前轮毂工艺装备设计 毕业论文.doc
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1、 前轮毂工艺装备设计目 录目录.2摘要.41 绪论.61.1 轮毂在车辆中的作用及国内外制造现状.61.2 轮毂的生产技术.71.2.1 铸造.71.2.2 锻造.72 工艺设计说明.8 2.1 零件分析.82.1.1 零件的作用.82.1.2 零件的工艺分析.9 2.2 工艺规程设计.102.2.1 确定毛坯的制造形式.102.2.2 基准的选择.102.2.3 制订工艺路线.112.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.162.2.5 切削用量及基本工时的确定.193 专用夹具设计说明.26 3.1 问题的提出及夹紧方案的确定.26 3.2 夹具设计.273.2.1 夹紧力的确定
2、.273.2.2 切削力及夹紧力的计算.283.2.3 定位基准的选择.283.2.4 各元件的选择.293.2.5 定位误差分析.303.2.6 夹具操作简要说明.304 总结与致谢.315 参考文献.32附录一 英文科技文献翻译.33附录二 毕业设计任务书.42附录三 夹具装配图及零件图.44附录四 机械加工工艺卡片.44 摘 要轮毂作为汽车最重要的安全部件,承受着汽车和载物质量作用的压力。汽车在行驶过程中转弯、凹凸路面、路面障碍物冲击等产生来自不同方向动态载荷产生的不规则交变受力以及车辆在启动、制动时动态扭矩都对轮毂的作用变形产生很大影响。轮毂的产品质量和可靠性不但关系到车辆和车上人员、
3、物资的安全性,还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能,这就要求轮毂的尺寸和形状精度高、动平衡好、疲劳强度高、刚度和弹性好、质量轻、美观、材料可回收等。轮毂就材质来说可分为铁轮毂、钢轮毂以及新兴的铝轮毂,前两者在卡车或公交车用的较多,目前市面上的轮毂有99%是铸造的。 本文主要完成了汽车前轮毂的加工工艺装备的设计过程。其中包括机械加工工艺过程卡,工序卡的设计,机床专用夹具、刀具、量具的设计与选择。关键词:前轮毂;加工工艺;工艺装备设计;专用夹具设计Abstract As the most important automotive safety components, hubs not
4、 only bears the pressure of the automotive and the quality of contents,the vehicle starting and braking dynamic torque, but also bears during the turn, bump the road, the impact of road obstructions from different directions, such as dynamic load generated by alternating irregular force. Hubs produc
5、tion quality and reliability not only relates to vehicles and vehicle personnel, materials security, but also impact the stationarity of the traveling, maneuverability, comfort,and etc.This requires the hubs size and shape have high accuracy , good dynamic balancing,high fatigue strength, stiffness
6、and flexibility, and light quality, beautiful appearance , and use recyclable materials. The material of the hub can be divided into rail hub, steel hub. Both of them are more likely used in the truck or bus, 99% of the current available hubs in the market are produced in casting. In this article, i
7、t completed the front-wheel hub of the truck in the processing technology and equipment design process. It includes to design machining process card, special machine tool fixtures, tools and measuring and how to choose them. Keywords: front-wheel hub; processing technology processes; technique and e
8、quipment design; dedicated fixture design前轮毂工艺装备设计 1 绪 论本次毕业设计是在我们学完了大学的全部课程之后进行的。这是我们在毕业进入工作岗位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实战演练。因此,它在我们四年的大学生活中占有及其重要的地位。我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。1.1 轮毂在车辆中的作用及国内外制造现状过去较长期以来,钢制车轮在使用中占主导地位。随
9、着技术的进步,人们对车辆安全、环保、节能的要求日趋严格,汽车的各项性能也不断提高。铝合金车轮以其美观、质轻、节能、散热好、耐腐蚀、加工性好等特点,正逐步代替钢车轮就成为最佳选择。据测算世界汽车铝合金车轮装车率在40左右,且覆盖了所有车型。 国外在20世纪20年代就开始用砂模铸造铝合金车轮,并在赛车上得到应用,二战以后,铝车轮用于普通轿车,1958年有了铸造整体铝合金车轮,不久,又有了锻造铝合金车轮,70年代起铝合金车轮逐步推广。我国于20世纪80年代中期开始研制,90年代进入发展时期。2002年至今,由于中国汽车制造业快速发展,汽车铝轮行业出现强劲增长势头。国外铝合金车轮制造业在20世纪70年
10、代得到快速发展。如北美轻型车铝车轮,1987年只占19,到2001年已占到58.5。日本轿车装车率超过45;欧洲超过50。一般企业最小生产规模不低于年产120万只,产量大的企业超过千万只。只有大的产量规模,才能有较高的经济效益,才能支撑其不断提高竞争力。1.2 轮毂的生产技术1.2.1 铸造 低压铸造是生产铝轮毂的最基本方法,也比较经济。低压铸造就是把熔化的金属浇铸在模子里成型并硬化。反压铸造是较为先进的铸造方法,用很强的真空把金属吸进模具,有利于保持恒温和排除杂质,铸件内没有气孔而且密度均匀,强度很高。高反压模铸(HCM)工艺生产的铝轮毂几乎与锻造的一样,德国名厂BBS的 RX/RY(15-
11、20英寸)系列铝轮毂就是用HCM法铸造的。1.2.2 锻造 锻造是制造铝轮毂的最先进的方法,以62.3MN的压力把一块铝锭在热状态下,压成一个车轮毂。这种铝轮毂的强度是一般铝轮毂的3倍,而且前者比后者还轻 20%。有些造型美观且结构相对复杂的轮毂,往往不可能一次锻压成型。滚锻(也叫模锻)是锻造的一种,把一支轮毂的毛坯在滚动中锻造成型。滚锻出的轮毂在保持足够强度的同时,能大大减少厚度。用这种工艺制造的铝合金轮毂不仅密度均匀、表面平滑、圈壁薄、质量轻,而且可承受较大的压力。不过,由于这种产品需要较精良的生产设备,且成品率只有50%-60%,故制造成本稍高。2 工艺设计说明 2.1 零件分析2.1.
12、1 零件的作用零件名称:前轮毂; 零件材料:QT450-10 。其零件图如下 图2-1 前轮毂零件图前轮毂位于汽车前桥的两端,是连接车桥和轮辋的连接件。其主要作用是承受重力,若是四轮驱动的车辆,它还有一个作用就是传递扭矩,使汽车获得前进的动力。零件是回转类零件,是由铸件加工通孔完成。零件的一端有一个 90mm的孔,用以和前桥相连,起传递运动的作用;另一端钻了5个 19mm均布的通孔,与装轮胎的轮辋螺栓连接,可以承受重力。2.1.2 零件的工艺分析前轮毂为回转类零件,其主要加工表面均回转面,它们相互间有一定的位置要求。其需要加工的表面包括:99mm、156mm、246mm、145mm及 85mm
13、 的台阶圆及其倒角;96mm环形槽及其倒圆角; 尺寸为 146mm与90mm孔的轴线相垂直的平面,平面上有5个与面垂直均布的19mm的通孔; 90mm、77mm、60mm、72mm、76mm和132mm的内圆孔。其中,主要加工表面为90mm和72mm的内圆以及 19mm的通孔。这些加工表面之间有着一定的位置要求,主要是: 90mm 孔的轴线与 72mm孔的轴线之间的同轴度公差为0.06; 尺寸为 146mm的平面与72mm孔的轴线之间的垂直度公差为0.05; 5-19mm通孔的轴线与 72mm 孔的轴线之间的位置度公差为 0.2。 由以上分析可知,这些加工表面均可以同一基准进行加工,并且优先完
14、成72mm的加工,以保证其他加工表面与之相对的位置精度要求。2.2 工艺规程设计2.2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为QT450-10。考虑到该零件为汽车前轮从动件,承受的交变载荷或冲击性载荷并不大,对零件的工作可靠性要求不是太高。同时由于零件的年产量为9600件,达到大批量生产水平,而且零件的轮廓过渡较为平滑,故可采用铸造成型。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。2.2.2 基准的选择(1) 粗基准的选择。 对于回转类铸造零件,其中心留有通孔,一般可以将通孔中心做为粗基准,但是该零件的中心孔为需加工表面,若以此为基准可能导致加工尺寸有偏差。按照有关粗基准的选择原则,即当零件有不加工表面
15、时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。现在选择零件上端246外圆的不加工轮廓表面作为粗基准,利用一组共两个短V形块支承圆形外轮廓作主要定位面,以消除、四个自由度;再用一个自定心的三爪卡盘夹持在246外圆柱面上,用以消除、两个自由度,达到完全定位。此时,夹持 246外圆后要加工的零件表面有99mm、156mm台阶圆及其倒角;96mm环形槽及其倒圆角;90mm、77mm、60mm内圆孔。(2) 精基准的选择。 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。该零件的各精确尺寸均
16、以上述车出的156外圆及其端面为精基准。此时,夹持156外圆后要加工的零件表面有246mm、145mm及 85mm 的台阶圆及其端面倒角;76mm、72mm及132mm的内圆孔。2.2.3 制订工艺路线 由于生产类型为大批生产,故采用万能机床配以专用加工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应降低生产成本。(1) 工艺路线方案一: 工序1:粗车外圆156mm,99mm,96mm,端平面,圆角R1 工序2:粗车内孔90mm,77mm,60mm,端平面 工序3:精车156mm外圆,90mm内孔 工序4:端面及内孔倒角1.5*45 工序5:调换粗车246mm,145mm,85mm台阶圆,端
17、平面 工序6:粗车内孔132mm,76mm,72mm 工序7:精车内孔76mm,72mm 工序8:端面及内孔倒角1.5*45工序9:精车内孔76mm,72mm,90mm及内外端面,精车156mm外圆及平面 工序10:粗精车平面沟槽,车246mm及端面 工序11:钻5-19孔,孔口倒角 工序12:铰5-19孔,孔口倒角 工序13:终检(2)工艺路线方案二: 工序1:粗车外圆156mm,99mm,96mm,端平面,圆角R1 工序2:粗车内孔90mm,77mm,60mm,72mm,端平面 工序3:精车156mm外圆,90mm、72mm内孔 工序4:端面及内孔倒角1.5*45 工序5:调换粗车246m
18、m,145mm,85mm台阶圆,端平面 工序6:粗车内孔132mm,76mm 工序7:精车内孔76mm 工序8:端面及内孔倒角1.5*45 工序9:精车内孔72mm,76mm,90mm及内外端面,精车156mm外圆及平面 工序10:粗精车平面沟槽,车246mm及端面 工序11:钻5-19孔,孔口倒角 工序12:铰5-19孔,孔口倒角 工序13:终检(3)工艺方案的比较与分析。 上述两个工艺方案的特点在于:方案一的工序2、3加工只需一次装夹和走刀,中途不需要换夹具或刀头;方案二的工序2、3加工中需要两次更换刀头。由上述的零件工艺分析可知,该零件加工过程中需要优先保证内孔72mm的尺寸和位置精度,
19、在这方面方案二比方案一更易于实现,故决定采用方案二的加工工艺。具体工艺过程如下: 工序1:粗车外圆156mm,99mm,96mm,端平面,圆角R1 工序2:粗车内孔90mm,77mm,60mm,72mm,端平面 工序3:半精车156mm外圆,90mm、72mm内孔 工序4:端面及内孔倒角1.5*45 工序5:调换粗车246mm,145mm,85mm台阶圆,端平面 工序6:粗车内孔132mm,76mm 工序7:半精车内孔76mm 工序8:端面及内孔倒角1.5*45 工序9:精车内孔72mm,76mm,90mm及内外端面,精车156mm外圆及平面 工序10:粗精车平面沟槽,车246mm及端面 工序
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