汽车轮毂的数控加工工艺及程序分析

汽车轮毂的数控加工工艺及程序分析系 部： 精 密 制 造 系 学生姓名： 吴斌 专业班级： 数控 11C1学 号： 111021133 指导教师： 屠春娟、吴昊 2014 年 4 月 25 日 声 明本人所呈交的 汽车轮毂的数控加工工艺及程序分析，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名： 日期： 2014 年 4 月 25 日 【摘要】随着中国 GDP 的快速增长，人们对汽车的需求量也与日俱增，汽车轮毂作为汽车的一个重要组成部分，它的大小、材料、质量决定了汽车行驶的安全性和可靠性，伴随着中国汽车零部件工业的成长，轮毂行业逐渐发展壮大起来。本文以汽车轮毂作为研究对象，首先介绍汽车轮毂的应用场合；其次介绍汽车轮毂的数控加工工艺，包括机床介绍、工件材料、刀具及夹具的选用、切削用量选择及加工路线确定；最后分析了汽车轮毂的部分数控加工程序，总结了常见的几个问题以及解决方法。【关键词】：汽车轮毂；工艺分析；加工程序。目录引言 .1一、汽车轮毂零件介绍 .2（一）汽车轮毂零件 .2（二）应用场合 .4（三）结构形状分析 .4二、汽车轮毂的加工工艺分析 .5（一）工件材料选用 .5（二）加工设备的选用 .5（三）夹具的选用 .9（四）刀具的分析与选用 .10三、汽车轮毂的加工过程 .12（一）压铸 .12（二）数控加工 .12（三）数控加工程序 .13（四）后处理工序 .13四、加工过程中出现的问题及解决方法 .13总结 .16参考文献 .17谢辞 .18附录 .191引言普通机床的诞生具有划时代的意义，但是由于普通机床自身的特点决定了它们无法加工出非常精密的零件，普通机床的加工技术与现代的数控加工技术比较起来具有很大的差距，最早时期生产的轮毂存在很多的问题，主要问题是加工后的零件形状尺寸达不到设计要求，表面粗糙，再加上那时测量技术比较差，所以无法保证加工后轮毂尺寸的精确性和表面质量。随着科学技术的飞速发展，机械制造技术发生了深刻的变化。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。本文以汽车轮毂作为研究对象，首先介绍汽车轮毂的应用场合；其次介绍汽车轮毂的数控加工工艺，包括机床介绍、工件材料、刀具及夹具的选用、切削用量选择以及加工路线的拟定等；最后分析了汽车轮毂的部分数控加工程序以及总结了常见的一些问题。我的毕业设计课程来源于康翔铝业（泰州）有限公司，本公司主要从事于汽车轮毂的生产，由于我的实习岗位是数控车床操作，它主要是精加工汽车轮毂，因而本论文就地取材，重点在于介绍生产汽车轮毂过程中的工艺以及对加工程序的分析。2一、汽车轮毂零件介绍（一）汽车轮毂零件本课题研究的对象是汽车轮毂。图 1-1 所示为汽车轮毂的实物图，其中图 a、c 、d分别为汽车轮毂的三个主要加工面。如图 1-1a 所示为安装面（汽车轴承与轮毂接触的部分) ，图 1-1c 所示为安斜面 (安装面与轮毂内环之间的部分） ，图 1-1d 所示为 A 面（汽车轮毂正面除轮毂外环的部分） ，图 1-2 所示为汽车轮毂的零件图。(a)安装面 (b)CAP、螺栓、气嘴孔(c) 安斜面、中心孔 (d) A 面图 1-1 汽车轮毂实物图 气嘴孔A 面安装面螺栓孔CAP 孔气嘴孔中心孔安斜面3图 1-2 汽车轮毂零件图（二）应用场合轮毂，汽车轮胎内以轴为中心用于支撑轮胎的圆柱形金属部件，通俗地说，就是车轮中心安装车轴的部位，是连接制动鼓(制动盘)、轮盘和半轴的重要零部件。如图 1-3 所示是一些汽车轮毂的图片，图 1-3a 为奇瑞汽车轮毂，图 1-3b 为宝马汽车轮毂，图 1-3c 为雪铁龙汽车轮毂，图 1-43d 为悦达起亚汽车轮毂，它们造型各异，所用材料不同，制作工艺不同，性价比自然不同，价格也就有高有低。（a)奇瑞汽车轮毂 （b)宝马汽车轮毂（c)雪铁龙汽车轮毂 （d)悦达起亚汽车轮毂图 1-3 汽车轮毂（三）结构形状分析由汽车轮毂零件图 1-1 及图 1-2 可以看出，此零件为车削加工零件（零件大部分已经通过压铸成型） 。主要由圆柱面、倒角、倒圆弧、孔等结构组成。技术要求分析：加工要求高，精度、圆度、表面粗糙度等要求较高。汽车轮毂总共有两个加工面，我们把汽车轮毂的两个加工面分别叫做正面、背面。具体结构分析如下：正面主要是护盖孔（CAP 孔） 、气嘴孔、五个螺栓孔和一个平面（A 面） ，CAP 孔座径为 158，气嘴孔径 11.4/19、厚度 3.5，螺栓孔的节圆直径（PCD）为 114.3、范围为112-130、孔深为 7、其表面粗糙度为 3.2，外径5230.4；背面是一个中心孔和两个平面（安装面、安斜面） ，中心孔径 74.1、表面粗糙度为 3.2，安装面直径 155。5二、汽车轮毂的加工工艺分析（一）工件材料选用 常用汽车轮毂材料有钢和铝合金，钢的特点是制作工艺简单、重量较大、抗金属疲劳的能力很强，铝合金的特点是质量较轻、制作精度高、散热性好。本课题研究的汽车轮毂选用铝合金作为材料，通过压铸而成，铝合金轮毂的性能特点如下：1.质轻、省油平均每个铝合金轮毂比相同尺寸的钢轮毂轻2kg。根据日本实验室提供的数据：5座轿车的重量每减轻1kg，一年约节省20L汽油。美国汽车工程师学会的研究报告指出，铝合金轮毂虽然比一般钢轮毂贵，但每辆汽车跑到2万公里时，其所节省的燃料费足以抵回成本。2.散热性好铝合金的热传导系数为钢的3倍，长途高速行驶时，也能使轮胎保持在适当的温度，使刹车鼓及轮胎不易老化，增加寿命，降低爆胎的几率。3.尺寸精度高铸造铝合金轮毂最终都需经数控机床加工的工序，所以无论是轮毂圆度、端向和径向精度，都不是传统滚压钢圈能够相比的。通常情况下，传统钢圈的端向和径向允跳动值为1mm；而普通铝轮毂的控制范围为0.5mm；高档车铝轮毂为0.3mm。4.真圆度高精度高达0.05mm，运转时平衡性能佳，适合于高速行驶。5.坚固耐用铝合金轮毂之耐冲击力、抗张力及热力等各项强度指标较钢轮毂要高，这也是铝合金在国防工业、航空工业中扮演重要角色的原因之一。6.外形美观一般钢轮毂因生产所限，形式单调呆板，缺乏变化；铝合金轮毂则有各式各样的设计，加上光泽、颜色效果好，从而提高了汽车的价值与美感。用铸造方法生产的轻合金轮毂，可以制作出任意空间曲面和形状，以吻合不同车型，迎合不同用户的需要，并且不易藏污纳垢，易清理。通过以上性能特点的介绍与比较，铝合金的优点远大于钢，更适合用于制造汽车轮毂，所以本课题中汽车轮毂选用铝合金作为材料是非常合适的。（二）加工设备的选用本课题中对汽车轮毂的加工，一共用到两台机器，分别是数控车床和数控钻铣中心，具体介绍如下： 1.普通数控车床本课题中用到的数控车床型号为 WHL-F50，FANUC系统，本机床外形如图2-1所示，它适合加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。其具6体技术参数如表2-1所示。图 2-1 WHL-F50 型数控车床表 2-1 FEMCO WHL-F50 主要技术参数 FEMCO WHL-F50 机床参数项目 规格加工能力 最大加工直径 620mm最大旋径 727mm标准加工轮圈 22最大加工轮圈宽 12行程 X 轴 340mmZ 轴 700mm主轴 转速 2