汽车制造技术课程设计

汽车制造技术课程设计第一页，共80页。一、课程设计目的汽车制造技术课程设计是汽车工程专业汽车制造技术课程的实践教学环节之一。它是在学完汽车制造技术课程的之后进行的。学生在老师的指导下，独立完成一个零件的加工工艺路线制定和一套专用机床夹具设计任务。学生通过课程设计初步掌握设计一个中等复杂程度零件的工艺规程方法，机床夹具设计，刀具、量具的正确运用方法。其目的如下：第二页，共80页。1、学会拟订中等复杂程度零件的机械加工工艺过程。培养学生运用《汽车制造技术》基础课基本理论及有关课程的知识，合理地制定零件机械加工工艺路线，决定加工表面的加工方法及其工艺过程，工序的组成、数目及工序顺序；正确选择定位基准和设备及其型号、刀具、夹具、量检具等。第三页，共80页。2、提高结构设计能力。通过一套专用机床夹具的设计，掌握根据零件的加工要求，设计出能保证加工质量、一定生产率及经济性好的专用机床夹具的方法，并初步学会正确制定专用机床夹具装配图的技术要求。第四页，共80页。

3、学会编写设计说明书。设计说明书是表达设计者在设计中考虑问题、计算过程和记录设计数据的依据。正确编写说明书是工程技术人员必需的基本技能之一，因此也是工科大学生应该具备的基本技能之一。第五页，共80页。4、学会正确使用设计资料、图册、手册等

通过工艺课程设计的训练，将进一步培养和提高学生独立分析和解决工艺问题的能力。它是机械产品设计类专业学生学习工艺课程的继续，是培养和提高学生分析、解决工艺问题能力和独立处理技术工作不可缺少的实践教学环节。第六页，共80页。二、对学生的要求1、工艺课程设计开始时，应该认真地看懂零件图，并明确课程设计任务。2、在设计前要认真翻阅、熟悉主要参考书和手册等资料内容。3、在课程设计中，应该认真独立地完成课程设计任务。4、在课程设计中所绘制的图样，应该符合《机械制图》国家标准。第七页，共80页。三、工艺课程设计的课题与任务工艺课程设计题目：1、汽车变速器箱体（P300）工艺规程及——夹具设计。年产量：6000件。2、汽车发动机连杆工艺规程及——夹具设计。年产量：24000件（P288）工艺课程设计任务：1、零件图1张2、机械加工工艺过程卡1份3、机械加工工序卡1份4、机床夹具装配图1张5、夹具主要零件图（包括夹具体）4～5张6、课程设计说明书1份第八页，共80页。四、工艺课程设计内容和步骤具体内容如下：（1）确定生产类型，对零件进行工艺分析；（2）确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图（零件——毛坯全图），绘制的零件图应符合“机械制图”国家标准的规定；（3）拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具及辅具）；（4）确定工序尺寸及公差，各工序切削用量，计算某一代表工序的工时定额，画出工序简图；第九页，共80页。（5）填写工艺文件，包括工艺过程卡片（或工艺卡片），工序卡片（可只填写部分主要工序的工序卡片）；（6）设计某一工序的夹具，绘制夹具装配图和主要零件图；（7）撰写设计说明书。第十页，共80页。第二部分课程设计方法和步骤一、课程设计方法和步骤（1）明确任务，掌握被加工工件的特点和生产情况，收集研究资料。1）熟悉研究零件图掌握其功用与结构特点；2）深入研究零件的工艺结构和主要技术有关资料；3）明确生产纲领；4）收集类似零件机加工工艺及其夹具的有关资料；第十一页，共80页。（2）毛坯制造方法的选择

毛坯的制造方法的选择，取决于零件的结构、尺寸大小、材料和生产量等条件。表1列举了常用的几种铸造方法的特点比较，表2为几种铸造方法的经济合理性，表3为几种铸造方法的比较，供同学选择毛坯制造方法时参考。第十二页，共80页。表1铸造方法的特点比较第十三页，共80页。表2铸造方法的经济合理性第十四页，共80页。注：正号（+）表示该方法选用，负号（一）表示该方法不适用。第十五页，共80页。表3锻造方法的特点比较第十六页，共80页。（3）拟定机械加工工艺过程1）选择定位基准根据零件结构特征和加工要求，选择出粗基准和精基准，并说明选择的依据。2）确定各加工表面的加工方法及过程参阅《汽车制造工艺学》第八章，合理确定出各加工表面的加工方案。第十七页，共80页。3）拟定零件机械加工工艺路线

根据工艺路线安排的原则，将各表面的加工合理组成工序，并排列成工艺路线，将热处理、清洗、中间检验、去毛刺等工序合理地排列在适当位置，组成零件机械加工工艺路线。第十八页，共80页。4）选择各工序所适用地设备名称及型号

设备的选择可参阅参考资料或附表1～20标准刀具的选择可参阅参考资料表21～37

第十九页，共80页。5）确定切削用量

由指导教师确定一道工序的切削用量（一般为设计专用机床夹具那道工序的切削用量）。或参阅参考资料附表2（4～26），并根据所选定的机床资料，将选择的切削用量修定成机床所具有的数值。第二十页，共80页。

成批生产时批量n的决定成批生产时，零件是分批轮番生产的。全年投入生产的次数称为批次。而每次投稿的相同零件数量称为批量。批次和批量多少是根据生产纲领、产品尺寸和重量、生产设备和工艺装备重新高速的复杂程度、原材料和毛坯的供应情况、装配时间的需求和对产品贮备量的要求等因素决定的。确定批次的批量的方法有多种。这里只介绍一种“按批次决定批量法”。批量n为6）汽车零件的年生产纲领第二十一页，共80页。批量n为n=NM（件）式中：N——零件的年生产纲领N=Qm（1+a%）（1+b%）（件）Q——产品的年产量；m——一件产品中相同零件的数量；a——零件的备品率。表5列举了几种汽车零件的备品率，供参考其他产品零件可参考表5，适当确定。b——废品率；M——零件全年投入批次，年产5000～10000辆汽车机械加工零件投入批次见表4.第二十二页，共80页。表4汽车零件批次第二十三页，共80页。表5汽车零件备品率第二十四页，共80页。（7）编写机械加工工艺过程卡片和工序卡片

将编制完的零件机械加工工艺过程按机械加工工艺过程卡（附表6）的格式内容填写。其中把要进行专用机床夹具设计的那道工序内容填写在机械加工工序卡（附表7）上。在工序卡的工序图上，定位夹紧符号按附录表2（表1～2）所列符号标注，加工表面用黑色粗实线画出，非加工表面用黑色细实线画出，并标注出加工后的工序尺寸和形位公差，以及定位尺寸。第二十五页，共80页。

6第二十六页，共80页。7第二十七页，共80页。（二）专用机床夹具设计1）在专用机床夹具结构设计时，应该考虑的一些问题（1）专用机床夹具结构的机械化程度应和生产纲领相适应。大批量生产时，应试采用机械化程度高的气动、液压或其他高效、省力的夹紧装置，以缩短装缷工件的辅助时间和减轻工人劳动强度。中批生产时，为使经济性良好，因受生产条件的限制，应尽可能使夹具结构简单，多采用手动夹紧机构。第二十八页，共80页。（2）专用机床夹具零件标准化程度高。

为缩短夹具设计时间，提高夹具设计质量和降低夹具制造周期及降低成本，夹具设计时要尽可能采用结构成熟的标准夹紧机构，标准夹具元件和标准件。第二十九页，共80页。（3）夹具结构应具有足够的刚度、强度和好的夹具稳定性。

为保证工件加工要求和夹具本身的精度不受破坏，以及加工中夹具不发生振动等，夹具结构应具有较高的刚度和强度，夹具安装在机床工作台上应该具有良好的稳定性。所以夹具体底面轮廓尺寸与夹具高度尺寸应适当成比例。第三十页，共80页。（4）装夹工件要方便、操作要安全。

夹紧机构的操作手柄一般应放在右边或前面。要防止夹紧机构的活动件与机床，刀具相碰撞。为此：在设计时要认真查阅机床有关数据。必要时在夹具总图中，将夹具活动件的活动极限位置和刀具外形用双点划线画出来。同时还要考虑清除切屑方便、安全。（5）夹具元件、零件制造和夹具装配工艺性应良好。第三十一页，共80页。2）专用机床夹具设计步骤

专用机床夹具设计步骤可参考《汽车制造工艺学》或参考《机床夹具设计手册》或《机床夹具设计图册》。在着手设计之前应多参阅一些夹具图册，如参考资料《机床夹具设计手册》第【2】、【3】、【5】、【6】章等有关部分，以增加对夹具结构的认识。第三十二页，共80页。（1）分析与本工序有关的资料，包括零件图样、零件材料、毛坯状况、零件的工艺过程（尤其本工序之前的工序）、本工序的加工要求、工艺指定的定位基准、夹紧部位和生产类型等。（2）专用机床夹具结构方案设计a）定位方案的选择与分析i）分析第一类自由度

根据工件的结构及加工要求分析第一类自由度；第三十三页，共80页。ii）选择和设计定位元件

根据夹具对工件定位的可能性，对工艺上给定的定位基准进行分析其可行性，必要时可修改定位基准形状、尺寸，选择标准的定位元件。如果没有合适的定位元件可选择。由设计者自行设计非标准定位元件。然后分析定位元件组合定位时所限制的自由度能否满足第一类自由度要求。对非标准定位元件，如V形块、菱形销等尺寸应按参考资料《机床夹具设计手册》第【2】、【3】章所列资料进行必要的计算设计。第三十四页，共80页。iii）定位精度（误差）的分析与计算

计算定位误差的目的是验证夹具定位方案是否能可靠地保证加工要求。如夹具在机床上的装夹误差、工件在夹具中的定位误差和夹紧误差、机床的调整误差、工艺系统的弹性变形和热变形误差、机床和刀具的制造误差及磨损误差等为了保证工件的加工质量，应满足如下关系式

△≤δ

式中

△—各种因素产生的误差总和;

δ—工件被加工尺寸的公差。第三十五页，共80页。

本课题只研究定位误差对加工精度的影响，所以上式可写为

△D+△Σ

≤δ

式中

△D—工件在夹具中的定位误差，一般应小于

δ/3;

△Σ—除定位误差外，其他因素引起的误差总和

所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。第三十六页，共80页。

因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。通过上述ii、iii两步的分析计算，如果其结果都能满足设计要求，而且方案结构又简单，该定位方案可行。再按设计步骤进行下一步。第三十七页，共80页。b）导向、对刀元件的选择与设计根据加工表面的形状和加工要求，在夹具刮痕位置处设置导向元件（钻床夹具的钻套）或对刀元件（铣床夹具的对刀块）。在参考资料《机床夹具设计手册》第【2】、【3】、【5】章中有标准导向，对刀元件供设计选用。然后，计算导向元件或对刀元件至夹具定位元件间的尺寸。对刀元件至夹具定位元件间的对刀尺寸计算及极限偏差的确定可参考《机床夹具设计手册》第【1】、【2】、【3】、【5】章等参考资料。第三十八页，共80页。导向元件至定位元件间的定位尺寸可按下述实例方法确定。如在图1a所示工件上钻孔尺寸￠10，其位置度公差为￠0.2mm，夹具上的一定位尺寸Hj±12THj为Hj=100mmTHj=（1/2~1/5）THg式中Hj、THj----分别为夹具的定位尺寸及其公差；THg----工件工序尺寸的公差。如取THj=1/3THg；则Hj=100±0.035mm若工序尺寸极限偏差不为对称分布，应换算成在中间尺寸和对称极限偏差的形式。第三十九页，共80页。图1导向元件至定位元件间定位尺寸及极限偏差的确定第四十页，共80页。C）夹紧机构的设计

根据工件的工作特点，加工要求和对夹紧力的要求等，合理选择或设计夹紧机构及其尺寸大小。具体结构可参阅参考资料《机床夹具设计手册》第【2】、【3】和【5】章等。在课程设计中，夹具夹紧机构尺寸，可按经验设计方法确定，所需夹紧力和夹紧机构所能产生的夹紧力不必计算。考虑到课程设计中规定的生产类型为中批生产，所设计的夹紧装置最好为手动夹紧。第四十一页，共80页。d）确定机床夹具与机床间的正确位置的保证方法的联接方式为保证工件加工要求，不仅要使工件相对于机床夹具定位元件等，要占据正确位置，而且还应使机床夹具相对于机床也要占据正确位置，视不同机床，这一正确位置的保证方法一样。第四十二页，共80页。钻床夹具与机床间的正确位置主要是靠钻套轴线与钻床主轴轴线重合保证的。一般可用钻头能插入钻套孔内方法来保证。如果要求严格，可在钻床主轴上固定安装一个杠杆式千分表（或百分表），找正钻套内孔与钻床主轴同心。钻套位置确定后，用螺旋压板将夹具压紧在钻床工作台上。因此夹具体应留有一定位置，以便用于压板压紧。第四十三页，共80页。返回第四十四页，共80页。返回第四十五页，共80页。铣床夹具与铣床工作台间的正确位置是靠夹具体底面安装的两个定位键确定的。因此，为保证工件加工要求，铣床夹具应规定两个定位键侧面对夹具定位元件或夹具体安装基准有一定的位置公差如图3与图4。第四十六页，共80页。返回第四十七页，共80页。返回第四十八页，共80页。（3）专用机床夹具装配草图的绘制a）专用机床夹具装配草图绘制时，可以使用方格纸或制图纸绘制。b）机床夹具装配图比例1：1。c）绘制时，应以操作者下面相对位置的视图为主视图。视图多少应以能完整表示出夹具各元件和机构为准。一般情况，最好画出三面视图。如果局部结构在三面视图上还不能表达清楚，还可以画出局部剖面图。第四十九页，共80页。d）画图时，被加工零件可用铅笔以黑色双点划线或红色双点划线表示。用双点划线表示的工件视为假想件，即可视为透明体，它在图中不影响夹具其它元件和机构的可见性。第五十页，共80页。e）按下面所指顺序画图。先画被加工零件，然后画定位元件——导向或对刀元件——夹紧机构——其它元件或机构——夹具体。画夹紧机构时，机构是处于夹紧状态。注意松开夹紧机构时，应能将工件拆卸下来。f）夹具装配草图绘制完后，经指导教师审查同意后可画正式机床夹具装配图样的绘制。第五十一页，共80页。除与绘制机床夹具装配草图要求相同内容外，还要注意：a）制图应符合《机械制图》国家标准GB4457～4460-84之规定。b）为避免夹紧机构活动件和铰链式钻模活动（移动或翻转）时与夹具其他元件或机床、刀具发生相碰撞或干涉，和为检查夹紧行程是否足够，还可以用双点划线画出活动件活动的极限位置（范围）。第五十二页，共80页。c）绘制装配图上的标准零件应按机械零件手册和夹具设计手册绘制。如果使用螺钉连接夹具元件，为保证工人操作安全（不划伤手），一般多使用圆柱头内六角螺钉。为防止装配好后的元件位置的变动，需要用圆柱销或锥销固定。其两零件上的销孔，在装置调整、紧固后配钻铰，再打入圆柱销或圆锥销。d）在装配图样中，如机床夹具元件和机构零件采用的是标准件或标准机构，可不必将结构剖示出来表示内部构造。第五十三页，共80页。e）装配图样绘制完后，按一定顺序引出各元件和零件的件号，一般件号从夹具体为件号1开始，顺时针引出各件号。如夹具元件在工作中需更换，如钻扩铰的可换钻套，应在一条引出线端引出三个件号。如果某几个零件在使用中更换，在视图中是以某个零件或元件画出的，为表达更换零件或元件，可用局部剖面表示更换零件或元件的装配关系，并在技术要求或局部剖面图下面加以说明。参阅《画法几何与机械制图》第【9】章。第五十四页，共80页。f）夹具元件和零件名称、数量、材料标准代号均填写在标题栏明细表内。标题栏和明细表格式可参考参阅标题栏标准与明细表格式标准第五十五页，共80页。装配图标题栏及明细表格式

1）标题栏装配图中的标题栏用来说明减速器的名称、图号、比例、重量及数量等，内容需逐项填写。标题栏的格式见图第五十六页，共80页。明细表明细表由下向上按序号完整地给出零、部件的代号、名称、材料、规格尺寸及数量。明细表的格式见图第五十七页，共80页。（5）专用机床夹具装配图上应标注的尺寸和位置公差装配图上应标注的尺寸如下五类：a）专用机床夹具的最大轮廓尺寸对于有活动件的，还应标注出活动件极限位置处的最大轮廓尺寸。b）工件定位基面间的配合尺寸及配合符号；定位元件间的尺寸及位置公差。c）夹具定位元件与导向对刀元件间的尺寸及位置公差。d）夹具与机床间的联接尺寸及配合尺寸、配合符号。第五十八页，共80页。e）其他重要表面间的配合尺寸。夹具装配图样中零件或元件间的位置公差，可以采用两种方式表示：i）用公差框图表示；ii）用文字说明写在技术条件中。在课程设计中推荐以公差框图表示。第五十九页，共80页。夹具装配图样上应规定的位置公差，可以参考资料《机床夹具设计手册》【5】、【9】中夹具技术要求，不同机床夹具装配图样上位置公差和有关尺寸公差值，可参考表9～表12中数值。第六十页，共80页。表9钻床夹具钻套轴线对夹具安装基面（夹具体底面）的位置公差（mm/100mm）第六十一页，共80页。表10钻套中心距或钻套轴线至定位元件间的尺寸公差第六十二页，共80页。表11按工件工序尺寸公差确定夹具对刀块至定位元件间的尺寸公差第六十三页，共80页。表12对刀块工作面、定位元件定位面和定位键侧面间的位置公差第六十四页，共80页。3）夹具体零件图样的绘制（1）对夹具体的主要要求有以下几点：a）足够的刚度和强度。设计夹具体时，应保证在夹紧力和切削力等外力作用下，不产生过大的变形和振动。必要时，可在适当位置设置若干条加强筋。第六十五页，共80页。b）夹具安装稳定。机床夹具通过夹具安装基面安装在机床工作台上，安装应稳定。为此，机床夹具重心和切削力等，力的作用点应处在夹具安装基面内。机床夹具高度越大，夹具体底平面面积也越大。为使夹具体底平面与机床工作台接触良好，夹具体底平面中间部位应适当挖空。表面粗糙度一般Ra1.6或0.8μm。c）夹具体结构工艺性良好。设计时应注意夹具体毛坯制造、机械加工和装配的工艺性。第六十六页，共80页。便于清除切屑（2）夹具体的材料及制造方法夹具体可用铸造、锻造和焊接方法制造。由于用铸铁铸造夹具体具有下列特点，所以得到了较广泛的应用。a）铸造工艺性良好，可锻造出复杂的结构形状；b）铸铁夹具体承受抗压能力大，可承受较大的切削力、夹紧力等力的作用。第六十七页，共80页。但铸铁夹具体制造时，需要木模和泥芯等材料，增长了生产准备周期；铸造时易产生铸造内应力，故铸造后都应该进行时效处理，以消除内应力。

铸造夹具体材料，一般采用HT１５０～HT２５０第六十八页，共80页。（３）铸铁夹具体壁厚２０ｍｍ左右为宜。为加强夹具体的刚度，在适当位置可设置若干条加强筋。加强筋厚度一般为壁厚０.７～０.９倍。夹具体壁与壁连接处设置铸造圆角。砂型铸造的最小铸造圆角半径可按下式计算：式中，A、B——铸造圆角相连接的壁厚。计算后，应将数值修正成标准尺寸，如3、5、8、10、15等。为使木模制造方便，尽可能各处铸造圆角半径统一。砂型铸铁件最小铸造圆角半径为3mm。第六十九页，共80页。（4）铸铁夹具体与其他零件连接平面，应设置凸台，以减少加工表面面积。

凸台高度，一般高出不加工铸造表面3～5mm为宜。（5）夹具体上的螺纹孔表面粗糙度为Ra6.3μm，螺纹孔入口处应有倒角，一般90°或120°倒至1.