后钢板弹簧吊耳钻30孔设计

PAGE1目录目录 11绪论 12后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 22.1零件的分析 22.1.1零件的作用 22.1.2零件的工艺分析 22.2确定毛坯 22.2.1确定毛坯的制造形式 32.2.2确定毛坯的尺寸公差 32.3拟定弹簧吊耳工艺路线 32.3.1零件的加工定位基准 32.3.2零件表面加工方法的确定，吊耳各表面加工方案 42.3.3工序顺序的安排 52.3.4工艺方案的比较与分析 52.3.5确定吊耳工艺路线 62.4机床设备及工艺装备的选用 62.4.1机床设备的选用 62.4.2工艺装备的选用 62.5加工余量，工序尺寸和公差的确定 62.5.1吊耳各加工表面的机械加工余量 62.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 92.7本章小结 173加工工艺孔夹具设计 173.1问题提出 173.2夹具设计 17结论 20参考文献 20PAGE11绪论机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大三的全部课程之后，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。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。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。通过这次课程设计，可对以前学过的课程进行一次综合的深入的总复习，把学习到的理论知识和实际结合起来，从而提高自己分析问题，解决问题的能力。PAGE222后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目给出的零件是CA10B解放牌汽车后钢板弹簧吊耳。后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。因此汽车后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。汽车后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。2.1.2零件的工艺分析由后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，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。2.2.1确定毛坯的制造形式“后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢，硬度HBS为149～187，生产类型为大批量生产。考虑到该弹簧吊耳零件在工作过程中要承受压力冲级载荷，为增强弹簧吊耳零件的强度和冲级韧度，故毛坯选用锻件，零件材料为35号钢。由于生量已达到大批生产的水平（N=40000），而且零件的轮廓尺寸不大，为提高生产效率和锻件精度，故可以采用模锻制造毛坯。2.2.2确定毛坯的尺寸公差由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-10~表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。1.公差等级由弹簧吊耳的功用及其技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.锻件重量已知机械加工后弹簧吊耳的重量为2.6kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为4kg。3.锻件材质系数该弹簧吊耳材料为35号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属级。4.锻件分模线形状根据该弹簧吊耳的形位特点，故选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。2.3拟定弹簧吊耳工艺路线2.3.1零件的加工定位基准由以上分析可知。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。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。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外圆端面作为粗基准，，，三个自由度，然后加一个辅助支承,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，根据该弹簧吊耳零件的技术要求和装配要求，选择加工后的两外圆端面作为精基准。2.3.2零件表面加工方法的确定，吊耳各表面加工方案根据弹簧吊耳零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如图2-3-2所示。表2-3-2弹簧吊耳零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/加工方案两外圆端面IT126.3粗铣孔IT91.6钻-扩-铰孔内侧面IT1212.5粗铣孔外侧面IT1250粗铣孔IT91.6钻-扩-铰孔IT1212.5钻开口槽IT1250粗铣2.3.3工序顺序的安排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。1.工艺方案一工序10：铣两外圆端面工序20：钻，扩，铰孔，倒角工序30：钻，扩孔工序40：钻，扩，铰孔，倒角工序50：铣孔的内侧面工序60：铣孔的外侧面工序70：铣宽度为4的开口槽工序80去毛刺工序90：终检2.工艺方案二工序10：铣孔的内侧面工序20：铣孔的外侧面工序30：钻，扩孔工序40：钻，扩，铰孔，倒角工序50：铣宽度为4的开口槽工序60：铣两外圆端面工序70：钻，扩，铰孔，倒角工序80：去毛刺工序90：终检2.3.4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2-3-4：最终工艺方案工序10：铣两外圆端面工序20：钻，扩，铰孔，倒角工序30：铣孔的内侧面工序40：铣孔的外侧面工序50：钻，扩，铰孔，倒角工序60：钻，扩孔工序70：铣宽度为4的开口槽工序80：去毛刺工序90终检2.3.5确定吊耳工艺路线在综合考虑以上工序顺序安排原则的基础上，以表2-3-5列出弹簧吊耳的工艺路线。表2-3-5吊耳工艺路线及设备，工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具10粗铣两外圆端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺20钻，扩，铰孔，倒角立式铣床X51麻花钻，扩孔钻，铰刀卡尺，塞规30铣孔的内侧面立式铣床X51端铣刀游标卡尺40铣孔的外侧面立式铣床X51端铣刀游标卡尺50钻，扩，铰孔，倒角立式铣床X51麻花钻，扩孔钻，铰刀卡尺，塞规60钻，扩孔立式铣床X51麻花钻，扩孔钻卡尺，塞规70铣宽为的开口槽立式铣床X51槽铣刀卡规深度游标卡尺80去毛刺90终检塞规，卡尺2.4机床设备及工艺装备的选用2.4.1机床设备的选用在大批生产的条件下，可选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，如该弹簧吊耳零件选用的通用设备“立式铣床X51”。2.4.2工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具，夹具和量具。该弹簧吊耳零件的工艺装备在工序卡中都有说明，其中由于生产类型为大批量生产，故夹具选用的是专用夹具。2.5加工余量，工序尺寸和公差的确定2.5.1吊耳各加工表面的机械加工余量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，工序尺寸如下：(1)铣两外圆端面考虑其加工表面粗糙度要求为，粗铣就可以达到，根据上表2-4，取2Z=4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扩，铰两步，根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为：钻孔：扩孔：2Z=1.8铰孔：2Z=0.2(3)铣孔的内侧面考虑其表面粗糙度要求为Ra1.6um，只要求粗加工，根据上表2-4，取2Z=4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，根据上表2-4，取2Z=4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《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为：钻孔：扩孔：2Z=1.8铰孔：2Z=0.2(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《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为：钻孔：扩孔：2Z=0.7由于本设计规定的零件为中批生产，可采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，可按调整法加工方式予以确定。毛坯名义尺寸：122+2×2=126mm毛坯最大尺寸：126+2×1.3=128.6mm毛坯最小尺寸：126-2×0.7=124.6mm铣后最大尺寸：122+0=122mm铣后最小尺寸：122-0.17=121.83mm将以上计算的工序间尺寸及公差整理成下表：（mm）工工序工尺加寸锻造毛坯铣削加工Ø30mm孔处加工前最大128.6mm最小124.6mm加工后最大128.6mm112mm最小124.6mm121.83mm加工余量（单边）2mm最大3.65mm最小1.435mm加工公差mm-0.17/2mm2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）◆工序1：粗铣两外圆端面机床：立式铣床X51刀具：端铣刀粗齿数，（1）、粗铣铣削深度：每齿进给量：根据《机械加工工艺手册》，按机床功率为取铣削速度：参照《切削手册》，取，机床主轴转速：式（2-6-1）取=,=代入公式（2-6-1）得：根据《机械加工工艺手册》取实际铣削速度：工作台每分进给量：式（2-6-2）取=，，=代入公式（2-6-2）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：取，，,代入公式得：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：立式铣床X51刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀■（1）、钻孔切削深度：=1.6㎜进给量：根据《切削手册》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0.75，则根据《切削手册》，取取切削速度取=24,=35代入以下公式得机床主轴转速：，根据机床说明，取实际切削速度：根据《切削手册》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：取，，,,代入以下公式得：（2）、扩孔切削深度：进给量：根据《切削手册》，参照《切削手册》，取切削速度：参照《切削手册》，取取=58,=36.8代入以下公式得机床主轴转速：，根据相关取实际切削速度：根据《切削手册》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，，,,代入公式得：机动时间：（3）铰孔切削深度：=0.075mm进给量：根据《切削手册》，取根据《切削手册》，取取切削速度取=70,=37代入以下公式得机床主轴转速：，根据相关，取实际切削速度：根据《切削手册》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，，，，代入以下公式得：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：立式铣床X51刀具：端铣刀粗齿数铣削深度：每齿进给量：根据《切削手册》，取铣削速度：参照《切削手册》，取，取=66,=50代入以下公式得机床主轴转速：，根据《机械加工工艺手册》，取实际铣削速度：取=，，=代入以下公式得：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，，,代入以下公式得：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：立式铣床X51刀具：端铣刀粗齿数铣削深度：每齿进给量：《机械加工工艺手册》，取铣削速度：参照《机械加工工艺手册》，取，取=66,=50代入以下公式得机床主轴转速：，根据《机械加工工艺手册》3，取实际铣削速度：取=，，=代入以下公式得：工作台每分进给量：取根据《切削手册》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，，,代入以下公式得：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，倒角机床：立式铣床X51刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻孔切削深度：进给量：根据《切削手册》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0.75，则根据《切削手册》，取取切削速度取=20,=28代入公式得机床主轴转速：，根据《切削手册》，取实际切削速度：根据《切削手册》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：《切削手册》，参照《切削手册》，取切削速度：参照《切削手册》，取取=63.3,=29.8代入以下公式得机床主轴转速：，根据《切削手册》取实际切削速度：根据《切削手册》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：《切削手册》，取根据《切削手册》，取取切削速度取=65,=30代入以下公式得：机床主轴转速：，根据《切削手册》，取实际切削速度：根据《切削手册》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，，,,代入以下公式得：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：立式铣床X51刀具：麻花钻、扩孔钻、（1）、钻Φ9.8㎜孔切削深度：=4.9mm进给量：根据《切削手册》，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0.75，则根据《切削手册》，取切削速度取=20,=9代入以下公式得：机床主轴转速：，根据《切削手册》，取实际切削速度：根据《切削手册》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，，,,代入以下公式得：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：=0.35㎜进给量：根据《切削手册》，参照《切削手册》，取切削速度：参照《切削手册》，取取=56.5,=10.5代入以下公式得机床主轴转速：，根据《切削手册》取实际切削速度：根据《切削手册》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，，,,代入以下公式得：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：立式铣床X51根据《切削手册》mm/z切削速度：根据相关手册取m/min刀具采用YT15硬质合金面铣刀，mm（r/min）根据机床说明书，取n=600r/min。故实际切削速度（m/min）当n=600r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取mm/min切削工时（min）最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据一并填入机械加工工序过程综合卡片。2.7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加工工艺孔夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔。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。3.1提出问题本夹具用来钻Ø30mm孔加工本道工序时，该孔表面粗糙度没有过高的精度要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证孔的定位，如何降低劳动强度、提高劳动生产率。3.2夹具设计1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。3定位误差分析定位尺寸公差的确定。工件的主要要求同轴度，同轴度的误差主要有钻套和衬套的不同同轴度引起的,衬套的同轴度小于0.005钻套的同轴度小于0.005而零件要求的最大同轴度为0.01定位尺寸公差的确定。夹具的主要定位元件是一根定位轴，该定位轴的尺寸与公差现定与本零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差相同,取其公差为n6，即Ø。定位轴与零件的最大间隙为max=0.05-(0.033)=0.017mmmin=0.045-0=0.045因此最大间隙满足精度要求.4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（3-1）钻削力矩式（3-2）式中：代入公式（3-1）和（3-2）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。5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GB/T6135.2-1996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GB/T4256-1984规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。最后用的标准铰刀铰孔，根据机GB/T1132-1984规定标准铰刀尺寸为故钻套孔径尺寸为。铰工艺孔钻套结构参数如下表：表3.1铰工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差303040-0.010-0.0275946165.5272836衬套选用固定衬套其结构如图所示：图3.4固定衬套图其结构参数如下表：dHDC公称尺寸允差公称尺寸允差40+0.02304246+0.035+0.01832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。6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