机械制造技术课程设计CA10B前刹车调整臂外壳加工工艺及钻Ф62mm孔和铣端面夹具设计【】

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1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目 “CA10B 前刹车调整臂外壳”零件的机械加工工艺及工艺设备设计设计者班号 设计者 指导教师 五邑大学机电工程系2008.6 2008.7五邑大学机电工程系机械制造技术基础课程设计任务书全套图纸，加153893706题目: “CA10B 前刹车调整臂外壳”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（夹具）设计内容：1. 零件图 1张 2. 零件毛坯图 1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 4张 4. 工艺装备（夹具）设计装配图 1张 5. 课程设计说明书 1份 班级学号 学 生 指导教师 教研室主任 2008年7月序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大半部分

2、大学基础和专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。 它要求我们学生全面地综合地运用本课程及其有关先前修的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计，机床夹具设计和刀具、量具的正确运用。我希望能通过这次课程设计加深一下对先前学过的专业知识的理解和运用，培养独立的分析和解决工程实践问题的能力和熟悉并运用手册、规程及图表资料编写技术文件的基本技能，努力养成创新、严谨的工作态度。 一、零件的分析（一）、零件的用途介绍。 我们这次题目做的零件是CA10B解放牌汽车“前刹车调整臂外壳”， 它的主要作用是对前刹车调整臂进行支撑和保护，它的中心是一个花键孔，外面是蜗轮齿。侧面有一个蜗杆轴，头上有一

3、个四方，调整刹车用。最外头有一个孔，装销子连接刹车分泵。孔及键槽和轴配合传递扭矩达到调整刹车的作用。（二）、零件的工艺分析。 本零件用于支撑和保护前刹车调整臂，同时也传递力矩，因此对零件有一定强度要求。选用KT350，抗拉强度达到300Mpa,而且可锻铸铁可以承受震动或冲击，这些铸件如果是大批量生产，则它的底成本优点便更加突出。 本零件有两组主要的加工表面。它们是：（1）以62mm孔为中心的加工表面。这一组的加工表面包括62mm孔，12mm二孔及它们的两个端面，键槽。62mm中心孔和键槽起到定位和传递力矩的作用，所以它们的表面加工要求相对较高。62mm孔，12mm二孔的中心轴线和它们的外端面要

4、有一定的垂直度。键槽靠13.8mm通孔，62mm孔及其外端面定位。（2）、以13.8mm孔为中心的加工表面。 这一组的加工表面包括13.8mm通孔，13mm通孔，16mm阶梯孔，左右两个端面和M10螺纹。13.8mm通孔，13mm通孔，16mm阶梯孔要保证一定的同轴度。 二、工艺规程设计（一）、确定毛坯的制造形式。 毛坯的选择应根据生产批量的大小，零件的形状和尺寸，零件的受力情况，工厂现有的设备和技术水平及技术经济性等来决定。我们这个加工“前刹车调整臂外壳”的加工任务为大批量生产，材料为可锻铸铁，为了使铸件的加工余量小，一模多用（模可重复使用，减少造模时间），提高生产效率，所以选用金属型铸造。

5、（二）、基准的选择。（1）粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应当以这些不加工表面作为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。在这里我们选择了以62mm孔，12mm二孔的外轮廓为粗基准，选用两个V型块定位，限制五个自由度，加上一个支撑板对62mm孔，12mm二孔的端面起支撑左右，达到完全定位。选用这个粗基准一方面便于零件的装夹，另一方面又能达到很好的定位要求。（2）精基准的选择：应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。但当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。（三）、拟定工艺路线。 拟定工艺

6、路线是设计工艺规程最为关键的一步，它的出发点是保证零件的几何形状、尺寸精度、位置精度和表面质量等技术要求。同时也要考虑经济和环境效果，努力降低生产成本，实现大批量快速生产，提高生产效率，因此工艺路线拟定要合理，机床和夹具的选择要与工艺路线合理配合。我们这个小组拟定了两个加工方案，我们通过对加工工艺性，经济性的讨论和分析，最后确定了一种最为合理的工艺路线加工方案。1. 工艺路线方案一：工序：铣左侧端面 （以62mm孔，12mm孔外轮廓为基准）工序：扩，镗62mm孔 （以左侧端面为定位基准）工序：粗铣，精铣上下端面 （以左侧端面和62mm中心孔为基准）工序：钻12mm孔，钻4.3mm孔。工序：铣3

7、0mm的右端面工序：钻，扩13.8mm孔，13mm孔，16mm孔，钻M10螺纹孔，钻Rc1/8孔工序：修整R11的端面工序：粗铣，精铣键槽工序：攻M10螺纹孔，攻Rc1/8孔工序：检查。2.工艺路线方案二：工序:粗铣，精铣62mm孔，12mm二孔的两个端面。工序：钻，扩，精扩62mm孔，12mm。工序：钻4.3mm孔。工序：粗铣13.8mm孔和13mm孔的端面。工序：钻，扩13.8mm孔，13mm孔，16mm孔。工序：修整R11端面。工序：钳工去毛刺，倒角。工序：钻M10螺纹内孔。工序：粗铣，精铣26+0.28 +0.14键槽。工序：攻M10螺纹孔，攻Rc1/8孔工序XI：检查。3.工艺路线的

8、分析和比较。 方案一以62mm孔的外轮廓为粗基准加工左侧端面，再以左侧端面为精基准加工62mm中心孔，再以62mm中心孔和端面为定位基准加工其它表面。选择这种基准定位方式考虑的是互为基准的原则这种加工方法容易保证加工表面之间的位置精度，但是由于左侧端面面积小，铸造时可能也会存在缺陷，造成支撑面积不够，工件定位不稳，夹紧不可靠等问题。因此我们废除了这个方案。方案二基本是合理的，基准的选择和加工顺序也基本能达到生产的要求，但也有些地方要改正。如工序加工以62mm孔的外轮廓为粗基准，不符合粗基准一般不重复使用的原则，因此端面的粗，精铣应分开，以保证端面和其它表面之间的位置要求。工序将加工两个孔的工位

9、分开，分别成为一个工序，对设备要求就会降低而且生产效率也会提高。经过以上的分析和讨论确定的最优方案为：工序：粗铣62mm，12mm二孔上下两个端面。以62mm，12mm二孔的外轮廓为基准，选用X53型立式铣床。工序：钻，扩，精扩62mm孔； 以62mm孔的外轮廓和端面为基准。以端面为主要定位基准，限制三个自由度X，Y， Z，有以62mm孔外轮廓为定位基准，限制两个自由度X，Y，加上用V型块配合夹紧12mm孔外轮廓限制一个自由度Z，从而实现完全定位。选用Z575立式钻床钻床。工序：钻，扩，精扩12mm孔和钻4.3mm孔。 以62mm孔的外轮廓和端面为基准，Z2518立式钻床。工序：半精铣上下两端

10、面。 以62mm，12mm二孔和端面（一面两销）为基准。以62mm中心孔和端面为定位基准，短销和大支撑端面组合，定位以大支撑端面为主，限制三个自由度X， Y，Z。短销限制两个自由度X，Y，而挡销装在12mm孔内限制一个自由度Z，达到完全定位。选用X53型立式铣床。工序：铣左右两个端面 。以62mm，12mm二孔为基准，保证两端面的对称度，选用X63型卧式铣床。工序：钻，扩，精扩通孔13.8mm，13mm和台阶孔16mm孔，钻锥螺纹Rc1/8底孔。 以62mm，12mm二孔和端面（一面两销）为基准，选用Z3025摇臂钻床。工序：修整R11端面。 以13.8mm，13mm二孔为基准，端面磨床。工序

11、：钳工去毛刺，倒角。工序：钻M10螺纹内孔。 以右端面和62mm孔端面为基准，选用Z525立式钻床及专用夹具加工。工序：粗铣，精铣26+0.28 +0.14键槽。 以62mm, 12mm二孔及端面和13.8孔为基准，选用X53型立式铣床。工序XI：攻M10螺纹孔，攻Rc1/8孔。工序X：检查。（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定。“前刹车调整臂外壳”的零件材料为KT350，硬度小于150HB,毛坯重量为2.5KG，生产类型为大批量生产，采用金属型浇铸方法铸造该毛坯。根据上述原始资料和加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1加工62mm，mm二个孔的上下两个端

12、面。加工余量的计算长度为mm，mm，表面粗糙度要求为Ra6.3.（1）.按照机械加工余量手册表4-1，的铸件尺寸公差等级为IT7-IT9，取加工余量等级为F级，公差等级为IT9，则62mm孔的外端面加工余量为2.0-2.5mm，取Z2mm。mm的铸件尺寸公差等级为IT7-IT9，按照机械加工余量手册表4-1取加工余量等级为F级，公差等级为IT9，则mm孔的外端面单边加工余量为2.0-2.5mm，取Z=2mm。（）铣削余量：半精铣单边余量查金属切削手册Z=0.5-1.0 mm，取Z=0.5mm。公差即为零件公差-0.17mm或-0.24mm。粗铣余量：粗铣的单边公称余量为Z=2-0.5=1.5m

13、m。粗铣公差：现规定本工序的精度等级为IT13，因此可知本工序的加工公差为-0.39mm（mm端面）和-0.27mm（mm端面）。由于本设计规定的零件为大批量生产应该采用调整加工，因此在计算最大，最小加工余量时，应调整加工方式予以确定。62mm，12mm二孔的外端面加工余量工序间余量和公差分布如下：由图1可知12mm孔的部分：毛坯名义尺寸为：122216mm毛坯最大尺寸为mm毛坯最小尺寸为mm粗铣后最大尺寸：120.5213mm粗铣后最小尺寸：半精铣后尺寸为mm由图2可知62mm孔台阶端面部分：毛坯名义尺寸：毛坯最大尺寸：毛坯最小尺寸：粗铣后最大尺寸：32+0.5233mm粗铣后最小尺寸：半精

14、铣后尺寸为mm。最后将上述计算的工序间尺寸和公差整理成下表： 工序 加工尺寸及公差 62mm孔外端面12mm孔外端面毛坯粗铣半精铣毛坯粗铣半精铣加工前尺寸最大37.83317.613最小34.232.6114.412.73加工后尺寸最大37.8333217.61312最小34.232.6131.83144.412.7311.76加 工 余 量 （单边）（mm）2最大2.40.522.30.5最小0.7950.390.8050.485加工公差（单边）(mm)该“前刹车调整臂外壳”零件的铸件毛坯图见后面附图3。 2 62mm孔。62mm孔公差虽无标出，而由表面粗糙度为Ra6.3可考虑其精度等级为I

15、T8-IT9，取 IT9则其尺寸为。毛坯中62mm孔铸出，由金属型铸造铸件。查简明机械加工工艺手册（简称工艺手册）可知该铸件精度界于IT7-IT9之间，查机械加工余量与公差手册表10-8得铸件机械加工余量为5.0-7.0mm，取2Z=5.0mm，确定工序尺寸及余量为：扩钻孔：60mm 2Z60mm-（62-5）mm3mm扩孔：61.5mm 2Z1.5mm精扩孔： 2Z0.5mm3. 12mm孔。 12mm孔不铸出，毛坯为实心。精度等级界于IT11-IT12之间，参照机械加工余量与公差手册表4-23确定工序尺寸及余量为：钻孔：11.0扩孔：11.85mm 2Z0.85mm精扩孔： 2Z0.15m

16、m4. 13.8mm和13mm两通孔的端面.由两端面的表面粗糙度为25，设其精度等级为IT10查机械加工余量与公差手册表5-47知，两通孔端面的单边加工余量为Z=1mm。因此铣削余量2Z=2mm。一次铣削 即可满足要求。5. 13.8mm孔，13mm孔和16mm孔。毛坯为实心，通孔13.8mm孔，13mm孔不铸出，精度等级介于IT11-IT12之间，参照机械加工余量与公差手册表4-23确定工序尺寸和余量为：钻孔：13mm扩钻孔：13.5mm 2Z=0.5mm精扩： 2Z0.3mm钻孔：12mm扩钻孔：12.85mm 2Z=0.85mm精扩： 2Z0.15mm钻孔15mm扩钻孔：15.85mm

17、2Z0.85mm精扩： 2Z0.15mm6.键槽。.键槽的精度等级介于IT11IT12之间，查机械加工余量与公差手册表4-19得键槽宽加工余量为2Z2.0mm。（1）精铣余量：单边0.1mm，公差为.（2）粗铣余量：2Z2mm-2x0.1mm1.8mm.（五）确定切削用量及基本工时。工序：粗铣62mm，12mm二孔的两个端面，保证尺寸和。加工条件：毛坯材料是KT350，硬度小于150HB，.铣床：X53型立式铣床。刀具:采用高速钢镶齿三面刃铣刀。查金属切削手册表9-12得进给量0.08mm齿。铣削深度t1.5mm。查金属切削手册表9-14得切削速度V=45m/min，铣刀外径dw225mm,齿

18、数Z=20，一次铣削即可达到尺寸要求。则铣刀每分钟转速： 现采用X53型立式铣床，根据机械制造工艺设计手册附表4-16-1取，则实际切削速度为工作台每分钟进给量由附表4-16-2得：切削工时：因为铣刀的行程为，所为机动切削工时 ，由于铣削两个端面故工序：钻，扩，精扩mm孔.62mm铸出，根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削量与切 速度与钻同样尺寸的实心孔时的关系为：进给量：f（1.21.8），切削速度：V= 1.扩钻孔60mm.利用60mm的钻头对铸件孔进行扩钻。因加工本孔时属于低刚度零件，故进给量要乘以系数0.75，根据机械制造工艺设计手册(简称设计手册)表3-38查得1.0

19、1.2mmr，取1.0mmr，由设计手册表3-4查得0.7ms42mmin。则f（1.21.8）（1.21.8）x1.0x0.750.91.35（mmr）Vx422114（mmin）.根据设计手册附表4-5-2，取f1.09mmr,根据机床说明书取64rmin。故实际切削速度为：切削工时：L32mm，2.扩孔61.5mm用套式扩孔钻来加工61.5mm孔。查简明机械加工工艺手册（简称工艺手册）表1115得：f（2.22.4），查切削用量简明手册表2-10得2.02.4mmr，取2.0 mmr，故f4.44.8mm，根据设计手册附表4-5-2取f4.8mmr。由上步骤知V2114mmmin。根据机

20、床说明书取主轴转速n122rmin，则实际转速为：切削工时：l32mm，3mm，3mm3.精扩孔孔.同步骤2取f4.8mmr，取n172rmin则转速为切削工时：工序：钻，扩，精扩mm孔。 mm孔不铸出。1.钻11mm孔。进给量：查设计手册表3-38得f0.52-0.64mmr，查设计手册表4-5，Z2018机床说明书，取f0.2mmr切削速度：由设计手册表3-42查得V=0.7ms42mmin，所以 根据机床说明书表4-5取1200rmin故实际切削速度为切削工时：l12 4t2.扩钻孔11.85mm。查设计手册表4-5机床说明书得f0.2mmr。由上工序步骤2知， V=2114m/min取

21、V=18m/min，则3.精扩孔根据机床说明书取f0.2mmr，n484rminV4钻54mm孔。 同本工序步骤1取进给量f0.2mmr，n1200rmin，V41.4m/min，5扩钻5mm孔查工艺手册表11-15得f（1.2-1.8），V=，根据机床说明书0.2mmr，V42mmin故f0.240.36（mmr），V2114（mmin）,取f0.3mmr,取n1200rmin，故实际切削速度16.2mmin0.53(min)工序：半精铣62mm，12mm二孔的两个端面，保证尺寸mm和mm（1） 切削深度：半精铣的的单边切削余量等于切削深度为t0.5mm，一次走刀即可满足要求。（2） 进给量

22、：查金属切削手册表9-12取进给量0.10mm齿，查金属切削手册表9-14铣削速度推荐范围得，取铣刀外径为100mm，齿数Z=14，则每分钟转速根据X53型立式铣床说明书，取故实际切削速度工作台每分钟进给量0.114150210（mmmin）查设计手册附表4-16-2取200mmmin（3） 切削工时：工序：铣左右两端面（1） 切削深度：两端的单边切削深度t1mm。采用高速钢镶齿三面刃铣刀。（2） 进给量和切削速度：查金属切削手册表9-12取进给量0.10mm齿。查金属切削手册表330取铣削速度V18mmin|，查金属切削手册表97取32mm，Z8，则根据X63型卧式铣床说明书取190rmin

23、故实际切削速度mmin工作台每分钟进给量Z0.108190152（mmmin），查设计手册附表4-17-2取150mmmin（3） 切削工时：l30， 工序：钻、扩、精扩通孔，和台阶孔孔。钻Rc1/8孔。采用Z3025摇臂钻床，高速钢钻头钻孔。1加工孔。（1）钻13mm孔。采用Z3025摇臂钻床，高速钢钻头钻孔。查设计手册表3-38得f0.520.64mmr，因孔深与孔径之比小于3，因此不用乘于修正系数。查设计手册附表4-4-2，Z3052摇臂钻床说明书取f0.63mmmin，查设计手册表3-42得V42mmin故1028.9（rmin）根据Z3025摇臂钻床说明书（设计手册附表4-4-1）取

24、1000rmin， 故实际切削速度切削加工时：l，3mm。0.112（min）（2）扩钻13.5mm孔。查工艺手册表1115得f（1.21.8），切削速度：V= ，查设计手册表3-117得0.20.4mmr，取0.3mmr，0.2660.4ms15.9624 mmin ，故f（1.21.8）0.30.360.54（mmr），取18mmin，V= 96mmin，查设计手册附表4-4-2取f0.4mmr故666.7444.4（rmin）查Z3025摇臂钻床说明书（附表4-4-1）取500rmin则实际切削速度为： 21.2mmin机动工时：0.355min（3）精扩孔。同上取进给量f0.4mmr,

25、n630rmin则 机动工时：2.加工孔（1）钻孔12mm.步骤同本工序1-（1）取f0.63mmr，V42mmin故 取1000rmin故实际切削速度 切削工时：l2（37-262）48mm，3mm（2）扩钻12.85mm孔步骤同本工序1-（2）取f0.4mmr，V96mmin故,取200rmin，则实际切削速度为机动工时：（3）精扩 同上取f0.4mmr，n200rmin，故机动工时：3.加工的孔（1）扩钻15mm孔。 由本工序1-（2）得f（1.21.8），取0.3mmr，18mmin故f（1.21.8）0.30.360.54mmr，96mmin取f0.5mmr ，查Z3025摇臂钻床说

26、明书取200rmin故实际切削速度机动工时：l224mm，3mm（2）扩钻15.85mm孔 步骤同上取f0.5mmr，n200rmin。（3）精扩孔步骤同上，取f0.25mmr，n200rmin，4.钻Re18孔（8.8mm）。用Z3025摇臂钻床及专用钻模查设计手册表3-38得f0.470.57mmr，查Z3025摇臂钻床说明书（设计手册表4-4-2）取f0.5mmr查切削用量简明手册表2-17取V=20mmin故查机床说明书取630rmin，故实际切削速度切削工时：工序：去毛刺，倒角 手动进给取与扩孔时转速相同。n200rmin工序：钻螺纹内孔8.8mm，选用Z525立式钻床及专用夹具加工

27、。 步骤同上，取f0.5mmr，630rmin V17.4mmin 切削工时：工序：粗铣，精铣mm键槽。1. 粗铣26mm键槽保证尺寸25.8mm，切削余量为2Z1.8mm，选用粗齿圆柱立式铣刀，分两次走刀完成，可减少夹具的夹紧力减少载荷，对夹具设计有利。查金属切削手册表9-12取每齿进给量为0.25mm齿; 查工艺手册表11-28取V0.3m/s=18m/min，取铣刀外径20mm.查工艺手册表9-7取Z=3mm,则根据X53型立式铣床说明书（机械制造工艺设计手册附表4-16-1）取300rmin故实际切削速度：每分钟进给量0.253300225（mmmin）查设计手册附表4-16-2取20

28、0mmmin切削工时：2. 精铣键槽，保证尺寸mm单边切削深度0.1mm，选用细齿圆柱立式铣刀。 步骤同上取0.1mm齿，r0.35ms21mmin 20mm，Z6。故根据X53型铣床说明书取300rmin故实际切削速度为每分钟进给量0.1x6x300=180(mmmin)切削工时：工序：攻M10mm螺纹孔及Rc18孔.经查资料知钻孔后攻螺纹要乘以系数0.5查设计手册表3-38得f（0.470.57）0.50.2350.114（mmr），查机床说明书取f0.2mmr，0.25mmr，查机床说明书，取V20mmmin故查机床说明书，取630rmin故实际切削速度机动工时：攻M10mm螺纹 攻Rc

29、1/8孔： 最后将以上各工序切削用量，工时定额的计算结果连同其它加工数据一并填入机械加工工艺过程综合卡片中。三夹具设计为了提高生产效率，我们选用自己设计的夹具。经过小组人员的讨论，选取工序和工序进行专用夹具设计，本夹具将用于Z575立式钻床和X53型立式铣床。第一节：设计要求此夹具用来钻62mm的孔和铣端面，有一定的公差要求，但同时应考虑提高生产率；因此设计时，对本夹具有一定的形位要求，还应装夹方便，降低劳动强度。第二节 夹具设计的有关计算一 定位基准的选择对于加工此零件，我们选用62mm孔的外轮廓和端面为基准。然。利用气动原件来实行对零件的加紧。二 切削力及夹紧力计算铣削切削力计算类别：工件

30、材料：可锻铸铁（KT350）铣刀类型：高速钢镶齿三面刃铣刀公式： 查机床夹具设计手册得参数:Cp = 294参数:切削深度ap = 1参数:fz = 0.08参数:钻头D = 200参数:铣削宽度B = 22参数:齿数z = 20参数:Kp = 0.77666762968139540289797331406352计算结果 = 33.593N水平力：36.9523N 垂直分力：10.0779N安全系数：查表，选用1.5 1.2 1.2 1.0所以2.72.736.952399.77N摩擦系数f取1，所以实际夹紧力99.77N根据力臂平衡，气缸力为：40N所以只要气缸力大于40N，就可以夹紧工件。

31、设计任务名称：切削力计算钻削切削力计算类别：切削力Ff工件材料：可锻铸铁(KT350)刀具材料：高速钢加工方式：钻公式：参数:D = 60参数:f = 1参数:Kp = 0.87468965915462244509501155842851计算结果 = 22304.586N安全系数：又因为1.5 1.15 1.0 1.0所以K1.725K=1.72522304.586=38475.41(N)因为45号钢的屈服极限为355MPa所以3553.14()/4=9.55(N) 所以夹具的力可以保证安全（三）定位误差分析 经过计算只要定位的支撑板精度保证，就可满足要。参考文献1龚定安,蔡建国,葛文杰.机床

32、夹具设计原理.陕西：科学技术出版社,1987.2李柱,徐振高,蒋向前.互换性与测量技术M.1版.北京:高等教育出版社,2004.3蒋知民,张洪鏸.怎样识读机械制图新标准M.4版.北京:机械工业出版社,2005.4陈锦昌,刘就女,刘林.计算机工程制图M.2版.广州:华南理工大学出版社,2001.5金忠谋.材料力学M.1版.北京:机械工业出版社,2005.6刘友才,肖继德.机床夹具设计.北京：机械工业出版社,1991.7孙本绪,熊万武.机械加工余量手册.北京:国防工业出版社1991.8马贤智.机械加工余量与公差手册.北京:中国标准出版社,1998.9上海市金属切削技术协会.金属切削手册.2版.上海:上海科学技术出版社,2001.10曾志新，吕明.机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社，2001.29/29