機械工藝設計課程設計汽車零件機械加工工藝規(guī)程及專用機床夾具設計

1、課程設計任務書設計名稱：汽車零件機械加工工藝規(guī)程及專用機床夾具設計班級：10車輛地點： J4-309一、課程設計目的車輛制造工藝學課程設計是在完成了車輛制造工藝學課程的理論教學后的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的是：通過該課程設計，使學生在理論教學的基礎上進一步鞏固汽車制造工藝知識，初步掌握汽車零件機械加工工藝規(guī)程的編制方法，學會查閱有關資料；掌握工件在夾具中的定位夾緊原理專用機床夾具的設計方法，提高結構設計能力。二、課程設計內(nèi)容（含技術指標）制定指定零件的機械加工工藝規(guī)程；設計指定工序的專用夾具。具體內(nèi)容如下：1對零件進行結構工藝性分析，畫零件圖（1）了解零件的性能、用途和工作條件；（2）分析零件各項

2、技術要求；（3）分析零件的毛坯、材料、熱處理要求及機械加工的工藝性。（4）畫零件圖1張。2制定零件機械加工工藝規(guī)程（1）按基準的選擇原則確定零件的定位基準；（2）確定零件各表面的加工方法并劃分加工階段；（3）安排加工順序，擬定工藝路線；（4）初步選擇各工序所采用的設備；（5）填寫完整的機械加工工藝過程卡1份。3確定工序具體內(nèi)容（1）確定指定工序的加工余量、工序尺寸和公差；（2）確定指定工序機床的規(guī)格、精度及刀、量具；（3）確定指定工序的切削用量；（4）計算指定工序的單件工時；（5）填寫完整工序卡片1張。4設計指定工序的專用夾具（1）確定工件的定位方案和刀具的對刀、導向方式；（2）確定夾緊方案；

3、（3）確定夾具結構；（4）繪制夾具裝配工作圖1張；（5）繪制夾具零件圖1張。5整理課程設計說明書1份。三、進度安排1對零件進行結構工藝性分析，畫零件圖（1天）2制定零件機械加工工藝規(guī)程（2天）3確定工序具體內(nèi)容（1天）4設計指定工序的專用夾具（57天）5答辯（1天）四、基本要求1設計資料齊全；2工藝方案合理，工藝文件符合規(guī)定的工作量；3夾具結構合理，圖樣數(shù)量符合繪圖工作量；4圖樣規(guī)范，裝配圖和零件圖內(nèi)容完整，圖面質(zhì)量好，錯誤少，5設計說明書內(nèi)容完整，書寫規(guī)范，語句通順，層次分明。6答辯時自述清楚，能正確回答老師所提出的問題。車輛與交通系學 號： 課 程 設 計題 目汽車零件機械加工工藝規(guī)程及專

4、用機床夾具設計教 學 院機電工程學院專 業(yè)機械設計制造及其自動化(車輛工程方向)班 級10車輛姓 名指導教師2013年6月21日目 錄序 言1一、零 件 的 分 析1（一）零件結構功用分析1（二）零件的工藝分析1二、工藝規(guī)程設計2（一）確定毛坯類型2（二）基面的選擇2（三）制定工藝路線2（四）確定切削用量及基本工時3三、夾具設計8（一）問題的提出8（二）夾具設計8四、結論9參考文獻11序 言機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學的各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此。它在我們四年

5、的大學生活中占有重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎。由于能力有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。一、零 件 的 分 析（一）零件結構功用分析踏腳坐零件是機械中常見的一種零件，它在車輛上面應用范圍很廣。該類零件的結構和尺寸有著很大的差異，但結構上仍有共同特點：零件的主要表面為精度要求較高的孔、零件由內(nèi)孔、外圓、端面等表面構成。（二）零件的工藝分析1.以80×90的平面C為設計基準的加工表面這組加工表面包括：38的兩個端面粗糙度Ra12.5，以及直

6、徑為20孔粗糙度要求為Ra6.3，以及相距60mm的兩槽粗糙度要求為Ra12.52. 20孔為基準加工表面這組加工表面包括直徑為16的凸臺端面粗糙度要求為Ra12.5與B 基準的平行度公差為0.02m以及8的孔粗糙度要求為Ra12.5兩者之間的垂直度要求為0.02mm二、工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯類型 由零件圖可知，該零件形狀較為復雜，外形尺寸不大，可以采用鑄造毛坯，毛坯重量約為6kg，零件材料為45鋼，硬度為207241HBS,生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用模鍛成形。毛坯余量分析由機械加工工藝設計手冊表1.2-10查的毛坯加工余量為3mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得為1.4mm。（二）基面的

7、選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。1)粗基準的選擇。按照有關粗基準準則選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準），現(xiàn)選取80×90的平面C的背面作為粗基準。2)精基準選擇主要應該考慮基準重合的問題。銑38的兩端面時，以80×90的大平面C為精基準，鉆20的孔時以80×90的大平面以及其中心平面精基準，在中心平面為基準時由于工序基準與設計基準不重合需進行尺寸換算，銑16的端面時以大平面和2

8、0的孔為精基準，鉆8的孔時以大平面和20的中心軸線為精基準，需進行尺寸換算。鉆8的孔時，采用支撐平面心軸和支承釘來限制六個自由度。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，還可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案工序 銑80×90的平面，以其背面為加工基準。工序 銑38的兩個端面，以平面的端面為加工基準工序 鉆20的通孔，以大平面的端面為加工基準。工序 銑16的凸臺平面，以中心軸線為加工基準。

9、工序 凸臺上8的孔，以平面的端面為工序基準。工序 先鉆后銑大平面上的兩槽，以平面的端面為工序基準。工序 去毛刺工序 終檢（四）確定切削用量及基本工時工序：銑80×90的平面C，以其背面為加工基準。1） 加工條件加工材料：45鋼正火，硬度為207241HBS，模鍛。加工要求：粗銑8090的平面C，粗糙度Ra12.5。機床： X52K立式銑床。刀具：圓柱銑刀齒數(shù)z=8.2） 計算加工工時由機械制造工藝設計手冊表6.3-2得切削用量為2.3mm。由表3.5取得銑刀進給量=0.120.2mm根據(jù)切削用量手冊表3.1當切削用量ae<=5mm時選用銑刀直徑為90mm，根據(jù)表3.7最大磨損限

10、度為0.30.5，根據(jù)表3.8銑刀壽命T=120min。由切削用量手冊表3.25，入切量超切量+y=20mm根據(jù)銑削速度公式查表=280，d0=90, =0.1, =35,m=0.33, >=0.16則取=100m/min由公式：得：=175.16r/min切削工時計算：L=90mm,選擇機床=190r/min得0.459min工序：銑38的兩個端面，以平面的端面為工序基準，以平面C的中心平面為設計基準。1） 加工條件加工材料：45鋼正火，硬度為207241HBS，模鍛。加工要求：銑38的兩個端面，粗糙度Ra12.5。機床： X52K立式銑床。刀具：圓柱銑刀。2） 計算加工工時由機械制造

11、工藝設計手冊表6.3-2得切削用量為2.3mm。由表3.5取得銑刀進給量=0.120.2mm根據(jù)切削用量手冊表3.1當切削用量ae<=5mm時選用銑刀直徑為80mm據(jù)表3.7最大磨損限度為0.30.5，根據(jù)表3.8銑刀壽命T=120min。由切削用量手冊表3.25，+y=17mm根據(jù)銑削速度公式查表=280， =80, =0.1, =35,m=0.33, 0.16則取=100m/min由公式：得：=398.09r/min 切削工時計算：L=60mm,選擇機床=475r/min得0.76min由于工藝基準與設計基準不重合，故需要進行尺寸換算，加工完畢需要保證兩端面度平面的中心平面的距離為3

12、0mm尺寸30mm為終結環(huán)，給定尺寸40mm以及30mm，由于基準不重合加工時應保證尺寸AA=40mm-30mm=10mm規(guī)定尺寸：因終結環(huán)公差等于個組成環(huán)公差之和，采用等公差分配尺寸30mm按自由尺寸IT1213，T40=T10=T30/2=0.27mm工序：鉆20的通孔，以大平面的中心平面為設計基準，以大平面的端面為工序基準。根據(jù)切削用量手冊表2.7f鉆=0.350.43mm。V鉆=19m/min。選用z515鉆床。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速的計算公式得=302.55r/min機床選取=320r/min實際切削速度。得v=19.47r/min切削工時（選用切入切出量y+ =4.5mm）得t=0.594m

13、in工序：銑16的凸臺平面，以中心軸線為工序基準。1） 加工條件加工材料：45鋼正火，硬度為207241HBS，模鍛。加工要求：銑16的凸臺平面，粗糙度Ra12.5。機床： X52K立式銑床。刀具：圓柱銑刀。2） 計算加工工時由機械制造工藝設計手冊表6.3-2得切削用量為2.3mm。由表3.5取得銑刀進給量=0.120.2mm根據(jù)切削用量手冊表3.1當切削用量ae<=5mm時選用銑刀直徑為40mm據(jù)表3.7最大磨損限度為0.30.5，根據(jù)表3.8銑刀壽命T=120min。由切削用量手冊表3.25，+y=12m根據(jù)銑削速度公式查表=280， =80, =0.1, =35,m=0.33, 0

14、.16則取=100m/min由公式：得：=796.178r/min 切削工時計算：L=16mm,選擇機床=800r/min得0.34min工序：鉆凸臺上8的孔，以平面的端面為工序基準，以平面的中心平面為設計基準。根據(jù)切削用量手冊表2.7f鉆=0.140.22mm/r。V鉆= 5m/min。選用z515鉆床。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速的計算公式得=199.04r/min機床選取=320r/min實際切削速度得v=8.04r/min切削工時（選用切入切出量y+ =4.5mm ）得t=0.82min由于工藝基準與設計基準不重合，故需要進行尺寸換算，加工完畢需要保證兩端面度平面的中心平面的距離為0mm尺寸0mm為終

15、結環(huán)，給定尺寸45mm以及45mm，由于基準不重合加工時應保證尺寸AA=45mm-45mm=0mm規(guī)定尺寸：因終結環(huán)公差等于個組成環(huán)公差之和，采用等公差分配尺寸0mm按自由尺寸IT1213，T45=T0/2=0.27mm工序：先鉆后銑大平面C上的兩槽，以平面的端面為工序基準，以平面的中心平面為設計基準。銑刀類型：直柄立銑刀（硬質(zhì)合金）槽的半圓形槽的直徑為10mm，厚度為15mm有機械制造工藝設計簡明手冊表3.1-29直柄立銑刀（GB1110-85）削平型直立銑刀（GB6116-85），知d=10mm，選擇標準型zz715l標準型72，粗糙度精度低，選擇粗齒，z=3.由金屬切削速查手冊表5-40

16、硬質(zhì)合金立銑刀銑削平面和凸臺的進給量帶整體刀頭的立銑刀，銑刀直徑=10mm，=13mm, =0.030.025mm取fz=0.03mm/z.選用x52k型銑床主軸轉(zhuǎn)速V=300.375r/min.進給量f=Vfz=0.09v,l=20mm選用v=375r/min T=l/f=0.59min.t=2T=1.18min由于工藝基準與設計基準不重合，故需要進行尺寸換算，加工完畢需要保證兩端面度平面的中心平面的距離為30mm尺寸30mm為終結環(huán)，給定尺寸15mm以及45mm，由于基準不重合加工時應保證尺寸AA=45mm-15mm=30mm規(guī)定尺寸：因終結環(huán)公差等于個組成環(huán)公差之和，采用等公差分配尺寸3

17、0mm按自由尺寸IT1213，T45=T30/2=T15=0.27mm 最后，將以上各工序切削用量，工時定額的計算結果，連同其他數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程綜合卡片，見表一。三、夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 現(xiàn)決定設計工序5鉆凸臺上8的孔的夾具，本夾具用于X515型鉆床。（一）問題的提出 本夾具主要用鉆孔，這個8孔對于20的孔有一定的技術要求。因此，本道工序加工時，主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。（二）夾具設計1）定位基準的選擇。由零件圖可知，8的孔對20孔的中心線有0.02垂直度要求設計基準為大平面C。為使定位誤差為零，應該選擇以大

18、平面為定位基準的夾具。 2）夾緊方案的確定?？梢赃x擇手動加緊和氣動夾緊機構，由于是大批量生產(chǎn)，故選用氣動加緊方案，但由于需要加緊的位置不在同一平面內(nèi)，若采用氣動需要專門的分度轉(zhuǎn)換加緊氣缸。最終導致加緊方案結構復雜，成本高。所以應采用手動夾緊機構。 3）夾緊力的計算。鉆孔時的切削力有兩個，一個是主切削力，另一個是軸向進給力，它指向定位軸心。對于扭矩來說，應由夾具體支撐釘和定位平面來平衡，故沒有必要校核扭矩。應考慮進給力是心軸彎曲對垂直度的影響。橫向轉(zhuǎn)角的誤差：心軸處的最大間隙為：因此而引起的零件的最大轉(zhuǎn)角為：所以垂直度偏差 計算得：即最大間隙能夠滿足零件的精度要求。4） 夾具設計及操作的簡要說明

19、。如前所述，在設計夾具時，為提高勞動生產(chǎn)率，應首先著眼于機動夾緊，本道工序夾具采用手動夾緊方案。鉆床夾具的裝配圖見附表。四、結論第一周，指導老師都事先料想會無從下手，所以我們制造專業(yè)經(jīng)驗豐富的老師們事先給我們準備了機械零件手冊、機械加工工藝手冊和機床夾具設計手冊在實訓指導書的指引下，周一，我們做了零件工藝分析，選擇毛坯、確定毛坯形狀、尺寸。我們熟悉了被加工零件結構、特點和加工要求，找出了主要加工面、設計基準和主要工藝問題，學會了查毛坯余量表；周二，我們選擇定位基準和加工方法，擬定工藝路線，選擇設備工裝學會靈活運用定位基準選擇原則和加工方法選擇原則，學會理論聯(lián)系實際：學會靈活運用工藝路線擬定和原

20、則設備與工裝選擇原則，學會理論聯(lián)系實際；學會查閱標準、手冊等資料。周三，我們編制零件控制計劃，進行分析。學會了編寫零件控制計劃和方法；周四，我們進行了位方案設計。學會運用定位原理進行定位方案分析，熟悉夾具零部件標準，正確選擇與運用，分析與計算定位誤差；周五，我們進行了加緊方案的設計。學會了靈活運用確定加緊力方向與作用點的原則，理論聯(lián)系實際，進行加緊力分析與計算，熟悉夾具零部件標準，學會正確選擇運用。 第二周，我們用AUTOCAD畫零件圖、工序內(nèi)容設計和編制作業(yè)指導書。在這兩個星期里，我們較為熟練的運用autocad軟件；熟悉自上而下和自下而上的設計方法，定制了夾具的技術要求，如查閱了技術標準、

21、手冊等資料。合理的選擇材料。確定表面粗糙度、尺寸公差和行為公車等技術要求、正確的標注等。 當我們一件一件設計夾具零部件逐漸露出基本形狀時，我們都越來越喜歡這個富有創(chuàng)造力的專業(yè)，大家都變得活躍起來了。就這樣，一個個不同形狀、功能的機床夾具被我們設計出來了，再加上崔老師的講解，此時我深刻體會到了“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的內(nèi)涵再詳細的紙上談兵也不能保證實踐時的得心應手。在設計過程中應深人實際，進行調(diào)查研究，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。應當掌握下面的一些資料： (1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術要求，該零件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。 (

22、2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設備的主要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。 (3)生產(chǎn)綱領：夾具的結構形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。 在本次畢業(yè)設計的夾具要求是中小批量生產(chǎn)的夾具設計。 (4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術狀況等。 夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。了解夾具總體設計的要求： 1）夾具應滿足零件加工工序的精度要求。特別對于精加工工序， 應適當提高夾具的精度，以保證工

23、件的尺寸公差和形狀位置公差等。 2）夾具應達到加工生產(chǎn)率的要求。特別對于大批量生產(chǎn)中使用的 夾具，應設法縮短加工的基本時間和輔助時間。 3）夾具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可設置必要的 防護裝置、擋屑板以及各種安全器具。 4）能保證夾具一定的使用壽命和較低的夾具制造成本。 5）要適當提高夾具元件的通用化和標準程度。選用標準化元件， 特別應選用商品化的標準元件，以縮短夾具制造周期，從而降低夾具成本。 6）必須具有良好的結構工藝性，以便夾具的制造、使用和維修。3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件進行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。 夾緊裝置的基本任務是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力