汽车半轴套的工艺及自动上下料机构设计.docx
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汽车半轴套的工艺及自动上下料机构设计
XXXX大学
毕业设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
专业：
题目：
CA141型汽车半轴套的工艺及自动上下料机构设计
指导教师：
职称:
职称:
20**年12月5日
毕业设计（论文）任务书
分院（系）
专业
学生姓名
学号
设计（论文）题目
半轴套工艺及自动上下料机构设计
内容及要求：
内容：
1、制定半轴套零件的机械加工工艺（年产量6万）
2、设计一套专用夹具
3、设计机床加工辅助上下料装置
4、设计液压控制系统
5、设计说明书一份，1.2万字
要求：
在老师指导下，深入调查研究、了解相关资料进行设计，图纸总量4张A0。
进度安排：
1、2周，指导老师下达任务书；学生填写开题报告表
2、2周，加工工艺制定
3、2周，设计专用夹具
4、4周，设计上下料装置
5、1周，设计液压控制系统
4、3周，撰写设计说明书，答辩准备
6、1周，终期考核；毕业答辩（自述、教师提问、学生回答、审核设计图及说明书）
参考资料：
《机械加工工艺手册》
《机械设计》
《机械制造装备设计》
《传感器于检测技术》
《机床电器与PLC》
《PLC可编程控制教程》
《液压技术》
目 录
摘要………………………………………………………………………………………1
1.1零件的分析………………………………………………………….………………1
1.1.1零件的作用…………………………………………………………..…………1
1.1.2零件的结构特点……………………………………………………….………....1
1.1.3零件的材质……………………………………………………………………….1
1.2毛坯的确定…………………………………….……………………………………1
1.2.1毛坯加工方法的确定……………………………….................................................1
1.2.1毛坯加工方法的确定…………………………………………..………………….1
1.2.2毛坯尺寸及加工总余量的确定……………………………………………………1
1.2.3毛坯的重量计算……………….…………………………………………………1
1.3工艺规程……….................................…….…………………………………………..2
1.3.1定位基准的选择…………………………………………………………………..2
1.3.2不同工艺路线的分析比较………………………………………………………...2
1.4选择机床设备及工艺装备……………………………………………………………3
1.5确定机械加工余量，工序尺寸及其公差……………………………………………3
1.6填写工艺卡片和机械加工工序卡……………………………………………………5第二章机床夹具设计…………..………………………………………………………..62.1机床夹具概论………………………………………………………………………..6
2.1.1机床夹具概论…………………………………………………………………………….6
2.1.2工件的安装……………………………………………………………………………….6
2.1.3机床夹具的功用………………………………………………………………………6
2.1.4机床夹具的组成………………………………………………………………………..6
2.2夹具设计的基本要求…………………………………………………………………...6
2.3夹具设计方法和步骤……………………………………………………………………..7
2.3.1研究原始资料，明确设计任务…………………………………………………………7
2.3.2夹具结构方案的设计…………...………………………………………………….…7
2.4夹具总图的绘制…………………………………………………………………………….7
第三章自动上下料机构的设计………………………………………………………………8
3.1上料架的作用………………………………………………………………………………..9
3.2下料架的作用…………………………..................................................................................9
3.3上料架的设计………………………………………………………………………………..9
3.4下料架的设计………………………………………………………………………………..9
3.5上下料机构的安装………………………………………………….………………………9
3.6上下料机构的工作过程……………………………………………….…………………..9
第四章 液压系统的设计…………………………………………………………………..…11
4.1液压传动系统的特点…………………………………………………………………….11
4.2明确设计要求……………………………………….............................................................11
4.3液压系统主要参数的确定………………………………………………………………..11
4.4液压缸的结构设计…………………………………………………………………………14
4.5拟定液压执行元件运动控制回路……………………………………….………………15
4.6液压源系统……………………………………………………………………...………….15
4.7绘制液压系统图…………………………………………………………………...………15
4.8辅助装置的选择……………………………………………………………………………16
4.9画液压系统图…………………………….………………………………………………...16
第五章电气系统设计……………...………………………………………………...17
5.1可编程控制器简介………………………………………………...……………………….17
5.1.1可编程控制器的工作原理…………………………………………………………..…17
5.1.2PLC的选择原则……...………………………………………………..............21
5.2电气设备概述………………………...………………………………………….………….22
5.2.1PLC的基本组合…………………………………………………………….………..…22
5.2.2电气控制的变压系统部分设计……………………………………………………..22
5.2.3OMRON,CPM2A系列PLC功能………………………….…………………….22
5.3选用和确定I/O设备……………………….……………………………………………23
5.3.1选择PLC的型号及I/O点数的分析………………………………..………..….23
5.4控制程序设计……………………………………………………………………………..23
结论...........................................................................................................................................26
谢辞……………………………………………………………………………………….......27
参考文献……………………………………………………………………………………28
摘要
本次毕业设计是围绕着CA141型汽车的后桥相配合和连接其内的汽车半轴套筒的工艺工装来展开的。
容主要包括以下几个方面：
设计零件的加工工艺、一套专用夹具，设计上料和下料机构及其相关的液压、电控系统。
自动化早已成为工业生产的主流，在成批大量生产率很高，机动工时很短的情况下，自动上下料机构是一项重复而复杂的工作。
为了提高生产率，减轻体力劳动，保证安全生产，所以采用自动上下料机构来代替人类的工作。
一个好的上下料装置应达到：
（1）提高装备生产率和工人劳动生产率，显著减轻工人的劳动强度。
（2）工作稳定可靠，运转噪声小，不会损坏工件，使用寿命长。
（3）结构紧凑、简单、最大限度采用标准化零件通用性好、易于制造维修成本低。
自动上下料机构是本次设计中的一个重要和特殊的部分，所谓上料、下料机构是指在相关的加工过程中实现自动给料和自动送料的机械装置。
它是利用机械传动机构与液压系统、电控系统相配合，实现自动工作循环。
液压传动具有许多优点，如结构紧凑，体积小，重量轻，反应快，承载能力大；较易实现无级调速，调速比大；运动平稳；易于实现自动化；特别是采用电—液联合传动时，能实现较复杂的自动化工作循环；具有自润滑能力；磨损小，寿命长；液压元件易于实现通用化、标准化，便于大批量生产。
液压传动有如此多的优点，因此，本次所设计的自动上下料机构的驱动方式就采用液压驱动，并由PLC来控制。
关键词：
CA141型汽车、液压传动系统、PLC
Abstract
ThisgraduatedesignisaroundtheautomotiveempressinthetypeofCA141bridgematcheseachothertomatchtopacktolaunchwiththecarhalfstalkathatlinkthecraftworkofitsinsideof.Permittoincludeprimarilybelowafewaspects:
Designingthesparepartsprocessesthecraft,asetofappropriationstongs,designingthetopanticipatewithdescendtoanticipateorganizationanditsrelatedliquidspress,giveorgetanelectricshocktocontrolthesystem.
Theautomationhasbecomethemaincurrentthatindustryproduceearly,atcriticizetomass-producetherateveryhigh,theveryshortcircumstanceinmobileman-hourisnext,theautoanticipatesupanddownorganizationisworkthatarepetitionbutcomplicacy.Forthesakeofincreaserateofproduction,alleviatemanuallabor,guaranteethesafetyproduction,sotheadoptionanticipatestheorganizationupanddownautomaticallytoreplacehumanwork.Agoodanticipateupanddownthedeviceshouldattain:
（1）increasethematerialrateofproductionlabortherateofproductionwiththeworker,showingthelaborstrengththatalleviateworker.
（2）theworkstabilityisdependable,revolvingthevoiceofissmall,can'tdamageworkpiece,theservicelifeislong.
（3）theconstructiontightlypacked,simpleandbiggestlimitadoptionstandardizesthegoodandeasytomanufacturingingeneraluseinsparepartsmaintainsthecostlow.
Theautoanticipatesupanddowntheorganizationisanimportanceofthisdesigninsidewiththespecialpart,itisso-calledtoascendtoanticipate,descendtoanticipatetheorganizationisamachinerytopointstorealizesinrelatedlyprocessprocessautogiveanticipatewithsendtoanticipateautomatically.Itistomakesuseofthemachinespreadtomovetheorganizationpresswithliquidthesystemandgiveorgetanelectricshocktocontrolthesystemmatcheachothertomatch,realizingautoworkcirculation.
Theliquidpressestospreadtomovetohavemanyadvantages,suchasconstructiontightlypacked,thephysicalvolumeissmall,theweightislight,respondingquick,loadtheabilityisbig;Thanrealizestohavenoeasilytheclassadjustsoon,adjusttocomparesoonbig;Thesportissteady;Apttorealizeautomation;Adopttogiveorgetanelectricshockespeciallythe—liquidunitestospreadtomove,canrealizecomplicatedautomationworkcirculation;Havefromthelubricationability;Wearawaysmall,thelifespanislong;Theliquidpressesapieceaptstorealizeingeneraluseturn,standardizing,theeasytolargequantitymeasuresproduction.Theliquidpressestospreadtomovesuchmanyadvantages,therefore,anautofordesigninganticipatesupanddowntheorganizationdrivesthewayandthenadopttheliquidpressestodrive,andfromPLCtocontrol.
Keywords:
CA141typecar,liquidpressessystem,PLC
前言
毕业设计是学生的最后一个教学环节，全国高教机械设计及制造专业教学指导委员会第三次会议记要指出，“毕业设计题目应该以产品（或工程）设计类题目为主，尤其要鼓励去工厂从高真实产品设计”。
在实际工程设计中，学生可以得到所学过的理论基础，技术基础，专业课全面的训练，为将来做好机械设计工程师的工作，提供全面的锻炼机会。
我们这次毕业设计题目，是结合老师的具体研制项目设立的，我们在实习厂所参观的并以以往设备为参考，结合所学机械各方面知识，在老师指导下，查阅许多手册，经过不断的改进，最终设计出了此次冲底专用机构，从而避免了加工质量差，生产效率低，设备昂贵的问题。
我此次毕业设计的任务是汽车半轴套自动上下料机构，在崔广臣老师的辅导下，对原有的结构进行了改进，从而可以减少劳动强度。
计算正确，五张零号图纸，符合工作量的要求。
通过这次毕业设计，我在计算，制图，公差与技术测量，机械原理，机械设计，金属材料与热处理，机械制造工艺，液压传动系统，电气控制系统方面的知识都受到全面的综合训练，在机电液的结合方面使我受益匪浅。
特别是崔广臣老师在工作中对我的耐心辅导，他对学生强烈的责任感和严谨的治学态度，无不给我以深刻的影响。
由于类似的大型课题第一次接触，经验能力方面的欠缺，错误之处一定存在，恳请各位老师给予批评指正。
第一章半轴套加工工艺
1.1零件的分析
1.1.1零件的作用
汽车的半轴套筒安装在CA141汽车的后桥中，并且套在汽车半轴的外面。
汽车半轴安装在汽车半轴套筒的内孔里，二者之间有较为精密的配合。
汽车半轴套筒的作用是通过承受来自车身的常驻扭矩和弯矩来保证汽车的半轴免受损害。
1.1.2零件的结构特点
零件的主要表面为同轴度较高的内外圆旋转表面，其尺寸精度直接影响到半轴套与汽车后桥的配合。
零件壁厚较薄容易变形、零件的长度较长。
1.1.3零件的材质
零件的材质为45Mn，有较高的强度和耐磨性，适合较大的引力。
1.2毛坯的确定
1.2.1毛坯加工方法的确定
根据零件加工工艺性及零件尺寸精度，在选择毛坯的加工方法时，要综合分析零件的轮廓、尺寸精度、形状、位置、加工表面技术要求、最终确定了采用模锻来制造毛坯，精度等级2级。
1.2.2毛坯尺寸及加工总余量的确定
经查阅工艺手册确定零件的毛坯尺寸，详见表1.2-1
表1.2-1，毛坯尺寸及加工总余量：
加工表面
锻件毛坯尺寸
零件尺寸
总余量
外表面
Ф85
76.57
8.43
两端面
703
695.6
7.4
内孔
Ф58
70
12
1.2.3毛坯的重量计算
经查零件的比重为7.9g/cm³,经计算毛坯体积X密度可得毛坯重量为17Kg.
M=3.14X4.25²X70.3X7.9-3.14X2.9²X70.3=16.8㎏
1.3工艺规程
1.3.1定位基准的选择说明
（1）粗基准的选择
粗基准的选择应满足以下要求：
保证加工其他面时有足够的加工余量。
保证精加工时定位面有一定的精度。
为满足上述要求，应选外圆表面作为粗基准。
（2）精基准的选择
为了保证阶梯轴的外圆精度，采用中心孔为精基准，符合基准重合原则和基准统一原则。
1.3.2不同工艺路线的分析比较
工艺方案1
工序1：
备料
工序2：
铣圆柱端面以及中心孔。
工序3：
仿形粗车一端外圆柱面
工序4：
仿形粗车另一端外圆柱面
工序5：
中间检验
外观检验尺寸检验
以中心孔为基准，各个轴径跳动不大于0.1
工序6：
仿形精车一端外圆柱面
工序7：
仿形精车另一端外圆柱面
工序8：
磨削凸外圆柱面，保证外圆表面粗糙度0.6
工序9：
车一端螺纹
工序10：
镗内孔至尺寸，保证内孔表面粗糙度1.6
工序11：
铣凹槽，保证表面粗糙度1.6
工序12：
清洗苏打水溶液
工序13：
最终检验
工艺方案2
工序1：
备料
工序2：
铣端面
工序3：
镗内孔至尺寸
工序4：
粗车外圆柱面
工序5：
中间检验
外观检验尺寸检验
以中心孔为基准，各个轴径跳动不大于0.1
工序6：
精车外圆柱面
工序7：
磨削凸外圆柱面
工序8：
车一端螺纹
工序9：
铣凹槽
工序10：
清洗苏打水溶液
工序11：
最终检验
方案二用普通车床加工工件的外圆柱面，加工难度大。
综合对比可得，工艺一优于工艺二。
最终选择工艺路线一为本次设计的加工工序。
1.4选择机床设备及工艺装备
为了适应中批量生产的要求，通常选择以通用机床为主，辅以少量专用机床的流水线，刀具量具围绕相关机床而具体定夺。
详见工艺卡片。
（1）铣端面及内孔时，考虑到生产效率及装夹方便，采用专用组合机床，一双面镗床。
铣端面时根据《金属切削原理与刀具》刀具采用D为100mm的镶齿套式面铣刀。
采用专用夹具和量规。
倒角时因倒角要求为60º采用专用倒角刀具，量具采用游标卡尺。
（2）粗车外圆轴径如工序简图1.2.3.4.5.时，根据被加工零件的直径和长度选用加工设备为CET120型半自动液压仿形车床。
所用刀具采用机械夹固式重磨车刀，根据切削深度，选用弹性刀槽式夹固车刀，夹具先用专用夹具，选用游标量具。
另外采用测量轴径的专用卡规。
（3）粗车6.7.8.9.10个轴径时，选用设备与上面的车床选用同一型号，刀具也为机夹式车刀，专用夹具，专用卡规和游标卡尺。
依次精车1.3.5.7.9五个轴时，参采用多刀半自动车床，选用加工设备为C7620型车床。
机夹车刀，专用夹具。
（4）精磨1.3.5.7.9五个轴径时的工序，选用加工设备为型号MQ1320型的外圆磨床，磨削用刀具选用砂轮，夹具为专用夹具，量具为专用量具。
（5）车螺纹时选用加工设备为CA6140车床，刀具为螺纹车刀，量具采用专用量具，夹具采用专用夹具。
（6）铣凹槽时采用加工设备为铣床选用X6042型卧式铣床，刀具为专用铣刀，夹具为专用夹具，量具采用专用量具。
1.5确定机械加工余量，工序尺寸及其公差
本次设计的工序是由毕业设计导师指定的工序，根据《金属机械加工工艺人员手册》中表5-58，分别确定本次工序（粗车外圆轴径1.2.3.4.5）的机械加工余量，以及尺寸及其公差，如加工工序图表所示：
结合毛坯图和零件图可知各轴径的总余量分布如下表1.5-1各轴径总余量表所示：
1.5-1
轴径
1
2
3
4
5
总余量
5.2
6.23
4.32
6.2
2.99
粗车轴径2.4外圆尺寸后，在以后各工序中不需要再加工，所以粗车后这两个轴径的余量为零，其余三个轴径的余量见列表1.5-2
1.5-2
1
3
5
多刀同时精车
1.3.5轴径
2
2
2
精磨1.3.5轴径
0.2
0.2
0.2
粗车后各轴径总余量
2.2
2.2
2.2
由表1.5-1和表1.5-2相结合可得本次工序各轴径加工总余量，如表1.5-3所示
1.5-3
轴径
总余量mm
1
7.4
2
6.23
3
6.52
4
6.2
5
5.19
1.
升级会员 