汽车后桥壳体加工工艺与夹具设计.docx
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汽车后桥壳体加工工艺与夹具设计.docx
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汽车后桥壳体加工工艺与夹具设计
【摘要】:
汽车后桥壳体是一款重要的零部件,是汽车驱动桥的组成部分之一,与主减速器、差速器和车轮传动装置一同作用,为车辆提供驱动和制动的力量。
壳体作为一种结构性零件,主要作用是保证支撑和稳定性,并具有较高的强度和刚度。
在加工过程中,壳体的主要加工表面包括端面外圆、法兰平面、弹簧座平面和内孔等。
驱动桥需要承受来自路面和车架/车身之间的各种垂直力,因此壳体的设计和制造需要经过严格的规划和质量控制。
在此基础上,确保驱动桥的设计具有足够的强度和刚度,易于安装调试和维护。
只有在各个方面充分考虑,才能有效提升汽车驱动桥的性能和使用寿命。
汽车后桥壳体通常采用铸铁等材料进行铸造成型,而为了保证生产出的零件质量,还需要对加工过程中的温度、压力、切削液等因素进行严格控制。
这不仅需要设备的准确性和精度,也需要操作人员对工艺流程的熟练掌握和技术水平的不断提高。
只有在完善的生产体系下,才能生产出优质的零件,并满足不同用户的使用需求。
其工艺规程需要充分考虑产量问题。
为了确保零件加工精度,同时也为提高生产效率做出贡献,需要针对各个工序设计出专用的工装夹具,让使用者更加方便快捷地操作,从而大大提升生产效率。
这样的工艺设计不仅能够提高后桥壳体的制造精度和工艺水平,还可以降低成本、提高质量,并为全自动化生产提供支持,从而推动汽车后桥壳体生产技术和设计水平向着更高的方向发展。
本次设计的内容主要包括机械加工工艺规程、夹具的设计、量具的设计和刀具的设计。
结合本次设计零件的特点,完成了一套工艺规程和两套夹具包括铣床夹具和钻床夹具,以及刀具和卡规一套,通过对汽车后桥壳夹具的学习和设计,可以更好的学习并掌握现代夹具设计与机械设计的全面知识和技能,并绘制若干张图纸。
【关键词】:
汽车后桥,工艺规程,设计任务
Automotiverearaxleshellprocessingtechnologyandfixturedesign
[Abstract]:
Therearaxlehousingoftheautomobileisanimportantcomponentandoneofthecomponentsoftheautomobiledriveaxle.Itactswiththemainreducer,differentialandwheeltransmissiontoprovidethevehiclewithdrivingandbrakingpower.Asastructuralpart,theshellmainlyactstoensuresupportandstability,andhashighstrengthandstiffness.Duringthemachiningprocess,themainmachiningsurfaceoftheshellincludestheendsurfaceoutercircle,flangeplane,springseatplaneandinnerhole.Thedriveaxleneedstowithstandvariousverticalforcesfromthepavementandtheframe/body,sothedesignandmanufactureoftheshellrequiresstrictplanningandqualitycontrol.Onthisbasis,ensurethatthedesignofthedriveaxlehassufficientstrengthandstiffness,andiseasytoinstall,debugandmaintain.Onlywhenallaspectsarefullyconsideredcantheperformanceandservicelifeoftheautomobiledriveaxlebeeffectivelyimproved.
Automotiverearaxleshellsareusuallycastironandothermaterials.Inordertoensurethequalityofthepartsproduced,itisalsonecessarytostrictlycontrolthetemperature,pressure,cuttingfluidandotherfactorsintheprocessingprocess.Thisrequiresnotonlytheaccuracyandaccuracyoftheequipment,butalsotheoperator'sproficiencyintheprocessandthecontinuousimprovementofthetechnicallevel.Onlyunderaperfectproductionsystemcanhigh-qualitypartsbeproducedandtheneedsofdifferentusersbemet.Theprocessrulesneedtofullyconsidertheoutput.Inordertoensuretheaccuracyofpartsprocessingandalsocontributetoimprovingproductionefficiency,specialtoolingfixturesneedtobedesignedforeachprocesstomakeitmoreconvenientandfastforuserstooperate,soastogreatlyimproveproductionefficiency.Suchprocessdesigncannotonlyimprovethemanufacturingaccuracyandprocessleveloftherearaxleshell,butalsoreducecosts,improvequality,andprovidesupportforfullyautomatedproduction,thuspromotingthedevelopmentofautomobilerearaxleshellproductiontechnologyanddesignlevelina
II
higherdirection.
Thecontentofthisdesignmainlyincludesmachiningprocessrules,fixturedesign,measuringtooldesignandtooldesign.Combinedwiththecharacteristicsofthisdesignpart,inthedesign,asetofprocessproceduresandtwosetsoffixtures,includingmillingmachinefixturesanddrillingmachinefixtures,aswellasasetofcuttersandcardgauges,havebeencompleted.Throughthelearninganddesignofautomotiverearaxleshellfixtures,wecanbetterlearnandmasterthecomprehensiveknowledgeandskillsofmodernfixturedesignandmechanicaldesign,anddrawanumberofdrawings.
[keywords]:
automotiverearaxle,processrules,designtask
III
目录
第1章绪论 1
1.1相关的制造工艺和机床夹具发展的状况 1
1.2相关的制造工艺和机床夹具研究的主要内容及意义 2
1.3包括有关机床夹具的国内外发展现状 3
1.4汽车后桥产业的国内外现状及其未来趋势 3
1.4.1对于国内汽车后桥产业的现状 3
1.4.2对于国外汽车后桥产业的现状 4
1.5关于汽车后桥壳体的相关结构和性能特点 4
第2章工艺规程设计 6
2.1零件的分析 6
2.1.1零件的作用 6
2.1.2零件的工艺分析 7
2.2工艺规程设计 8
2.2.1生产类型的确定 8
2.2.2确定毛坯的制造形式 8
2.2.3基面的选择 9
2.2.3制定工艺路线 10
2.2.4机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 11
2.2.5确定切削用量及基本工时 12
第3章机床夹具设计 32
3.1铣床夹具设计 32
3.1.1定位基准的选择,设计定位元件 32
3.1.2确定夹紧方式和设计夹紧结构 33
3.1.3夹紧力计算 33
3.1.4定位误差分析 35
3.1.5夹紧元件强度校核 35
3.1.6夹具体的设计 36
3.1.7夹具体设计及其操作的简要说明 36
3.2钻床夹具的设计 37
3.2.1定位基准的选择 37
3.2.2钻削力的计算 38
3.2.3动力源设计 38
3.2.4夹具体设计及其操作的简要说明 40
第4章量具设计 41
第5章刀具设计 44
第6章成本预算与环境分析 47
6.1汽车后桥壳体零件加工所需的相关夹具的市场调研 47
6.2成本预算 47
6.2.1材料的选用 47
6.2.2成本核算 48
6.3环境分析 49
结论 50
参考文献 51
致谢 53
第VI页
1绪论
1.1相关的制造工艺和机床夹具发展的状况
随着科技和生产水平提升,机器制造生产方式发生变革。
50年代,福特汽车倡导“少品种大批量”生产模式,70年代后,企业为获得市场份额提升产品质量和降低成本。
80年代,仍沿用传统作法,改良生产工艺和管理方式缩短产品生命周期,降低成本,提高服务品质。
技术带来诸多好处,但在市场响应和投机行为回报方面仍有局限。
90年代以来,智能化特征越来越突出,以至于国际上出现了“世界变小”、“市场变大”、“全球经济一体化”的趋势。
在这样的时代背景下,对市场的迅速反应是制造企业发展的主攻方向。
为更快地对市场做出反应,各种新的产品和生产方式应运而生[1]。
要求包括大致可分为以下原则:
企业要以用户需求为核心,推出高品质、高性价比的产品。
产能方面需准时、快速生产,高品质、高效率。
科技进步、人力改善和机构改革也是企业持续发展的基础,需保持平衡,相互支撑。
实现资源明确、快速有效的集成,充分发挥各种资源优势提高生产效率。
组织形式应多样化,灵活应对市场变化,适应不同需求和市场环境。
这些原则有助于企业全面和可持续性地发展。
图1-1某铣床夹具
夹具是机械加工中重要工具,影响产品质量、效率、成本等。
工件孔、槽、沟性加工需高精度定位。
工件重量、变形、切削/摩擦力等影响定位,或导致加工质量下降。
传统定位夹具需多次装夹、占大量机床空间、降低生产效率。
因此,研究应用高精度组合夹具系统至关重要。
系统使用模块化元件,快速定位和夹紧工件,有效提高生产效率和加工质量。
1.2相关的制造工艺和机床夹具研究的主要内容及意义
制造业中,制造工艺是重要环节之一,涉及从原材料到成品的全过程。
机械制造是其中关键部分。
流程包括加工、处理原材料并生产符合设计要求的部件和产品。
每个步骤都需经过精细设计与生产。
技术的发展与应用至关重要。
总体而言,机械制造既是产品生产,也是技术进步、人类智慧的挑战。
机床夹具是工艺装备设计的一个重要组成部分。
从设计质量的高低,可以衡量出一个企业的管理水平,然而,在很多情况下,设计质量的好坏却并不是由设计人员决定的。
一般来说,设计质量是由工艺、制造、试验等部门共同决定的,其中工艺部门所起的作用最大[2]。
机床夹具的重要性不仅在于保证产品的质量和生产效率,还在于减轻工人的体力劳动和提高加工技能。
机床夹具的关键在于设计和使用,它们的改进和开发可以提高制造企业的生产周期和效益。
在现代先进设备中,机床夹具的优化设计和使用是实现高精度、高效率和低成本生产的关键技术之一。
因此,在机械制造业中,大部分的工人和技术人员致力于改进和开发机床夹具,以满足市场对产品质量、生产周期和效益的需求。
图1-2某同步夹具
1.3包括有关机床夹具的国内外发展现状
在国内的夹具包括零件及常规化方面,有过很多次研究和实践,获得了一些效果,但是总体来说还需很多方面的加强。
对于现代化工业的一个明显特点是:
新产品层出不穷,质量方面追求高,品种样式很多,日常上的一些产品更新换代时间少,特别是在机械工业上,品种多样化、中小批量生产在生产比例中,占了相当大的比重。
通常国内是采用特别的夹具去减少相关的辅助时间,其中主要用来降低工序中拆装和找正时间,一般使用通用夹具实现精确定位,但局限于形状简单且位置精度要求不高的工件。
专用夹具能满足高效率大量生产的需求,可采用平行和平行先后的加工方法,以及针对多个元件的加工方法。
机械加工自动化是当今全球制造业的一个重要趋势,其中专用夹具和气动夹紧系统的结合对于机械加工自动化效率和精度的提升发挥着至关重要的作用。
发达国家,尤其是欧美国家早在1970年就已经实现了制造自动化,并在这个基础上不断提升和推动制造业的自动化程度。
现在的制造业自动化已经取得了很高的发展地位,其中包括了大型轿车壳体冲压自动化系统等常见的自动化制造系统。
目前,工件夹具的自动化配置工作很少考虑自动夹具结构设计。
然而,Brost和Goldberg提出了一个“完整”的算法,开发出了一个组合夹具设计系统,可自动生成所有可行的夹具设计[3]。
这一算法的创新性在于,能够适应不同形状和尺寸的工件夹具自动化配置的需求,并在很大程度上提高了工艺设计的效率。
1.4汽车后桥产业的国内外现状及其未来趋势
1.4.1对于国内汽车后桥产业的现状
1.产业链完善,包括国有、民营、外资企业构成多层次产业链。
一些领先企业如上汽传动器、巨人锻造、松下汽车电器,已形成稳定市场份额。
2.技术水平和研发能力不断提高,为适应环保、节能需求,一些企业开始投资新能源汽车后桥部件研发。
3.汽车后桥市场需求逐步增加,主要来自商用车和乘用车市场。
新能源汽车和智能化的发展,将进一步推动汽车后桥市场需求。
图1-3中国汽车车桥行业产销趋势
1.4.2对于国外汽车后桥产业的现状
汽车后桥产业在国际上也被称为汽车驱动轴产业,是汽车基础零部件产业中的重要组成部分。
当前,欧美、日韩、德国等国家和地区的汽车后桥产业处于比较成熟的阶段,表现出较高的技术含量和创新能力。
而中国汽车后桥产业虽然还存在一定的差距,但近年来快速发展并逐步扩大市场份额。
未来,汽车后桥产业的发展趋势主要表现在以下几个方面:
(1)轻量化;
(2)智能化;(3)电动化;(4)自主创新
总之,未来汽车后桥产业将不断迎接新的机遇和挑战,创新将是产业稳步前行的关键,只有紧跟时代需求,与时俱进,才能获得更好的发展。
1.5关于汽车后桥壳体的相关结构和性能特点
汽车后桥壳体是汽车很重要的组成部分,它主要包括前后桥箱、圆盘盖、轮毂、轮毂轴承、齿轮和驱动轴等零部件,这些部件综合起来构成了汽车后桥壳体,为汽车提供了动力传输的核心支撑。
在设计汽车后桥壳体时,需要考虑结构的合理性、材料的选择、壳体的抗压强度、密封性能和轻量化等多个方面。
只有在这些方面充分发挥优势,才能使汽车的后桥系统更加完善,保证车辆的稳定性、安全性和性能表现。
为了确保汽车后桥壳体的品质和使用效果,工程师要在设计过程中考虑各种力和振动对壳体的影响。
使用高强度、高硬度的材料可以大大提高汽车后桥壳体的抗压强度和使用寿命。
同时,在设计汽车后桥时需要考虑到直接动力传递的密封性能,避免灰尘和水分之类的杂质进入,对发动机和轮毂的动力传输产生影响。
除此之外,轻量化也是汽车后桥壳体设计的重点。
工程师们可以采用新材料、新技术和优化设计方案,以降低壳体的质量,并在保证壳体强度的前提下提高汽车的燃油效率和性能,从而达到更好的使用体验。
总的来说,汽车后桥壳体在汽车后桥中的作用不容忽视。
汽车企业需要在后桥壳体的设计、制造、质量控制等方面不断进行创新和优化,以提高其性能和质量,并实现更高效、更智能、更安全的汽车零部件生产。
图1-4汽车后桥壳体结构图
2工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
我国原材料丰富,使后桥壳体的价格让老百姓能够更容易接受。
经长期研究和实践,我国开发出国际先进水平的工艺技术,生产高品质后桥。
这些成功案例得益于我国优越资源和技术基础,表明我国制造水平提高了许多。
未来,我国将继续发扬优势和创新,推动零部件制造迈向更高水平[4]。
后桥外壳是2401010H13型轿车的关键部件,由后桥外壳与最终减速器、差速器、轮毂等部件构成驱动桥。
安装在传动系统末端的驱动桥,它的基本作用是增加从传动轴或变速箱传递过来的扭矩,使左右两个驱动轮的功率得到合理的分配,同时它还承担着施加在道路、车架或车身上的垂直、纵向和侧向力。
驱动桥是驱动系统的端部,其主要作用是将传动轴传过来的扭矩,使左右两个驱动轮的功率得到合理的分配,以提高汽车的行驶性能。
驱动桥还承担着在道路、车架或车身上施加给汽车的垂直、纵向和侧向力[5]。
后桥壳体作为汽车的重要组成部分,具备连接主减速器传动力、支撑差速器及半轴等性能,能够使两车轮以不同速度旋转。
由于尺寸较大,承受的载荷也较为重要,因此,后桥壳体需要具备高强度和刚性,以确保汽车的安全性。
除此之外,后桥壳体还需要具备良好的安装、调整和维修性能,以方便操作者进行维护和保养。
因此,在设计过程,综合考虑所有因素,以使其达到最佳性能和效果[6]。
零件实体图(见图2-1):
图2-1零件实体图
2.1.2零件的工艺分析
分析汽车后桥壳体,可以发现它的加工表面可以划分为三个部分,即工件前、背面的平面、孔洞和两端面外圆的加工。
此外,在被加工物的两面和内孔都需要进行加工。
通过这些分析可以得出,后桥壳体的加工表面是由圆孔和平面组成的,并且它们都在同一平面上。
其中,孔洞的两边面以及端面的外圆形状为平面。
此外,孔和面的位置关系为对刀基准,这说明只需要一个基准即可减少刀具与工件的磨擦。
因此在进行后桥壳体的加工时,需要注重精度。
通过以上分析,我们可以了解到工件在加工过程中需要进行两次的装夹:
首先是在定位板上进行一次的定位,接着是在车床上进行一次夹紧。
而相比之下,零件在加工过程中需要进行三次的装夹:
第一步是在车床上进行首次夹紧;第二步是在车床上进行二次夹紧;第三步同样在车床上完成。
通过进行一系列的装夹,完美地进行定位与夹紧。
值得注意的是,如果装夹不到位,可能影响其精度和效率,因此一定要注意每一个装夹环节,确保任务的准确完成。
首先
(1)工件前、背面的平面及两端面、端面外圆的加工
第一组包括:
∅112−0.5−0.2外圆面,1711.6−2+4的两端面:
80.5−0.35+0.50两边,∅3740+0.36内孔,含一个深17.6mm,一个19.5mm,∅220−0.63−0.13的法兰外径,包括在∅407平面打12−M12孔和端面的6−M14孔,主要加工表面是尺寸80.5−0.35+0.50的两边,∅3740+0.36的内孔,对表面的粗糙度、平整度以及光洁度等有一定要求,而且对于内孔的加工难度也较大,可能会出现问题,比如:
内孔的尺寸不准确、表面粗糙度不均匀、光洁度不高等等,会对其质量产生一些的破坏。
(2)被加工物的两面和被加工物的内孔
第二组包括:
121×109上四个面、孔,孔径分别为∅22.5和∅18。
被加工物的内孔
第三组包括:
孔分别为∅82.5、∅80、∅78、其精度分别为T8,H9,H9粗糙度可以适当的大些为Ra6.3。
孔∅374H11,其端面和B面至轴线距离=80.5−0.35+0.50。
2.2工艺规程设计
2.2.1生产类型的确定
根据图纸所提供的原材料,我们可以对产品种类进行决定。
进一步根据设计图纸、工厂流程和产品重量等信息,我们可以了解到该产品属于重型、大批量生产的产品。
基于这些特点,我们可以初步确定在加工过程中,通常会使用一些高效率和专用的机床设备,同时也需要使用通用刀具。
此外,在进行测量时,还需要使用特殊的测量工具来确保精度。
同时,在夹紧工件时需要使用特殊设计的工装夹具来保护工件的准确定位,确保效率和质量的提高。
2.2.2确定毛坯的制造形式
后桥壳体通常采用KT350可锻铸铁材料制造。
这种材料加工性较好,价格低廉。
大批量生产采用金属模机造型,满足在毛坯上铸出孔的要求,减小加工余量。
铸铁是常用材料,成本低,效率高,具有多种优良性能。
图2-2毛坯零件图
2.2.3基面的选择
工艺系统的设计过程中,相对于选取合适的基片材料来说,更为重要的是基准面的选取。
因为基准面的选取直接影响到制件的加工精度、尺寸精度和形状精度,对于整个工艺系统的设计与运行都有着至关重要的作用。
选用适当的基片材料能够提高制件率和改善制件质量,而如若不能很好地控制,就可能会导致制件在加工过程中出现一系列的问题,严重时甚至会造成大量零部件的报废,这将会严重影响到生产效率与效益。
因此,在工艺系统设计的整个过程中,基准面的选取是一个需要高度关注和认真考虑的关键步骤[1]。
在选择基准时,要满足粗基准的选择和精基准的选择的相关要求,对于后桥壳体的主要支承孔应作为主要粗基准,以确保加工的稳定性和减少不确定性因素。
在选择精基准时,则需考虑后桥壳体孔和平面之间的位置关系,并统一参考进行定位,以保证定位精度和加工精度,实现高效率和高质量生产加工。
需注重
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