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1、 机械制造技术基础课程设计（中文题目）CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳学号学生姓名所在专业机械设计制造及其自动化所在班级机电1082指导教师职称副教授副指导教师职称答辩时间2011年 6 月 17 日目 录序言1摘要1关键词11. 零件的工艺分析与生产类型的确定11.1. 零件的用途11.2. 零件的工艺分析11.3. 零件的技术要求11.4. 确定零件的生产类型22. 确定毛坯、绘制毛坯简图22.1.确定毛坯的制造形式.22.2.定位基准的选择.22.2.1.精基准的选择22.2.2.粗基准的选择22.3.表面加工方法的确定.22.4.加工阶段的划分.32.5.工序顺序的安排.32.5.
2、1.机械加工工序32.5.2.辅助工序32.6.制定工艺路线.32.6.1.工艺路线方案一32.6.2.工艺路线方案二43.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定53.1.毛坯尺寸公差53.2机械加工余量53.3.毛坯铸件的基本尺寸54.切削用量以及机床的确定5-85.加工余量、工序尺寸和公差的确定8-106切削用量、时间定额的计算106.1切削用量106.1.1.背吃刀量的确定.106.1.2.进给量的确定 106.1.3.车削速度的计算和选择.106.2.时间定额的计算.106.2.1.基本时间的计算10-136.2.2.辅助时间的计算.137.零件专用夹具的设计.137.1.设计方案的确
3、定 137.2.夹紧力的分析.137.3.精度的分析.137.4.夹具操作说明.13参考文献.14序 言机械制造技术基础课程设计把大学所有的专业基础知识结合起来，完成一次理论与实践的结合，为我们打下牢固的专业知识打下基础，是我们大学中不可缺少的一部分，锻炼我们的解决问题的能力，还有查找资料的能力。就我个人而言，这次课程设计是对自己未来从事的工作进行的一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后的工作打下良好的基础。熟悉运用机械制造技术课程中的基本理论以及在学习中学到实践知识，正确解决一个零件的工艺系统设计以及在加工中的定位工艺路线安排工艺尺寸的确定。学会使用各类手册和图表资料
4、。掌握与本设计有关的各种资料的名称并且熟悉使用。摘要：本设计是对CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳进行工艺规程设计与对本设计工艺流程的工序一进行专用夹具的设计。关键词：CA10B；前刹车调整臂；夹具。1.零件的工艺分析与生产类型的确定11.零件的用途1.1.1. 我们这次题目做的零件是CA10B解放牌汽车“前刹车调整臂外壳”， 它的主要作用是对前刹车调整臂进行支撑和保护，它的中心是一个花键孔，外面是蜗轮齿。侧面有一个蜗杆轴，头上有一个四方，调整刹车用。最外头有一个孔，装销子连接刹车分泵。孔及键槽和轴配合传递扭矩达到调整刹车的作用。1.2.零件的工艺分析1.2.1.本零件作用于支撑和保护前刹车
5、调整，同时也传递力矩，对此对零件有一定的强度要求。选用KT350，抗拉强度达到300Mpa，而且可锻铸铁可以承受震动与冲击、良好的铸造性能、良好的切屑加工性能。还有铸件大批量生产成本优点很突出。1.2.2.零件的加工过程中，要保证侧孔13. 8、13、16孔在同一中心线上，其中心轴线距定位基准60孔为39.50.2的位置精度要求；零件两大端面相对中心对称线32，另外R11孔对右侧凸台端面有700.25的位置度要求。本课程设计所设计的夹具用于在C620车床上加工大端端面及60孔的装夹。设计以大端一侧端面、R41外圆面为定位基准，上端以R16外圆用V型块压紧，进行加工。加工包括粗精车大端端面及60
6、内孔，主要加工面是大端端面，孔为次要加工表面。1.3.零件的技术要求按表1-1形式将该零件的全部技术要求列于表2-1中。加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra（um）形位公差/mm大端两端面IT116.3-小端两端面IT126.3-12mm孔IT116.3-方槽及倒角IT116.3-13mm孔IT1125-16mm孔IT1125-13.8mm孔IT1125-4.3mm孔IT11-1.4确定零件的生产类型以设计题目可知：Q=5000台年，m=1件台，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%，。代入公式（1-1）得N=5000台年1件台（1+3%）（1+0.5%）=
7、5175.75件年调整臂外壳重量为2.5，查表1-3知，属于轻型零件；查表1-4知，该零件的生产为大批大量生产。2. 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1.确定毛坯的制造形式 零件的材料为KT350,零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，结构较为复杂，又为大批量生产，而且表面粗糙度质量要求也不是很高，故可采用铸件，以提高生产效率和效益，毛坯的铸造起模斜度不大于2。2.2定位基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，对零件的生产是非常重要，定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。2.2.1精基准的选择根据该零件的技术要求和装配要求，选择大端端面左端面和和6
8、0内孔作为精基准，零件上很多表面都可以采用他们作基准进行加工，遵循基准统一原则。60孔轴线又是设计基准，选用其和大端左端面作为精基准定位加工小端两端面和孔，实现了设计基准与工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度的原则。2.2.2粗基准的选择按照粗基准的选择原则，应选取尽量不加工的表面为粗基准，作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。故选用R41外圆面及大端端面的右端面为粗基准。R41外圆面定位加工内孔60可保证孔的壁厚均匀，采用大端右端面作为粗基准加工大端左端面，可以为后续工序准备好精基准。2.3.表面加工方法的确定根据零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙，确定各表面的加工方
9、法，如表2-2所示。加工面尺寸精度及等级表面粗糙度Ra（um）加工方案备注大端两端面IT116.3粗车和半精车表1-8小端两端面IT126.3粗铣和精铣表1-812mm孔IT116.3钻-扩-铰表1-7方槽和倒角IT116.3拉方槽和倒角表1-813mm孔IT1125钻表1-716mm孔IT1125钻表1-713.8mm孔IT1125钻表1-7Rc1/8锥螺纹、M10螺纹、4.3孔IT12-钻、攻表1-72.4.加工阶段的划分该零件的加工质量要求不是很高，可将加工阶段划分为粗加工和半精加工。在粗加工阶段，首先将精基准（零件的大端左端面和60内孔）准备好，是后续工序都可采用精基准定位加工，保证其
10、他表面的精度要求；然后粗铣小端两端面，粗车大端右端面，粗铣三个凸台，方槽和方槽倒角，还有粗车60孔。在半精加工阶段，完成半精车大端两端面，半精铣小端两端面，方槽的精铣加工和钻、扩、铰13、13.8、16，钻、攻M10螺纹；钻、扩54.3，攻Rc 1/8锥孔。2.5.工序顺序的安排2.5.1机械加工工序 2.5.1.1遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准大端左端面和60孔2.5.1.2遵循”先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后加工精加工工序。2.5.1.3遵循“先主后次”原则，先加工主要表面大端左端面和60孔，方槽，小端两端面，后加工次要表面三个凸台面。2.5.1.4遵循“先面后孔”原则。2
11、.5.2辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验过程。 综上所述，该零件工序安排顺序为：主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工 主要表面半精加工和次要表面加工辅助加工。2.6.制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，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，以便生产成本尽量降低。2.6.1.工艺路线方案一工序1 粗车大端两端面； 半精车大端两端面； 粗车60孔；采用C620车床，使用专用夹具；工序2 粗铣小端两端面；半精铣小端端面，使用铣
12、床X6125，对两个表面同时加工； 工序3 钻、扩、铰12孔，采用立式钻床Z518;工序4 粗铣、半精铣30右端面，采用立式铣床X6125;工序5 拉方槽，使用L5520拉床；工序6 拉方槽倒角，采用L6215拉床；工序7 铣圆形凸台；工序8 钻孔，攻M10螺纹；工序9 钻侧面孔13.8，13，16；工序10 攻Rc 1/8锥螺纹；工序11 去毛刺，检验。 2.6.2 工艺路线方案二工序1 粗车大端两端面； 半精车大端两端面；工序2 粗车60孔；半精车60孔，采用C620车床，使用专用夹具；工序3 粗铣小端两端面；半精铣小端端面，使用铣床X6125，对两个表面同时加工；工序4 钻、扩、铰12孔
13、，采用立式钻床Z518;工序5 一面两销，拉方槽，使用L5520拉床；;工序6 铣方槽倒角;工序7 以60孔12孔与端面一面两销，铣三个凸台；工序8 一面两销，钻、扩、铰13、13.8、16的孔；工序9 钻、攻M10螺纹；工序10 一面两销，钻、扩54.3；工序11 攻Rc 1/8锥孔；工序12 去毛刺，检验。比较以上两种方案,两种方案的定位基准基本一样,加工工序的也大致相同，但方案一工序安排不利于提高效率，第二种方案更为合理，选第二种方案。3、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据以上资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机加工余量，确定毛坯尺寸公差和机械加工余量由表2-10到2-12可知
14、，要确定确定毛坯尺寸公差和机械加工余量应确定一下各因素。3.1毛坯的尺寸公差由表2-1查得砂型铸造的可锻铸铁的公差等级是8-12级，本设计都取12级，特别的尺寸取11级。3.2机械加工余量由表2-5查得砂型铸造可锻铸铁的机械加工余量等级为E-G,本设计取G级，特别的尺寸选E级。3.3毛坯铸件的基本尺寸由公式（2-1）R=F+2RMA+CT/2得小端端面距离=12+2*0.5+4.4/2=15.2 mm大端端面距离=32+2*0.5+5/2=35.5mmR11凸台离60轴线距离=70.5+（2*1.4+6/2）/2=73.4 mm30左右两端面距离=84+2*0.8 +4.4/2=87.8mm方
15、槽的距离=26+2*0.5 +5/2=29.5mm由公式（2-2）R=F-2RMA-CT/2得内孔60的毛坯尺寸为56.5mm方槽的距离=26-0.5-5/2=23mm4.切削用量以及机床的确定工序1. A.粗车大端两端面1. 加工材料：KT350,精密铸造机床：CA620;刀具：高速钢端面车刀；量具：游标卡尺。2. 切削用量：A粗车大端两端面ap=1.2mm, f=0.12mm/r, v=80m/minB.半精车大端两端面 切削用量：ap=0.55mm, f=0.08mm/r, v=120 m/minC. 粗车60孔 切削用量 ap= 1.75mm, f=0.5 mm/r, v=20 m/m
16、in;工序2. 铣小端两端面 机床：卧式铣床X62,采用盘型三面刃铣刀，同时铣两端面；量具：游标卡尺。 粗铣切削用量：ap=2mm, f=0.2 mm/z, v=30 m/min 精铣切削用量：ap=1mm, f=0.1 mm/z, v=45 m/min工序3. 钻、扩、铰12的孔 机床：Z518，刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀；量具：卡尺和塞规。 钻削切削用量：ap=2mm, f=0.15 mm/r, v=39.2 m/min 扩孔切削用量：ap=1mm, f=0.1 mm/r, v=43.9 m/min 铰孔切削用量：ap=0.5mm, v=18.9 m/min工序4. 拉削方槽 机床：L55
17、20工序5. 铣方槽倒角 机床：X62工序6. 铣三个凸台。 机床：立式铣床X50A,立铣刀20/5，游标卡尺。 粗铣铣削用量： ap=2mm, f=0.12 mm/r, v=38 m/min; 半精铣铣削用量：ap=1mm, f=0.08mm/r, v=42 m/min工序7. 钻13、13.8、16孔 机床：立式钻床Z524，麻花钻。 钻削用量：f=0.08mm/r, v=12m/min 16孔：f=0.15 mm/r, v =12m/min 工序8. 钻、攻M10螺纹 机床：Z525钻床 切削用量： f=0.13 mm/r, v=41.4 m/min 工序9. 钻54.3孔 机床：Z52
18、5 使用钻模板加工孔 钻削用量：f=0.08mm/r, v=16m/min工序10 攻Rc 1/8锥孔 机床：Z525 将工作台旋转15，钻孔后攻螺纹孔。由上可画出毛坯简图为：图（1-1） 由于毛坯及以后工序或工步的加工都有误差。由于本设计规定零件为大批量生产，应采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。4.1公差的确定4.1大端两端面毛坯时加工余量均为1.75mm,粗车1.2mm,半精车0.55mm达到两端面距离mm，表面粗糙度Ra6.3.4.2小端面加工余量为1.6mm,粗铣1.1mm,精铣0.5mm,两端面达到mm，表面粗糙度Ra 6.3。4.3铣30mm右端面
19、、左端面，R11mm凸台，其加工余量分别为1.9mm、1.9mm、2.9mm，气粗精加工余量分别为粗铣1.3mm,半精铣0.6mm,距离中心线37mm，粗铣1.3mm,半精铣0.6mm,距离中心线47mm，粗铣2mm，精铣0.9mm，保证70.5mm。4.4拉26mm方槽，其加工余量为3，采用一次加工到位，选用精密拉床。4.5车60内孔，其加工余量是1.75mm，粗加工为1.75mm，此内孔要求不高，不用半精车。5. 加工余量、工序尺寸和公差的确定5.1工序1大端两端面、60孔至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定。第一道工序的加工过程为：5.1.1以右端面B定位，粗车左端面A，保证工序尺
20、寸P15.1.2以左端面A定位，粗车右端面B,保证工序尺寸P25.1.3以有B面定位，半精车A端面，以左端面A定位，半精车右端面B ,保证工序尺寸P3，达到零件图设计尺寸D的要求，D=。5.1.4以V型块夹持外圆面，以支撑板支撑一端面，粗车内孔，达到零件图设计尺寸D1，D1=60。由图1-2所示方案，可找到全部工艺尺寸链，图1-2图1-35.2本工序的公差5.2.1从图1-2知，P4=D=;5.2.2因为P3=P4+Z4,其中Z4为半精车余量，确定Z3=0.55mm，P3=(32+0.55)mm=32.55mm。由于工序尺寸P3是在半精车加工中保证，查表1-20知，粗车工序的经济加工精度等级可
21、达到B面得的最终加工要求IT11，因此确定该工序尺寸公差为IT11，其公差值为0.16，故P2=(32.550.080)mm。5.2.3因为P2=P3+Z3，其中Z3为半精车余量，即Z3=0.55，P2=(32.55+0.55)mm=33.10mm，由表1-20确定该半精车工序的经济加工精度等级为IT11,其公差值0.16mm，故P1=(33.300.080)mm.5.2.4因为P1=P2+Z2，其中Z2为粗加工余量，即Z2=1.2，P1=34.30mm，由表1-20确定该粗车工序的经济加工精度等级为IT13, 其公差值0.39mm,故P1=（34.300.195）mm5.2.5因为毛批量为3
22、5.500.195，同4。5.2.6从图1-3可知，P=P1+2Z,由于Z为粗车余量，一次切除到位，故Z为毛坯余量，Z=1.75mm，因为P=60mm，P1=60-3.5=56.5mm，由表1-20确定该粗车工序的经济加工精度等级IT13，其公差值为0.46mm，故P1=(56.50.23)mm。经余量校核结果表明，所确定的工序尺寸是合理的。6. 切削用量、时间定额的计算6.1切削用量本设计只详细计算工序1工序1 粗车大端两端面；半精车大端两端面；粗车60孔； 该工序分为5个工步：工步1是以B面定位，粗车A面；工步2是以A面定位，粗车B面；工步3是以B面定位，半精车A面；工步4是以A面定位，半
23、精车B面；工步5是以一端面定位，粗车60内孔。由于这工步1和2是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度v和进给量f是一样的，只有背吃刀量不同；工步3和工步4同理。6.1.1背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量ap1=1.2mm，就是毛坯的总余量减去精加工的余量；而工步2的背吃刀量ap2=1.2mm。6.1.2进给量的确定 由表5-1，按机床功率为5-10kw，工件夹具系统刚度为中等条件选取，该工件的每齿进给量fz取为0.12mm/r。 6.1.3车削速度的选择和计算 从表5-2可知切削速度为80m/min。6.1.4工步3和4的背吃刀量为0.55mm，切削速度为120m/min
24、，进给量为0.08mm/r。6.1.5工步5的背吃刀量是1.75mm，切削速度为20m/min，进给量为0.5mm/r。6.2时间定额的计算6.2.1基本时间tm的计算工序1粗车大端两端面,半精车大端两端面，粗车60内孔。工步1和2：粗车大端两端面。由表5-39车端面基本时间的计算可知，该端面车刀的主偏角kr=90的基本时间计算公式为tj=（L+l1+l2）i/fn可求出该工步的基本时间，由于两个工步同时加工，l=35.5mm；l2 =1-3mm，取l2=1mm，l1=10mm，i=1，n=310r/min，f=0.12mm/r。tj=（35.5+1+10）*1/310/0.12=1.25mi
25、n，工步1和工步2一样都为1.25min。工步3和4：半精车大端两端面。因为l=33.1mm；l2 =1-3mm，取l2=1mm，l1=10mm，i=1，n=465r/min，f=0.08mm/r。tj=（33.1+1+10）*1/465/0.08=1.18min，工步3和工步4一样都为1.18min。工序8钻13.8mm孔，13mm孔和台阶孔16mm。（1）钻12mm孔。采用Z3025立式钻床，高速钢钻头钻孔。查设计手册表3-38得f0.520.64mmr，因孔深与孔径之比小于3，因此不用乘于修正系数。查设计手册附表4-4-2，Z3025立式钻床说明书取f0.63mmmin，查设计手册表3-
26、42得V27mmin，故。根据Z3025立式钻床说明书（设计手册附表4-4-1）取1000rmin， 故实际切削速度37.68m/min。切削加工时：l，3mm。0.112（min）（2）扩孔。查工艺手册表1115得f（1.21.8），切削速度：V= ，查设计手册表3-117得f（1.21.8）*（0.52-0.64）mmr。取0.63mmr，v13.59mmin ，故f（1.21.8）0.630.751.13（mmr），取v12mmin。查设计手册附表4-4-2取f0.4mmr,故294（rmin），查Z3025钻床说明书（附表4-4-1）取400rmin则实际切削速度为： =16.3mmi
27、n切削工时：（3）扩孔。同上取进给量f0.4mmr，n400rmin则 切削工时：tm=（4）扩孔用扩孔钻16mm扩孔，查工艺手册表1115得f（1.21.8），切削速度：V= ，查设计手册表3-117得f（2.22.4）*（0.61-0.75）mmr。取0.63mmr，v13.59mmin ，故f1.391.51（mmr），取v12mmin。查设计手册附表4-4-2取f0.4mmr,故239（rmin），查Z3025立式钻床说明书（附表4-4-1）取250rmin则实际切削速度为： =12.6mmin切削工时：。工序9钻8.8mm孔。采用Z3025立式钻床，高速钢钻头钻孔。查设计手册表3-3
28、8得f0.470.57mmr。查设计手册附表4-4-2，Z3025钻床说明书取f0.50mmin，查设计手册表3-42得V27mmin，故。根据Z3025立式钻床说明书（设计手册附表4-4-1）取1000rmin， 故实际切削速度31.4m/min。切削加工时：l31mm，3mm。工序10钻5-4.3mm孔进给量：查设计手册表3-38得f0.27-0.33mmr，查设计手册表4-5，Z3040机床说明书，取f0.2mmr。切削速度：由设计手册表3-42查得V=0.45ms27mmin，所以 ns=1000v/dw=1998r/min，根据机床说明书表4-5取2000rmin，故实际切削速度为V
29、=nwdw/1000=27.02m/min。切削工时：l32 4（空走刀）t5*5*36/(2000*0.2)=0.45min7.零件专用夹具的设计本次课程设计所设计的是车削CA10B解放牌汽车前刹车调整臂外壳大端两端面和内孔的专用夹具.其具体设计思路及方案如下:7.1 设计方案的确定本夹具是在C620车床上车削零件大端端面和内孔的专用夹具，本设计思路是先加工大端一侧端面，翻转，加工另一侧端面，之后车削60的内孔。 以R41外圆面、大端端面为定位基准，外圆面以V型块为支撑，端面用支撑板支撑定位，上端用V型块将R16外端面压紧。综上所述,本夹具可采用外圆与端面定位，采用V型块与支撑板压紧。7.2
30、 夹紧力的分析本夹具是在车床上使用的，用V型块和支撑板定位，靠V型块斜面的水平分力将工件压紧到支撑板上，将其压紧，由于压紧力是由V型块的侧面水平分力产生的，压紧力较小，故不必对其进行压紧力的计算与校核。7.3 精度的分析夹具定位误差为0.10mm,定位基准与工序基准一致，故e不=0,在车床上半精加工经济精度为0.054mm,所以w+e定=0.054+0.10+0=0.154mm,满足精度要求。7.4 夹具操作说明 本夹具采用气动压紧装置，气缸活塞杆拉动拉杆，带动杠杆将上端V型块压紧至上端外圆端面，在V型块的水平分力作用下，将工件压紧在夹具体支架上，以实现装夹。可通过调节下端平衡块的位置和重量，
31、来平衡主轴旋转的偏心。 鸣谢：在本设计的过程中，指导老师赵仑给予我很大的帮助，在此表示感谢。还有感谢给予我帮助的同学。参考文献：1.机械制造工艺学课程设计指导书，赵家齐编2机械制造工艺学，郑修本主编，机械工业出版社3金属机械加工工艺人员手册，赵如福 主编（第三版）4.机械制造技术基础课程设计指导书，冯涛等主编5机械加工工艺设计手册，张耀宸，航空工业出版社6机械制造技术基础，曾志新主编，武汉理工大学出社7机械设计课程设计手册，吴宗泽主编，高等教育出社8.机械制造装备设计，冯辛安主编，机械工业出版9.机械精度设计与检测技术，王玉主编，国防工业出版社10.画法几何与机械制图，冯开平与左宗义主编，华南理工大学出版