车辆工程毕业设计论文-基于capp的汽车制动器钳体工艺过程设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-基于capp的汽车制动器钳体工艺过程设计(编辑修改稿)内容摘要：

，与支架连接的两螺纹孔尺寸 M15 — 6H 以及与该螺纹孔有位置精度要求的两孔端面 (如图 b)。 另外，由于铸造精度较高，并且为了降低生产成本，提高效率，在满足零件要求的前提下，零件加工尽量采用一次加工切削得到。 (a) 8 (b) 图 21 零件图 毛坯类型的确定 技术要求： (1)未注公差按 IT13 级执行； (2)未注铸造圆角 R2— R3； (3)铸件不允许有气孔、疏松等缺陷； (4)石墨球化不差于三级； (5)铸件经人工时效处理，硬度： HB160— 210 毛坯的种类及其质量对机械加工有着密切的关系，提高毛坯质量，减少机械加工劳动量，可大大提高材料的利用率，降低机械加工成本。 根据工件的技术要求，经过分析，确定采用精密铸造的方法得到毛坯，完全可以达到零件的要求。 9 确定生产类型、加工设备及工艺装备 本产品属于轻型零件，按轻型零件的生产类型划分为：单件生产（ 100 件）、小批量（ 100500 件）、 中批（ 5005000 件）、大批（ 500050000 件）、大量生产为（ 50000件），而本产品的生产任务为每 8 小时 400 件，而且每天三班倒，依其此计算，零件的年生产能力为 43800050000 件，所以属大量生产。 本产品产量很大，应广泛地使用高效机床，先进的设备。 如加工中心，多坐标数控机床等等。 现在，随着数控机床的发展与普及，汽车生产当中，数控机床的使用量，越来越多。 使用数控机床以及加工中心来加工汽车零件，不但占地面积小，精度保证也很好；而且适应产品品种变化的能力强，柔性好。 依据厂家现阶段的设备条件及 客户的要求，本课题当中将尽量采用数控机床。 [11] 由于零件的工艺性较好，并且生产批量较大，工厂的现代化设备较完善，鉴于产量的要求，为了降低成本，提高劳动生产率，达到工件精度，可广泛使用专用夹具、专用刀具及量具。 基准的选择 定位基准的选择对保证加工面的位置精度，确定零件加工顺序具有决定性影响，同时也影响到工序数量、夹具结构等问题。 [12]因此，必须根据基准选择原则，认真分析思考。 粗基准的选择 考虑到设计上要求保证加工表面与不加工表面之间的位置要求和合理分配各加工表面的余量，同时为后续工 序提供精基准，并结合粗基准选择所遵循的原则。 [13]零件的生产批量大、形位精度高，应在一次装夹中完成多道工序的加工，这样可以保证零件有较高的精度，误差只取决于定位与机床精度。 分析零件的结构尺寸以及位置要求，本零件上有很多不加工表面，应以其中与加工表面相互位置精度较高的表面作为粗基准。 精基准的选择 精基准的选择应保证加工精度和装夹可靠方便，根据基准重合原则以及精基准选择的原则，选择加工表面的设计基准作为定位基准，可以直接保证设计精度，避免基准不重合误差。 本章小结 对零件工艺进行分 析，从零件的结构到毛坯 到最后 确定生产的类型， 对 粗基准考虑设计要保证加工表面与不加工表面之间的位置要求和合理分配各加工表面的余量。 10 第 3 章 机械加工工序的安排 机械加工工序的安排原则 如图 31， 根据基面先行的原则，首先以粗基准定位加工出精基准，故可以确定钳体零件加工的第一道工序为以粗基准 A定位加工出 B面为后续工序基准。 再由先主后次的原则，先安排主要表面（装配基面工作表面等）的加工，再安排次要的表面的加工，因此零件加工的第一步应该是 R1300+ B、 C，而把圆面 φ  、油槽、密封槽、 2— M1 M10 等螺纹孔和其它表面安排在其后。 由先面后孔这一原则，可以确定出，螺纹加工时先加工其端面，后加工底孔及攻螺纹。 工艺路线设计 工艺路线的提出 根据生产类型， 拟定提出以下二种工艺路线，分别如下： 工艺路线 1 工序Ⅰ 铣削端面 B和 C面及 R1300+。 采用三面刃铣刀，刀具半径为 130mm，两次走刀完成加工，一次铣削 B面和部分 R1300+；下次铣削 C面和剩下 R1300+的弧面。 工序Ⅱ 镗削加工φ  内圆面、油槽和密封槽，由于油槽和密封槽表面形状复杂，可以使用成形车刀一次加工完成。 工序Ⅲ 铣削加工 2M15 螺纹底孔端面，同一工位继续加工 M10 螺纹底孔端面及R12 的圆弧面。 可采用 R12 的立铣刀两次走刀完成 2M15 螺纹孔端面加工，同时 R12的立铣刀可一次走刀完成 M10 螺纹孔端面及 R12 的圆弧面的加工，减少换刀次数。 接下来铣削距离。 工序Ⅳ 钻削加工 2M15 螺纹底孔，采用两把钻头同时加工，保证了两孔轴线的尺寸精度。 然后同一工位同时加工两个锪孔， 攻 2— M15 螺纹，同样采用两孔同时加工，故可以保证了两个螺纹轴线的平行度。 再钻 M10 螺纹底孔换刀攻螺纹，完成这一工位所有的加工内容。 工序Ⅴ 钻削加工φ 3 孔，然后加工 M7 螺纹底孔，这样可以使φ 3孔起到导向的作用，防止加工 M7螺纹底孔时轴线容易歪斜的问题。 同一工位锪孔，换刀攻螺纹。 工艺路线 2 工序Ⅰ 用立式铣床铣削端面 B和 C面及 R1300+。 采用三面刃铣刀，刀具 11 宽度为 60mm，则端面 B 和 C 尺寸为 600+；刀具半径为 130mm,沿R1300+ 的弧面的半径方向进给， 完成 R1300+ 的弧面的加工。 换立式铣刀铣削 φ  ，使用成形铣刀一次加工完成油槽和密封槽。 工序Ⅱ 铣削加工 2M15 螺纹底孔端面，同一工位继续加工 M10 螺纹底孔端面及R12 的圆弧面。 为了节省工时，可采用 R12 的立铣刀两次走刀完成 2M15 螺纹孔端面加工 ,同时 R12 的立铣刀可一次性同时 M10 螺纹底孔端面及 R12 的圆弧面，接下来铣削距离。 工序Ⅲ 钻削加工 2M15 螺纹底孔，采用两把钻头同时加工，则孔轴线与其端面的垂直度由机床和夹具的精度保 证，同时保证了两孔轴线的尺寸精度。 然后同一工位同时加工两个锪孔，攻 2— M15 螺纹，同样采用两孔同时加工，故可以保证了两个螺纹轴线的平行度。 再钻 M10 螺纹底孔换刀攻螺纹，完成这一工位所有的加工内容。 工序Ⅳ 为了避免深孔加工过程中出现排屑困难，刀具冷却困难，可以选择先加工M7 的螺纹底孔。 在此基础上加工φ 3 孔可极大地缩短了走刀长度。 最后攻 M7 螺纹。 两种方案的比较分析 上述两种加工方案，原则上都可以满足生产要求，但详细分析比较其内在过程，会发现仍存在一定问题。 方案 1的工序过多，需要多次装夹，装夹时 产生误差，工件的形位公差难以保证。 工序Ⅰ中 R1300+ 的弧面需要两次走刀完成加工，第二次走刀结束位置很难控制，很可能 R1300+ 的弧面不连续。 工序Ⅱ采用镗床加工，由于工件是很不规则的零件，给装夹带来不便。 方案 2的工序Ⅰ综合了方案 1 的工序Ⅰ和工序Ⅱ，减少了一次装夹，在一次装夹中完成侧面 B 和 φ  的内圆的加工，可以达到垂直度的要求。 经过查阅资料，查得一般的数控加工中心不能带 R130 的铣刀，因为在加工的时候没有足够的空间可供其运动，而且刀库的空间不够。 只有 一些大型的加工中心才可以，但是价格很高。 工序Ⅲ的工步多，需要多次换刀，工人劳动强度大，并且使辅助时间过多。 可以考虑本工序采用加工中心，降低劳动强度，节省辅助时间，加工精度也能满足。 工序Ⅳ先加工 M7的螺纹底孔，再加工φ 3，虽然缩短了走刀长度，但是容易引起轴线歪斜的问题，不如方案 1的工序Ⅴ好。 最终工艺路线的确定 哈飞汽车公司系一家规模较大，现代化程度较高的汽车生产厂家，设备完备， 并拥有数个先进的加工中心，故零件的工序可遵循工序集中的原则，即在同一机床，同 12 一工位上实现多种加工方式，多面的加工。 由于加工量大，为了节省加工时间，可以采用旋转夹具，首先侧面 B 水平朝下，定位夹紧工件，铣削加工端面 B和 C 面及 R1300+的弧面及内孔；然后夹具旋转 1800，侧面 B水平朝上，完成 2M15 螺纹和 M10 螺纹的加工。 综合考虑方案 1 和方案 2的优、缺点，钳体零件的工艺路线分析如下 : 工序Ⅰ 加工设备是数控加工中心，采用专用夹具和量具。 工步 1 采用三面刃铣刀铣削端面 B和 C面及 R1300+ 弧面。 工步 2 立式铣刀粗铣 φ  的内圆。 工步 3 立式铣刀半精铣 φ  的内圆。 工步 4 成形铣刀一次加工完成油槽和密封槽。 工步 5 立铣刀铣削 2M15 螺纹底孔端面。 工步 6 立铣刀铣削 M10 螺纹底孔的端面和 R12 的圆弧面。 工步 7 立铣刀铣削 宽 的槽 工步 8 麻花钻钻削 2M15 螺纹底孔。 工步 9 麻花钻钻削 M10 螺纹底孔。 工步 10锪 2φ 17 的沉头孔。 工步 11攻 2M15 螺纹。 工步 12攻 M10 螺纹。 工序Ⅱ 加 工设备是数控加工中心，采用专用夹具和量具。 工步 1 麻花钻钻削 φ 3孔。 工步 2 锪 M7 螺纹底孔。 工步 3倒角 1X450。 工步 4 攻 M7 螺纹。 关键表面的加工方法分析 三面刃铣刀加工过程分析 第一 道工序是铣削端面 B 和 C 面及 R1300+，采用三面刃铣刀，刀具轴线围绕 R130 弧面的轴线做圆弧运动，完成加工。 如果刀柄半径过大或刀具半径过小，那么就使刀柄与工件尾部撞击，不能加工（如图 31）。 现对这一问题展开分析：加工过程（如图 32）所示，刀具宽度为 60mm，刀具半径为 80mm,刀柄半径为 25 mm，刀具轴线围绕 R130 圆弧轴线做 R50 的圆弧运动，刀杆的最大外圆运动轨迹为 248。 150 圆弧，与工件尾部最小距离是 13mm，不能发生撞击问题。 故此三面刃加工过程可以实现。 42 圆弧面加工示意图 13 图 31 干涉图 32 圆弧面加工示意图 14 油槽和密封槽加工过程分析 铣削 φ  内圆面结束，开始铣削油槽和密封槽的过程中，选用成形铣刀加工，刀杆轴线与内圆轴线有一定的偏移，刀杆轴线绕着内圆轴线做圆周运动，如果刀杆与 R21 圆弧发生干涉，则油槽和密封槽不能用 铣削加工。 （如图 33）。 现就这一问题进行研究。 铣削油槽和密封槽过程如图 34 所示。 选用刀具外圆直径为 φ 50、 刀杆直径为 φ 20的成型铣刀，为提高加工效率，刀具上四组切削刃。 铣削前位置如图 34（ b）所示，刀杆与 R21 圆弧底不发生干涉，有 11mm 的距离，刀具可以进入。 铣削结束如图 34（ c）所示，刀具轴线饶内圆 φ  的轴线做半径为 8mm的圆周运动，刀杆与 R21 圆弧底最小距离为 3mm，不发生干涉。 故次方案可行。 33 干涉图 图 43 干涉图 15 （ a）进刀路线 （ b）加工前位置 （ c）加工到最小距离位置 （ d）刀具尺寸 图 34 油槽加工示意图 16 三面刃铣刀铣削加工中的工件变形问题 端面 B与内圆 φ  轴线有垂直度的要求，三面刃铣刀铣削端面 B 和 C 面及R1300+ 的弧面时产生切削力，工件尾部相当于一个悬臂梁，在工件轴向的切削分力使工件尾部发生变形 ,如果切削引起的变形量超出了垂直度的要求，则此加工方法不可行。 哈飞公司制造本零件时就存在这样的问题，最后他们采用了补救措施，增加了一道工序，才满足了垂直度的要求。 这样不但增加了加工时间，而且提高了成本。 我所做的研究是 证明我的这种加工方案直接可以达到垂直度的要求，不用补救措施。 尾部定位与受力情况 为了分析的方便，把工件的尾部与主体割开（如图 35）。 约束面 3的六个自由度，就可以将尾部固定住，也符合工件原来的特性。 面 2 为夹紧面，受夹紧力作用，面 4为加工表面，受反切削力的作用。 由于工件尾部有加强筋，通过分析比较，当三面刃铣刀加工到线 1的位置时，尾部的轴向变形最大。 分析尾部变形。 线 1 面 2 面 4 面 3 图 35 定位和受力图。