郭枫后钢板弹簧吊耳设计说明书(共27页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上工程技术学院工艺综合课程设计课程设计(论文)题目: 后钢板弹簧吊耳的机械加工工艺规程及夹具设计学生姓名 郭枫 专 业机械设计制造及其自动化学 号 0120 班 级 2012级机制3班 指导教师 何辉波 成 绩 工程技术学院2015年 7月专心-专注-专业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及夹具设计内容：1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、工艺过程卡 1张 4、工序卡 3张 4、夹具总装图 1张 5、夹具体零件图 3张 6、装配图 1张 7、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月目录

2、1 33 4 3.2 3.3 4 5 零件机械加工工艺路线 5.2.2.1工艺方案一9 002 3345 5.5 时间定额的确定5568996.2选择定位方式及定位元件20206.4切削力的计算与夹紧力分析201239 致谢 23后钢板弹簧吊耳的机械加工工艺规程及夹具设计郭枫西南大学工程技术学院，重庆 1 引言 机械的加工工艺及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及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、降低成本的重要手段，是企业进行生产

3、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。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，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。为适应当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及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及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

4、技术基础课程设计旨在继承材料成型技术基础课程设计，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）在结束了机械制造技术基础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，

5、提高学生的技术文件整理、写作及组织编排能力，为学生将来撰写专业技术及科研论文打下基础。3 零件的工艺分析3.1零件结构及工艺性分析图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表面，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，加工的孔以及其孔口倒角，其中两外圆端面表面粗糙度要求为，孔的表面粗糙度要求为，其孔口倒角粗糙度要求为。（2）以孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：两个的孔及其孔口倒角C1，两个的孔，两个孔的内外两侧面的铣削，以及宽度为4的开口槽的铣削，两个孔在同一中心线上

6、有数值为的同轴度要求。其中两个孔的表面粗糙度要求为，其空口倒角粗糙度要求为，两个的孔表面粗糙度要求为，两个孔的内侧面表面粗糙度要求为，两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。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。图3-2后弹簧钢板吊耳三维零件图3.2零件的技术要求分析查【3】表9-1，可知各尺寸加工精度等级如下：加工表面400，IT1350，IT945，IT974，IT922IT12（经济精度）孔IT12（经济精度）宽为4mm的槽IT12（经济精度）C1IT12（经济精度）3.3工艺过程

7、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。该类零件的加工也应遵循先加工定位基面后加工其他表面、先加工主要面后加工次要面、先粗后精、先面后孔的总体原则。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，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。

8、其次，先加工平面可以先切去锻件表面的凹凸不平，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。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%，则零件年生产纲领为：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。综上所述，根据【2

9、】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5.1定位基准的选择5.1.1粗基准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

10、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。5.1.2精基准的选择精基准

11、的选择应遵循基准重合、统一基准、互为基准、自为基准的原则，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，应当进行尺寸换算，计算出相应的定位误差。5.2工艺路线的制定5.2.1加工方法的选择和加工阶段的划分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

12、工中，若在预留孔的基础上采用扩-铰工艺，则扩、铰孔依次完成孔的半精加工、精加工。若采用在预留孔基础上镗孔，则镗孔完成孔的半精加工。具体工艺路线及其分析见5.2.2。5.2.2工艺路线的拟定拟定工艺路线时，首先必须保证零件的几何形状、尺寸精度及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，以便降低生产成本。按照上述对零件机构及工艺的分析，现制定了下述两种不同的工艺方案。5.2.2.1 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X5032

13、20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

14、个地方：一是两端面的加工以及孔的内外侧表面加工，分析这几个平面加工，两端面，精度要求和表面要求均不是特别高，其尺寸精度为12级，表面粗糙度均为，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，表面粗糙度为，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，但是也耗费了更多工时和成本，经济性不好。二是方案一在毛坯预留孔基础上再进行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，表面粗糙度为

15、，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5.3机械加工余量及工序尺寸的拟定5.3.1毛坯尺寸的确定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，

16、故材质系数为。结合课程设计手册，分别确定锻件各表面的毛坯尺寸、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，知锻件公差及极限偏差为，所以该方向毛坯尺寸为。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及公差为。每个孔两侧面间毛坯尺寸为，经济精度。由表5-17可知，孔表面加工余量为2mm(单边)，毛坯尺寸及其公差为。同上，孔表面加工余量为2mm(单边)，毛坯尺寸及其公差为。 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：1.工序I：（1-1

17、）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基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差/mm表面粗糙度粗铣1.577.5IT12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加工余量/mm基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣1.576IT122.工序II：加工孔名称加工余量（双边）/mm基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度铰孔0.5IT8扩孔3.5IT11预留孔-3.工序III：铣孔的内侧端面：名称加工余量（双边）/mm基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差/mm表面粗糙度半精铣277IT9粗铣375IT12毛坯尺寸

18、-72-4.工序IV：铣孔的外侧两端面名称加工余量/mm基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣1.522IT12225.工序V：加工孔：名称加工余量（双边）/mm基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差/mm表面粗糙度铰孔0.5IT8扩孔3.5IT11预留孔-6.工序VI：加工孔：名称加工余量（双）基本尺寸/mm加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度扩孔1.5IT11钻孔9IT127.工序VII：铣宽度为4mm的开口槽：名称加工余量基本尺寸加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣44IT1245.4切削用量的确定5.4.1工序10切削用量的确定工序10：粗铣两外圆端面。查【2】表

19、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：5.4.2工序20切削用量的确定工序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、锪钻。1. 扩孔工步1）背吃刀量的确定：取。2）进给量的确定：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

20、床的主轴转速，取转速，据此可求出该工序的实际钻削速度：。2.铰孔工步1）背吃刀量的确定：取。2）进给量的确定：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：。3.锪倒角采用锪钻，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同，为。5.4.3工序60切削用量的确定工序60：钻、扩孔。机床：立式钻床 Z5125A。刀具：麻花钻、扩孔钻。1.钻孔工步1）背吃刀量为。2）进给量的确定：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

21、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：。2.扩孔工步1）背吃刀量的确定：取。2）进给量的确定：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：。5.5时间定额的确定5.5.1工序10时间定额的确定工序10：粗铣两外圆端面。1. 铣一个端面基本时间的确定由【2】表3-14可知，单次走刀基本时间，式中，根据表3-17取，前面已求得。走刀两次，所以得基本时间。2. 铣一个端面辅助时间的计算查

22、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=基本时间+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，则。4.休息和生理需要时间的计算休息与生理需要时间一般取为作业时间的，则。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=。5.5.2工序20时间定额的确定工序20：扩、铰孔，锪倒角。1.基本时间的确定1）扩孔工步查【2】表3-12，扩孔的基本时间可由公式求

23、得。式中；，取；;；。将上述结果代入公式，则得该工序的基本时间为：。2） 铰孔工步查【2】表3-12，扩孔的基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，则得该工序的基本时间为：。3)锪倒角工步由表3-12可得，其中,取，则：由于要锪倒角两次，故本工序的基本时间时是。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 。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，作业时间

24、=基本时间+辅助时间=。取为作业时间的，则。4.休息和生理需要时间的计算休息与生理需要时间一般取为作业时间的，则。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=。5.5.3工序60时间定额的确定工序60：钻，扩孔。1.钻、扩一个孔的基本时间的确定1）钻孔工步查【2】表3-12，钻孔的基本时间可由公式求得。式中；，取；钻头，；。将上述结果代入公式，则得该工序的基本时间为：。2）扩孔工步查【2】表3-12，扩孔的基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，则得该工序的基本时间为：。综上，钻、扩两

25、个孔时的基本时间。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。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，作业时间=基本时间+辅助时间=。取为作业时间的，则。4.休息和生理需要时间的计算休息与生理需要时间一般取为作业时间的，则。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6.1加工孔夹具设计方案的确定本工序夹具主要用来扩、铰两

26、个孔。这两个工艺孔的尺寸精度等级达到9级，表面粗糙度为，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序的加工精度。由零件图可知，两孔有尺寸精度要求、表面粗糙度要求以及位置精度要求，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、半精铣孔两侧面的工序的定位基准，以及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表面为主要定位基

27、准，定位方案确定为“一面两销”定位。6.2选择定位方式及定位元件由上分析可知，采用“一面两销”进行定位，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。6.3导向装置的确定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

28、换式钻套。6.4切削力的计算与夹紧力分析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相同，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，因此进行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。6.5夹紧机构的确定由于上分析可知扩、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