前钢板弹簧吊环加工工艺及钻10.5孔夹具设计

车辆与交通工程学院课程设计说明书设计类型:工艺课程设计设计题目：吊环-前钢板弹簧第八道工序的机床专用夹具设计专业班级：车辆132班学生姓名：完成日期：2016/11/3指导教师：目录引言1一、零件分析2二、.零件的工艺分析2三、工艺规程分析2（一）确定毛坯的制造形式2（二）基准的选择4（三）制定工艺路线4四、工序设计6五、夹具设计 7（一）定位分析7（二）夹紧机构设计8（三）切削力与夹紧力计算9（四）定位误差分析9六、结论9七、心得与体会10八、.参考文献10引言本次设计是对前钢板弹簧吊耳零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。前钢板弹簧吊零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以前钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，以前钢板弹簧吊耳大外圆端面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以前钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，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。整个加工过程选用不同类型的加工机床。全套图纸加153893706一、零件的分析题目给出的零件是汽车前钢板弹簧吊耳。前钢板弹簧吊耳的主要作用是载重后，使钢板能够得到延伸，伸展，能有正常的缓冲作用。因此汽车前钢板弹簧吊耳零件的加工质量会影响汽车的工作精度、使用性能和寿命。汽车前钢板弹簧吊耳主要作用是减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能。两端的卷耳用销子铰接在车架的支架上。这样，通过钢板弹簧将车桥与车身连接起来，起到缓冲、减振、传力的作用。二、零件的工艺分析由前钢板弹簧吊耳零件图知可将其分为两组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以F44mm两外圆端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：F44mm两外圆端面的铣削，加工F22mm的孔，其中两外圆端面表面粗糙度Ra50，F22mm的孔在同一中心线上数值为F0.01mm的同轴度 （2）以F300mm孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：4个的F10.5mm孔、10.5mm孔的内外两侧面的铣削，宽度为4的开口槽的铣削。在两组加工表面之间没有一定的位置要求，先加工哪一组表面都可以，现计划是加工第一组表面，再以第一组为基准加工第二组表面。三、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为35钢。考虑零件在工作中的情况，零件在汽车钢板中支架钢板，受到各种不同的振荡，有减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能作用，因此应该选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。在初定义，本零件为大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，在造型中可采用模锻成型。图1 前钢板弹簧吊环零件图图2 零件三维图（二）基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1 . 粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。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表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。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，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。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、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。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。2 .精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算。（三）制定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大批量生产的条件下，可以考虑万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。1.工艺路线方案一工序号工 名序 称工 序 内 容 铣铣44孔的四个外圆钻钻，扩，铰22的孔，倒角145铣粗铣44的内端面铣半精铣44的外圆端面铣粗铣10.5的外圆端面钻钻10.5的孔铣粗铣10.5的外圆端面钻钻10.5的孔铣粗铣宽度为4mm的槽铣粗铣另一端的4mm的槽去毛刺，清洗去边角的毛刺，清洗涂漆 涂漆VIII检验，入库检验，入库2. 工艺路线方案二工序号工 名序 称 工 序 内 容 钻钻，扩，铰22的孔，倒角145铣铣44孔的四个外圆铣粗铣44的内端面铣半精铣44的外圆端面铣粗铣10.5的外圆端面钻钻10.5的孔铣粗铣10.5的外圆端面钻钻10.5的孔铣粗铣宽度为4mm的槽铣粗铣另一端的4mm的槽去毛刺，清洗去边角的毛刺，清洗涂漆 涂漆VIII检验，入库检验，入库3. 工艺方案的比较与分析两个方案的不同点之一：在于铣F44mm两端的端面的先后，方案一中先铣端面，加工44mm，即是方案一中的工序，和方案二工序的不同，方案一增加了装夹的次数，提高了精度，但是端面的精度要求不高，可以采用方案二的工序来加工F44mm的两端端面，即先粗铣后精铣，互为基准参考； 经比较可见，先加工两F44mm外圆端面，以后位置度较易保证，并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工F44mm孔，再加工F44mm孔的内外侧面，不符合先面后孔原则，加工余量更大，所用加工时间更多这样加工路线就不合理，同理，宽度为4mm的开口槽应放在最后一个工序加工。故选择方案一，所以合理具体加工艺如下：工序号工 名序 称工 序 内 容 铣铣44孔的四个外圆钻钻，扩，铰22的孔，倒角145铣粗铣44的内端面铣半精铣44的外圆端面铣粗铣10.5的外圆端面钻钻10.5的孔铣粗铣10.5的外圆端面钻钻10.5的孔铣粗铣宽度为4mm的槽铣粗铣另一端的4mm的槽去毛刺，清洗去边角的毛刺，清洗涂漆 涂漆VIII检验，入库检验，入库四、工序设计由于组内分工，我只做工序，即钻f10.5mm孔，故只对工序进行说明所用设备：机床：立式钻床Z535刀具： 直径f10.5mm麻花钻确定进给量f：根据切削手册表2.7，当钢b800MPa，d0=f10.5时，f=0.250.31 mm/r。由于本零件在加工f10.5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.9，则f=（0.250.31）0.9=（0.2250.279）mm/r根据Z535机床说明书，现取f=0.25 mm/r。切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查的切削速度v=12 m/min。所以n=1000vdw =100012/10.5=364（r/min）根据机床说明书，取nw=275 r/min，故实际切削速度为 V=dwnw/1000 =10.5275/1000=9.06 m/min计算时间定额：切削加工时 l=42mm l1 =7mm l2=3mm nwf故 tm1=(l+l1+l2)nwf =(42+7+3)/(2750.25) =0.756min以上为钻一个孔的时的机动时间。故本工序的机动时间为 tm= tm12=1.51(min)五 夹具设计 （一）定位分析：由于我只负责加工10.5的孔，故只对工序的定位进行分析，加工10.5孔至于限制x,y,x,y四个自由度，考虑到在工序之前44的两端面已经精加工过，故选取44孔的端面作为定位基准，采用两销一面定位，由于其中一定位销端面不接触，故两销轴只限制五个自由度，即x,x，y, z，z ，在吊环下方由于在加工过程中需要支撑来保证在加工过程中不会产生变形导致误差，初步考虑用两个支撑钉，但分析之后发现会由于两臂高低不同而导致无法起到支撑作用，且两个支撑钉会产生过定位，故经过分析论证采用自位支承，这样限制一个自由度，并且能够在加工过程中保证提供支撑。图3 定位元件三维图（二）夹紧机构设计：考虑到加工时产生的力是垂直向下的，故夹紧力设定为由零件上方加载较为合适，故设计零件由上而下进行施加夹紧力。图4夹具总装三维图图5夹具装配二维图（三）切削力与夹紧力计算：由于本道工序切削力与夹紧力在同一方向上，经过定性分析可知夹紧力满足整个加工过程的夹紧要求（四）定位误差分析：在本道工序中所加工的孔没有同轴度的特殊要求，且采用已经精加工过的44孔的端面作为定位基准，加工过程中采用钻套钻模板等进行对刀，故能够满足加工精度要求，六、小 结前簧吊耳的加工工艺及夹具设计，主要是前钢板弹簧吊耳的加工工艺和夹具进行设计。前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、基本工时的确定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在设计中遇到了很多问题，如出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。不过在指导老师的悉心认真的指导下，经过两个星期的不断努力，这些问题都一一解决。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我们对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。七、心得体会在一开始拿到设计任务书的时候是没有一点头绪的，但经过与同学们慢慢探讨，从查阅数据到夹具设计，再到出CAD图，个人贯穿整个过程。首先，是工艺的设计过程，讨论并给出自己的方案，再结合不同的方案，确定我们认为最合理的方案。然后，不断从各个网站，各个参考书中找数据，确定参数。搞完数据之后，我并没有觉得自己已经完成任务，开始全身心投入到自己所负责的工序的夹具设计参与的过程当中，并不断关注同组其他同学的进度，力求使得整个过程有序而融洽的进行。这次设计让我了解到了，设计一个产品的过程不仅仅是一个创新创造的过程，更是一个想象与现实不断妥协的过程，很多我们天马行空般的设计由于现在的加工技术的 限制不能