汽车制造工艺学课程设计

汽车制造工艺学课程设计课程设计的目的与要求 课程设计是本课程的一次综合性练习，目的是将学习所获得的知识加以巩固和系统化，具体运用已获得的理论知识和感性知识，锻炼分析问题和解决问题的能力。 在课程设计过程中，学生可以得到使用技术参考书以及有关手册资料的能力；得到工艺设计工作的基本训练，从而深化和巩固工艺知识。 要求参加设计的学生，要严肃认真，保证设计质量。在指导教师必要的辅导下，按时独立完成设计任务。设计课题 变速器箱体机械加工工艺 镗孔夹具设计设计内容 1、分析零件的结构特点及技术要求 2、确定生产类型 3、选择毛坯 4、制定工艺规程 ①选择加工方法 ②确定工序顺序和内容 ③选择定位基准 ④选择各工序所用机床 ⑤确定主要表面加工余量，计算工序尺寸 　a.所设计夹具的工序的加工表面总余量、各工序尺寸、公差和余量 　b.其它主要加工表面的总余量设计内容 5、设计指定工序的专用夹具 设计完成后应编写说明书。说明书应包括: ①、变速器箱体零件的技术要求。 ②、确定生产类型。 ③、选择毛坯。 ④、确定典型工序加工余量。 ⑤、制定加工工艺规程。 ⑥、尺寸链换算。 ⑦、镗孔夹具设计中相关说明与计算。 图纸为指定工序的夹具总图及有关零件图。课程设计参考进度 1、第一周制定变速器箱体机械加工工艺规程。 2、第二、三周设计变速器箱体镗孔工序专用夹具，并绘图。分析被加工零件的结构特点 被加工零件变速箱属于箱体零件。 箱体零件是机器或部件的基础零件，它的作用是将有关零件连接成一个整体，并使这些零件保持正确的相对位置，彼此能协调工作。分析被加工零件的结构特点 对于汽车、拖拉机的箱体零件，按结构形状可分为两大类。 一类是回转体型的壳体零件，如差速器壳体和汽车后桥壳体等； 另一类是平面型箱体零件，如气缸体、变速箱壳体等。 箱体零件的结构都比较复杂，尺寸较大，壁厚较薄。它需要加工的表面主要有平面和孔，且孔与平面的精度要求比较高，故在加工中要采取相应的措施以保证达到零件图上各项指标和数据的要求。分析被加工零件的技术要求分析被加工零件的技术要求审查被加工零件的机械加工结构工艺性确定生产类型备品率废品率产品的年生产纲领每台产品所含的零件数拖拉机属小型机械，每年500—5000台属中批生产，因此本设计中生产类型为中批生产选择毛坯 零件图要求箱体为　　　　　，20---最低抗拉强度，40---最低抗弯强度；具有较好的耐磨性、减震性、铸造性和易切削性，比较适合作变速箱体。又由《机械制造基础》知，应选用金属模铸造。制定工艺规程 由于该变速箱的生产属于中批生产，因此确定加工过程时应以通用机床为主，加之专用夹具。 1、选择加工方法 ①不同零件的加工表面，应该采用不同的加工方法。 例如同样是平面，箱体零件平面多采用铣削加工；而盘状、杆状零件的平面通常用车削加工，这是由零件结构形状和表面特点决定的。 ②某一相同表面的加工，其途径不是唯一的，即：要达到某一加工面的精度要求，所选用的加工方法可以有多种。 如一个孔的加工可能有几种方法： ⅰ钻—扩—铰； ⅱ钻—拉； ⅲ钻—粗镗—半精镗—精镗 具体选择哪种，可根据厂里设备情况，综合生产效率和经济性来决定加工方法。 ③所选用的加工方法要和生产类型相适应（采用通用机床，辅以专用夹具）确定加工顺序 加工顺序的安排对保证加工质量，提高生产效率和降低成本都有重要的作用，是拟定工艺路线的关键之一。 切削加工顺序的安排 先粗后精 先主后次 先面后孔 先基准后其它确定加工顺序时需注意如下问题孔的倒角问题 一般应将孔的倒角安排在半精镗之后、精镗之前进行，所以在半精镗时，可在镗杆上同时装上倒角刀，一次倒出。 Ⅰ至Ⅴ孔为铸孔，其余都不是铸孔，故安排加工时应注意。 Ⅰ至Ⅴ孔的加工顺序问题 A、五个孔在同一工序中完成 B、五个孔不在同一工序中完成 推荐采用五孔分开加工的方法。选择定位基准 选择定位基准时先要分析各个加工表面的设计基准，再遵循粗精基准的选择原则来确定定位基准。必须注意：此零件上无工艺孔，如果采用一面两孔定位，须提前加工定位孔（因增加了工序，不合适）。可以考虑用三个互相垂直的平面作定位时的精基准； H向视图尺寸　　　内壁与P、N两平面有对称度要求，可以内壁作为粗基准。选择机床 参阅«金属机械加工工艺人员手册»或«机械加工工艺设计手册»，写出各个工序加工时的机床名称和型号。确定主要加工表面的加工余量和工序尺寸各孔在各工序中的加工余量和公差由手册查知 上述工作完成后，制定该变速器箱体的机械加工工艺规程。----各工序、工步的加工内容、定位基准、加工用的设备即机床。 这是本次课程设计的第一部分内容。 下面是第二部分内容：为变速器箱体加工中的一道工序设计专用夹具---镗床夹具。专用夹具设计 限制自由度的问题 为了保证零件图的设计要求，在对工件进行机械加工之前，必须限制工件的某些乃至全部自由度，也就是说，设计某一指定工序的专用夹具时，先要根据这一工序的加工要求确定需要限制的自由度，进而选择合适的定位方式和定位元件，并进行适当的布置，决不允许出现欠定位。合适的定位方式 主要指的是定位基准的选择。就箱体零件而言，常用的定位方式有两种：“一面双孔”定位和“三面”定位。对于此箱体，其上没有机加工时定位用的工艺孔，故最好用三个互相垂直的平面作定位基准面。适当的布置 指的是主要定位基准面（第一定位基准面）布置定位元件后要限制三个自由度；导向定位基准面（第二定位基准面）要限制两个自由度，且最好有一转动自由度；点定位基准面（第三定位基准面）只限制一个移动的自由度。1、2、3点：　　　　　　　　　4、5点：6点：定位元件的选择 定位元件多已化。 如选择三个互相垂直的平面作定位基准面时，可以选以下定位元件： 支承钉 支承板支承钉支承板导向元件的选择 根据中批生产的工艺特点及零件的结构特点（孔多，且孔本身的尺寸精度及孔与孔之间、孔与面之间的位置精度要求高），主要孔的加工应在镗床上进行，即用通用镗床配以专用夹具（镗模）对主要孔进行加工镗模的构造镗套衬套 常用的镗套结构有固定式和回转式两种，由于是中批生产，且夹具外形尺寸不大（因工件较小），以采用固定式为宜，因轴承孔之间的尺寸精度及同一轴线上孔的同轴度要求较高，以采用前后双导向为佳。前后双导向镗套的压紧螺钉夹紧机构的设计 根据中批生产的工艺特点并考虑到夹紧稳定、可靠、简单，可以考虑使用手动的螺旋夹紧机构，其典型构造可参看夹具手册，根据零件的结构特点及加工时放置的可能位置，建议使用螺旋压板夹紧机构。镗杆直径的确定 确定镗杆直径时，应考虑到镗杆的刚度和镗孔时镗杆和工件孔之间应留有足够的容屑空间。可按以下任意一种方法确定 ①按经验 ②参考有关手册确定镗孔直径 ①若采用预先调整好几把单刃刀具镗削同一轴线上直径相同的两孔或镗削同一轴线上直径不同，但相差不大的两个孔时，应验算前面的镗刀能否通过后面的衬套内孔及零件上的底孔，其验算公式参看有关资料。 ②对于同轴线上不同直径的两孔（如Ⅱ、Ⅲ轴承孔），加工直径相差较大，则可考虑采用阶梯镗杆。阶梯镗杆结构较复杂，故一般情况下应尽量避免使用。 ③夹具总图上不画镗杆。镗模支架 支架是镗模上的关键元件，是非标件，要求有足够的强度和刚度，有较高的精度以及精度的长期稳定性，材料多为铸铁（一般为HT200）。设计时可参看夹具手册底座（夹具体） 镗模底座也是非标件，该零件要承受夹具上所有元件的重量以及加工过程中的切削力。为了提高其刚度和强度，除了选取适当的壁厚以外，还要合理布置加强筋，以减小变形。加强筋常采用十字形，并使筋与筋之间的距离相等，以易于铸造。设计时，可参看夹具手册 1、底座的壁厚一般取20-25mm，十字筋厚一般取15-20mm，十字筋高度一般取壁厚的0.7-0.9倍，筋条间距一般为100*100，对于我们所设计的夹具，因比较小，故壁厚、筋厚可取下限值。 2、应有找正基面。定向精度要求高的夹具和重型夹具，不宜用定位键，而是在夹具体上加工出一窄长平面作为找正基面，来校正夹具的安装位置。 3、底座上与机床工作台面相邻T形槽垂直方向两座耳间的距离一定为机床工作台面两相邻T形槽距离的整数倍，否则不能安装。有关机床工作台面T形槽的参数可参看夹具手册。夹具总图及零件图 1、按的1：2比例绘制总图。零件图可根据情况确定，最好用1：1的比例。 2、是否画草图由大家自行决定。 3、总图的主视图，一般应以操作时操作者对着的方向为主视图方向，如选其它方向作为主视图方向也可以。除主视图外，再适当配置其它视图，视图的数目应尽量少，但必须将结构表达清楚。 4、绘制总图的顺序是，先用双点划线绘出工作的轮廓外形和主要表面，围绕工件的几个视图依次绘出定位元件、导向元件、夹紧机构、支架及其它元件、装置，最后绘制出夹具体及连接件，把夹具的各组成元件、装置连成一体。（工件应看作是“透明体”，所画的工件轮廓线与夹具的任何线条彼此独立，不相互干涉）。 5、夹紧元件要画出夹紧、松开两个极限位置（夹紧时用实线画，松开时用双点划线画）。 6、总图和零件图中所有符号、数字、线条一定要符合机械制图标准的规定。 7、尽量使用标准元件和机构，以降低成本，缩短制造周期。 8、尺寸相同的结构（如尺寸相同的导向部分）可以只剖一处，但必须剖一处。主要技术要求–夹具图 夹具设计中，除了规定有关尺寸精度外，还要制订有关元件之间，各元件的有关表面之间的相互位置精度，以保证整个夹具的工作精度。这些相互位置精度要求，习惯上称为技术要求（或技术条件）。主要技术要求–夹具图 对于夹具图的技术要求，凡与工件加工要求有直接关系者，其位置公差应取工件加工技术要求所规定数值的1/5-1/2，若与工件加工要求无直接关系，可在有关夹具设计手册中推荐的值中选取镗床夹具技术要求 ①各支承板工作表面（如使用支承板的话）应该在同一平面内，允差≤0.02mm。 ②镗套轴线×××对定位元件定位面的平行度公差为×××（建议取工件相应公差的1/5-1/2 ③各镗套轴线与找正基面的平行度或垂直度公差应为0.01mm（或0.02mm）。 ④镗套轴线之间的平行度公差为×××（取技术要求中相应孔之间平行度公差的（1/5-1/2）。 ⑤两端镗套的同轴度公差为×××（根据零件图第9条技术要求确定，可取相应孔同轴度公差的1/5-1/2。镗模的主要技术要求 （1）定位面对夹具安装基面的平行度或垂直度（一般取0.01mm）。 （2）镗套中心线对定位面的平行度或垂直度（一般取0.01-0.02mm）。 （3）镗套轴线对找正基面的平行度或垂直度（一般取0.01-0.02mm）。 （4）同轴线镗套的同轴度（精镗时为0.005-0.01mm；粗镗时为0.01-0.02mm）。 （5）各镗套间的平行度或垂直度（一般为0.01-0.02mm）。 （6）定位面的直线度、平面度或位置精度要求（一般为0.01mm）。总图上应标注的尺寸 ①夹具的轮廓尺寸。一般是指夹具最大外形轮廓尺寸，当夹具上有可动部分时，应包括可动部分处于极限位置时所占的空间尺寸。 ②配合尺寸。如镗套与衬套、衬套与衬套座孔、支承钉、定位销与夹具体的配合尺寸等。总图上应标注的尺寸 ③安装尺寸。是指确定有关部分之间的正确位置，如镗模支架与夹具体之间的位置，夹具在机床上的正确位置的尺寸。 ④检验尺寸。夹具装在机床的工作台上后，要进行检验，主要是检验各导向元件之间以及导向元件与定位元件之间的尺寸是否能满足零件图的尺寸要求。尺寸换算 无论是五个大轴承孔在一道工序还是将五个大轴承孔分成几道工序来加工，都必须进行尺寸链的计算，重新确定有关尺寸的公差，以满足设计尺寸的要求。 在制定工艺规程时已对五个大轴承孔的加工进行了划分，今以加工Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ为一道工序，加工Ⅱ、Ⅳ为另一道工序，且工件以M、Q、P（或N）三个互相垂直的面为定位基准面为例，讨论有关尺寸链的计算问题。封闭环公差是所有组成环公差之和按等公差分配Ⅰ、Ⅱ两个孔加工时都控制其与Q面的距离，这样Ⅰ、Ⅱ两个孔间的距离就是间接保证的，是封闭环。 要求计算出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ孔在加工时需控制的公差。总的要完成的工作 一、变速器箱体加工的工序 　　里面涉及到加工余量的确定等内容 二、镗床夹具图 　　里面涉及到尺寸链的计算