汽车轮毂加工工艺的编制及钻床夹具的设计.docx
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汽车轮毂加工工艺的编制及钻床夹具的设计
新余学院
《机械制造工艺学课程设计》
任
务
书
专业10机械设计制造及自动化
学生姓名
班级机制本（3）班
学号
指导教师
教研室主任
起止日期
新余学院机械制造工艺学课程设计任务书
指导老师
学生姓名
专业
机械设计制造及自动化
课程设计
题目
汽车轮毂加工工艺的编制及钻床夹具的设计
完成日期：
2012年1月 4日
课
程
设
计
内
容
一、课程设计内容
图一所示是汽车轮毂简图。
毛坯材料为铸钢。
中批量生产，采用通用机床进行加工。
试完成该零件的机械加工工艺设计及加工6—￠12孔钻床夹具设计。
设
计
要
求
１、设计者必须发挥独立思考能力，禁止抄袭他人成果,不允许雷同。
积极主动与指导
教师交流，每一进展阶段至少与指导教师交流一次。
２、设计成果：
设计说明书一份；夹具装配图一张（A1或A2图纸，可以用CAD画）。
设计说明书应包括下列内容：
封面，目录、摘要、关键词、正文、注释、参考文献、致谢等。
设计说明书的题目及各级标题为四号以上字体并加黑，正文采用小4号字，注释采用尾注形式。
字数应在３０００字左右。
３、设计说明书的正文部分应包括以下内容：
第一部分：
零件的机械加工工艺设计
１）零件的分析
２）毛坯的选择
拟定工艺路线。
3）确定各工序的加工余量及工序尺寸及公差。
4）确定各主要工序的技术要求及检验方法。
第二部分：
钻床夹具设计
１）钻床夹具设计的必要性
２）夹具的设计思路
３）夹具的结构原理。
其中主要介绍夹具的定位装置和夹紧装置的设计及定位精度的计算。
４）夹具的操作过程
５）该夹具的特点
4、定稿完成后，将打印并装订好的论文文本同论文电子版一并交给指导教师，最后归档。
设
计
进
度
一）、设计准备工作（2012年11月24日~25日）
1、熟悉任务书，明确设计的内容和要求；
2、准备参考资料和手册。
二）、机械加工工艺规程制定（2012年11月26~12月2日）
1、零件的分析；
2、毛坯的确定；
3、定位基准的选择；
4、加工方法的选择；
5、工艺路线的制定；
6、确定加工余量及毛坯尺寸；
7、工序设计；
8、确定切削用量和基本时间。
三）、填写机械加工工艺卡片（2012年12月3~12月4日）
四）、夹具的设计（12月5日~20日）
1、确定定位方案、选择定位元件；
2、确定夹紧方案、设计夹紧机构；
3、确定分度方案、设计分度装置；
4、确定导向、对刀方案，设计导向、对刀装置；
5、设计其他装置；
6、设计夹具体；
7、夹具精度分析；
8、绘制夹具装配图及必要的零件图。
四）、撰写计算说明书（12月21日~12月28日）
五）、准备答辩（12月29日~2013年1月4日）
主
要
参
考
资
料
1、《金属切削加工手册》；
2、《机床夹具设计手册》；
3、《机械制造工艺学》；
4、《金属切削手册》；
5、《机械制造技术》；
6、《机械制造基础》；
7、《机床夹具设计》；
8、《机床夹具设计手册》；
9、《机械制造工艺学课程设计指导书》。
机械加工工艺规程制定
1、零件的分析；
1.1汽车后轮轮毂的功用
轮毂是汽车车轮的重要组成部分，是连接制动鼓和半轴凸缘的重要零件，一般由圆锥滚子轴承套在轴管或轴向节轴颈上，按轮辐的结构形式可以分为辐板式车轮轮毂和辐条式车轮轮毂两种。
汽车行驶性能的好坏与车轮和车胎有密切的关系。
车轮和车胎是汽车行驶系中重要部件，汽车通过车轮与车胎直接与地面接触在道路上行驶。
车轮的主要功能是：
1.承载汽车的总质量，吸收与缓和汽车行驶时所受到的路面冲击和震荡，保证轮胎与路面良好的附着性能，以提高汽车的动力性、制动性和通过性。
2.产生平衡汽车转向行驶的同时，通过轮胎产生的自动回正力矩，使汽车保持直线行驶。
车轮不但是安装轮胎的骨架，也是讲轮胎和车轴连接起来的旋转部件。
1.2汽车后轮轮毂的结构特点和工艺性
汽车轮毂属盘套类零件，零件的外表面为阶梯，阶梯下半部分轮毂，内表面为阶梯孔，其中一部分为内花键，零件的上下端面均开有槽，零件属于典型的盘套类零件，又兼有轴类零件的特征，以轮毂及上下端为主要加工表面，且有较高的尺寸公差和形位公差要求。
对零件图的结构工艺性审查得知内花键的加工要达到设计要求具有一定加工难度，加工以后需多次对话键孔进行校正加工，以保证其精度要求。
零件内孔的加工不如外圆表面的加工工艺性好。
1.3主要加工表面及技术要求
1.零件组成表面：
外圆表面,内圆表面，型孔，两端面，台阶面，退刀槽，内、外倒角。
2.主要加工表面：
套类零件的主要表面为内孔。
内孔的加工方法很多。
孔的精度、光度要求不高时，可采用扩孔、车孔、镗孔等；精度要求较小的可采用铰孔；尺寸较大时，可采用磨孔、滚压孔；生产批量较大时，可采用拉孔（无台阶阻挡）。
3.主要技术要求：
孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；端面与孔轴线的垂直度要求；内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求；外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要求等。
2、毛坯的确定；
毛坯材料为HT250钢。
零件外形较复杂。
汽车轮毂装在轴上，传递动力或是切断动力，工作中存在冲击，由于机车功率一般不大，故冲击力不大，因此，可选用毛坯铸造的方法。
由于零件年生产为5000件，已达大批大量的生产类型，而且零件的尺寸不大，故可采用砂型铸造。
3、定位基准的选择；
本零件是带有阶梯孔的典型的轴类零件，根据该零件的实际设计和加工要求，选择以毛坯的外圆为径向粗基准，以零件毛坯的
180mm的外圆端面为轴向粗基准。
3.2.2精基准的选择
基准的选择；应从零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精度来考虑，以提高定位精度，保证零件定位准确，减少定位误差；同时也要照顾到装夹方便，夹具结构简单。
对于汽车轮毂的加工，应该按照工种基本原则选择定位基准，即“基准重合”原则和“基准统一”原则。
基准重合原则是指应该尽量将设计基准和工艺基准及测量基准相互重合。
基准统一原则是指应该尽可能选择加工工件多个表面时都能使用的定位基准做为精基准。
对于该汽车轮毂零件，轮毂端面部分设计基准为内孔，轮毂轴线的设计也是以内孔为基准，根据基准重合原则和基准统一原则，选择内孔作为第一组精基准，选择零件上下端面为第二组精基准
4、加工方法的选择；
零件的主要加工表面为孔、外圆表面、端面。
考虑到各个表面的技术要求，各种加工方法的经济加工精度范围，各加工表面的形状和尺寸大小，铸件材料（HT250）的性质及可加工性和生产纲领与生产类型，选择各加工表面的加工方法如下：
（1）
135mm、
136mm、
23mm、
20mm和
12.2mm的孔：
该孔的内表面粗糙度为Ra6.3
，同时考虑到生产效率的问题，选择粗镗——半精镗的加工方法。
（2）
336mm外圆表面、
180外圆表面、
214外圆表面和
155mm外圆表面：
表面粗糙度为Ra6.3
，同时考虑到生产效率，采用粗车——半精车的加工方法。
5、工艺路线的制定；
综合考虑各表面的加工方法、加工顺序及生产批量和经济性拟订汽车轮毂机械加工工艺过程如下
备坯——去应力处理——孔加工粗加工——孔半精加工——基准面加工——外圆等粗加工——外圆等半精加工——基准面加工——安装孔加工——去毛刺——零件最终热处理——清洗——终检
表1汽车轮毂机械加工工艺过程简表
工序号
工序名称
设备名称及编号
夹辅具及编号
切削工具及编号
量具及编号
1
备料
2
铸造毛坯
3
退火
4
镗：
粗镗轴承孔①Ф188。
粗镗轴承孔①Ф189。
粗镗轴承孔②Ф216。
粗镗轴承孔②Ф217。
半精镗轴承孔①Ф191.5。
半精镗轴承孔②Ф219.5。
精镗
镗床
专用夹具
镗刀
塞规
5
镗：
粗镗孔③Ф216。
粗镗孔③Ф217。
半精镗孔③Ф219.5。
精镗。
镗床
专用夹具
镗刀
塞规
6
车：
粗车上端面。
粗车上端面四分之一圆弧。
粗车外圆。
半精车上端面。
半精车上端面四分之一圆弧。
半精车外圆。
立式车床
专用夹具
车刀
游标卡尺
7
车：
粗车下端面。
半精车下端面。
倒角。
立式车床
专用夹具
车刀
游标卡尺
8
铣：
粗铣上端面不规则孔。
精铣上端面不规则孔。
铣床
专用夹具
立铣刀
游标卡尺
9
钻：
钻Ф50孔。
绞Ф50孔，倒角。
钻床
专用夹具
麻花钻
绞孔钻
卡尺，塞规
10
钻：
钻Ф6孔，攻螺纹。
钻床
专用夹具
麻花钻
塞规
11
去毛刺及所有的锐边倒钝
12
清洗零件（退火处）
13
表面淬火保证硬度为
HBS120-163
14
探伤：
保证热处理部位无裂纹等缺陷
15
清洗零件
16
最终检查
6、确定加工余量及毛坯尺寸；
6.1确定加工余量
6.1.1加工余量的选择原则：
1）加工余量的选择原则应完全保证图纸的全部精度，光洁度等技术要求。
2）为了缩短工时，降低成本，应尽量采用最小的加工余量。
3）决定余量应考虑变形等带来的尺寸变化。
4）综合考虑机床与夹具的精度及变形。
5）加工零件的尺寸大小及刚性好坏。
6.1.2确定加工余量的方法：
1）查表法。
2）经验估算法：
常用于单件小批量生产。
3）分析计算法：
材料十分贵重或少数大批量生产的工厂采用。
所以：
车削加工余量Z0=Z1+Z2，Z1=3，Z2=1，Z0=4.
6.24.2确定毛坯的尺寸
汽车轮毂零件材料为HT250钢，调质硬度为HRC40～50，强度极限
=600MPp，生产类型为大批大量生产，毛坯生产采用铸造方法。
由于零件内孔直径然而若采用不同直径的型心，则会使起模困难，不便于型心的取出，故零件毛坯内孔应该采用同一直径。
由于零件外圆直径尺寸相差较大，考虑到加工效率和加工的经济性，铸造型心外圆采用不同的直径，以减少切削用量，提高加工效率。
说明：
由于汽车轮毂属盘套类零件，零件全长仅为236mm，而且零件外形比较复杂，内孔且为阶梯孔，阶梯孔长度较小，零件毛坯采用HT250钢铸造成型，为简化毛坯铸造工艺，可以牺牲少量材料为代价，“牺牲材料，简化工艺”。
零件外形和内孔部分尺寸采用较大的切削余量，可多次走刀完成加工，以简化毛坯铸造工艺。
6.3绘制毛坯简图
根据上述所确定的加工总余量和毛坯尺寸来绘制毛坯图，毛坯轮廓用粗实线绘出，零件的实际尺寸用双点画线绘制，。
同时在图中绘出毛坯尺寸、公差、技术要求、圆角半径和铸造斜度等。
具体见毛坯图。
7、工序设计；
8、确定切削用量和基本时间。
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