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I 畢業(yè)設計（論文）任務書 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 機械 053 姓名 孔琳琳 下發(fā)日期 2009-6-15 題目 CA10B 前剎車調(diào)整臂外殼加工工藝設計及專用夾具設計 專題 1. 計 CA10B 前剎車調(diào)整臂外殼加工工藝設計2. 13.8 和 16 沉孔加工鉆床夾具設計 主 要 內(nèi) 容 及 要 求 要求： 在教師的指導下，獨立完成設計任務，培養(yǎng)較強的創(chuàng)新意識和學習能力，獲 得機械工程師的基本訓練。使整個設計在技術上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上 是可行的。工藝規(guī)程設計應該滿足加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，經(jīng)濟性要求，機床夾具設計方案應 該合理，有一定的特色和見解。計算步驟清晰，計算結果正確；設計制圖符合國家標準； 使用計算機設計，計算和繪圖；說明書要求文字通順，語言簡練，圖示清晰。 必須以負責的態(tài)度對待自己所做的技術決定，數(shù)據(jù)和計算結果。 主要內(nèi)容： （1） 確定生產(chǎn)類型，對零件進行工藝分析。 （2） 選擇毛胚種類及其制造方法 （3） 擬定零件的加工工藝過程，選擇各工序的加工設備和工藝裝備，確定各工序 切削用量和工學尺寸，計算某一代表工序的工時定額。 （4） 填寫工藝文件： 工藝過程卡片（或工藝卡片） ，工序卡片（可視工作量大小 只填部分主要工序的工序卡片） 。 （5） 設計指定工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。 （6） 撰寫畢業(yè)設計說明書。 成果形式： 設計說明書不少于 2 萬字，查閱文獻 15 篇以上，翻譯與課題有關的英 文資料 2 篇，譯文字數(shù)不少于 5000 字，繪制圖紙折合總量不少于 5 張 A1 主要 技術 參數(shù) 該零件圖一張，年生產(chǎn)綱領 5000 件，每日一班。 進 度 及 完 成 日 期 3 月 23 日4.月 3 日 ：實習 二周 4 月 6 日4 月 10 日 ：繪制被加工零件圖和毛胚圖并繪制三維圖 一周 4 月 13 日4 月 24 日 制定加工路線，編制工藝卡 二周 4 月 27 日5 月 8 日 ：進行設計和計算 二周 5.月 11 日5 月 22 日 ：設計第一套夾具裝配圖 二周 5 月 25 日5 月 29 日 ：設計夾具的零件圖 一周 6 月 1 日6 月 56 日 ：外文資料翻譯 一周 6 月.8 日6 月 12 日 ：編制和整理設計計算說明書 一周 6 月 15 日6 月 19 日 ：機動 一周 6 月 22 日6 月 26 日 ：準備答辯和答辯 教學院長簽字 日期 教研主任簽字 日期 指導教師簽字 日期 摘要 本設計是調(diào)整臂外殼的加工工藝及專用夾具設計?？紤]零件在機床運行 過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。它的主要加工 面是孔、調(diào)整臂的幾個端面和槽，在加工中由于面的加工精度要比孔的加工精 度容易保證。因此，在設計中采用先面后孔的原則，并將孔與平面的加工劃分 為粗加工和精加工階段，以保證加工精度。在本設計中，先以 R41 外圓加工出 兩端面，再以該基準面加工相應的孔。在后面的工序中，均以該孔與端面為定 位基準，加工調(diào)整臂的孔、槽和一些端面，在整個加工過程中，分別采用了銑 床、鉆床和車床。并設計了銑側面、鏜孔和銑槽等的專用夾具，并對它們的定 位都采用了一面兩銷定位。由于該零件的尺寸不大，所需的夾緊力不大。因此， 夾緊方式都采用手動夾緊，它的夾緊簡單，機構的設計更為方便，滿足夾緊要 求。 關鍵詞： 調(diào)整臂外殼零件，毛坯、加工工藝，專用夾具，定位， 夾緊 bstract The shell design is the adjustment of the processing technology boom and exclusive fixture design. Consider the parts in the machine is running is not the hardest hit, spare parts and relatively simple structure, the choice of rough castings. Its main processing is the hole surface, adjusting the number of face and arm slot, in the process of machining accuracy due to face processing than the hole to ensure the accuracy of easily. Therefore, the use in the design after the first hole of the principle of surface and hole and two-dimensional processing is divided into roughing and finishing stages to ensure the machining accuracy. In this design, the first R41 at both ends of the cylindrical surface processing, and then base-level processing of the corresponding hole. The processes behind both holes with the end of the baseline for positioning, processing to adjust the arm holes, slots, and some face in the whole process, namely the use of a milling machine, drilling machine and lathe. And the design of the side milling, boring and milling fixture dedicated ducts and their location use the side of the two targeted marketing. Due to the size of the parts do not, the clamping force is not required. Therefore, the clamping means are manually clamping, clamping it simple, more convenient for the design of institutions to meet the requirements clamping. Key words: Adjustment arm shell parts, rough, processing technology, a dedicated fixture, positioning, clamping 目錄 摘要 .................................................................................................................I BSTRACT ....................................................................................................II 目錄 ..............................................................................................................III 第一章 緒論 ..................................................................................................1 第二章:概述 ...................................................................................................2 2.1 夾具的現(xiàn)狀幾生產(chǎn)對其提出新的要求 ...................................................................2 2.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向 ...............................................................................................3 2.3 機床夾具及其功用 ...................................................................................................4 2.4 機床夾具在機械加工中的作用 ...............................................................................5 2.5 機床夾具組成和分類 ...............................................................................................6 2.6 機床夾具的分類 .......................................................................................................7 2.7 機床夾具設計特點 ...................................................................................................9 2.8 機床夾具的設計要求 .............................................................................................10 第三章 零件的分析 ....................................................................................11 3.1 零件的工藝分析 .....................................................................................................11 第四章 工藝規(guī)程設計 ................................................................................14 4.1 確定毛坯的制造形式 .............................................................................................14 4.2 基面的選擇 .............................................................................................................14 4.3 制定工藝路線 .........................................................................................................14 4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .....................................................16 4.5 確立切削用量及基本工時 .....................................................................................18 第五章 夾具設計 ........................................................................................34 5.1 鉆夾具設計 .............................................................................................................34 5.2 定位基準的選擇 .....................................................................................................34 5.3 切削力和夾緊力計算 .............................................................................................35 5.4 定位誤差分析 .........................................................................................................36 5.5 夾具設計及操作的簡要說明 .................................................................................37 參考文獻 ......................................................................................................38 致謝 ..............................................................................................................39 附件 1 ...........................................................................................................40 附件 2 ...........................................................................................................50 目錄 摘要 .................................................................................................................I BSTRACT ....................................................................................................II 目錄 ..............................................................................................................III 第一章 緒論 ..................................................................................................1 第二章:概述 ...................................................................................................2 2.1 夾具的現(xiàn)狀幾生產(chǎn)對其提出新的要求 ...................................................................2 2.2 現(xiàn)代夾具的發(fā)展發(fā)向 ...............................................................................................3 2.3 機床夾具及其功用 ...................................................................................................4 2.4 機床夾具在機械加工中的作用 ...............................................................................5 2.5 機床夾具組成和分類 ...............................................................................................6 2.6 機床夾具的分類 .......................................................................................................7 2.7 機床夾具設計特點 ...................................................................................................9 2.8 機床夾具的設計要求 .............................................................................................10 第三章 零件的分析 ....................................................................................11 3.1 零件的工藝分析 .....................................................................................................11 第四章 工藝規(guī)程設計 ................................................................................14 4.1 確定毛坯的制造形式 .............................................................................................14 4.2 基面的選擇 .............................................................................................................14 4.3 制定工藝路線 .........................................................................................................14 4.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .....................................................16 4.5 確立切削用量及基本工時 .....................................................................................18 第五章 夾具設計 ........................................................................................34 5.1 鉆夾具設計 .............................................................................................................34 5.2 定位基準的選擇 .....................................................................................................34 5.3 切削力和夾緊力計算 .............................................................................................35 5.4 定位誤差分析 .........................................................................................................36 5.5 夾具設計及操作的簡要說明 .................................................................................37 參考文獻 ......................................................................................................38 致謝 ..............................................................................................................39 附件 1 ...........................................................................................................40 附件 2 ...........................................................................................................50 第一節(jié) 序言 本次課程設計的任務之一是針對生產(chǎn)實際中的一個零件前剎車 調(diào)整臂外殼，制定其機械加工工藝規(guī)程。該零件的工藝過程中包括 了車端面，鏜孔，銑端面，鉆孔，拉槽，銑平面，攻螺紋等工序， 工藝范圍廣，難易程度適合于工藝課程設計的需要。 第二節(jié) 零件分析 零件的功用分析 通過分析零件圖以及該零件圖所在部件或總成的裝配圖，即 CA10B 解放牌汽車的前剎車調(diào)整臂外殼，明確該零件的作用是對前剎車調(diào) 整臂進行支撐和保護。 零件的工藝分析 從零件圖上可以看出，標有粗糙度符號的表面有平面，退刀槽，內(nèi) 孔等。表面粗糙度要求不太高，相對位置精度也很明確，對于直徑 為 60 的孔，由于其所在的中心是其他孔的工藝基準，所以要求用專 用的鏜床進行鏜孔。總之，該零件圖視圖正確，完整，尺寸，公差 及技術要求齊全，加工要求合理，零件的結構工藝性較好。 第三節(jié) 工藝規(guī)程設計 （一） 確定毛坯的制造方式 零件的材料在產(chǎn)品設計時已經(jīng)確定，在制定零件機械加工工藝規(guī)程 時，毛坯的選擇主要是選定毛坯的制造方式。 零件的材料為 KT350，考慮毛坯制造質(zhì)量，減少機械加工勞動量， 降低機械加工成本，根據(jù)零件承受的沖擊載荷不是很大，且零件的 輪廓尺寸較大，結構較為復雜，又為大批量生產(chǎn)，而且表面粗糙度 質(zhì)量要求也不是很高，故可采用鑄件，以提高生產(chǎn)效率和效益，毛 坯的鑄造起模斜度不大于 2 度，未注明鑄造半徑為 3. （二） 選擇定位基準 定位基準的選擇是工藝規(guī)程制訂中的重要工作，它是工藝路線是否 正確合理的前提。正確與合理的選擇定位基準，可以確保加工質(zhì)量， 縮短工藝過程，簡化工藝裝備結構與種類，提高生產(chǎn)率。 精基準的選擇 粗加工進行后，以一端端面為精基準，加工另一側端面。外圓用 V 型塊定位，加工一側端面和內(nèi)孔。主要考慮精基準重合的問題，當 設計基準與工序基準不重合的時候，應該進行尺寸的換算，這在以 后還要進行專門的計算，此處不再重復。 （三） 選擇加工方法 1 平面的加工 平面的加工方法很多，有車，刨，銑，磨，拉等。對于本設計，大 端的兩端面，其粗糙度的要求為 6.3，且加工的面較大，所以采用粗 車和半精車的加工方式。對于小端面的加工，由于加工的尺寸不大， 粗糙度要求為 6.3，采用粗銑加半精銑的加工方式。 2 孔和槽的加工 孔的加工方法有鉆，擴，鏜，拉，磨等。對于直徑為 60 的孔，由于 其粗糙度要求為 6.3，其為加工基準，所以精度要求高，所以，采用 鏜孔的加工方式。對于小端面的直徑為 12 的孔，其粗糙度為 6.3,由 于孔的直徑較小，采用鉆-擴-鉸的一次加工方式。再以直徑為 60 和 直徑為 12 的孔為基準，采用鉆-擴-鉸的加工方式，來加工直徑為 13,13.8,16 的孔，以保證其位置精度和加工精度。對于直徑為 4.3 的 五個小孔，采用一面兩銷的定位方式，鉆-擴的加工方法。對于錐孔， 采用鉆-攻的方式。對于方槽，其尺寸較大，粗糙度為 6.3，尺寸公 差要求高，故采用銑削的加工方式。 3 螺紋加工 對于 M10 的螺紋，由于其有修整要求，采用鉆-攻的加工方式。 （四） 制定工藝路線 制定工藝路線是工藝員制定工藝規(guī)程時最重要的工作，也是體現(xiàn)工 藝師水平的重要方面。其原則是，在合理保證零件的幾何形狀，尺 寸精度，位置精度，表面質(zhì)量的前提下，盡可能提高生產(chǎn)率，降低 生產(chǎn)成本，取得較好的經(jīng)濟效益。 工藝路線盡量從最短路線出發(fā)，從經(jīng)濟性出發(fā)，以“先面后孔” “基 面先行”的原則出發(fā)，以使用統(tǒng)一的定位基準，達到精度要求，盡 量不產(chǎn)生過定位現(xiàn)象等多方面考慮，以及從具體情況出發(fā)，最終的 工藝路線安排如下： 工序 1 粗銑大端兩端面，半銑車大端兩端面，采用 C620 車床，使 用專用夾具 工序 2 粗鏜直徑為 60 的孔，半精鏜直徑為 60 的孔，采用 T41X 鏜 床，使用專用夾具 工序 3 鉆-擴- 鉸直徑為 12 的孔，采用立式鉆床 Z518 工序 4 粗銑小端兩端面，精銑小端端面，使用銑床 X6125，對兩 個表面同時加工。 工序 5 一面兩銷，拉方槽，使用 L5520 拉床 工序 6 使用方槽倒角 工序 7 以直徑為 60 和直徑為 12 的孔與端面一面兩銷，銑三個凸 臺 工序 8 一面兩銷，鉆-擴-鉸直徑為 13,13.8,16 的孔 工序 9 鉆-攻直徑為 M10 的螺紋 工序 10 一面兩銷，鉆-擴直徑為 4.3 的孔 5 個 工序 11 鉆-攻 Rc1/8 的錐孔 工序 12 去毛刺，校驗。 第四節(jié) 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 CA10B 前剎車調(diào)整臂外殼的零件材料為 KT350，硬度 207 241HBS，毛坯重量為 2.5kg，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 （一） 確定加工余量 由表 1-1 知，可鍛鑄鐵采用金屬型鑄造，其公差等級為 810，此處 采用 CT9，由表 53 選擇加工余量為 F 級，根據(jù)機械加工后鑄件的 最大輪廓尺寸由表 1-2 可查得各加工表面加工余量，如下 車直徑為 60 的兩端面毛坯的加工余量均為 2.8，粗車 2，半精車 0.8 達到兩端面距離 32，表面粗糙度 Ra6.3. 鏜直徑為 60 的孔的加工余量為 2.8，粗鏜 2，半精鏜 0.8 達到直徑 60,表面粗糙度 Ra6.3. 銑小端兩端面加工余量為 2.8，粗銑 2，精銑 0.4，兩端面距離達到 12，表面粗糙度 Ra6.3. 銑直徑為 30 的右凸臺端面，加工余量為 2.8，粗銑為 2，半精銑為 0.8，距離中心線 37，表面粗糙度 Ra25. 銑直徑為 30 左凸臺端面，加工余量為 2.8，粗銑為 2 ，半精銑為 0.8，距離中心線 47，表面去毛刺。 銑半徑為 11 上凸臺端面，加工余量為 2.8，粗銑為 2,半精銑為 0.8， 距離中心線 70.5，表面修整。 槽兩側表面加工余量為 2.8，拉削槽到 26，表面粗糙度為 Ra6.3，上 端面距直徑為 13,13.8,16 中心線 15，表面粗糙度為 50. 鉆孔時要求先加工一半，其于裝配時精鉸。 （二） 確定毛坯基本尺寸 加工表面的毛坯尺寸只需將零件尺寸加上查取的相應加工余量即可， 所得毛坯尺寸如下表 零件尺寸(mm) 單邊加工余量(mm) 毛坯尺寸（mm） D60 2.8 54.4 32 2.8 37.6 12 2.8 17.6 37 2.8 39.8 47 2.8 49.8 70.5 2.8 73.3 26 2.8 20.4 (三) 確定毛坯尺寸公差 由表 5-1 查得各尺寸公差為 毛坯尺寸 （mm） 公差(mm) 按對稱標注 結果(mm) 54.4 2 +-1 54.4+-1 37.6 1.8 +-0.9 37.6+-0.9 17.6 1.7 +-0.85 17.6+-0.85 39.8 1.8 +-0.9 39.8+-0.9 49.8 2 +-1 49.8+-1 73.3 2.2 +-1.1 73.3+-1.1 20.4 1.7 +-0.85 20.4+-0.85 (四) 繪制毛坯簡圖 第四節(jié) 切削用量及機床的確定 工序 1 1 加工材料：KT350，精密鑄造 機床:CA620; 刀具：高速鋼端面車刀 量具：游標卡尺 2 切削用量 A 粗車大端兩端面 Ap=1.2mm, f=0.12mm/r, v=80m/min B 半精車大端兩端面 Ap=0.55mm, f=0.08mm/r, v=120m/min C 粗車直徑為 60 的孔 Ap=1.75mm, f=0.5mm/r, v=20m/min 工序 2 鏜直徑為 60 的孔 1 機床：T41X 2 粗鏜: Ap=3mm, f=0.5mm/r, v=20m/min 3 半精鏜 Ap=1.5mm, f=0.2mm/r, v=30m/min 工序 3 銑小端兩端面 1 機床：臥式銑床 X62(機械制造工藝設計簡明手冊 P159 表 2.5.1) 2 刀具：采用盤型刀面立銑刀，同時銑兩端面 3 量具：游標卡尺 4 粗銑切削用量：Ap=2mm, f=0.2mm/r, v=30m/min 5 精銑切削用量：Ap=1mm, f=0.1mm/r, v=45m/min 工序 4 鉆-擴- 鉸直徑為 12 的孔 1 機床：Z518 2 麻花鉆，擴孔鉆，鉸刀 3 量具: 卡尺和塞規(guī) 4 鉆削切削用量：Ap=2mm, f=0.15mm/r, v=39.2m/min 5 擴孔切削用量：Ap=1mm, f=0.1mm/r, v=43.9m/min 6 鉸孔切削用量：Ap=0.5mm, v=18.9m/min 工序 5 拉削方槽 機床：L5520 工序 6 銑方槽倒角 機床：X62 工序 7 銑三個凸臺 1 機床：立式銑床 X50A 2 刀具：立銑刀 3 量具：游標卡尺 4 銑直徑為 30 的右凸臺： 粗銑銑削用量：Ap=2mm, f=0.12mm/r, v=38m/min 半精銑銑削用量：Ap=1mm, f=0.08mm/r, v=42m/min 5 銑直徑為 30 的左凸臺： 粗銑銑削用量：Ap=2mm, f=0.12mm/r, v=38m/min 半精銑銑削用量：Ap=1mm, f=0.08mm/r, v=42m/min 6 銑半徑為 11 的上凸臺： 粗銑銑削用量：Ap=2mm, f=0.12mm/r, v=38m/min 半精銑銑削用量：Ap=1mm, f=0.08mm/r, v=42m/min 工序 8 鉆直徑為 13,13.8,16 的孔 1 機床：立式鉆床 Z524 2 刀具：麻花鉆 3 鉆削用量：f=0.08mm/r, v=12m/min 4 直徑為 16 的孔：f=0.15mm/r, v=12m/min 工序 9 鉆-攻直徑為 10 的螺紋 1 機床：Z525 鉆床 2 切削用量：f=0.13mm/r, v=41.4m/min 工序 10 鉆 5*直徑為 4.3 的孔 1 機床：Z525 使用鉆模版加工孔 2 鉆削用量：f=0.08mm/r, v=16m/min 工序 11 攻 Rc1/8 錐孔 機床：Z525 將工作臺旋轉(zhuǎn) 15 度，鉆孔后攻螺紋 第五節(jié) 部分工序基本時間的確定 工序 1 粗車半精車大端兩端面 1 粗車大端兩端面 背吃刀量的確定 ：由于該工序有五個工部，工部一二分別 是粗車兩個面，工部三四是半精車兩面，工部五是以一端 面定位，粗車直徑為 60 的內(nèi)孔。由于一二工部是在一臺機 床上經(jīng)過一次走刀加工完成的，因此他們所選用的切削速 度和進給量是一樣的，只有背吃刀量不同；工部三四同理。 工部 1 的背吃刀 Ap=1.2mm,就是毛坯的總余量減去精加工 的余量；而工部 2 的背吃刀量 Ap=1.2mm。 進給量的確定：由切削加工簡明實用手冊， 表 9-68，機床功率在 510，裝夾系統(tǒng)一般的情況下，該工件的每齒進給量為 0.12，銑削 深度 t1.5mm，由切削加工簡明實用手冊，查表 8-99，Vc 在 0.25- 0.4m/s，取 V=0.25m/s，銑刀外徑由表 8-94，取 Dw=125mm，齒數(shù) z=20，一次銑削可以完成。查表 8-100，其刀面磨損極限值為 1.5mm，查機械制造工藝學課程設計手冊，表 5-29，由插值法得銑 刀合理耐用度 T=150mm,查表 5-30，高速鋼銑刀銑削速度為 15- 25m/min，所需銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是 n=1000v/3.14d=38.2-63.7r/min, 根據(jù) X53 型立式銑床的說明書，在機械制造簡明工藝手冊 P166 頁， 取主軸轉(zhuǎn)速為 56r/min, 工作臺每分鐘進給量 Fm=F2*Z*Nw=0.08*20*56=89.6mm/min, 在機械制造簡明工藝手冊 P166 頁,，表 4.2.37 中工作臺縱向進給量，選取 Vf=100mm/min,則實 際的每齒進給量為 Af=Vf/zn=100/20*56=0.09mm/z 校驗機床的功率 由切削用量簡明手冊 P111 表 3.28 和 P87 表 3.9 查得 = 39 = 1.0 = 0.72 = 0.86 = 0 = 0.86 Kfc=0.8 Ap=3 mm Af=0.09 mm/z Aw=94mm z=20 v=3.14dn/1000=22mm/min d=125mm n=56r/min。所以，切削力為 Fz=323.45N 銑削的功率 為 Pm=0.118kw 所以，X53 銑床的主電動機功率為 Pm=7.5kw，故所選切削用量合適。 基本時間 Tm 由機械制造工藝設計簡明手冊表 6.2-7 知 查切削用量簡明手冊，表 3-25 知， 得 Tm=0.8min 工序 4 鉆-擴- 鉸直徑為 12 的孔 由于 12 的孔不能鑄出。 1 鉆 11mm 的孔。 2 鉆頭的的直徑初選為 12mm ，鉆頭的幾何參數(shù)由表 2.1表 2.2 選取。 進給量：按加工要求決定進給量，查切削用量簡明手冊， 當加工要求為 H11 的精度，由表 3.7，選取 f=0.31- 0.39mm/r,由于 l/d=12/12=1,不需要采用修正系數(shù)。由機床 Z158 的機床參數(shù)，使用機械加工工藝手冊，表 6-29 到表 6-31，取 f=0.2mm/r.切削速度，由表 2.13，取得 v=19m/min,在切削用量簡 明手冊中，由表 2.12 查得的壽命為 T=60min,所以， n=1000v/3.14d=550r/min,根據(jù)機床說明書，