机械制造技术课程设计-前钢板弹簧吊耳加工工艺及钻2-φ10.5孔夹具设计.docx

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1、摘要1abstract2第1章计算生产纲领、确定生产类型31.1 生产纲领31.2 生产效率分析31.3 生产类型3第2章前钢板弹簧吊耳的工艺分析52.1 前钢板弹簧吊耳的作用52.2 前钢板弹簧吊耳工艺分析5第3章前钢板弹簧吊耳的工艺63.1 前钢板弹簧吊耳毛坯63.2 基面的选择63.2.1 粗基准的选择原则63.2.2 精基准选择的原则63.3 前钢板弹簧吊耳的加工余量73.4 前钢板弹簧吊耳工艺路线83.5 前钢板弹簧吊耳工时计算9第5章前钢板弹簧吊耳钻床夹具165.1 加工要求165.2 前钢板弹簧吊耳夹具的夹紧机构165.2.1 钻削力计算165.2.2 夹紧力计算165.3 前钢

2、板弹簧吊耳夹具的定位175.4 误差分析175.5 引导装置18结论20致谢21参考文献22摘要前钢板弹簧吊耳零件的工艺分析、夹具设计是这次课程设计的重点，也是难点，前钢板弹簧吊耳零件的工艺分析运用到工程材料、粗精基准、刀具和机床型号等，前钢板弹簧吊耳零件的夹具设计运用到六点定位原理、常用定位元件、夹紧装置、常用夹紧机构、对刀及引导装置和夹具体等。通过这次前钢板弹簧吊耳的课程设计，不但使我对这几年所学进行了一次复习、巩固，更是通过查阅相关资料，丰富了所学，对以往的不足进行补充。指导老师分配我的课题是前钢板弹簧吊耳零件机械加工工艺分析与钻夹具的设计（即前钢板弹簧吊耳钻2x10.5孔的夹具），通过

3、查阅图书馆中的资料及借阅的资料（其中主要参考的资料有机械制造工艺与夹具课程设计指导、典型零件工艺分析与加工、机床夹具设计和专业方面的教材），确定前钢板弹簧吊耳毛坯种类、各加工表面毛坯余量、各表面加工的先后顺序及各表面的加工方法、刀具型号和量具规格，夹具的定位元件、夹紧方案和导向机构等，最终完成整个设计。关键词：前钢板弹簧吊耳、夹具设计、夹紧机构abstractTheProcessAnalysisandfixturedesignofthefrontplateSpringLugPartsaretheemphasesanddifficultiesofthiscoursedesign.Theproce

4、ssanalysisofthefrontplateSpringLugPartsisappliedtoengineeringmaterials,coarseandfinedatum,cutterandmachinetooltypes,etc.,thefixturedesignofthefrontleafSpringLugPartsisbasedonthesix-pointpositioningprinciple,commonpositioningelements,clampingdevices,commonclampingmechanisms,toolsettingandguidingdevic

5、es,andspecificclampingdevices.ThroughthecoursedesignoftheformersteelplateSpringLug,notonlymakemereviewandconsolidatewhatIhavelearnedintheseyears,butalsoenrichwhatIhavelearnedbyconsultingrelevantmaterialsandsupplementthedeficienciesinthepast.Theinstructorassignedmyprojecttotheanalysisofthemachiningpr

6、ocessofthefrontplatespringlugpartandthedesignofthedrillingfixture(I.E.Thefixturewith210.5holesinthefrontplateSpringLugdrill),byconsultingthematerialsinthelibraryandthematerialsborrowed(amongwhichthemainreferencematerialsaretheguideforthecoursedesignofmechanicalmanufacturingtechnologyandfixture,thean

7、alysisandprocessingoftypicalpartstechnology,thedesignofmachinetoolfixture,andtheteachingmaterialsinthefieldofspecialty),determinetheblanktypeofthefrontleafSpringLug,theblankallowanceofeachmachinedsurface,theprocessingsequenceofeachmachinedsurface,theprocessingmethodofeachmachinedsurface,thetooltypea

8、ndgaugespecification,finally,thepositioningelement,clampingschemeandguidingmechanismofthefixturearecompleted.Keywords:FrontLeafSpringLug,fixturedesign,clampingmechanism第1章计算生产纲领、确定生产类型1.1 生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn（l+a+/?）式中：N零件的生产纲领（件/年）Q机器产品的年产量（台/年）n每

9、台产品中该零件的数量（件/台）a备品百分率废品百分率1.2 生产效率分析操作者按规定的作业方法工作时，他的能力或努力程度叫效率。主要用来考核纯生产能力，不包括由技术、材料等其它问题所引起的能力损耗。1）标准工时：标准工时二标准作业时间+辅助时间指在正常情况下，从零件到成品直接影响成品完成的有效动作时间，其包含直接工时与间接工时。即加工每件（套）产品的所有工位有效作业时间的总和。a标准工时：标准工时=生产一个良品的作业时间。b标准工时=正常工时+宽放时间=正常工时X（1+宽放率）c工厂使用的宽放率一般在10%20%,对一些特殊的工种，如体力消耗较大的工种，宽放率可适当放宽一些d正常工时是人工操作

10、单元工时+机器自动作业工时的总和。2）制定方法：对现有各个工位（熟练工人）所有的有效工作时间进行测定，把所有组成产品的加工工位的工时，考虑车间生产的均衡程度、环境对工人的影响、以及工人的疲劳生产信息等因素后，计算得到标准工时。生产率=（产出数量X标准工时）（日工作小时X直接人工数）100%1.3 生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：L单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2 .成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3 .大量生产：当一种零件

11、或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表I-Io表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于200Okg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000第2章前钢板弹簧吊耳的工艺分析2.1 前钢板弹簧吊耳的作用电机主轴转

12、动带动前钢板弹簧吊耳绕偏心轮轴心线摆动，同时带动丝杠一起运动，来完成牛头刨床工作的自给运动。图2-1前钢板弹簧吊耳2.2 前钢板弹簧吊耳工艺分析1 .前钢板弹簧吊耳2中40端面，粗糙度Ra6.32 .前钢板弹簧吊耳底面，粗糙度Ra6.33 .前钢板弹簧吊耳2中25H8孔，粗糙度Ra3.24 .前钢板弹簧吊耳2x10.5孔,粗糙度Ra635 .前钢板弹簧吊耳宽3槽，粗糙度Ral2.5第3章前钢板弹簧吊耳的工艺3.1 前钢板弹簧吊耳毛坯前钢板弹簧吊耳的零件材料KTH350-10,依据参考文献1,表1.3T,P8知，毛坯精度等级CT9,加工余量等级MA-G。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计

13、中的重要工作之一。基面选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。3.2.1 粗基准的选择原则1 .如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2 .如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3 .如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4 .选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5 .粗基准一般只能使用一次，

14、特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由粗基准选择原则及零件图知，选用240端面作为定位粗基准。6 .1.2精基准选择的原则L用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2 .当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3 .当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4 .为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5 .有多种方案可供选择时应选择定

15、位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由精基准选择原则及零件图知，选用工件底面和两个中25H8孔作为定位精基准。3.3 前钢板弹簧吊耳的加工余量由上述资料,再根据参考文献1表2.2-4、表1.4-6、表1.4-7和表1.4-8,查出前钢板弹簧吊耳表面和孔的加工余量如下：1 .前钢板弹簧吊耳240端面的加工余量前钢板弹簧吊耳2中40端面，由参考文献1,表2.2-4知，240端面单边余量3.Omm,由前钢板弹簧吊耳零件知，240端面粗糙度Ra6.3,由参考文献L表L4-8知，粗铳即可满足其精度要求。2 .前钢板弹簧吊耳底面的加工余量前钢板弹簧吊耳底面，由参考文献L表2.2-4知

16、，底面单边余量3.5m11b由前钢板弹簧吊耳零件知，底面粗糙度Ra6.3,由参考文献L表L4-8知，粗铳即可满足其精度要求。3 .前钢板弹簧吊耳225H8孔的加工余量前钢板弹簧吊耳2x中25H8孔，孔的尺寸不大，故采用实心铸造，25H8孔粗糙度Ra3.2,由参考文献1,表2.3-8知，钻扩校方可满足其精度要求。首先钻孔至623,接着扩中23孔至24.8,最后钱624.8孔至25H8。4 .前钢板弹簧吊耳210.5孔的加工余量前钢板弹簧吊耳2x中10.5孔，因中10.5孔不大，故采用实心铸造，由前钢板弹簧吊耳零件知，10.5孔粗糙度16.3,由参考文献1,表1.4-7知，钻削即可满足其精度要求。

17、5 .前钢板弹簧吊耳宽3槽的加工余量前钢板弹簧吊耳宽3槽，因宽3槽尺寸不大，故采用实心铸造，由前钢板弹簧吊耳零件知，宽3槽粗糙度Ral2.5,由参考文献1,表1.4-8知，铳削即可满足其精度要求。6 .前钢板弹簧吊耳其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。3.4 前钢板弹簧吊耳工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工件集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一：工序01：金属模机械砂型铸造工序02：时效处理，硬度12

18、1149HBW工序03：压平矫正工序04：铳2x中40端面工序05：铳底面工序06：钻孔至中23；扩23孔至24.8;钱中24.8孔至中25H8；孔口倒角l45o工序07：钻2x10.5孔工序08：铳宽3槽工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库方案二：工序01：金属模机械砂型铸造工序02：时效处理，硬度121149HBW工序03：压平矫正工序04：铳2x40端面工序05：铳底面工序06：划线工序07：钻孔至中23工序08：扩中23孔至24.8工序09：校24.8孔至625H8工序10：孔口倒角l45o工序11：钻210.5孔工序12：铳宽3槽工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求并入

19、库方案分析：与方案一相比，方案二将25H8三步分开加工，而且不需要设计专用夹具，只需要依据工厂现有条件对刀，此方案适用于小批量，而方案一采用专用夹具，流水线生产，适用于中大批量生产，此方案为小批量生产，故采用方案二。故前钢板弹簧吊耳的工艺路线如下：工序01：金属模机械砂型铸造工序02：时效处理，硬度121149HBW工序03：压平矫正工序04：铳2x40端面工序05：铳底面工序06：划线工序07：钻孔至中23工序08：扩623孔至中24.8工序09：钱24.8孔至少25曲工序10：孔口倒角l45o工序11：钻2x10.5孔工序12：铳宽3槽工序13：去毛刺工序14：检验至图纸要求并入库3.4前

20、钢板弹簧吊耳工时计算工序04：铳240端面1 .选择刀具刀具选取硬质合金面铳刀，刀片采用YG8,面铳刀直径=63mm,齿数Z=IO,v=80mmin2 .决定铳削用量决定铳削深度2x40端面粗糙Ra6.3,一步铳削即可满足其精度要求。则与=3.0mm决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铳床说明书，其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出=0.25%/齿，则IOOOvdIoooX80%X 63r/min 404rmin按机床标准选取nw=380r/minooo-7x63x3801000m/min 75mmin当nw=380rmin时fm=于百IW=0.2510380nn/min=95O

21、mnVmin按机床标准选取力=98OmnVmin3 .计算工时此为面铳刀铳2x40端面(由前钢板弹簧吊耳零件图知，此次铳削为对称铳)，面铳刀主偏角为90,公式如下：Zmz式中l=0.5(tZ2-/)+(1-3)mm4=(13)mmZ1=0.5x(63，632-4()2)+(i3)mm0.5(63-48.7)+(1-3)mm0.514.3+(1-3)mm(8.210.2)mm/为铳削长度，由前钢板弹簧吊耳知，/=4Omm1(7.210.2)nmHZZ1=9mm2=1*3,取4=2mm4 .Zrrr/+/1+/)40+9+2C-八M八故Ti=!-=2mmQO.26Omm心980工序05：铳底面5

22、.选择刀具刀具选取硬质合金面铳刀，刀片采用YG8,面铳刀直径4=63mm,齿数z=10,v=80mmin6 .决定铳削用量决定铳削深度底面粗糙Ra6.3,一步铳削即可满足其精度要求。则p=3.5mm决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铳床说明书，其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出工=0.25/丽/齿，则IOOOvdIoOOX80万X 63r/min 404rmin按机床标准选取nw=380r/minV =-10004x63x3801000m/min 75m min当nw=380rmin时fm=2zt2m,=0.2510380nn/min=95OmnVmin按机床标准选取=98O

23、mnVmin7 .计算工时此为面铳刀铳底面(由前钢板弹簧吊耳零件图知，此次铳削为对称铳)，面铳刀主偏角为90,公式如下：J卡产JMZ式中1=O.5(,d-yd2-/)+(1-3)mm2=(1-3)mm1=0.5(63-632-442)+(13)mm0.5(63-45.1)+(13)mm0.517.9+(1-3)mm(10-12)mm/为铳削长度，由前钢板弹簧吊耳知，=112mm/(1012)n取4=11mm2=1-3,取乙=2mm如Tz+z+2H2+H+21.八SQ故Ti=S-=lmmQo.128mmJL=980工序06：划线工序07：钻孔至中23确定进给量/：根据参考文献IV表2-7根据Z5

24、25立式钻床说明书，主轴进给量F=(M0.81相?，根据参考文献IV表4.2-13,取/=0.28m机主轴速度：主轴转速=97136(kmin,根据参考文献IV表4.2-12,取n=545rmin故实际切削速度为U=成，工=X23x545m/mjnX39m/min100O10切削工时：=22mm,1=11.5rm,I2=2mm,走刀次数i=2贝U机动工时为t,ll=+:+2j=22+U.5+22n,nX().465minnwf545X0.28工序08：钻2x10.5孔确定进给量/：根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量/=0.10.81板?，根据参考文献IV表4.2-1

25、3,取/=0.28wwr主轴速度：主轴转速=97136Omin,根据参考文献Iv表4.2-12,取n=545rmin故实际切削速度为y=皿几=xl5x545rnmi1118m/min100O100O切削工时：=44mm,1=5.25mm,I2=2nn,走刀次数i=2则机动工时为t=+4+2i=M+5.25+2X2nnSg。672minnwf545X0.28工序09：扩23孔至24.8利用扩孔钻将中23孔至624.8,根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取=0.1-0.8b三r,根据参考文献IV表4.2-13,取f=OAlmtnIr则主轴转速为=971360min,根据参考文献

26、IV表4.2-12,取n=680rmin故实际切削速度为辰=%=*24.8X68()m/mjnH53mmin10001000切削工时：=22mm,1=0.9mm,I2=2mm,走刀次数i=2则机动工时为*=/+J+1j=22+0.9+2*2mino.431minnJ6800.17工序10：较248孔至中25H8确定进给量/：根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量/=0.10.81根?，根据参考文献IV表4.2-13,取=0.13mm主轴速度：主轴转速=97136(kmin,根据参考文献IV表4.2-12,取n=960/min故实际切削速度为V=就*25x960m/mnU

27、75m/min10001000切削工时：=22mm,1=0.1mm,I2=2n,走刀次数i=2则机动工时为/=1+h+l2z=22+l+2X2minX0386minnwf9600.13工序11：孔口倒角l45o确定进给量根据参考文献IV表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量F=O.l0.81板?，根据参考文献IV表4.2T3,取=0.28mmr主轴速度：主轴转速=97136(kmin,根据参考文献IV表4.2-12,取/=545rmin故实际切削速度为U=l=X25X545/mnss43111min100O1000切削工时：=lmm,1=Imm,I2=Omn,走刀次数i=2则机动工时为

28、却= 2 min 0.026 min545 0.28工序12：铳宽3槽1 .选择刀具刀具选取硬质合金立铳刀，刀片采用YG8,立铳刀直径4=3mm,齿数z=l,v=5mmin2 .决定铳削用量决定铳削深度宽3槽粗糙度Ral2.5,一步铳削即可满足其精度要求。则%,=1.5mm决定每次进给量及切削速度根据X51型立式铳床说明书，其功率为为4.5kw,中等系统刚度。根据表查出=0.25憎/齿，则按机床标准选取v=590r/mindnw3590._,.V=mmn5.6m/min当拉w=590rmin时fm=fnw=0.25X1590mm/nin=147.5nnVnin按机床标准选取f,l=165mnV

29、min3.计算工时此为面铳刀铳宽3槽，公式如下：t.=LLkki式中=0.5d+(l2)nn4=(13)11114=0.53+(12)mm=1.5(1-2)mm二(2.53.5)mm/为铳削长度，由前钢板弹簧吊耳知，=17.6mm1(2.53.5)inn取=3mm，2=13,取4=2mm故工=/+：+2-17.6+3+2X2rnin=O.274minjfM=165第5章前钢板弹簧吊耳钻床夹具我选择的夹具任务是：前钢板弹簧吊耳钻2x10.5孔的夹具，选用机床：立式钻床Z525o1.1 加工要求前钢板弹簧吊耳钻2中10.5孔，粗糙度Ra6.3,精度要求一般，因此设计夹具时，主要考虑如何提高劳动生产

30、率。1.2 前钢板弹簧吊耳夹具的夹紧机构5. 2.1钻削力计算本夹具加工210.5孔，粗糙度Ra6.3,由机械制造工艺设计简明手册表2.3-8知，钻孔时切削力最大，故按钻时计算切削力。由简明机床夹具设计手册表33得切削力计算公式：F1=667Jf07ZCp由钻中10.5孔的工时计算知，ap=5.25mm,f=0.28mm由简明机床夹具设计手册表3-3知K,=0.75BP=667df1KP=667X10.5XO.2807X0.75N66710.50.4100.75N2154N6. 2.2夹紧力计算所需夹紧力，查表5得，Wk=WF+,安全系数K=KOKlK2a储&勺式中Ko为各种因素的安全系数，查

31、表得：K=1.21.21.151.01.31.01.02.153,当计算K10-12+0. 034/+0. 016+0. 018/+0. 007+0. 012/+0. 00130直径d基本尺寸：直径d极限偏差F7:D基本尺寸：18D极限偏差m6:D极限偏差k6:Dl(滚花前)：D2:26H1:16H2:28H3:36高度h:10IWJ度hl:4半径r:20距离m:11C:0.5Cl:2C2:1.5宽度a:0.5宽度b:2公差：0.008配钻套螺钉JB/T8045.5-1999:M6图5-2快换钻套的规格及主要尺寸结论本设计中是对前钢板弹簧吊耳零件加工工艺的编制和专用夹具的设计，使对零件的加工过

32、程和夹具的设计有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对某几个工序进行专用夹具设计时，对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决。而且它们都有一个共同的特点，都采用了一面两销定位，夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所

33、需的夹紧力不大。因此手动夹紧满足夹紧要求。通过做这次的设计，使对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。致谢课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的课程设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了课程设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们以后的课程设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同

34、学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次课程设计的机会，它将是我们踏入课程设计的关键一步。参考文献L陈鸿均主编实用机械加工工艺手册北京：机械工业出版社2014.82 .冯道主编机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册北京：机械工业出版社2013.93 .李益民主编机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社2017.74 .李洪主编机械加工工艺及夹具手册北京：北京出版社2019.125 .乐兑谦主编切削用量北京：高等教育出版社2018.76 .徐鸿本主编机床夹具手册重庆：重庆大学出版社2019.107 .储凯许斌等主编机械工程材料重庆：重庆大学出版社2017,128 .廖念钊主编互换性与技术测量北京：中国计量出版社2018,19 .乐兑谦主编金属切削刀具北京：机械工业出版社2017,1210 .李庆寿主编机床夹具设计北京：机械工业出版社2019,4IL陶济贤主编机床夹具设计北京：机械工业出版社2016,412 .周永强等主编高等学校课程设计指导北京：中国建材工业出版社2016,12