汽车制造工艺学课设加力开关1.doc

加力开关工艺规程课程设计
目 录
摘要 - 1 -
第1章 零件图样的的工艺分析 - 3 -
1.1 零件的工作状态及工作条件 - 3 -
1.2 零件的结构分析 - 4 -
1.3 零件技术条件分析 - 4 -
1.3.1 表面精度 - 4 -
1.3.2 表面间的位置精度 - 4 -
1.3.3 零件的其他技术要求 - 5 -
1.4 零件材料及切削加工性 - 5 -
1.5 零件图尺寸标注分析 - 5 -
1.6 零件的工艺性分析 - 5 -
第2章 毛坯的设计 - 7 -
2.1 毛皮种类的确定 - 7 -
2.2 毛坯的工艺要求 - 7 -
2.2.1 毛坯的余量和公差 - 7 -
2.2.2 毛坯的技术要求及说明 - 7 -
第3章 零件的工艺规程设计 - 8 -
3.1 工艺路线的制定 - 8 -
3.1.1 制定方案 - 8 -
3.1.2 加工方法的选择 - 10 -
3.1.3 工序的阶段划分 - 11 -
3.1.4基准的选择 - 11 -
3.1.5热处理工序的安排 - 12 -
3.1.6辅助工序的安排 - 12 -
3.2 工序尺寸的确定 - 12 -
第4章 设备的选择 - 17 -
4.1 机床的选择 - 17 -
4.1.1 车床的选择 - 17 -
4.1.2 铣床的选择 - 17 -
4.1.3 钻床的选择 - 17 -
4.1.4 磨床的选择 - 17 -
4.2 切削工具的选择 - 17 -
4.3 量具的选择 - 18 -
4.4 夹具的选择 - 18 -
第5章 专用夹具设计——铣床夹具 - 20 -
5.1 零件工序 - 21 -
5.2 定位方案 - 21 -
5.3 夹紧方案 - 21 -
5.4 对刀方案 - 21 -
5.5 尺寸的确定及计算 - 21 -
5.6工艺性要求 - 22 -
总结 - 23 -
参考文献 - 24 -

加力开关工艺规程课程设计
摘要
汽车制造工艺学课程设计，是对汽车制造工艺学这门课程的一次总结和实习
在本次课程设计中，为了使理论在实践中得到可行性的加工，必须对各种数据进行严格的查取，通过查机械加工工艺手册保证工件的可加工性。加强了对理论知识的理解，并且应用到了生产实践中去。提高了自我的实践能力。通过对工艺卡片的编写，也熟悉了生产中的各个环节。
加力开关是我们这次课程设计的对象，在说明书中对其功能、结构特点、材料的性质及其加工特性进行了详细的分析。详细的制定了工艺路线并对其进行了优化设计，为避免工序的重复，对零件的主要加工表面和工序的集中与分散进行了认真的比较。

关键词：加力开关；工艺规程；粗车半精车精车；加工余量；公差

图 加力开关零件图
第1章 零件图样的的工艺分析
1.1 零件的工作状态及工作条件
在高温、高油压的条件下工作。
材料性能：QAL 10-4-4，系高强耐热青铜，高温400℃下机械性能稳定，有良好的减磨性。在大气淡水和海水中抗腐蚀性很好。布氏硬度170-220。
材料状态：QAL 10-4-4，棒料，材料状态为挤制，抗压强度 686-637，伸长率 4-5%。

1.1
1.2 零件的结构分析
有零件图上看，加力开关是由光轴类的毛坯经车削、铣削、钻削、磨削等多种加工方法，加工而成的零件。从整体上来看，它的结构并不复杂，是一个阶梯轴，由一个大圆把它分成两段，一边为小端，一边为大端。小端有螺纹配合，并根据配合需求铣出了一对互相平行的小平面，同样在大圆上也有一对铣出的平面。在大端有一个深为的中心油道和六个调整油压的通油小孔，另外，为保证配合紧密，无间隙，在大圆右端扯了一个宽为的的环形槽。最后还有一个简单的成形面。
1.3 零件技术条件分析
1.3.1 表面精度
总体看来加力开关的表面精度要求较高，因为它是一台发动机上的一个重要零件，发动机是汽车的心脏，本身要求装配精度就很高，那么自然发动机上的零件精度要求也要很高，这样才能保证装配精度。其最低粗糙度为3.2，有些高精度配合部位的粗糙度甚至要达到0.1，其余一些次重要部位的粗糙度也要达到1.6。
加力开关的圆柱面A为主要表面，为了防止漏油，其精度要求较高，尺寸精度要求IT4级，表面粗糙度为0.1。螺纹与配合件配合，故是主要表面，精度要求为2级。其他不重要表面和非工作表面的粗糙度为1.6、3.2，尺寸精度为IT12-13级，经典度要求较低。深孔及通油小孔的尺寸精度为IT9-11级之间，由于孔的直径较小，而且通油，故表面粗糙度要求不高，达到3.2即可，它们是主要表面。位置精度要求：C端面与A柱面有垂直度要求，为0.05。
1.3.2 表面间的位置精度
大圆端面为达到配合无间隙，因此要保持一定的垂直度，垂直度误差不得超过0.05。
1.3.3 零件的其他技术要求
零件毛坯选用45#热轧钢棒料，加工前需要进行热处理（淬火）使表面硬度达到200-240HB，是材料的硬度提高，便于加工。最终检验时要严格按照设计尺寸以及设计要求进行检验。
1.4 零件材料及切削加工性
加力开关选用材料45#热轧钢棒料。
抗拉强度b=610N/ （查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表 3-11 优质碳素钢的化学成分和机械性能）。

热处理后 HB=200-240 （查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表 3-11 优质碳素钢的化学成分和机械性能）。
主要特性：45#钢刚度好，是高强、耐热、耐压力材料。加工型号，可焊接，不易纤焊。在普通机床上加工即可达到相应的要求精度。
化学成分：含C 0.42-0.50% ，Si 0.17-0.37% ，Mn 0.50-0.80% , P0.04% , S0.04% ,Cr0.25% ,Ni0.25% 。
1.5 零件图尺寸标注分析
如图1.1所示，设计尺寸多以大圆端面为基准，而大圆端面以A基准保持垂直度，所以A为设计基准。通油小孔很小，需要小麻花钻加工，尺寸达到精度等级仅需要通过一次加工即可。
1.6 零件的工艺性分析
零件中直径为A的圆柱表面为加工重点，其表面粗糙度为0.1，所以需要通过研磨才能达到此精度要求。其他一些表面精车即可达到其所需要的粗糙度要求。而孔的加工除了要保证其位置精度外没有其他特殊的要求，因为它不参加配合，只是油道。单位了保证零件的适用性和工序的合理性要再研磨前加工，防止夹具划伤表面，影响精度和粗糙度，且要先加工3的深孔再加工通油小孔，防止后加工深孔使得通油小孔被堵死，影响零件的使用性能。

第2章 毛坯的设计
2.1 毛皮种类的确定
毛坯种类的选择是根据所要加工的零件的形状、尺寸、工作条件、状态、生产类型等诸多因素决定的。由于零件的基本结构为圆柱形，且是大批量生产，为了保证较高的生产率，可以选择棒料，以便于进行连续加工，避免装卸工件麻烦，因45#钢属压力加工用钢，棒料可以为挤制而成，保证直径为23。由于材料的刚度较差，为改善加工性能在下料后进行淬火加回火处理，热处理后的硬度为HB=200-240.
2.2 毛坯的工艺要求
2.2.1 毛坯的余量和公差
由于材料比较好加工，且零件直径不大，所以毛坯直径可以选取23，长度可选921（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表12-26 光轴类和多台阶轴类的机械厂加工余量及公差）。

图1.1
2.2.2 毛坯的技术要求及说明
(1) 锻造淬火加回火处理。HB200-240.
(2) 表面缺陷层的深度不超过机械加工余量的一半。
(3) 周边允许的残余毛边。

第3章 零件的工艺规程设计
3.1 工艺路线的制定
3.1.1 制定方案
有上面的零件结构图分析可知：成品主要包括孔、槽、成型面和螺纹。其中孔包括中心油道，和通油小孔；槽包括环形大槽、环形小槽和2小槽。再综合其他精度要求和一些细节问题可以初步确定第一套方案：
00 下料
05 热处理
10 粗加工一端 平端面 钻中心孔车外圆
15 粗车另一端平端面 钻中心孔车外圆
18 粗车大端外圆
20半精车大端外圆
25粗车大端外圆
30粗车小端各部（小端外圆）
粗车大圆左端面
32半精车小端外圆
35精车小端外圆、倒角
精车大圆左端面
外圆
40钻中心深孔（中心油道）
45 车成型面
车槽（环形槽）
50环形槽
55精铣大圆扁面（双面）
60精铣小圆扁面（双面）
65 铣2槽（双面）
70 钻通油孔
75 粗磨大端外圆
80 研磨大端外圆
85 压力冲洗
90最终检验
经对上述方案的讨论验证，认为钻通油小孔应放到什么位置有争议，若按以上方案进行加工，在钻中心油道或2槽是很可能将0.8的通油小孔堵死，对整个加工造成了重大的影响，因此，又制定了第二套方案：
00 下料
05粗加工一端、平端面、钻中心孔、车外圆
10粗加工另一端、平端面、钻中心孔、车外圆
15 粗车长端各部（大端外圆、端面及台阶）
20 精车长端外圆
精车大圆右端面
车大端倒角
25 粗车小端各部（车小端外圆）
粗车大圆左端面
30精车小端端面、外圆、倒角
精车大圆左端面
35攻螺纹
40切槽，车成型面
45 精铣大圆扁面（双面）
50精铣小圆扁面（双面）
55 铣2槽（双面）
60钻深孔
65钻通油小孔（6个）
70粗磨长端外圆
75精磨
80压力冲洗
85最终检验
第1套方案优点：
1、 同种类加工尽量在该种类加工机床上一次完成；
2、 一端上的加工尽量一次完成，省去的装卸工件的时间在一定程度上提高了劳动生产率；
3、 加工次序安排合理，保证了工件加工后的精度要求。
4、 增加半精车，保证精度和受力。
3.1.2 加工方法的选择
1、外圆加工：45°偏头外圆车刀
（查《机械加工工艺手册》表）
2、断面的加工：90°偏头端面车刀
（查《机械加工工艺手册》表10-11）

3、大、小扁面：圆柱形铣刀（GB1115-85）
相应参数：D=50 d=22 L=50
（查《机械加工工艺手册》表4.4-3）
4、铣2槽：粗齿锯片铣刀（GB1120-85）
相应参数：d=13 L=2mm D=50
（查《机械加工工艺手册》表10-37）

5、 车成型面：成型车刀
6、 车环形槽：切槽车刀
（《机械加工工艺手册》表4.2-2）
7、 车螺纹：圆体螺纹车刀
（查《机械加工工艺手册》 表4.6-1）
8、 钻中心孔：中心钻(GB6078-85)
相应参数：d=1mm d1=3.15mm l=31.5mm
9、 钻中心油道：直柄长麻花钻（GB1437-85）
相应参数：L=100 l=66
（查《机械加工工艺手册》 表10-22）

10、 钻0.8通油小孔：直柄小麻花钻（GB1437-85）
相应参数：L=30 l=10 d=0.8mm
（查《机械加工工艺手册》 表4.3-5）
11、 钻1通油小孔：直柄小麻花钻（GB1437-85）
相应参数：L=34 l=12 d=1mm
（查《机械加工工艺手册》 表10-22）

另外，在对工件进行加工前，要对毛坯进行淬火、冷却、回火处理，以提高工件的可加工性。
3.1.3 工序的阶段划分
A表面的精度要求为IT4级，表面粗糙度为0.1，故最后加工方法选用研磨。
粗车→半精车-精车→粗磨→研磨。
3.1.4基准的选择
根据最终工序的选择原则：
（1）原始基准与设计基准重合，以避免尺寸换算和压缩公差。
（2）便于作测量基准，以便测量方便和测量简单，由于零件尺寸要求不太高，故采用上诉原则时，要减少尺寸链，零件的尺寸精度也可以保证。
根据定位基准的选择原则：
（1）定位基准的应力求和原始基准重合。
（2）使定位准确稳定可靠并使夹具结构简单，根据此原则，为了保证零件的位置精度，可以采用互为基准的原则，以获得提高的精度。
根据中间工序的原始基准选择原则：
（1）当原始尺寸参与见解保证零件的设计尺寸时，要使有关尺寸链的环数尽可能的减少。
（2）要使精加工余量的变化尽可能的小。
3.1.5热处理工序的安排
由于零件的材料为有色金属，材料软HB=180-200,加工性差，故只有在提高材料的机械性能，改善材料的加工性的前提下，将热处理工序安排在机械加工前。经过淬火、回火使得材料的硬度达到HB=200-240,再进行加工。
3.1.6辅助工序的安排
检验工序分为中间检验和最终检验，中间检验在粗车之后，钻孔以前或零件从一个车间转移到另一个车间。检验工件的位置公差和尺寸。最终检验放在最后。
3.2 工序尺寸的确定
00：下料
45钢D=21.00 a=4mm L=92
05：热处理
淬火 高温箱式炉
冷却 冷流水
回火 63030℃
10：粗车两端面钻中心孔
切断余量：a=4mm
端面粗车加工余量为：a=0.7
（查《机械制造工艺设计手册》 表1-28）
轴向加工量：92-88.7=3.3
保证轴向尺寸为L=
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表13-4）

15：粗车外圆
粗车外圆加工余量为：a=0.9
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表13-4）
径向加工量：21-19.9=1.1
保证径向尺寸为：=
（查《机械加工工艺手册》 表1.4-1）
20：粗车大端各部
外圆粗车加工余量：a=0.9
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表13-4）
径向加工量：2
保证大端外圆：
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表13-4）
轴向加工量：
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表4-18)

25：精车大端外圆 精车大圆右端面 车大端倒角
外圆精车加工余量：a=0.3
（查《机械制造工艺设计手册》 表1-27)
径向加工量：0.6
保证大端直径
精车大圆右端面
轴向加工量：0.7
保证大端轴向长度：700.2
车倒角：1.545°
30：粗车小端外圆 粗车大圆左端面
粗车小端外圆加工余量：a=0.9
（查《机械加工工艺手册》 表13-4)
径向加工量：10
保证小端外圆：
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表4-17)

粗车大圆左端面
保证大圆轴向长度为：
（查《金属机械加工工艺人员手册第三版》 表4-18)

35：精车小端端面 外圆 精车小端倒角 精车大圆左端面 外圆
精车小端端面加工量：0.7 保证零件总长在88±0.4
精车小端外圆径向加工量：0.8
保证小端外圆径向尺寸为：
精车小端倒角145°
精车大圆左端面加工量：0.5
保证大圆轴向长度：30.2
精车大圆外圆径向加工量：0.9mm
保证大圆外圆
40：钻中心深孔
孔深L=600.15
孔径
用直柄长麻花钻一次成型
45：车成型面
以大圆右端为工序基准，成型面右端到大圆右端的距离为
成型面左端到大圆右端的距离为
50：车环形槽（宽槽和窄槽）
车宽槽
环形槽所在轴段轴的径向尺寸为
车窄槽
环形槽所在轴段轴的径向尺寸为
槽右端到大圆右端的距离为mm
55：精铣大扁面
保证两平行大圆扁面间的距离为：mm
轴线与大扁面间的距离为：
60：精铣小扁面
保证两平行小平面间的距离为：
保证轴线到小扁面之间的距离为：
65：铣槽
槽深为
槽右侧到大圆右端面距离为：58
70：钻通油小孔
钻4孔
钻两孔
在钻床上利用专用夹具可以保证空的位置精度。
75：粗磨大端外圆
磨削余量：0.2
为研磨做准备，保证大端外圆直径：φ14.2

80：研磨大端外圆
保证大端外圆直径：
工件加工过程中的最后一道工序，也是保证零件精度的一到重要的工序，要保证大端外圆精度为0.1，防止在工作中漏油。

第4章 设备的选择
4.1 机床的选择
4.1.1 车床的选择
该机床应该具有车外圆、端面、加工螺纹等功用，并且能在保证一定的加工精度的同时，适应大批量生产的要求；从工件自身的外形尺寸来看，应选择小型机床，这样不仅便于加工，同时也增加了工件定位的精确性。根据这个原则进行选择。
经筛选，选择单六角自动车床C1325为加力开关的加工车床，具体参数如下：
棒料的最大直径：25mm；
可加工螺纹
工件棒料的最大直径为21 最大长度为92mm
因此该机床完全满足要求。
4.1.2 铣床的选择
立式铣床： XK5040 卧式铣床X6120
4.1.3 钻床的选择
立式钻床Z518
4.1.4 磨床的选择
外圆磨床M133
主要参数：磨削工件直径：2-40
4.2 切削工具的选择
切削工具类型构造、尺寸和材料的选择主要取决于工序所采用的加工方法，以及加工表面的形状尺寸和精度，工件的材料等因素，选择刀具时，要采用标准切削刀具，应注意切削工具、切削性能，合理选择。
一般的工序在车床上进行，车刀的选择不用太多要求。一般为45偏头外圆车刀呵90偏头端面车刀。
工序40 钻深孔 工序70 钻通油小孔 工具：直柄小麻花钻
工序45 切槽 车成型面 工具：切槽刀 成型车刀
工序50 车螺纹 工具：螺纹车刀
工序55 精铣大扁面 工具：圆柱铣刀
工序60精铣小扁面 工具：直柄立铣刀
工序65 铣小槽 工具：直柄立铣刀
工序75 粗磨大端外圆
工序80 研磨 工具：平行砂轮
4.3 量具的选择
选择量具时首选要考虑所要求检验的精度，以便能正确反映工件的实际加工情况，至于测量工具的形式则主要取决于生产类型。大批量生产时游标卡尺便于测量。
本零件是大批量生产，大圆为主要的面在加工中应重点注意，在测量时要尽量保持其精度。一般的工序测量只用游标卡尺即可。
工序75粗磨大端外圆 工具：千分尺
4.4 夹具的选择
夹具的主要作用，可靠地保证工件的加工精度；提高加工效率；减轻劳动强度；充分发挥和扩大机床的工艺性能，按夹具的应用范围可以分为通用夹具、专业夹具和可调夹具。
零件的大部分加工是在车床进行的，所以夹具用车床原有的夹具即可。夹具：三爪卡盘、顶尖
在磨削时为防止和夹具划伤表面应用双顶尖
工序80 研磨 夹具：双顶尖
当工件在铣床和钻床上加工时应用专用夹具进行装夹，从而提高工作效率。
工序40 钻深孔 夹具：专用夹具
工序55 精铣大扁面 工序60精铣小扁面 夹具：专用夹具
在钻削4个通油小孔时，每个通油小孔是成一定角度的，所以要用到可以计算角度的夹具。
工序70 钻通油小孔 夹具： 顶尖 分度器

第5章 专用夹具设计——铣床夹具
5.1 零件工序
分析零件图和工序图。夹具是在切削加工中，用以准确的确定工件位置，并将工件牢固的夹紧的一种工艺装备。它的主要作用是：可靠的保证工件的加工精度；减轻劳动强度；充分发挥和扩大机床的工艺性能。
加工Ø2小孔之前，大扁面与小扁面均要铣出，而Ø3孔也已经加工出来，圆柱面大致已经车好，所以轴可以作为定位基准。
5.2 定位方案
定位=不重合+移动=0，其中 不重合=0 故定位方案符合要求。
5.3 夹紧方案
在夹具上底座接触部位采用M10，而V型块采用手动快速螺旋夹紧机构。夹紧时
注意不能破坏定位，而且需要夹紧变形问题
5.4 对刀方案
采用直角对刀装置：
1） 用对面块及平塞尺来控制铣刀的高低位置，使加工面到定位面有一定距离。
2） 塞尺采用对刀平塞尺。
3） 采用方形对刀块。
5.5 尺寸的确定及计算
1、有国家标准的零件均采用标准件；
2、重要定位、夹紧元件尺寸如图所示；
3、其他尺寸：如夹具体底座座厚10mm ,支座等
5.6 工艺性要求
1．铣大小扁面工序时，由于夹具具有两个紧固螺钉，故需要设计夹具与铣床工作台夹紧机构。
2.考虑铣面时装卸零件，同时保证夹具结构紧凑、尺寸合适、提高工作效率。因此安装2个V型块2个双面V型块来实现零件的多个装夹。
3.考虑到结构简单，装夹牢固因此用两个平行的螺杆贯穿V型块，并且以螺钉连接V型块于支撑体，从而固定最左端的单面V型块。

总结
机械制造工艺学课程设计是我们大学期间最重要的一次课程设计，这是我们
在毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。
为期三周的汽车制造工艺学课程设计圆满结束了。在这三周的时间里我对这门课程又做了一次深层次的认知和学习。
在此次课程设计过程中主要通过电脑对两件机械元件进行了绘制。体现了现代生产方法在实际中的应用。提升了个人的理解能力。比如在工艺卡片的设计制作过程中涉及到了大量的偏差的查取，利用《机械加工工艺手册》查到精确的数值，确保了实际生产的可行性。开始的时候查取比较困难，后来熟练后能较快的得到所需的数值。利用了AUTO CAD制图，学会了基本的制图方法。也为今后对CATIA的学习铺垫了基石。是日后工作的保障。
在三周的课设过程中，虽说很忙，但是非常有乐趣。有独立的解决问题，也有和同学协作解决的，在老师的帮助下的以快速的解决。最后对老师的三周的辛苦付出表示衷心的感谢！

参考文献
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