基于CAPP的汽車制動器鉗體工藝過程設計

基于CAPP的汽車制動器鉗體工藝過程設計,基于CAPP的汽車制動器鉗體工藝過程設計,基于,capp,汽車,制動器,工藝,過程,進程,設計 SY-025-BY-5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 填表日期 2011年 4月 20日 迄今已進行 7 周剩余 9 周 學生姓名 崔濤 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程07-4 指導教師姓名 林明 職稱 高工 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于CAPP的汽車制動器鉗體工藝過程設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計（論文）工作進度 已完成主要內容 待完成主要內容 1、熟悉設計任務書，并了解相關材料，準備資料，填寫開題報告。 2、熟悉零件圖紙，掌握CAD及工藝學、PRO/E。 3、提出改進加工方法，編制整體工藝路線，有改進加工方法的簡單工序圖。 1、制動器鉗體的二維和三維圖的設計。 2、掌握簡單ANSYS軟件及對零件的靜力分析。 3、繪制必要的二維零件圖。 4、總結畢業(yè)設計及編寫說明書、后期檢查審核及修改不足，提交指導老師審核。 存在問題及努力方向 二維圖中有些標注不正確。PRE/E，ANSYS軟件學習有待加強。在剩余的 時間里完善前面的不足，并做好剩下的內容要求。 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 崔濤 院部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛07-4 指導教師姓名 林明 職稱 高工 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 基于CAPP的汽車制動器鉗體工藝過程設計 一、設計（論文）目的、意義 微型及普及型汽車在我國有很大市場，從0.9L到1.6L，價格適合我國國情,適合正在發(fā)展的中國的現(xiàn)況。汽車制動器鉗體是汽車重要零件之一，隨著現(xiàn)在設計加工制造技術的發(fā)展，制動器鉗體的材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設計，從而達到對汽車制動器鉗體加工工藝進一步更深了解； 該畢業(yè)設計可以加強常用工具AutoCAD和CAPP軟件的使用與掌握；加快了解汽車企業(yè)生產工藝設計、制造及應用的過程。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 分析哈飛“賽馬”汽車前剎車制動器鉗體零件圖，利用Pro/E軟件進行三維實體零件的精確建模,直觀地再現(xiàn)了零件，準確體會設計意圖。通過分析三維零件實體，為零件以后的工藝安排提供依據。Pro/E軟件的Pro/Mechanica模塊和ANSYS軟件結合起來,對加工方法進行有限元分析,為切削用量和刀具尺寸的選擇提供可靠的依據。最后利用CAPP制訂工藝路線和工序設計在內的完整工藝文件。 技術要求： 1、分析零件圖，運用工藝知識選擇加工基準據實際生產條件確定工藝方案及相應加工方法(如:定位,夾緊,毛坯基準,孔徑等)； 2、通過分析擬定必要的保證加工精度的方法：有必要的粗加工，半精加工,精加工等重要加工路線圖； 3、通過分析設計符合實際的完整的工藝規(guī)程，如：封面、加工工序目錄、工裝目錄、工序圖； 4、通過分析選擇要有重要尺寸的加工方法及相應的加工參數的工序圖及工序圖要突出加工部位； 5、通過分析選擇一道重要工序的夾具的二維和三維裝配圖； 6、要有相關重要尺寸鏈換算和要有必要先進工藝加工改進； 7、圖紙和說明書要符合規(guī)范、標準化、清晰； 三、設計（論文）完成后應提交的成果 1、有相應的工藝改進方案(規(guī)程)1套； 2、制動器鉗體的零件三維視圖； 3、初步了解ansys對零件進行簡單靜力分析； 4、零件的必要二維零件圖； 5、設計說明書1份(1.5萬字以上)； 6、所有設計資料的電子文稿； 四、設計（論文）進度安排 1、熟悉設計任務書，并了解相關材料(網上查閱)，準備資料，填寫開題報告：第1~3周（3月3日~3月23日） 2、熟悉零件圖紙(提出有相應問題)，熟練掌握CAD2004以上版本及工藝學、PR0/E：第4~5周（3月24日~4月6日） 3、據自已所學知識及實習工廠或其它修配廠提出改進加工方法，編制整體工藝路線（粗基準、精加工基準、相關余量選擇）、改進工藝方案及工序目錄，有改進加工方法的簡單工序圖(說明問題)，輸助工具excel或word要有一定使用能力：第6~7周（4月7日~4月20日） 4、初步了解ANSYS軟件，制動器鉗體的二維和三維圖的設計及中期檢查：第8~9周（4月21日~5月3日） 5、掌握簡單ANSYS軟件及對零件的靜力分析：第10~11周（5月4日~5月18日） 6、繪制必要的二維零件圖：第12~14周（5月19日~6月8日） 7、總結畢業(yè)設計及編寫說明書、后期檢查審核及修改不足：第15~16周（6月9日~6月22日） 8、畢業(yè)設計準備答辯及答辯：第17周 （6月23日~6月29日） 五、主要參考資料 [1]周爾民.基于Pro/ENGINEER的汽車變速器虛擬裝配仿真技術[J].汽車工程,2007.6 [2]：方若愚.金屬加工工藝人員參考.2008，上?？茖W技術出版社.上海 [3]：王紹俊.機械制造工藝設計.2006，哈爾濱工業(yè)大學出版社.哈爾濱 [4]：陸小春. CAXA 實體設計標準教程.2009，北京航空航天大學出版社.北京[3]富成科.機械制造基礎[M].人民交通出版社,1999.1 [5]徐灝.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社,2002.8 [6]成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社,2002.11 [7]張德永. Pro/ENGINEER數控加工(基礎篇 ).清華大學出版社,2005.10 [8]熊志旺.SEAT發(fā)動機曲軸的結構及工藝性能分析研究[D].南京理工大學,2004 [9]岳陸游,胡天策,儲亞峰.基于Pro/E三維夾具設計研究[J].機械工程師,2006.03 六、備注 指導教師簽字：林明 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: 基于CAPP的汽車制動器 鉗體工藝過程設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 車輛07-4班 學 生 姓 名: 崔濤 導 師 姓 名: 林明 開 題 時 間: 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報告撰寫要求 一、“開題報告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內容、擬解決的主要問題； 4. 技術路線或研究方法； 5. 進度安排； 6. 主要參考文獻。 二、“開題報告”撰寫規(guī)范 請參照《黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字數應在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 崔濤 院部 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛07-4 指導教師姓名 林明 職稱 高工 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 基于CAPP的汽車制動器鉗體工藝過程設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 隨著我國汽車工業(yè)技術的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術的進入，汽車上采用盤式制動器配置正逐步在我國形成規(guī)模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性等方面都發(fā)揮了很大的作用。在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面，在從經濟與實用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動形式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。 ???? 中國的工程師和用戶還停留在前盤后鼓的理念上，而前、后盤式制動器的應用才是商用車提高制動性能的最佳方案。由于后鼓式制動器在溫度升高后，制動性能衰減很大，導致前軸上盤式制動器承受不應承擔的過多負載，致使盤式制動器的過載，制動片壽命的縮短。因轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，所以前輪制動力要比后輪大。生產廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤式制動，后輪鼓式制動的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮。隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，普通消費者對汽車安全和環(huán)保要求日益提高，微型汽車行業(yè)從微型貨車起步，過渡到微型客車，再提升到使用微型轎車作為代步工具，成為歷史發(fā)展的必然；另一方面，所有微型汽車企業(yè)已將主要資金和力量轉向微型轎車行業(yè)，推出適應消費者不同需求的微型轎車產品，一些民營企業(yè)也將微型轎車作為進入汽車市場的突破口，不斷的價格大戰(zhàn)，使得微型轎車價格已不再“曲高和寡”，開始貼近普通百姓。 盤式制動器主要有鉗盤式和全盤式兩種，現(xiàn)代汽車上應用最多的就是鉗盤式制動器，它的旋轉元件是制動盤，固定元件是制動鉗。而根據制動鉗的運動方式又可分為定鉗盤式制動器、滑動鉗盤式制動器和鉗盤式制動器，其中滑動鉗盤式制動器應用更廣。鉗盤式制動器的工作原理就類似于自行車上的剎車，在制動過程中，制動鉗將制動塊擠壓到制動盤上，隨著制動盤和襯塊之間的摩擦逐漸的將速度降下來。而滑動鉗盤式制動器就是制動鉗可以相對制動盤作軸向滑動；只在制動盤的內側設置油缸，而外側的制動塊則附裝在鉗體上。盤式制動器在使用過程中，也會出現(xiàn)故障，其中比較常見的有氣阻、制動力不足和制動時有噪聲等。 盤式制動器的發(fā)熱部位集中在很窄的制動襯塊上，其單位壓力又比鼓式制動器大，制動襯塊和鉗體的活塞直接接觸，因此制動時的熱量極易傳給制動液。這樣，使盤式制動器容易產生氣阻現(xiàn)象。但是，若采取相應的措施，也可防止氣阻現(xiàn)象的發(fā)生。 微型及普及型汽車在我國有很大市場，近年來內需擴大帶動了對微型汽車市場需求量的增加。有關部門認為中國經濟已經進入適度增長的平臺，這必將拉動汽車市場的穩(wěn)定增長。去年，中國各企業(yè)效益好轉，居民可支配收入增加，致使個人對汽車需求提高；國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，對微車市場無疑也是巨大的潛在需求。從0.9L到1.6L，價格適合我國國情,適合正在發(fā)展的中國的現(xiàn)況。汽車制動器鉗體支架是汽車重要零件之一，隨著現(xiàn)在設計加工制造技術的發(fā)展，制動器鉗體支架的材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設計，從而達到對汽車制動器鉗體支架加工工藝進一步更深了解； 該畢業(yè)設計可以加強常用工具AutoCAD和CAPP軟件的使用與掌握；加快了解汽車企業(yè)生產工藝設計、制造及應用的過程。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 分析哈飛“賽馬”汽車前剎車制動器鉗體零件圖，利用Pro/E軟件進行三維實體零件的精確建模，直觀地再現(xiàn)了零件，準確體會設計意圖。通過分析三維零件實體，為零件以后的工藝安排提供依據。Pro/E軟件的Pro/Mechanica模塊和ANSYS軟件結合起來，對加工方法進行有限元分析，為切割用量和道具尺寸的選擇提供可靠的一句。最后利用CAPP制定工藝路線和工序設計在內的完整工藝文件。 零件的結構分析 本零件是哈飛公司“賽馬”汽車前制動器上的鉗體,剎車片連接在前輪軸上，通過液壓油的控制，使鉗體內的活塞和與之配合的支架夾緊或放松剎車片以達到制動的目的。 毛坯類型的確定 技術要求：（1）未注公差按IT13級執(zhí)行； （2）未注鑄造圓角R2—R3； （3）鑄件不允許有氣孔、疏松等缺陷； （4）石墨球化不差于三級； （5）鑄件經人工時效處理，硬度：HB160—210 毛坯的種類及其質量對機械加工有著密切的關系，提高毛坯質量，減少機械加工勞動量，可大大提高材料的利用率，降低機械加工成本。根據工件的技術要求，經過分析，確定采用精密鑄造的方法得到毛坯，完全可以達到零件的要求。 確定生產類型、加工設備及工藝裝備 本產品屬于輕型零件，按輕型零件的生產類型劃分為：單件生產（<100件）、小批量（100-500件）、中批（500-5000件）、大批（5000-50000件）、大量生產為（>50000件），而本產品的生產任務為每8小時400件，而且每天三班倒，依其此計算，零件的年生產能力為438000>50000件，所以屬大量生產。 本產品產量很大，應廣泛地使用高效機床，先進的設備。如加工中心，多坐標數控機床等等。現(xiàn)在，隨著數控機床的發(fā)展與普及，汽車生產當中，數控機床的使用量，越來越多。使用數控機床以及加工中心來加工汽車零件，不但占地面積小，精度保證也很好；而且適應產品品種變化的能力強，柔性好。依據廠家現(xiàn)階段的設備條件及客戶的要求，本課題當中將盡量采用數控機床。 由于零件的工藝性較好，并且生產批量較大，工廠的現(xiàn)代化設備較完善，鑒于產量的要求，為了降低成本，提高勞動生產率，達到工件精度，可廣泛使用專用夾具、專用刀具及量具。 粗基準的選擇 考慮到設計上要求保證加工表面與不加工表面之間的位置要求和合理分配各加工表面的余量，同時為后續(xù)工序提供精基準，并結合粗基準選擇所遵循的原則。零件的生產批量大、形位精度高，應在一次裝夾中完成多道工序的加工，這樣可以保證零件有較高的精度，誤差只取決于定位與機床精度。分析零件的結構尺寸以及位置要求，本零件上有很多不加工表面，應以其中與加工表面相互位置精度較高的表面作為粗基準。 精基準的選擇 精基準的選擇應保證加工精度和裝夾可靠方便，根據基準重合原則以及精基準選擇的原則，選擇加工表面的設計基準作為定位基準，可以直接保證設計精度，避免基準不重合誤差。 工藝路線的提出 工藝路線 工序Ⅰ 用立式銑床銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面。采用三面刃銑刀，刀具寬度為60mm，則端面B和C尺寸為600+0.25由刀具本身來保證；刀具半徑為130mm,沿R1300+0.50的弧面的半徑方向進給，完成R1300+0.50的弧面的加工。換立式銑刀銑削φ，使用成形銑刀一次加工完成油槽和密封槽。 工序Ⅱ 銑削加工2-M15螺紋底孔端面，同一工位繼續(xù)加工M10螺紋底孔端面及R12的圓弧面。為了節(jié)省工時，可采用R12的立銑刀兩次走刀完成2-M15螺紋孔端面加工,同時R12的立銑刀可一次性同時M10螺紋底孔端面及R12的圓弧面，接下來銑削距離7.50-0.20的槽。 工序Ⅲ 鉆削加工2-M15螺紋底孔，采用兩把鉆頭同時加工，則孔軸線與其端面的垂直度由機床和夾具的精度保證，同時保證了兩孔軸線的尺寸精度。然后同一工位同時加工兩個锪孔，攻2—M15螺紋，同樣采用兩孔同時加工，故可以保證了兩個螺紋軸線的平行度。再鉆M10螺紋底孔換刀攻螺紋，完成這一工位所有的加工內容。 工序Ⅳ 為了避免深孔加工過程中出現(xiàn)排屑困難，刀具冷卻困難，可以選擇先加工M7的螺紋底孔。在此基礎上加工φ3孔可極大地縮短了走刀長度。最后攻M7螺紋。 三、技術路線（研究方法） 研究方法： 1、分析零件圖，運用工藝知識選擇加工基準據實際生產條件確定工藝方案及相應加工方法(如:定位,夾緊,毛坯基準,孔徑等)； 2、通過分析擬定必要的保證加工精度的方法：有必要的粗加工，半精加工,精加工等重要加工路線圖； 3、通過分析設計符合實際的完整的工藝規(guī)程，如：封面、加工工序目錄、工裝目錄、工序圖； 4、通過分析選擇要有對各個方案分別進行了詳細的計算、綜合比較和分析； 5、通過分析選擇一道重要工序的夾具的二維和三維裝配圖； 6、要有相關重要尺寸鏈換算和要有必要先進工藝加工改進； 7、圖紙和說明書要符合規(guī)范、標準化、清晰； 四、進度安排 1、熟悉設計任務書，并了解相關材料(網上查閱)，準備資料，填寫開題報告：第1~3周（3月3日~3月23日） 2、熟悉零件圖紙(提出有相應問題)，熟練掌握CAD2004以上版本及工藝學、PR0/E：第4~5周（3月24日~4月6日） 3、據自已所學知識及實習工廠或其它修配廠提出改進加工方法，編制整體工藝路線（粗基準、精加工基準、相關余量選擇）、改進工藝方案及工序目錄，有改進加工方法的簡單工序圖(說明問題)，輸助工具excel或word要有一定使用能力：第6~7周（4月7日~4月20日） 4、對各個方案分別進行了詳細的計算、綜合比較和分析，設計重要工序裝夾方案，制動器鉗體的二維和三維圖的設計及中期檢查：第8~9周（4月21日~5月3日） 5、重要工序夾具裝配圖和部件零件圖的設計：第10~11周（5月4日~5月18日） 6、重要工序夾具裝配圖三維圖的設計與分解零件圖：第12~14周（5月19日~6月8日） 7、總結畢業(yè)設計及編寫說明書、后期檢查審核及修改不足：第15~16周（6月9日~6月22日） 8、畢業(yè)設計準備答辯及答辯：第17周 （6月23日~6月29日） 五、參考文獻 [1]周爾民.基于Pro/ENGINEER的汽車變速器虛擬裝配仿真技術[J].汽車工程,2007.6 [2]：方若愚.金屬加工工藝人員參考.2008，上?？茖W技術出版社.上海 [3]：王紹俊.機械制造工藝設計.2006，哈爾濱工業(yè)大學出版社.哈爾濱 [4]：陸小春. CAXA 實體設計標準教程.2009，北京航空航天大學出版社.北京[3]富成科.機械制造基礎[M].人民交通出版社,1999.1 [5]徐灝.機械設計手冊[M].機械工業(yè)出版社,2002.8 [6]成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社,2002.11 [7]張德永. Pro/ENGINEER數控加工(基礎篇 ).清華大學出版社,2005.10 [8]熊志旺.SEAT發(fā)動機曲軸的結構及工藝性能分析研究[D].南京理工大學,2004 [9]岳陸游,胡天策,儲亞峰.基于Pro/E三維夾具設計研究[J].機械工程師,2006.03 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 摘 要 工藝規(guī)程設計是機械制造技術的基本內容之一，在實際生產中，機械產品都要經過一定的工藝過程才能制成。生產前用它做生產的準備，生產中用它做生產的指揮，生產后用它做生產的檢驗。機械加工車間生產的計劃、調度、工人的操作，零件的加工質量檢驗，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據的。因此，工藝規(guī)程設計與生產實際有著密切的聯(lián)系。 分析哈飛“賽馬”汽車前剎車制動器鉗體零件圖，利用Pro/E軟件進行三維實體零件的精確建模,直觀地再現(xiàn)了零件，準確體會設計意圖。通過分析三維零件實體，為零件以后的工藝安排提供依據。Pro/E軟件的Pro/Mechanica模塊和ANSYS軟件結合起來,對加工方法進行有限元分析,為切削用量和刀具尺寸的選擇提供可靠的依據。最后利用CAPP制訂工藝路線和工序設計在內的完整工藝文件。 本次畢業(yè)設計需要完成定位基準的選擇，工藝路線的擬訂，公差及工序尺寸的確定，加工工序設計等一系列問題，最后給出了生產該零件的生產線布置格局。 關鍵詞：Pro/E；制造；分析；制造工藝過程；工藝； ABSTRACT Technological design is a fundamental element of the machinery manufacturing technology, the actual production, mechanical products through certain processes must be completed. Production is used before it is ready to do production, production used it to command production production, using it to the test. [1]Mechanical processing workshop production plan, dispatch, and workers operate, spare parts processing quality testing, processing of accounts, based on the statute are to craft. [2]Therefore, the design and production processes are closely linked to the actual. Analysis Ha Fei "race" car before braking brakes tongs body parts, using Pro/E software 3D modelling entities precision parts, visual depicts the parts, and accurately understand the design intent. By analysing 3D parts entities, the processes for spare parts after arrangements basis. Pro/E software Pro/Mechanica ANSYS software modules and integrated analysis of a limited processing methods for cutting usage and cutlery size options provide reliable basis. Capp routes and techniques used to develop the final design process, the integrity processes. This graduate design completed baseline positioning options craft line up, size and business processes defined, a series of manufacturing processes for the design, giving the final parts of the production line layout production patterns. Keywords ：Pro/E; Mechanica;Ansys;CAPP;Technological regulations III 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論………………………………………………………………………………1 1.1本次設計的目的及意義……………………………………………………………1 1.2汽車制動裝置………………………………………………………………………2 1.3制造業(yè)在國民經濟中的地位………………………………………………………4 1.4軟件的應用…………………………………………………………………………5 1.4.1 Pro/ENGINEER軟件……………………………………………………………5 1.4.2 ANSYS軟件………………………………………………………………………5 1.4.3 CAPP軟件………………………………………………………………………6 1.4.4 Pro/EA、NSYS和CAPP軟件在課本題中的應用………………………………6 1.5本次設計的主要內容………………………………………………………………6 第2章 零件工藝性分析及基準選擇………………………………………………7 2.1零件的結構分析……………………………………………………………………7 2.2毛坯類型的確定……………………………………………………………………8 2.3確定生產類型、加工設備及工藝設備……………………………………………9 2.4基準的選擇……………………………………………………………………9 2.4.1粗基準的選擇…………………………………………………………………9 2.4.2精基準的選擇…………………………………………………………………9 2.5本章小結……………………………………………………………………………9 第3章 機械加工工序的安排………………………………………………………10 3.1機械加工工序的安排原則…………………………………………………………10 3.2工藝路線設計………………………………………………………………………10 3.2.1工藝路線的提出………………………………………………………………10 3.2.2兩種方案的比較分析…………………………………………………………11 3.3最終工藝路線的確定………………………………………………………………11 3.4關鍵表面的加工方法分析…………………………………………………………12 3.4.1三面刃銑刀加工過程分析……………………………………………………12 3.4.2油槽和密封槽加工過程分析…………………………………………………14 3.4.3三面刃銑刀銑削加工中的工件變形問題……………………………………16 3.5本章小結……………………………………………………………………………20 第4章 加工余量的計算及夾具設計………………………………………………21 4.1加工余量的計算……………………………………………………………………21 4.2專用夾具設計…………………………………………………………………24 4.3本章小結……………………………………………………………………………25 第5章 切削用量和時間定額的確定及生產線布置……………………………26 5.1切削用量的選擇……………………………………………………………………26 5.1.1背吃刀量ap的選擇……………………………………………………………26 5.1.2進給量f的選擇………………………………………………………………26 5.1.3切削速度v的選擇……………………………………………………………26 5.2工時定額的制定……………………………………………………………………27 5.3生產率………………………………………………………………………………29 5.4生產線布置…………………………………………………………………………29 5.5本章小結……………………………………………………………………………29 結論………………………………………………………………………………………30 參考文獻…………………………………………………………………………………31 致謝………………………………………………………………………………………32 第1章 緒 論 1.1本次設計的目的及意義 隨著我國汽車工業(yè)技術的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術的進入，汽車上采用盤式制動器配置正逐步在我國形成規(guī)模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性等方面都發(fā)揮了很大的作用。在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面，在從經濟與實用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動形式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。 ???? 中國的工程師和用戶還停留在前盤后鼓的理念上，而前、后盤式制動器的應用才是商用車提高制動性能的最佳方案。由于后鼓式制動器在溫度升高后，制動性能衰減很大，導致前軸上盤式制動器承受不應承擔的過多負載，致使盤式制動器的過載，制動片壽命的縮短。因轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，所以前輪制動力要比后輪大。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮。隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，普通消費者對汽車安全和環(huán)保要求日益提高，微型汽車行業(yè)從微型貨車起步，過渡到微型客車，再提升到使用微型轎車作為代步工具，成為歷史發(fā)展的必然；另一方面，所有微型汽車企業(yè)已將主要資金和力量轉向微型轎車行業(yè)，推出適應消費者不同需求的微型轎車產品，一些民營企業(yè)也將微型轎車作為進入汽車市場的突破口，不斷的價格大戰(zhàn)，使得微型轎車價格已不再“曲高和寡”，開始貼近普通百姓。 盤式制動器主要有鉗盤式和全盤式兩種，現(xiàn)代汽車上應用最多的就是鉗盤式制動器，它的旋轉元件是制動盤，固定元件是制動鉗。而根據制動鉗的運動方式又可分為定鉗盤式制動器、滑動鉗盤式制動器和鉗盤式制動器，其中滑動鉗盤式制動器應用更廣。鉗盤式制動器的工作原理就類似于自行車上的剎車，在制動過程中，制動鉗將制動塊擠壓到制動盤上，隨著制動盤和襯塊之間的摩擦逐漸的將速度降下來。而滑動鉗盤式制動器就是制動鉗可以相對制動盤作軸向滑動；只在制動盤的內側設置油缸，而外側的制動塊則附裝在鉗體上。盤式制動器在使用過程中，也會出現(xiàn)故障，其中比較常見的有氣阻、制動力不足和制動時有噪聲等。 盤式制動器的發(fā)熱部位集中在很窄的制動襯塊上，其單位壓力又比鼓式制動器大，制動襯塊和鉗體的活塞直接接觸，因此制動時的熱量極易傳給制動液。這樣，使盤式制動器容易產生氣阻現(xiàn)象。但是，若采取相應的措施，也可防止氣阻現(xiàn)象的發(fā)生。 微型及普及型汽車在我國有很大市場，近年來內需擴大帶動了對微型汽車市場需求量的增加。有關部門認為中國經濟已經進入適度增長的平臺，這必將拉動汽車市場的穩(wěn)定增長。去年，中國各企業(yè)效益好轉，居民可支配收入增加，致使個人對汽車需求提高；國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，對微車市場無疑也是巨大的潛在需求。從0.9L到1.6L，價格適合我國國情,適合正在發(fā)展的中國的現(xiàn)況。汽車制動器鉗體支架是汽車重要零件之一，隨著現(xiàn)在設計加工制造技術的發(fā)展，制動器鉗體支架的材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設計，從而達到對汽車制動器鉗體支架加工工藝進一步更深了解； 該畢業(yè)設計可以加強常用工具AutoCAD和CAPP軟件的使用與掌握；加快了解汽車企業(yè)生產工藝設計、制造及應用的過程。 1.2汽車制動裝置 汽車的制動性是汽車的主要性能之一。自從汽車誕生之日起，汽車的制動性就顯得至關重要；并且隨著汽車技術的發(fā)展和汽車行駛車速的提高，其重要性也顯得越來越明顯。制動性直接關系到交通安全，重大交通事故往往與制動距離太長，緊急制動時發(fā)生側滑等情況有關。所以，汽車的制動性是汽車行駛的重要保障。車輛的制動裝置對安全行車是至關重要的，靈敏的制動裝置可以避免很多事故。 汽車制動裝置中有兩種形式：盤式制動器和鼓式制動器。盤式制動器在液力助力下制動力大且穩(wěn)定，在各種路面都有良好的制動表現(xiàn)，其制動效能高于鼓式制動器，而且空氣直接通過制動盤，故盤式制動器的散熱性很好。但是盤式制動器結構相對于鼓式制動器來說比較復雜，對制動鉗、管路系統(tǒng)要求也較高，而且造價高于鼓式制動器。相對于盤式制動器來說，鼓式制動器由于散熱性不好，鼓式制動器存在熱衰退現(xiàn)象。 盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得名。它由液壓控制，主要零部件有制動盤、分泵、制動鉗、油管等。制動盤用合金鋼制造并固定在車輪上，隨車輪轉動。分泵固定在制動器的底板上固定不動。制動鉗上的兩個摩擦片分別裝在制動盤的兩側。分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用，推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動，動作起來就好象用鉗子鉗住旋轉中的盤子，迫使它停下來一樣。這種制動器散熱快，高負載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，而且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內令車停下。有些盤式制動器的制動盤上還開了許多小孔，加速通風散熱提高制動效率。[4] 盤式制動器的發(fā)熱部位集中在很窄的制動襯塊上，其單位壓力又比鼓式制動器大，制動襯塊和鉗體的活塞直接接觸，因此制動時的熱量極易傳給制動液。這樣，使盤式制動器容易產生氣阻現(xiàn)象。但是，若采取相應的措施，也可防止氣阻現(xiàn)象的發(fā)生。微型及普及型汽車在我國有很大市場，近年來內需擴大帶動了對微型汽車市場需求量的增加。有關部門認為中國經濟已經進入適度增長的平臺，這必將拉動汽車市場的穩(wěn)定增長。去年，中國各企業(yè)效益好轉，居民可支配收入增加，致使個人對汽車需求提高；國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，對微車市場無疑也是巨大的潛在需求。從0.9L到1.6L，價格適合我國國情,適合正在發(fā)展的中國的現(xiàn)況。汽車制動器鉗體支架是汽車重要零件之一，隨著現(xiàn)在設計加工制造技術的發(fā)展，制動器鉗體支架的材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設計，從而達到對汽車制動器鉗體支架加工工藝進一步更深了解。 對專用夾具的設計要遵循幾個步驟：首先要充分地了解零件的結構，材質，加工工藝，裝配工藝和工作原理，然后還需要了解夾具在零件的哪一道加工工序上使用，該加工工序工件的加工完成情況和零件的定位基準和夾持方式。此零件中含有幾個相互平行的平面，對它們之間的位置尺寸精度要求為±0.05mm的公差。通用量具無法檢測。 為了滿足生產和檢測的要求，根據被測零件的結構和精度的要求，設計了一種比較測量這些位置尺寸數據的專用夾具，這種專用夾具的重復性精度≤0.01mm，示值誤差為0.01。 （1）結構特點 這種夾具結構簡單，準確性高，可靠性好，操作方便。工件的定位和安裝可以在幾秒鐘時間內完成，大大縮減了檢測的時間，提高了勞動效率。該夾具適合于類似零件批量生產是對有相對位置的錯開的面之間有嚴格尺寸要求的情況下使用。 （2）工件在夾具上的定位和安裝 工件在夾具上的定位是檢測零件中非常重要的一步。復雜的零件都有工藝基準孔或基準面。加工零件是就是以這些基準孔或基準面來定位和安裝零件，所以也用此對定位和安裝的零件進行檢測。也就是要滿足基準統(tǒng)一的原則。除此之外，還要考慮到零件安裝是所占的空間，設計夾具是要留出工件安裝是所占的空間和取放零件是的路徑空間，以及檢測是測量一起側頭所走的路徑空間等。 時下我們開的大部分轎車，如本課程設計的哈飛賽馬汽車制動器，采用的還不完全是盤式制動器，而是前盤后鼓式混合制動器(即前輪采用盤式制動器、后輪采用鼓式制動器)，這主要是汽車設計者從經濟與實用的角度出發(fā)，一般轎車采用了混合的形式，前輪盤式制動，后輪鼓式制動。四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，因此前輪制動力要比后輪大。轎車生產廠家為了節(jié)省成本，就采用前輪盤式制動，后輪鼓式制動的方式。當然，前后輪都使用盤式制動器是趨勢。 1.3制造業(yè)在國名經濟中的位置 制造業(yè)在世界工業(yè)化進程中始終起著基礎和主導的作用。制造業(yè)源于手工業(yè), 伴隨人類文明的發(fā)展而發(fā)展。一個國家的整體制造業(yè)實力在很大程度上決定著該國的經濟發(fā)展水平及其國際地位。歷史上各個時期的制造業(yè)中心也是那個時期無可爭議的最發(fā)達國家。因此, 對制造業(yè)在一國經濟發(fā)展中的地位和作用應提升到國家層面, 并制定切實可行的發(fā)展藍圖。不僅如此, 制造業(yè)也是解決我國當前就業(yè)矛盾和提高就業(yè)水平的重要領域, 并且對國民經濟其他部門具有很強的帶動和輻射作用。 隨著我國汽車工業(yè)技術的發(fā)展,特別是轎車工業(yè)的發(fā)展,合資企業(yè)的引進，國外先進技術的進入，汽車上采用盤式制動器配置正逐步在我國形成規(guī)模。特別是在提高整車性能、保障安全、提高乘車者的舒適性等方面都發(fā)揮了很大的作用。在轎車、微型車、輕卡、SUV及皮卡方面，在從經濟與實用的角度出發(fā)，一般采用了混合的制動形式，即前車輪盤式制動，后車輪鼓式制動。 中國的工程師和用戶還停留在前盤后鼓的理念上，而前、后盤式制動器的應用才是商用車提高制動性能的最佳方案。由于后鼓式制動器在溫度升高后，制動性能衰減很大，導致前軸上盤式制動器承受不應承擔的過多負載，致使盤式制動器的過載，制動片壽命的縮短。因轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，所以前輪制動力要比后輪大。生產廠家為了節(jié)省成本，就采用了前輪盤式制動，后輪鼓式制動的混合匹配方式。采用前盤后鼓式混合制動器，這主要是出于成本上的考慮。隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，普通消費者對汽車安全和環(huán)保要求日益提高，微型汽車行業(yè)從微型貨車起步，過渡到微型客車，再提升到使用 當前, 我國制造業(yè)技術水平、勞動生產率及工業(yè)增加值率低；自主的或具有自己知識產權的技術創(chuàng)新能力十分薄弱；制造業(yè)的產業(yè)結構不合理等。為扭轉這一局面, 必須著手進行制造業(yè)技術結構升級方面的努力, 這需要國家、企業(yè)、個人三方面都要圍繞這一問題, 群策群力, 充分發(fā)揮各自優(yōu)勢, 形成有效合力, 盡快使我國步入世界制造業(yè)強國行列。 我國加入WTO后，積極參與世界經濟的分工和協(xié)作，已逐漸發(fā)展成為世界產品制造基地之一，制造業(yè)在國民經濟中的地位更加重要。伴隨工業(yè)產品性能和質量的提高，傳統(tǒng)的機械制造技術正逐步為以數控加工技術為代表的先進制造技術所代替。數控加工已成為提升制造水平、實現(xiàn)制造自動化的主要技術手段。我國要實現(xiàn)由制造大國向制造強國的轉變，必須全面提升制造水平。因此,研究汽車剎車片鉗體加工工藝具有十分重要的現(xiàn)實意義和實用價值.本文主要是針對汽車制動系統(tǒng)---鉗體的生產工藝過程進行設計,形成可用于生產的完整工藝文件。 1.4軟件的應用 1.4.1 Pro/ENGINEER軟件 Pro/E軟件能將設計至生產全過程集成到一起,所有的用戶能夠同時進行同一產品的設計制造工作,即實現(xiàn)所謂的并行工程。Pro/E系統(tǒng)用戶界面簡潔,概念清晰,符合工程人員的設計思維習慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數據庫上,具有完整而統(tǒng)一的模型,Pro/E建立在工作站上,系統(tǒng)獨立于硬件,便于移植。[5] Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 1．參數化設計，相對于產品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數量的構成特征，而每一種構成特征，都可以用有限的參數完全約束，這就是參數化的基本概念。 2． 基于特征建模 Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 3．單一數據庫（全相關） Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數據庫上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數據庫上。所謂單一數據庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之， 在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數據結構與工程設計的完整的結合，使得一件產品的設計結合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化，成品質量更高，產品能更好地推向市場，價格也更便宜。 采用Pro/E軟件來實現(xiàn)三維設計,可以提高產品設計的準確性并大大縮短產品研發(fā)、模具設計和加工周期,從而降低產品開發(fā)、模具設計成本。 1.4.2 ANSYS軟件 ANSYS 軟件是融結構(包括結構靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應分析、瞬態(tài)分析、熱譜分析、非線性分析等) 、熱、流體、聲學于一體的大型有限元通用分析軟件, 它歷經30多年的不斷完善和修改, 現(xiàn)成為全球工程中最受歡迎的應用程序。[6]該軟件20 世紀90 年代開始在我國的機械制造、航空航天、汽車交通、石油化工、能源等領域得到應用, 并得到中國壓力容器標準化技術委員會的認證。它運行的主要流程是前置處理、解題程序及后置處理?？梢杂行Э焖俚貙Y構進行深入分析研究, 可對多種工況進行快速分析得出結果, 尋找到結構受力狀態(tài)下的變化規(guī)律。[7] 軟件主要包括三個部分：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網格劃分工具，用戶可以方便地構造有限元模型； 1.4.3 CAPP軟件 計算機輔助工藝設計,即Computer Aided Process Planning縮寫為CAPP。利用CAPP能夠迅速編制出包括制訂工藝路線和工序設計在內的完整工藝文件。[8]在現(xiàn)代機械制造行業(yè),CAPP的應用為產品開發(fā)和生產并行工作創(chuàng)造了條件,極大地提高了工藝設計工效,縮短了產品開發(fā)周期,尤其在網絡技術條件下,CAPP除了具備傳統(tǒng)的CAPP工藝管理與設計功能外,還強調了與CAD、ERP(即,企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng),是將企業(yè)所有資源進行整合集成管理,簡單的說是將企業(yè)的三大流:物流、資金流、信息流進行全面一體化管理的管理信息系統(tǒng))等跨平臺信息系統(tǒng)的信息關聯(lián)、溝通和共享,為企業(yè)建立適應市場的快速反應能力提供了幫助,因此,CAPP在企業(yè)的應用越來越普及。[9] 1.4.4 Pro/E、ANSYS和CAPP軟件在本課題中的應用 本課題采用Pro/E軟件來完成三維實體零件設計, 比較直觀地再現(xiàn)了零件，準確體會設計意圖。通過分析零件三維實體，為零件以后的工藝安排以及加工過程提供依據。 做有限元分析時， Pro/E軟件的Pro/Mechanica模塊和ANSYS軟件結合起來,分析加工過程中產生的最大位移和最大應力,為切削用量的選擇提供可靠的依據。[10] 為了適應將來發(fā)展的需要，本課題利用CAPP軟件迅速編制出包括制訂工藝路線和工序設計在內的完整工藝文件，提高了工藝的標準化和規(guī)范化,提高了工藝設計質量，并且通過工藝的不斷優(yōu)化和工藝經驗的不斷積累,使工藝水平得以迅速提高。 1.5本次設計的主要內容 分析哈飛“賽馬”汽車前剎車制動器鉗體零件圖，利用Pro/E軟件進行三維實體零件的精確建模，直觀地再現(xiàn)了零件，準確體會設計意圖。通過分析三維零件實體，為零件以后的工藝安排提供依據。Pro/E軟件的Pro/Mechanica模塊和ANSYS軟件結合起來，對加工方法進行有限元分析，為切割用量和道具尺寸的選擇提供可靠的一句。最后利用CAPP制定工藝路線和工序設計在內的完整工藝文件。 第2章 零件工藝性分析及基準選擇 2.1 零件的結構分析 本零件是哈飛公司“賽馬”汽車前制動器上的鉗體,剎車片連接在前輪軸上，通過液壓油的控制，使鉗體內的活塞和與之配合的支架夾緊或放松剎車片以達到制動的目的。 分析零件圖并結合工廠提供的視頻資料(如下圖2-1中a、b)，零件的重要工作表面有與油路活塞相配合的φ內圓面；與該內圓面?zhèn)让鍯有位置精度要求的尺寸為60 0+0.25 的側面B(如圖a)，與支架連接的兩螺紋孔尺寸M15×1.5—6H以及與該螺紋孔有位置精度要求的兩孔端面(如圖b)。另外，由于鑄造精度較高，并且為了降低生產成本，提高效率，在滿足零件要求的前提下，零件加工盡量采用一次加工切削得到。 (a) (b) 圖2-1 零件圖 2.2 毛坯類型的確定 技術要求： (1)未注公差按IT13級執(zhí)行； (2)未注鑄造圓角R2—R3； (3)鑄件不允許有氣孔、疏松等缺陷； (4)石墨球化不差于三級； (5)鑄件經人工時效處理，硬度：HB160—210 毛坯的種類及其質量對機械加工有著密切的關系，提高毛坯質量，減少機械加工勞動量，可大大提高材料的利用率，降低機械加工成本。根據工件的技術要求，經過分析，確定采用精密鑄造的方法得到毛坯，完全可以達到零件的要求。 2.3 確定生產類型、加工設備及工藝裝備 本產品屬于輕型零件，按輕型零件的生產類型劃分為：單件生產（<100件）、小批量（100-500件）、中批（500-5000件）、大批（5000-50000件）、大量生產為（>50000件），而本產品的生產任務為每8小時400件，而且每天三班倒，依其此計算，零件的年生產能力為438000>50000件，所以屬大量生產。 本產品產量很大，應廣泛地使用高效機床，先進的設備。如加工中心，多坐標數控機床等等。現(xiàn)在，隨著數控機床的發(fā)展與普及，汽車生產當中，數控機床的使用量，越來越多。使用數控機床以及加工中心來加工汽車零件，不但占地面積小，精度保證也很好；而且適應產品品種變化的能力強，柔性好。依據廠家現(xiàn)階段的設備條件及客戶的要求，本課題當中將盡量采用數控機床。[11] 由于零件的工藝性較好，并且生產批量較大，工廠的現(xiàn)代化設備較完善，鑒于產量的要求，為了降低成本，提高勞動生產率，達到工件精度，可廣泛使用專用夾具、專用刀具及量具。 2.4 基準的選擇 定位基準的選擇對保證加工面的位置精度，確定零件加工順序具有決定性影響，同時也影響到工序數量、夾具結構等問題。[12]因此，必須根據基準選擇原則，認真分析思考。 2.4.1粗基準的選擇 考慮到設計上要求保證加工表面與不加工表面之間的位置要求和合理分配各加工表面的余量，同時為后續(xù)工序提供精基準，并結合粗基準選擇所遵循的原則。[13]零件的生產批量大、形位精度高，應在一次裝夾中完成多道工序的加工，這樣可以保證零件有較高的精度，誤差只取決于定位與機床精度。分析零件的結構尺寸以及位置要求，本零件上有很多不加工表面，應以其中與加工表面相互位置精度較高的表面作為粗基準。 2.4.2精基準的選擇 精基準的選擇應保證加工精度和裝夾可靠方便，根據基準重合原則以及精基準選擇的原則，選擇加工表面的設計基準作為定位基準，可以直接保證設計精度，避免基準不重合誤差。 2.5本章小結 對零件工藝進行分析，從零件的結構到毛坯到最后確定生產的類型，對粗基準考慮設計要保證加工表面與不加工表面之間的位置要求和合理分配各加工表面的余量。 第3章 機械加工工序的安排 3.1 機械加工工序的安排原則 如圖3-1，根據基面先行的原則，首先以粗基準定位加工出精基準，故可以確定鉗體零件加工的第一道工序為以粗基準A定位加工出B面為后續(xù)工序基準;再由先主后次的原則，先安排主要表面（裝配基面工作表面等）的加工，再安排次要的表面的加工，因此零件加工的第一步應該是R1300+0.50的弧面和端面B、C，而把圓面φ、油槽、密封槽、2—M15、M10等螺紋孔和其它表面安排在其后;由先面后孔這一原則，可以確定出，螺紋加工時先加工其端面，后加工底孔及攻螺紋。 3.2 工藝路線設計 3.2.1 工藝路線的提出 根據生產類型，擬定提出以下二種工藝路線，分別如下： 工藝路線1 工序Ⅰ 銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面。采用三面刃銑刀，刀具半徑為130mm，兩次走刀完成加工，一次銑削B面和部分R1300+0.50的弧面；下次銑削C面和剩下R1300+0.50的弧面。 工序Ⅱ 鏜削加工φ內圓面、油槽和密封槽，由于油槽和密封槽表面形狀復雜，可以使用成形車刀一次加工完成。 工序Ⅲ 銑削加工2-M15螺紋底孔端面，同一工位繼續(xù)加工M10螺紋底孔端面及R12的圓弧面?？刹捎肦12的立銑刀兩次走刀完成2-M15螺紋孔端面加工，同時R12的立銑刀可一次走刀完成M10螺紋孔端面及R12的圓弧面的加工，減少換刀次數;接下來銑削距離7.50-0.20的槽。 工序Ⅳ 鉆削加工2-M15螺紋底孔，采用兩把鉆頭同時加工，保證了兩孔軸線的尺寸精度。然后同一工位同時加工兩個锪孔，攻2—M15螺紋，同樣采用兩孔同時加工，故可以保證了兩個螺紋軸線的平行度。再鉆M10螺紋底孔換刀攻螺紋，完成這一工位所有的加工內容。 工序Ⅴ 鉆削加工φ3孔，然后加工M7螺紋底孔，這樣可以使φ3孔起到導向的作用，防止加工M7螺紋底孔時軸線容易歪斜的問題。同一工位锪孔，換刀攻螺紋。 工藝路線2 工序Ⅰ 用立式銑床銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面。采用三面刃銑刀，刀具寬度為60mm，則端面B和C尺寸為600+0.25由刀具本身來保證；刀具半徑為130mm,沿R1300+0.50的弧面的半徑方向進給，完成R1300+0.50的弧面的加工。換立式銑刀銑削φ，使用成形銑刀一次加工完成油槽和密封槽。 工序Ⅱ 銑削加工2-M15螺紋底孔端面，同一工位繼續(xù)加工M10螺紋底孔端面及R12的圓弧面。為了節(jié)省工時，可采用R12的立銑刀兩次走刀完成2-M15螺紋孔端面加工,同時R12的立銑刀可一次性同時M10螺紋底孔端面及R12的圓弧面，接下來銑削距離7.50-0.20的槽。 工序Ⅲ 鉆削加工2-M15螺紋底孔，采用兩把鉆頭同時加工，則孔軸線與其端面的垂直度由機床和夾具的精度保證，同時保證了兩孔軸線的尺寸精度。然后同一工位同時加工兩個锪孔，攻2—M15螺紋，同樣采用兩孔同時加工，故可以保證了兩個螺紋軸線的平行度。再鉆M10螺紋底孔換刀攻螺紋，完成這一工位所有的加工內容。 工序Ⅳ 為了避免深孔加工過程中出現(xiàn)排屑困難，刀具冷卻困難，可以選擇先加工M7的螺紋底孔。在此基礎上加工φ3孔可極大地縮短了走刀長度。最后攻M7螺紋。 3.2.2 兩種方案的比較分析 上述兩種加工方案，原則上都可以滿足生產要求，但詳細分析比較其內在過程，會發(fā)現(xiàn)仍存在一定問題。 方案1的工序過多，需要多次裝夾，裝夾時產生誤差，工件的形位公差難以保證。工序Ⅰ中R1300+0.50的弧面需要兩次走刀完成加工，第二次走刀結束位置很難控制，很可能R1300+0.50的弧面不連續(xù)。工序Ⅱ采用鏜床加工，由于工件是很不規(guī)則的零件，給裝夾帶來不便。 方案2的工序Ⅰ綜合了方案1的工序Ⅰ和工序Ⅱ，減少了一次裝夾，在一次裝夾中完成側面B和φ的內圓的加工，可以達到垂直度的要求。經過查閱資料，查得一般的數控加工中心不能帶R130的銑刀，因為在加工的時候沒有足夠的空間可供其運動，而且刀庫的空間不夠。只有一些大型的加工中心才可以，但是價格很高。工序Ⅲ的工步多，需要多次換刀，工人勞動強度大，并且使輔助時間過多?？梢钥紤]本工序采用加工中心，降低勞動強度，節(jié)省輔助時間，加工精度也能滿足。工序Ⅳ先加工M7的螺紋底孔，再加工φ3，雖然縮短了走刀長度，但是容易引起軸線歪斜的問題，不如方案1的工序Ⅴ好。 3.3 最終工藝路線的確定 哈飛汽車公司系一家規(guī)模較大，現(xiàn)代化程度較高的汽車生產廠家，設備完備，并擁有數個先進的加工中心，故零件的工序可遵循工序集中的原則，即在同一機床，同一工位上實現(xiàn)多種加工方式，多面的加工。由于加工量大，為了節(jié)省加工時間，可以采用旋轉夾具，首先側面B水平朝下，定位夾緊工件，銑削加工端面B和C面及R1300+0.50的弧面及內孔；然后夾具旋轉1800，側面B水平朝上，完成2-M15螺紋和M10螺紋的加工。綜合考慮方案1和方案2的優(yōu)、缺點，鉗體零件的工藝路線分析如下: 工序Ⅰ 加工設備是數控加工中心，采用專用夾具和量具。 工步1 采用三面刃銑刀銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面。 工步2 立式銑刀粗銑φ的內圓。 工步3 立式銑刀半精銑φ的內圓。 工步4 成形銑刀一次加工完成油槽和密封槽。 工步5 立銑刀銑削2-M15螺紋底孔端面。 工步6 立銑刀銑削M10螺紋底孔的端面和R12的圓弧面。 工步7 立銑刀銑削寬7.5的槽 工步8 麻花鉆鉆削2-M15螺紋底孔。 工步9 麻花鉆鉆削M10螺紋底孔。 工步10锪2-φ17的沉頭孔。 工步11攻2-M15螺紋。 工步12攻M10螺紋。 工序Ⅱ 加工設備是數控加工中心，采用專用夾具和量具。 工步1 麻花鉆鉆削φ3孔。 工步2 锪M7螺紋底孔。 工步3倒角1X450。 工步4 攻M7螺紋。 3.4 關鍵表面的加工方法分析 3.4.1 三面刃銑刀加工過程分析 第一道工序是銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面，采用三面刃銑刀，刀具軸線圍繞R130弧面的軸線做圓弧運動，完成加工。如果刀柄半徑過大或刀具半徑過小，那么就使刀柄與工件尾部撞擊，不能加工（如圖3-1）。4-2 圓弧面加工示意圖 現(xiàn)對這一問題展開分析：加工過程（如圖3-2）所示，刀具寬度為60mm，刀具半徑為80mm,刀柄半徑為25 mm，刀具軸線圍繞R130圓弧軸線做R50的圓弧運動，刀桿的最大外圓運動軌跡為?150圓弧，與工件尾部最小距離是13mm，不能發(fā)生撞擊問題。故此三面刃加工過程可以實現(xiàn)。 圖3-1 干涉圖 3-2 圓弧面加工示意圖 3.4.2 油槽和密封槽加工過程分析 銑削φ內圓面結束，開始銑削油槽和密封槽的過程中，選用成形銑刀加工，刀桿軸線與內圓軸線有一定的偏移，刀桿軸線繞著內圓軸線做圓周運動，如果刀桿與R21圓弧發(fā)生干涉，則油槽和密封槽不能用銑削加工。（如圖3-3）。 圖4-3 干涉圖 現(xiàn)就這一問題進行研究。銑削油槽和密封槽過程如圖3-4所示。選用刀具外圓直徑為φ50、刀桿直徑為φ20的成型銑刀，為提高加工效率，刀具上四組切削刃。銑削前位置如圖3-4（b）所示，刀桿與R21圓弧底不發(fā)生干涉，有11mm的距離，刀具可以進入。銑削結束如圖3-4（c）所示，刀具軸線饒內圓φ的軸線做半徑為8mm的圓周運動，刀桿與R21圓弧底最小距離為3mm，不發(fā)生干涉。故次方案可行。 3-3干涉圖 （a）進刀路線 （b）加工前位置 （c）加工到最小距離位置 （d）刀具尺寸 圖3-4 油槽加工示意圖 3.4.3 三面刃銑刀銑削加工中的工件變形問題 端面B與內圓φ軸線有垂直度的要求，三面刃銑刀銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面時產生切削力，工件尾部相當于一個懸臂梁，在工件軸向的切削分力使工件尾部發(fā)生變形,如果切削引起的變形量超出了垂直度的要求，則此加工方法不可行。哈飛公司制造本零件時就存在這樣的問題，最后他們采用了補救措施，增加了一道工序，才滿足了垂直度的要求。這樣不但增加了加工時間，而且提高了成本。我所做的研究是證明我的這種加工方案直接可以達到垂直度的要求，不用補救措施。3.4.3.1 尾部定位與受力情況 為了分析的方便，把工件的尾部與主體割開（如圖3-5）。約束面3的六個自由度，就可以將尾部固定住，也符合工件原來的特性。面2為夾緊面，受夾緊力作用，面4為加工表面，受反切削力的作用。由于工件尾部有加強筋，通過分析比較，當三面刃銑刀加工到線1的位置時，尾部的軸向變形最大。分析尾部變形。 線1 面2 面4 面3 圖3-5 定位和受力圖 3.4.3.2 力的求解 用直徑為160mm，齒數Z=12，主偏角kv=150硬質合金三面刃銑刀銑削端面B和C面及R1300+0.50的弧面，切削用量為t=2mm,S分=502.4mm/分，n=165轉/分，B=118mm。 平均切削厚度 a平均=[14] （3-1） ==0.059毫米 金屬切除率 Zw=S分?t?B=502.4x2x118 （3-2） =1.19×105 毫米3/分 查圖表查得單位切削功率在（3.8-4.38）x105千瓦/（毫米3/分）范圍內，考慮到工件材料強度不高，取Ns=4.0x10-0.5千瓦/（毫米3/分）。于是切削功率為 N切=Ns ?Zw=4.0×10-0.5 ×1.19×105 （3-3） =4.76千瓦 按刀具直徑及轉速計算切削速度 V==82.9米/分 （3-4） 主切削力 ===1870牛頓 （3-5） 主切削力對R130的圓弧圓心的力矩為 A=PZ?R=1870×130=243100牛頓?毫米 （3-6） 則尾部面1所受夾緊力為 ===7597牛頓 （3-7） 主切削力占總切削力功率的90%以上，軸向切削分力 Fx=F×=1870×0.21=390牛頓 （3-8） 則面2所受的反切削力為Fx=390牛頓。 3.4.3.3加工中的有限元分析 Pro/E軟件主要包括Pro/E和Pro/Mechanica 2部分,以往工程人員用Pro/E進行零件設計，利用Pro/Mechanica對零件結構進行有限元分析，找出結構薄弱的地方，從而加強局部強度。 我是在Pro/E環(huán)境中建立該零件的模型,然后用Pro/Mechanica和ANSYS軟件對工件尾部進行有限元分析,通過分析找出工件尾部在加工過程中產生的最大位移和最大應力及對應的位置,為刀具尺寸和切削用量的選擇提供了可靠的依據。 分析過程： 1、指定材料為球墨鑄鐵。 2、添加約束：限制面3的六個自由度，實現(xiàn)尾部約束。 3、添加載荷：面2受到夾緊力作用，大小為7597牛頓；線1受反切削力的作用，大小為390牛頓。 4、劃分網格：網格的作用是將工件細化，作出若干個測試點，分析這些測試點的受力位移情況。將尾部網格化，，作出九百多個點（如圖3-6），生成ANS文件，保存分析結果。 圖3-6 分析過程圖 5、數據處理：將在Pro/ E 的MECHANICA 模塊中對模型進行前處理后生成的ANS 文件與ANSYS 軟件相連接，建立結果觀察窗口觀察尾部的受力和變形情況。選擇結果創(chuàng)建尾部的總應力云圖（圖3-7a）和總變形云圖（圖3-7b）。 φ內圓軸線與側面B有公差為0.10垂直度的要求，分析總變形云圖（圖3-7b）尾部翹曲0.013609，小于所要達到的垂直度要求，滿足要求。根據我所選擇的刀具尺寸及切削用量進行加工，完全滿足要求。避免了實際加工中的問題。 （a） 總應力云圖 （b）總應變云圖 圖3-7總應力與總應變云圖 從以上分析可看出, 利用Pro/ E軟件和ANSYS 分析軟件, 在合理建模, 正確加載與約束下, 可以有效快速地對結構進行深入分析研究, 可對多種工況進行快速的分析而得出結果, 以使尋找結構受力狀態(tài)下規(guī)律變化成為可能, 這是解析法等方法難以做到的, 設備的結構越復雜, 越能顯示出其優(yōu)越性。 3.5本章小結 本章主要提供了工件的兩種工藝路線并確定了最終的工藝路線。然后又對關鍵表面進行加工方法的分析，在對工件變形問題上進行力的求解及有限元的分析。 第4章 加工余量的計算及夾具設計 4.1加工余量的設計 加工余量是為了保證零件規(guī)定的質量,在加工過程中從其表面上切除的多余金屬層[15]。本工件毛坯采用精密鑄造，精度較高，為降低生產成本, 除了內圓的表面粗糙度較高，須半精加工，其他表面均由一次切削加工得到，工序的加工余量即是工件的加工余量。 本工件采用誤差復映法計算加工余量，其定義是：外表面加工時，其最小加工余量（Zbmin）是被加工零件相鄰兩工步的兩個最小極限尺寸之差;其最大加工余量（Zbmax）是被加工零件相鄰兩工步的兩個最大極限尺寸之差。內表面加工時，其最小加工余量是被加工零件相鄰兩工步的最大極限尺寸之差;其最大加工余量是被加工零件相鄰兩個工步的最小極限尺寸之差。 最小余量計算公式如下：[16] 對外表面加工 Zbmin=aamin-abmin 對外圓面加工 2Zbmin=damin-dbmin 對內表面加工 2Zbmin=aamax-abmax 對內孔加工 2Zbmin=damax-dbmax 式中 ZBMIN—本工序單面最小余量 2Zbmin—本工序雙面最小余量或直徑余量 aamin,damin,aamax,damax----前一工步（毛坯）最小和最大極限尺寸 abmin,dbmin,abmax,dbmax----本工步（加工后）最小和最大極限尺寸 最小余量可以從手冊中查出的有關數據進行計算 Zbmi=R2a+T缺a+pa+εb 回轉表面加工時的最小余量: 2 Zbmi=2[ Zbmi=R2a+T缺a+（p2a+ε2b）1/2] 式中 R2a T缺a pa—所研究表面上工步的微觀不平度，表面缺陷深度，空間偏差的向量和空間偏差; εb—本工步的毛坯安裝誤差 最大余量的計算公式： Zbmax=Zbmin+Ta+Tb 2Zbmax=2Zbmin+Tda+Tdb Ta,Tda—上工序的尺寸公差，直徑公差 Tb,Tdb—本工序的尺寸公差，直徑公差 根據以上公式及查表,工件的各工序工步的余量計算表5-1 毛坯：Ⅱ級精度鑄件 材料：球墨鑄鐵 HB160—210 表4-1 各工序工步的余量計算 加工工序和工步 余量組成 計算余量 Zmin（μm) 計算尺寸(mm) 公差T (μm) 極限尺寸 ρ εb Rz T缺 max min 銑側面b 毛坯 銑削 128.8① — — 100 — 1029② 58.53 57.5 1600 190 60.1 57.69 58.5 57.5 800 銑側面c 毛坯 銑削 128.8 — — 100 — 1029 6.53 5.5 1000 1000 7.5 6.00 6.5 5.00 800 銑R130弧面 毛坯 銑削 128.8 — — 100 — 1029 128.97 130 1000 50 129.0 130.50 128.0 130.0 800 粗銑削φ內圓面 毛坯 銑削 1000③ — — 140 — 2*1809.7 50.35 53.40 1000 80 50.3 54.03 49.3 53.95 800 半精銑削φ內圓面 半成尺寸銑削 1000③ — 60 1809.7 50.40 53.97 1000 80 50.35 53.47 49.3 53.97 800 銑M15的端面 毛坯 銑削 128.8 — — 100 800 — 1029 16.03 15.00 1000 110 7.0 15.1 16.0 15.00 銑M10的 端面及R12弧面 毛坯 銑削 128.8 — — 100 — 1029 6.03 5.00 1000 75 7.0 5.00 6.0 4.93 800 銑寬7.5的槽 毛坯 銑削 128.8 — — 140 — 1068.8 8.58 7.5 1000 90 9.6 7.50 8.6 7.41 800 M15x1.5-6H 毛坯 鉆孔 锪孔 攻絲 — 100 — — 128 27.9 ④ — 800 — — — 2*1236.7 0 12.53 17.0 15.0 0 180 60 0 12.5 15.06 0 12.3 15 M10*1-6H 毛坯 鉆孔 攻絲 128.8 26.01 — — 100 — 110 __ __ __ 0 9.00⑥ 10.00 0 150 50 0 9.0 10.05 0 8.9 10.00 70 鉆φ3孔 毛坯 鉆削 128.8 23.26 100 800 80 __ __ 0 3 0 60 0 3 0 2.94 800 M7*1-6H 毛坯 鉆削 攻絲 128.8 26.01 — —