汽车后轮毂加工工艺及夹具设计

华侨大学机电及自动化学院学士学位论文汽车后轮毂加工工艺及夹具设计院（系） 机 电 及 自 动 化 学 院专 业 机 械 工 程 及 自 动 化届 别 2008 级 学 号 0811111017姓 名 连志军指导老师 赵紫玉老师华侨大学教务处印制2012 年 5 月华侨大学机电及自动化学院学士学位论文II摘 要本设计以金杯客车后轮毂的加工工艺分析及夹具设计为主要内容，在设计过程中详细分析了后轮毂零件图及其结构，确定了合理的工艺路线，分析并提出了加工过程的技术要求和精度。在制定工艺过程中,分析了汽车轮毂的生产类型、技术要求和工艺，绘制了毛坯图，制定了详细的机械加工工艺规程。经过了综合分析和考虑，选择了合理的加工机床，选用了合适的刀具、量具以及切削参数。在夹具设计中, 完成了钻扩铰工序所需的专用夹具的设计。确定了定位夹紧方案，对夹具的定位误差进行了计算，校核了切削力和夹紧力，均符合要求。达到了相应的设计技术要求，保证了零件加工质量、提高生产率和降低制造成本。通过阅读和参考多种文献和资料，编写了一份关于轮毂加工制造技术的说明书。关键词：加工工艺，后轮毂，专用夹具华侨大学机电及自动化学院学士学位论文IIIAbstractThis design is mainly about manufacturing process analysis of the Jinbei Passenger Vehicles rear wheel and fixture design. During the design, a detailed analysis of the Rear Wheel Hub parts diagram and its structure were made to determine a reasonable processing route and propose the technical requirements of the process and accuracy.In the formulation process, i analyzed the production type, technical requirements and processes of the wheels, designed the rough, developed a detailed machining process planning. After a comprehensive analysis and comprehensive consideration, i chosed the reasonable machining machines, selected the appropriate tools, measuring tools and cutting parameters,During the design of the fixture, positioning clamping programs were made .fixture positioning errors were calculated and the cutting force and clamping force were checked .Finally, the design of the special fixtures for the drilling expansion hinges process was completed. All are in line with the requirements to achieve the appropriate design of the technical requirements ,ensure the parts processings quality, increase productivity and reduce manufacturing costs. After reading and referencing a variety of literature and information, i have prepared a manual on the wheel manufacturing technology.Keyword: processing the wheel hub special-purpose fixture design华侨大学机电及自动化学院学士学位论文IV目 录第一章 绪论 .1第二章 零件的分析 .32.1 设计要求及参考： 32.2 汽车后轮毂的用途 32.3 零件各部位的作用 42.4 汽车后轮毂的工艺分析 4第三章 工艺规程的制定 .53.1 确定零件的生产纲领 53.2 确定毛坯的制造方法： 53.3.确定毛坯、绘制毛坯简图 .53.4.选择加工方法，制定工艺路线 .73.6.确定切削用量及基本时间 .143.7.计算时间定额 .22第四章 夹具设计 .234.1 夹具设计任务 234.2 夹具设计方案的确定 244.3 定位误差与夹紧的分析及计算 254.4 夹紧方式及夹紧力的计算 264.5 夹紧点的数目及位置 284.6 夹具的主要零件结构设计 29第五章 结论 .31致 谢 .32参考文献 .33附 录 .34华侨大学机电及自动化学院学士学位论文1第一章 绪论毕业设计是我们大学期间的最后一个教学实践环节，是一个综合性的教学实践环节，是培养工程技术人员的主要教学环节之一，是对我们过去学习成效的综合性检验。通过这一环节培养我们综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高我们开拓创新的能力，增强我们的动手能力。机械加工工艺设计和工装设计是我们机械设计制造及其自动化专业学生的对口课题，同时又是一个有深度和难度的课题，是综合性和实践性较强的课题。这次的毕业设计，我的题目是汽车车轮后轮毂制造工艺及钻铰扩孔的工装设计。它是一种回转体盘类零件。希望通过这次对轮毂的加工工艺规程的设计和工装设计，可以进一步巩固大三下学期和大四上学期这两次课程设计的内容，对大学的知识有更好的理解和应用，特别是工艺和加工方面有更深刻的理解。1、本课题的研究目的和意义：a、培养学生独立工作(包括调查研究、检索中外文献资料、方案制定、技术文件撰写、口头表达等方面)、分析问题和解决问题的能力。通过毕业设计使学生对大学四年的学习成果进行全面检验。b、通过对汽车发动机的典型零件汽车后轮毂的加工工艺的编制、典型工序专用夹具的设计、以及专用刀具和量具的设计，培养学生在工艺设计方面和工装夹具设计方面的能力，设计过程中要考虑产品质量和经济性的问题，在提高汽车后轮毂质量的同时为企业降低生产成本。2.文献综述（国内外研究情况及其发展）：汽车工业是一个庞大的社会经济系统工程，汽车产品是高度综合的最终产品，需要组织专业化协作的社会化大生产，需要相关工业产品与之配套，长期以来汽车工业一直是国家建设的重点项目，虽然取得了一定的成就，但是和世界汽车工业先进国家相比仍然有很大的差距，我国的汽车工业仍属起步阶段，缺乏竞争力，伴随着经济的全球化我们面临着国际国内的挑战。我国汽车工业起步于 50 年代，经过 60 多年的发展，应经具备了较好的工业基础，汽车总产量位居前列，但是生产技术竞争力极低，我国的汽车零部件生产能力较整车能力更为落后，直接导致整车质量长期增长缓慢，其原因有：a 缺乏掌握专业和先进制造技术的人才b.从汽车的总体到生产线水平均没有达到各自规模经济水平c.各个企业分别引进不同国家的车，零部件没有达到国家国际的通用标准，不能实现通用化，国际化，系列化华侨大学机电及自动化学院学士学位论文2d.零件配套上的地方保护主义也影响了汽车零件的规模经济化3.设计课题本设计是金杯客车后轮毂的加工工艺和夹具设计，它位于传动轴的端部，为连接半轴凸缘，刹车鼓和轮盘总成的重要部件。主要作用是传递扭矩，使汽车获得前进的动力和支撑汽车的后轮，保证汽车平衡的前进。汽车轮子由轮圈和轮胎组成，它支撑着全车的重量，使汽车得以在道路上行驶，对汽车运 行性能有重大影响。4拟解决的关键问题：a 汽车后轮毂加工工艺b.20 孔的钻、扩、铰工序夹具设计5.实现要求：a. 缩短设计制造周期；b .投资少，成本低，经济效益好；c.工作可靠，便于维修，自动化程度高，减少工人的劳动强度；由于能力有限，经验不足，设计中必然有很多不足之处，希望老师多加指教。华侨大学机电及自动化学院学士学位论文3第二章 零件的分析2.1 设计要求及参考：汽车后轮毂零件图如图 2.1 所示,根据所提供的汽车后轮毂零件草图进行工艺及夹具设计，按以下内容进行设计：1.加工工艺规程的制定：汽车后轮毂的工艺性分析、确定生产类型、汽车后轮毂的毛坯选择、汽车后轮毂加工工艺规程的制定、选择加工方案、确定加工顺序、定位基准的选择、拟定工艺路线、确定各工序所采用的机床设备及工艺装备 、加工余量和工序尺寸及表面粗糙度的确定 、工时定额的确定、工艺过程的技术经济性分析等。 2.专用夹具的设计：根据某道工序要求设计专用夹具，包括夹具功能和简图、夹具的工作原理、夹具的定位误差分析、夹具切削力及夹紧力的计算等。3.要求：提供汽车后轮毂零件图 1 张，夹具装配图 1 张，夹具主要零件图 1 张，工序卡片数张，详细设计论文 1 份，毕业论文原文及翻译各一份。2.2 汽车后轮毂的用途设计课题是金杯客车后轮毂，它位于传动轴的端部，为连接半轴凸缘，刹车鼓和轮盘总成的重要部件。主要作用是传递扭矩，使汽车获得前进的动力和支撑汽车的后轮，保证汽车平衡的前进。汽车轮子由轮圈和轮胎组成，它支承着全车的重量，使汽车得以在道路上行驶，对汽车运 行性能有重大影响。图 2.1 汽车后轮毂零件图华侨大学机电及自动化学院学士学位论文42.3 零件各部位的作用 半轴螺纹孔 M10 共 8 个，是用来锁紧半轴和防尘的。 环槽内螺纹孔 M10 共 2 个，是用来拆卸后轮毂的。 环槽内 20 孔共 6 个，是用来连接后轮的。 内孔 与 是该零件主要表面，是用来安装轴承的，传递动力。0.245910.24591 内孔 100 与 110 有两个类似于键槽的小槽，它是直接铸造出来的，是用来敲打轴承的内圈，以便拆卸轴承。2.4 汽车后轮毂的工艺分析表 2.1 加工精度及公差表加工表面 尺寸及偏差/mm公差级精度等级 表面粗糙度Ra/m形位公差/mm外圆及26其左右端面26IT12 6.3 端面跳动 0.05137m外圆面， 0.713 6.3 端面跳动 0.08端面28 6.3 端面跳动 0.08孔00.24591.6 同轴度 0.05孔1m.011.6 同轴度 0.05孔20.52 1.6孔10.416.3 同轴度 0.08螺纹孔M10x1.5 8- 0.7 1.6该零件属于回转体盘类零件，零件材料为可锻铸铁，该材料的强度不高，但是其耐磨性和减震性良好，适用于承受较小应力，要求耐磨减震的零件。除了铸造出来的内腔，肋板和两个类似于键槽的小槽外所有表面都需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。外圆，各端面、阶梯面的轴向设计基准是 100mm 的端面。我们加工时可以先以铸造的内孔 96mm 和端面为粗基准，加工过的内孔 100mm 为精基准并且和设计基准重合避免了基准不重合误差，此零件的工艺性较好。华侨大学机电及自动化学院学士学位论文5第三章 工艺规程的制定3.1 确定零件的生产纲领生产纲领的确定：N 零 =Q×n×（1+） （2.1）式中： N 零 零件的生产纲领Q 产品的生产纲领，Q=10000 件/年n 每一件产品中包含该零件的数量 n=1 零件的备品率，一般的情况下 =3% 5% 取 4% 零件的平均废品率取 =1%N 零 =10000×1×（1+4%+1%）=15000 件/年3.2 确定毛坯的制造方法：课题来源于工厂，每年都生产很多金杯的汽车，年产量 10000 件以上，该零件的重量约为 12KG，查手册知生产类型为大批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。零件的 和内孔 要铸造出来，还应安放型芯，铸造后还应安排人工时效，目的是消1010除残余应力。3.3.确定毛坯、绘制毛坯简图3.3.1 选择毛坯的技术要求根据零件材料确定毛坯为铸件，材料为可锻铸铁 KTH350-10。铸件硬度要求 HB120-163 ，该轮毂毂的轮廓尺寸不大，且生产类型属于大批量生产，宜采用砂型机器造型方法制造毛坯，未注明圆角 R2-4,毛坯的拔模斜度为 2°，铸造不允许有裂纹，疏松，气孔，砂眼等缺陷。内墙非加工表面的砂型应清除，机加工前进行喷砂处理，非加工表面应涂耐油防锈漆。3.3.2 查有关手册确定毛坯尺寸公差和机械加工余量由生产类型为大批量生产，铸件材料为可锻铸铁，我们选用砂型机器造型，尺寸公差等级 CT 为 8-10 级，我们选取 9 级，机械加工余量等级为 G,又根据最大尺寸 226mm，介于 160-250mm 之间，查手册中的表得铸件的尺寸公差数值为 2.8mm。尺寸介于 160-250mm 之间尺寸公差等级 CT 为 9 级，机械加工余量等级为 G 的铸件的机械加工余量为华侨大学机电及自动化学院学士学位论文64mm ，尺寸介于 100-160mm 之间尺寸公差等级 CT 为 9 级，机械加工余量等级为 G 的铸件的机械加工余量为 3mm，按尺寸大小。查机械加工余量手册，选取毛坯余量如表 3.1 所示。3.3.3 确定毛坯尺寸、尺寸公差毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，只需粗加工的表面可取所查数据中的小值，须经粗加工和半精加工的表面可取其较大值。毛坯尺寸公差由生产类型为大批量生产，铸件材料为可锻铸铁，我们选用砂型机器造型，尺寸公差等级 CT 为 8-10级，我们选取 9 级，机械加工余量等级为 G，查手册知最小铸造孔尺寸为 30mm,所以 23孔，不铸造出来，通过加工出来，则毛坯的尺寸查表得如表 3.1 毛坯尺寸及公差表所示：表 3.1 毛坯尺寸及公差表项目 零件尺寸/mm加工余量等级机械加工余量/mm铸件尺寸公差/mm毛坯尺寸/mm226 外圆 226 G 4 2.8 234±1.4226 左右端面 18 G 4.5 2.8 22.5±1.4150 外圆 150 G 3 2.5 150±1.3140 外圆 140 G 3 2.5 146±1.3137 外圆 137 G 3 2.5 140±1.3137 端面 47 G 3.5 2.5 49.5±1.3100 孔 100 G 2.5 2.2 95±1.1100 右端面 7 G 2.5 2.2 9.5±1.1110 孔 110 G 3 2.5 104±1.3110 孔左端面 7 G 3.5 2.5 10.5±1.3120 孔 120 G 3 2.5 114±1.3120 孔左端面 30 G 3.5 2.5 30±1.3120 孔右端面 13 G 3.5 2.5 13±1.3铸件的分型面选择在通过226的右端面的平面，毛坯的技术要求：1.毛坯精度等级CT为9，材料为KTH350-102.热处理：时效处理，铸件硬度HB120-1633.未注明铸造圆角R2-4，拔模斜度2°4.铸造不允许有裂纹，疏松，气孔，砂眼等缺陷5.内腔非加工表面的砂型应清除，机加工前应做喷砂处理，非加工表面涂耐油防锈漆华侨大学机电及自动化学院学士学位论文73.3.4 设计毛坯图毛坯图如图 3.1 所示华侨大学机电及自动化学院学士学位论文8图 3.1 毛坯图 3.4.选择加工方法，制定工艺路线3.4.1 定位基准的选择原则：根据定位基面表面状态，定位基准又可分为粗基准和精基准。凡是以未经过机械加工的毛坯表面作定位基准的，称为粗基准，粗基准往往在第一道工序第一次装夹中使用。如果定位基准是经过机械加工的，称为精基准。精基准和粗基准的选择原则是不同的。(一)粗基准的选择粗基准的选择，主要考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺寸要求，保证加工表面的加工余量均匀和足够，以及减少装夹次数等。具体原则有以下几方面：1如果零件上有一个不需加工的表面，在该表面能够被利用的情况下，应尽量选择该表面作粗基准。2如果零件上有几个不需要加工的表面，应选择其中与加工表面有较高位置精度要华侨大学机电及自动化学院学士学位论文9求的不加工表面作第一次装夹的粗基准。3如果零件上所有表面都需机械加工，则应选择加工余量最小的毛坯表面作粗基准。4同一尺寸方向上，粗基准只能用一次。5粗基准要选择平整、面积大的表面。(二)精基准的选择选择精基准时，主要应考虑如何保证加工表面之间的位置精度、尺寸精度和装夹方便，其主要原则是：1基准重合原则 即选设计基准作本道加工工序的定位基准，也就是说应尽量使定位基准与设计基准相重合。这样可避免因基准不重合而引起的定位误差。2基准统一原则 在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位，称为基准统一原则。3互为基准原则 若两表面间的相互位置精度要求很高，而表面自身的尺寸和形状精度又很高时，可以采用互为基准、反复加工的方法。4自为基准原则 如果只要求从加工表面上均匀地去掉一层很薄的余量时，可采用以加工表面本身作定位基准。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，本零件加工面其中外圆加工和孔的的加工中这些外圆面和孔的轴线都是设计基准，都可选为定位基准，本零件以 137 端面和内孔中心轴线为设计基准，为避免由于基准不重合而产生误差，选它们为定位精基准，遵循“基准重合”原则。对于回转体零件通常以外圆作为粗基准。外圆 226 右端面上有分模面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，故不能选为粗基准。3.4.2 零件表面加工方法的选择表面加工方法的确定： 根据汽车后轮毂零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表 3.2 表所示：华侨大学机电及自动化学院学士学位论文10表 3.2 零件的加工精度及加工方法加 工 表 面 尺 寸 精 度 等 级表面粗糙度Ra/um加 工 方 案226 外圆 IT9 6.3 粗车半精车226 左右端面 IT9 6.3 粗车半精车137 外圆 IT9 6.3 粗车半精车137 端面 IT9 6.3 粗车半精车100 孔 IT8 1.6 粗车半精车精镗100 孔右端面 IT9 6.3 粗车半精车110 孔 IT8 1.6 粗车半精车精镗110 孔左端面 IT9 6.3 粗车半精车110 孔右端面 IT9 6.3 粗车半精车120 右端面 IT9 6.3 粗车半精车120 孔 IT8 6.3 粗车半精车23 孔 IT8 1.6 钻铰扩M10X1.5 孔 IT12 - 钻攻螺纹3.4.3 制定工艺路线原则：先面后孔、先主后次、先粗后精。a.加工阶段的划分该汽车后轮毂加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，即先粗车 137 的端面以及 100 的内孔，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；在粗加工阶段完成后半精加工和精加工，然后进行钻孔。b.工序的集中与分散选用工序集中原则安排汽车后轮毂的加工工序。该零件的生产类型为大批生产，可以采用通用机床配以专用工装，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。c.工序顺序的安排（1）机械加工工序遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排半精加工工序，最后安排精华侨大学机电及自动化学院学士学位论文11加工工序遵循“先主后次”原则，先加工主要表面后加工次要表面。遵循“先面后孔”原则，先加工出外圆和端面，以便于辅助夹紧。再加工内孔。（2）热处理工序铸造成型后，对铸件进行人工时效处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。（3）辅助工序毛坯铸造成型后，应对铸件毛坯安排清砂工序，并对清砂后的铸件进行一次尺寸检验，然后再进行机械加工，在对本零件所有的加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗和终检工序。为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为大量生产，所以采用通用机床配以专用的工、夹、量具，并考虑工序集中，以提高生产率和减少机床数量，是生产成本下降。d.确定工艺路线：经过上面的分析和综合考虑，确定该零件的工艺路线如下：工序一：毛坯铸造工序二：时效处理工序三：喷砂处理工序四： 粗车 226 外圆与其右端面，粗车 150 外圆工序五： 粗车孔 120 及其左右两个端面，粗车孔 110工序六： 粗车孔 100 及其左端面，226 外圆的左端面和 140 和 137 外圆工序七： 精车 226 外圆与其右端面，精车 150 外圆工序八： 精车孔 120 及其左右两个端面，精车孔 110工序九： 精车孔 100 及其左端面，226 外圆的左端面和 140 和 140 外圆工序十： 钻扩铰孔 6-20,扩孔 23工序十一： 钻螺纹底孔 10-8.6 ,攻螺纹 M10X1.5工序十二： 精镗孔 100 及孔 110工序十三： 检验 华侨大学机电及自动化学院学士学位论文123.5.工序设计3.5.1 选择加工设备与工艺装备3.5.1.1 选择机床和夹具由于生产类型为大批量生产，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，所以加工设备宜以通用机床为主，辅助以少量专用机床，其生产方式以通用机床家专用夹具为主，辅助以少量专用机床的流水生产线。工件在各个机床上的装卸及各机床间的传递均由人工完成，需设计专用夹具。参考文献车床选用 C620 并采用专用夹具进行夹紧定位，钻、扩、铰 20 孔和钻螺纹底孔 10-8.6 ,攻螺纹 M10X1.5 均采用组合钻床并需设计专门夹具3.5.1.2 选择刀具车床上加工的工序：一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工铸铁类零件采用 YG 类硬质合金，粗加工用 YG8，半精加工用 YG8 并调整切削用量，精加工选用 YG6钻、扩、铰 20 孔和钻螺纹底孔 10-8.6 ,攻螺纹 M10X1.5均采用组合钻床，刀具为高速钢钻头，对 6 个 20 孔和 10 个螺纹孔同时加工3.5.1.3 选择量具由于生产类型为大批量生产，为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，一般情况下尽量采用通用量具。根据表面精度要求，尺寸要求和形状特点，参考资料，外圆尺寸、轴向尺寸选择游标卡尺检验， 螺纹底孔选用螺纹塞规检验根据上面分析工艺过程卡片：华侨大学机电及自动化学院学士学位论文13产品型号 零（部）件图号1华侨大学机电学院机械加工工艺过程卡 产品名称 零（部）件名称汽车后轮毂材料牌号KTH350 毛坯 铸件 尺寸 每台件数1 备注工序号 工序名称 工 序 内 容 车间设备 工艺装备 时间01 毛坯铸造砂型机器造型02 热处理 时效处理 热03 喷砂涂漆内腔非加工表面砂型清除，机加工前喷砂，非加工表面涂耐油防锈漆喷涂04 粗车 以左端面及 95mm 孔定位，粗车 234 外圆与其右端面，粗车 153 外圆金 C620 专用夹具、YG8 车刀，游标卡尺105 粗车 以加工过 227mm 外圆及右端面定位，粗车孔114 及其左右两个端面，粗车孔 104 及左端面金 C620 专用夹具、YG8 车刀，游标卡尺206 粗车 以加工过 108mm 孔及右端面定位，粗车孔95 孔及其左右两个端面，227 外圆的左端面和146 外圆和 140 外圆 0金 C620 专用夹具、YG8 车刀，游标卡尺刀、游标卡尺07 半精车 以左端面及 98mm 孔定位，半精车 227 外圆与其右端面，精车 151 外圆金 C620 专用夹具、YG8 车刀，游标卡尺刀、游标卡尺208 半精车 以加工过 226mm 外圆及右端面定位，半精车孔 119 及其左右两个端面，半精车孔 108金 C620 专用夹具、YG8 车刀，游标卡尺刀、游标卡尺刀509 半精车 以加工过 109 孔及右端面定位，半精车孔 98 孔及其左右两个端面，226 外圆的左端面和 140 外圆金 C620 专用夹具、YG8 车刀，游标卡尺510 钻 钻扩铰孔 20,扩孔 23 金 组合钻 床专用夹具、高速钢钻头，游标卡尺钻、千分尺811 钻 钻螺纹底孔 10-8.6 ,攻螺纹 M10X1.5, 金 组合钻 床专用夹具、高速钢钻头，螺纹塞规12 镗 精镗孔 99 及孔 109 并倒角 金 T470K 专用夹具、YG6 镗刀，游标卡尺13 检验 检验各尺寸华侨大学机电及自动化学院学士学位论文143.5.2 确定工序尺寸表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关前面以确定各圆柱表面的总加工余量（毛坯余量） ，应将毛坯余量分为各工序的加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间尺寸公差按加工方法的经济精度确定如表 3.4 所示：表 3.4 各工序的尺寸及公差表工 序 余 量 工 序 加 工 至 尺 寸 及 公 差加 工表 面 粗 半 精 精 粗 半 精 精234 外圆 3.5 0.5 - 0.4627226234 右端面 201.5 0.5 - 21 0.8425234 左端面2 0.5 - 0.84150.541153 外圆 1 0.5 - 0.4150143.5 外圆1.25 0.5 - 0.10.81140.5 外圆1.25 0.5 0.4380.837137 端面 3 0.5 - 95 孔 1.5 0.5 0.5 0.35980.290.24591100 孔右端面 49.52 0.5 .2054747110 孔左端面 10.53 0.5 - 7.5 7104 孔 2 0.5 0.5 0.35180.87190.24591114 孔 2.5 0.5 - .09.20120 孔左端面 303 0.5 - .2635.623120 右端面 133 0.5 - 0.210.12华侨大学机电及自动化学院学士学位论文153.6.确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量 ap、进给量 f 和切削速度 v。确定顺序是先确定 ap、f 在确定v。3.6.1 粗车工序切削用量及基本事件时间的确定3.6.1.1 切削用量：本工序为粗车。已知加工材料为 KTH350-10，HB120-163，铸件；机床为 C620 型卧式车床,工件装夹选用专用夹具。粗车 230 外圆：所选刀具为 YG8 硬质合金车刀。查表得，C620 车床中心高为 200mm， ，故选刀杠尺寸25mm×25mm，刀片厚度 4.5mm，车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角 0=15°,后角 0=6°，主偏角 r=45°，副偏角 r=10°，刀刃倾角 s=0°，刀尖圆弧 =1.0mm。 背吃刀量 ap:粗车双边余量为 6，显然 ap=6/2=3mm。 进给量 f：查表得，f=1.21.8mm/r，按 C620 车床的进给量范围 0.08-1.59mm/r，选择 f=1.2mm/r。确定的进给量需满足机床进给机构强度要求，需进行校验。C620 进给机构允许的进给力 Fmax=3530N。查表得当可锻铸铁 HB=170、a p=2-10mm、f=0.081.59mm/r、 r=75°、v=70-85m/min 时，进给力 Ff=1344N。F f修正系数为 kTF =1.17,ksF =1.0,k0F =1.0,故实际进给力 Ff=1344×1.17N=1572.48NF max ，所选进给量 f=0.5m/r 可用。车刀磨钝标准及耐用度：查表车刀后面最大磨损量取为 1mm，车刀寿命 30T/min。 切削速度 v：查表按公式计算硬质合金刀具切削速度，YG8 硬质合金车刀加工可锻铸铁HB150,ap=1.5mm、f0.4mm/r 时，切削速度 v=32.67m/min。切削速度修正系数 k 料 v=1,k皮 v=0.85,k 刀 v=0.83,k 方 v=1.9,kr =1.0,故v=32.67×0.85×0.83×1.9=43.791m/min，n=1000v/(d)=158.93r/min。按 C620 车床的转速，选择 n=150r/min=2.5r/s，实际切削速度 v=43.33m/min。校验机床功率：查表当可锻铸铁 HB170,ap=1.5mm、f0.4mm/r 时，切削速度v=32.67m/min,Pc=1.4kW。切削功率的修正系数为krPc =0.89,k0Pc =1.0,kMPc=1.0,kPc =1.0,kTPc =1.0,kSPc =0.8,ktPc =0.65,故实际切削时的vcxympCkTaf华侨大学机电及自动化学院学士学位论文161123()/jdllLTi ifnfn1123()/jdllLTi ifnfn功率为 Pc=1.4×0.89×0.8×0.65=0.65kW。按 C620 车床，当 n=150r/min 时，机床主轴允许功率 PE =5.9kW。P c P E ，故所选切削用量可在 C620 车床上进行。最后确定 ap =1.5mm、f=0.5mm/r，n=150r/min,v=43.33m/min。粗车孔 114 及其左右两个端面，粗车孔 104,粗车孔 96 及其左端面，234 外圆的左端面和 144 外圆采用车外圆 230 的刀具加工这些表面，加工余量皆可一次走刀切除，a p =1.5mm，f=0.5mm/r，主轴转速与车外圆 89mm 相同。3.6.1.2 基本时间粗车外圆 230mm：式中 l=26mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm, l 2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1则 Tj2=24s粗车 230 右端面：式中 d=230mm，d 1=151mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=38s粗车外圆 154mm：式中 l=2mm，l 1= ap/tan r+(23)=3mm, l 2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1则 Tj2=4s粗车 116 右端面：式中 d=128mm，d 1=116mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=11.2s粗车内孔圆 116mm：123jllLiifnf123jllLTiifnf123jllLiifnf华侨大学机电及自动化学院学士学位论文171123()/jdllLTi ifnfn1123()/jdllLTi ifnfn1123()/jdllLTi ifnfn1123()/jdllLTi ifnfn式中 l=13mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm, l2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1则 Tj3=13.6s粗车 116 左端面：式中 d=119mm，d 1=106mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=16.8s粗车内孔圆 106mm：式中 l=30mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm, l2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1则 Tj3=27.2s粗车 106 左端面：式中 d=109mm，d 1=100mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=13.6s粗车 96 左端面：式中 d=137mm，d 1=96mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=22.8s粗车内孔圆 96mm：式中 l=47mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm, l2=0，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1则 Tj3=40.8s粗车 99 右端面：式中 d=99mm，d 1=90mm，l 1= ap/tan r+(23)123jllLiifnf123jllLiifnf华侨大学机电及自动化学院学士学位论文181123()/jdllLTi ifnfn=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=13.6s粗车 227 左端面：式中 d=227mm，d 1=144mm，l 1= ap/tan r+(23)=4mm，l 2=4mm,l3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1 则 Tj1=72.8s粗车外圆 144mm：式中 l=12.5mm，l 1=0, l2=4mm，l 3=0，f=0.5mm/r，n=2.5r/s，i=1则 Tj5=13.2s3.6.2 半精加工切削用量及基本事件时间的确定3.6.2.1 切削用量：工序为半精车。已知加工材料为 KTH350-10，HB120-163，铸件；机床为 C620 型卧式车床,工件装夹在三爪卡盘中。半精车 227 外圆：所选刀具为 YG8 硬质合金车刀。查表得，C620-1 车床中心高为 200mm， ，故选刀杠尺寸 25mm×25mm，刀片厚度 4.5mm，车刀几何形状为卷屑槽倒棱型前刀面，前角 0=15°,后角 0=6°，主偏角 r=45°，副偏角 r=10°，刀刃倾角 s=0°，刀尖圆弧 =1.0mm。 背吃刀量 ap: ap=1/2=0.5mm。 进给量 f：查表得，f=0.30.5mm/r，按 C620 车床的进给量，选择 f=0.4mm/r。由于是半精加工，切削力较小，故不需进行校验。 切削速度 v：查表，车刀后刀面最大磨损量取为 0.4mm，耐用度 30min。YG8 硬质合金车刀加工铸铁件 HB10-20,HBS170 时 f=1.0-1.5,取 f=1.3mm/r,切削速度扩孔速度约为钻孔切削速度的 1/2,扩孔切削速度约为钻孔切削速度的 1/2-1/3,取扩孔和扩沉头孔切削速度都为 n=340r/min=5.6r/s。 ，扩孔工步基本时间式中 l=18mm，l 1= (D-d1)/2·cot r/2+(12)=2mm, l2=14mm，f=1.0mm/r，n=5.6r/s i=1123jllLiifnf123jllLTiifnf123jllLTiifnf华侨大学机电及自动化学院学士学位论文22则 Tj1=4.2s6 个孔则 T=6×4.2s=25.2s铰孔工步基本时间式中 l=18mm，l 1= (D-d1)/2·cot r/2+(12)=2mm, l2=14mm，f=1.0mm/r，v=60m/min n=950r/min=15r/s i=1 则 Tj1=2s扩沉头孔工步基本时间式中 l=5mm，l 1= (12)=2mm, l2=2mm，l 3=0mm ，f=1.0mm/r，v=60m/s n=340r/min=5.6r/s i=1则 Tj1=1.s钻螺纹底孔 8.6 孔工步基本时间式中 l=27mm，l 1= (12)=2mm, l2=2mm，l 3=2mm ，f=0.35mm/r， n=680r/min=11.3r/s i=1则 Tj1=8.3s攻螺纹底孔 M10X1.5 孔工步基本时间式中 l=27mm，l 1= (12)=2mm, l2=2mm，l 3=2mm ，f=0.35mm/r， n=280r/min=4.67r/s i=1则 Tj1=19.7s3.6.4 精加工切削用量及基本事件时间的确定3.6.4.1 切削用量：本工序为精加工，精镗内孔圆 109mm 和精镗内孔圆 99mm：镗刀选 YG6 硬质合金，直径为 20mm 的圆形镗刀，主偏角 r =45°，其耐度为T=30min。123jllLTiifnf123jllLTiifnf123jllLTiifnf123jllLTiifnf华侨大学机电及自动化学院学士学位论文23背吃刀量 ap:双边余量为 1mm，显然 ap=1/2=0.5mm。进给量 f：查表得，刀具材料为硬质合金，工件材料为铸铁，精镗时 v 的取值范围1.1661.5m/s，f 的取值范围 0.12-0.15mm/r,选取 v=1.5m/s=90m/min=4.7r/s=280r/minf=0.15mm/r3.6.4.2 基本时间精镗内孔圆 109.8mm：式中 l=30mm，l 1= ap/tan r+(23)=3mm, l2=0，l 3=0，f=0.15/r，n=4.7r/s，i=1则 Tj3=4.7s精镗内孔圆 99.8mm：式中 l=47mm，l 1= ap/tan r+(23)=3mm, l 2=0，l 3=0，f=0.15mm/r，n=4.7r/s，i=1则 Tj3=7.1s3.7.计算时间定额单件时间的计算公式为：T 单件 =Tj+T 辅 +T 布置 +T 休由于生产批量为较大批量，本次设计没有具体计算辅助时间 T 辅 、布置工作地点时间T 布置 和休息和生理需要时间 T 休 ，在中批量生产中，辅助时间 T 辅 可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改，使之趋于合理。基本时间 Tj和辅助时间 T 辅 总和称为操作时间，布置工作地点时间 T 布置 一般按操作时间的 2%7%来计算，休息和生理需要时间 T 休一般按操作时间的 2%来计算。另外，由于生产批量为中批量，故忽略了准备与终结时间。生产的准备、结束等辅助时间可以按照基本加工时间的 20%计算。为了提高生产率，必须尽量减少时间定额，由于此处加工工艺已确定，故不能再减少基本时间，应从以下三方面着手来减少时间定额以提高生产效率：（1）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠；（2）减少布置工作地点时间；（3）减少准备于终结时间。123jllLiifnf123jllLiifnf华侨大学机电及自动化学院学士学位论文24华侨大学机电及自动化学院学士学位论文25第四章 夹具设计4.1 夹具设计任务本设计是针对钻扩铰孔 6-20,扩孔 23 这一工序设计的汽车后轮毂的专用夹具，其工序要求为：以 100 的中心轴线、137 端面为基准，孔内表面的粗糙度要求为1.6，需经过钻，扩，铰达到加工精度的要求。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，设计专用夹具。进行钻、扩、铰 20 孔的夹具设计。本夹具应用于组合钻床，刀具为高速钢钻头，对 6 个 20 孔同时 加工。本夹具是专用夹具，因此不需要考虑其通用性，所以夹具设计要结构紧凑，操作方便迅速。要求设计中力源装置为气缸。工艺要求和夹紧定位如图 4.1 所示：夹紧之后，钻孔至 扩孔至 铰孔至0.1380.8490.52图 4.1 钻扩铰 工序图20华侨大学机电及自动化学院学士学位论文264.2 夹具设计方案的确定4.2.1.基准面的选择夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求: 具有足够的强度和刚度。 结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。 安装稳定牢靠。 结构的工艺性好，便于制造、装配和检验 尺寸要稳定且具有一定精度。 清理方便。 达到零件所须的技术要求故本方案的基准面以钻床的工作台平面为基准面。4.2.2 定位原理及定位方案的选择与实现a.工件的定位原理自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿 OX,OY,OZ 三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。由于 23 的孔轴线要求位置度误差以 100 的中心轴线、137 的端面和右端110 的孔作为基准，误差控制在 0.5 以内，且满足最大实体要求。根据零件的技术要求：定位方案确定为一端面，一孔和一点定位。b.定位方案的选择及实现零件的定位方案有如下：采用 110 内孔及其右端面和小槽实现定位方案用一个端面实现 3 个自由度的限制，