汽车轮毂夹具说明书.doc

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1、机械制 造工艺 学课 程 设 计 说 明 书设计题目 300W.31.108前轮轮毂姓名 :刘振鹏、刘政、刘肖飞、谭文志、宋强班级 :车辆111指导 教 师 :修玉峰名目序言1工艺规程与夹具设计过程2一、设计题目,计算生产纲领及生产型2二、零件的分析21、零件的作用22 、零件的工艺分析2三、确定毛坯的制造方法,初步确定毛坯的外形3四、工艺规程设计31、定位基准的选择31.1 、粗基准的选择31.2 、精基准的选择42、零件外表加工方法的选择43、制订工艺路线43.1 、工艺路线方案一53.2 、工艺路线方案二53.3 、工艺路线方案的比较与分析64. 确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设

2、计、绘制毛坯图64.1 、确定毛坯余量64.2 、确定工序余量，工序尺寸及其公差75. 确定各工序切削用量及根本工时9五、夹具的设计91、问题的提出102、夹具设计的有关计算102.1 、定位基准的选择102.2 、切削力及夹紧力计算102.3 、定位误差分析113、夹具构造设计及操作简要说明11六、完毕语14七、致谢15八、参考资料16工艺规程及机床夹具设计过程一、设计题目：轮毂零件的机械加工工艺规程及其镗孔专用机床夹 具设计。计算生产纲领，确定生产类型：该零件是轮毂，依据指导教师的要求，设计此零件为中批量生产。二、零件分析：1、零件的作用：轮毂是机器中的主要支撑及连接件，可以承受轮胎的重力

3、和整个车身的重 力。轮毂的直径对行驶的影响和突出，由于车轮的直径是固定的，轮毂直径越大轮胎的胎壁就越扁平，在加速、刹车、转弯时轮胎的变形系数越小，行驶时就越稳定，万一爆胎时轮子的直径变化不是很大危害会有所降低。2、零件的工艺分析1、轮毂共有三组加工外表，它们之间有肯定的位置要求（1） 车上端面 B、下端面 C、外圆外表 D 及外圆外表 E（2） 镗f 192mm 内圆柱孔（3） 以f 192mm 内圆柱孔为中心在 F 端面上钻 8 个f 12.5mm 的孔并在 C 端面上钻 8 个对应的f 12.5mm 的孔。2、位置要求：1f 12.5mm 孔与其端面同轴度公差为f 0.4mm(2)M5 螺

4、纹孔与f 192mm 圆柱孔的中心线同轴度公差为f 0.3mm三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯外形：零件材料为 45 钢，考虑到零件需加工外表少，精度要求不高，有强肋，且工作条件差，既有交变载荷，又属于持续工作，应选用金属型锻件，以满足不加工外表的粗糙度要求及生产纲量要求。零件外形简洁，因此毛坯外形需与零件的外形尽量接近，又因内孔很小，不行锻出。四、工艺规程的设计1、定位基准的选择：定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进展。、 粗基准的选

5、择：该零件属于一般轴类零件，以外圆为粗基准就已经合理了夹持长四点定位，为保证 B 面与孔轴线垂直，以便于保证以该两面为定位精基准时其它外表的尺寸精度加工要求，可以把 B 面与孔放在一个工序中加工，因而该工序总共要消退 X，Y，Z，X，Y 五个自由度建 立空间坐标系为：以孔轴线方向为Z 轴，垂直孔轴线，平行槽、花键、肋板对称线并且从槽 180+0.012 指向 80+0.03 的方向为 X 轴，同时垂直于 X 轴、Z 轴的方向为 Y 轴，取坐标原点为孔轴线与 A 面的交点为原点，用三爪卡盘卡夹持外圆柱面。消退X，Y，X，Y 四个自由度，再用一个浮动支承顶住端面，消退 Z 自由度，到达定位要求。、

6、精基准的选择：主要考虑基准重合问题。2、零件外表加工方法的选择：本零件的加工面有端面、内孔、外圆外表、均布小孔等，材料为 45 钢，参考机械制造工艺设计简明手册以下简称工艺手册表 1.4-7、表 1.4-8 及表 1.4-17 其加工方法选择如下：、端面 B、C 及外圆外表 D、E：依据 GB1800-79 规定毛坯的公差等级为 IT13，外表粗糙度为 Ra12.5um，要到达零件的技术要求，公差等级为 IT9，外表粗糙度为 Ra3.2um，需要经过车。、192 圆柱内孔：公差等级为 IT12，外表粗糙度为 Ra6.3um，毛坯已经冲出孔，故承受镗、 端面上的小孔：零件技术要求外表粗糙度到达

7、Ra12.5，钻即可满足要求3、制定工艺路线：制定工艺路线的动身点，应当是使零件的加工精度尺寸精度、外形精度、位置精度和外表质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑承受通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产本钱尽量下降。、工艺路线方案一：工序：车上端面 B工序：车下端面 C工序：车外圆外表 D工序：车外圆外表 E工序：镗 192 圆柱内孔，镗 545锥孔及镗 220 的孔工序：钻上端面 12.5 孔工序：钻下端面 12.5 孔工序：去毛刺工序：终检、工艺路线方案二：工序：车上端面 B 工序：车下端面 C

8、 工序：车外圆外表 D 工序：车外圆外表 E工序：钻下端面 12.5 孔工序：钻上端面 12.5 孔工序：镗 192 圆柱内孔，镗 545锥孔及镗 220 的孔工序：去毛刺工序：终检、工艺方案的比较与分析：上述两工艺方案的特点在于：方案一工序、是以外圆外表为粗基准，用车床粗车 B 端面，然后再以 B 端面为基准钻孔。方案二在该两工序中的定位加工方法也是一样的，只是在加工 A 端面时将铣床改用车床来加工，两个方案的定位方法都可以到达加工要求，但是从零件构造可知用铣床来加工在装夹时较困难， 而用车床来加工在装夹时较便利。另外，工艺路线一中是在完成前面4 道工序后，才以外圆外表D、E 及端面C 及初

9、外圆外表为定位基准来加工 192 圆柱内孔，能较好的保证大孔的位置尺寸精度，而在工艺路线方案二中，先钻均布的 16 个小孔然后才镗 192 圆柱内孔，这样就是重复承受粗基准定位，就不保证小孔与大孔的位置精度和对称中心， 最终达不到零件技术要求，甚至会造成偏差过大而报废，这是重复利用粗基准而造成的后果。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最终确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见表2 和表 3，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。4、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸，设计、绘制 毛坯图、确定毛坯余量机械加工总余量，毛坯尺寸及其公差、设计、绘制毛坯图：铸铁模铸造的机械加工余量

10、按 GB/T11351-89 确定。确定时依据零件重量来 初步估算零件毛坯铸件的重量，加工外表的加工精度，外形简单系数，由工艺手册表 2.2-3，表 2.2-4，表 2.2-5 查得，除孔以外各内外外表的加工总余量毛坯余量，孔的加工总余量由表 2.3-9 查得，表 2.3-9 中的余量值为双边余量。本零件轮毂 材料为 45 钢，毛坯重量估算约为 20kg，生产类型为中批量生产，承受金属型锻造毛坯。、B、C 端面毛坯余量：加工外表外形简洁，由锻件重量为 20kg ，加工精度 R12.5 ，保证长度尺寸为 200mm ，查工艺手册表2.2-4 得单边加工余量为 5.5mm ，另查表 1.4-24

11、得长度尺寸公差范围为0.27，即长度方向毛坯尺寸为 205.50.27mm。、外圆外表 D、E 毛坯余量：由毛坯重 20kg ，加工精度为 3.2，加工外表外形简洁，从孔的中心线到端面的长度尺寸为27mm，查工艺手册表2.2-4 得单边余量为 Z=5.5，另查表1.4-24 得长度方向尺寸公差为0.195，即长度方向毛坯尺寸为 32.50.195mm。、孔12.5mm 均为实心，未铸造出来。、确定工序余量，工序尺寸及其公差：确定工序或工步尺寸的一般方法是：由加工外表的最终工序或工步 往前推算，最终工序或工步的工序或工步尺寸只与工序或工步的加工余量有关。前面已经依据有关资料查出零件各加工外表的加

12、工总余量即毛坯余量， 将加工总余量安排给各工序或工步加工余量，然后由后往前计算工序或工步尺寸。表 1 各加工外表的工艺路线、工序或工步、工序或工步尺寸及其公差、外表粗糙度未注单位：mm加工外表 工序 工序或 工序工序或工工序或工 外表粗 工序或 工步余 或步经济精度 步尺寸及 糙度根本工步量工步 公差公差 其偏差um 尺寸名称根本等级值尺寸B 面半精 Z=0.5mm 181IT90.074Ra3.2181车粗车Z=5181.5IT110.22Ra6.3181.5毛坯Z=5.5186.5IT130.54Ra12.5186.5C 面半精Z=0.5181IT110.28Ra6.3181车粗车Z=51

13、81.5IT120.37Ra12.5181.5毛坯Z=5.5186.5IT130.54Ra12.5186.5B 端倒角2450.21C 端倒角2450.39外圆外表半精2Z=1 221IT90.084Ra3.2 221D车粗车2Z=10 222IT110.15Ra6.3 222毛坯2Z=11 232IT120.39Ra12.5 232外圆外表半精2Z=1 310IT90.084Ra3.2 310E车粗车2Z=10 312IT110.15Ra6.3 312镗 192毛坯2Z=11 322IT120.39Ra12.5 322圆柱孔粗镗2Z=6 192IT90.043Ra6.3 192毛坯2Z=7

14、186IT120.18Ra12.5 186镗 200粗镗2Z=6 200IT80.023Ra6.3 200圆柱孔毛坯2Z=7 192IT110.28Ra12.5 1925、确定切削用量及根本工时机动时间在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1) 切削用量指：背吃刀量 a (即切削深度 a )、进给量 f 及切削速度 Vc 。spp(2) 确定方法是：确定切削深度确定进给量确定切削速度(3) 具体要求是：由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀 ap可达 810mm。按本工序或工步加工外表粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按加工外表粗糙度

15、初选进给量后还要校验机床进给机构强度可用查表法或计算法得出切削速度 Vc，用公式 换算出查表或计算法所查得的转速 n，依据 Vc在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速 nc 查查作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度 Vc机填入工艺文件中。对粗加工，机选取实际切削速度 Vc、实际进给量 f 和背吃刀量 a之后，还要校验机床功率机机sp是否足够等，才能作为最终的切削用量填入工艺文件中。五、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动本钱，需要设计专用夹具。按指导教师的布置，设计第道工序镗 192 圆柱内孔，镗 545锥孔及镗 220 的孔。本夹具将用于 CA6140，刀具为 Y

16、G6 硬质合金镗刀，对工件内孔进展加工。1、问题的提出：本夹具主要用于第道工序镗 192 圆柱内孔，镗 545锥孔及镗 220 的孔， 由于该孔精度要求高，所以，在本道工序加工时，应当考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。2、夹具设计的有关计算：、定位基准的选择：由零件图可知，192 圆柱内孔中心线有平行度要求，与B 端面有垂直度要求。为了使定位误差为零，应中选择以端面为定位基准的夹具。但这种定心夹具在构造上将过于简单，因此这里只选用以外圆外表主要定位基面。、切削力及夹紧力计算：刀具：YG6 硬质合金端铣刀(见切削手册表 3.28)其中：C =54.5，a =4.5，X =0.9，f

17、 =0.18，Y =0.74，a =28，U =1.0，d =100，FpFZFeF0q =1.0，n=255，W =0，Z=10FFF=54.54.50.90.180.742810/(1002550)166.1(N)水平分力：F =1.1FH182.7(N)实垂直分力：F =0.3FV49.8(N)实在计算切削力时，必需安全系数考虑在内。安全系数: K=K K K K 。1 2 3 4其中：K =1.5K =1.1K =1.1K =1.11234F=KF =1.51.11.11.1182.7=364.8 (N)H实际加紧力为 F = KF /U1*U2=364.8/0.5=729.6 (N)

18、加H其中 U1 和 U2 为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用 M16X1.5 细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/D2- d2)其中： M=19000 N.MD2=14.8mma=2029，D=23mmd=16mm解得：W=1O405 (N)此时螺母的加紧力 W 已大于所需的 729.6 的加紧力 F 加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为 Q235查表得 Q235 的许用弯曲应力为： 158Mpa弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2=2.67

19、许用弯曲应力 158Mpa(3)定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、外形和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，A 端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差一现规定为与零件内孔有公差一样，就是220.28mm。由于夹紧与原定位到达了重合， 能较好地保证了车端面 D 所得到的尺寸和孔中心线的尺寸和公差要求。3、夹具构造设计及操作简要说明：如前所述，在设计夹具时，应当留意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时承受开口垫圈，以便装卸，夹具体底面上的

20、一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。完毕语机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进展的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业学问、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下根底。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低本钱的重要手段，是企业进展生产预备，打算调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平， 加速产品更，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成局部，不管是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是格外重要的。因此，好的夹具

21、设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产本钱等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低本钱。当今剧烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。在设计中，需要对零件加工工艺方案和夹具进展设计，在确定加工工艺方案时，可能会消灭工艺路线的不合理，甚至消灭不能保证加工所要求到达的精度。在进展夹具设计时，可能因定位基准选择不合理，消灭过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理， 而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。所以在设计过程中应制订多套方

22、案，以供比较选择最优，同时还要多请教指导教师和同学，并多查阅相关的书籍来尽可能好的完成设计。在机械制造中，为完成需要的加工工序、装配工序及检验工序等，使用着大量的夹具。利用夹具，可以提高劳动生产率，提高加工精度，削减废品，可以扩大机床的工艺范围，改善操作的劳动条件。因此，夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。夹具设计的根底理论一个好的机床夹具，首先要保证能加工出合格的产品。为此，所设计的夹具首先应满足以下两项要求：第一，在未受外力作用时，加工件对刀具和机床应保持正确的位置，即加工件应有正确的定位。其次， 在加工过程中，作用于加工件上的各种外力，不应当破坏加工件原有的正确定位， 即对加工件应有正

23、确的夹紧。主要参考资料1 孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2022。2 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社，1979。3 刘守勇等，机械制造工艺与机床夹具. 北京:机械工业出版社，1994.74 王启平，机床夹具设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1988.5 林文焕.陈本通，机床夹具设计M.北京:国防工业出版社，1987.6 徐发仁，机床夹具设计M.重庆:重庆大学出版社，1996.77 王昆等，机械设计课程设计 M.武汉: 高等教育出版社，19958 邱宣怀，机械设计M.第四版.北京:高等教育出版社，19979 柯明扬，机械制造工艺学M. 北京:北京航天航空大学出版社，199510 孟少龙，机械加工工艺手册第 1 卷，北京：机械工业出版社，1991。11 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册，上海：上海科学技术出版社，1979。