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汽車手剎車蹄片拉桿臂加工工藝和夾具設(shè)計
系 名： （四號宋體）
專業(yè)班級： （四號宋體）
學生姓名： （四號宋體）
學 號： （四號宋體）
指導(dǎo)教師姓名： （四號宋體）
指導(dǎo)教師職稱： （四號宋體）
年 月
摘要
在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。
關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
II
目錄
目 錄
摘要 II
第1章 緒論 1
第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計 2
2.1 零件的分析 2
2.1.1 零件的作用 2
2.1.2 零件的工藝分析 2
2.2 汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 3
2.2.1 孔和平面的加工順序 3
2.2.2 孔系加工方案選擇 3
2.3 汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工定位基準的選擇 4
2.3.1 粗基準的選擇 4
2.3.2 精基準的選擇 4
2.4 汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工主要工序安排 4
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 6
第3章 粗銑E、F面夾具設(shè)計 12
3.1 定位基準的選擇 12
3.2切削力和夾緊力計算 12
3.3定位誤差分析 14
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 15
總 結(jié) 16
致 謝 17
參考文獻 18
第1章 緒論
學生通過設(shè)計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行機械制造工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本能力，為以后做好畢業(yè)設(shè)計、走上工作崗位進行一次綜合訓練和準備。它要求學生綜合運用本課程及有關(guān)先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計。其目的如下：
①培養(yǎng)學生解決機械加工工藝問題的能力。通過課程設(shè)計，熟練運用機械技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量，初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的能力。
②培養(yǎng)學生熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。
③進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運用和編寫技術(shù)文件等基本技能。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1 零件的分析
2.1.1 零件的作用
題目給出的零件是汽車手剎車蹄片拉桿臂零件。汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的主要作用是支架軸，保證軸之間的中心距及平行度，并保證正確安裝。因此汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的加工質(zhì)量，不但直接影響的裝配精度和運動精度，而且還會影響工作精度、使用性能和壽命。
,
2.1.2 零件的工藝分析
由汽車手剎車蹄片拉桿臂零件圖可知。汽車手剎車蹄片拉桿臂零件是一個汽車手剎車蹄片拉桿臂零件，它的外表面上有4個平面需要進行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上還需加工一系列孔。因此可將其分為三組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下：
（1） 以左端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：左端面的銑削加工；其中表面粗糙度要求為
（2） 以右端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：右端面的銑削加工；其中表面粗糙度要求為
（3） 以Φ12C11孔為主要加工表面的加工孔。
（4）以2-Φ12C11孔為主要加工表面的加工孔。
（5）以上端槽為主要加工槽。
(6)以下端槽為主要加工槽。
2.2 汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
由以上分析可知。該汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于汽車手剎車蹄片拉桿臂零件來說，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。
由于的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是加工過程中的主要考慮因素。
2.2.1 孔和平面的加工順序
汽車手剎車蹄片拉桿臂零件類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工汽車手剎車蹄片拉桿臂零件上的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。
汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
2.2.2 孔系加工方案選擇
汽車手剎車蹄片拉桿臂零件孔系加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇價格最低的機床。
2.3 汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工定位基準的選擇
2.3.1 粗基準的選擇
粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求：
（1）保證各重要孔的加工余量均勻；
（2）保證裝入汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的零件與箱壁有一定的間隙。
為了滿足上述要求，應(yīng)選擇的主要支承孔作為主要基準。即以汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的輸入軸和輸出軸的支承孔作為粗基準。也就是以前后端面上距頂平面最近的孔作為主要基準以限制工件的四個自由度，再以另一個主要支承孔定位限制第五個自由度。由于是以孔作為粗基準加工精基準面。因此，以后再用精基準定位加工主要支承孔時，孔加工余量一定是均勻的。由于孔的位置與箱壁的位置是同一型芯鑄出的。因此，孔的余量均勻也就間接保證了孔與箱壁的相對位置。
2.3.2 精基準的選擇
從保證汽車手剎車蹄片拉桿臂零件孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置 。精基準的選擇應(yīng)能保證汽車手剎車蹄片拉桿臂零件在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從汽車手剎車蹄片拉桿臂零件圖分析可知，它的頂平面與各主要支承孔平行而且占有的面積較大，適于作精基準使用。但用一個平面定位僅僅能限制工件的三個自由度，如果使用典型的一面兩孔定位方法，則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的要求。至于前后端面，雖然它是汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的裝配基準，但因為它與汽車手剎車蹄片拉桿臂零件的主要支承孔系垂直。如果用來作精基準加工孔系，在定位、夾緊以及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計方面都有一定的困難，所以不予采用。
2.4 汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工主要工序安排
對于大批量生產(chǎn)的零件，一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔定位粗、精加工頂平面。第二個工序是加工定位用的兩個工藝孔。由于頂平面加工完成后一直到汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工完成為止，除了個別工序外，都要用作定位基準。因此，頂面上的螺孔也應(yīng)在加工兩工藝孔的工序中同時加工出來。
后續(xù)工序安排應(yīng)當遵循粗精分開和先面后孔的原則。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺紋底孔在多軸組合鉆床上鉆出，因切削力較大，也應(yīng)該在粗加工階段完成。對于汽車手剎車蹄片拉桿臂零件，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原則亦應(yīng)先精加工平面再加工孔系，但在實際生產(chǎn)中這樣安排不易于保證孔和端面相互垂直。因此，實際采用的工藝方案是先精加工孔系，然后以支承孔用可脹心軸定位來加工端面，這樣容易保證零件圖紙上規(guī)定的端面全跳動公差要求。各螺紋孔的攻絲，由于切削力較小，可以安排在粗、精加工階段中分散進行。
加工工序完成以后，將工件清洗干凈。清洗是在的含0.4%—1.1%蘇打及0.25%—0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不大于。
根據(jù)以上分析過程，現(xiàn)將汽車手剎車蹄片拉桿臂零件加工工藝路線確定如下：
工藝路線一：
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
鍛造
鍛造毛坯
時效
時效
涂漆
涂底漆
10
銑
粗銑精銑兩端面
20
鉆
鉆、擴鉸上方Φ12C11孔、孔口倒角1*45°
30
鉆
鉆、擴下方2-Φ12C11孔、孔口倒角1*45°
40
銑
粗銑上端槽
50
銑
粗銑下端槽
60
檢驗
檢驗
70
入庫
入庫
工藝路線二：
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
鍛造
鍛造毛坯
時效
時效
涂漆
涂底漆
10
銑
粗銑E、F面
20
鉆
鉆、擴、鉸3-Φ12C11孔、孔口倒角1*45°
30
銑
精銑E、F面
40
銑
粗銑上、下端槽
50
檢驗
檢驗
60
入庫
入庫
以上加工方案大致看來合理，但通過仔細考慮，零件的技術(shù)要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，
以上工藝過程詳見機械加工工藝過程綜合卡片。綜合選擇方案二：
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
鍛造
鍛造毛坯
時效
時效
涂漆
涂底漆
10
銑
粗銑E、F面
20
鉆
鉆、擴、鉸3-Φ12C11孔、孔口倒角1*45°
30
銑
精銑E、F面
40
銑
粗銑上、下端槽
50
檢驗
檢驗
60
入庫
入庫
2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“汽車手剎車蹄片拉桿臂零件”零件材料采用45號鋼制造，硬度HB為170—241，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用鍛造毛坯。
（1）底面的加工余量。
根據(jù)工序要求，頂面加工分粗、精銑加工。各工步余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23。其余量值規(guī)定為，現(xiàn)取。表3.2.27粗銑平面時厚度偏差取。
精銑：參照《機械加工工藝手冊》表2.3.59，其余量值規(guī)定為。
（3）孔
毛坯為實心，不沖孔。
（4）端面加工余量。
根據(jù)工藝要求，前后端面分為粗銑、半精銑、半精銑、精銑加工。各工序余量如下：
粗銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》表3.2.23，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。
半精銑：參照《機械加工工藝手冊第1卷》，其加工余量值取為。
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序30：粗銑E、F面
機床：銑床X52K
刀具：硬質(zhì)合金端銑刀（面銑刀） 齒數(shù)[10]
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
工序20 鉆、擴、鉸3-Φ12C11孔、孔口倒角1*45°
（1）鉆孔工序
1）背吃刀量=5mm
2）進給量 由表5-12，選取每轉(zhuǎn)進給量 f=0.2mm/r
3)切削速度 由表5-22查得，因為工件為45號鋼，v=20m/min，帶入公式得
參照表4-15所列Z525的主軸轉(zhuǎn)速取n=590r/min。實際轉(zhuǎn)速為
確定擴孔切削用量
1)確定進給量f 根據(jù)參考文獻[1]表28-31, 。根據(jù)Z515機床說明書取f=0.57mm/r。
2）確定切削速度v及n 根據(jù)參考文獻[1]表28-33，取。修正系數(shù)：
故
查機床說明書取。實際切削速度為
確定鉸孔切削用量
（1）確定進給量f 根據(jù)參考文獻[7]表28-36，，按該表
注4，進給量取小植。查Z535說明書取。
（2）確定切削速度v及n 由參考文獻[7]表28-39取。由參考文獻[1]表28-3，得修正系數(shù)，（根據(jù)）
故
查Z515說明書，取n=100r/min,實際鉸孔速度
基本時間的計算
1）鉆孔 查表5-41，=24 mm， =2 mm =5 mm
f=0.2 mm/r, n=590 r/min
帶入
2）擴孔 根據(jù)表5-41，，按=15 ，=1.5，查得=0.56 mm ，
=5.3 mm
3）鉸孔 根據(jù)表5-41及表5-42 查得
=20 mm ，=22 mm ，l=24 mm f=0.4 mm/r , n=140 r/min
輔助時間的計算
根據(jù)經(jīng)驗公式，輔助時間與基本時間的關(guān)系為 =（0.15～0.2）,本例取=0.15，則各工步的輔助時間為：
鉆孔工步：=0.15×15.8=2.37s
擴孔工步：=0.15×33.8=5.07s
精鉸工步：=0.15×45.6=6.84s
其他時間計算
除了作業(yè)時間之外，每件工序的單位時間還包括布置工作地點時間、休息時間與生理需要時間和準備與終結(jié)時間。由于是大批生產(chǎn)，分攤到每個工件的準備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作時間是作業(yè)時間的2%～7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%～4%,在此均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）+×(+)計算，他們分別為：
鉆孔：+=6%×（2.37+15.8）=1.09s
擴孔：+=6%×（5.07+33.8）=2.33s
鉸孔：+=6%×（6.84+45.6）=3.15s
單件總時間的計算
鉆孔工步：=15.6+2.37+1.09=19.06s
擴孔工步：=33.8+5.07+2.33=41.2s
鉸孔工步：=45.6+6.84+3.15=55.51s
工序30 精銑E、F面
銑削深度：
每齒進給量：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.4.73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4.81，取
機床主軸轉(zhuǎn)速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
本工序機動時間
工序40 粗銑上、下端槽
機床：銑床
刀具：錯齒三面刃銑刀
切削深度：
根據(jù)參考文獻[3]表查得：進給量,根據(jù)參考文獻[1]表查得切削速度。
機床主軸轉(zhuǎn)速：
，
按照參考文獻[3]表3.1～74，取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=63mm
刀具切出長度：取
走刀次數(shù)為1
機動時間：
第3章 粗銑E、F面夾具設(shè)計
為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
（一）問題的提出：
本夾具是用來粗銑E、F面，，在前面的加工過程中保證了加工精度，經(jīng)過與老師商議決定采用X52K銑床，設(shè)計銑夾具。
3.1 定位基準的選擇
首先必須明確其加工時應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。
在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個自由度全部被限制
根據(jù)上面敘述選擇方案。
3.2切削力和夾緊力計算
（1）刀具： 高速鋼錯齒三面刃銑刀φ40
機床： 銑床X52K
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計算
選用偏心夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
3.3定位誤差分析
（1）定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和2個V型塊間隙配合。
（2） 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin
與機床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩V型塊定位誤差 ：
其中：
，
，
，
且：L=100mm ，得：
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構(gòu)。
總 結(jié)
課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)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(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，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(shè)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)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(yīng)該更好的做到理論和實踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學到了很多，也非常珍惜大學給我們的這次設(shè)計的機會，它將是我們課程設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次課程設(shè)計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計。
這次課程設(shè)計成績的取得，與指導(dǎo)老師的細心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參考文獻
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