汽车支架类零件工装设计与零件加工Word文档格式.docx
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撰写毕业论文，准备答辨。
6月2日—6月22日
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摘要：
结合汽车在实际加工生产过程中，为了保证零件每一道工序的加工精度和加工效率的要求，因此根据工装夹具的设计原理，设计出一套切实可行的专用工装夹具是非常必要的。
本文主要介绍了汽车右支架连接支架的机械加工工艺分析以及机械加工过程的制定和其相关专用夹具设计。
首先对该支架零件的零件图进行分析，绘制出该零件的毛坯简图。
接着，对其机械加工工艺规程进行制定，拟定出该零件的加工工艺路线，选择合理的机床及刀、夹量具。
其次，设计铣削该零件三个面凸台端面的专用夹具，确定出夹具的定位、夹紧方案，并进行定位误差以及夹紧误差的计算。
然后，进行对刀装置和夹具体的设计。
最终，制定填写出机械加工工序卡片，绘制出夹具装配图。
通过本次专用工装夹具的设计，可以得到该专用夹具可以保证零件的加工精度，有效的减少加工辅助时间，大大的提高了劳动生产力，从而提高了加工效率，减轻了劳动强度，使机械生产安全有效的进行。
因此，对专用工装夹具的学习和创新性设计变得尤为重要。
关键词：
右车架连接支架，工艺分析，设计，工装夹具
ToolingDesignandMachiningofVehicleBracketsParts
Abstract：
Intermsoftherequirementofensuringeachprocedureofmachiningprecisionandmachiningefficiencyduringactualproductionprocess,itisverynecessarytodesignasetofpracticalandspecialfixturesaccordingtotheprincipleoffixturedesign.Thisarticleisforintroducingtheanalysisandtheconstitutionofmachiningprocessanalysisandotherspecialfixturesdesignofthecar’srightconnectionbracket.First,itdrewaroughmapofitthoughanalyzingthepartsofbracket.Then,itwasconstitutedtherulesofmachiningprocess,andworkedouttherouteofpartsprocessing,selectreasonablemachinetools,knivesandmeasuringtool.Next,itdesignedthespecialfixturewhichisusedtomilltreeconvexfacesofthispart,fixedpositionofthefixture,clampingscheme,andcalculatedpositioningerrorandclampingerror.Andthen,Idesignknifedeviceandjig.Finally,itfilledoutacardmachiningprocessanddrewfixtureassembly.Throughthisspecialjigdesign,itcangetaspecialfixture,anditcanguaranteetheprecisionofparts.Iteffectivelyreducestheauxiliarytimeofprocessing,andgreatlyimprovesthelaborproductivity,andimprovedlaborproductivityandmachiningefficiency,reducingthelaborintensity,makingthemachiningsafeandeffective.Therefore,it’sveryimportanttostudythisspecialjigandmakeinnovativedesign.
Keywords:
Thecar’srightconnectionbracket,processanalysis,design,fixture
1前言
1.1课题的研究背景及意义
本课题主要针对机械加工工艺以及夹具设计联系实际综合运用进行设计研究。
加工过程是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低成本和合理的加工工艺工程企业进行生产准备，规划和调度，重要的加工作业，安全，技术测试和改进对工艺组织的重要手段基础，也是企业的品种，质量，水平，加快产品更新，技术保证，以提高经济效益。
合理的加工工艺文件不仅会提高企业的创新能力，而且在企业利润有较大程度的改善，因此，合理的工艺加工文件的编写部分就显得尤为重要。
机械制造业与金属切削机床密不可分，夹具和加工是保证质量，提高生产效率，降低劳动强度，减少对工人的技术要求过高，实现关键技术和设备生产过程自动化不可缺少的一部分。
夹具被广泛应用于制造，大量用于大规模生产的专用夹具，以提供必要的条件。
加工夹具系统的重要组成部分，无论是传统的制造业和现代制造系统，夹具设计是非常重要的。
好的夹具设计可以提高产品的劳动生产率，保证加工精度，降低生产成本，增加收入，等等。
人们创造设计夹具，走过了30多年的使用，得到了良好效果。
工装夹具设计从上述特点可以看出，伴随着市场经济高度发达，机械工业必将是一个非常活跃的行业，夹具是不可或缺的在机械零件的加工，所以夹具的研究和发展是有意义的。
1.2国内外研究进展
从开始夹具使用，大致可以分为三个阶段：
主要是在夹具和工人的操作，这是一个简单的夹具主要作为辅助工人操作一起使用时的第一阶段，是加速过程，而且不断健全的阶段;
在第二阶段中，对于人与机械工具，夹具变化为人之间的桥梁，它主要用于在工件和夹紧定位。
人们逐渐认识到，夹具与操作人员改进加工方式以及机床性能的提高有着密不可分的关系，因此夹具引起了人们的重视；
夹具和机床之间，夹具作为机床的一部分的的第三阶段，成为加工工艺设备的一个组成部分。
在夹具设计过程，是进行工艺分析和零件加工，定位和夹紧等，通常被认为是相对全面的设计的主要问题。
然而，夹具的设计也经常会遇到一些小问题，这些小问题，如果处理不当，也会造成很多不便使用固定装置，甚至影响到工件的加工精度。
多年来，我们在夹具设计中遇到的一些小问题总结如下：
清根本问题到底面的设计和内孔定位夹具会遇到定位夹具和外圆位于交界处上清晰的清根问题。
没有这样的问题的定位的外表面和主体时分成两部分。
夹具或不刨削，应根据工件的结构。
如果部件不位于孔眼倒角内或倒角小，它必须清根。
如果部件是定位孔开口或开口倒角大，则没有挖凿和连接可倒圆角R。
当圆筒形定位的端面，基本上说是相同的。
常在盘类型工具的设计（例如研磨，砂轮等）的处理装置中，会出现一个问题，让刀问题。
这样夹具，研磨或磨削轮的设计应在完成切割或研磨，碾磨或砂轮缩回位置之后被考虑，位置大小应根据铣削或磨削轮的直径使用，导致超过刀具半径尺寸的位置。
由于现代加工的快速发展，传统的夹具提出了更高的要求，如快速，高效，安全的。
例如，一个专门的液压夹紧夹具的设计，制造过程必须计算所受的切削力和切削扭矩，夹紧力计算在按照夹紧，由此可以判定气缸载荷，由整个液压系统的压力选择，最终确定液压缸的参数。
随着机械工业的不断发展，机械生产，产品品种和生产效率的要求也越来越高。
现在多品种，小批量的生产作为主流的生产机械，以适应这一发展趋势的机械生产夹具的更高的要求是不可避免的。
在今后的发展过程中，我们要继续大力推广应用组合夹具，半组合夹具，可调夹具等等。
1.3课题设计的内容和目的
本文设计的主要内容：
确定生产类型，铣削方法，工艺路线图准备的部分以及生产程序和技术要求的基础上。
然后确定铸造毛坯，绘出零件图。
准备工艺路线，完成加工的工艺设计。
最后，铣凸台端面夹具面对加工工艺设计和绘制夹具装配图。
毕业设计是大学是一个深入的各种课程和相关的图形软件集成整合和学习，也是一个锻炼的理论和实践。
其目标是：
巩固我们所学的知识，也是对知识的综合测试；
并加强我们获取信息的能力，树立正确的设计，总体的设计方法，对实际工作的培训。
根据零件的技术要求进行加工。
使用的基本原则和夹具的设计方法。
了解如何编写一份初步夹具设计，夹具设计完成。
初步具备高效，省力，经济的设计，可以保证相关的专用夹具加工质量的能力
2零件的工艺分析和零件图
2.1零件实体图
图2.1右车架连接支架实体
2.2零件的工艺分析
2.2.1右车架连接支架的作用及结构特点
右车架连接支架在汽车里起连接与支撑的作用，且承受较大的拉力和压力，也具有定位作用，使汽车各个零件之间保持正确、相互稳定的位置。
如图2.1所示，该零件图是汽车右车架的连接支架。
该支架是一个空心薄壁的开放式结构，支架的上顶面有两个孔φ14㎜（带M14螺纹）和一个孔φ10㎜（带M10螺纹），且这三个孔都在有三层阶梯的凸台组成的中心，其三个凸台的表面粗糙度要求较高。
支架的左侧面也有两个有三层阶梯的凸台组成的中心有个孔φ10㎜（带M10螺纹），中间有一个长108㎜、宽98㎜的开口，四周都为圆角，两凸台面的表面粗糙度要求较高。
支架的正面同样有两个有三层阶梯的凸台中心孔φ10㎜（带M10螺纹）。
此结构零件内壁较薄，加工制造存在一定的难度，且要求较高，加工起来容易变形。
因此，加工时有必要对其进行一定条件的热处理。
2.2.2零件的工艺分析
由图2.1可知，其材料为灰铸铁HT100，硬度≤170HB，负荷较低，磨损无关重要，变形很小，要经过淬火处理。
该支架零件上的主要加工面为车铣其正面中心孔φ10㎜的两个凸台表面，车铣其上顶面中心孔φ14㎜和φ10㎜的两个凸台表面，车铣该零件左侧面中心孔φ10㎜的凸台表面。
由参考文献【机械加工工艺手册】加工过程有关机床可以实现位置精度和精密零件的表面加工符合上述的技术要求，实现处理的目的，与该结构的部件的加工技术来实现。
另外，加工中要保证φ10㎜和φ14㎜中心孔凸台面的表面粗糙度Ra6.3。
工艺要求：
（1）铸件不得有砂眼、裂纹、缩孔等缺陷，并进行清理清洁；
（2）未注公差见Q/T269，GB/T1184-L；
（3）未标注圆角半径为R1㎜-R3㎜；
（4）在铸件过程中允许拔模斜度为1.5；
（5）在进行加工铣削之前的铸件过程中要进行抛丸处理；
（6）在零件表面涂黑漆FTQ4甲—Q/FTB039。
2.3确定毛坯的制造方式并画出毛坯简图
2.3.1毛坯的种类和制造方式的选择
毛坯和材料的选择，结构和生产类型的大小以及当前的生产条件机械性能直接相关。
铸造是适合于粗糙的形状复杂的部件，这取决于铸造方式铸件，被分成型砂铸造，金属压铸铸造，离心铸造铸件，压铸铸造铸件和精密铸造。
生产要求为大批量生产，生产效率高，精度高的生产方案铸造毛坯制造方法。
例如，砂铸模成形机，可使毛坯的形状，大小接近成品，少切削余量，并因此可以提高材料的利用效率，降低制造成本的加工。
因此，生产上述支架组成部分选择砂型铸造机压铸成型方式。
此外，还应消除残余应力，铸件应安排人工时效。
2.3.2毛坯的形状、大小确定
根据参考文献【机械加工工艺手册】表12-4，该种铸件的尺寸公差等级为6～8级，所以尺寸公差等级取7级。
（1）查看毛坯余量：
其中零件最大尺寸285㎜；
（2）零件的上顶面和左侧面加工余量为7.5㎜，下底面的加工余量为5.5㎜；
（3）工序余量：
参考文献【机械加工工艺手册】查表12-3，平面加工余量半精加工余量1.5㎜；
（4）粗加工余量4㎜。
2.3.3绘制毛坯简图
图2.2毛坯简图
2.4机械加工工艺规程的制定
由于右支架连接支架的生产方案是大量生产，根据工艺水生产线布置组织其主要技术特征是最常用专用夹具和特殊工具，测量工具，机械工具。
为了减轻工人的劳动强度，为进一步提高的加工过程设计机械零件流水线处理方法的可能性生产力。
2.4.1确定该零件各个加工面的加工方式
（1）平面的加工方案，如表2-1所示：
表2.1平面加工方案及其经济精度
加工方案
经济精度
公差等级
表面粗糙度
Ra（μm）
适用范围
粗车
IT11～13
12.5～50
端面
粗车—半精车
IT8～10
3.2～6.3
粗车—半精车—精车
IT7～8
0.8～1.6
粗车—半精车—磨削
IT6～8
0.2～0.8
粗刨（或粗铣）
6.3～25
一般不淬硬平面，端面Ra值较小
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）
1.6～63
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—刮研
IT6～7
0.1～0.8
精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时宜采用宽刃精刨方案
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—宽刃精刨
IT7
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—磨削
精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面
粗刨（或粗铣）—精刨（或精铣）—粗磨—精磨
0.025～0.4
粗铣—拉
IT7～9
大量生产，不淬硬的小平面
粗铣—精铣—磨削—研磨
IT5以上
0.006～0.1
高精度平面
由表2.1可以确定该支架零件各方面的加工方案如下：
经过分析该零件的各凸台加工面的加工要求，加工被加工端面，精度要求都是表面粗糙度Ra=6.3μm，再结合零件形状尺寸，选择粗铣—精铣的加工方式进行加工。
（2）零件加工的安排原则
①形状复杂，零件体积比较大，或者尺寸偏差大的毛坯，先在划线工艺加工，提供精基准选择的基准。
②基面第一原则：
细参考表面应以进行处理为主，因为更精确的定位参考表面，夹紧误差更小，然后用一个参考位置精加工其他表面。
③先主要后次要：
表面的主要部分通常是精密或高表面质量要求，如安装基座表面，工作表面上。
④先粗后细原理：
当为了处理，应集中粗加工根据需要设置的中间半精加工顺序的表面，最后安排精加工和精加工。
⑤先孔然后表面：
在支架，连杆，及柜等部位，由于大面积，平面轮廓的水平，应该是工作平面上，然后以定位加工孔。
2.4.2定位基准的选择
在该处理用于确定生产对象之间的几何关系是基于点，线，面的作为基准的几何元素。
在处理以确定所述参考工件或夹具的正确位置中使用的机床上，称为定位基准。
径向尺寸作为基准轴线是轴线，在轴线方向，分别标示各轴部的直径。
重要端面接触表面（如肩）或重要加工面为基准的纵向方向。
轮轴线通常用作径向轴孔尺寸参考，重要面（最高精度表面，并与其他部件等的接触面）为基准的长度方向，定位基准又分成粗和细的参考基准。
（1）精基准的选择
选择细参考基准主要是考虑如何确保尺寸精度和位置精度的工件，以及如何使方便可靠工件夹持。
以右车架连接支架长为285㎜的正面作为精基准，可以使其余的加工表面都能使用。
这样，便于保证各个加工面之间的相互位置基准精度，避免了基准变换所产生的误会，且也符合了夹具的设计和制造。
（2）粗基准的选择
选择的参考粗主要考虑如何确保的相互位置的精度不被加工表面和加工面，以及如何确保所有重要加工表面具有足够的余量。
选择的原则基础原由基准：
选择平整，干净，足够大的表面粗糙的基准;
选择零件表面上是一个重要的基准原由。
则以右车架连接支架最大尺寸为285㎜的正面作为粗基准。
2.4.3机械加工工艺路线的拟定
除了定位基准的选择绘制加工工艺路线，以外还包括分割处理阶段，选择加工方法，设备和技术的组合和选择工艺设备等
根据机械加工工艺路线的拟定原则，拟定出工艺路线如表2.2所示：
表2.2机械加工工艺路线
序
号
工序名称
工序内容
设备型
夹具
铸造毛坯
时效
铣
粗铣，精铣正面D面
XQ6135
专用夹具
粗铣，精铣下底面E面
粗铣，精铣上顶面F面
6
攻丝M10㎜的孔，攻丝M12㎜的孔
专用攻夹具
7
检验
8
入库
2.4.4工序尺寸的确定
（1）铣D面
工序余量/㎜
工序公差
工序尺寸/㎜
表面粗糙度/Ra
铣D面
222
IT10
6.3
219.5
IT8
（2）铣E面
铣E面
284
281.5
（3）铣E面
2.4.5选择机床及刀、夹量具
（1）选择机床
因为大量生产的生产要求，应当适应于机加工设备为主，以少量的专用机床，其生产方法常用的机械工具和专用夹具，通过少量的专用机床生产线流程补充在每一台机床转移，处理工件和所有都是由机床完成。
铣D、E、F面，考虑到该零件的定位夹紧方案，以及夹具结构设计等问题，所以采用卧铣，选择XQ6135卧式铣床（参考文献【机械加工工艺手册】表9.1-1）。
（2）选择夹具
该右支架连接支架在加工时均采用专用夹具来进行加工。
（3）选择刀具
在铣床上加工的工序，选择直径D为φ50的高速钢圆柱形铣刀（参考文献【机械加工工艺手册】表9.2-11）。
（4）选择量具
因为该右支架连接支架为大批量生产，所以应当尽可能采用通用量具，根据表面精度、尺寸以及形状等技术要求，参考有关的资料，可选择量具如表2.3所示。
由表2.3可选择量具为通用游标卡尺。
表2.3量具选择
工序
量具
粗铣下底面
游标卡尺、粗糙块
粗铣、半精铣上底面
半精铣下底面
粗铣后端面
粗铣、半精铣前端面
半精铣后端面
粗镗
游标卡尺、塞规
钻孔
半精镗、精镗
铣槽
游标卡尺
2.4.6机械加工工序设计
工序铣削凸台表面。
根据参考文献【机械加工工艺手册】表9.1-1并参考XQ6135机床参数，取工作台横向进给量15㎜/min；
根据参考文献【机械加工工艺手册】表9.2-8，用插入法求得铣刀的切削速度V=23.5m/min。
由此，算出转速为
n=1000v/3.14d
=（1000×
23.5）/（3.14×
5）
=1094r/min
按机床实际转速取n=350r/min，则实际铣削速度
v=（3.14×
5×
350）/1000
=28.3n
3右车架连接支架的夹具设计
3.1夹具设计的基本要求
一个优良的机床夹具必须满足以下基本要求：
（1）确保工件的加工精度。
确保精度准确性，首先是选择正确的定位基准，定位元件和定位方法，并且如果需要的定位误差的分析，还要注意的夹具结构对于加工精度的其它部件的影响，应注意夹紧具有足够刚性，反复使用的固定装置也应注意是在强度和耐磨性相关联的组件，保证夹具能满足工件的加工精度，同时也保证了工具的正确位置。
（2）以提高生产效率。
在复杂性，专用夹具和相互适应的相应生产方案而言，以确保缩短辅助时间并提高便利性和效率的生产操作，夹紧结构时，应采用快速有效地各种结构。
（3）好的工艺性能。
合理，结构简单，是专为满足制造，安装全，部署，方便维护和检修专用夹具的基本要求
专用夹具在生产上属于单件制造，在最终精度的保证上，如果由调配和整修来完成，那么调配和整修机构也应该相应的装配在专用夹具上。
（4）较好的使用性能。
特别夹具操作要简单，省力，安全可靠。
如果客观条件允许，经济也适用，为了减轻劳动强度相关的加工人员应尽可能具有机械化夹紧装置，例如作为液压气动等。
为了防止刀具的损坏、切削积聚产生的高热量对工艺系统变形产生的影响以及工件定位的破坏，所以呀专用夹具在排屑机构的设置方面也有必要，以此来确保夹具的排屑问题。
（5）经济性好。
为了降低制造成本夹具应该使用标准的结构和部件，以生产结构简单的结构，易于制造专用夹具。
所以，在经济效益的提高方面，有必要对夹具进行经济技术分析，并结合相应的生产纲领和要求来完成。
3.2确定夹具的结构方案
3.2.1选择定位方案，确定要限制的自由度
（1）夹具设计中对定位元件有如下基本要求
①限位基面应该是足够的精度。
定位部件以足够的精度，以确保工件的定位精度。
②限位基面应有较好的耐磨性。
为了保证夹具的定位精度和使用寿命，所以对定位元件的要求很高，然而定位元件在经常的与工件的相互接触与摩擦中，容易致使表面磨损，所以在耐磨性和限位表面方面定位元件的性能必须要好。
③支撑元件应该具有足够的强度和刚性。
在切割力，夹紧力和自身重力条件下工作，定位元件的过程可能会变形和损坏，有必要确保足够的强度和刚度，以保持稳定的定位元件。
④定位元件应该是更好的可制造性。
要快速创建一个简单，易于组装，更换，所以它的设计应依据合理的定位元素的一个简单的原则。
⑤定位元件应易于除去的积屑。
定位元件的表面形状的结构和操作应有助于去除切屑，以防止嵌在夹具的积屑，影响加工和定位精度。
（2）按照加工要求，铣削凸台端面时应限制六个自由度，即实现完全定位。
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