机械制造技术课程设计前刹车调整臂外壳工艺夹具设计.doc
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1、机械制造基础课程设计课程设计说明书设计题目: 1. 前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程 2. 前刹车调整臂外壳的夹具设计设计者卢夏斌指导老师陆爽浙师大行知学院2014月 10 月 15 日浙师大行知学院机械制造基础课程设计任务书设计题目: 1. 前刹车调整臂外壳的机械加工工艺规程 2. 前刹车调整臂外壳的夹具设计内容:1.零件图 1张 2.毛胚图 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.夹具装配图 1张 5.夹具体零件图 1张 6.课程说明书 1份班级机械111班学生卢夏斌指导老师陆爽2014月 10 月 15 日目录6.1零件的工艺分析及生产类型的确定56.1.1零件的作用56.1.2
2、零件的工艺分析56.1.3零件的生产类型66.2选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图66.2.1选择毛坯66.2.2锻件机械加工余量、毛坯尺寸和公差的相关因素66.2.3确定锻件机械加工余量76.2.4确定锻件毛坯尺寸86.2.5确定锻件毛坯尺寸公差86.2.6设计毛坯图106.3选择加工方法,制定工艺路线126.3.1定位基准的选择126.3.2零件表面加工方法的选择126.3.3制定工艺路线146.4工序设计156.4.1选择加工设备与工艺设备156.4.2确定工序尺寸206.5确定切削用量及基本时间256.5.1工序I切削用量及基本时间的确定266.5.2工序切削用量及基本时间的确定306
3、.5.3工序切削用量及基本时间的确定326.5.4工序切削用量及基本时间的确定356.5.5工序切削用量及基本时间的确定366.5.6 工序切削用量及基本时间的确定376.5.7 工序切削用量及基本时间的确定416.5.8 工序切削用量及基本时间的确定426.6 夹具设计431零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的作用零件是CA6140车床主轴箱中运动输入I轴上的一个离合齿轮(图6-1),它位于轴的右端,用于接通或断开主轴的反转传动路线。该零件的孔与两个滚动轴承的外圈相配合,沟槽为弹簧挡圈卡槽,孔容纳其他零件,通过4个16mm槽口控制齿轮传动,沟槽和孔用于通入冷却润滑油。1.2零件的工艺分
4、析零件的视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全。但基准孔要求有些偏高。一般8级精度的齿轮,但基准孔要求即可。该零件属盘套类回转体零件,它的所有表面均需切削加工,各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。4个16mm槽口相对孔的轴线互成垂直分布,其径向设计基准是孔的轴线,轴向设计基准是外圆柱的右端平面。孔在61.5mm沟槽内,孔中心线距沟槽一侧面的距离为3mm,由于加工时不能选用沟槽的侧面为定位基准,要精确的保证上述要求则比较困难,但这些小孔为油孔,位置要求不高,只要钻到沟槽之内接通油路即可,加工不成问题。应该说,这个零件的工艺性较好。1.3零件的生产类型零件年产量Q=2000台/年,n=1件/
5、台;结合生产实际,备用率和废品率分别取10%和1%。代入公式得该零件的生产量为零件是机床上的齿轮,质量为1.36kg,属轻型零件,生产类型为中批生产。.2选择毛坯、确定毛坯尺寸、设计毛坯图2.1选择毛坯该零件材料为45钢。考虑到车床在车削螺纹工作中要经常正、反向旋转,该零件在工作过程中要经常承受交变载荷及冲击性载荷,因此应该选用锻件,使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。由于零件年产量为2222件,属批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,采用锻模成形。从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2锻件机械加工余量、毛坯尺寸和公差的相关因素钢质模锻件的公差及机械加工余量按GB/T 12362
6、-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应确定如下各项因素。(1) 锻件公差等级。由于该零件的功用和技术要求,确定其锻件公差为普通级。(2) 锻件质量。根据零件成品质量1.36kg,估算(3) 锻件形状复杂系数S。该锻件为圆形,假设其最大直径为,长68mm,可估算出锻件外轮廓包容体质量为由得查本书锻件相关内容中“锻件形状复杂系数S分级表”,由于0.358介于0.32和0.63之间,得到该零件的形状复杂系数S属级(4) 锻件材质系数M。由于该零件材料为45钢,是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢,查本书锻件相关内容可知材质系数属于级。(5) 零件表面粗糙度。由零件图知,除孔为以外,其
7、他各加工表面。2.3确定锻件机械加工余量根据锻件质量、零件表面粗糙度和形状复杂系数查本书锻件相关内容,可查得锻件单边余量在厚度方向为1.72.2mm,水平方向亦为1.7mm2.2mm,即锻件各外径的单面余量为1.7mm2.2mm,各轴向尺寸亦为1.7mm2.2mm。锻件中心两孔的单面余量按表查得为2.5mm。2.4确定锻件毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度。的表面,余量要适当加大。分析本零件,除孔为以外,其余各加工表面为,因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可(由于有的表面只需粗加工,这时可取所查数据中的小值。当表面需要经粗加工和半精加工时,可取其较大值)
8、。孔需要精加工达到,参考磨孔余量(见本书光盘“加工余量”相关内容)确定精镗孔单面余量为0.5m。综上所述,确定毛坯尺寸见表6-1表6-1 离合齿轮毛坯(锻件)尺寸(/mm)零件尺寸单面加工余量锻件尺寸零件尺寸单面加工余量锻件尺寸2642及1.767.71.75202及2202122及1.715.72.5孔深312及1.73132.5确定锻件毛坯尺寸公差锻件毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数和形状复杂系数从本书毛坯尺寸公差内容中查得。本零件毛坯尺寸允许偏差见表6-2。表6-2离合齿轮毛坯(锻件)尺寸允许偏差(/mm)锻件尺寸偏差锻件尺寸偏差+1.7-0.8+0.6-1.4+1.5-0.7200.
9、9311.0+1.5-0.715.4+1.2-0.4+0.7-1.567.7+1.7-0.52.6设计毛坯图1. 确定圆角半径锻件的内外圆角半径查阅本书毛坯尺寸公差中锻件圆角半径表相关内容即可确定。本锻件各部分,故按表中第一行公式。为简化起见,本锻件的内外圆角半径分别取相同数值,以台阶高度H=16mm25mm进行确定。其结果如下外圆角半径r=6mm 内圆角半径R=mm以上所取的圆角半径数值能保证各表面的加工余量。2. 确定模锻斜度本锻件由于上、下模镗深度不相等,模锻斜度应以模镗较深的一侧计算。查阅本书毛坯尺寸公差相关内容可确定外锻模斜度,内锻模斜度加大3. 确定分模位置由于毛坯是HB的圆盘类锻
10、件,应采取轴向分模,这样可冲内孔,使材料利用率得到提高。为了起模及便于发现上、下模在模锻过程中错移,选择最大直径即齿轮处的对称平面为分模面,分模线为直线,属平直分模线。4. 确定毛坯的热处理方式钢质齿轮毛坯经锻造后应安排正火,以消除残余的锻造应力,使不均匀的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织,从而改善加工性。图6-2 离合齿轮毛坯图6.3选择加工方法,制定工艺路线3.1定位基准的选择本零件是带孔的盘状齿轮,孔是设计标准(亦是装配基准和测量基准),为避免由于基准不重合而产生的误差,应选孔为定位基准,即遵循“基准重合”的原则。具体而言,即选孔即一端面作为精基准。由于本齿轮全部表面都需加工,
11、而孔作为精基准应先进行加工,因此应选外圆及一端面为粗基准。最大外圆上有分模面,表面不平整、有飞边等缺陷,定位不可靠,故不能选为粗基准。3.2零件表面加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、齿面、槽及小孔等,材料为45钢。以公差等级和表面粗糙度要求,查阅工艺手册中零件表面加工方法、加工经济精度与表面粗糙度相关内容,其加工方法如下:(1) 为外圆面。未注公差尺寸,根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度,需进行粗车和半精车。(2) 齿圈外圆面。公差等级为IT11,表面粗糙度,需粗车和半精车。(3) 外圆面。公差等级为IT12,表面粗糙度,粗车即可。(4) 内孔。公差等级为
12、IT7,表面粗糙度,毛坯孔已锻出,为未淬火钢,加工方法可采取粗镗、半精镗之后用精镗、拉孔或磨孔都能满足加工要求。由于拉孔适用于大批量生产,磨孔适用于单件小批量生产,故本零件宜采用粗镗。半精镗和精镗。(5) 内孔。为未注尺寸公差,公差等级按IT14,表面粗糙度,毛坯孔已锻出,只需粗镗即可。(6) 端面。本零件的端面为回转体端面,尺寸精度要求不高,表面粗糙度及两种要求。要求的端面可粗车和半精车,要求的端面,经粗车即可。(7) 齿面。齿轮模数为2.25,齿数为50,精度8FL,表面粗糙度,采用A级单头滚刀滚齿即能打到要求。(8) 槽。槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面粗糙度分别为和,
13、需采用三面刃铣刃,粗镗、半精镗。(9) 小孔。采用复合钻头一次钻出即可。3.3制定工艺路线齿轮的加工工艺路线一般是先进行齿坯的加工,再进行齿面的加工。齿轮加工包括各圆柱表面及端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则,该零件加工可按下述工艺路线进行。工序I:以处外圆及端面定位,粗车另一端面,粗车外圆及台阶面,粗车外圆,粗镗孔。工序II:以粗车后的外圆及端面定位,粗车另一端面,粗车外圆及台阶面,车6mm1.5mm沟槽,粗镗孔,倒角。工序III:以粗车后的外圆及端面定位,半精车另一端面,半精车外圆及台阶面,半精车外圆,半精镗孔,倒角。加工齿面是以孔为定位基准,为了更好地保证他们之间的位置精度,齿
14、面加工之前,先精镗孔。工序IV:以外圆及端面定位,精镗孔,镗孔内的沟槽,倒角。工序V:以孔及端面定位,滚齿。4个沟槽与4个小孔为次要表面,加工应安排在最好,考虑定位方便,应该先铣槽后钻孔。工序VI:以孔及端面定位,粗铣4个槽。工序VII:以孔、端面及粗铣后的一个槽定位,半精铣4个槽。工序VIII:以孔、端面及一个槽定位,钻4个小孔。工序IX:钳工去毛刺。工序X:终检。4工序设计4.1选择加工设备与工艺设备5. 选择机床根据不同的工序选择机床,相关内容参考第一章第三节所列工艺手册中常用金属切削机床的技术参数部分。(1) 工序I、II、III是粗车和半精车。各工序的工步数不多,成批生产不要求很高的
15、生产率,故选用卧式车床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高,选用最常用的C620-1型卧式车床即可。(2) 工序IV为精镗孔。由于加工的零件外廓尺寸不大,又是回转体,宜在车床上镗孔。由于要求的精度较高,表面粗糙度值较小,需选用较精密的车床才能满足要求,因此选用C616A型卧式车床。(3) 工序V滚齿。从加工要求与尺寸大小考虑,选Y3150型滚齿机较合适。(4) 工序VI和VII是用三面刃铣刀粗铣及半精铣槽,应选用卧式铣床。考虑本零件属成批生产,所选用机床使用范围较广为宜,选常用的X62型铣床能满足加工要求。(5) 工序VIII钻4个的小孔,可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工,故
16、选Z525型立式钻床。6. 选择夹具本零件除粗铣、半精铣槽和钻小孔需要专有夹具外,其他各工序使用通用夹具即可。前4道车床工序用三爪自定心卡盘,滚齿工序用心轴。7. 选择刀具根据不同的工序选择刀具,相关内容查阅本书光盘刀具部分。(1) 在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精车用YT15,精加工用YT30。为提高生产率及经济性,应选用可转位车刀(GB5343.1-1985,GB5343.2-1985)。切槽刀宜选用高速钢。(2) 关于滚齿,查阅本书各种加工方法的经济精度中齿轮部分,采用A级单头滚刀能达到8级精度。滚刀选择可查阅本书“刀具
17、技术参数”相关部分,这里选用模数2.25mm的II型A级精度滚刀(GB6083-1985)。(3) 铣刀选镶齿三面刃铣刀(JB/T7953-1999)。零件要求铣切深度为15mm,查阅本书光盘刀具部分可知铣刀的直径应为100nn160mm。因此所选铣刀:半精铣工序铣刀直接d=125mm,宽L=16mm,孔径D=32mm,齿数z=20;粗铣由于留有双面余量3mm(参见李益民的机械制造工艺设计简明手册凹槽加工余量),槽宽加工到13mm,该标准铣刀无此宽度需特殊定制,铣刀规格为d=125mm,L=13mm,D=32mm,z=20。(4) 钻小孔,由于带有的倒角,可采用复合钻一次钻出。8. 选择量具本
18、零件属成批生产,一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点,查阅本书光盘中的量具部分,选择如下:(1) 选择各外圆加工面的量具。本零件各外圆加工面的量具见表6-3。表6-3 外圆加工面所用量具工序加工面尺寸尺寸公差量具0.54读数值0.02、测量范围0150游标卡尺0.870.40.87读数值0.05、测量范围0150游标卡尺0.22读数值0.01、测量范围100125外径千分尺加工外圆面可用分度值0.05mm的游标卡尺进行测量,但由于与加工mm外圆面是在同一工序中进行,故用表中所列的一种量具即可。(2) 选择加工孔用量具。mm孔经粗镗、半精镗、精镗、3次加工。粗镗至,
19、半精镗至。粗镗孔,公差等级为IT11,查阅本书光盘中的量具部分,选读数值0.01、测量范围50125内径千分尺即可。半精镗孔公差等级为IT9,查阅本书光盘中的量具部分,选读数值0.01、测量范围50100内径百分表。精镗mm孔,由于精度要求高,加工时每个工件都需进行测量,宜选用极限量规。查阅本书光盘中的量具部分,确定孔径可选三牙锁紧式援助塞规(GB/T6322-1986)。(3) 选择加工轴向尺寸所用量具。加工轴向尺寸所用量具见表6-4。表6-4 加工轴向尺寸所用量具工序尺寸及公差量具I读数值0.02、测量范围0150游标卡尺IIIII读数值0.01、测量范围025游标卡尺读数值0.01、测量
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