工艺路线制定

1.设计任务1.1题目：EQ140汽车转向器壳体工艺及夹具设计1.2产品批量：2万件/年1.3任务要求:EQ140汽车转向器壳体零件图;毛坯图;机械加工工艺卡片一套;工艺装备设计－典型夹具结构装配图;工艺装备的主要零件图;设计说明书。2.零件的分析2.1零件的作用采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。而汽车转向器壳体是汽车转向器的一个重要组成部分。壳体的三维图如下：2.2零件的工艺分析汽车转向器一共有五个重要的加工表面，这些表面不仅要满足自身的精度等级和粗糙度等级，同时他们之间也有一定的位置要求。2.2.1底面T32底面的粗糙度要求是：的最大允许值为1.6。采用的加工工艺方法是：粗铣半精铣精铣。2.2.2侧面T1、T2侧面的粗糙度要求是：的最大允许值为3.2。采用的加工工艺方法是：粗铣半精铣精铣。2.2.3主轴孔D3、D4主轴孔的尺寸为，公差等级为IT7；主轴孔的粗糙度要求是：的最大允许值为1.6。采用的加工工艺方法是：粗镗半精镗精镗。2.2.4摇臂轴孔D1、D2靠内摇臂轴孔D1的尺寸为，公差等级为IT8；靠内摇臂轴孔的粗糙度要求是：的最大允许值为1.6。采用的加工工艺方法是：粗镗半精镗精镗。靠外摇臂轴孔D2的尺寸为，公差等级为IT8；靠外摇臂轴孔的粗糙度要求是：的最大允许值为3.2。采用的加工工艺方法是：粗镗半精镗精镗。D1对D2的表面跳动量为0.10。2.2.5摇臂轴外圆摇臂轴外圆的基本尺寸是；摇臂轴外圆的粗糙度要求是：的最大允许值为6.3。采用的加工工艺方法是：粗车半精车。2.2.6T1、T2对D3、D4垂直度0.05/100;T3对D1轴线的垂直度0.10/100;D1轴线和D3、D4轴线的垂直度0.05/100;T1、T2同T3垂直度0.05/100;2.2.7和同轴度用工艺保证，即采用一次装夹加工成型的方法来进行。33.工艺规程设计3.1确定毛坯的制造方式零件材料是HT200。由于零件年产量为20000件，已达大批生产的水平，采用砂型机器造型的方法生产毛坯。3.2基准的选择基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。定位基准有粗基准和精基准之分。工件加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这种定位基准为粗基准；在以后的工序中则使用经过加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为精基准。3.2.1粗基准的选择粗基准的选择有以下几条原则：（1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准；（2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准；（3）在与上项相同的前提条件下，若零件上有的表面不需加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准；（4）选用粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇口、冒口及其他缺陷。现选取主轴孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一组共两个短V形块支撑主轴孔的外轮廓表面作主要定位面，以消除四个自由度，再用一个支撑钉支撑在摇臂轴外圆的台阶面上，再消除一个自由度。由于这是要完成粗铣底面的加工，所以限制五个自由度就可以满足加工要求了。3.2.2精基准的选择精基准的选择要遵循以下一些原则：（1）“基准重合”原则；（2）“基准统一”原则；（3）“互为基准”原则；（4）“自为基准”原则。所以在本零件加工中，选择已加工的底面作为精基准。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案一工序1粗铣底面工序2转M8螺纹的的孔；倒角，攻丝工序3转M14螺纹的的孔；倒角，攻丝工序4粗车摇臂轴外圆工序5粗镗主轴孔4工序6粗镗摇臂轴孔；粗镗摇臂轴孔，倒角工序7粗铣两侧面，倒角工序8转两侧面M10螺纹的的孔；倒角，攻丝工序9半精铣底面工序10精铣底面工序11半精车摇臂轴外圆工序12半精镗主轴孔工序13精镗主轴孔；主轴孔两端倒角工序14半精镗摇臂轴孔；半精镗摇臂轴孔工序15精镗摇臂轴孔；精镗摇臂轴孔工序16半精铣两侧面工序17精铣两侧面工序18去毛刺，清洗工序19终检3.3.2工艺路线方案二工序1粗铣底面工序2转M8螺纹的孔；倒角，攻丝工序3转M14螺纹的孔；倒角，攻丝工序4粗铣两侧面，倒角工序5转两侧面M10螺纹的孔；倒角，攻丝工序6粗镗主轴孔工序7粗镗摇臂轴孔工序8粗车摇臂轴外圆；粗镗摇臂轴孔，倒角工序9半精铣底面工序10精铣底面工序11半精铣两侧面工序12精铣两侧面工序13半精镗主轴孔工序14精镗主轴孔工序15半精镗摇臂轴孔工序16精镗摇臂轴孔工序17半精车摇臂轴外圆；半精镗摇臂轴孔工序18精镗摇臂轴孔工序19去毛刺，清洗工序20终检53.3.3两种工艺方案的比较与分析上述两种方案的最大区别在于：方案一中是先加工孔面再加工两侧面，方案二中是先加工两侧面再加工表面。而拟定工艺路线的基本原则中包含这样两条：先面后孔；先基准面后其他功能面。两侧面在精加工阶段可能会做辅助基准，所以应该是先加工两侧面再加工孔面。方案一中将孔和孔的加工合到一个工序中，而方案而中则将此分为两个工序。由于铸造工艺的限制，在铸造毛坯时，孔和孔初始值是一样的，那么在后续加工过程中孔的加工次数将多于孔，那么将这两到工序分开则更为合理。其次孔和孔的同轴度需要用工艺保证，所以应该在一次装夹中完成对这两个面的加工。鉴于以上原因，方案二较方案一更符合此零件的加工要求。3.4毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸的确定3.4.1铸件毛坯的加工余量以下所查表均来自《实用机械制造工艺设计手册》（机械工业出版设）。根据AQ140汽车转向器壳体的使用要求和现有参考资料的情况，转向器壳体材料定为HT200。由于要求的是每年生产2万件，所以采用砂型机器造型。查表2-3可知铸件的尺寸公差是CT9级，加工余量等级MA为G。铸件底面的基本尺寸是242mm，查表2-4可知其加工余量为5.5mm；侧面的基本尺寸是91mm,查表2-4可知两侧面分别的加工余量为2.5mm;主轴孔的基本尺寸是其长度为242mm，查表2-4可知其单侧加工余量是4.0mm;对于摇臂轴孔，考虑到铸造的便宜性,在铸造时，摇臂轴仅有两种孔径，即中间不加工孔和两端需加工的孔。需加工孔的基本尺寸是其长度45mm，查表2-4可知其单侧加工余量是2.5mm。摇臂轴外圆的基本尺寸是其直径62mm，查表2-4可知其单侧加工余量是2.5mm。3.4.2机械加工余量及工序尺寸（a）摇臂轴外圆工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度/尺寸公差/mm表面粗糙度精车26.3626.3半精车312.56412.5毛坯——IT14（0.74）——67——（b）底面加工（此时的尺寸指的是底面与另一端的尺寸）工序工序间工序间工序间工序间6名称余量/mm经济精度/mm表面粗糙度/尺寸/mm尺寸公差/mm表面粗糙度精铣0.3IT81.61501.6半精铣1.0IT11（0.25）6.3150.36.3第二次粗铣1.7IT12（0.40）12.5151.3第一次粗铣2.5IT13（0.63）2515325毛坯——IT14（1.00）——155.5——（c）两侧面加工（此时的尺寸指的是某侧面与中心线之间的距离，余量是单边余量）工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度/尺寸公差/mm表面粗糙度精铣0.3IT73.21213.2半精铣0.7IT11（0.25）6.3121.36.3粗铣1.5IT13（0.63）12.512212.5毛坯——IT14（1.00）——123.5——（d）孔加工工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度/尺寸公差/mm表面粗糙度精镗0.31.6391.6半精镗13.238.73.2第二次粗镗1.56.337.76.3第一次粗镗2.212.536.212.57毛坯————34——（e）孔加工工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度/尺寸公差/mm表面粗糙度精镗0.41.6601.6半精镗1.03.259.63.2第三次粗镗2.06.358.66.3第二次粗镗2.312.556.612.5第一次粗镗2.312.554.312.5毛坯————52——（f）孔加工出于铸造工艺可行性的考虑，孔铸造所得到的毛坯孔的尺寸与孔的一样，即为，所以在加工孔之前，先经过一系列的粗镗，这些加工结束后只要保证孔的尺寸为即可，无粗糙度要求。然后再开始下面的加工。工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/mm表面粗糙度/尺寸公差/mm表面粗糙度精镗0.43.2563.2半精镗1.06.355.66.3粗镗2.112.554.612.5毛坯————52.5——（d）螺纹孔的加工此零件的所有螺纹孔均采用粗牙普通螺纹，则攻螺纹前的钻孔直径如下：螺纹孔钻孔直径（mm）8M1411.9M108.5M86.8注：以上数据均查自《实用机械制造工艺设计手册》（机械工业出版设）第七章。3.5确定切削用量及基本工时这里我仅考虑具有代表性的一道工序，此工序所耗时间也基本上是最大的。我选择分析精镗主轴孔这道工序来进行分析。精镗主轴孔之前的尺寸是，表面粗糙度是3.2。精镗之后所要得到的尺寸要求是，表面粗糙度要求是1.6。孔的长度为242mm。3.5.1机床选择选用卧式铣镗床TX618，其主要技术参数如下：主轴直径：200mm最大镗孔直径：200mm主轴转速：级数是14，范围是8~1000r/min工作台行程：纵向是1100mm，横向是850mm工作精度：表面粗糙度为1.6电动机功率：5.5kw3.5.2刀具选择这里道具材料是硬质合金，刀具类型是镗刀块，镗杆以镗套支撑。3.5.3切削用量选择查《实用机械制造工艺设计手册》中表8-15可知：切削速度，进给量，被吃刀量（直径上）3.5.4有关量的计算a）转速的验算假设镗刀块的旋转直径d是镗床主轴直径，即d=200mm。则转速为60000600000.4/min38.22/min200cvndrr由上可知，主轴转速：级数是14，范围是8~1000r/min。所以所选择的机床是可以满足加工要求的。b）时间的验算精镗主轴孔的加工余量是0.4mm（直径上），而被吃刀量（直径上），所以只需要走刀一次即可完成加工。而主轴孔的长度是l=242mm，考虑到镗刀块的旋转直径大于镗床主轴9直径，取转数n=35r/min，则单件加工时间为：24296.82.596.8min2.766min35lNrrfNtn所需转数所需时间一年按生产300天计算，每天的工作时间是8小时，由于零件加工是流水线作业，则年生产能力是：860300/520602.766件年件/年20000件/年由此可见，此种零件加工的工艺安排是可以满足加工能力要求的。4.夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。老师布置的任务是设计精镗摇臂轴孔夹具的设计。本夹具将用于卧式铣镗床TX618。刀具为硬质合金的镗刀块。4.1问题的提出本夹具主要用来精镗摇臂轴内孔，孔是主要的工作面，尺寸精度和表面质量要求高。本到工序是此孔加工的最后一道工序，所以在本道工序加工时，应主要考虑如何满足精度和表面质量要求，同时兼顾一下劳动生