解放牌汽车CA10B后钢板弹簧吊耳加工工艺及夹具设计(哈大).doc

哈工大毕业设计后钢板弹簧吊耳加工工艺及夹具设计摘 要本次设计是对后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后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后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准以后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整个加工过程均选用组合机床关键词 后钢板弹簧吊耳加工工艺专用夹具目 录摘 要ABSTRACTII目录11绪 论12 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计321零件的分析3com作用3com工艺分析322工艺过程设计所应采取的相应措施423后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择4com 确定毛坯的制造形式4com的选择4com的选择524 工艺路线的制定5com 工艺方案一5com 工艺方案二5com 工艺方案的比较与分析625机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定626确定切削用量及基本工时机动时间727时间定额计算及生产安排1628 本章小结183 粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计1931粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计1932定位方案的分析和定位基准的选择1933定位误差分析1934铣削力与夹紧力计算2035定向键与对刀装置设计2136夹紧装置及夹具体设计2337夹具设计及操作的简要说明2438本章小结244 加工工艺孔夹具设计2541加工工艺孔夹具设计2542定位方案的分析和定位基准的选择2544切削力的计算与夹紧力分析2645钻套衬套钻模板及夹具体设计2646夹具精度分析2847夹具设计及操作的简要说明2848本章小结295 加工工艺孔夹具设计3051加工工艺孔夹具设计3052定位方案的分析和定位基准的选择3053定位元件的设计3054定位误差分析3255切削力的计算与夹紧力分析3256钻套衬套钻模板及夹具体设计3257夹具精度分析3458夹具设计及操作的简要说明3459本章小结35结 论36参 考 文 献37致 谢381 绪 论机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后进行的一次理论联系实际的综合运用使我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成本的重要手段是企业进行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部分不论是传统制造还是现代制造系统夹具都是十分重要的当今激烈市场竞争和企业信息化的要求企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求夹具从产生到现在大约可以分为三个阶段第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具是加工过程加速和趋于完善第二阶段夹具成为人与机床之间的桥梁夹具的机能发生变化它主要用于工件的定位和夹紧人们越来越认识到夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系所以对夹具引起了重视第三阶段表现为夹具与机床的结合夹具作为机床的一部分成为机械加工中不可缺少的工艺装备在夹具设计过程中对于被加工零件的定位夹紧等主要问题设计人员一般都会考虑的比较周全但是夹具设计还经常会遇到一些小问题这些小问题如果处理不好也会给夹具的使用造成许多不便甚至会影响到工件的加工精度我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题端面和定位外圆分为两体时无此问题夹具要不要清根应根据工件的结构而定如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角则必须清根如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位则不需要清根而且交界处可以倒为圆角R端面与外圆定位时与上述相同让刀问题在设计圆盘类刀具 如铣刀砂轮等 加工的夹具时会存在让刀问题设计这类夹具时应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后铣刀或砂轮的退刀位置其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小留出超过刀具半径的尺寸位置即可更换问题在设计加工结构相同或相似尺寸不同的系列产品零件夹具时为了降低生产成本提高夹具的利用率往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具随着机械工业的迅速发展对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求使多品种中小批生产作为机械生产的主流为了适应机械生产的这种发展趋势必然对机床夹具提出更高的要求1以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两外圆端面的铣削加工的孔其中两外圆端面表面粗糙度要求为的孔表面粗糙度要求为2以孔为主要加工表面的加工面这一组加工表面包括2个的孔2个的孔2个孔的内外两侧面的铣削宽度为4的开口槽的铣削2个在同一中心线上数值为的同轴度要求其中2个的孔表面粗糙度要求为2个的孔表面粗糙度要求为2个孔的内侧面表面粗糙度要求为2个孔的外侧面表面粗糙度要求为宽度为4的开口槽的表面粗糙度要求为22工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知该零件的主要加工表面是平面及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及孔的尺寸精度及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应遵循先面后孔的原则即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后钢板弹簧吊耳的加工自然应遵循这个原则这是因为平面的面积大用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固因而容易保证孔的加工精度其次先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平为提高孔的加工精度创造条件便于对刀及调整也有利于保护刀具后钢板弹簧吊耳零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则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孔系加工精度由于后钢板弹簧吊耳的生产量很大怎样满足后钢板弹簧吊耳生产率要求也是过程中的主要考虑因素23后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择com 确定毛坯的制造形式零件材料为Q235由于生量已达到大批生产的水平而且零件的轮廓尺寸不大故可以采用铸造成型这对提高生产效率保证加工质量也是有利的com的选择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com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24 工艺路线的制定由于生产类型为大批生产应尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应降低生产成本com 工艺方案一表 21 工艺方案一表工序1铣两外圆端面工序2钻扩铰孔倒角工序3钻扩孔工序4钻扩铰孔倒角工序5铣孔的内侧面工序6铣孔的外侧面工序7铣宽度为4的开口槽工序8终检com 工艺方案二表 22 工艺方案二表工序1铣孔的内侧面工序2铣孔的外侧面工序3钻扩孔工序4钻扩铰孔倒角工序5铣宽度为4的开口槽工序6铣两外圆端面工序7钻扩铰孔倒角工序8终检com 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于方案一是先加工两外圆端面然后再以此为基面加工孔再加工孔孔最后加工孔的内外侧面以及宽度为4的开口槽铣则与方案二相反先加工孔的内外侧面再以此为基面加工孔孔宽度为4的开口槽最后加工两外圆端面孔经比较可见先加工两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孔孔再加工孔的内外侧面不符合先面后孔的加工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4的开口槽应放在最后一个工序加工所以合理具体加工艺如下表 23 工艺方案表工序1铣两外圆端面工序2钻扩铰孔倒角工序3铣孔的内侧面工序4铣孔的外侧面工序5钻扩铰孔倒角工序6钻扩孔工序7铣宽度为4的开口槽工序8终检25机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定后钢板弹簧吊耳零件材料为Q235硬度HBS为149187生产类型为大批量生产采用铸造毛坯根据上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下 1 铣两外圆端面考虑其加工表面粗糙度要求为可以先粗铣再精铣根据机械加工工艺手册表23-5取2Z 5已能满足要求 2 加工孔其表面粗糙度要求较高为其加工方式可以分为钻扩铰三步根据机械加工工艺手册表23-48确定工序尺寸及余量为钻孔 扩孔 2Z 18铰孔 2Z 02 3 铣孔的内侧面考虑其表面粗糙度要求为只要求粗加工根据机械加工工艺手册表23-5取2Z 3已能满足要求 4 铣孔的外侧面考虑其表面粗糙度要求为只要求粗加工根据机械加工工艺手册表23-5取2Z 3已能满足要求 5 加工孔 其表面粗糙度要求较高为其加工方式可以分为钻扩铰三步根据机械加工工艺手册表23-48确定工序尺寸及余量为钻孔 扩孔 2Z 18铰孔 2Z 02 6 加工孔其表面粗糙度要求较高为其加工方式可以分为钻扩两步根据机械加工工艺手册表23-48确定工序尺寸及余量为钻孔 扩孔 2Z 18 7 铣宽度为4的开口槽考虑其表面粗糙度要求为只要求粗加工根据机械加工工艺手册表2348取2Z 2已能满足要求26确定切削用量及基本工时机动时间工序1粗精铣两外圆端面机床专用组合铣床 刀具高速刚圆柱形铣刀 粗齿数细齿数1粗铣铣削深度每齿进给量根据机械加工工艺师手册表30-13取铣削速度参照机械加工工艺师手册表30-23取机床主轴转速 式2-1取 30 63代入公式2-1得根据机械加工工艺师手册表11-4取实际铣削速度工作台每分进给量 式2-2取 代入公式2-2得取根据机械加工工艺手册 被切削层长度由毛坯尺寸可知刀具切入长度刀具切出长度走刀次数为1机动时间 式2-3取 代入公式2-3得以上为铣一个端面的机动时间故本工序机动工时为2精铣铣削深度每齿进给量根据机械加工工艺师手册表30-13取铣削速度参照机械加工工艺师手册表30-23取取 30 63代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表11-4取实际铣削速度取 代入公式2-2得工作台每分进给量根据机械加工工艺师手册 被切削层长度由毛坯尺寸可知刀具切入长度刀具切出长度取走刀次数为1取代入公式2-3得机动时间以上为铣一个端面的机动时间故本工序机动工时为工序2钻扩铰孔倒角机床专用组合钻床刀具麻花钻扩孔钻铰刀1钻孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-10取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件故进给量应乘系数075则根据机械加工工艺师手册表28-13取取切削速度取 24 35代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1机动时间 式 2-4 取 代入公式2-4得2扩孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-30参照机械加工工艺师手册表28-31取切削速度参照机械加工工艺师手册表28-31取取 19 368代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间3铰孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-35取根据机械加工工艺师手册表28-36取取切削速度取 91 37代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间4倒角采用锪钻为缩短辅助时间取倒角是的主轴转速与扩孔时相同手动进给工序3粗铣孔的内侧面机床专用组合铣床刀具高速刚圆柱形铣刀 粗齿数铣削深度每齿进给量根据机械加工工艺师手册表30-29取铣削速度参照机械加工工艺师手册表30-29取取 24 50代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表11-4取实际铣削速度取 代入公式2-2得工作台每分进给量取根据机械加工工艺手册 被切削层长度由毛坯尺寸可知刀具切入长度刀具切出长度取走刀次数为1取代入公式2-3得机动时间以上为铣一个端面的机动时间故本工序机动工时为 工序4粗铣孔的外侧面机床专用组合铣床刀具高速刚圆柱形铣刀 粗齿数铣削深度每齿进给量根据机械加工工艺师手册表30-29取铣削速度参照机械加工工艺师手册表30-29取取 24 50代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表11-4取实际铣削速度取 代入公式2-2得工作台每分进给量取根据机械加工工艺手册 被切削层长度由毛坯尺寸可知刀具切入长度刀具切出长度取走刀次数为1取代入公式2-3得机动时间以上为铣一个端面的机动时间故本工序机动工时为工序5钻扩铰孔机床专用组合钻床刀具麻花钻扩孔钻铰刀1钻孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-10取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件故进给量应乘系数075则根据机械加工工艺师手册表28-13取取切削速度取 24 28代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间以上为钻一个孔的机动时间故本工序机动工时为2扩孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-30参照机械加工工艺师手册表28-31取切削速度参照机械加工工艺师手册表28-31取取 198 298代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间以上为扩一个孔的机动时间故本工序机动工时为3铰孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-35取根据机械加工工艺师手册表28-36取取切削速度取 99 30代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间以上为铰一个孔的机动时间故本工序机动工时为4倒角采用锪钻为缩短辅助时间取倒角是的主轴转速与扩孔时相同手动进给工序6钻扩孔机床专用组合钻床刀具麻花钻扩孔钻1钻孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-10取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件故进给量应乘系数075则根据机械加工工艺师手册表28-13取取切削速度取 24 9代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间以上为钻一个孔的机动时间故本工序机动工时为2扩孔切削深度进给量根据机械加工工艺师手册表28-30参照机械加工工艺师手册表28-31取切削速度参照机械加工工艺师手册表28-31取取 25 105代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度刀具切入长度 刀具切出长度 走刀次数为1取 代入公式2-4得机动时间以上为扩一个孔的机动时间故本工序机动工时为 工序7粗铣宽度为4的开口槽机床专用组合铣床刀具高速刚锯片铣刀 粗齿数 铣削深度每齿进给量根据机械加工工艺师手册表30-13取铣削速度参照机械加工工艺师手册表30-23取取 30 63代入公式2-1得机床主轴转速根据机械加工工艺师手册表11-5取实际铣削速度取 代入公式2-2得工作台每分进给量根据机械加工工艺手册 被切削层长度由毛坯尺寸可知刀具切入长度刀具切出长度取走刀次数为1取 代入公式2-3得机动时间27时间定额计算及生产安排参照机械加工工艺手册表25-2机械加工单件生产类型中批以上时间定额的计算公式为 大量生产时因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为 式 2-5 其中 单件时间定额 基本时间机动时间 辅助时间用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1粗精铣两外圆端面机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-45取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-48取k 013代入公式2-5得单间时间定额 工序2钻扩铰孔倒角机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-41取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-43取k 01214代入公式2-5得单间时间定额 工序3铣孔的内侧面机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-45取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-48取k 013代入公式2-5得单间时间定额 工序4铣孔的外侧面机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-41取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-43取k 01214代入公式2-5得单间时间定额 工序5钻扩铰孔倒角机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-41取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-48取k 01214代入公式2-5得单间时间定额 工序6钻扩孔机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-41取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-43k 1214取k 01214代入公式2-5得单间时间定额 工序7铣宽度为4的开口槽机动时间辅助时间参照机械加工工艺手册表25-45取工步辅助时间为由于在生产线上装卸工件时间很短所以取装卸工件时间为则根据机械加工工艺手册表25-48 取k 013代入公式2-5得单间时间定额 28 本章小结本章主要是对后钢板弹簧吊耳的加工工艺进行设计先要明确零件的作用 本次设计的后钢板弹簧吊耳的主要作用就是载重后使钢板能够得到延伸伸展能有正常的缓冲作用确定了零件的机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸后就可以对零件的工艺路线进行分析制定出几套工艺方案然后对这几套方案进行分析比较选择最优方案最后进行时间定额计算及生产安排优良的加工工艺是能否生产出合格优质零件的必要前提所以对加工工艺的设计十分重要设计时要反复比较选择最优方案3 粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计31粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计本夹具主要用来粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面由加工本道工序的工序简图可知粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面时均有表面粗糙度要求本道工序仅是对内侧端面进行粗加工工件以孔及端面和叉杆面为定位基准在带台肩长销和浮动支承半板上实现完全定位夹紧时首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面再用DQG型汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧在本道工序加工时还应考虑提高劳动生产率降低劳动强度同时应保证加工尺寸精度和表面质量32定位方案的分析和定位基准的选择在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时外圆端面已经精铣工艺孔已经加工出很容易想到一面一孔组合基准定位以在带台肩长销为第一定位基准限制工件的四个自由度端面应一点接触限制一个自由度工件以孔及端面和叉杆面为定位基准在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位夹紧时首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧图31 定位机构图33定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位定位销为水平放置由于定位副间存在径向间隙因此必将引起径向基准位移误差在重力作用下定位副只存在单边间隙即工件始终以孔壁与心轴上母线接触故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向且向下见下图式中 定位副间的最小配合间隙mm 工件圆孔直径公差mm 定位销外圆直径公差mm图32 定位销水平放置时定位分析图34铣削力与夹紧力计算根据机械加工工艺手册可查得铣削力计算公式为圆周分力 式3-1查表可得 代入公式3-1得 查表可得铣削水平分力垂直分力轴向分力与圆周分力的比值为 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡 即 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即 取k 235定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中一般使用两个其距离尽可能布置的远些通过定向键与铣床工作台T形槽的配合使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置根据GB220780定向键结构如图所示图 33 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a 25mm 定向键的结构尺寸如下表 31 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0014-0045401461562400237对刀装置由对刀块和塞尺组成用来确定刀具与夹具的相对位置由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工所以选用直角对刀块直角对刀块的结构和尺寸如图所示图 34 对刀块图塞尺选用平塞尺其结构如下图所示 图 35 平塞尺图塞尺尺寸为表 32 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-000602536夹紧装置及夹具体设计为了提高生产效率缩短加工中的辅助时间因此夹紧装置采用气缸夹紧装置工件在夹具上安装好后气缸活塞带动压块从上往下移动夹紧工件根据所需要的夹紧力来计算气缸缸筒内径气缸活塞杆推力 式3-2其中P压缩空气单位压力 取P 6公斤力 效率 取 代入公式3-2得 厘米 取厘米 250因此气缸选用DQG型气缸其结构如下图所示 图 36 DQG型气缸图其主要结构参数如下表表 33 DQG型气缸数据表缸径LBMKH8040256050117104PTGhFEKK98771117521195G38M16 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图整个夹具的结构夹具装配图1所示37夹具设计及操作的简要说明本夹具用于后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣件以孔及端面和叉杆面为定位基准在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位夹紧时首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧其夹紧采用的是气动夹紧夹紧简单快速可靠有利于提高生产率工件在夹具体上安装好后浮动压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件当工件加工完成后压块随即在气缸活塞的作用下松开工件即可取下工件38本章小结在本章中夹具主要用来粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面首先应明确本夹具中的夹紧定位机构在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时外圆端面已经精铣工艺孔已经加工出工件以孔及端面和叉杆面为定位基准在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位夹紧时首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧然后按照有关公式进行铣削力和夹紧的计算然后对铣床夹具必不可少的定向键和对刀装置进行设计为了提高生产效率缩短加工中的辅助时间因此夹紧装置采用气缸夹紧装置所以还要对汽缸进行设计夹具是制造系统的重要组成部分夹具对加工质量生产率和产品成本都有直接的影响这两个工艺孔均有尺寸精度要求为表面粗糙度要求表面粗糙度为与端面垂直并用于以后加工中的定位其加工质量直接影响以后各工序的加工精度本道工序为后钢板弹簧吊耳加工的第五道工序本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求以及如何提高劳动生产率降低劳动强度42定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知两工艺孔位于零件孔内外侧面上其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直为了保证所钻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则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精铣顶面工序的定位基准以及设计基准作为其定位基准因此加工工艺孔的定位基准应选择外圆端面和与之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度用一个定位销限制工件的另一个自由度采用螺母夹紧图41 定位分析图43定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位心轴为垂直放置由于定位副间存在径向间隙因此必将引起径向基准位移误差不过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最大值也比心轴水平放置时大一倍见下图式中 定位副间的最小配合间隙mm 工件圆孔直径公差mm 心轴外圆直径公差mm图42 心轴垂直放置时定位分析图44切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻扩铰加工而钻削力远远大于扩和铰的切削力因此切削力应以钻削力为准由切削手册得钻削力 式4-1钻削力矩 式4-2式中 代入公式4-1和4-2得本道工序加工工艺孔时夹紧力方向与钻削力方向相同因此进行夹紧立计算无太大意义只需定位夹紧部件的销钉强度刚度适当即能满足加工要求45钻套衬套钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻扩铰三次切削才能满足加工要求故选用快换钻套其结构如下图所示以减少更换钻套的辅助时间根据工艺要求工艺孔分钻扩铰三个工步完成加工即先用的麻花钻钻孔根据GB114184的规定钻头上偏差为零钻套孔径为再用标准扩孔钻扩孔根据GB114184的规定扩孔钻的尺寸为钻套尺寸为最后用的标准铰刀铰孔根据GB114184的规定标准铰刀尺寸为故钻套孔径尺寸为图 43 快换钻套图铰工艺孔钻套结构参数如下表表 41 铰工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差303040-0010-002759461655272836衬套选用固定衬套其结构如图所示图 44 固定衬套图其结构参数如下表表 42 固定衬套数据表dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差400023042460035001832夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图整个夹具的结构见夹具装配图2所示46夹具精度分析利用夹具在机床上加工时机床夹具工件刀具等形成一个封闭的加工系统它们之间相互联系最后形成工件和刀具之间的正确位置关系因此在夹具设计中当结构方案确定后应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸及同轴度公差及表面粗糙度本道工序最后采用精铰加工选用GB114184铰刀直径为并采用钻套铰刀导套孔径为外径为同轴度公差为固定衬套采用孔径为同轴度公差为该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求即要求1各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制2各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸3当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差4如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时相对于最大实体尺寸的偏离量为此时轴线的位置度误差可达到其最大值工艺孔的尺寸由选用的铰刀尺寸满足工艺孔的表面粗糙度由本工序所选用的加工工步钻扩铰满足47夹具设计及操作的简要说明由零件图可知两工艺孔位于零件孔内外侧面上其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直为了保证所钻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则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精铣顶面工序的定位基准以及设计基准作为其定位基准因此加工工艺孔的定位基准应选择外圆端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度以孔限制工件的两个自由度用一个挡块定位限制工件的另一个自由度48本章小结在本章中夹具主要用来加工后钢板弹簧吊耳工艺孔首先应明确本夹具中的夹紧定位机构在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时外圆端面已经精铣工艺孔已经加工出本工艺孔的定位基准应选择外圆端面和与之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度用一个定位销限制工件的另一个自由度采用螺母夹紧然后按照有关公式进行切削力和夹紧力的计算然后对钻床夹具必不可少的钻套和衬套进行设计还应对夹具精度进行分析夹具是制造系统的重要组成部分夹具对加工质量生产率和产品成本都有直接的影响这两个工艺孔均有表面粗糙度要求表面粗糙度为与圆垂直本到工序为后钢板弹簧吊耳加工的第六道工序本道工序加工时主要应考虑如何保证其表面粗糙度要求以及如何提高劳动生产率降低劳动强度52定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知两工艺孔位于零件孔上其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直为了保证所钻扩的孔与侧面垂直根据基准重合基准统一原则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钻扩铰工序的定位基准以及设计基准作为其定位基准因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度以孔配和的削边销限制工件的一个自由度既采用一面两销定位再用一个螺旋夹紧机构从孔的另一端面进行夹紧图51 定位分析图53定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距由于两工艺孔有位置度公差所以其尺寸公差为所以两工艺孔的中心距为 而两工艺孔尺寸为根据机床夹具设计手册削边销与圆柱销的设计计算过程如下图52 两销分析图1确定两定位销中心距尺寸及其偏差 2确定圆柱销直径及其公差 基准孔最小直径 取f6 所以圆柱销尺寸为 3削边销的宽度b和B 由机床夹具设计手册4削边销与基准孔的最小配合间隙 式5-1其中 基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙代入数据由公式5-1得5削边销直径及其公差 按定位销一般经济制造精度其直径公差带为则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 6补偿值54定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位其定位误差主要为1移动时基准位移误差 2 转角误差其中55切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻扩铰加工而钻削力远远大于扩和铰的切削力因此切削力应以钻削力为准由切削手册得钻削力 式5-2钻削力矩 式5-3式中 代入公式5-2和5-3得本道工序加工工艺孔时夹紧力方向与钻削力方向相同因此进行夹紧立计算无太大意义只需定位夹紧部件的销钉强度刚度适当即能满足加工要求56钻套衬套钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻扩两次切削才能满足加工要求故选用快换钻套其结构如下图所示以减少更换钻套的辅助时间根据工艺要求工艺孔分钻扩两个工步完成加工即先用的麻花钻钻孔根据GB114184的规定钻头上偏差为零故钻套孔径为再用标准扩孔钻扩孔根据的规定扩孔钻的尺寸为钻套尺寸为图 53 快换钻套图扩工艺孔钻套结构参数如下表表 51 扩工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差1051616-0006-0018262212410115205 衬套选用固定衬套其结构如图所示图 54 固定衬套图其结构参数如下表表 52 固定衬套数据表dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差1600190162200390025106夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图整个夹具的结构见夹具装配图2所示57夹具精度分析利用夹具在机床上加工时机床夹具工件刀具等形成一个封闭的加工系统它们之间相互联系最后形成工件和刀具之间的正确位置关系因此在夹具设计中当结构方案确定后应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸及与孔距离要求为粗糙度表面粗糙度固定衬套采用孔径为同轴度公差为该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求即要求1各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制2各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸3当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差4如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时相对于最大实体尺寸的偏离量为此时轴线的位置度误差可达到其最大值工艺孔的尺寸由选用的铰刀尺寸满足工艺孔的表面粗糙度由本工序所选用的加工工步钻扩满足58夹具设计及操作的简要说明由零件图可知两工艺孔位于零件孔上其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直为了保证所钻扩的孔与侧面垂直根据基准重合基准统一原则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钻扩铰工序的定位基准以及设计基准作为其定位基准因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度以孔配和的削边销限制工件的一个自由度既采用一面两销定位然后由一个螺旋夹紧机构夹紧就可以开始加工了59本章小结本夹具主要用来加工后钢板弹簧吊耳工艺孔首先应明确本夹具中的夹紧定位机构本工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度以孔配和的削边销限制工件的一个自由度既采用一面两销定位再用一个螺旋夹紧机构从孔的另一端面进行夹紧然后按照有关公式进行切削力和夹紧力的计算然后对钻床夹具必不可少的钻套和衬套进行设计对夹具精度进行分析夹具是制造系统的重要组成部分夹具对加工质量生产率和产品成本都有直接的影响结 论后钢板弹簧吊耳的加工工艺及夹具设计主要是对后钢板弹簧吊耳的加工工艺和夹具进行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三个多月自身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 参 考 文 献1 李旦等机床专用夹具图册哈尔滨哈尔滨工业大学出版社20052 孙已德机床夹具图册北京机械工业出版社19843 何玉林机械制图重庆重庆大学出版社200019834 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会形状和位置公差北京中国计划出版社20045 淘济贤等机床夹具设计北京机械工业出版社19866 李洪机械加工工艺师手册北京机械工业出版社19907 机械设计手册编委会机械设计手册卷4北京机械工业出版社19988 东北重型机械学院机床夹具设计手册上海上海科学技术出版社19799 贺光谊等画法几何及机械制图重庆重庆大学出版社199410 丁骏一典型零件制造工艺北京机械工业出版社198911 孙丽媛机械制造工艺及专用夹具设计指导北京冶金工业出版社200212 东北重型机械学院等机床夹具设计手册上海上海科学技术出版社197913 孟少龙机械加工工艺手册第1卷北京机械工业出版社199114 金属机械加工工艺人员手册修订组金属机械加工工艺人员手册上海上海科学技术出版社197916 马贤智机械加工余量与公差手册北京中国标准出版社199417 上海金属切削技术协会金属切削手册上海上海科学技术出版社198418 周永强高等学校毕业设计指导北京中国建材工业出版社2002致 谢首先我要感谢老师对我的毕业设计指导在毕业设计中他给予了我学术和指导性的意见我万分的感谢他们给我的宝贵的指导意见和鼓励我也非常感谢我的父母在学习和生活上他们一直都很支持我使我能全身心地投入到学习中最后很感谢阅读这篇毕业设计论文的人们感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇毕业设计论文袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇罗腽蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羁腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肃芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀荟袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁罴肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肃芁荟螁膅莃蛳聿膄蒆薇袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅腽蒅蝿肈罴莁螈螇芁芇莄袀肄腽莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂蛳芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃荟葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羁莇薄罿膄芃薃虿罴艿薃袁节膅薂羄肃蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆罗袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿嗉莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁