前刹车调整臂外壳零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计

Victory belongs to the most persevering课程设计说明书题 目: “前刹车调整臂外壳”零件的机械加工 工艺规程及工艺装备设计 学生姓名: 吕淑銮 学 号: 0501621218 所在院系: 机械工程学院 专 业: 机/电 班 级: 05 机/电（2） 指导老师: 周益军 职 称: 副教授 目录一零件分析.4一）零件作用二）零件的技术要求二零件工艺分析.5一） 确定毛坯制造形式二）确定零件尺寸公差和加工余量三）拟定零件加工路线四）前刹车调整臂外壳零件加工工序内容设计三专用钻床夹具设计.221.夹具设计任务2.确定夹具的结构方案3.确定夹紧机构4.画夹具装配图5.确定夹具装配图上标准尺寸及技术要求四设计小节.26五参考文献.27机械制造工艺课程设计任务书设计题目：制定解放牌汽车CA10B型前刹车调整臂外壳的加工工艺，设计钻Rc1/8底孔的钻床夹具。设计要求：大批量生产 手工夹紧通用工艺设备设计目的：机械制造工艺能力综合实验是在学完机械制造技术后进行的一个综合性教学环节。实验以课程设计为主，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用所学知识进行工艺系统设计的基本能力。另一方面也为今后做毕业设计进行一次综合训练和准备。学生应当通过机械制造工艺能力综合实验在以下方面得到锻炼。1.熟悉运用机械制造技术课程中的基本理论以及在学习中学到的实践知识，正确解决一个零件的工艺系统的设计以及在加工中的定位、夹紧。工艺路线安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。2.提高结构设计能力。学生通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3.学会使用各类手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处，能够熟练使用这些资料。设计内容：1.编制工艺方案 一份 2.机械加工工艺过程卡片 一份 3.机械加工工艺卡 一份 4.机械加工工序卡 一套 5.工艺装备设计（夹具） 总装图 一张（A1） 6.非标零件图 若干 7.说明书 一份一.零件分析一） 零件的作用题目所给的零件是解放牌CA10B型前刹车调整臂外壳。其安装于汽车的制动器，作用是与各零件配合对汽车起到制动作用，在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的强制制动。其生产类型为大批量生产。二） 零件的技术要求该零件的技术要求如下表所示加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度凸台前端面32 0 - 017IT1163凸台后端面32 0 - 017IT1163舌台前端面12 0 - 024IT1363舌台后端面12 0 - 024IT1363孔6262IT1363孔1212+018+016IT1363槽26两端面26 +028 +006IT1163孔138138+012 0IT1125孔1313+012 0IT1325群孔5-4343+016 0IT13另外零件图还有M10和Rc18的螺纹孔需要加工，以及部分粗糙度较大的面。分析零件图，前刹车调整臂外壳的端面均需要切削加工，除Rc18的孔外，另外几个孔孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度。零件的需加工表面粗糙度较大，其加工精度要求不高，不需要高精度机床加工，通过粗加工和半精加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的工艺性较好。二零件的工艺过程设计一)确定毛坯制造形式零件的材料为KT350，考虑到汽车在刹车过程中零件经常承受交变载荷及冲击性载荷。因此可选择铸件。又因其为大批量生产，可采用砂型机器造型及壳型。二)确定毛坯尺寸公差和加工余量 1）公差等级 由此零件的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2）分模线形状 根据该零件的行位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于平直分模线。 3）零件表面粗糙度 由零件图可知，该零件的各需加工表面粗糙度均大于等于63um。 综上，据切削加工简明实用手册表8-2铸件机械加工余量等级可以确定零件尺寸公差为CT8级，加工余量MA为G级。 查表8-3铸件尺寸公差数值确定公差值为18mm。 查表8-1铸件机械加工余量确定余量为25mm。25mm为进行双侧加工时每册的加工余量值。 其示意图如下： 查表8-4错型值确定错型值为07。 铸件的底侧面采用CT8级。MAG级 顶面则为CT9级MAH级。 砂型铸造孔的加工余量等级可选用相同的等级。三)拟订零件工艺路线1定位基准的选择 1）精基准的选择 根据该零件的技术要求和装配要求，选择零件凸台前端面和轴孔62作为精基准。零件上很多表面都可以采用他们作为基准进行加工。即遵循了“基准统一”原则 2）粗基准的选择 选择零件轴孔62的外圆和凸台后端面作为粗基准。采用62外圆面定位加工内孔，可保证孔的壁厚均匀。采用凸台后端面作为粗基准加工前端面，可以为后续工序准备好精基准。 2.表面加工方法的确定 根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面精度，查课本表 ，确定加工工件的加工方案如下表所示加工表面公差及精度等级表面粗糙度加工方法凸台前端面IT1163粗铣半精铣凸台后端面IT1163粗铣半精铣舌台前端面IT1363粗铣半精铣舌台后端面IT1363粗铣半精铣孔62IT1363粗镗半精镗孔12IT1363钻铰槽26两端面IT1163钻孔138IT1125钻孔13IT1125钻群孔5-43IT13钻M10钻攻丝Rc1/8钻攻丝3.加工阶段的划分将零件加工阶段划分成粗加工。半精加工2个阶段。在粗加工阶段，首先要将精精基准（凸台前端面和62孔轴）准 本好，使后续工序都可以采用精基准顶位加工。4.工序的集中与分散 选用工序集中原则安排调整臂外壳的加工工序。运用集中原则使工件的装夹次数减少，不但可缩短辅助时间，而且用于在一次装夹中加工许多表面，有利于保证各个表面之间的相对位置精度要求。5.工序顺序的安排 机械加工工序的安排如下遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准凸台前端面和轴孔62 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面凸台前后端面和孔62，再加工舌台两端面。遵循“先面后孔”原则，先加工凸台端面，再加工轴孔62，再钻其他各孔。6.机床设备、工装的选用针对大批量生产的工艺特征，选用设备及工艺装备按照通用专用相结合的原则。各工序使用的机床设备、工装及工艺路线如下表所示工序号工序名称及内容机床设备刀具量具1粗铣凸台两端面X51立式铣床端铣刀游标卡尺2半精铣凸台两端面X51立式铣床端铣刀游标卡尺3镗销孔62T716立式金刚镗床镗刀卡尺 塞规4铣槽X51立式铣床立铣刀游标卡尺5铣舌台两面XA613卧式铣床套式面铣刀游标卡尺6钻12+018+016孔X525立式钻床麻花钻卡尺 塞规7钻5-43+016 0台式小钻床麻花钻卡尺 塞规 分度盘8钻13+012 0并钻沉头孔X525立式钻床麻花钻卡尺 塞规9钻138+012 0X525立式钻床麻花钻卡尺 塞规10钻M10螺纹底孔X525立式钻床麻花钻游标卡尺11钻Rc1/8锥螺纹底孔X525立式钻床麻花钻游标卡尺12攻丝丝锥13去毛刺钳工台平锉四)前刹车调整臂外壳零件加工工序内容设计1.零件加工余量工序尺寸和公差的确定下面以工序1和工序2和工序12为例说明加工余量工序尺寸和公差的确定方法1) 工序1和工序2加工凸台两端面至设计尺寸的加工余量工序尺寸和公差的确定。第一二道工序的加工过程为：以后端面B定位，粗铣前端面A，保证工序尺寸P1。 以前端面A定位，粗铣后端面B，保证工序尺寸P2。 以后端面B定位，半精铣前端面A，保证工序尺寸P3。 以前端面A定位，半精铣后端面B，保证工序尺寸P4，达到零件图D的设计要求。D=32 0 - 017 根据1，2道工序的加工过程，画出加工过程示意图，从最后一道工序向前推算，可以找出全部工艺尺寸链。如下图所示，求解各工序尺寸与公差的顺序如下：由图a）可知 P4=D=32 0 - 017由图b）可知 P3=P4+Z4 其中Z4为半精铣加工余量，查附11Z4=1mm则P3=（32+1）mm=33mm。由于尺寸P3是半精铣加工中保证，查附表，半精加工工序的经济加工精度等级可以达到B面的最终加工要求IT9，因此确定该工序尺寸公差为IT9其公差值为0062mm。故P3=（330031）mm由图c)可知P2=P3+Z3.其中Z3是半精加工余量Z3=1mm则P2=(33+1)mm查表半精加工工序的经济加工精度等级可以达到A面的最终加工要求IT9.因此确定该工序尺寸公差为IT9.其公差值为0.062mm.故P4=(34+0.031)mm. 由图d)可知P1=P2+Z2其中Z2是粗加工余量1.5mm.P1=(34+1.5)mm=35.5mm精加工工序经济加工精度等级可达到IT13.因此确定该工序尺寸公差为IT13.其公差值为0.39mm故P1=(35.50.195)mm为验证确定该工序尺寸与公差是否合理,还要对加工余量进行校核,保证最小余量不能为零或负值.余量Z4的校核. Z4是封闭环.Z4max=P3maxP4min=(33+0.031)(320.17)=1.139mmZ4min=P3minP4max=(330.031)32=0.969mm余量Z3的校核 Z3是封闭环Z3max=P2maxP3min=(34+0.031)=1.062Z3min=P2minP2max=(340.031)(33+0.031)=0.938余量Z2的校核 Z4是封闭环. Z2max=P1maxP2min=(35.5+0.195)(340.031)=1.726mm Z2min=P1minP2max=(35.50.195)(34+0.031)=1.274mm余量校核结果表明,所确定尺寸公差是合理的.将工序尺寸按“入体原则”表示:P4=32 0 -0.17mmP3=33.031 0 -0.062mm P2=34.031 0 -0.062mm P1=35.695 0 -0.39mm 2)工序7-钻群孔5-4.3 的加工余量.工序尺寸和公差的确定.根据零件图上对此孔的技术要求.加工此孔只需要钻即可.则钻孔余量Z钻=4.3mm.尺寸公差为0.16mm.2) 工序11钻锥行螺纹Rc1/8底孔(8.8mm)的加工余量.工序尺寸和公的确定.根据此孔的加工技术要求加工此孔只的加工技术要求加工此孔只需要钻即可.则Z钻=8.8mm2切削用量，时间定额的计算1）切削用量的计算工序1粗铣凸台两端面。该工序分为两个工步，工步1以B面定位，粗铣A面，工步2是以A面定位，粗铣B面。由于这一工步是在一台机床上经过一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度v和进给量f是一样的，被吃刀量ap也一样。被吃刀量的确定：工步1的被吃刀量取Z1，Z1=（2.5-1）mm=1.5mm=ap1；工步2的被吃刀量取为Z2，Z2=1.5mm故ap2=1.5mm。即ap1=ap2=ap=1.5mm进给量的确定：根据附表高速钢套式面铣刀铣平面进给量按机床功率510Kw。工件-夹具系统钢度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz取0.2mm/z。铣削速度的计算：按镶齿铣刀，d/z=125/14的条件（d=125mm，z=14）选取，切削速度可选取41m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序铣刀转速为 参照附表所列X51立式铣床的主轴转速，取转速n=125r/min。再将此公式代入上述公式重新计算，可求得该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为：主轴转速n=125r/min。切削速度V=49.06m/min背吃刀量ap=1.5mm.每齿进给量f2=0.2mm/Z工序2-半精锐两端面.该工序分两个工步.情况与工序1同样.背吃刀量ap的确定:取ap=Z3=Z4=1mm.进给量的确定:根据附表,按表面粗糙度Ra5um的条件选取,该工序的每齿进给量f取0.1mm/Z锐削速度的计算:根据表,按镶齿铣刀d/z=125/14铣削速度V=48m/min.由公式n=1000v/d可求得铣刀的速度n为 参照附表所列51型立工铣床的主轴转速,取n=160r/min.将此代入公式,可求该工序的实际切削速度v为 该工序切削用量为:主轴转速n=160r/min,切削速度V=62.8m/min.背吃刀量ap=1mm.每转进给量f=4mm/r工序7-钻群孔54.3 mm孔此工序有5个工步,但各个工步加工情况相同.故可用切削用量. 背吃刀量的确定:取ap=4.3mm进给量的确定:根据附表选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r切削速度的计算:根据附表,按工件材料KT350的条件选取,切削速度V=20m/min.由公式n=1000v/d.可求得该工序的钻头转速n=1481.26r/min.根据列表台式Z4006钻床的主轴转速n=1450r/min.将此转速重新代入公式计算,求出该工序的实际钻削速度V=19.58m/min.工序11-钻锥螺纹Rc1/8底孔(8.8mm)背吃刀量的确定:取ap=8.8mm.进给量的确定:查表确定f=0.1m/r.切削速度:取V=25m/min(切削手册表2.13)所以按机床选取nw=680r/min实际切削速度2)时间定额的计算基本时间tm的计算.工序1:粗铣凸台两端面.根据表中铣刀铣平面(对称铣削,主偏角kr=90)的基本时间tj计算公式可求出该工序的基本时间tj为 tj=(l +l1+l2)fm2式中,当主偏角Kr=90时,切入行程 切出行程 l2=（13）mm。该工序包括两个工步，即两个工步同时加工。故式中l=282mm=164mm；l2=1mm3mm。取l2=1mmfmz=fn=fzzn=0.214125mm/min=350mm/min将上述参考代入上式,则该工序的基本时间tj为工序2:半精铣凸台两端面同理,根据基本时间计算式可求出该工序的基本时间.式中,l=164mm.l1=16.5mm. l2=1mm. fmz=fn=0.114160=224mm/min将上述参数代入式,则该工序的基本时间tj为 工序7-钻群孔54.3根据表钻孔的基本时间tj计算公式可求出钻孔工步的基本时间tj为 式中,切入行程切出行程l2=(14)mm l32mm, l2=1mm, l1=D/2cotKt+(12)=4.3mm2cot54+1mm2.5mm, f=0.1mm/r n=1450r/min将上述结果代入公式,则工序的基本时间tj为 tj =(l+l1+l2)fn=(32+2.5+1)mm(0.11450)mm/min 0.245min=14.7s则该工序的总时间为 t=5tj=(14.75)s=73.5s工序11-:钻锥螺纹Rc1/8底孔(8.8mm)根据表钻孔的基本时间tj计算公式可求出钻孔工步的基本时间tj为 tj = Lfn=(l+l1+l2)fn式中,切入行程 l1=D/2cotKr+(12)mm切出行程l2=(14)mm l=32mm, l2=1mm. l1=D/2cotKr+(12)mm=8.82cot54+14mmf=0.11mm/r n=680r/mm将上述参数代入式,则该工序的基本时间tj为 辅助时间tj的计算。辅助时tj与基本时间tj的关系为tj=(0.150.2)tj。则各个工序的辅助时间分别如下： 工序1的辅助时间：tj=0.1531.2=4.68S 工序2的辅助时间：tj=0.1548.6=7.29S 工序 的辅助时间tj=0.1514.7s=2.175s 工序 的辅助时间tj=0.1529.7s=4.455s.其他时间的计算。除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间，休息与生理需要时间和准备终结时间。由于本设计中零件的生产类型为大批量生产，分推到每个工件上准备时间与终结时间甚微，可不计；布置工作地时间tb是作业时间的2%7%。休息与生理时间tx是作业时间的2%4%本例均取3%，则各工序的其他时间（tb+tx）可按关系式（3%+3%）（tj+tf）计算分别如下：工序1的其他时间：tb+tx=6(31.2+4.68)s2.15s工序2的其他时间：tb+tx=6(48.6+7.29)s3.35s工序7的其他时间：tb+tx=6(73.5+2.175)s4.54s工序11的其他时间：tb+tx=6(29.7+4.455)s2.05s单位时间tdj的计算。本设计中各工序的单位时间分别如下：工序1的单位时间：tdj=(31.2+4.68+2.15)s=38.03s工序2的单位时间：tdj=(48.6+7.29+3.35)s=59.24s工序7的单位时间：tdj=(29.7+4.555+2.05)s36.31s工序11的单位时间：tdj=(73.5+2.175+4.54)s80.22s三 前刹车调整臂外壳专用钻床夹具设计1夹具任务设计 图a所示为零件加工工序 钻锥螺纹Rc1/8底孔的工序简图。已知：工件材料为KT350。毛坯为铸件，所用机床为Z525型立式钻床，成批生产规模。试设计该工序的专用夹具。2确定夹具的结构方案根据工序简图规定的定位基准，选用一面双销定方案（如图a）长定位销与工件定位端面接触，限制 个自由度。且保证工序尺寸 销边销与工件另一定位孔配合取12限制一个自由度 两销连线与水平连线夹角为15度。且保证尺寸100mm。以确保加工孔位置。Rc1/8底孔径尺寸由刀具直接保证，位置精度由钻套位置保证。确定导向装置。本工要求对Rc1/8底孔进行钻。生产批量大。故选用可换钻套作为刀具的导向元件。可换钻套钻套用衬套和钻套螺钉查表。查表确定钻套高度H=16mm。排屑空间h=(0.30.6)d取h=4mm可换钻套确定为钻套螺钉M6 见金属切削机床夹具设计手册其图见装配图。确定夹紧机构选用螺母夹紧。如装配图所示其零件均采用标准元件。可查阅相关标准确定画装配图。确定夹具装配图上的标准尺寸及技术要求确定定位元件之间的尺寸 定位销与削边销中心距 两销中心连线与水平线夹角为15度 确定钻套位置尺寸 钻套中心线与定位端面之间的尺寸及公差取确保零件相应工序尺寸16 0 -0.085 mm的平均尺寸，即15.96mm公差的1/3，偏差对称标注即0.028mm,标注为15.960.028mm确定钻套位置公差钻套中心线与夹具体底面的垂直度公差取0.05mm定位销中心线与夹具体底面的平行度公差取0.02mm.设计小结通过这次课程设计，对所学的知识有进行了一次全面总结和巩固。利用这次机会锻炼了自己的分析问题能力和解决问题能力。为以后找工作，做毕业设计打下了一个良好的基础。刚开始对我们来说，这个课程设计有点难，但在这两三周里，通过同学们的讨论，自己的分析，问题被一个一个解决掉了，看着自己的设计夹具，有种成就感。但在这次课程设计过程中，也发现了自己的不足之处，有些知识都忘记了。今后我会更加努力学习专业知识，以提高自己的能力。参考文献金属切削机床夹具设计手册 1982版 机械工业出版社机械制造设计基础课程设计指导 2007版 人民邮电出版社机械制造工艺设计手册 1984版 哈尔滨工业大学出版社机械制造工艺设计简明手册 1993版 机械工业出版社切削加工简明手册 1985版 机械工业出版社 切削手册 24Life allows no“what-if ”s ,and there is no going back to the beginning.