汽車后橋殼體工藝工裝設(shè)計(jì)全套圖

優(yōu)秀設(shè)計(jì)摘 要 畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題基本分為三大類,即工藝工裝設(shè)計(jì)類、組合機(jī)床設(shè)計(jì)類和計(jì)算機(jī)課題類。本課題所涉及的是第一類,設(shè)計(jì)任務(wù)為汽車后橋殼體的工藝工裝設(shè)計(jì),在殼體內(nèi)部裝有主傳動(dòng)器、差速器、半軸等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 殼體起保證和支撐的作用,其主要加工表面為端面外圓、法蘭平面、彈簧座平面、以及內(nèi)孔等。 本次設(shè)計(jì)主要包括工藝規(guī)程、夾具、刀具和量具的設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)共分三個(gè)階段,即:(1)畢業(yè)實(shí)習(xí)階段(2)課題設(shè)計(jì)階段(3)考核答辯階段。結(jié)合本次設(shè)計(jì)零件的特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中完成工藝規(guī)程一套,夾具兩套:(1)銑床夾具(2)鉆床夾具,其中,前者為手動(dòng)夾緊。另外還據(jù)任務(wù)書分別設(shè)計(jì)刀具?銑刀一把和量具?單頭雙極限卡規(guī)一套,共完成圖紙近5張,基本完成老師所交給的任務(wù)。關(guān)鍵詞:汽車后橋;工藝分析;設(shè)計(jì)任務(wù)全套CAD圖紙,聯(lián)系1360715675 各專業(yè)都有ABSTRACT The subject of the graduation project is divided into three big classes,namely the frock designing type of craft ,making up the designingtype of lathe and comper subjects basically.What this subject involved is the first kind,designing the task for the rear axle of automobile,the craft frock of the shell is designed.Equipped with the organizations of the transmission,such as main hammer mechanism actuator,differential mechanism,semi-axis,ect,within the shell.The shell plays a role in guatanteeing and support,it processes flange,spring seat plane,and interior hole round for outside of the terminal surface of surface,ect,mainly. This design includes the design of rules of craft,jig,cutter and measuring tool mainly.This design divides three stages altogether,namely:1Graduation field work stage2Ddeign phase of subject3Examine the stage of replyingbine this charateristic of designing the part,finisshes one set of rules of craft in the design,two sets of jigs:1Jig of the milling machine2The jig of the drilling machine,among them,the former,in order to clamp manually.Still design the cutter sepatately according to the task book in addition?One milling cutter is with measuring,finish drawing amount nearlu 5 altogether,finish the task that a teacher assigns basically.Key word:The rear axle of automobile;the crafu analuses;designs the task目錄1 緒論11.1 我國汽車后橋制造業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)11.2 汽車后橋殼體的構(gòu)造11.3 汽車后橋殼體的性能要求12 零件的分析32.1 零件的作用32.2 零件的工藝分析32.3 生產(chǎn)類型的確定42.4 確定毛坯的制造形式42.5 基面的選擇43 械加工工藝路線63.1 工藝方案63.2 工藝方案比較分析73.3 加工階段的劃分和檢驗(yàn)工序的安排74 加工余量、工序、毛坯尺寸的確定95 工時(shí)定額105.1工序六的工時(shí)定額105.2工序十三的工序定額116 夾具設(shè)計(jì)126.1 銑床夾具設(shè)計(jì)126.1.1 工件的加工工藝分析126.1.2 定方案,設(shè)計(jì)定位元件126.1.3 確定夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊結(jié)構(gòu)136.1.4 定位誤差的分析146.1.5 夾緊元件的強(qiáng)度校核146.1.6 夾具體的設(shè)計(jì)156.1.7 夾具體設(shè)計(jì)及其操作的簡要說明156.2 鉆床夾具的設(shè)計(jì)166.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇166.2.2 夾緊力的確定166.2.3 鉆削力的計(jì)算166.2.4 動(dòng)力源設(shè)計(jì)176.2.5 夾具體的設(shè)計(jì)186.2.6 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明187 CAD繪圖簡介208 量具設(shè)計(jì)219 刀具設(shè)計(jì)24結(jié) 論26致 謝27參考文獻(xiàn)28附錄A 英文原文29附錄B 漢語翻譯351 緒論我國汽車后橋制造業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 我國豐富的原材料資源為后橋殼體國產(chǎn)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對(duì)國產(chǎn)原材料的特點(diǎn),研制一套相適應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)及工藝,保證國產(chǎn)化產(chǎn)品滿足高質(zhì)量的要求。后橋在驅(qū)動(dòng)系中的重要地位決定了國內(nèi)各汽車生產(chǎn)廠家都建有自己的后橋生產(chǎn)線,這樣,可以在保證整機(jī)質(zhì)量的前提下,盡可能的降低成本,提高競爭力。 多年來,以國產(chǎn)原材料為基礎(chǔ),研制成功了適合于我國國情的、成熟實(shí)用的、并具有國際先進(jìn)水平的成套工藝工裝技術(shù),生產(chǎn)出高質(zhì)量后橋,不僅成為一些引進(jìn)汽車零件的替代品,而且還出口到日本、美國、英國等發(fā)達(dá)國家。 汽車后橋殼體的構(gòu)造 后橋殼體的主體是一根圓柱形棒體,它與主減速器、差速器和車輪傳動(dòng)裝置組成驅(qū)動(dòng)橋。驅(qū)動(dòng)橋處與動(dòng)力傳動(dòng)系的末端,其基本功能是增大由傳動(dòng)軸或變速器傳來的轉(zhuǎn)矩,并將動(dòng)力合理的分配給左、右驅(qū)動(dòng)輪,另外還承受作用于路面和車架或車身之間的垂直力、縱向力和橫向力。結(jié)構(gòu)及特點(diǎn):連接主減速器傳遞動(dòng)力,支撐差速器及半軸實(shí)現(xiàn)倆車輪差速轉(zhuǎn)動(dòng);尺寸比較大,主要承受載荷。 汽車后橋殼體的性能要求 重點(diǎn)要保證橋殼的強(qiáng)度和剛度性能,便于安裝、調(diào)整和維修。另外外形尺寸要小,保證有必要的離地間隙。在各種轉(zhuǎn)速和載荷下具有高的傳動(dòng)效率。在保證足夠的強(qiáng)度、剛度條件下,應(yīng)力求質(zhì)量小,尤其是簧下質(zhì)量應(yīng)盡量小,以改善汽車平順性與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào),對(duì)于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋,還應(yīng)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。結(jié)構(gòu)簡單,加工工藝性好,制造容易。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié),其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識(shí),獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力,樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。 為了切實(shí)做好本次設(shè)計(jì),我們首先進(jìn)行了實(shí)習(xí),結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際情況,并通過大量查找資料,編寫了本設(shè)計(jì)說明書。它通過工藝規(guī)程的設(shè)計(jì),進(jìn)一步明確了CA141汽車后橋殼體的作用。通過編寫夾具、量具、刀具說明書,進(jìn)一步闡明了設(shè)計(jì)思想,鞏固了所學(xué)知識(shí)。本次設(shè)計(jì)編制了一套中批生產(chǎn)的工藝規(guī)程,簡單實(shí)用的夾具設(shè)計(jì)更體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)在設(shè)計(jì)中的重要地位。 設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)細(xì)致、艱苦、復(fù)雜、涉及面十分廣泛的工作,不但要鞏固所學(xué)知識(shí),而且要提高和鍛煉我們的計(jì)算能力、繪圖能力等綜合能力。由于本人水平有限,設(shè)計(jì)中難免存在缺點(diǎn)和不足,敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 2 零件的分析零件的作用 解放牌CA141載重汽車的后橋殼總成是一種整體式的驅(qū)動(dòng)橋殼,中間部分是一段環(huán)行空心整梁,鋼制的半軸套管壓入空心梁的兩端并用止動(dòng)螺釘鎖緊,防止套管在梁內(nèi)運(yùn)動(dòng)。解放牌載重汽車后橋是驅(qū)動(dòng)橋,在橋殼的中央要安裝有主傳動(dòng)器、差速器及半軸等傳動(dòng)結(jié)構(gòu),后橋起支撐、保護(hù)作用。剎車器及車輪安裝在后橋殼的兩端。因此,后橋殼也承受一部分汽車的重量,把剎車力、路面反力傳到車架上。后橋殼體的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示: 1、4?半軸殼 2?左橋殼 3?右橋殼 5?鋼板彈簧座 6?法蘭 7?半軸套管8?后橋殼 9?殼蓋 圖2.1 零件的工藝分析 從零件圖上可以看出這個(gè)零件的就加工表面可以分為三組,一是零件正面及反面的平面,孔以及兩端面、端面外圓的加工,一是零件兩側(cè)面的表面,還有零件的內(nèi)孔加工。零件正面、反面的平面及兩端面、端面外圓的加工這一組加工表面包括:102外圓面,1556的兩端面尺寸為: 73.5的兩平面,340的內(nèi)孔,200的法蘭外徑,以及鉆12-M12孔和6-M14孔,其中主要加工表面是尺寸為73.5的兩平面。340的內(nèi)孔,因?yàn)樗麄兗庸るy度相對(duì)較大且對(duì)零件的質(zhì)量影響也較大。2、零件兩側(cè)面的平面,孔的加工 這一組加工表面包括:11099四個(gè)平面以及四個(gè)孔,孔徑分別為20.5和16.5。3、零件的內(nèi)孔加工 這一組孔分別為75T8、73H9、71H9、粗糙度為Ra6.3,同軸度公差為0.1mm?？?40H11,其端面及B臺(tái)面至軸線距離為73.5。 生產(chǎn)類型的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給頂?shù)脑疾牧蟻泶_定生產(chǎn)類型。設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的資料顯示并結(jié)合車間的工作制度及工件的重量可知:本工件生產(chǎn)類型為重型、大批量生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)特征,初步確定加工中一般采用一些高效和專用機(jī)床,對(duì)于刀具一般用通用刀具,也可以根據(jù)加工情況采用部分專用刀具,量具用專用量具,夾具用專用夾具。 確定毛坯的制造形式 解放牌載重汽車的后橋殼體材料是KT350-10可鍛鑄鐵,故可采用金屬模砂型鑄造的方法來完成毛坯的加工,這樣有較高的毛坯精度和較高的生產(chǎn)率。要求時(shí)效處理,毛坯的硬度為HB121-149,毛坯的質(zhì)量為91Kg,凈重為75Kg1。 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程中的重要工作之一,基面選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提高,否則,不但加工工藝過程中問題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢。因此,選擇基面時(shí)要慎重考慮4。 后橋殼體的主要加工部分有:套管孔;兩端軸頭各外圓表面;中間340mm孔及其端面。它們除本身的尺寸精度和粗糙度要求之外,平面對(duì)套管孔軸線的平行度要求為0.05mm(在100mm長度上測量),兩側(cè)套管孔的同軸度要求為0.1mm。為此,工藝安排要優(yōu)先考慮。首先加工兩軸頭外圓,然后加工孔,再加工中間340孔及兩端面,對(duì)于軸頭加工采用粗車?精車的方法。套管孔的加工采用粗鏜?半精鏜,對(duì)于340的及其端面,工藝采用粗鏜車?精鏜車的加工方法。其余工序安插在主要工序之間進(jìn)行。由于銑鋼板彈簧座平面,余量大,加工時(shí)能使平面內(nèi)的軸孔72H9變成橢圓,因此,將銑削工序安排在精鏜之前,根據(jù)基準(zhǔn)選擇原則,后橋殼體的粗基準(zhǔn)可以選擇75T8毛坯孔表面,也可以選擇200法蘭外圓的毛坯面。考慮到孔比外圓難加工,為保證加工孔時(shí)余量均勻,在刀桿剛性一定的情況下,容易保證孔的精度和孔與外圓的同軸度要求。在加工340孔、凸臺(tái)平面、200法蘭上孔組時(shí),由于這些要素的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是套管孔的軸線,所以就選用了已加工好的套管孔做為這些要素的精基準(zhǔn)。 3 械加工工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),是根據(jù)零件的幾何形狀使尺寸精度和位量精度等技術(shù)要求得到保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為以大批生產(chǎn)的條件下,盡量使用專用機(jī)床和專用夾具來提高生產(chǎn)率。工藝過程設(shè)計(jì)要滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求,也要滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)要求,并要有較高的經(jīng)濟(jì)性,在設(shè)計(jì)時(shí)盡量使工序集中,當(dāng)然,也要注意經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本下降,令產(chǎn)品在市場更具競爭力。因此由以上分析考慮,制定以下兩套工藝路線方案。 工藝方案工藝路線方案一:加工兩端面、外圓、倒角粗鏜孔(套管孔)、倒角半精鏜、套管孔中間檢查銑彈簧座平面粗銑340法蘭平面粗銑340法蘭另一平面粗鏜340孔精鏜孔(340) 10、鉆8-14孔 11、鉆孔、攻管螺紋 12、鉆法蘭孔(12-12)6-14孔、攻絲 13、清洗 14、檢驗(yàn)工藝路線方案二:粗車兩端面外圓、倒角粗鏜孔、倒角精車兩端外圓銑彈簧座平面精鏜中間檢查粗鏜孔、粗車平面、倒角精鏜孔、精車平面銑平面、鉆法蘭孔 10、銑平面 11、鉆孔、攻管螺紋 12、鉆孔、攻絲 13、清洗 14、檢驗(yàn)工藝方案比較分析 上述兩個(gè)工藝方案不同點(diǎn)是: 1、方案一,后橋殼體外圓兩端面粗精車放在一起再加工孔。而方案二。采用粗車外圓200法蘭再粗鏜套管孔,精車法蘭外圓,再半精鏜孔,顯然方案二使粗、精加工分開,容易保證外圓與套管孔的同軸度要求。 2、方案一,340平面、孔分開加工。而方案二則兩工序合在一起,縮短了時(shí)間,避免工件安裝誤差。 3、方案一,在半精鏜、套管孔后銑彈簧座平面,銑削力大,對(duì)已加工的孔產(chǎn)生圓度誤差變成橢圓。綜上分析比較,最后確定采用工藝方案二。加工階段的劃分和檢驗(yàn)工序的安排 對(duì)于精度和粗糙度要求比較高的部分,工藝上都安排了粗、精加工,如軸頭和外圓,在第一道工序粗車,在第三道工序上精車。軸孔在第二道工序粗鏜,第五道工序精鏜,340孔和端面是在第七道工序粗加工,在第八道精加工。這樣粗、精加工分開有利于消除殘余應(yīng)力影響和余量的合理分配,容易保證加工精度和獲得較高的生產(chǎn)率。 后橋殼體的加工 可分為兩個(gè)階段,第一個(gè)階段為基準(zhǔn)加工,即在第六道工序之前,完成軸頭的外圓表面及套管孔的加工,為以后的各工序提供了精基準(zhǔn)。第二階段是第七道工序之后,利用已加工好的基準(zhǔn)完成其他邊面的加工。 在第一階段之后,安排了中間檢查工序,檢查基準(zhǔn)加工的正確性,防止不良產(chǎn)品出現(xiàn)。在后橋殼最后一道工序又安排一次檢查,檢查第二階段加工各表面,根據(jù)重要程度和工藝裝備可靠性確定各參數(shù)檢查的次數(shù)。這樣安排,可以保證后橋殼體在壓如套管之前發(fā)現(xiàn)不合格品,避免壓如套管后反修。 4 加工余量、工序、毛坯尺寸的確定 汽車后橋殼體材料為可鍛鑄鐵,采用砂型鑄造級(jí)精度。根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量。毛坯余量的確定:1、查金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)可確定毛坯鑄件的尺寸公差等級(jí)、余量等級(jí)分別為:CT10底面?zhèn)让嬗嗔康燃?jí)MA-G,頂面、鑄孔加工余量等級(jí)為MA-H2、確定各面加工余量及尺寸公差等級(jí)如表4.1所示1 6:表4.1 加工余量及尺寸公差加工余量公差等級(jí)340法蘭上5.0下4.01.8兩端面(1556)27.53.5彈簧座平面130231.8200法蘭兩面/外圓241.1/271-75孔23.01.610213314023.01.8340孔26.52.2各工序尺寸如表4.2所示5:表4.2 各工序尺寸工序名稱工序基本余量工序精度工序尺寸工序尺寸精車2IT7102102粗車6IT13102104毛坯(車)81.81041101.8銑平面3IT136565毛坯(銑)31.865681.8半精鏜2IT101373.5粗鏜3.5IT1313.575.5毛坯(鏜)61.675.5795 工時(shí)定額 完成零件加工一個(gè)工序的時(shí)間定額,稱為單件時(shí)間定額,單件時(shí)間定額可由下式來計(jì)算出來1: TdTj+Tf+Tj+Tf/100+Tj+Tf/100+Tj+Tf/100 (5.1) Tj+Tf?1+/100? Tj+Tf+Tfu+Tfv+Tx公式中: Td?單間時(shí)間 Tj?基本時(shí)間 Tf?輔助時(shí)間 Tfu?工作地點(diǎn)技術(shù)服務(wù)時(shí)間 Tfv?工作地點(diǎn)組織服務(wù)時(shí)間 Tx?休息及生理需要時(shí)間 ?工作地點(diǎn)技術(shù)服務(wù)時(shí)間對(duì)工序時(shí)間比值的百分?jǐn)?shù) ?工作地點(diǎn)組織服務(wù)時(shí)間對(duì)工序時(shí)間比值的百分?jǐn)?shù) ?休息及生理需要時(shí)間對(duì)工序時(shí)間比值的百分?jǐn)?shù) 5.1工序六的工時(shí)定額 T0L/fMi (5.2) Ll+l1+l2+l3 (5.3) fMfzzn (5.4)式中: T0?機(jī)動(dòng)時(shí)間 L?工作臺(tái)的行程長度mm l?加工長度mm l1?切入長度mm l2?超出長度mm l3?附加長度mm fM?工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量mm/min f ?銑刀的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量mm/r fz ?銑刀的每齒進(jìn)給量mm z ?銑刀齒數(shù) n ?銑刀每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)r/min i ?行程次數(shù) B?銑削寬度 主偏角Kr l10.5D-+p/tgKr+0.53 (5.5)0.5150-+1.1/tg90+20.5150-102+226mml22T090+26+21/2500.51minTf1.58min+4.7 TdTj+Tf?1+/100?0.51+1.581+4.7%2.188min(5.6)5.2工序十三的工序定額 T0L/fn(5.7) Ll+l1+l2 (5.8)式中: f ?主軸每轉(zhuǎn)刀具的進(jìn)給量mm/r N ?機(jī)床主軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)r/minl16 l1D-d1/2ctgKr+13120-0/2ctg60+23.5mm (5.9)l22T016+3.5+2/0.154800.3minTf1.2 +3.0 (5.10)TdTj+Tf?1+/100?0.3+1.21+3%1.55min(5.11) 6 夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì) 本夾具是用來銑后橋殼體兩側(cè)面的11090平面,對(duì)本工件性能要求影響不大,因而主要考慮提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,而精度要求不是很嚴(yán)格,基于以上分析開始設(shè)計(jì)本套專用夾具。 工件的加工工藝分析 工件屬于殼體類零件,工件比較長而且比較重。而本工序在兩端同時(shí)銑削,工件振動(dòng)較大。零件在此工序前已加工完成200的外圓,72.12內(nèi)孔等表面的加工。本工序同時(shí)銑四個(gè)彈簧座平面,保證尺寸11090,130和65,表面粗糙度為R50,一次銑削可達(dá)到要求,依靠夾具來保證的加工要求有: 被加工平面的長寬尺寸11090 平面到殼體回轉(zhuǎn)軸線的距離65 兩平面的間距130 兩平面的平行度 平面的平面度定方案,設(shè)計(jì)定位元件 被銑削面為平面,因而沿平面延伸方向的移動(dòng)可以不限制。由于彈簧座平面有平面度和平行度要求,必須限制平面沿X軸和Z軸方向的旋轉(zhuǎn),又因?yàn)橛谐叽?30和65的要求,所以需要限制工件沿平面法線方向的移動(dòng),并以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)?殼體回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn),使得基準(zhǔn)重合,以避免基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生誤差。綜上所述,需要限制一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,故可按不完全定位設(shè)計(jì)夾具4。 設(shè)計(jì)定位元件時(shí),可以用外圓或內(nèi)孔和平面組合定位,若以72T8內(nèi)孔和340端面組合定位,基準(zhǔn)重合。同樣,若以外圓200和340端面或以殼體兩端的錐體部分(毛坯面)和340端面組合定位,均符合基準(zhǔn)重合且滿足工序要求。考慮到本工序需要四面同時(shí)銑削,工件受力比較大,以及裝夾方便等因素,采用以殼體兩錐面(毛坯面),340端面和內(nèi)孔定位。由于加工時(shí)工件處于懸臂狀態(tài),銑削振動(dòng)又大,故采用輔助支撐,以增加其剛性。 確定夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊結(jié)構(gòu) 本夾具選用手動(dòng)壓板夾緊結(jié)構(gòu),采用回轉(zhuǎn)壓板和螺栓夾緊,在200外圓上夾緊,使壓板與外圓頂部上一短圓弧連接,這種壓板雖不能起增大或擴(kuò)大夾緊行程的作用。但由于壓板和螺栓都可繞其自身一端旋轉(zhuǎn),便于實(shí)現(xiàn)快速裝卸工件,從而減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,提高效率。 夾緊力的計(jì)算:Fz9.81Gzz0.86-f0.72d0-0.86pKFz3994N (6.1)水平分力: F11.2Fz1.1Fz4393N(6.2)垂直分力: Fv0.3Fz1198N (6.3)因而能夠引起工件沿安裝軸線方向的最大銑削力為: FFr+Fv5591N (6.4)由夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力應(yīng)滿足下式: PKF (6.5) KK1K2K3K4(6.6)式中:K?安全系數(shù) K1?基本安全系數(shù) K2?加工性質(zhì)系數(shù) K3?刀具鈍化系數(shù) K4?繼續(xù)切削系數(shù)P55911.51.11.21.213284N四把刀同時(shí)加工: P44P53136N(6.6) 由計(jì)算結(jié)果可知,夾具所需要的夾緊力是比較大的,為了使整個(gè)夾具結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,決定選用鉸鏈壓板來實(shí)現(xiàn)夾具的夾緊功能。它的夾緊計(jì)算單個(gè)螺旋夾緊應(yīng)視為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 計(jì)算單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力按下式計(jì)算: W0QL/?r1tg+ r2tg+? (6.7)公式中: W0?單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 Q?原始作用力 L?作用力的力臂 r1?螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑,其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定 ?螺桿端部與工件間的摩擦角 r2?螺紋中徑 ?螺紋漸開角 ?螺旋副的當(dāng)量摩擦角 其中Q53136N,L2,r115.56,10,r28.513,136,9.5 W0531362/?15.56tg10+8.513tg(136+9.5)?62512N 兩個(gè)螺母為123024N,所以實(shí)際的夾緊力大與所需要的夾緊力,因此,工作是可靠的。此種方式機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,夾緊可靠,通用性強(qiáng),缺點(diǎn)是夾緊和松開的時(shí)間長而且費(fèi)力。 6.1.4 定位誤差的分析 (1)定位元件尺寸的確定。夾具的主要定位是V型塊,該V型塊與工件兩端的未加工表面相配合,故公差等級(jí)不是很高。 (2)工件的底平面與夾具的心盤限定了工件的X軸的旋轉(zhuǎn)以及在X軸向的定位,其公差為340H11/h11,由金屬機(jī)械加工設(shè)計(jì)人員手冊(cè)得340。所以,最大軸向間隙為:b0.119-0.0620.057mm滿足加工要求。6.1.5 夾緊元件的強(qiáng)度校核 在夾具的夾緊元件中,受力最大的部分是壓板中間的連接壓板與壓板的軸銷,所以應(yīng)該校核此處的強(qiáng)度。若此滿足加工要求,可知所設(shè)計(jì)的夾具可以使用。 如圖6.1所示,B點(diǎn)為軸銷受力處,它將受到2倍于C處的夾緊力,故能引起剪切應(yīng)力以及擠壓應(yīng)力。圖6.1 受力圖 jyPb/Fjy0.553136/(11.512)192.5(Mp) (6.8) 為了保險(xiǎn),軸銷的材料選擇40Gr調(diào)質(zhì)處理,屈服強(qiáng)度b510Mp,取安全系數(shù)K1.9,則許用擠壓應(yīng)力: ?b/1.9268Mp(6.9) 所以jy<?軸銷可以安全工作。 許用剪切應(yīng)力: ?0.6 ?160Mp 時(shí)間剪切應(yīng)力: P/2d2/434600/2242/463.5Mp (6.10) <? 所以軸銷可以安全使用。6.1.6 夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體形狀比較復(fù)雜且四面同時(shí)加工,切削用量大,從而振動(dòng)大,切削負(fù)荷大,因而選擇鑄造夾具體比較合適。底座設(shè)有四個(gè)耳座槽,用T型螺栓固定于銑床工作臺(tái)上。由于夾具比較重,因而不適合采用定向鍵,而是通過夾具體上的找正基準(zhǔn)面確定夾具在機(jī)床上的位置,此方案剛性好,使用性能穩(wěn)定,但制造周期比較長。 6.1.7 夾具體設(shè)計(jì)及其操作的簡要說明 在設(shè)計(jì)本套夾具時(shí),因?yàn)楹唵螉A具的結(jié)構(gòu),可以使制造、操作簡單,采用了手動(dòng)夾緊的方式。雖然夾緊所需要時(shí)間較長,但是整個(gè)機(jī)構(gòu)牢固可靠,能夠保證生產(chǎn)加工的要求。本太夾具的輔助支撐也是手動(dòng)完成的,但是它的操作時(shí)間卻縮短許多,是采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的自位式輔助支撐,而這兩個(gè)支撐與心盤,連接部分以螺釘緊固,形成了一個(gè)大的支撐底盤,對(duì)工件的定位起到了至關(guān)重要的作用。 此外,由于工件的兩端是有錐度的圓柱體,V型塊也設(shè)計(jì)成有坡度形式。這樣可以使工件與夾具的接觸面積增大,承受住工件,以及切削時(shí)產(chǎn)生的巨大的切削力。壓塊是壓在工件的法蘭上的,而壓塊也采用了梯形的結(jié)構(gòu),這樣可以與法蘭充分的接觸,從而壓緊工件,使整個(gè)機(jī)構(gòu)更為合理。 本來夾具的操作簡單,將工件放入V型塊以后,自位支撐頂起的心盤與V型塊一同給工件定位,使之達(dá)到加工的位置要求。而此時(shí),我們便可以轉(zhuǎn)動(dòng)自位支撐的手柄,使之鎖緊。從而分擔(dān)一部分銑削時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。之后便以扳手?jǐn)Q緊鉸鏈壓板上的螺母夾緊工件。拆卸時(shí)也是如此,一定要記得放松自位支撐的手柄,解除自鎖,以不至影響工件的取下。 鉆床夾具的設(shè)計(jì) 第13道工序:鉆12-M12孔的鉆床夾具,本夾具將用于鉆孔、攻絲組合機(jī)床的加工,刀具為硬質(zhì)合金鉆頭。 6.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知,鉆12-M12孔應(yīng)限制六個(gè)自由度。對(duì)于這12孔有位置度要求,加工時(shí),夾具起定位和支撐作用,12個(gè)孔的位置由鉆模板控制,機(jī)床本身確定刀具(鉆頭)均勻分布。 6.2.2 夾緊力的確定 計(jì)算夾緊力時(shí),通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件受切削力、夾緊力(大型工件還應(yīng)該考慮工件重力,運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)該考慮慣性力等)的作用情況,找出在加工過程中夾緊最有利的瞬時(shí)狀態(tài),按靜力平衡原理計(jì)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(shí)際所需要夾緊力的數(shù)值。 即: WkWK(6.11)公式中:Wk?實(shí)際所需夾緊力(N)W?在一定條件下,由靜力平衡計(jì)算出的理論夾緊力(N) K?安全系數(shù) 6.2.3 鉆削力的計(jì)算 鉆頭材料采用硬質(zhì)合金,工件材料為可鍛鑄鐵。切削扭矩計(jì)算公式: M0.098D2.2S0.8Kp(6.12)切削力計(jì)算公式:P319D1.2S0.75Kp(6.13)公式中: M?切削扭矩(Nm) D?鉆頭直徑(Nm) t?切削層的深度(mm) 對(duì)擴(kuò)鉆:t0.5D-d d?擴(kuò)孔前的孔徑(mm) P?軸向切削力(N) S?每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) Kp?修正系數(shù),可選0.87 6.2.4 動(dòng)力源設(shè)計(jì) 由于加工元件比較大,需要夾緊力也比較大,所以采用氣動(dòng)夾緊裝置,氣動(dòng)原理如圖6.2所示7: 1-氣壓馬達(dá) 2-空氣過濾器 3-減壓閥 4-油霧器 5-換向閥 6-左氣壓缸 7-右氣壓缸 圖6.2 氣動(dòng)原理圖 在氣壓缸的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)主要考慮密封和防塵措施。工件依靠氣壓力帶動(dòng)鉤型壓板將工件壓緊在平頂支撐上,設(shè)計(jì)氣缸形成為70,要求工作壓力較大。氣缸的設(shè)計(jì)方式如下: 按作用力方向選單桿活塞(1)氣缸與缸蓋的連接形式氣缸為鑄件,缸筒和缸蓋用螺紋連接(2)氣缸的密封 氣缸中需要密封的有以下幾對(duì)零件之間:氣缸筒與氣缸蓋;活塞桿與活塞(此二次為靜密封);氣缸筒與活塞;活塞桿與氣缸蓋及緩沖套與氣缸蓋(此三次為動(dòng)密封)。 對(duì)于動(dòng)密封,采用了O型密封圈密封的方式。采用O型密封圈時(shí),結(jié)構(gòu)簡單,摩擦阻力小(摩擦系數(shù)約為0.008)。由于接觸面積小會(huì)降低密封性能,必要時(shí)可適當(dāng)增加蜜蜂圈的數(shù)量以提高密封性能(活塞厚度超過30時(shí),可用兩個(gè)密封圈)。在本設(shè)計(jì)中,由于活塞厚度較大,且需要較大壓力,所以增加了兩個(gè)密封圈。 對(duì)于靜密封,加入墊圈,以保證密封性。(3)氣缸的防塵 活塞桿的審出端除了需要密封外,還需要防塵,特別是在灰塵較多和嚴(yán)重不清潔的場所(如鑄造車間、軋鋼車間等),以免過多的塵土進(jìn)入氣缸,影響其壽命。 防塵圈一般不加壓板,當(dāng)振動(dòng)大,活塞速度高,有內(nèi)壓力時(shí),應(yīng)使用壓板,本設(shè)計(jì)使用壓板結(jié)構(gòu)。(4)活塞與活塞桿的連接形式 活塞與活塞桿之間多用螺紋連接,由于活塞受力較大,在運(yùn)動(dòng)速度比較高的情況下沖擊振動(dòng)較大,為避免螺母松脫,要有防松裝置,如彈簧圈,止動(dòng)墊圈等。(5)活塞桿的結(jié)構(gòu)形式 活塞桿的結(jié)構(gòu)有實(shí)心與空心兩種,本設(shè)計(jì)采用實(shí)心形式。一般氣缸蓋多為鑄件(鑄鐵或鋁合金)也有焊接件,本設(shè)計(jì)中為鑄件。可以避免活塞與氣缸蓋端面接觸時(shí),承受空氣壓力的面積太小,在氣缸內(nèi)形成過大壓力。 6.2.5 夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體須將定位、導(dǎo)向、夾緊裝置連接成一體,并能正確的安裝在機(jī)床上。 6.2.6 夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明 本夾具設(shè)計(jì)由工廠圖紙模仿而來,并做了一定的修改,下面簡述一下這套夾具的設(shè)計(jì)思想幾操作過程: 工件是汽車的后橋殼體,加工的是平面上均勻分布的12的孔,由于工件較大,所以夾具體也較大,所以設(shè)計(jì)中在裝配時(shí)考慮到了加工工藝吊裝孔的方法。夾具主要靠平頂支撐和定位心軸支撐工件,由工件的一面進(jìn)刀鉆孔,整個(gè)過程是放置工件?啟動(dòng)氣動(dòng)裝置?夾緊,裝夾時(shí)間短,步驟少,適宜于成批生產(chǎn)。 7 CAD繪圖簡介 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)中,要求全部圖紙用CAD繪圖的方式畫出。眾所周知,傳統(tǒng)的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)采用人工設(shè)計(jì),需要查閱大量資料手冊(cè),進(jìn)行筆算,并手工繪出零件圖和裝配圖,其勞動(dòng)強(qiáng)度大,設(shè)計(jì)周期長,不易修改。然而,使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可提高設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性,特別是計(jì)算機(jī)畫圖便于修改和儲(chǔ)存,因此得到廣泛的應(yīng)用。 AutoCAD屬于使用性軟件,首先利用邊界命令定義出繪圖邊界,然后在繪圖區(qū)做圖,繪圖過程中分出不同層,繪制不同的線形并相應(yīng)選取了不同顏色以示區(qū)別,然后加以說明6。 8 量具設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)汽車后橋殼體工藝工裝,該件產(chǎn)量3000件/年屬于中批量生產(chǎn),合理選用量具對(duì)提高生產(chǎn)率。提高測量精度有餓有重要因。因此,選擇設(shè)計(jì)102c12外圓的單軸雙極限卡規(guī)。由于加工外圓采用自動(dòng)化機(jī)床,采用卡規(guī)測量接節(jié)省了測量時(shí)間,所以,根據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)量具過程如下1 2 5: 設(shè)計(jì)102軸端的卡規(guī): 查得公差代號(hào)c12集基本尺寸102mm時(shí) 上偏差es-0.18mm 下偏差ei-0.53mm 工件軸上偏差為基本偏差es-180um 工件軸下偏差(標(biāo)準(zhǔn)公差)eies-IT-180-350-530um (8.1) 按基本尺寸102mm公差等級(jí)IT12,可得量軌制造公差T14um,量規(guī)位置要素z30um按基本尺寸計(jì)算量規(guī)尺寸偏差 軸用通規(guī):上偏差Ts1es-z-T/2-180-30-14/2-203um (8.2) 下偏差Ti1es-z+T/2-180-30+14/2-217 um(8.3) 通規(guī)尺寸標(biāo)注:DT1102 通規(guī)磨損極限:D+TuD+es102+-0.18101.82 um(8.4) 軸用止規(guī):上偏差 Zs1ei+T-530+14-516 um (8.5) 下偏差 Zi1ei-530 um 止規(guī)尺寸標(biāo)注:Dz1102mm按工藝尺寸計(jì)算量規(guī)尺寸偏差通規(guī)工藝尺寸:DT1D+es-z+T/2102-0.18-0.03+0.014/2 (8.6)101.783mm 軸用通規(guī):上偏差 Ts1+T14um 下偏差Ti10 um 磨損偏差Tu1+z+T/2+30+14/2+37um (8.7)通規(guī)尺寸標(biāo)注:DT1101.783通規(guī)磨損極限:DT1+ Tu1101.783+0.037101.82 um(8.8)止規(guī)工藝尺寸:Dz1D+e1102+-0.53101.47 um (8.9) 軸用止規(guī):上偏差 Zs1+T14um 下偏差 Zi10 um 止規(guī)尺寸標(biāo)注:Dz1101.47 (3)102c12用卡規(guī)校對(duì)量規(guī)尺寸偏差計(jì)算 1 按基本尺寸校對(duì)量規(guī)尺寸偏差 “校通?通”量規(guī):上偏差TTses-z-180-30-210um 下偏差 TTies-z+T/2-180-30+14/2-217um 尺寸標(biāo)注 DTt102 “校通?損”量規(guī):上偏差TSses-180um 下偏差 TSies-T/2-180-14/2-180um 尺寸標(biāo)注:DTs102 “校止?通”量規(guī): 上偏差ZTsei+T/2-530+14/2-523um 下偏差 ZTiei-530um 尺寸標(biāo)注 DZt102 2 按工藝尺寸計(jì)算校對(duì)量規(guī)尺寸偏差 “校通?通”量規(guī):工藝尺寸 DTtD+es-z102+-0.18-0.03 101.79um “校通?通”量規(guī):上偏差TTs 0um 下偏差 TTi-T/2-14/2-7um 尺寸標(biāo)注:DTt101.79 “校止?損”量規(guī)工藝尺寸: DTsD+es120-0.18 101.82um “校通?損”量規(guī)工藝尺寸:上偏差TSs0um 下偏差 TSiT/214/2-7um 尺寸標(biāo)注 DTs101.82 “校通?通”量規(guī)尺寸: DZtD+eiT/2102-0.53+0.014/2 101.477um “校止?通”量規(guī)工藝尺寸:上偏差ZTs0 um 下偏差 ZTiT/2-0.007um 尺寸標(biāo)注 DZt101.477卡規(guī)其它尺寸如表8.1所示:表8.1 卡規(guī)尺寸D1168L198L245Ls108R57.5R169d124d216h87.5h144.5H139.5 9 刀具設(shè)計(jì)加工材料為可鍛鑄鐵,刀具各參數(shù)如表9.1所示13:表9.1 刀具參數(shù)序號(hào)項(xiàng) 目數(shù)據(jù)來源或公式計(jì)算結(jié)果1銑刀直徑d0d01.41.6 a1154mmd0160mm2銑刀厚度BB603銑刀齒數(shù)ZZ(0.04-0.062) d012Z124刀齒截面尺寸H刀B刀伸出量h刀片型號(hào)H刀B刀1420h8D115z5確定端銑刀的幾何角度前角0刃傾角s主偏角r副偏角r后角0副后角00s5。r60。r 10。00 10。6計(jì)算刀槽位置參數(shù)刀槽斜角偏心距l(xiāng)刀槽傾角刀體端面上刀槽底距銑刀軸線的距離Htgrf-tgrasinkk-tgscoskrtg5。sin60。-tg5。cos60。0.032tgtgpcosf0.12e d0/2sinf+ctg+H刀/cos160/sin1.85+12*0.12+14/cos6.1818.119mmtgr-tgsin-tg15。sin6.81。 0.03177H d0 cosrf/2-ctg/cos-m/ cos80*cos1.85-12ctg15/cos6.81-10/cos1572.843rf1.85。p6.81。6.81。15。r-1.81。m10H72.8mm7刀具幾何角度計(jì)算取0刀s刀0。a0刀- a0+15。a0刀 a0+10+6.8116.81。kr刀45。kr刀75。過度刃后角a0刀 a0刀+a0刀/215.905。過度刃傾角k-r15。0刀s刀0。a0刀15a0刀16.81kr刀45。kr刀75。a0刀15.905。k158刀體外形d1185.6739刀齒夾固形式及尺寸刀槽尺寸s選用柱楔塊夾緊楔塊尺寸取M200.5d22sH刀+m-d/2cos514+20.5+22/2cos523.45S23.4510刀片型號(hào)選用D115ZR8 L12 B10C4.5 r1 e0.811端銑刀端面鍵槽的選擇d0160 d69.832 d127 d254d311 L70 R7.95 b15.7t19 t110 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)生活的最后一個(gè)重要的組成環(huán)節(jié),它是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次全面性考察,同時(shí)又為我們提供和模擬了一次真實(shí)環(huán)境下的設(shè)計(jì)過程,為將來我們走上工作崗位奠定了基礎(chǔ)。 對(duì)于機(jī)械類各專業(yè)的學(xué)生來說,畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成工程師基本許連的重要環(huán)節(jié),是學(xué)生由學(xué)習(xí)階段轉(zhuǎn)向?qū)嶋H工作必不可少的訓(xùn)練環(huán)節(jié)。對(duì)于提高我們的綜合技術(shù)素質(zhì)具有十分巨大的指導(dǎo)意義。任何工程技術(shù)問題,都是先把實(shí)際生活中提出的問題變成數(shù)學(xué)模型然后加以求解,再設(shè)計(jì)出圖紙等技術(shù)文件,最后形成產(chǎn)品文件。所以,它是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工作,不僅涉及到數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料、公差、工藝等專業(yè)還有很多其它知識(shí)應(yīng)用其中,同時(shí)還考察了學(xué)生的動(dòng)手能力、計(jì)算能力等各方面的能力。本次設(shè)計(jì)主要通過零件工藝指定、兩套夾具的設(shè)計(jì)及一套刀具、一套量具的設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)繪圖,對(duì)所學(xué)知道達(dá)到了鞏固、提高、完善的目的,是一次由理論到實(shí)踐的演習(xí)。同時(shí),著重培養(yǎng)了編寫說明書、文件資料檢索及工藝性能分析等能力。通過這次設(shè)計(jì)切實(shí)提高了個(gè)人解決實(shí)際問題的能力。 本次設(shè)計(jì)從開始到答辯共用兩個(gè)半月的時(shí)間,炎熱的天氣使設(shè)計(jì)過程增加了不少難度,既要保證設(shè)計(jì)進(jìn)度的順利進(jìn)行,又要保證設(shè)計(jì)質(zhì)量及準(zhǔn)確性,使我真正體會(huì)到了作為一名工程技術(shù)人員的艱辛和不易。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于提高我的綜合素質(zhì)和能力大有好處,它能將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和解決實(shí)際問題有機(jī)的聯(lián)系起來,使我將所學(xué)的知識(shí)用的實(shí)際生活中。 致 謝 為期兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束,在此對(duì)校領(lǐng)導(dǎo)、指導(dǎo)老師、和液壓教研室的老師以及其他老師和同學(xué)給予的幫助表示感謝。 在設(shè)計(jì)過程中,指導(dǎo)教師崔廣臣老師給予了耐心的指導(dǎo),百忙之中仍不辭辛勞的指導(dǎo)各個(gè)細(xì)節(jié),及時(shí)指出錯(cuò)誤及不足之處,并予以糾正。才使得畢業(yè)設(shè)計(jì)按時(shí)完成。 設(shè)計(jì)中得到了其他老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助,學(xué)校圖書館為借閱資料提供方便,對(duì)此表示衷心的感謝。 最后,對(duì)曾經(jīng)給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)再次表示深深的感謝。 參考文獻(xiàn)1 趙如福主編 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版 1990年 371202頁2 許锍潮、何祚倩編寫 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工藝簡明手冊(cè) 水利電力出版社出版 1988年 23546頁3 朱祖良主編 孔加工刀具 國防工業(yè)出版社 1990年 4598頁4 許堅(jiān)、張崇德編寫 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 東北大學(xué)出版社 1998年 5 任嘉卉主編 公差與配合 國防工業(yè)出版社 1990年6 鞏云鵬、田萬祿、張祖立、黃秋波編寫 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 東北大學(xué)出版社 2000年7 左健民主編 液壓與氣壓傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 1999年 附錄A 英文原文MILLING Milling is a machining process that is carried out by means of a multiedge tool known as a milling cutter .In this process,metal removal is achieved through combining the rotary motion of the milling cutter and linear motions of the workpiece simultaneously.Milling operations are employed in producing flat ,contoured and helical surfaces as well as for thread-and gear-cutting operations. Each of the cutting edges of a milling cutter acts as an individualsingle-point cutter when it engages with the workpiece metal .Therefore ,each of those cutting edges has appropriate rake and relief angles .Since only a few of the cutting edges are engaged with the workpiece at