解放牌汽车前刹车调整臂外壳夹具设计项目说明指导书.doc

目录
一、零件分析 2
（一）、零件用途简介 2
（二）、零件工艺分析 2
二、工艺规程设计 2
（一）、拟定毛坯制造形式 2
（二）、基准选取 2
（三）、拟定工艺路线 3
（四）、机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸拟定 5
（五）、拟定切削用量及基本工时 9
三、夹具设计 17
（一）、设计规定 17
（二）、铣削切削力计算 17
（三）、拟定铣床夹具构造方案 18
参照文献 19

一、零件分析
（一）、零件用途简介。
CA10B解放牌汽车“前刹车调节臂外壳”， 它重要作用是对前刹车调节臂进行支撑和保护，它中心是一种花键孔，外面是蜗轮齿。侧面有一种蜗杆轴，头上有一种四方，调节刹车用。最外头有一种孔，装销子连接刹车分泵。孔及键槽和轴配合传递扭矩达到调节刹车作用。
（二）、零件工艺分析。
本零件用于支撑和保护前刹车调节臂，同步也传递力矩，因而对零件有一定强度规定。选用KT350，抗拉强度达到300Mpa,并且可锻铸铁可以承受震动或冲击，这些铸件大批量生产，成本较低。
本零件有两组重要加工表面。它们是：
（1）以φ62mm孔为中心加工表面。
这一组加工表面涉及φ62mm孔，φ12mm二孔及它们两个端面，键槽。φ62mm中心孔和键槽起到定位和传递力矩作用，因此它们表面加工规定相对较高。φ62mm孔，φ12mm二孔中心轴线和它们外端面要有一定垂直度。
（2）、以φ13.8mm孔为中心加工表面。
这一组加工表面涉及φ13.8mm通孔，φ13mm通孔，φ16mm阶梯孔，左右两个端面和M10螺纹。φ13.8mm通孔，φ13mm通孔，φ16mm阶梯孔要保证一定同轴度。
二、工艺规程设计
（一）、拟定毛坯制造形式。
毛坯选取应依照生产批量大小，零件形状和尺寸，零件受力状况，工厂既有设备和技术水平及技术经济性等来决定。咱们这个加工“前刹车调节臂外壳”加工任务为大批量生产，材料为可锻铸铁，为了使铸件加工余量小，一模多用（模可重复使用，减少造模时间），提高生产效率，因此选用金属型锻造。
（二）、基准选取。
（1）粗基准选取：按照粗基准选取原则，即当零件有不加工表面时，应当以这些不加工表面作为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具备一定相对位置关系。在这里咱们选取了以φ62mm孔，φ12mm二孔外轮廓为粗基准，选用两个V型块定位，限制五个自由度，加上一种支撑板对φ62mm孔，φ12mm二孔端面起支撑左右，达到完全定位。选用这个粗基准一方面便于零件装夹，另一方面又能达到较好定位规定。
（2）精基准选取：应尽量选取所加工表面工序基准为精基准，这样可以避免由于基准不重叠引起定位误差。但当设计基准和工序基准不重叠时，应当进行尺寸换算。
（三）、拟定工艺路线。
拟定工艺路线是设计工艺规程最为核心一步，它出发点是保证零件几何形状、尺寸精度、位置精度和表面质量等技术规定。同步也要考虑经济和环境效果，努力减少生产成本，实现大批量迅速生产，提高生产效率，因而工艺路线拟定要合理，机床和夹具选取要与工艺路线合理配合。咱们这个小组拟定了两个加工方案，咱们通过对加工工艺性，经济性讨论和分析，最后拟定了一种最为合理工艺路线加工方案。
1. 工艺路线方案一：
工序Ⅰ：铣左侧端面 （以φ62mm孔，φ12mm孔外轮廓为基准）　
工序Ⅱ：扩，镗φ62mm孔 （以左侧端面为定位基准）
工序Ⅲ：粗铣，精铣上下端面 （以左侧端面和φ62mm中心孔为基准）
工序Ⅳ：钻φ12mm孔，钻φ4.3mm孔。
工序Ⅴ：铣φ30mm右端面
工序Ⅵ：钻，扩φ13.8mm孔，φ13mm孔，φ16mm孔，钻φM10螺纹孔，钻Rc1/8孔
工序Ⅶ：修整R11端面
工序Ⅷ：刨槽，成形刨刀。
工序Ⅸ：攻M10螺纹孔，攻Rc1/8孔
工序Ⅹ：检查。
2.工艺路线方案二：
工序Ⅰ:粗铣，精铣φ62mm孔，φ12mm二孔两个端面。
工序Ⅱ：钻，扩，精扩φ62mm孔，φ12mm。
工序Ⅲ：钻φ4.3mm孔。
工序Ⅳ：粗铣φ13.8mm孔和φ13mm孔端面。
工序Ⅴ：钻，扩φ13.8mm孔，φ13mm孔，φ16mm孔。
工序Ⅵ：修整R11端面。
工序Ⅶ：钳工去毛刺，倒角。
工序Ⅷ：钻M10螺纹内孔。
工序Ⅸ：刨槽26+0.28 +0.14，成形刨刀。
工序Ⅹ：攻M10螺纹孔，攻Rc1/8孔
工序XI：检查。
3.工艺路线分析和比较。
方案一以φ62mm孔外轮廓为粗基准加工左侧端面，再以左侧端面为精基准加工φ62mm中心孔，再以φ62mm中心孔和端面为定位基准加工其他表面。选取这种基准定位方式考虑是互为基准原则
这种加工办法容易保证加工表面之间位置精度，但是由于左侧端面面积小，锻造时也许也会存在缺陷，导致支撑面积不够，工件定位不稳，夹紧不可靠等问题。因而咱们废除了这个方案。方案二基本是合理，基准选取和加工顺序也基本能达到生产规定，但也有些地方要改正。如工序Ⅰ加工以φ62mm孔外轮廓为粗基准，不符合粗基准普通不重复使用原则，因而端面粗，精铣应分开，以保证端面和其他表面之间位置规定。工序Ⅱ将加工两个孔工位分开，分别成为一种工序，对设备规定就会减少并且生产效率也会提高。
通过以上分析和讨论拟定最优方案为：
工序Ⅰ：粗铣φ62mm，φ12mm二孔上下两个端面。以φ62mm，φ12mm二孔外轮廓为基准，选用X53型立式铣床。
工序Ⅱ：钻，扩，精扩φ62mm孔； 以φ62mm孔外轮廓和端面为基准。以端面为重要定位基准，限制三个自由度,,，有以φ62mm孔外轮廓为定位基准，限制两个自由度，，加上用V型块配合夹紧φ12mm孔外轮廓限制一种自由度，从而实现完全定位。选用Z575立式钻床钻床。
工序Ⅲ：钻，扩，精扩φ12mm孔和钻φ4.3mm孔。 以φ62mm孔外轮廓和端面为基准，Z2518立式钻床。
工序Ⅳ：半精铣上下两端面。 以φ62m和端面为基准。以φ62mm中心孔和端面为定位基准，短销和大支撑端面组合，定位以大支撑端面为主，限制三个自由度，，。选用X53型立式铣床。
工序Ⅴ：铣左右两个φ30端面 。以φ62mm，φ12mm二孔为基准，保证两端面对称度，选用X63型卧式铣床。
工序Ⅵ：钻，扩，精扩通孔φ13.8mm，φ13mm和台阶孔φ16mm孔，钻锥螺纹Rc1/8底孔。 以φ62mm，φ12mm二孔和端面（一面两销）为基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序Ⅶ：修整R11端面。 以φ13.8mm，φ13mm二孔为基准，端面磨床。
工序Ⅷ：钳工去毛刺，倒角。
工序Ⅸ：钻M10螺纹内孔。 以右端面和φ62mm孔端面为基准，选用Z525立式钻床及专用夹具加工。
工序Ⅹ：刨槽，成形刨刀刨26+0.28 +0.14键槽。
以φ62mm端面和φ30凸台为基准，采用拍板固定。
工序XI：攻M10螺纹孔，攻Rc1/8孔。
工序XⅡ：检查。
（四）．机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸拟定。
“前刹车调节臂外壳”零件材料为KT350，硬度不大于150HB,毛坯重量为2.5KG，生产类型为大批量生产，采用金属型浇铸办法锻造该毛坯。
依照上述原始资料和加工工艺分别拟定各加工表面机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1　加工φ62mm，mm二个孔上下两个端面。
加工余量计算长度为mm，mm，表面粗糙度规定为Ra6.3.
（1）.按照《机械加工余量手册》表4-1，铸件尺寸公差级别为IT7-IT9，取加工余量级别为F级，公差级别为IT9，则φ62mm孔外端面加工余量为2.0-2.5mm，取Z＝2mm。mm铸件尺寸公差级别为IT7-IT9，按照《机械加工余量手册》表4-1取加工余量级别为F级，公差级别为IT9，则mm孔外端面单边加工余量为2.0-2.5mm，取Z=2mm。
（２）铣削余量：半精铣单边余量查《金属切削手册》Z=0.5-1.0 mm，取Z=0.5mm。公差即为零件公差-0.17mm或-0.24mm。
粗铣余量：粗铣单边公称余量为Z=2-0.5=1.5mm。
粗铣公差：现规定本工序精度级别为IT13，因而可知本工序加工公差为-0.39mm（mm端面）和-0.27mm（mm端面）。
由于本设计规定零件为大批量生产应当采用调节加工，因而在计算最大，最小加工余量时，应调节加工方式予以拟定。
φ62mm，φ12mm二孔外端面加工余量工序间余量和公差分布如下：

φ12mm孔某些：
毛坯名义尺寸为：12＋2×2＝16mm
毛坯最大尺寸为mm
毛坯最小尺寸为mm
粗铣后最大尺寸：12＋0.52＝13mm
粗铣后最小尺寸：
半精铣后尺寸为mm
由图2可知φ62mm孔台阶端面某些：
毛坯名义尺寸：
毛坯最大尺寸：
毛坯最小尺寸：
粗铣后最大尺寸：32+0.52＝33mm
粗铣后最小尺寸：
半精铣后尺寸为mm。
最后将上述计算工序间尺寸和公差整顿成下表：
工序
加工尺寸及公差
φ62mm孔外端面
φ12mm孔外端面
毛坯
粗铣
半精铣
毛坯
粗铣
半精铣
加工前尺寸
最大

37.8
33

17.6
13
最小

34.2
32.61

14.4
12.73
加工后尺寸
最大
37.8
33
32
17.6
13
12
最小
34.2
32.61
31.83
144.4
12.73
11.76
加 工 余 量 （单边）
（mm）
2
最大
2.4
0.5
2
2.3
0.5
最小
0.795
0.39
0.805
0.485
加工公差（单边）(mm)

-0.39/2
-0.17/2

-0.27/2
-0.24/2

2 .φ62mm孔。
φ62mm孔公差虽无标出，而由表面粗糙度为Ra6.3可考虑其精度级别为IT8-IT9，取 IT9则其尺寸为。毛坯中φ62mm孔铸出，由金属型锻造铸件。查《简要机械加工工艺手册》（简称《工艺手册》）可知该铸件精度界于IT7-IT9之间，查《机械加工余量与公差手册》表10-8得铸件机械加工余量为5.0-7.0mm，取2Z=5.0mm，拟定工序尺寸及余量为：
扩钻孔：φ60mm 2Z＝60mm-（62-5）mm＝3mm
扩孔：φ61.5mm 2Z＝1.5mm
精扩孔： 2Z＝0.5mm
3. φ12mm孔。
φ12mm孔不铸出，毛坯为实心。精度级别界于IT11-IT12之间，参照《机械加工余量与公差手册》表4-23拟定工序尺寸及余量为：
钻孔：φ11.0
扩孔：φ11.85mm 2Z＝0.85mm
精扩孔： 2Z＝0.15mm
4. φ13.8mm和φ13mm两通孔端面.
由两端面表面粗糙度为25，设其精度级别为IT10查《机械加工余量与公差手册》表5-47知，两通孔端面单边加工余量为Z=1mm。因而铣削余量2Z=2mm。一次铣削 即可满足规定。
5. φ13.8mm孔，φ13mm孔和φ16mm孔。
毛坯为实心，通孔φ13.8mm孔，φ13mm孔不铸出，精度级别介于IT11-IT12之间，参照《机械加工余量与公差手册》表4-23拟定工序尺寸和余量为：
钻孔：φ13mm
扩钻孔：φ13.5mm 2Z=0.5mm
精扩： 2Z＝0.3mm

钻孔：φ12mm
扩钻孔：φ12.85mm 2Z=0.85mm
精扩： 2Z＝0.15mm

钻孔＝φ15mm
扩钻孔：φ15.85mm 2Z＝0.85mm
精扩： 2Z＝0.15mm
6.键槽。
以φ62mm，φ12mm二孔及端面和φ13.8孔为基准，牛头刨床（拆除本来拍板刀排，加装刨内槽工具）。
（五）．拟定切削用量及基本工时。
工序Ⅰ：粗铣φ62mm，φ12mm二孔两个端面，保证尺寸和。
加工条件：毛坯材料是KT350，硬度不大于150HB，.
铣床：X53型立式铣床。
刀具:采用高速钢镶齿三面刃铣刀。
查《金属切削手册》表9-12得进给量＝0.08mm／齿。铣削深度t＝1.5mm。查《金属切削手册》表9-14得切削速度V=45m/min，铣刀外径dw＝225mm,齿数Z=20，一次铣削即可达到尺寸规定。
则铣刀每分钟转速：
现采用X53型立式铣床，依照《机械制造工艺设计手册》附表4-16-1取，则实际切削速度为
工作台每分钟进给量
由附表4-16-2得：
切削工时：由于铣刀行程为，所为机动切削工时 ，由于铣削两个端面故
工序Ⅱ：钻，扩，精扩mm孔.φ62mm铸出，依照关于资料简介，运用钻头进行扩钻时，其进给量与切削量与切 速度与钻同样尺寸实心孔时关系为：进给量：f＝（1.2～1.8），切削速度：V=
1.扩钻孔φ60mm.
运用φ60mm钻头对铸件孔进行扩钻。因加工本孔时属于低刚度零件，故进给量要乘以系数0.75，依照《机械制造工艺设计手册》(简称《设计手册》)表3-38查得＝1.0～1.2mm／r，取＝1.0mm／r，由《设计手册》表3-4查得＝0.7m／s＝42m／min。
则f＝（1.2～1.8）＝（1.2～1.8）x1.0x0.75＝0.9～1.35（mm／r）
V＝x42＝21～14（m／min）.
依照《设计手册》附表4-5-2，取f＝1.09mm／r,依照机床阐明书取＝64r／min。故实际切削速度为：
切削工时：L＝32mm，
2.扩孔φ61.5mm
用套式扩孔钻来加工φ61.5mm孔。
查《简要机械加工工艺手册》（简称《工艺手册》）表11－15得：
f＝（2.2～2.4），查《切削用量简要手册》表2-10得＝2.0～2.4mm／r，取＝2.0 mm／r，故f＝4.4～4.8mm，依照《设计手册》附表4-5-2取f＝4.8mm／r。由上环节知V＝21～14mm／min。
依照机床阐明书取主轴转速n＝122r／min，则实际转速为：
切削工时：l＝32mm，＝3mm，＝3mm

3.精扩孔φ孔.
同环节2取f＝4.8mm／r，取n＝172r／min
则转速为
切削工时：
工序Ⅲ：钻，扩，精扩mm孔。
mm孔不铸出。
1.钻φ11mm孔。
进给量：查《设计手册》表3-38得f＝0.52-0.64mm／r，查《设计手册》表4-5，Z机床阐明书，取f＝0.2mm／r
切削速度：由《设计手册》表3-42查得V=0.7m／s＝42m／min，因此
依照机床阐明书表4-5取＝1200r／min
故实际切削速度为
切削工时：l＝12 ＝4
t＝＝

2.扩钻孔φ11.85mm。
查《设计手册》表4-5机床阐明书得f＝0.2mm／r。由上工序环节2知，
V=＝21～14m/min
取V=18m/min，则

3.精扩孔
依照机床阐明书取f＝0.2mm／r，n＝484r／min
V＝

4钻5×φ4mm孔。
同本工序环节1取进给量f＝0.2mm／r，n＝1200r／min，V＝41.4m/min，

5扩钻5×mm孔
查《工艺手册》表11-15得f＝（1.2-1.8），V=，依照机床阐明书＝0.2mm／r，V＝42m／min
故f＝0.24～0.36（mm／r），V＝21～14（m／min）,
取f＝0.3mm／r,取n＝1200r／min，故实际切削速度＝16.2m／min

＝0.53(min)
工序Ⅳ：半精铣φ62mm，φ12mm二孔两个端面，保证尺寸mm和mm
（1） 切削深度：半精铣单边切削余量等于切削深度为t＝0.5mm，一次走刀即可满足规定。
（2） 进给量：查《金属切削手册》表9-12取进给量＝0.10mm／齿，查《金属切削手册》表9-14铣削速度推荐范畴得，取铣刀外径为＝100mm，齿数Z=14，则每分钟转速
依照X53型立式铣床阐明书，取
故实际切削速度
工作台每分钟进给量＝0.1×14×150＝210（mm／min）
查《设计手册》附表4-16-2取＝200mm／min
（3） 切削工时：
工序Ⅴ：铣左右两端面
（1） 切削深度：两端单边切削深度t＝1mm。采用高速钢镶齿三面刃铣刀。
（2） 进给量和切削速度：查《金属切削手册》表9-12取进给量＝0.10mm／齿。查《金属切削手册》表3－30取铣削速度V＝18m／min|，查《金属切削手册》表9－7取＝32mm，Z＝8，则
依照X63型卧式铣床阐明书取＝190r／min
故实际切削速度＝m／min
工作台每分钟进给量＝Z＝0.10×8×190＝152（mm／min），查《设计手册》附表4-17-2取＝150mm／min
（3） 切削工时：l＝30，
＝
工序Ⅵ：钻、扩、精扩通孔φ，φ和台阶孔φ孔。钻Rc1/8孔。采用Z3025摇臂钻床，高速钢钻头钻孔。
1．加工φ孔。
（1）钻φ13mm孔。采用Z3025摇臂钻床，高速钢钻头钻孔。
查《设计手册》表3-38得f＝0.52～0.64mm／r，因孔深与孔径之比不大于3，因而不用乘于修正系数。查《设计手册》附表4-4-2，Z3052摇臂钻床阐明书取f＝0.63mm／min，查《设计手册》表3-42得V＝42m／min
故＝1028.9（r／min）
依照Z3025摇臂钻床阐明书（《设计手册》附表4-4-1）取＝1000r／min， 故实际切削速度＝
切削加工时：l＝，＝3mm。
＝＝＝0.112（min）
（2）扩钻φ13.5mm孔。
查《工艺手册》表11－15得f＝（1.2～1.8），切削速度：V= ，查《设计手册》表3-117得0.2～0.4mm／r，取＝0.3mm／r，＝0.266～0.4m／s＝15.96～24 m／min ，故f＝（1.2～1.8）×0.3＝0.36～0.54（mm／r），取＝18m／min，V= ＝9～6m／min，查《设计手册》附表4-4-2取f＝0.4mm／r
故＝＝666.7～444.4（r／min）
查Z3025摇臂钻床阐明书（附表4-4-1）取＝500r／min则实际切削速度为：
21.2m／min
机动工时：＝＝0.355min
（3）精扩φ孔。
同上取进给量f＝0.4mm／r,n＝630r／min则
＝
机动工时：
2.加工φ孔
（1）钻孔φ12mm.
环节同本工序1-（1）取f＝0.63mm／r，V＝42m／min
故 ＝
取＝1000r／min
故实际切削速度＝
切削工时：l＝2×（37-26／2）＝48mm，＝3mm

（2）扩钻φ12.85mm孔
环节同本工序1-（2）取f＝0.4mm／r，V＝9～6m／min
故,取＝200r／min，则实际切削速度为
机动工时：
（3）精扩
同上取f＝0.4mm／r，n＝200r／min，故
机动工时：

3.加工φ孔
（1）扩钻φ15mm孔。
由本工序1-（2）得f＝（1.2～1.8），，
取＝0.3mm／r，＝18m／min
故f＝（1.2～1.8）×0.3＝0.36～0.54mm／r，＝9～6m／min
取f＝0.5mm／r ，
查Z3025摇臂钻床阐明书取＝200r／min
故实际切削速度
机动工时：l＝2×2＝4mm，＝3mm

（2）扩钻φ15.85mm孔
环节同上取f＝0.5mm／r，n＝200r／min。

（3）精扩φ孔
环节同上，取f＝0.25mm／r，n＝200r／min，

4.钻Re1／8孔（φ8.8mm）。用Z3025摇臂钻床及专用钻模
查《设计手册》表3-38得f＝0.47～0.57mm／r，
查Z3025摇臂钻床阐明书（《设计手册》表4-4-2）取f＝0.5mm／r
查《切削用量简要手册》表2-17取V=20m／min
故
查机床阐明书取＝630r／min，故实际切削速度
切削工时：
工序Ⅶ:修整R11端面
工序Ⅷ：去毛刺，倒角
手动进给取与扩孔时转速相似。n＝200r／min
工序Ⅸ：钻螺纹内孔φ8.8mm，选用Z525立式钻床及专用夹具加工。
环节同上，取f＝0.5mm／r，＝630r／min
V＝17.4m／min
切削工时：
工序Ⅹ：刨削mm键槽。
牛头刨床BC6063通过改装，采用特制成形刀具，通过一次刨削即可成形。
切削速度：Vc=10m/s
切削深度：ap=0.05mm
工序Ⅺ：攻M10mm螺纹孔及Rc1／8孔.
经查资料知钻孔后攻螺纹要乘以系数0.5
查《设计手册》表3-38得f＝（0.47～0.57）×0.5＝0.235～0.114（mm／r），查机床阐明书取f＝0.2mm／r，＝0.25mm／r，查机床阐明书，取V＝20mm／min
故
查机床阐明书，取＝630r／min
故实际切削速度
机动工时：攻M10mm螺纹
攻Rc1/8孔：
三．夹具设计
选用工序工序Ⅳ进行专用夹具设计，本夹具将用于X53型立式铣床。
（一）、设计规定
此夹具用来铣Ф62mm孔端面，有一定公差规定，但同步应考虑提高生产率；因而设计时，对本夹具备一定形位规定，还应装夹以便，减少劳动强度。
（二）、铣削切削力计算：
工件材料：可锻铸铁（KT350）
铣刀类型：高速钢镶齿三面刃铣刀
公式：
查《机床夹具设计手册》得参数:Cp = 294
参数:切削深度ap = 1
参数:fz = 0.08
参数：D = 200
参数:铣削宽度B = 22
参数:齿数z = 20
参数:Kp = 0.
计算成果 = 33.593N
水平力：＝36.9523N 垂直分力：＝10.0779N
安全系数：
查表，选用＝1.5
＝1.2
＝1.2
＝1.0
因此＝2.7
＝2.7×36.9523＝99.77N
摩擦系数f取1，因此实际夹紧力＝99.77N
因此只要夹紧力不不大于40N，就可以夹紧工件。
（三）、拟定铣床夹具构造方案
（1） 拟定定位元件 依照工序图规定定位基准及加工规定，选用下列组合定位：以φ62mm中心孔和端面为定位基准，短销和大支撑端面组合，定位以大支撑端面为主，限制三个自由度，，。采用V型块对φ62外圆面夹紧。
（2） 拟定夹紧机构 选用迅速加快机构。

参照文献
[1]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指引书—2版.北京：机械工业出版社,.4.
[2]崇凯，李楠，郭娟，任乃飞.机械制造技术基本课程设计指南.北京:化学工业出版社,.12.
[4]王宝玺，贾庆祥.汽车制造工艺学.3版.北京：机械工业出版社,.3.
[5]陈宏钧.金属切学技术基本手册.北京:机械工业出版社,.5.
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