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客车制造工艺学

课程设计说明书

课题：

后悬下支架左工艺规程及专用夹具设计

姓名：

王阳

学号：

1308032135

专业：

车辆工程

班级：

13车辆1班

指导教师：

孙贵斌

二〇一六年六月

目录

1前言

1.1零件的分析……………………………………………………1

1.1.1零件的作用……………………………………………………………1

1.1.2零件的工艺分析………………………………………………………3

1.2工艺规程的设计……………………………………………3

1.2.1确定毛坯的制造形式…………………………………………………3

1.2.2确定生产纲领…………………………………………………………3

1.2.3确定生产类型…………………………………………………………4

1.2.4基准的选择……………………………………………………………4

1.2.5工件表面加工方法的选择………………………………………………4

1.3确定工艺路线…………………………………………………4

1.3.1加工余量及毛坯尺寸的确定……………………………………………6

1.3.2选择加工设备及刀、量、夹具…………………………………………7

1.4加工工序设计…………………………………………………9

2夹具的设计……………………………………………………10

1.5.1定位方案的确定………………………………………………………10

1.5.2选择定位元件…………………………………………………………11

1.5.3计算夹紧力……………………………………………………………11

1.5.4定位误差计算…………………………………………………………12

前言

客车制造工艺学课程设计是车辆工程专业学生学完《客车制造工艺学》后，进行的一个重要的实践性教学环节。

通过针对一个具体的工程实际零件进行加工工艺规程制定及专用机床夹具设计培养学生综合运用所学知识的能力，为以后的毕业设计打下基础，，逐步学会在车辆等机械结构设计中如何考虑制造工艺要求，并学会用制造工艺知识分析车辆零部件结构。

通过本课程设计使学生在下述各方面得到训练：

1.运用客车制造工艺学课程中的基本理论解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定、机床、工具、量具的选择等问题，以保证零件的加工质量。

2.通过设计，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理、能保证加工质量的夹具的能力。

3.学会使用手册及图表资料。

培养查阅各种资料的能力，同时掌握与本设计有关的各种资料。

4.进一步提高撰写设计计算说明书的能力。

1.1零件的分析：

1.1.1零件的作用分析：

后悬下支架的作用是，作为驾驶室的支撑元件，承担驾驶室在运动过程中所产生的竖直、前后以及左右等不同方向冲击。

图1-1为后悬下支架的零件图；图1-2为其三维图。

图1-1

图1-2

1.1.2零件的工艺分析

后悬下支架的1、2、3、4孔之间具有距离要求分别是1孔2孔的轴线之间的距离是88.9±0.15，1孔和3孔之间的轴线间距为63.5±0.15。

先分析如下：

本夹具用于立式钻床上，加工沉头孔1（大孔Φ30深度2小孔Φ13通孔）,工件以端面A、B和F实现完全定位。

要加工的主要工序包括

粗、半精铣端面A、B；

粗、半精拉端面F；

粗、半精铣端面C；

粗、半精铣端面D和E。

加工要求有C面、F面、E面的表面粗糙度都为Ra6.3um。

1.2工艺规程设计

1.2.1确定毛坯的制造形式

零件的材料为QT400-15，由于零件的年产量为5000件，达到大批量生产，而且零件的轮廓的尺寸不大，铸造表面质量要求较高，故可采用铸造质量稳定的适合大批量生产的金属模铸造。

1.2.2确定生产纲领

生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。

根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献，确定其生产类型为大批量生产。

依据设计题目要求可知：

产品的年产量为5000台/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取3%和0.5%，零件的年产量为

N=5000台/年×1件/台×（1+3%）×（1+0.5%）

=5176件/年

1.2.3确定生产类型

汽车零件所在流水线的节拍

T=（60Fnη）/N

式中Fn--零件所在流水线年有效工作时间（h）

η--工时利用率

N--零件年生产纲领

根据资料查询，Fn=2400h，η=60%

代入公式得T=（60×2400×60%）/5176min=16.7min

1.2.4基准的选择

粗基准的选择：

对于本零件而言，按照粗基准的选择原则选择面H作为粗基准。

精基准的选择：

选择F面为精基准，应为F面加工质量要求较高，表面粗糙度为Ra6.3，而且F面的加工面积大，精度容易保证

1.2.5工件表面加工方法的选择：

1、铣F端面：

公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→半精铣的加工方法。

2、铣C端面：

公差等级为IT8～IT10,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→半精铣的加工方法

3、铣A端面：

公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→半精铣的加工方法

4、钻沉头孔：

采用钻床进行钻孔，无粗糙度要求，不需要进行铰孔。

5、铣D端面：

公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→半精铣的加工方法

6、铣E端面：

公差等级为IT13,表面粗糙度为Ra6.3，采用粗铣→半精铣的加工方法

7、铣键槽：

公差等级为IT10，无表面粗糙度要求，采用粗铣的加工方法

1.3确定工艺路线：

1.3.1加工余量及毛坯尺寸的确定

GB/T12362-2003

根据GB/T12362-2003以及表1.3.1，查表根据工件确定加工余量：

2夹具的设计

设计第二道工序的夹具：

粗铣-----半精铣A端面铣床夹具。

2.1夹紧装置的组成

夹紧装置由以下三部分组成。

2.1.1第一部分：

动力源装置

它是产生夹紧作用力的装置。

分为手动夹紧和机动夹紧两种。

手动夹紧的力源来自人力，用时比较费力。

为了改善劳动条件和提高生产效率。

目前在大批生产中均采用机动夹紧。

机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力装置。

2.1.2第二部分：

传力机构

它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。

传力机构的作用是：

改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁功能，以便在夹紧力消失以后，仍能保证夹紧系统处于可靠地夹紧状态，这一点在手动尤为重要。

2.1.3第三部分：

夹紧元件

它是直接与工件接触的效果作用的最终执行元件。

2.2夹紧装置的设计原则

在夹紧工件的工程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的精度、表面粗糙度以及生产效率。

因此，设计夹紧装置应该遵循以下原则：

2.2.1工件不动原则

夹紧工程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。

2.2.2工件不变形原则

夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的误差。

2.2.3安全可靠原则

夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。

2.2.4实用经济原则

夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，要保证生效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修、工艺性能好；方便操作、省力、使用性能好。

2.3定位夹紧力的基本原则

2.3.1夹紧力的作用方向

设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。

夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力作用方向等有关。

选择时必须遵守以下原则：

1力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力方向朝向定位基面。

2夹紧力的方向应有助于利于减小夹紧力，以箭橡胶的变形、减轻劳动强度。

3力的方向是工件刚性较好的方向。

由于工件刚度在不同的方向上是不同的。

不同的受力表面也因其接触面大小而变形各异。

尤其在夹压薄壁零件时，更需要注意时夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。

2.3.2夹紧力的作用点

夹紧力作用点是指夹紧力与工件接触的小块面积。

选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。

夹紧力作用点选择是达到达到最佳夹紧的首要因素。

2.4夹紧力的确定

夹紧力的大小，对于保证定位稳定，夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。

夹紧力的大小要适当。

夹紧力过小泽夹紧不牢靠，加工过程中个可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至造成安全事故。

夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率等因素有关，计算是很复杂的。

因此实际中常常采用估算法，类比法，实验法确定所需夹紧力。

本夹具夹紧力的确定：

Wk=[K（F+Fu）]/（u1+u2）

因为K0=1.2-1.5，K1=1.2，K2=1.6，K3=1.2，K4=1.3，K5=1.0，K6=1.0。

所以K=K0×K1×K2×K3×K4×K5×K6=3.6

夹紧力

Wk=7200>Fz，故所选的夹紧装置合适。

螺旋夹紧力的确定：

W0=（QL）/（r`

，

螺纹升角α=1°57`r=9.3505

=9°50`。

Q=100NL=100mm

8°12`

所以所算的W0=3913N，故螺旋夹紧力合适。

2.5夹具体的总体设计

2.5.1夹具的组成

虽然夹具的种类很多，但他们的工作原理基本上是相同的。

将各类夹具一般所共有的以下几个组成部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。

2.5.2定位支撑元件

定位支撑元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支撑工件，是夹具的主要功能元件之一。

定位支撑元件的定位精度直接影响工件加工的精度。

2.5.3夹紧装置

夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的确定位置不变。

2.5.4对刀元件

这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。

用于刀具在加工正确位置的元件叫对刀元件。

2.5.5夹具体

夹具体是夹具的基本骨架，用来配置，安装各夹具元件使之组成为一整体。

常用的夹具体为铸件结构，锻造结构，焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。

上述各组成部分中，定位元件，夹紧装置，夹具体是夹具的基本组成部分。

本夹具用于X53K立式铣床，加工刀具为Φ20的高速钢直柄立铣刀，量具为游标卡尺。

1、定位基准的选择

为保证A端面与F底面的垂直度，使用C端面为主要高度定位基准。

2、定位元件的选择

需限制自由度：

X、Y、Z移动，X、Y、Z旋转

3、对刀块的设计

因为定位基准为与应加工面平行的带有肋板的面，所以将夹具体L型竖挡板左侧伸出部分上表面抛光且与应加工面平齐来作为对刀块。

2.6切削用量的选择及基本时间的确定

2.6.1工序铣平面：

粗、半精铣C端面