汽車制造工藝學(xué)撥叉夾具設(shè)計說明書

1、武漢理工大學(xué)汽車與發(fā)動機制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書目 錄前 言21撥叉工藝分析21.1零件的作用21.2零件結(jié)構(gòu)特點與結(jié)構(gòu)工藝性21.3零件的關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析22工藝設(shè)計32.1確定生產(chǎn)類型32.2毛坯選擇與毛坯圖說明32.3工藝路線確定42.3.1粗、精基準的選擇42.3.2各表面加工方法的確定42.3.3工序集中與分散的考慮42.3.4工序安排的原則52.3.5加工設(shè)備與工藝裝備的選擇52.3.6不同方案62.4加工余量、切削余量、工時定額的確定72.5工序尺寸與公差的確定82.5.1圓柱表面工序尺寸82.5.2平面工序尺寸83夾具設(shè)計9 3.1設(shè)計思想與設(shè)計方案的比較93.2定位分析

2、與定位誤差的計算103.3對刀及導(dǎo)引裝置設(shè)計113.4夾緊機構(gòu)設(shè)計與夾緊力計算113.5夾具操作動作說明114設(shè)計體會125參考文獻15前 言汽車制造工藝學(xué)是車輛工程的專業(yè)必修課程，通過該課程我們能學(xué)習(xí)到汽車制造工藝的基本理論，初步學(xué)會車輛設(shè)計中如何充分考慮制造工藝要求，并運用理論知識分析和評價汽車零部件結(jié)構(gòu)。而課程設(shè)計正是這一門課程的重要實踐環(huán)節(jié)，也是車輛工程專業(yè)學(xué)生一次較為全面的機械設(shè)計實踐。通過該課程設(shè)計，綜合運用多門基礎(chǔ)知識與實踐能力，進一步提高學(xué)生分析和解決工程實際問題的基本能力。汽車的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槠嚠a(chǎn)品的全過程，如毛坯制造，機械加工，熱處理，裝配等都稱之為工藝過程。

3、在制定工藝過程中，要確定各工序的安裝工位和該工序需要的工步，加工該工序的機床的進給量，切削深度，主軸轉(zhuǎn)速和切削速度，該工序的夾具，刀具及量具，還有走刀次數(shù)和走刀長度，最后計算該工序的基本時間，輔助時間和工作地服務(wù)時間。1撥叉工藝分析1.1零件的作用我們設(shè)計的零件是車床的撥叉。這個撥叉一般位于機床變速機構(gòu)中，讓主軸回轉(zhuǎn)運動按照要求工作，起到換擋作用，達到所需的速度和扭矩的作用。1.2零件結(jié)構(gòu)特點與結(jié)構(gòu)工藝性本零件分為上下兩個孔，下面的50半孔是用來和所控制齒輪所在的軸接觸，上面的20孔與操縱機構(gòu)相連。通過上方的力撥動下方的齒輪來進行變速。把兩件零件鑄造成為一體，但加工時分開。1.3零件的關(guān)鍵表面

4、的技術(shù)要求分析我們設(shè)計的撥叉零件所使用的材料是HT200，HT200的生產(chǎn)工藝比較簡單，而且鑄造性能比較好，但是它的脆性高、塑性較差，因此不適合磨削。以下是撥叉需要加工的表面及加工表面之間的位置要求：（1）大頭半圓孔端面、小頭孔端面、撥叉底面與小頭孔中心線垂直度誤差為0.07mm。（2）大頭半圓孔50。（3）小頭孔20以及與此孔相通的M6螺紋孔、8的錐孔。我們通過小組討論分析得知，可以先把撥叉下斷面進行粗加工，再以加工過的端面作為基準然后采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。我們通過分析考慮到撥叉零件的形狀較復(fù)雜，加工工序較多，所以考慮到工序集中所以采用數(shù)控機床來進行加工。2工藝設(shè)計2.

5、1確定生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期間應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。分析本次撥叉零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年，它的質(zhì)量是1.0Kg/個，我們小組通過查找機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第2頁表1.1-2，確定了采用中批生產(chǎn)的生產(chǎn)類型，接下來要初步確定工藝安排：加工過程劃分階段；工序要適當(dāng)集中；加工設(shè)備采用數(shù)控機床，主要采用專用工裝。2.2毛坯選擇與毛坯圖說明本次撥叉零件加工的材料是HT200。我們主要考慮到零件零件結(jié)構(gòu)比較簡單，加工過程中所受沖擊不是很大，所以我們采用中批生產(chǎn)，選擇的鑄件毛胚是木摸手工砂型鑄件毛坯。通過查詢機械制造工藝設(shè)計簡明手冊第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-

6、12。 零件的毛坯圖如下所示： 2.3工藝路線確定 2.3.1粗、精基準的選擇基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何關(guān)系所依據(jù)的點、線、面。合理與正確的選擇基準可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。因此說基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的十分重要工作之一?；孢x擇的不合理會使加工工藝過程中會出現(xiàn)許多問題，更嚴重的話，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)不能正常進行。（1）粗基準的選擇：以撥叉零件的小頭上端面為主要的定位粗基準，同時兩個小頭孔外圓表面為輔助粗基準。（2）精基準的選擇：選擇精基準時主要要考慮到保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”和“基準統(tǒng)一”的原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩

7、個小頭孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。所以我設(shè)計的工序采用以30下斷面和零件中線為基準。2.3.2各表面加工方法的確定對零件上比較精密表面的加工，一般要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工等幾道工序逐步達到的，以減少誤差復(fù)映。我們?nèi)绻皇且罁?jù)表面質(zhì)量要求來選擇相應(yīng)的最終加工方法是肯定不夠的，還要正確的確定從毛胚到成品的加工方案。我們首先應(yīng)該考慮零件主要加工表面的表面粗糙度和表面精度的要求來初步確定為能達到這些要求所需要的加工方法。比如，對于孔徑不大的IT7級精度的孔，最終加工方法取精鉸時，則在精鉸孔前通常要經(jīng)過鉆孔、擴孔和粗鉸孔等加工。所以先鉆螺紋底4.8mm孔，然后攻M6的螺紋。2.3.3工序集中與

8、分散的考慮確定了表面加工方法，劃分了加工階段還要考慮到每個工序完成多少加工內(nèi)容的問題。即要進一步考慮這些加工內(nèi)容是分散在幾道工序內(nèi)、在不同的機床上進行，還是把某些加工內(nèi)容集中在一道工序內(nèi)、在一臺設(shè)備上完成。因此要考慮到工序分散還是工序集中的問題。 工序集中的特點 有利于生產(chǎn)組織和計劃工作。工序集中減少了工序數(shù)目、設(shè)備數(shù)量、操作人數(shù)和生產(chǎn)面積，因而得到了簡化。減少了裝夾次數(shù)，便于保證各表面之間的位置公差。便于采用高效率的機床。工序分散的特點工序分散與工序集中正好相反。由于工序簡單，所用的機床設(shè)備和工藝設(shè)備也比較簡單便于調(diào)整，而且有利于更新?lián)Q代。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡化生產(chǎn)管理，多將工序

9、適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。工序內(nèi)容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長，生產(chǎn)管理復(fù)雜?？紤]到工序集中與分散的利弊，我們采用以下工序步驟：工序一：銑30兩端面工序二：鉆、鉸20孔達圖工序三：擴50孔達圖工序四：銑72兩端面達圖工序五：鉆、攻M6孔達圖工序六：預(yù)鉆8錐銷孔2.3.4工序安排的原則我們采用的數(shù)控機床進行加工，工序比較集中。我們考慮被加工零件能否可以在一臺數(shù)控機床上完成整個零件的加

10、工工作，若不能則應(yīng)決定其中哪一部分在數(shù)控機床上加工，哪一部分在其他機床上加工，即對零件的加工工序進行劃分。一般工序劃分有以下幾種方式：（1）以粗、精加工劃分工序。（2）以一次安裝、加工作為一道工序。（3）以加工部位劃分工序。（4）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進行： （1）先加工基準表面，后加工其他表面。 （2）先加工面后加工孔。先加工主要表面，再加工次要表面。 （3）先安排粗加工后安排精加工。2.3.5加工設(shè)備與工藝裝備的選擇機床的合理選用數(shù)控機床加工零件通常有兩種情況。第一種情況：有零件圖樣和

11、毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機床。第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。主要考慮的因素主要有：零件輪廓形狀復(fù)雜程度、加工精度、毛坯的材料和類、尺寸大小、零件數(shù)量、熱處理要求等。概括起來有三點：（1）要盡可能降低生產(chǎn)成本(加工費用)。（2）要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品；（3）要有利于提高生產(chǎn)率。選擇夾具的基本原則數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要協(xié)調(diào)零件和機床坐標系的尺寸關(guān)系。二是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定。除此之外，還要考慮以下四點：（1） 在成批生產(chǎn)時，要使零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。（2） 在成

12、批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。（3）當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間、節(jié)省生產(chǎn)費用。 （4）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞其定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀(如產(chǎn)生碰撞等)。刀具的選擇數(shù)控機床不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。這是數(shù)控加工工藝中重要內(nèi)容之一，它一方面影響機床的加工效率，另一方面直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。2.3.6不同方案在多種不同

13、的方案進行選擇時候，除了主要考慮的使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。根據(jù)加工順序、效率，并且考慮經(jīng)濟效果，得到最終方案：工序一：銑30兩端面工序二：鉆、鉸20孔達圖工序三：擴50孔達圖工序四：銑72兩端面達圖工序五：鉆、攻M6孔達圖工序六：預(yù)鉆8錐銷孔2.4加工余量、切削余量、工時定額的確定加工面代號基本尺寸加工余量等級加工余量說 明20孔20H1.02 孔降一級雙側(cè)加工50孔50H3.52孔降一級雙側(cè)加工30上端面3

14、0H5單側(cè)加工30下端面30H5單側(cè)加工72上端面12H5單側(cè)加工72下端面12H5單側(cè)加工各加工表面的加工余量 現(xiàn)進行本人所設(shè)計工序切削用量、工時定額確定粗鏜、半精鏜50孔，以20孔定位基準 現(xiàn)進行本人所設(shè)計工序切削用量、工時定額確定鉆M6底孔，攻螺紋，以30下端面和零件中線為基準（1） 鉆螺紋底孔mm機床：Z525立式鉆床刀具：高速鋼麻花鉆根據(jù)切削手冊查得，進給量為0.180.22mm/z,現(xiàn)取f=0.22mm/z，v=17m/min，則：查簡明手冊表4.2-15，取。所以實際切削速度為：計算切削基本工時：（2） 攻螺紋M6機床：Z525立式鉆床刀具：絲錐M6，P=1mm切削用量選為：，機

15、床主軸轉(zhuǎn)速為：，按機床使用說明書選取：，則 ；機動時，計算切削基本工時：2.5工序尺寸與公差的確定2.5.1圓柱表面工序尺寸前面已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各工序的加工余量如下：圓柱表面加工余量加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大50IT7鑄 件7.0CT12粗 鏜5.0IT76.30.956.8半精鏜2.0IT103.22.93.2520IT7鉆18IT1117.8918擴1.8IT106.31.7161.910粗 鉸0.14IT83.20.1070.224精 鉸0.06IT71.60.0390.0932.5.2平面工序尺寸 平面加工余量工序號工序內(nèi)

16、容加工余量基本尺寸經(jīng)濟精度工序尺寸偏差工序余量最小最大鑄 件5.0CT1201粗銑32下端面4.036.0121.57.7502粗銑32上端面4.032.0121.57.7503精銑32孔下端面1.031.080.751.28304精銑32上端面1.030.080.751.28305粗銑72孔端面4.0×214.0121.86.3806精銑72孔端面1.0×212.080.9511.0163夾具設(shè)計3.1設(shè)計思想與設(shè)計方案的比較 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(shè)計專用夾具。并設(shè)計工序-鉆M6底孔，攻螺紋，以30下端面和零件中線為基準的夾具。 在給定的零

17、件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。3.2定位分析與定位誤差的計算定位基準選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇20孔為基準，即以一面上一長銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構(gòu)進行卡緊。定位元件尺寸及公差的確定 本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。3.3對刀及導(dǎo)引裝置設(shè)計 對刀點的

18、選擇原則是：（1）所選的對刀點應(yīng)使程序編制簡單；（2）對刀點應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置；（3）對刀點應(yīng)選在加工時檢驗方便、可靠的位置；（4）對刀點的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。 加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”是刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置。該點可以是某一固定點(如加工中心機床，其換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意的一點(如車床)。換刀點應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時不碰工件及其它部件為準。其設(shè)定值可用實際測量方法或計算確定。3.4夾緊機構(gòu)設(shè)計與夾緊力計算 本步加工可按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計算時可忽略?？?/p>

19、緊力為取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際卡緊力為 F=S1*S2*S3*S4*F=10.06N使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。3.5夾具操作動作說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋卡緊機構(gòu)。卡具上設(shè)置有鉆套，用于確定的鉆頭位置。4設(shè)計體會經(jīng)過半個月來緊張而激動的汽車與發(fā)動機制造工藝學(xué)課程設(shè)計夾具設(shè)計，我受益匪淺，收獲頗豐。首先我由衷的感謝汽車學(xué)院汽車制造工藝學(xué)這門課程的老師們給我這樣的一個學(xué)習(xí)機會。通過將近兩周的夾具課程設(shè)計中對汽車撥叉的機械加工工藝及汽車撥叉夾具的機械加工工藝的設(shè)計，讓我把學(xué)習(xí)過的專業(yè)

20、知識充分利用，并且學(xué)習(xí)到了新的機械知識，同時也對大學(xué)期間其他學(xué)科的知識進行了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，使學(xué)習(xí)過的知識融會貫通，心情舒暢。通過這段時間的汽車與發(fā)動機制造工藝學(xué)課程設(shè)計，讓我進一步地鞏固，加深以及拓寬了我所學(xué)的知識面，讓我受益匪淺。通過汽車與發(fā)動機制造工藝學(xué)課程設(shè)計的實踐，也讓我樹立了正確的機械設(shè)計思想，增強了機械設(shè)計創(chuàng)新意識、團隊協(xié)作意識和競爭意識，熟悉并且掌握了機械設(shè)計過程的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了我的分析問題的解決問題的能力?！捌囍圃旃に噷W(xué)”是我們車輛工程專業(yè)必不可少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。這門課程的學(xué)習(xí)，可以讓我們獲得汽車制造工藝（零件機械加工和裝配工藝）的基礎(chǔ)知識、基本理論，能讓我們?yōu)槿蘸蟮漠厴I(yè)

21、設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。初步學(xué)會運用機械制造工藝的知識分析和評價汽車的零件結(jié)構(gòu)，能讓我們在日后從事汽車設(shè)計和制造工藝打下基礎(chǔ)。通過設(shè)計計算、繪圖以及對運用技術(shù)標準、規(guī)范、設(shè)計手冊等相關(guān)機械設(shè)計資料的查閱，使之對自己進行了一次較為全面的機械設(shè)計基礎(chǔ)技能能培訓(xùn)。在具體做的過程中，從設(shè)計計算到分析繪圖，讓我明白了作為一個設(shè)計人員必須要有清晰的頭腦和整體布局的觀念，更要有嚴謹?shù)膽B(tài)度和不厭其煩的耐心來沉下心來做設(shè)計，要有精益求精和追求完美的這種精神。課程設(shè)計是機械類課程的最后一個重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，同時也是對我們進一步全面的設(shè)計培訓(xùn)，讓我們能綜合運用汽車與發(fā)動機制造工藝學(xué)課程和其他先修課程的理論及生產(chǎn)實踐的知識

22、來分析具體問題。并得到進一步的鞏固和深化；其次，學(xué)習(xí)到機械設(shè)計的一般方法，了解和掌握常用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程和進行方式，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和分析問題解決問題的能力，特別是總體設(shè)計的能力；最后，通過計算和繪圖，學(xué)會運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)書籍等，培養(yǎng)機械設(shè)計的基本技能。本次課程設(shè)計我學(xué)到了如此之多，我要再次特別感謝我們汽車工程學(xué)院中汽車與發(fā)動機制造工藝學(xué)的全體老師，特別是秦訓(xùn)鵬老師，在秦訓(xùn)鵬老師的循循善誘之下、在秦訓(xùn)鵬老師不拘一格的思路給予下，給了我無限的啟迪。使我對抽象的理論有了具體的認識。讓我學(xué)到了許多課本上沒有的知識。其次，我也要感謝我的隊員們，在每次我遇到問題無法解決的時候，都是隊友們出手相助，共患難。每次和隊員們一起討論，一起進步，共同協(xié)作，讓我們都受益匪淺，讓我們感受到了友誼的珍貴。課程設(shè)計是培訓(xùn)學(xué)生運用本專業(yè)所學(xué)的理論知識和專業(yè)知識來分析解決實際問題的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是對三年所學(xué)知識的復(fù)習(xí)和鞏固。同樣，也促使了同學(xué)們的相互探討，相互學(xué)習(xí)。因此，我們必須認真、謹慎、踏實、一步一步的完成設(shè)計。如果時間可以重來，我一定會更加努力的完成這次課程設(shè)計，讓我們的夾具設(shè)計更加完美，更加合理。通過這次課程設(shè)計也讓我明白了一個很深刻的道理：個人能力固