汽车制造工艺学课程设计

设计内容
• • • • • • • • • • 5、设计指定工序的专用夹具 设计完成后应编写说明书。说明书应包括: ①、变速器箱体零件的技术要求。 ②、确定生产类型。 ③、选择毛坯。 ④、确定典型工序加工余量。 ⑤、制定加工工艺规程。 ⑥、尺寸链换算。 ⑦、镗孔夹具设计中相关说明与计算 。 图纸为指定工序的夹具总图及有关零件图。
课程设计参考进度
• 1、第一周制定变速器箱体机械加工工艺规 程。 • 2、第二、三周设计变速器箱体镗孔工序专 用夹具，并绘图。
分析被加工零件的结构特点
• 被加工零件变速箱属于箱体零件。 • 箱体零件是机器或部件的基础零件，它的作 用是将有关零件连接成一个整体，并使这些 零件保持正确的相对位置，彼此能协调工作。
设计课题
• 变速器箱体机械加工工艺规程 • 镗孔夹具设计
设计内容
• • • • • • • • • • 1、分析零件的结构特点及技术要求 2、确定生产类型 3、选择毛坯 4、制定工艺规程 ①选择加工方法 ②确定工序顺序和内容 ③选择定位基准 ④选择各工序所用机床 ⑤确定主要表面加工余量，计算工序尺寸 a.所设计夹具的工序的加工表面总余量、各工序尺寸、 公差和余量 • b.其它主要加工表面的总余量
孔的倒角问题
• 一般应将孔的倒角安排在半精镗之后、精镗 之前进行，所以在半精镗时，可在镗杆上同 时装上倒角刀，一次倒出。
• Ⅰ至Ⅴ孔为铸孔，其余都不是铸孔，故安排 加工时应注意。 • • • •
Ⅰ至Ⅴ孔的加工顺序问题 A、五个孔在同一工序中完成 B、五个孔不在同一工序中完成 推荐采用五孔分开加工的方法。
镗杆直径的确定
• 确定镗杆直径时，应考虑到镗杆的刚度和镗 孔时镗杆和工件孔之间应留有足够的容屑空 间。可按以下任意一种方法确定 • ①按经验公式 d = (0.6 0.8) D • ②参考有关手册确定
镗孔直径
• ①若采用预先调整好几把单刃刀具镗削同一 轴线上直径相同的两孔或镗削同一轴线上直 径不同，但相差不大的两个孔时，应验算前 面的镗刀能否通过后面的衬套内孔及零件上 的底孔，其验算公式参看有关资料。 • ②对于同轴线上不同直径的两孔（如Ⅱ、Ⅲ 轴承孔），加工直径相差较大，则可考虑采 用阶梯镗杆。阶梯镗杆结构较复杂，故一般 情况下应尽量避免使用。 • ③夹具总图上不画镗杆。
选择定位基准
• 选择定位基准时先要分析各个加工表面的设 计基准，再遵循粗精基准的选择原则来确定 定位基准。必须注意：此零件上无工艺孔， 如果采用一面两孔定位，须提前加工定位孔 （因增加了工序，不合适）。可以考虑用三 三 个互相垂直的平面作定位时的精基准； 个互相垂直的平面作定位时的精基准 160+0.16 内壁与P、N两平面有对 • H向视图尺寸 称度要求，可以内壁作为粗基准 内壁作为粗基准。 内壁作为粗基准
拖拉机属小型机械，每年500—5000台属中批生产，因 此本设计中生产类型为中批生产
选择毛坯
• 零件图要求箱体材料为 HT 20 − 40 ，20---最 低抗拉强度，40---最低抗弯强度；具有较好 的耐磨性、减震性、铸造性和易切削性，比 较适合作变速箱体。又由《机械制造基础》 知，应选用金属模铸造。
• 1、底座的壁厚一般取20-25mm，十字筋厚一般取 15-20mm，十字筋高度一般取壁厚的0.7-0.9倍， 筋条间距一般为100*100，对于我们所设计的夹具， 因比较小，故壁厚、筋厚可取下限值。 • 2、应有找正基面。定向精度要求高的夹具和重型 夹具，不宜用定位键，而是在夹具体上加工出一窄 长平面作为找正基面，来校正夹具的安装位置。 • 3、底座上与机床工作台面相邻T形槽垂直方向两座 耳间的距离一定为机床工作台面两相邻T形槽距离 的整数倍，否则不能安装。有关机床工作台面T形 槽的参数可参看夹具手册。
镗模的构造
镗套 衬套
• 常用的镗套结构有固定式和回转式两种，由 于是中批生产，且夹具外形尺寸不大（因工 件较小），以采用固定式为宜，因轴承孔之 间的尺寸精度及同一轴线上孔的同轴度要求 较高，以采用前后双导向为佳。
前后双导向
镗套的压紧螺钉
夹紧机构的设计
• 根据中批生产的工艺特点并考虑到夹紧稳定、 可靠、简单，可以考虑使用手动的螺旋夹紧 手动的螺旋夹紧 机构，其典型构造可参看夹具手册，根据零 机构 件的结构特点及加工时放置的可能位置，建 议使用螺旋压板夹紧机构 螺旋压板夹紧机构。 螺旋压板夹紧机构
分析被加工零件的技术要求
分析被加工零件的技术要求
审查被加工零件的机械加工结构工艺 性
确定生产类型
N 零件 = Qn(1 + a )(1 + b)
产品的年生产纲领 每台产品所含的零件数 备品率 废品率
N 零件 = 2000 × 1× (1 + 6%)(1 + 6%) = 2247(件)
主要技术要求 –夹具图
• 夹具设计中，除了规定有关尺寸精度外，还 要制订有关元件之间，各元件的有关表面之 间的相互位置精度，以保证整个夹具的工作 精度。这些相互位置精度要求，习惯上称为 技术要求（或技术条件）。
主要技术要求 –夹具图
• 对于夹具图的技术要求，凡与工件加工要求 有直接关系者，其位置公差应取工件加工技 术要求所规定数值的1/5-1/2，若与工件加工 要求无直接关系，可在有关夹具设计手册中 推荐的值中选取
• ②某一相同表面的加工，其途径不是唯一 的，即：要达到某一加工面的精度要求， 所选用的加工方法可以有多种。 • 如一个孔的加工可能有几种方法： • ⅰ 钻—扩—铰； • ⅱ 钻—拉； • ⅲ 钻—粗镗—半精镗—精镗 • 具体选择哪种方案，可根据厂里设备情况， 综合生产效率和经济性来决定加工方法。
• 5、夹紧元件要画出夹紧、松开两个极限位 置（夹紧时用实线画，松开时用双点划线 画）。 • 6、总图和零件图中所有符号、数字、线条 一定要符合机械制图标准的规定。 • 7、尽量使用标准元件和机构，以降低成本， 缩短制造周期。 • 8、尺寸相同的结构（如尺寸相同的导向部 分）可以只剖一处，但必须剖一处。
镗模支架
• 支架是镗模上的关键元件，是非标件，要求 有足够的强度和刚度，有较高的精度以及精 度的长期稳定性，材料多为铸铁（一般为 HT200）。设计时可参看夹具手册
底座（夹具体） 底座（夹具体）
• 镗模底座也是非标件，该零件要承受夹具上 所有元件的重量以及加工过程中的切削力。 为了提高其刚度和强度，除了选取适当的壁 厚以外，还要合理布置加强筋，以减小变形。 加强筋常采用十字形，并使筋与筋之间的距 离相等，以易于铸造。设计时，可参看夹具 手册
• 4、绘制总图的顺序是，先用双点划线绘出 工作的轮廓外形和主要表面，围绕工件的几 个视具体及连接件，把夹具的各组成元件、装 置连成一体。（工件应看作是“透明体”， 所画的工件轮廓线与夹具的任何线条彼此独 立，不相互干涉）。
专用夹具设计
• 限制自由度的问题 • 为了保证零件图的设计要求，在对工件进行 机械加工之前，必须限制工件的某些乃至全 部自由度，也就是说，设计某一指定工序的 专用夹具时，先要根据这一工序的加工要求 确定需要限制的自由度，进而选择合适的定 位方式和定位元件，并进行适当的布置，决 不允许出现欠定位。
合适的定位方式
选择机床
• 参阅«金属机械加工工艺人员手册»或«机械 加工工艺设计手册»，写出各个工序加工时 的机床名称和型号。
确定主要加工表面的加工余量和工序 尺寸
各孔在各工序中的加工余量和公差由 手册查知
• 上述工作完成后，制定该变速器箱体的机 械加工工艺规程。----各工序、工步的加工 内容、定位基准、加工用的设备即机床。 • 这是本次课程设计的第一部分内容。 • 下面是第二部分内容：为变速器箱体加工 中的一道工序设计专用夹具---镗床夹具。
r 6点： x
1、2、3点：
r ) ) z x y
4、5点：
r ) y z
定位元件的选择
• 定位元件多已标准化。 • 如选择三个互相垂直的平面作定位基准面时， 可以选以下定位元件： • 支承钉 • 支承板
支承钉
支承板
导向元件的选择
• 根据中批生产的工艺特点及零件的结构特点 （孔多，且孔本身的尺寸精度及孔与孔之间、 孔与面之间的位置精度要求高），主要孔的 加工应在镗床上进行，即用通用镗床配以专 用夹具（镗模）对主要孔进行加工
• 主要指的是定位基准的选择。就箱体零件而 言，常用的定位方式有两种：“一面双孔” 定位和“三面”定位。对于此箱体，其上没 有机加工时定位用的工艺孔，故最好用三个 互相垂直的平面作定位基准面。
适当的布置
• 指的是主要定位基准面（第一定位基准面） 布置定位元件后要限制三个自由度；导向定 位基准面（第二定位基准面）要限制两个自 由度，且最好有一转动自由度；点定位基准 面（第三定位基准面）只限制一个移动的自 由度。
夹具总图及零件图
• 1、按的1：2比例绘制总图。零件图可根据 情况确定，最好用1：1的比例。 • 2、是否画草图由大家自行决定。 • 3、总图的主视图，一般应以操作时操作者 对着的方向为主视图方向，如选其它方向作 为主视图方向也可以。除主视图外，再适当 配置其它视图，视图的数目应尽量少，但必 须将结构表达清楚。
• ③所选用的加工方法要和生产类型相适应 （采用通用机床，辅以专用夹具）
确定加工顺序
• 加工顺序的安排对保证加工质量，提高生 产效率和降低成本都有重要的作用，是拟 定工艺路线的关键之一。 切削加工顺序的安排
– – – – 先粗后精 先主后次 先面后孔 先基准后其它
•
确定加工顺序时需注意如下问题
分析被加工零件的结构特点
• 对于汽车、拖拉机的箱体零件 箱体零件，按结构形状 箱体零件 可分为两大类。 • 一类是回转体型的壳体零件 回转体型的壳体零件，如差速器壳体 回转体型的壳体零件 差速器壳体 和汽车后桥壳体 后桥壳体等； 后桥壳体 • 另一类是平面型箱体零件 平面型箱体零件，如气缸体、变速 气缸体、 平面型箱体零件 气缸体 箱壳体等。 箱壳体 • 箱体零件的结构都比较复杂，尺寸较大，壁 厚较薄。它需要加工的表面主要有平面和孔， 且孔与平面的精度要求比较高，故在加工中 要采取相应的措施以保证达到零件图上各项 指标和数据的要求。