刹车盘毕业设计

河南工业职业技术学院机械加工技术课程设计说明书设计题目：设计“刹车盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备班级设 计 者 沉默指导教师机械制造工艺学课程设计任务书题目：汽车刹车盘零件的加工工艺规程生产纲领： 5000件生产类型批量生产内容：1.产品零件图1张2.产品毛坯图1张3.机械加工工艺过程卡片1套4.机械加工工序卡片1套5.课程设计说明书（50008000字）1份班级学 生 沉默指导教师目录、,- 、前言 课程设计说明书正文一、零件的分析（一）、零件的作用（二）、零件的工艺性分析二、确定生产类型三、确定毛坯（一）、确定毛坯的种类（二）、绘制铸造件毛坯图四、工艺规程设计（一）定位基准的选择（二）工艺路线的拟定（三），机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定五、工装设计分析提设计任务书六、小结七、主要参考文献、八 、前言机械制造工艺学课程是在学完了机 械制造工艺学包括机床夹具设计和大部分 专业课，并进行了生产实习的基础上的一个 教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对 所学课程的一次深入的全面的总复习，也是 一次理论联系实际的训练。因此，它在今年 的学习中占有重要的地位。我个人的感想是，希望经历了这次课 程的设计，对自己的将来所从事的工作，进 行一次适应性的训练，通过这次课程设计锻 炼自己的分析问题，解决问题的能力，为毕 业后的工作打下一个良好的基础。由于自己的理论知识的不完善，实践能 力的缺乏，设计之中不免有一些不合理的地 方，学生我肺腑的恳请各位老师能够给予指 教批评。一 零件的分析（一）零件的作用刹车目前有盘刹和鼓刹，老一些的车很多都是前盘后鼓 的。现在的车很多前后都是盘刹的。因为盘刹较鼓刹的散热 好，在高速制动状态下，不容易产生热衰退，所以其高速制 动效果好。但在低速冷闸时，制动效果不如鼓刹。价格比鼓 刹贵。所以现在很多中高级轿车采用全盘刹，而普通轿车采 用前盘后鼓，而相对低速，且需要制动力大的卡车、巴士， 仍采用鼓刹。（二）零件的工艺分析 该零件为汽车刹车盘，安装在轴上，形状一般， 精度要求并不高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅附 图 1）（1）由零件图可知，零件的左右端面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，只需按照铸 造时的精度即可。铸件要求不能有砂眼、疏松 等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度， 在静力的作用下，不至于发生意外事故。（2）零件的端面的安装孔位置精度要求较高。二、 确定生产类型已知此刹车盘零件的生产纲领为 50000 件/年，零件 的质量不到5Kg,查机械制造工艺与夹具第7页表1. 1-3, 可确定该零件生产类型为大批量批生产，所以初步确定工艺 安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通 用设备和专用夹具为主， 采用专用工装。三 确定毛坯（1）确定毛坏种类零件材料为HT200,考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批 量生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制 造工艺设计简明手册第41 页表2.2-5,选用铸件尺 寸公差等级为CT-9。这对提高生产率，保证产品质 量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。（2）绘制铸造件零件图四、 工艺规程的设计（一）定位基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析及毛坯的 铸造情况，应用卡槽作定位基准，然后加工出左端 面用作精基准。故对基准的选择应予以分析。 （1）粗基准的选择 按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工 表面的位置要求，毛坯选择铸造卡槽作为粗基准。根 据零件图所示，毛坯的散热卡槽。(2 )精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依“基准重合”原 则和“基准统一”原则，以粗加工后的右端面为主要的定位精基准， 用卡盘卡紧，进行切削。(二) 工艺路线的拟定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技 术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领 已确定的情况下,可以考虑采用数控车床、通用转床配以 专用工卡检具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之 外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选 择零件的加工方法及工艺路线方案如下：方案一：工序一：以散热卡槽为粗基准粗车刹车盘的大端面，内圆面及内外圆倒角。采用CA6150卧式车 床加工。工序二：以刹车盘大端面为基准粗车零件小端面、装配孔及外圆面及所要求倒角。采用 CA6150卧式车床加工。工序三：再次以散热卡槽为粗基准半精车刹车盘的大端面，内圆面及内外圆倒角。为了提高精度和 提高效率，此序采用CAk6150N卧式数控车床加工。工序四：再以三序刹车盘大端面为基准半精车零件小端面、装配孔及外圆面及所要求倒角。采用CA6150卧式车床加工。工序五：以大端面为水平基准，小端面内孔为定位基准，转削凸圆面的4个定位装配孔。 采用Z3040转床。工序六：以小端面内孔壁厚为定位精基准，对工件大外圆两平行端面进行磨削精加工。采用 改装后的砂轮CAK6150N进行加工。根据工序方案制定出详细的工序划分如下所示： 毛坯为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件的内 应力及改善机械加工性能，在毛坯车间车削去浇冒口， 达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。根据工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。见附表：机械加工工艺过程卡；附表；机械加工工序卡。（三）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 的确定。1 .毛坯尺寸的确定，画毛坯图。刹车盘材料为HT230。由于产品的精度要求不高，生产纲领为中批生产，所以毛坯选用砂型铸造。毛坯铸出后进行退火处理，以消除铸件在铸造过程中产生的内应力。由文献表2-2，该种铸件的尺寸公差等级为IT9级。由文献（1）表2-2，可查出铸件主要尺寸的公差，现将主要毛坯尺寸及公差所示：主要面尺寸零件尺寸总余量公差IT主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差IT62.5两端面852+29内孔62. 5458.59底面3029由此，可绘出其零件的毛坯图（见附图2）2. 粗车刹车盘的两端面面两端面由粗车和精车两次加工完成，采用6换多次 使用圆弧车刀（高速钢）。刀具：YG6硬质合金圆弧右偏车刀。由于车刀在工作时,是断续切削，背吃刀量大，刀齿受很大的机械冲击，在选 择几何角度时,应保证刀齿具有足够的强度。由金属切削 原理与刀具可取Y =5 0入=-100 k =600 =100。o s r 0 加工要求： 粗车刹车盘的两端面。a）确定加工余量由毛坯图可知：总加工余量为2mm，文献表8-30 可知精加工余量为1mm,由于两脚底面较小，根据实际情况，调整为0. 2mm,故其粗加工余量为（2-0.2）=1 8mm。b）确定进给量由切削加工简明实用手册表8-95 ，取每分钟 进给量为02mm/min,取精加工每齿的进给量为1. 5mm/min. 粗车走刀一次a =1.8mm，精车走刀一次a = 0.2mm。ppC）计算切削用量由表8-56，取粗车、精车的主轴转速分别为150r/min 和300r/min，由前面选择的刀具圆弧R0.2mm, 以及工件直径确定相应的切削速度分别为：V粗=冗 dn/1000二 12° 幻簸=56.52m/min1000V =冗dn/1000二120x300r m/min=113m/min 精、igQo、亠d） 校核该机床功率（只需校核粗加工即可）。P =92.4x10-5m由文献（2）表2.4-96得切削功率为D0.14 a0.86 a 0.72 a0ef取 Z=16 n=製=2.60a =1.8mmp而 Kp =K KFpm v 2ZnK ppm5r/s a =10mm a =0.2mm由文献表2. 4-94可知K =1vefKF=1 故 K p =12pm故 p =92.4x i0 _5 x 1200.14 x 100.86 x 0.20.72 x1.8x16x2.5x1=0.35KW m其所消耗量功率远小于机床功率，故可用。3. 两端面的加工两端面的加工由车削来完成，此时，刀具：YG6硬质合 金端车刀，刀具不变，机床不变。工序单边总余量由毛 坯图与零件图可知为2 mm,由于本工序为粗加工，尺寸 精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端车，以 提高进给量提高加工效率。由表8-95可得：a =2mmpf=2mm/r由文献表8-56可得n=600r/min 则就可确定相应的切削的速度：故V二兀dn = 120x6°°i =226.08m/min1000 10004. 钻定位孔孔该孔可选由高速钢钻头钻出定位孔后，为了装配 方便，再由锪钻钻出倒角。由文献(2)表8 -81得锪孔 时的倒角余量为1. 5mm，根据实际情况可取为2mm, 故锪孔的角度为90°。 由文献(2)表8-69,锪孔的进给量在不破坏精度的情 况下自行确定。由文献(2)表8-71求得钻孔时的切削 速度v=0.35m/s=21m/min由此算出转速为： n二1000v =1000x21 =668 . 8r/minn D兀 x10按钻床的实际转速取n=600r/min，则实际切削速度 为：v= n dn/1000二nx116 =21.85m/min1000由表 8-78 得 F=CFdxFf yFK =588.6xd xf 0.8xK0 F 0 fM=C dxmf ymK x10_3 =225.63x d 1-9xf0.8 x K x0_3m 0m0m因为加工灰铸铁时K =K由文献表8-78,可查的MfK =1,故 F=588.6x11.6x0.2 08 xl=1884.INfM=225.63x11.619 x0.2 0.8 xlxlO _3 =6.6N.m它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩,故 机床刚度足够。8.时间定额计算根据设计要求，只计算一道工序的工时，下面计算加工12孔的工时定额。(1) 机动时间由文献机械加工工艺手册表2.5-7得钻孔时的计算公式为：t二1 + J+ 12fn式中 l = DcotKy + (1 2 )1 2l =14,钻定位孔孔时，l =022l=30 l =2f=0.3 n=6002l =12 cot(118 )+1.5=5.1i 22因此，t= 30 + 5+ 2 =0. 206min 所以 t =41=0824min(2)辅助时间Tb由机械加工工艺手册表2.5-41确定开停车 0.015min刀架定位0. 015min主轴运转0. 02min清除铁屑0. 04min卡尺检验01min装卸工件时间由机械加工工艺手册表2. 5-42取1 min故辅助时间t =(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.19mina(3) 作业时间T B =t +t = (1.19 + 0.824) =2.014minab(4) 常量工作场地时间 Ts由机械制造工艺学取a = 3%则Ts = TB x a =2.014x3%=0.06。(5) 休息与生理需要时间Tr由机械制造工艺学取p = 3%则T =T B x p =0.06。r(6) 准备与终结时间Te由机械加工工艺手册可知表 2.5-44 取部分时间为 简单件26min深度定位0.3min使用钻模式6min由设计给定5000 件，则 T /n=(26+0.3+6)/5000=0.00646mine(7) 单件时间T =t +t +T s +T r =2.134minp a b(8) 单件计算时间T =T +T /n=2.14min。c p e五：工装的设计及选用 从前述的基准选择的分析及制定的工艺规程和工序卡。由于工件较薄，为了定位准确设计专用卡爪进行装夹定位，为 了获得装配孔的精度和提高加工效率，设计专用心轴进行加工。精加 工为了提高精度要对车床进行改装，已获得加工精度和提高生产效 率。选择几个工序的工艺装备提出“专用工艺装备设计任务书”以 便交给工装设计人员进行设计。主要夹具的设计 ：一、工装夹具设计任务1. 产品零件图1.626,6377777»50-4-? 14.25+0.5丨 0.32、产品的重点技术要求分析刹车盘零件的工作面位位两端面，两端面的平行度 对刹车盘的使用寿命有着决定性作用，所以对其端面 定位要求很高，为了准确的定位安装，必须严格保证 四个孔的准确位置。二、工装夹具设计方案的确定1、基准面的选择（夹具具体方式的确定）为了保证平行度要求，选取大端面作为基准面 进行定位。2、定位方式及元器件的选择为了保证严格的同轴度要求，采用专用心轴定 位，在满足使用要求的前提下，充分利用转套的导向 作用，省去费时的对刀步骤，大大提高生产效率，因 此，夹具可采用不完全定位。3、加紧方式及元器件的选择由于在钻孔过程中，工件的受力不大且受力 比较均匀，故可用普通的螺栓紧固，为了装卸方便设 计专用U型块进行辅助固定。4、装配方案整个夹具体共由5 部分组成，包括基面定位带 有螺栓的可移动支座、刹车盘零件本身、带有专用心 轴专用转套、专用U型块、螺帽。5、夹具总装结构JO0360Li t4】il tijc !j1 15 J088主要零件图：三、定位误差分析与计算1、夹具体由于刹车盘材料为铸铁工件，受力不大且相对 比较均匀，所以除定位孔转套及心轴尺寸大小要求严格保证外，其余尺寸没有太大的要求，可根据加工条 件自行决定。2、定位元件 专用转套、专用心轴。3、加紧力及加紧元件刀具：高速钢麻花钻，刀具直径为14.25 则轴向力F=C d z f y kF 0 zF yF F式中:= 600；厂=0.8;f= 0.16HB200k =()"尸=()1.3 = 1.07190190F = 600x 71.0 x 0.160.8 x 1.07 二 1037(N)转矩：式中:T=Cd Z f y k T 0 T T TC=0.305TZ=2.0；Ty=0.8TT = 0.305 x 72.0 x O.16o.8 x 1.07 二 3.7(N M)功率：P二丄=37 X I6®5 = 0.3KW30d30 x 70在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系 数式中：K=KKK K1 23 4K1 基本安全系数，1.5;1K2 加工性质系数，1.1; 2K3 刀具钝化系数, 1.1;K4 断续切削系数, 1.14则：F /=KF=1.5 1037=1555.5（N）；x加紧元件：采用螺栓螺帽紧固。4、其它元件U 型块、扳手。四、工装夹具的装配要求 必须严格保证夹具的平面度、平行度要求及夹具 的同心度要求。五、工装夹具的使用说明1、夹具的操作步骤首先把基面支座水平放好，在把工件套在支座 的紧固螺栓上，再将定位心轴套在刹车盘零件定位孔 上，使其准确定位后，套上u型块，最后有紧固螺帽 紧固，然后将转头对准转套，利用转套的导向作用进 行钻孔，然后水平移动支座，加工其余三个孔。2、夹具的使用注意事项、保养及维护夹具使用过程中，必须保证支座底面及转床工作 台的清洁，避免支座底部与工作台面间存在切削，影 响平行度的要求；必须对转头定时进行检查及冷却， 延长转头使用寿命，保证加工进度；对加紧螺栓螺帽 也要进行定期检查及润滑，以免装夹不紧，导致工件 的勿废及对转头的损毁。六：小结本次毕业设计小结、体会及建议机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机 械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践 性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学 的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一 步巩固有关实际知识，把握机械加工工艺规程设计的 方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工 作打好基础。另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了 一次综合练习和预备。通过本次课程设计，应使学生 在下述各方面得到锻炼：（1）纯熟的运用机械制造基础、机械制造技术和 其他有关先修课程中的基本实际，以及在生产实习中 所学到的实践知识，准确的分析和解决某一个零件在 加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、 夹紧，工艺尺寸确定等问题，从螟保证零件制造的质 量、生产率和经济性。（2）通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计 （包括设计计算、工程制图等方面）的能力。（3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如 有关国家标准、手册、图册、规范等。（4）在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独 立工作的能力。机械制造技术基础课程设计是我们在学完了大学 的全部基础课，专业基础课以及专业课后进行的。这 是进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环 节，也是在进行毕业设计之前对所学的各科课程一次 深入的综合性总复习，和一次实际联系实际的训练。 因此，它在我们的大学四年生活中占有重要的地位。由于能力有限、时间有限，设计尚有很多不足之 处，希望各位老师给予指导。另外通过这次毕业设计使我进一步的理解了所学 的理论知识及具体运用了这些知识。通过这次课程设 计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验， 学会了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工 艺规程的编制。和切削用量的选择计算等做了一次练 习。总之，通过这次课程设计使我受益非浅，为我 今后的学习及工作打下了坚实而良好的基础。在此， 忠心感谢各位老师的帮助和指导。七主要参考文献1. 公差配合与测量技术机械工业出版社2. 切削加工简明实用手册化学工业出版社3. 机床制造工艺与夹具机械工业出版社4. 金属切削原理与刀具机械工业出版社5. 机械加工工艺手册北京出版社6. 机械制造工艺学机械工业出版社