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本科生課程設計 · 汽車制造工藝學 課程設計說明書 院（系）名稱 專業(yè)名稱 學生姓名 學號 指導教師 2013年2月1日 課程設計（論文）任務及評語 院（系）： 教研室： 學 號 學生姓名 專業(yè)班級 課程設計（論文）題目 汽車半軸工藝規(guī)程編制及夾具方案設計 課程設計（論文）任務 l 內容 1. 編制規(guī)定工件的機械加工工藝規(guī)程的編制； 2. 繪制指定工序的夾具定位夾緊方案圖； l 工作量 1. 零件圖 (毛胚) 1張A2 2.機械加工工序卡片 1本（每序一張） 3.指定工序專用夾具裝配圖 1張A0 4.課程設計說明書 1份（4500字） 指導教師評語及成績 成績： 指導教師簽字： 2013 年 2 月 1 日 摘 要 設計目的： 《汽車拖拉機制造工藝學》課程設計使課堂知識運用到實際中來，加深了對《汽車制造工藝學》，《金工實習》，《工程材料》，《機械制造基礎》，《生產實習》理論知識的綜合運用。 此次課程設計的題目是：半軸。 參照了東風朝陽柴油機有限公司的生產條件，大批大量生產。 零件設計要求內容如下： （1）擬訂工藝路線； （2）選用各工序所采用的設備； （3）制定指定零件（或零件組）的機械加工工藝規(guī)程，編制機械加工工藝卡片，選擇所用的機床，夾具，刀具，量具，附具； （4）對所制定的工藝進行必要的分析論證和計算； （5）確定毛坯制造方法及主要表面的總余量； （6）確定主要工序的工序尺寸，公差和技術要求； （7）對主要工序進行工序設計，編制機械加工工序卡片，畫出的工序簡圖，選擇切削用量； （8）設計工序的夾具，繪制夾具裝配圖和主要零件圖； （9）填寫工藝文件； （10）編寫設計說明書。 關鍵詞：半軸；毛坯；工藝；定位；熱處理；夾具設計 目 錄 第1章 零件圖分析 6 1.1 零件的功用 6 1.2 零件工藝分析 6 第2章 確定毛坯 7 2.1 確定毛坯制造方法 7 2.2 確定總余量 7 第3章 制定零件工藝規(guī)程 8 3.1 選擇表面加工方法 8 3.2 選擇定位基準 8 3.3 擬定零件加工工藝路線 9 3.4 方案比較 10 3.5 機械加工工序設計 11 3.5.1 工序03車Φ138外圓面及其左端階梯面... ....11 3.5.2 工序04車Φ138右端面（即T面）..... ..............12 3.5.3 工序05車桿 13 3.5.4 工序06車Φ38.46外圓面及端面 ....14 3.5.5 工序07鉆、鉸8-Φ10.6D6孔 15 3.5.6 工序08鉆、攻2-M8螺紋 15 3.5.7 工序09滾花鍵 .16 第4章 夾具設計 18 4.1 加工表面技術要求分析 18 4.2 切削力的計算 18 4.3 夾具制造與操作說明 18 第5章 結束語 19 參考文獻 20 前言 汽車制造工藝學課程設計是在學完了汽車制造工藝學課程，進行了生產實習以后進行的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生在設計中能初步學會綜合運用過去的全部知識，另外也為以后畢業(yè)設計做了一次綜合的訓練。學生應當通過汽車制造工藝學課程設計達到以下幾個目的： 1.能熟練運用所學的汽車制造工藝學課程中的理論的基本理論 ，能正確地解決一個零件在加工過程中的定位夾緊及工藝路線的合理安排。合理的選擇毛坯的制造方法，工藝設備及裝備等，保證零件的加工質量。 2.提高夾具結構設計能力，通過親手設計夾具，學生應當掌握如何根據被加工零件的要求設計出高效省力既經濟又能保證加工質量的夾。 3.學生使用各種資料，掌握各種數據的查找方法及定位誤差的計算方法，合理的分配零件的加工公差。 4.通過本次設計，使學生對零件工藝的編制及工藝裝備的設計有一個全面的了解，為畢業(yè)設計和以后的工作打下了良好的基礎。 第1章 零件圖分析 1.1 零件的功用 半軸是汽車傳動系統(tǒng)的一個重要組成部分，是用來將差速器半軸齒輪輸出的動力傳給驅動輪或輪邊減速器的，是汽車軸類零件中承受扭矩最大的零件。由于零件成形輪廓的形狀結構復雜，所以不僅加工難度大，而且軌跡精度要求較高，零件既要求準確的加工精度，又要求保證正確的幾何精度。在數控車削加工中，該零件屬于軸類零件（詳見附錄零件圖）。從零件的總體結構和有利于加工考慮，該零件的加工需在普通車床、搖臂鉆床、滾齒機等機床上加工才能完成加工要求。 1.2 零件工藝分析 1、端面T對軸線的跳動公差為0.12，表面粗糙度Ra12.5。 2、Φ35表面對軸線的不同心度公差為1.0。 3、以Φ138表面和T端面作基準，用圓樣板檢查Φ37（最大），2及R8，100%進行檢查。 第2章 確定毛坯 2.1 確定毛坯制造方法 從結構確定零件為軸類零件。根據其受力特點可知，它受扭轉—彎曲復合作用力，由于其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力較大，所以可采用合金鋼—40Cr。該零件為批量生產，為了提高其生產率與經濟性，毛坯的形狀、尺寸越接近成品，切削加工余量就越少，從而可以提高材料的利用率和生產效率，因此，宜采用自由鍛造及模鍛方法制造毛坯。 2.2 確定總余量 根據工件基本尺寸的外徑為φ138mm16 mm，φ35mm786mm由《機械制造工藝設計簡明手冊》，表2.2-13 模鍛件的長度、寬度、高度偏差及錯差、殘留飛邊量（普通級）查得，單邊余量Z=1.5mm、Z=2.0mm。 1、 Φ138外圓面 Φ138外圓面，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設計簡明手冊》，表2.2-13得，單邊余量Z=1.5mm，一步車削即可滿足要求。 2、 Φ138端面 Φ138端面，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設計簡明手冊》，表2.2-13得，單邊余量Z=1.5mm，一步車削即可滿足要求。 3、 Φ92外圓面 Φ92外圓面，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設計簡明手冊》，表2.2-13得，單邊余量Z=1.5mm，一步車削即可滿足要求。 4、Φ48端面 Φ48端面，表面粗糙度Ra12.5，查《機械制造工藝設計簡明手冊》，表2.2-13得，單邊余量Z=1.5mm，一步車削即可滿足要求。 5、 桿 桿長786mm，查《機械制造工藝設計簡明手冊》，表2.2-13得，單邊余量Z=2.0mm，一步車削即可滿足要求。 6、其他不加工表面，鑄造即可滿足精度要求。 第3章 制定零件工藝規(guī)程 3.1 選擇表面加工方法 則只需粗車、滾齒、鉆、攻。該零件加工面有外圓、端面、花鍵、孔和螺紋。 加工表面 公差等級 粗糙度 加工方法 參考文獻 Φ138外圓表面 IT10 12.5μm 粗車 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-6 Φ92外圓表面 IT10 12.5μm 粗車 桿外圓表面 IT10 12.5μm 粗車 Φ138端面 IT10 12.5μm 粗車 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-8 Φ48端面 IT10 12.5μm 粗車 Φ38.46端面 IT10 12.5μm 粗車 8-Φ10.6 IT8 6.3μm 鉆 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7 2-M8 IT10 12.5μm 鉆——攻絲 滾花鍵 IT8 6.3μm 滾花鍵 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-17 3.2 選擇定位基準 一、 粗基準的選擇。 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1）粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 根據粗基準的選擇原則，以花鍵外圓的毛坯作為定位粗基準。 （2）精基準的選擇。主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，以桿的外圓面作為定位精基準。 3.3 擬定零件加工工藝路線 方案1： 工序01：鍛造 工序02：調質處理 工序03：車Φ138外圓面及其左端階梯面 工序04：車Φ138右端面（即T面）、桿、Φ38.46外圓面及端面 工序05：鉆、鉸8-Φ10.6D6孔 工序06：鉆、攻2-M8螺紋 工序07：滾花鍵 工序08：去毛刺 工序09：檢驗至圖紙要求 工序10：入庫 方案2： 工序01：鍛造 工序02：調質處理 工序03：車Φ138外圓面及其左端階梯面 工序04：車Φ138右端面（即T面） 工序05：車桿 工序06：車Φ38.46外圓面及端面 工序07：鉆、鉸8-Φ10.6D6孔 工序08：鉆、攻2-M8螺紋 工序09：滾花鍵 工序10：去毛刺 工序11：檢驗至圖紙要求 工序12：入庫 3.4 方案比較 方案一，工序相對較為集中，但定位和夾緊不方便，方案二定位和夾緊相對較方便，故采用方案二。具體方案如下： 工序01：鍛造 工序02：調質處理 工序03：車Φ138外圓面及其左端階梯面 工序04：車Φ138右端面（即T面） 工序05：車桿 工序06：車Φ38.46外圓面及端面 工序07：鉆、鉸8-Φ10.6D6孔 工序08：鉆、攻2-M8螺紋 工序09：滾花鍵 工序10：去毛刺 工序11：檢驗至圖紙要求 工序12：入庫 3.5 機械加工工序設計 3.5.1 工序03 車Φ138外圓面及其左端階梯面 1.工件材料：40Cr δb=220MPa 鍛造 加工要求：車削Φ138mm外圓面及其左端階梯面 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．計算切削用量 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為1.0+0..8 -0。7mm,考慮的模鍛拔模斜度，=1.5mm 2) 進給量f 根據《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當刀桿尺寸為16×25 mm，>1~3mm,以及工件直徑為138時，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉速 ns== 504r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F選取=480r/min。 所以實際切削速度v=110r/min/。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　L=16mm , =23mm, =22.4, =24 tm===0.198(min) 3.5.2 工序04 車Φ138右端面（即T面） 1.工件材料：40Cr δb=220MPa 鍛造 加工要求：車削Φ138mm右端面（即T面） 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．計算切削用量 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為1.0+0..8 -0。7mm,考慮的模鍛拔模斜度，=1.5mm 2) 進給量f 根據《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當刀桿尺寸為16×25 mm，>1~3mm,以及工件直徑為138時，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉速 ns== 504r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F選取=480r/min。 所以實際切削速度v=110r/min/。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　L=20mm , =1.5mm, =0, =0 tm===0.050(min) 3.5.3 工序05 車桿 1.工件材料：40Cr δb=220MPa 鍛造 加工要求：車桿 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．計算切削用量 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為1.5+0..8 -0。7mm,考慮的模鍛拔模斜度，=2.0mm 2) 進給量f 根據《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當刀桿尺寸為16×25 mm，>1~3mm,以及工件直徑為138時，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉速 ns== 504r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F選取=480r/min。 所以實際切削速度v=110r/min/。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　L=（788-69.1）mm =718.9 mm , =2.0mm, =0, =0 tm===1.669(min) 3.5.4 工序06 車Φ38.46外圓面及端面 1.工件材料：40Cr δb=220MPa 鍛造 加工要求：車桿 刀具：采用刀片的材料為YT15，刀桿尺寸16x25mm,=90,=15, =12,=0.5mm 2．計算切削用量 1) 已知毛坯長度方向的加工余量為1.5+0..8 -0。7mm,考慮的模鍛拔模斜度，=2.0mm 2) 進給量f 根據《實用機械加工工藝手冊》中表2.4-3,當刀桿尺寸為16×25 mm，>1~3mm,以及工件直徑為138時，f =0.7~1.0mm/r 按CA6140車床說明書（見切削手冊）取 f =0.9mm/r 3) 計算切削速度，按《切削手冊》表1.27,切削速度的計算公式為(壽命T=60min) (m/min) 其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 所以 1.440.81.040.810.97=158.6(m/min) 4)確定機的主軸轉速 ns== 504r/min 按機床說明書(見《工藝手冊》表4.2-8),與504r/min相近的機床轉速為480r/min及600r/min?，F選取=480r/min。 所以實際切削速度v=110r/min/。 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 　　　L=70mm, =2.0mm, =0, =0 tm===0.167(min) 3.5.5 工序07 鉆、鉸8-Φ10.6D6孔 工步一：鉆8-Φ10孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ10孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z3025機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：鉸8-Φ10孔至Φ10.6D6 根據參考文獻表2-25，，，得 查參考文獻表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 3.5.6 工序08 鉆、攻2-M8螺紋 工步一：鉆2-M8螺紋底孔Φ6.8 工件材料：40Cr 加工要求：直徑為6.8mm的孔 機床：搖臂鉆床Z3025型 刀具：采用Φ6.8mm的麻花鉆頭走刀一次， f=0.25mm/r（《工藝手冊》2.4—38，3.1--36） v=0.3m/s=18m/min（《工藝手冊》2.4--41） ns=1000v/πdw=843(r/min) 按機床選取nw=800r/min, （按《工藝手冊》3.1--36） 所以實際切削速度 機動 工時： 工步二：攻絲2-M8螺紋 工件材料：40Cr 加工要求：攻2-M8螺紋mm 機床：搖臂鉆床Z3025型 刀具：M8絲錐 f=0.25mm/r（《工藝手冊》2.4—38，3.1--36） v=0.35m/s=21m/min ns=1000v/πdw=836(r/min) 按機床選取nw=800r/min, （按《工藝手冊》3.1--36） 則實際切削速度 故機動加工時間： l=10mm, l1 =0.6mm,l2 =3mm, t= (l+l1+l2)×2/nf=0.136(min) 3.5.7 工序09 滾花鍵 1.刀具選取滾刀，模數m=2.5，齒數n=14，壓力角a=30° 2. 決定滾削用量 1）決定滾削深度 2）決定每次進給量及切削速度 根據Y3180H型滾齒機說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝800 當＝800r/min時 按機床標準選取 3)計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 第4章 夾具設計 4.1 加工表面技術要求分析 所設計的夾具為搖臂鉆床夾具，其設計目的為實現8-Φ10.6D6的尺寸精度并保證位置精度。加工時需要限制五個自由度，只有Z軸轉動不用限制，并以Φ35外圓和T面為定位基準。 所以選擇夾緊機構方法如下： （1）夾緊方式為手動加緊，采用可調V型塊與螺桿螺母配合夾緊 （1）用v形塊和墊板實現定位 定位分析如下： v形塊限制x、y軸方向上的移動，墊板限制Z軸方向上的移動、x、y軸方向上的轉動。 4.2 切削力的計算 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 4.3 夾具制造與操作說明 本夾具為機床常用附件，制造通常選用HT200，人工時效。本夾具使用方便，當工件放上去后，用壓緊螺母控制可調V型塊對工件進行壓緊。這時麻花鉆可在鉆模的作用下完成對工件8-Φ10.6D6孔的加工。操作簡單，省時省力，裝卸工件方便。 第5章 結束語 課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的課程設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入畢業(yè)設計打下了好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次設計的機會，它將是我們畢業(yè)設計完成的更出色的關鍵一步。 參考文獻 [1] 汽車拖拉機制造工藝學（第二版） 王寶璽 機械工業(yè)出版社 1999年 [2] 吳宗澤.機械零件設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社,2003年11月 [3] 陳家瑞. 吉林大學汽車工程系.汽車構造.第四版. 北京：人民交通出版社,2003年12月 [4] 龔微寒.汽車現代設計制造. 北京：人民交通出版社,1995年8月 [5] 機械設計手冊編委會編著.第3版.機械設計手冊/第1卷. 北京：機械工業(yè)出版社,2004年8月 [6] 機械制造技術基礎 張世昌主編 高等教育出版社 2003 [7] 機械制造工藝學 朱渙池主編 機械工業(yè)出版社 1996 [8] 機械制造工藝設計簡明手冊 李益民 機械工業(yè)出版社 1994 [9] 切削用量簡明手冊 艾興，肖詩綱， 機械工業(yè)出版社 1994 [10] 金屬機械加工工藝人員手冊，（金工）增訂組編，上?？茖W技術出版社，1992 [11]機械加工工藝定位與夾緊符號 JB/Z170-82 機械工業(yè)出版社 1994 [12]實用金屬切削加工工藝手冊.第二版. 陳家芳.上海：上?？茖W技術出版社，2005年1月 21