郭枫后钢板弹簧吊耳设计说明书.doc

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1、word机械制造工艺学课程设计任务书题目：“后钢板弹簧吊耳零件的机制加工工艺规程与夹具设计内容：1、零件图 1X 2、毛坯图 1X 3、工艺过程卡 1X 4、工序卡 3X 4、夹具总装图 1X 5、夹具体零件图 3X 6、装配图 1X7、课程设计说明书 1份原始资料：零件图样，零件年产量5000件/年。2016年06月- 24 - / 25目录1 引言32课程设计的目的33 零件的工艺分析44零件的的技术要求分析6工艺过程设计所应采取的相应措施64 毛坯的选择75 零件机械加工工艺路线7778885.2.2 工艺路线的拟定 8999105.3.1 毛坯尺寸确实定105.3.2 确定机械加工余量

2、和工序尺寸125.4 切削用量确实定135.4.1 工序10切削用量确实定 135.4.2 工序20切削用量确实定 145.4.3 工序60切削用量确实定 15 5.5 时间定额确实定15 5.5.1 工序10时间定额确实定 155.5.2 工序20时间定额确实定 165.5.3 工序60时间定额确实定 186 加工工艺孔夹具设计 19夹具设计方案确实定192020202121 7 小结 228 参考文献 239 致谢 23后钢板弹簧吊耳的机械加工工艺规程与夹具设计1 引言机械的加工工艺与夹具设计是在我们完成机械原理和机械设计课程设计之后的又一次重要课程设计，本次课程设计安排在我们完成全部专业

3、课程学习之后，旨在检验我们对所学专业知识的综合运用能力以与理论联系实际的能力。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低本钱的重要手段，是企业进展生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成局部，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产本钱等，还可以扩大机床的使用X围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低本钱。为适应当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具

4、的设计与制造提出了更高的要求，所以合理的机械加工工艺过程设计与夹具设计具有十分重要的意义，而这也是我们机械制造类专业学生必须掌握的技能。2 课程设计的目的 机械制造技术根底课程设计旨在继承材料成型技术根底课程设计，让我们完成一次机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的如下：1在完毕了机械制造技术根底等前期课程的学习后，通过本次设计使学生所学到的知识得到巩固和加深。培养学生学会全面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。2通过设计提高学生的自学能力，使学生熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际正

5、确使用这些资料。3通过设计使学生树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。4通过编写设计说明书，提高学生的技术文件整理、写作与组织编排能力，为学生将来撰写专业技术与科研论文打下根底。3 零件的工艺分析图3-1 后钢板弹簧吊耳零件图由后钢板弹簧吊耳零件图3-1知可将其分为两组加工外表，它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：1以两外圆端面为主要加工外表的加工面。这一组加工外表包括：两外圆端面的铣削，加工的孔以与其孔口倒角，其中两外圆端面外表粗糙度要求为，孔的外表粗糙度要求为，其孔口倒角粗糙度要求为。2以孔为主要加工外表的加工面。这一组加工外表包

6、括：两个的孔与其孔口倒角C1，两个的孔，两个孔的内外两侧面的铣削，以与宽度为4的开口槽的铣削，两个孔在同一中心线上有数值为的同轴度要求。其中两个孔的外表粗糙度要求为，其空口倒角粗糙度要求为，两个的孔外表粗糙度要求为，两个孔的内侧面外表粗糙度要求为，两个孔的外侧面外表粗糙度要求为，宽度为4的开口槽的外表粗糙度要求为。在两组加工外表之间没有一定的位置要求，先加工哪一组外表都可以，现计划是加工第一组外表，再以第一组为基准加工第二组外表。图3-2后弹簧钢板吊耳三维零件图查【3】表9-1，可知各尺寸加工精度等级如下：加工外表400，IT1350，IT945，IT974，IT922IT12经济精度孔IT1

7、2经济精度宽为4mm的槽IT12经济精度C1IT12经济精度由以上分析可知，该零件的主要加工外表是平面与孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以与孔的尺寸精度与位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。该类零件的加工也应遵循先加工定位基面后加工其他外表、先加工主要面后加工次要面、先粗后精、先面后孔的总体原如此。即首先根据零件技术要求将孔与平面的加工明确划分粗加工和精加工阶段，以保证孔系加工精度；加工过程先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面，然后再加工孔系。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确某某位

8、可靠夹紧结实，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去锻件外表的凹凸不平，为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀与调整，也有利于保护刀具。4 毛坯的选择后钢板弹簧吊耳零件的材料选用35钢，硬度为,其年生产纲领为5000件，设其设备品率为3%，机械加工废品率为0.5%，如此零件年生产纲领为：件/年。其中：a备品率；b废品率，并且零件的轮廓尺寸不大，根据【1】表1-2可知，该零件的生产已初步达到大批生产水平，在造型中可采用模锻成型。再考虑零件在工作中的情况，零件在汽车后后钢板中支架钢板，受到各种不同的振荡，有减震功能、阻尼缓冲局部功能、导向功能作用，因此应该选择锻件，以使金属纤维尽量不被

9、切断，保证零件工作可靠。综上所述，根据【2】表2-5,又由于零件结构复杂程度一般，故毛坯制造形式采用模锻成型。5 零件机械加工工艺路线粗基准选择应当满足以下要求：1粗基准的选择应以加工外表为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上外表上有好几个不需加工的外表，如此应选择其中与加工外表的相互位置精度要求较高的外表作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。2选择加工余量要求均匀的重要外表作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要外表。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保

10、存而细致的组织，以增加耐磨性。3应选择加工余量最小的外表作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。4应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的外表作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的外表不宜选作粗基准，必要时需经初加工。5粗基准应防止重复使用，因为粗基准的外表大多数是粗糙不规如此的。屡次使用难以保证外表间的位置精度。为了满足上述要求，基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准。先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出零件图所要求的端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。精基准的选择应遵循基准重合、统一基准、互为基

11、准、自为基准的原如此，例如加工后钢板弹簧吊耳零件时，第二面组的加工都是以大圆端面和孔作为精基准，做到了基准统一，容易保证第二面组各面之间的相互位置关系。当设计基准与工序基准不重合时，应当进展尺寸换算，计算出相应的定位误差。后钢板弹簧吊耳零件的主要加工面为孔和端面。由于端面和孔的精度要求并不高，端面的加工采用粗铣或粗铣、半精铣就能达到图样要求；孔的加工可以采用扩铰工艺，也可以采用先钻孔后镗孔；倒角采用锪削加工；在钳工台上去毛刺。端面和孔外侧面加工采用粗铣就能满足要求，孔内侧面需先粗铣，再半精铣。孔的加工中，假如在预留孔的根底上采用扩-铰工艺，如此扩、铰孔依次完成孔的半精加工、精加工。假如采用在预

12、留孔根底上镗孔，如此镗孔完成孔的半精加工。具体工艺路线与其分析见5.2.2。拟定工艺路线时，首先必须保证零件的几何形状、尺寸精度与位置精度等达到图纸上的设计要求。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，应尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还考虑经济效果，对于图纸上未要求的尺寸精度尽量采用经济精度，以便降低生产本钱。按照上述对零件机构与工艺的分析，现制定了下述两种不同的工艺方案。 工艺方案一表 5-1 工艺方案一表工序号工序内容设备10粗铣两外圆端面至图样要求X503220扩、铰孔，倒角Z5140A30铣孔的内侧面至图样要求X503240铣孔的外侧面X503250扩、铰孔，倒角Z5132A60

13、钻，扩孔Z5125A70铣宽度为4的开口槽X612080去毛刺钳工台90终检5.2.2.2 工艺方案二表 5-2 工艺方案二表工序号工序内容设备10粗铣孔的端面X503220精铣孔的端面X503230钻孔Z5140A40镗孔，倒角T61850粗铣孔的端面X503260精铣孔的端面X503270钻孔Z5132A80镗孔，倒角T61890钻孔Z5125A100铣宽4的开口槽X6120110去毛刺钳工台120检查5.2.2.3 工艺方案二工艺方案一与工艺方案二的关键不同的两个地方：一是两端面的加工以与孔的内外侧外表加工，分析这几个平面加工，两端面，精度要求和外表要求均不是特别高，其尺寸精度为12级，

14、外表粗糙度均为，由【1】图5-7可知粗铣就能达到这些加工要求。孔的内侧面尺寸精度为IT9，外表粗糙度为，需要粗铣后再半精铣，在一个工序内完成，两外侧面粗糙度为，粗铣即可。而方案二增加了精铣工序，尽管提高了加工精度，但是也消耗了更多工时和本钱，经济性不好。二是方案一在毛坯预留孔根底上再进展扩铰来加工主要的孔，加工的几何精度不容易保证，但效率高。方案二采用镗削来加工主要孔，加工精度容易保证，但是由于镗孔夹具操作费时，效率不高。鉴于孔和孔的加工精度均为9级精度，外表粗糙度为，通过扩铰也能到该加工要求，故考虑到提高生产率，方案一比方案二合理。综上所述，较为合理的具体加工艺如下：表5-3 最终工艺方案工

15、序号工序内容设备10粗铣两外圆端面至图样要求X503220扩、铰孔，倒角Z5140A30粗铣、半精铣孔的内侧面X503240铣孔的外侧面X503250扩、铰孔，倒角Z513260钻，扩孔Z512570铣宽度为4的开口槽X612080去毛刺钳工台90终检10零件入库后钢板弹簧吊耳零件材料为35钢，材料密度为，由三维建模软件分析估算毛坯重量，锻件的复杂数为，所以锻件复杂系数为级一般。35钢碳的质量分数为，小于，故材质系数为。结合课程设计手册，分别确定锻件各外表的毛坯尺寸、公差如下：查【2】表5-65，粗铣平面余量为1.5mm,故圆柱厚度方向尺寸为，再查5-16，知锻件公差与极限偏差为，所以该方向毛

16、坯尺寸为。由【2】表5-17，确定孔两侧内面间毛坯尺寸单边余量为2mm，确定孔两内侧面间毛坯尺寸与公差为。每个孔两侧面间毛坯尺寸为，经济精度。由表5-17可知，孔外表加工余量为2mm(单边)，毛坯尺寸与其公差为。同上，孔外表加工余量为2mm(单边)，毛坯尺寸与其公差为。 图5-1锻造毛坯图5.3.2 确定机械加工余量、工序尺寸参考【2】表5-65，5-53可得如下机械加工余量和工序尺寸：I：1-1铣端的其中的一个侧面，以另一侧面为定位基准 名称加工余量/mm根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差/mm外表粗糙度粗铣IT12毛坯尺寸-79-(1-2铣端的另一个侧面，以加工后的那面作为精基准名称

17、加工余量/mm根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差外表粗糙度粗铣76IT12II：加工孔名称加工余量双边/mm根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差外表粗糙度铰孔IT8扩孔IT11预留孔-III：铣孔的内侧端面：名称加工余量双边/mm根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差/mm外表粗糙度半精铣277IT9粗铣375IT12毛坯尺寸-72-IV：铣孔的外侧两端面名称加工余量/mm根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差外表粗糙度粗铣22IT1222V：加工孔：名称加工余量双边/mm根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差/mm外表粗糙度铰孔IT8扩孔IT11预留孔-VI：加工孔：名称加工

18、余量双根本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸与公差外表粗糙度扩孔IT11钻孔9IT12VII：铣宽度为4mm的开口槽：名称加工余量根本尺寸加工经济精度工序尺寸与公差外表粗糙度粗铣44IT124工序10：粗铣两外圆端面。查【2】表5-10和表5-33，机床选用X5032立式铣床；刀具选用高速钢立铣刀， ，齿数。1铣削深度：2每齿进给量：查设计指导书【2】表5-88可知，取。铣削速度：由5-88查取切削速度。机床主轴转速，将, 代入上式得：.根据【4】表4.2-36，取机床主轴转速.实际铣削速度：3工作台每分进给量：工序20：扩铰孔，锪倒角。机床：立式钻床 Z5140A。刀具：专用扩孔钻、高速钢铰刀、

19、锪钻。1. 扩孔工步1背吃刀量确实定：取。2进给量确实定：由表5-81知进给量为，根据机床参数选取该工步的每转进给量。3切削速度的计算：参照表5-21所列Z5140A型立式钻床的主轴转速，取转速，据此可求出该工序的实际钻削速度：。1背吃刀量确实定：取。2进给量确实定：查【2】表5-82，可以查到每转进给量处于之间，可以选取该工步的每转进给量。3切削速度的计算：参照表5-21所列Z5140A型立式钻床的主轴转速，取转速，据此可求出该工序的实际钻削速度：。采用锪钻，取倒角时的主轴转速与扩孔时一样，为。工序60：钻、扩孔。机床：立式钻床 Z5125A。刀具：麻花钻、扩孔钻。1背吃刀量为。2进给量确实

20、定：由【2】表5-78知进给量为，根据【2】表5-21机床参数选取该工步的每转进给量。3切削速度的计算：参照【4】表4.2-15所列Z5125A型立式钻床的主轴转速，取转速，据此可求出该工序的实际钻削速度：。1背吃刀量确实定：取。2进给量确实定：查【2】表5-81，可以查到每转进给量处于之间，可以选取该工步的每转进给量。3切削速度的计算：参照表5-21所列Z5125A型立式钻床的主轴转速，取转速，据此可求出该工序的实际钻削速度：。时间定额确实定工序10：粗铣两外圆端面。1. 铣一个端面根本时间确实定由【2】表3-14可知，单次走刀根本时间，式中，根据表3-17取，前面已求得。走刀两次，所以得根

21、本时间。2. 铣一个端面辅助时间的计算查阅【2】表3-19，各动作时间如下：拿取工件并完成装夹时间：；起动机床：；刀具靠近工件、退回并复位：；停机取下工件：；综上，铣一个端面所需辅助时间 。综上，铣两个端面的作业时间=根本时间+辅助时间=。3. 布置工作地时间的计算布置工作地时间一般是作业时间的，取为作业时间的，如此。的计算休息与生理需要时间一般取为作业时间的，如此。由于该工件的生产类型为大批生产，分摊到每个工件、工序上的时间很微小，所以可以忽略不计。综上所述，工序20的工时定额=。工序20：扩、铰孔，锪倒角。确实定1扩孔工步查【2】表3-12，扩孔的根本时间可由公式求得。式中；，取；;；。将

22、上述结果代入公式，如此得该工序的根本时间为：。2） 铰孔工步查【2】表3-12，扩孔的根本时间可由公式求得。式中；据表3-13，取；;；。将上述结果代入公式，如此得该工序的根本时间为：。3)锪倒角工步由表3-12可得，其中,取，如此：由于要锪倒角两次，故本工序的根本时间时是。2. 辅助时间的计算查阅【2】表3-19，各动作时间如下：拿取工件并完成装夹时间：；起动机床、调节钻床转速：0.03min；刀具三次靠近工件、退回并复位：；停机取下工件：0.3min；综上，由于该工序中包括两次装夹，所以该工序辅助时间。的计算布置工作地时间一般是作业时间的，作业时间=根本时间+辅助时间=。取为作业时间的，如

23、此。的计算休息与生理需要时间一般取为作业时间的，如此。由于该工件的生产类型为大批生产，分摊到每个工件、工序上的时间很微小，所以可以忽略不计。综上所述，工序20的工时定额=。工序60：钻，扩孔。1.钻、扩一个孔的根本时间确实定1钻孔工步查【2】表3-12，钻孔的根本时间可由公式求得。式中；，取；钻头，；。将上述结果代入公式，如此得该工序的根本时间为：。2扩孔工步查【2】表3-12，扩孔的根本时间可由公式求得。式中；据表3-12，超出长度，取；。将上述结果代入公式，如此得该工序的根本时间为：。综上，钻、扩两个孔时的根本时间。2. 辅助时间的计算查阅【2】表3-19，各动作时间如下：拿取工件并完成装

24、夹时间：；起动机床、调节钻床转速：0.03min；刀具两次靠近工件、退回并复位：；停机取下工件：0.3min；综上，该工序辅助时间。的计算 布置工作地时间一般是作业时间的，作业时间=根本时间+辅助时间=。取为作业时间的，如此。的计算休息与生理需要时间一般取为作业时间的，如此。由于该工件的生产类型为大批生产，分摊到每个工件、工序上的时间很微小，所以可以忽略不计。综上所述，工序60的工时定额=。6 加工孔夹具设计孔夹具设计方案确实定本工序夹具主要用来扩、铰两个孔。这两个工艺孔的尺寸精度等级达到9级，外表粗糙度为，两孔之间的同轴度要求为，并用于后一道工序加工孔中的定位，因此其加工质量直接影响到后续工

25、序的加工精度。由零件图可知，两孔有尺寸精度要求、外表粗糙度要求以与位置精度要求，由于孔都是通孔，因此除了沿孔轴向的自由度不用限制外，其余五个自由度都需要限制。为了保证所扩、铰的孔与侧面垂直并保证两工艺孔能在后续的孔加工工序中使孔的加工余量均匀，根据基准重合、基准统一原如此，在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、半精铣孔两侧面的工序的定位基准，以与设计基准作为其定位基准。因此加工此两个孔的定位基准应以已加工过的外圆端面和孔外表为主要定位基准，定位方案确定为“一面两销定位。由上分析可知，采用“一面两销进展定位，定位元件为一个小端面、一根长心轴和一个挡销：与外圆端面相接触的一个小

26、端面限制工件的1个自由度，与孔配合的长心轴限制工件的4个自由度，再用一个挡销，限制工件的另一个自由度，共限制工件的六个自由度，即采用完全定位方式。为提高工艺系统的刚度，采用一可调高度的支承钉作为辅助支承。本道工序所设计的夹具为钻床夹具，也称钻模，本道工序采用的是固定式钻模，其导向装置为钻套，由于本道工序分为扩孔、铰孔两个工步，而该后钢板弹簧吊耳零件的生产类型又为大批大量生产，所以为提高生产效率，所以采用快换式钻套。由于本道工序主要完成孔的扩、铰加工，而扩孔时吃刀量是大于铰孔时的吃刀量的。故扩孔的切削力也大于铰孔时的切削力。因此切削力应以扩削力为准。由机床夹具设计手册表1-2-7得：扩削力：钻削

27、扭矩： 式中：, ,为修正系数，由【5】表1-2-8查得：。加工本道工序孔时，设计的夹具保证了夹紧力方向与钻削力方向一样，由上计算可知，扩削力和力矩都较小，仅需较小的夹紧力就可防止工件在加工过程中产生振动和转动，因此进展夹紧力计算无太大意义，一般螺旋压板加紧机构就能满足夹紧需求。由于上分析可知扩、铰孔时的切削力和力矩并不大。由于螺旋压板夹紧机构具有结构简单，容易制造，自锁性能好，夹紧可靠等优点，而本道工序的加紧方式又采用手动加紧的方式，因此本道工序的夹紧机构选用螺旋压板机构。加工本工序的孔的设计基准为孔轴线，而本工序选用的工件以圆孔在长心轴上进展定位，故无基准不重合误差。但由于定位副制造不准确

28、以与定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。由于心轴垂直放置，这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其误差的最大值也比心轴水平放置时大一倍见如下图。其定位误差为：。式中：定位副间的最小配合间隙，；工件圆孔直径公差； 心轴外圆直径公差。图4.2 心轴垂直放置时定位分析图七 小结本次课程设计主要是对后钢板弹簧吊耳的加工工艺和夹具进展设计。后钢板弹簧吊耳的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削用量、时间定额确实定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构，按图样要求完成对孔的加工。夹具是制造系统的重要组成局部，夹具对加工质量、生产率和

29、产品本钱都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。在设计中我也遇到了一些问题，例如在最开始工艺路线选定有些不合理，定位基准选择不合理导致定位误差较大等等，但通过查阅大量设计手册以与向同学请教，我逐渐解决了这些问题，并对工艺设计过程有了较好的掌握。通过本次课程设计，我们得以将书本上的理论知识运用到实际设计过程当中，增强了我对本专业综合知识运用的能力，并进一步提高了CAD绘图技能，使我获益颇丰。八 参考文献1于骏一,邹青.机械制造技术根底.2版.:机械工业,2014.2柯建宏.机械制造技术根底课程设计.2版.某某:华中科技大学,2013.3吴宗泽,高志等.机械设计课程设计手册M.4版.:高等教育,2013.4李益民.机械制造工艺简明手册M.:机械工业,1994.5王光斗.机床夹具设计手册M.3版.：机械工业,2000.6艾兴,肖诗钢.切削用量简明手册M.:机械工业,2013.九 致谢在本次设计过程中，我有很多不会的地方，也遇到了很多问题，在XXX教师的细心指导以与班上同学的帮助下，我顺利完成了本次后钢板弹簧吊耳的机加工工艺规程与工艺设计，在此向教师和同学表示深深感谢。指导教师评语：成绩评定： 指导教师： 年 月 日