汽車后輪轂加工工藝及夾具設(shè)計

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華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文汽車后輪轂加工工藝及夾具設(shè)計院（系） 機 電 及 自 動 化 學(xué) 院專 業(yè) 機 械 工 程 及 自 動 化屆 別 2008 級 學(xué) 號 0811111017姓 名 連志軍指導(dǎo)老師 趙紫玉老師華僑大學(xué)教務(wù)處印制2012 年 5 月華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文II摘 要本設(shè)計以金杯客車后輪轂的加工工藝分析及夾具設(shè)計為主要內(nèi)容，在設(shè)計過程中詳細(xì)分析了后輪轂零件圖及其結(jié)構(gòu)，確定了合理的工藝路線，分析并提出了加工過程的技術(shù)要求和精度。在制定工藝過程中,分析了汽車輪轂的生產(chǎn)類型、技術(shù)要求和工藝，繪制了毛坯圖，制定了詳細(xì)的機械加工工藝規(guī)程。經(jīng)過了綜合分析和考慮，選擇了合理的加工機床，選用了合適的刀具、量具以及切削參數(shù)。在夾具設(shè)計中, 完成了鉆擴鉸工序所需的專用夾具的設(shè)計。確定了定位夾緊方案，對夾具的定位誤差進(jìn)行了計算，校核了切削力和夾緊力，均符合要求。達(dá)到了相應(yīng)的設(shè)計技術(shù)要求，保證了零件加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低制造成本。通過閱讀和參考多種文獻(xiàn)和資料，編寫了一份關(guān)于輪轂加工制造技術(shù)的說明書。關(guān)鍵詞：加工工藝，后輪轂，專用夾具華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文IIIAbstractThis design is mainly about manufacturing process analysis of the Jinbei Passenger Vehicle’s rear wheel and fixture design. During the design, a detailed analysis of the Rear Wheel Hub parts diagram and its structure were made to determine a reasonable processing route and propose the technical requirements of the process and accuracy.In the formulation process, i analyzed the production type, technical requirements and processes of the wheels, designed the rough, developed a detailed machining process planning. After a comprehensive analysis and comprehensive consideration, i chosed the reasonable machining machines, selected the appropriate tools, measuring tools and cutting parameters,During the design of the fixture, positioning clamping programs were made .fixture positioning errors were calculated and the cutting force and clamping force were checked .Finally, the design of the special fixtures for the drilling expansion hinges process was completed. All are in line with the requirements to achieve the appropriate design of the technical requirements ,ensure the parts processing’s quality, increase productivity and reduce manufacturing costs. After reading and referencing a variety of literature and information, i have prepared a manual on the wheel manufacturing technology.Keyword: processing the wheel hub special-purpose fixture design華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文IV目 錄第一章 緒論 .1第二章 零件的分析 .32.1 設(shè)計要求及參考： 32.2 汽車后輪轂的用途 32.3 零件各部位的作用 42.4 汽車后輪轂的工藝分析 4第三章 工藝規(guī)程的制定 .53.1 確定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 53.2 確定毛坯的制造方法： 53.3.確定毛坯、繪制毛坯簡圖 .53.4.選擇加工方法，制定工藝路線 .73.6.確定切削用量及基本時間 .143.7.計算時間定額 .22第四章 夾具設(shè)計 .234.1 夾具設(shè)計任務(wù) 234.2 夾具設(shè)計方案的確定 244.3 定位誤差與夾緊的分析及計算 254.4 夾緊方式及夾緊力的計算 264.5 夾緊點的數(shù)目及位置 284.6 夾具的主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 29第五章 結(jié)論 .31致 謝 .32參考文獻(xiàn) .33附 錄 .34華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1第一章 緒論畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)期間的最后一個教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，是一個綜合性的教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)工程技術(shù)人員的主要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是對我們過去學(xué)習(xí)成效的綜合性檢驗。通過這一環(huán)節(jié)培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，提高我們開拓創(chuàng)新的能力，增強我們的動手能力。機械加工工藝設(shè)計和工裝設(shè)計是我們機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)學(xué)生的對口課題，同時又是一個有深度和難度的課題，是綜合性和實踐性較強的課題。這次的畢業(yè)設(shè)計，我的題目是汽車車輪后輪轂制造工藝及鉆鉸擴孔的工裝設(shè)計。它是一種回轉(zhuǎn)體盤類零件。希望通過這次對輪轂的加工工藝規(guī)程的設(shè)計和工裝設(shè)計，可以進(jìn)一步鞏固大三下學(xué)期和大四上學(xué)期這兩次課程設(shè)計的內(nèi)容，對大學(xué)的知識有更好的理解和應(yīng)用，特別是工藝和加工方面有更深刻的理解。1、本課題的研究目的和意義：a、培養(yǎng)學(xué)生獨立工作(包括調(diào)查研究、檢索中外文獻(xiàn)資料、方案制定、技術(shù)文件撰寫、口頭表達(dá)等方面)、分析問題和解決問題的能力。通過畢業(yè)設(shè)計使學(xué)生對大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行全面檢驗。b、通過對汽車發(fā)動機的典型零件汽車后輪轂的加工工藝的編制、典型工序?qū)Ｓ脢A具的設(shè)計、以及專用刀具和量具的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生在工藝設(shè)計方面和工裝夾具設(shè)計方面的能力，設(shè)計過程中要考慮產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟性的問題，在提高汽車后輪轂質(zhì)量的同時為企業(yè)降低生產(chǎn)成本。2.文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：汽車工業(yè)是一個龐大的社會經(jīng)濟系統(tǒng)工程，汽車產(chǎn)品是高度綜合的最終產(chǎn)品，需要組織專業(yè)化協(xié)作的社會化大生產(chǎn)，需要相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品與之配套，長期以來汽車工業(yè)一直是國家建設(shè)的重點項目，雖然取得了一定的成就，但是和世界汽車工業(yè)先進(jìn)國家相比仍然有很大的差距，我國的汽車工業(yè)仍屬起步階段，缺乏競爭力，伴隨著經(jīng)濟的全球化我們面臨著國際國內(nèi)的挑戰(zhàn)。我國汽車工業(yè)起步于 50 年代，經(jīng)過 60 多年的發(fā)展，應(yīng)經(jīng)具備了較好的工業(yè)基礎(chǔ)，汽車總產(chǎn)量位居前列，但是生產(chǎn)技術(shù)競爭力極低，我國的汽車零部件生產(chǎn)能力較整車能力更為落后，直接導(dǎo)致整車質(zhì)量長期增長緩慢，其原因有：a 缺乏掌握專業(yè)和先進(jìn)制造技術(shù)的人才b.從汽車的總體到生產(chǎn)線水平均沒有達(dá)到各自規(guī)模經(jīng)濟水平c.各個企業(yè)分別引進(jìn)不同國家的車，零部件沒有達(dá)到國家國際的通用標(biāo)準(zhǔn)，不能實現(xiàn)通用化，國際化，系列化華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2d.零件配套上的地方保護主義也影響了汽車零件的規(guī)模經(jīng)濟化3.設(shè)計課題本設(shè)計是金杯客車后輪轂的加工工藝和夾具設(shè)計，它位于傳動軸的端部，為連接半軸凸緣，剎車鼓和輪盤總成的重要部件。主要作用是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力和支撐汽車的后輪，保證汽車平衡的前進(jìn)。汽車輪子由輪圈和輪胎組成，它支撐著全車的重量，使汽車得以在道路上行駛，對汽車運 行性能有重大影響。4擬解決的關(guān)鍵問題：a 汽車后輪轂加工工藝b.φ20 孔的鉆、擴、鉸工序夾具設(shè)計5.實現(xiàn)要求：a. 縮短設(shè)計制造周期；b .投資少，成本低，經(jīng)濟效益好；c.工作可靠，便于維修，自動化程度高，減少工人的勞動強度；由于能力有限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中必然有很多不足之處，希望老師多加指教。華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3第二章 零件的分析2.1 設(shè)計要求及參考：汽車后輪轂零件圖如圖 2.1 所示,根據(jù)所提供的汽車后輪轂零件草圖進(jìn)行工藝及夾具設(shè)計，按以下內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計：1.加工工藝規(guī)程的制定：汽車后輪轂的工藝性分析、確定生產(chǎn)類型、汽車后輪轂的毛坯選擇、汽車后輪轂加工工藝規(guī)程的制定、選擇加工方案、確定加工順序、定位基準(zhǔn)的選擇、擬定工藝路線、確定各工序所采用的機床設(shè)備及工藝裝備 、加工余量和工序尺寸及表面粗糙度的確定 、工時定額的確定、工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟性分析等。 2.專用夾具的設(shè)計：根據(jù)某道工序要求設(shè)計專用夾具，包括夾具功能和簡圖、夾具的工作原理、夾具的定位誤差分析、夾具切削力及夾緊力的計算等。3.要求：提供汽車后輪轂零件圖 1 張，夾具裝配圖 1 張，夾具主要零件圖 1 張，工序卡片數(shù)張，詳細(xì)設(shè)計論文 1 份，畢業(yè)論文原文及翻譯各一份。2.2 汽車后輪轂的用途設(shè)計課題是金杯客車后輪轂，它位于傳動軸的端部，為連接半軸凸緣，剎車鼓和輪盤總成的重要部件。主要作用是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動力和支撐汽車的后輪，保證汽車平衡的前進(jìn)。汽車輪子由輪圈和輪胎組成，它支承著全車的重量，使汽車得以在道路上行駛，對汽車運 行性能有重大影響。圖 2.1 汽車后輪轂零件圖華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文42.3 零件各部位的作用⑴ 半軸螺紋孔 M10 共 8 個，是用來鎖緊半軸和防塵的。⑵ 環(huán)槽內(nèi)螺紋孔 M10 共 2 個，是用來拆卸后輪轂的。⑶ 環(huán)槽內(nèi) ?20 孔共 6 個，是用來連接后輪的。⑷ 內(nèi)孔 與 是該零件主要表面，是用來安裝軸承的，傳遞動力。0.24591??0.24591?⑸ 內(nèi)孔 100 與 110 有兩個類似于鍵槽的小槽，它是直接鑄造出來的，是用來敲打軸承的內(nèi)圈，以便拆卸軸承。2.4 汽車后輪轂的工藝分析表 2.1 加工精度及公差表加工表面 尺寸及偏差/mm公差級精度等級 表面粗糙度Ra/μm形位公差/mm外圓及26?其左右端面26?IT12 6.3 端面跳動 0.05137m外圓面， 0.713? 6.3 端面跳動 0.08端面28 6.3 端面跳動 0.08孔0?0.2459???1.6 同軸度 0.05孔1m.011.6 同軸度 0.05孔20.52? 1.6孔1?0.41?6.3 同軸度 φ0.08螺紋孔M10x1.5 8- 0.7? 1.6該零件屬于回轉(zhuǎn)體盤類零件，零件材料為可鍛鑄鐵，該材料的強度不高，但是其耐磨性和減震性良好，適用于承受較小應(yīng)力，要求耐磨減震的零件。除了鑄造出來的內(nèi)腔，肋板和兩個類似于鍵槽的小槽外所有表面都需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。外圓，各端面、階梯面的軸向設(shè)計基準(zhǔn)是 φ100mm 的端面。我們加工時可以先以鑄造的內(nèi)孔 φ96mm 和端面為粗基準(zhǔn)，加工過的內(nèi)孔 φ100mm 為精基準(zhǔn)并且和設(shè)計基準(zhǔn)重合避免了基準(zhǔn)不重合誤差，此零件的工藝性較好。華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5第三章 工藝規(guī)程的制定3.1 確定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定：N 零 =Q×n×（1+α+β） （2.1）式中： N 零 — 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)Q — 產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)，Q=10000 件/年n — 每一件產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量 n=1α — 零件的備品率，一般的情況下 α=3% ～ 5% 取 4%β — 零件的平均廢品率取 β=1%N 零 =10000×1×（1+4%+1%）=15000 件/年3.2 確定毛坯的制造方法：課題來源于工廠，每年都生產(chǎn)很多金杯的汽車，年產(chǎn)量 10000 件以上，該零件的重量約為 12KG，查手冊知生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。零件的 和內(nèi)孔 要鑄造出來，還應(yīng)安放型芯，鑄造后還應(yīng)安排人工時效，目的是消10?10除殘余應(yīng)力。3.3.確定毛坯、繪制毛坯簡圖3.3.1 選擇毛坯的技術(shù)要求根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，材料為可鍛鑄鐵 KTH350-10。鑄件硬度要求 HB120-163 ，該輪轂轂的輪廓尺寸不大，且生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)，宜采用砂型機器造型方法制造毛坯，未注明圓角 R2-4,毛坯的拔模斜度為 2°，鑄造不允許有裂紋，疏松，氣孔，砂眼等缺陷。內(nèi)墻非加工表面的砂型應(yīng)清除，機加工前進(jìn)行噴砂處理，非加工表面應(yīng)涂耐油防銹漆。3.3.2 查有關(guān)手冊確定毛坯尺寸公差和機械加工余量由生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，鑄件材料為可鍛鑄鐵，我們選用砂型機器造型，尺寸公差等級 CT 為 8-10 級，我們選取 9 級，機械加工余量等級為 G,又根據(jù)最大尺寸 226mm，介于 160-250mm 之間，查手冊中的表得鑄件的尺寸公差數(shù)值為 2.8mm。尺寸介于 160-250mm 之間尺寸公差等級 CT 為 9 級，機械加工余量等級為 G 的鑄件的機械加工余量為華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文64mm ，尺寸介于 100-160mm 之間尺寸公差等級 CT 為 9 級，機械加工余量等級為 G 的鑄件的機械加工余量為 3mm，按尺寸大小。查機械加工余量手冊，選取毛坯余量如表 3.1 所示。3.3.3 確定毛坯尺寸、尺寸公差毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可，只需粗加工的表面可取所查數(shù)據(jù)中的小值，須經(jīng)粗加工和半精加工的表面可取其較大值。毛坯尺寸公差由生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，鑄件材料為可鍛鑄鐵，我們選用砂型機器造型，尺寸公差等級 CT 為 8-10級，我們選取 9 級，機械加工余量等級為 G，查手冊知最小鑄造孔尺寸為 30mm,所以 Φ23孔，不鑄造出來，通過加工出來，則毛坯的尺寸查表得如表 3.1 毛坯尺寸及公差表所示：表 3.1 毛坯尺寸及公差表項目 零件尺寸/mm加工余量等級機械加工余量/mm鑄件尺寸公差/mm毛坯尺寸/mmΦ226 外圓 226 G 4 2.8 Φ234±1.4Φ226 左右端面 18 G 4.5 2.8 22.5±1.4Φ150 外圓 150 G 3 2.5 Φ150±1.3Φ140 外圓 140 G 3 2.5 Φ146±1.3Φ137 外圓 137 G 3 2.5 Φ140±1.3Φ137 端面 47 G 3.5 2.5 49.5±1.3Φ100 孔 100 G 2.5 2.2 Φ95±1.1Φ100 右端面 7 G 2.5 2.2 9.5±1.1Φ110 孔 110 G 3 2.5 Φ104±1.3Φ110 孔左端面 7 G 3.5 2.5 10.5±1.3Φ120 孔 120 G 3 2.5 Φ114±1.3Φ120 孔左端面 30 G 3.5 2.5 30±1.3Φ120 孔右端面 13 G 3.5 2.5 13±1.3鑄件的分型面選擇在通過Φ226的右端面的平面，毛坯的技術(shù)要求：1.毛坯精度等級CT為9，材料為KTH350-102.熱處理：時效處理，鑄件硬度HB120-1633.未注明鑄造圓角R2-4，拔模斜度2°4.鑄造不允許有裂紋，疏松，氣孔，砂眼等缺陷5.內(nèi)腔非加工表面的砂型應(yīng)清除，機加工前應(yīng)做噴砂處理，非加工表面涂耐油防銹漆華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文73.3.4 設(shè)計毛坯圖毛坯圖如圖 3.1 所示華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8圖 3.1 毛坯圖 3.4.選擇加工方法，制定工藝路線3.4.1 定位基準(zhǔn)的選擇原則：根據(jù)定位基面表面狀態(tài)，定位基準(zhǔn)又可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。凡是以未經(jīng)過機械加工的毛坯表面作定位基準(zhǔn)的，稱為粗基準(zhǔn)，粗基準(zhǔn)往往在第一道工序第一次裝夾中使用。如果定位基準(zhǔn)是經(jīng)過機械加工的，稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)的選擇原則是不同的。(一)粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇，主要考慮如何保證加工表面與不加工表面之間的位置和尺寸要求，保證加工表面的加工余量均勻和足夠，以及減少裝夾次數(shù)等。具體原則有以下幾方面：1．如果零件上有一個不需加工的表面，在該表面能夠被利用的情況下，應(yīng)盡量選擇該表面作粗基準(zhǔn)。2．如果零件上有幾個不需要加工的表面，應(yīng)選擇其中與加工表面有較高位置精度要華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9求的不加工表面作第一次裝夾的粗基準(zhǔn)。3．如果零件上所有表面都需機械加工，則應(yīng)選擇加工余量最小的毛坯表面作粗基準(zhǔn)。4．同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)只能用一次。5．粗基準(zhǔn)要選擇平整、面積大的表面。(二)精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時，主要應(yīng)考慮如何保證加工表面之間的位置精度、尺寸精度和裝夾方便，其主要原則是：1．基準(zhǔn)重合原則 即選設(shè)計基準(zhǔn)作本道加工工序的定位基準(zhǔn)，也就是說應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)相重合。這樣可避免因基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。2．基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 在零件加工的整個工藝過程中或者有關(guān)的某幾道工序中盡可能采用同一個（或一組）定位基準(zhǔn)來定位，稱為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。3．互為基準(zhǔn)原則 若兩表面間的相互位置精度要求很高，而表面自身的尺寸和形狀精度又很高時，可以采用互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的方法。4．自為基準(zhǔn)原則 如果只要求從加工表面上均勻地去掉一層很薄的余量時，可采用以加工表面本身作定位基準(zhǔn)。根據(jù)上述定位基準(zhǔn)的選擇原則，分析本零件，本零件加工面其中外圓加工和孔的的加工中這些外圓面和孔的軸線都是設(shè)計基準(zhǔn)，都可選為定位基準(zhǔn)，本零件以 φ137 端面和內(nèi)孔中心軸線為設(shè)計基準(zhǔn)，為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差，選它們?yōu)槎ㄎ痪鶞?zhǔn)，遵循“基準(zhǔn)重合”原則。對于回轉(zhuǎn)體零件通常以外圓作為粗基準(zhǔn)。外圓 φ226 右端面上有分模面，表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，故不能選為粗基準(zhǔn)。3.4.2 零件表面加工方法的選擇表面加工方法的確定： 根據(jù)汽車后輪轂零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表 3.2 表所示：華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10表 3.2 零件的加工精度及加工方法加 工 表 面 尺 寸 精 度 等 級表面粗糙度Ra/um加 工 方 案Φ226 外圓 IT9 6.3 粗車→半精車Φ226 左右端面 IT9 6.3 粗車→半精車Φ137 外圓 IT9 6.3 粗車→半精車Φ137 端面 IT9 6.3 粗車→半精車Φ100 孔 IT8 1.6 粗車→半精車→精鏜Φ100 孔右端面 IT9 6.3 粗車→半精車Φ110 孔 IT8 1.6 粗車→半精車→精鏜Φ110 孔左端面 IT9 6.3 粗車→半精車Φ110 孔右端面 IT9 6.3 粗車→半精車Φ120 右端面 IT9 6.3 粗車→半精車Φ120 孔 IT8 6.3 粗車→半精車Φ23 孔 IT8 1.6 鉆→鉸→擴M10X1.5 孔 IT12 -- 鉆→攻螺紋3.4.3 制定工藝路線原則：先面后孔、先主后次、先粗后精。a.加工階段的劃分該汽車后輪轂加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、精加工兩個階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)準(zhǔn)備好，即先粗車 Φ137 的端面以及 Φ100 的內(nèi)孔，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；在粗加工階段完成后半精加工和精加工，然后進(jìn)行鉆孔。b.工序的集中與分散選用工序集中原則安排汽車后輪轂的加工工序。該零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用通用機床配以專用工裝，以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。c.工序順序的安排（1）機械加工工序①遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序，最后安排精華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11加工工序②遵循“先主后次”原則，先加工主要表面后加工次要表面。③遵循“先面后孔”原則，先加工出外圓和端面，以便于輔助夾緊。再加工內(nèi)孔。（2）熱處理工序鑄造成型后，對鑄件進(jìn)行人工時效處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。（3）輔助工序毛坯鑄造成型后，應(yīng)對鑄件毛坯安排清砂工序，并對清砂后的鑄件進(jìn)行一次尺寸檢驗，然后再進(jìn)行機械加工，在對本零件所有的加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。為保證達(dá)到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求，必須制定合理的工藝路線。由于生產(chǎn)綱領(lǐng)為大量生產(chǎn)，所以采用通用機床配以專用的工、夾、量具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率和減少機床數(shù)量，是生產(chǎn)成本下降。d.確定工藝路線：經(jīng)過上面的分析和綜合考慮，確定該零件的工藝路線如下：工序一：毛坯鑄造工序二：時效處理工序三：噴砂處理工序四： 粗車 Φ226 外圓與其右端面，粗車 Φ150 外圓工序五： 粗車孔 Φ120 及其左右兩個端面，粗車孔 Φ110工序六： 粗車孔 Φ100 及其左端面，Φ226 外圓的左端面和 Φ140 和 Φ137 外圓工序七： 精車 Φ226 外圓與其右端面，精車 Φ150 外圓工序八： 精車孔 Φ120 及其左右兩個端面，精車孔 Φ110工序九： 精車孔 Φ100 及其左端面，Φ226 外圓的左端面和 Φ140 和 Φ140 外圓工序十： 鉆擴鉸孔 6-Φ20,擴孔 Φ23工序十一： 鉆螺紋底孔 10-Φ8.6 ,攻螺紋 M10X1.5工序十二： 精鏜孔 Φ100 及孔 Φ110工序十三： 檢驗 華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文123.5.工序設(shè)計3.5.1 選擇加工設(shè)備與工藝裝備3.5.1.1 選擇機床和夾具由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，所以加工設(shè)備宜以通用機床為主，輔助以少量專用機床，其生產(chǎn)方式以通用機床家專用夾具為主，輔助以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各個機床上的裝卸及各機床間的傳遞均由人工完成，需設(shè)計專用夾具。參考文獻(xiàn)車床選用 C620 并采用專用夾具進(jìn)行夾緊定位，鉆、擴、鉸 20 孔和鉆螺紋底孔 10-Φ8.6 ,攻螺紋 M10X1.5 均采用組合鉆床并需?設(shè)計專門夾具3.5.1.2 選擇刀具車床上加工的工序：一般選用硬質(zhì)合金車刀和鏜刀。加工鑄鐵類零件采用 YG 類硬質(zhì)合金，粗加工用 YG8，半精加工用 YG8 并調(diào)整切削用量，精加工選用 YG6鉆、擴、鉸 20 孔和鉆螺紋底孔 10-Φ8.6 ,攻螺紋 M10X1.5?均采用組合鉆床，刀具為高速鋼鉆頭，對 6 個 20 孔和 10 個螺紋孔同時加工?3.5.1.3 選擇量具由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，一般情況下盡量采用通用量具。根據(jù)表面精度要求，尺寸要求和形狀特點，參考資料，外圓尺寸、軸向尺寸選擇游標(biāo)卡尺檢驗， 螺紋底孔選用螺紋塞規(guī)檢驗根據(jù)上面分析工藝過程卡片：華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13產(chǎn)品型號 零（部）件圖號1華僑大學(xué)機電學(xué)院機械加工工藝過程卡 產(chǎn)品名稱 零（部）件名稱汽車后輪轂材料牌號KTH350 毛坯 鑄件 尺寸 每臺件數(shù)1 備注工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 車間設(shè)備 工藝裝備 時間01 毛坯鑄造砂型機器造型02 熱處理 時效處理 熱03 噴砂涂漆內(nèi)腔非加工表面砂型清除，機加工前噴砂，非加工表面涂耐油防銹漆噴涂04 粗車 以左端面及 φ95mm 孔定位，粗車 Φ234 外圓與其右端面，粗車 Φ153 外圓金 C620 專用夾具、YG8 車刀，游標(biāo)卡尺105 粗車 以加工過 φ227mm 外圓及右端面定位，粗車孔Φ114 及其左右兩個端面，粗車孔 Φ104 及左端面金 C620 專用夾具、YG8 車刀，游標(biāo)卡尺206 粗車 以加工過 φ108mm 孔及右端面定位，粗車孔Φ95 孔及其左右兩個端面，Φ227 外圓的左端面和Φ146 外圓和 Φ140 外圓 0金 C620 專用夾具、YG8 車刀，游標(biāo)卡尺刀、游標(biāo)卡尺07 半精車 以左端面及 φ98mm 孔定位，半精車 Φ227 外圓與其右端面，精車 Φ151 外圓金 C620 專用夾具、YG8 車刀，游標(biāo)卡尺刀、游標(biāo)卡尺208 半精車 以加工過 φ226mm 外圓及右端面定位，半精車孔 Φ119 及其左右兩個端面，半精車孔 Φ108金 C620 專用夾具、YG8 車刀，游標(biāo)卡尺刀、游標(biāo)卡尺刀509 半精車 以加工過 φ109 孔及右端面定位，半精車孔 Φ98 孔及其左右兩個端面，Φ226 外圓的左端面和 Φ140 外圓金 C620 專用夾具、YG8 車刀，游標(biāo)卡尺510 鉆 鉆擴鉸孔 Φ20,擴孔 Φ23 金 組合鉆 床專用夾具、高速鋼鉆頭，游標(biāo)卡尺鉆、千分尺811 鉆 鉆螺紋底孔 10-Φ8.6 ,攻螺紋 M10X1.5, 金 組合鉆 床專用夾具、高速鋼鉆頭，螺紋塞規(guī)12 鏜 精鏜孔 Φ99 及孔 Φ109 并倒角 金 T470K 專用夾具、YG6 鏜刀，游標(biāo)卡尺13 檢驗 檢驗各尺寸華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文143.5.2 確定工序尺寸表面多次加工的工序尺寸只與加工余量有關(guān)前面以確定各圓柱表面的總加工余量（毛坯余量） ，應(yīng)將毛坯余量分為各工序的加工余量，然后由后往前計算工序尺寸。中間尺寸公差按加工方法的經(jīng)濟精度確定如表 3.4 所示：表 3.4 各工序的尺寸及公差表工 序 余 量 工 序 加 工 至 尺 寸 及 公 差加 工表 面 粗 半 精 精 粗 半 精 精Φ234 外圓 3.5 0.5 -- 0.4627??Φ226Φ234 右端面 201.5 0.5 -- 21 0.8425?Φ234 左端面2 0.5 -- 0.8415?0.541?Φ153 外圓 1 0.5 -- 0.4??Φ150Φ143.5 外圓1.25 0.5 -- 0.10.81?Φ140.5 外圓1.25 0.5 0.438?0.837?Φ137 端面 3 0.5 -- —Φ95 孔 1.5 0.5 0.5 0.3598??0.29?0.24591??Φ100 孔右端面 49.52 0.5 .20547?47Φ110 孔左端面 10.53 0.5 -- 7.5 7Φ104 孔 2 0.5 0.5 0.3518??0.8719?0.24591??Φ114 孔 2.5 0.5 -- .09.20Φ120 孔左端面 303 0.5 -- .2635??.623??Φ120 右端面 133 0.5 -- 0.21??0.12??華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文153.6.確定切削用量及基本時間切削用量包括背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f 和切削速度 v。確定順序是先確定 ap、f 在確定v。3.6.1 粗車工序切削用量及基本事件時間的確定3.6.1.1 切削用量：本工序為粗車。已知加工材料為 KTH350-10，HB120-163，鑄件；機床為 C620 型臥式車床,工件裝夾選用專用夾具。粗車 φ230 外圓：所選刀具為 YG8 硬質(zhì)合金車刀。查表得，C620 車床中心高為 200mm， ，故選刀杠尺寸25mm×25mm，刀片厚度 4.5mm，車刀幾何形狀為卷屑槽倒棱型前刀面，前角 γ 0=15°,后角 α 0=6°，主偏角 κ r=45°，副偏角 κ r’=10°，刀刃傾角 λ s=0°，刀尖圓弧γ ε =1.0mm。? 背吃刀量 ap:粗車雙邊余量為 6，顯然 ap=6/2=3mm。? 進(jìn)給量 f：查表得，f=1.2～1.8mm/r，按 C620 車床的進(jìn)給量范圍 0.08-1.59mm/r，選擇 f=1.2mm/r。確定的進(jìn)給量需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度要求，需進(jìn)行校驗。C620 進(jìn)給機構(gòu)允許的進(jìn)給力 Fmax=3530N。查表得當(dāng)可鍛鑄鐵 HB=170、a p=2-10mm、f=0.08～1.59mm/r、κ r=75°、v=70-85m/min 時，進(jìn)給力 Ff=1344N。F f修正系數(shù)為 kκTF =1.17,kλsF =1.0,kγ0F =1.0,故實際進(jìn)給力 Ff=1344×1.17N=1572.48N＜F max ，所選進(jìn)給量 f=0.5m/r 可用。車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度：查表車刀后面最大磨損量取為 1mm，車刀壽命 30T/min。? 切削速度 v：查表按公式計算硬質(zhì)合金刀具切削速度，YG8 硬質(zhì)合金車刀加工可鍛鑄鐵HB150,ap=1.5mm、f0.4mm/r 時，切削速度 v=32.67m/min。切削速度修正系數(shù) k 料 v=1,k皮 v=0.85,k 刀 v=0.83,k 方 v=1.9,kκr =1.0,故v=32.67×0.85×0.83×1.9=43.791m/min，n=1000v/(πd)=158.93r/min。按 C620 車床的轉(zhuǎn)速，選擇 n=150r/min=2.5r/s，實際切削速度 v=43.33m/min。校驗機床功率：查表當(dāng)可鍛鑄鐵 HB170,ap=1.5mm、f0.4mm/r 時，切削速度v=32.67m/min,Pc=1.4kW。切削功率的修正系數(shù)為kκrPc =0.89,kγ0Pc =1.0,kMPc=1.0,kκPc =1.0,kTPc =1.0,kSPc =0.8,ktPc =0.65,故實際切削時的vcxympCkTaf?華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文161123()/jdllLTi ifnfn???1123()/jdllLTi ifnfn???功率為 Pc=1.4×0.89×0.8×0.65=0.65kW。按 C620 車床，當(dāng) n=150r/min 時，機床主軸允許功率 PE =5.9kW。P c ＜P E ，故所選切削用量可在 C620 車床上進(jìn)行。最后確定 ap =1.5mm、f=0.5mm/r，n=150r/min,v=43.33m/min。粗車孔 Φ114 及其左右兩個端面，粗車孔 Φ104,粗車孔 Φ96 及其左端面，Φ234 外圓的左端面和 Φ144 外圓采用車外圓 φ230 的刀具加工這些表面，加工余量皆可一次走刀切除，a p =1.5mm，f=0.5mm/r，主軸轉(zhuǎn)速與車外圓 φ89mm 相同。3.6.1.2 基本時間粗車外圓 φ230mm：式中 l=26mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm, l 2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1則 Tj2=24s粗車 φ230 右端面：式中 d=230mm，d 1=151mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=38s粗車外圓 φ154mm：式中 l=2mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=3mm, l 2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1則 Tj2=4s粗車 φ116 右端面：式中 d=128mm，d 1=116mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=11.2s粗車內(nèi)孔圓 φ116mm：123jllLiifnf??123jllLTiifnf??123jllLiifnf??華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文171123()/jdllLTi ifnfn???1123()/jdllLTi ifnfn???1123()/jdllLTi ifnfn???1123()/jdllLTi ifnfn???式中 l=13mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm, l2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1則 Tj3=13.6s粗車 φ116 左端面：式中 d=119mm，d 1=106mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=16.8s粗車內(nèi)孔圓 φ106mm：式中 l=30mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm, l2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1則 Tj3=27.2s粗車 φ106 左端面：式中 d=109mm，d 1=100mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=13.6s粗車 φ96 左端面：式中 d=137mm，d 1=96mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=22.8s粗車內(nèi)孔圓 φ96mm：式中 l=47mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm, l2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1則 Tj3=40.8s粗車 φ99 右端面：式中 d=99mm，d 1=90mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)123jllLiifnf??123jllLiifnf??華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文181123()/jdllLTi ifnfn???=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=13.6s粗車 φ227 左端面：式中 d=227mm，d 1=144mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 則 Tj1=72.8s粗車外圓 φ144mm：式中 l=12.5mm，l 1=0, l2=4mm，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1則 Tj5=13.2s3.6.2 半精加工切削用量及基本事件時間的確定3.6.2.1 切削用量：工序為半精車。已知加工材料為 KTH350-10，HB120-163，鑄件；機床為 C620 型臥式車床,工件裝夾在三爪卡盤中。半精車 φ227 外圓：所選刀具為 YG8 硬質(zhì)合金車刀。查表得，C620-1 車床中心高為 200mm， ，故選刀杠尺寸 25mm×25mm，刀片厚度 4.5mm，車刀幾何形狀為卷屑槽倒棱型前刀面，前角 γ 0=15°,后角 α 0=6°，主偏角 κ r=45°，副偏角 κ r’=10°，刀刃傾角 λ s=0°，刀尖圓弧γ ε =1.0mm。? 背吃刀量 ap: ap=1/2=0.5mm。? 進(jìn)給量 f：查表得，f=0.3～0.5mm/r，按 C620 車床的進(jìn)給量，選擇 f=0.4mm/r。由于是半精加工，切削力較小，故不需進(jìn)行校驗。? 切削速度 v：查表，車刀后刀面最大磨損量取為 0.4mm，耐用度 30min。YG8 硬質(zhì)合金車刀加工鑄鐵件 HB10-20,HBS170 時 f=1.0-1.5,取 f=1.3mm/r,切削速度擴孔速度約為鉆孔切削速度的 1/2,擴孔切削速度約為鉆孔切削速度的 1/2-1/3,取擴孔和擴沉頭孔切削速度都為 n=340r/min=5.6r/s。 ，擴孔工步基本時間式中 l=18mm，l 1= (D-d1)/2·cotκ r/2+(1～2)=2mm, l2=1～4mm，f=1.0mm/r，n=5.6r/s i=1123jllLiifnf??123jllLTiifnf??123jllLTiifnf??華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22則 Tj1=4.2s6 個孔則 T=6×4.2s=25.2s鉸孔工步基本時間式中 l=18mm，l 1= (D-d1)/2·cotκ r/2+(1～2)=2mm, l2=1～4mm，f=1.0mm/r，v=60m/min n=950r/min=15r/s i=1 則 Tj1=2s擴沉頭孔工步基本時間式中 l=5mm，l 1= (1～2)=2mm, l2=2mm，l 3=0mm ，f=1.0mm/r，v=60m/s n=340r/min=5.6r/s i=1則 Tj1=1.s鉆螺紋底孔 8.6 孔工步基本時間式中 l=27mm，l 1= (1～2)=2mm, l2=2mm，l 3=2mm ，f=0.35mm/r， n=680r/min=11.3r/s i=1則 Tj1=8.3s攻螺紋底孔 M10X1.5 孔工步基本時間式中 l=27mm，l 1= (1～2)=2mm, l2=2mm，l 3=2mm ，f=0.35mm/r， n=280r/min=4.67r/s i=1則 Tj1=19.7s3.6.4 精加工切削用量及基本事件時間的確定3.6.4.1 切削用量：本工序為精加工，精鏜內(nèi)孔圓 φ109mm 和精鏜內(nèi)孔圓 φ99mm：鏜刀選 YG6 硬質(zhì)合金，直徑為 20mm 的圓形鏜刀，主偏角 κr =45°，其耐度為T=30min。123jllLTiifnf??123jllLTiifnf??123jllLTiifnf??123jllLTiifnf??華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文23背吃刀量 ap:雙邊余量為 1mm，顯然 ap=1/2=0.5mm。進(jìn)給量 f：查表得，刀具材料為硬質(zhì)合金，工件材料為鑄鐵，精鏜時 v 的取值范圍1.166～1.5m/s，f 的取值范圍 0.12-0.15mm/r,選取 v=1.5m/s=90m/min=4.7r/s=280r/minf=0.15mm/r3.6.4.2 基本時間精鏜內(nèi)孔圓 φ109.8mm：式中 l=30mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=3mm, l2=0，l 3=0，f=0.15/r，n=4.7r/s，i=1則 Tj3=4.7s精鏜內(nèi)孔圓 φ99.8mm：式中 l=47mm，l 1= ap/tanκ r+(2～3)=3mm, l 2=0，l 3=0，f=0.15mm/r，n=4.7r/s，i=1則 Tj3=7.1s3.7.計算時間定額單件時間的計算公式為：T 單件 =Tj+T 輔 +T 布置 +T 休由于生產(chǎn)批量為較大批量，本次設(shè)計沒有具體計算輔助時間 T 輔 、布置工作地點時間T 布置 和休息和生理需要時間 T 休 ，在中批量生產(chǎn)中，輔助時間 T 輔 可按基本時間的百分比進(jìn)行估算，并在實際中修改，使之趨于合理?；緯r間 Tj和輔助時間 T 輔 總和稱為操作時間，布置工作地點時間 T 布置 一般按操作時間的 2%～7%來計算，休息和生理需要時間 T 休一般按操作時間的 2%來計算。另外，由于生產(chǎn)批量為中批量，故忽略了準(zhǔn)備與終結(jié)時間。生產(chǎn)的準(zhǔn)備、結(jié)束等輔助時間可以按照基本加工時間的 20%計算。為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少基本時間，應(yīng)從以下三方面著手來減少時間定額以提高生產(chǎn)效率：（1）減少輔助時間和輔助時間與基本時間重疊；（2）減少布置工作地點時間；（3）減少準(zhǔn)備于終結(jié)時間。123jllLiifnf??123jllLiifnf??華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文24華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文25第四章 夾具設(shè)計4.1 夾具設(shè)計任務(wù)本設(shè)計是針對鉆擴鉸孔 6-Φ20,擴孔 Φ23 這一工序設(shè)計的汽車后輪轂的專用夾具，其工序要求為：以 Φ100 的中心軸線、Φ137 端面為基準(zhǔn)，孔內(nèi)表面的粗糙度要求為1.6，需經(jīng)過鉆，擴，鉸達(dá)到加工精度的要求。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，設(shè)計專用夾具。進(jìn)行鉆、擴、鉸 20 孔的夾具設(shè)計。本夾具應(yīng)用于組合鉆床，刀具為高速鋼鉆頭，對 6 個 20 孔同時? ?加工。本夾具是專用夾具，因此不需要考慮其通用性，所以夾具設(shè)計要結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便迅速。要求設(shè)計中力源裝置為氣缸。工藝要求和夾緊定位如圖 4.1 所示：夾緊之后，鉆孔至 擴孔至 鉸孔至0.138??0.849?0.52??圖 4.1 鉆擴鉸 工序圖20?華僑大學(xué)機電及自動化學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文264.2 夾具設(shè)計方案的確定4.2.1.基準(zhǔn)面的選擇夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸以及加工的條件等。在設(shè)計夾具體時應(yīng)滿足以下基本要求:? 具有足夠的強度和剛度。? 結(jié)構(gòu)簡單、輕便，在保證強度和剛度前提下結(jié)構(gòu)盡可能簡單緊湊，體積小、質(zhì)量輕和便于工件裝卸。? 安裝穩(wěn)定牢靠。? 結(jié)構(gòu)的工藝性好，便于制造、裝配和檢驗? 尺寸要穩(wěn)定且具有一定精度。? 清理方便。? 達(dá)到零件所須的技術(shù)要求故本方案的基準(zhǔn)面以鉆床的工作臺平面為基準(zhǔn)面。4.2.2 定位原理及定位方案的選擇與實現(xiàn)a.工件的定位原理自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個自由度，即沿 OX,OY,OZ 三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉(zhuǎn)動自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。由于 Φ23 的孔軸線要求位置度誤差以 Φ100 的中心軸線、Φ137 的端面和右端Φ110 的孔作為基準(zhǔn)，誤差控制在 Φ0.5 以內(nèi)，且滿足最大實體要求。根據(jù)零件的技術(shù)要求：定位方案確定為一端面，一孔和一點定位。b.定位方案的選擇及實現(xiàn)零件的定位方案有如下：采用 Φ110 內(nèi)孔及其右端面和小槽實現(xiàn)定位方案用一個端面實現(xiàn) 3 個自由度的限制，