62
工序6.铣φ30右端面
机床:
立式铣床X50A,立铣刀20/5
粗铣铣削用量:
ap=2mm,f=0.12mm/r,v=38m/min;
半精铣铣削用量:
ap=1mm,f=0.08mm/r,v=42m/min
工序7.钻φ13、φ13.8、φ16孔
机床:
立式钻床Z524
钻削用量:
f=0.08mm/r,v=12m/min
φ16孔:
f=0.15mm/r,v=12m/min
工序8.钻、攻M10螺纹
机床:
Z525钻床
切削用量:
f=0.13mm/r,v=41.4m/min
工序9.钻5×φ4.3孔
机床:
Z525使用钻模板加工孔
钻削用量:
f=0.08mm/r,v=16m/min
工序10攻Rc1/8锥孔
机床:
Z525将工作台旋转15°,钻孔后攻螺纹孔。
四、零件专用夹具设计
本次课程设计所设计的是车削CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳大端两端面和内孔的专用夹具,为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动成本,需要设计专用夹具。
1.设计方案的确定
本夹具是在C620车床上车削零件大端端面和内孔的专用夹具,本设计思路是先加工大端一侧端面,翻转,加工另一侧端面,之后车削φ60的内孔。
以R41外圆面、大端端面为定位基准,外圆面以V型块为支撑,端面用支撑板支撑定位,上端用V型块将R16外端面压紧。
综上所述,本夹具可采用外圆与端面定位,采用V型块与支撑板压紧。
2.夹紧力的分析
本夹具是在车床上使用的,用V型块和支撑板定位,靠V型块斜面的水平分力将工件压紧到支撑板上,将其压紧,由于压紧力是由V型块的侧面水平分力产生的,压紧力较小,故不必对其进行压紧力的计算与校核。
3.精度的分析
夹具定位误差为±0.10mm,定位基准与工序基准一致,故e不=0,
在车床上半精加工经济精度为0.054mm,所以w+e定=0.054+0.10+0=0.154mm,满足精度要求。
4.夹具结构设计及操作简要说明
在设计夹具时,应该注意提高劳动率。
为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。
结果,本夹具总体的感觉还比较紧凑。
夹具上装有对刀块装置,可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀(与塞尺配合使用);同时,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置,以有利于铣削加工。
本夹具采用气动压紧装置,气缸活塞杆拉动拉杆,带动杠杆将上端V型块压紧至上端外圆端面,在V型块的水平分力作用下,将工件压紧夹具体支架上,以实现装夹。
可通过调节下端平衡块的位置和重量,来平衡主轴旋转的偏心。
钻床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附图1附图2。
五、参考资料
1.《机械制造技术基础课程设计指导书》,赵家齐等主编。
2.《机械加工工艺手册》,孟少农主编,机械工业出版社
3.《机械加工工艺设计手册》,张耀宸,航空工业出版社
4.《机械制造技术基础》,曾志新主编,武汉理工大学出社
5.《机械设计课程设计手册》,吴宗泽主编,高等教育出社
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