后钢板弹簧吊耳课程设计解读.docx
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后钢板弹簧吊耳课程设计解读
机械制造工艺学课程设计任务书
班级1
学生1
指导教师1
2012年6月
攀枝花学院毕业设计（论文摘要
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
1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。
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。
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。
所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。
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。
特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。
在今后的发展过程中,应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具,尤其是成组夹具。
在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。
2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。
图2.1后钢板弹簧吊耳零件图
1.1.2零件的工艺分析
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60mmφ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:
。
60mmφ两外圆端面的铣削,加工0.05037mmφ+的孔,其中60mmφ两外圆端面
表面粗糙度要求为6.3Ramμ,0.050
37mmφ+的孔表面粗糙度要求为1.6Ramμ
（2以0.043030mmφ+孔为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括:
2
个0.043030mmφ+的孔,2个10.5mmφ的孔、2个0.043030mmφ+孔的内外两侧面的铣削,
宽度为4mm的开口槽的铣削,2个在0.0430
30mmφ+同一中心线上数值为0.01φ的同轴度要求。
其中2个0.043030mmφ+的孔表面粗糙度要求为1.6Ramμ,2个10.5mm
φ的孔表面粗糙度要求为12.5Ramμ,2个0.043030mmφ+孔的内侧面表面粗糙度要求
为12.5Ramμ,2个0.0430
30mmφ+孔的外侧面表面粗糙度要求为50Ramμ,宽度为4mm的开口槽的表面粗糙度要求为50Ramμ。
2.2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。
2.3后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择
2.3.1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。
2.3.2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。
2.3.3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。
2.4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。
2.4.1工艺方案一表2.1工艺方案一表
工序1:
铣60mmφ两外圆端面工序2:
钻,扩,铰0.03037mmφ+孔,倒角1.530⨯工序3:
钻,扩10.5mmφ孔工序4:
钻,扩,铰0.043030mmφ孔,倒角145⨯工序5:
铣0.043030mmφ+孔的内侧面工序6:
铣0.043030mmφ+孔的外侧面工序7:
铣宽度为4mm的开口槽工序8:
终检
2.4.2工艺方案二
表2.2工艺方案二表
工序1:
铣0.043030mmφ+孔的内侧面
工序2:
铣0.043030mmφ+孔的外侧面
工序3:
钻,扩10.5mmφ孔
工序4:
钻,扩,铰0.0430
30mmφ孔,倒角145⨯工序5:
铣宽度为4mm的开口槽
工序6:
铣60mmφ两外圆端面
工序7:
钻,扩,铰0.03037mmφ+孔,倒角1.530⨯
工序8:
终检
2.4.3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60mmφ两外圆端面,然后
再以此为基面加工0.03037mmφ+孔,再加工10.5mmφ孔,0.0430
30mmφ孔,最后加工0.043030mmφ+孔的内外侧面以及宽度为4mm的开口槽铣,则与方案二相反,先加
工0.043030mmφ+孔的内外侧面,再以此为基面加工10.5mmφ孔,0.0430
30mmφ孔,宽度为4mm的开口槽,最后加工60mmφ两外圆端面,0.03037mmφ+孔,
经比较可见,先加工60mmφ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10.5mmφ孔,0.0430
30mmφ孔,再加工0.043030mmφ+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4mm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工艺方案表
工序1:
铣60mmφ两外圆端面
工序2:
钻,扩,铰0.03037mmφ+孔,倒角1.530⨯
工序3:
铣0.0430
30mmφ+孔的内侧面工序4:
铣0.043030mmφ+孔的外侧面
工序5:
钻,扩,铰0.043030mmφ+孔,倒角145⨯
工序6:
钻,扩10.5mmφ孔
工序7:
铣宽度为4mm的开口槽
工序8:
终检
2.5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149~187,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60mmφ两外圆端面
考虑其加工表面粗糙度要求为6.3Ramμ,可以先粗铣,再精铣,根据《机械加工工艺手册》表2.3-5,取2Z=5mm已能满足要求
（2加工
0.03037mmφ+孔其表面粗糙度要求较高为1.6Ramμ,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2.3-48,确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
35mm
φ扩孔:
36.8mmφ2Z=1.8mm
铰孔:
0.03037mm
φ+2Z=0.2mm（3铣0.043030mmφ+孔的内侧面
考虑其表面粗糙度要求为12.5Ramμ,只要求粗加工,根据《机械加工工艺手册》表2.3-5,取2Z=3mm已能满足要求。
（4铣
0.043030mmφ+孔的外侧面考虑其表面粗糙度要求为50Ramμ,只要求粗加工,根据《机械加工工艺手册》表2.3-5,取2Z=3mm已能满足要求。
（5加工0.043030mmφ孔
其表面粗糙度要求较高为1.6Ramμ,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2.3-48,确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
28mm
φ扩孔:
29.8mm
φ2Z=1.8mm铰孔:
0.043030mm
φ+2Z=0.2mm
（6加工10.5mmφ孔其表面粗糙度要求较高为12.5Ramμ,其加工方式可以分为钻,扩,两步,根据《机械加工工艺手册》表2.3-48,确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
9mm
φ扩孔:
10.5mm
φ2Z=1.8mm
（7铣宽度为4mm的开口槽
考虑其表面粗糙度要求为50Ramμ,只要求粗加工,根据《机械加工工艺手册》表2.3—48,取2Z=2mm已能满足要求。
2.6确定切削用量及基本工时（机动时间
工序1:
粗、精铣60mmφ两外圆端面
机床:
专用组合铣床
刀具:
高速刚圆柱形铣刀63dmm
=粗齿数6Z=,细齿数10
Z=
（1、粗铣
铣削深度wa:
3wamm
=每齿进给量fa:
根据《机械加工工艺师手册》表30-13,取0.08/fammZ=铣削速度V:
参照《机械加工工艺师手册》表30-23,取（20~40/minVm=,
机床主轴转速n:
0
1000Vndπ=式（2-1取V=30,0d=63代入公式（2-1得:
n100030（101~201/min3.1463
r⨯=≈⨯根据《机械加工工艺师手册》表11-4,取169/min
nr=实际铣削速度V':
03.146316933.4/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈工作台每分进给量mf:
mzw
ffzn=式（2-2取zf=0.08fa=,6Z=,wn=169n=代入公式（2-2得:
mf=0.08616981.12/min
mm⨯⨯=取80/minmfmm=根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知60lmm
=刀具切入长度1l:
130
l=刀具切出长度2l:
mm
l22=走刀次数为1
机动时间1jt:
121jm
llltf++=
式（2-3取60l=,130l=,22l=,80mf=代入公式（2-3得:
1jt603021.15min80++==以上为铣一个端面的机动时间,故本工序机动工时为
11221.152.3min
jtt==⨯=（2、精铣
铣削深度wa:
2wamm
=每齿进给量fa:
根据《机械加工工艺师手册》表30-13,取0.06/fammZ=铣削速度V:
参照《机械加工工艺师手册》表30-23,取（20~40/minVm=,取V=30,0d=63代入公式（2-1得:
机床主轴转速:
010********
Vnrdπ⨯==≈⨯,根据《机械加工工艺师手册》表11-4,取210/min
nr=实际铣削速度V':
03.146321041.5/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈取zf=0.08fa=,6Z=,wn=210n=代入公式（2-2得:
工作台每分进给量mf:
0.0610210126/minmzwffznmm==⨯⨯=根据《机械加工工艺师手册》
被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知60lmm
=刀具切入长度1l:
130
l=刀具切出长度2l:
取mm
l22=走刀次数为1
取60lmm=,130l=,mml22=代入公式（2-3得:
机动时间1jt:
122603020.73min126
jmllltf++++===∴以上为铣一个端面的机动时间,故本工序机动工时为
11220.731.46min
jtt==⨯=工序2:
钻,扩,铰0.03037mmφ+孔,倒角1.530⨯
机床:
专用组合钻床
刀具:
麻花钻、扩孔钻、铰刀
（1、钻35mmφ孔
切削深度pa:
1.25pamm
=进给量f:
根据《机械加工工艺师手册》表28-10,取（0.60~0.70/fmmr=由于本零件在加工35mmφ孔时属于底刚度零件,故进给量应乘系数0.75,则（0.60~0.700.75/（0.63~0.525/fmmrmmr
=⨯=根据《机械加工工艺师手册》表28-13,取0.45/fmmr
=取切削速度24/min
Vm=取V=24,0d=35代入公式（2-1得机床主轴转速:
010*********
Vnrdπ⨯==≈⨯,根据《机械加工工艺师手册》表9-3,取233/min
nr=实际切削速度V':
03.143523325.6/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈被切削层长度l:
76lmm
=刀具切入长度1l:
20lmm
=刀具切出长度2l:
3lmm
=走刀次数为1
机动时间jt:
121jllltfn
++=
式（2-4取60l=,130l=,22l=,0.45f=,233n=代入公式（2-4得:
1jt762030.94min2330.45
++=≈⨯（2、扩35mmφ孔
切削深度pa:
1.5pamm=
进给量f:
根据《机械加工工艺师手册》表28-30,
（0.9~1.20.7（0.63~0.84f=⨯=/mmr
参照《机械加工工艺师手册》表28-31,取0.72f=/mmr
切削速度V:
参照《机械加工工艺师手册》表28-31,取19/minVm=取V=19,0d=36.8代入公式（2-1得机床主轴转速n:
01000100019164/min3.1436.8
Vnrdπ⨯==≈⨯,根据《机械加工工艺师手册》表9-3取174/min
nr=实际切削速度V':
03.1436.817420.1/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈根据《机械加工工艺师手册》表28-42
被切削层长度l:
76lmm
=刀具切入长度1l4lmm
=刀具切出长度2l:
3lmm
=走刀次数为1
取74l=,14l=,23l=,0.72f=,174n=代入公式（2-4得:
机动时间1jt:
12176430.66min1740.72
jllltfn++++==≈⨯（3铰0.03037mmφ+孔
切削深度pa:
0.15pamm
=进给量f:
根据《机械加工工艺师手册》表28-35,取（0.95~2.1/fmmr=根据《机械加工工艺师手册》表28-36,取1.2/fmmr
=取切削速度9.1/min
Vm=取V=9.1,0d=37代入公式（2-1得机床主轴转速:
010*******
Vnrdπ⨯==≈⨯,根据《机械加工工艺师手册》表9-3,取72/min
nr=实际切削速度V':
03.1437728/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈被切削层长度l:
76lmm
=刀具切入长度1l:
5lmm
=刀具切出长度2l:
20lmm
=走刀次数为1
取76l=,15l=,220l=,1.2f=,72n=代入公式（2-4得:
机动时间jt:
121765201.16min721.2
jllltfn++++==≈⨯（4倒角1.530⨯。
采用150︒锪钻。
为缩短辅助时间,取倒角是的主轴转速与扩孔时相同:
174/minnr=,手动进给。
工序3:
粗铣0.0430
30mmφ+孔的内侧面机床:
专用组合铣床
刀具:
高速刚圆柱形铣刀50dmm
=粗齿数6
Z=铣削深度pa:
1.5wamm
=每齿进给量fa:
根据《机械加工工艺师手册》表30-29,取0.08/fammZ=铣削速度V:
参照《机械加工工艺师手册》表30-29,取24/minVm=,取V=24,0d=50代入公式（2-1得机床主轴转速:
010*********
Vnrdπ⨯==≈⨯,根据《机械加工工艺师手册》表11-4,取169/min
nr=实际铣削速度V':
03.145016926.5/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈取zf=0.08fa=,6Z=,wn=169n=代入公式（2-2得:
工作台每分进给量mf:
0.08616981.12/min
mzwffznmm==⨯⨯=取80/min
mfmm=根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知60lmm
=刀具切入长度1l:
130
l=刀具切出长度2l:
取mm
l22=走刀次数为1
取60lmm=,130l=,mml22=,80mf=代入公式（2-3得:
机动时间1jt:
121603021.15min80
jmllltf++++===以上为铣一个端面的机动时间,故本工序机动工时为
11221.152.3min
jtt==⨯=工序4:
粗铣0.043030mmφ+孔的外侧面机床:
专用组合铣床
刀具:
高速刚圆柱形铣刀50dmm
=粗齿数6
Z=铣削深度pa:
1.5wamm
=每齿进给量fa:
根据《机械加工工艺师手册》表30-29,取0.08/fammZ=铣削速度V:
参照《机械加工工艺师手册》表30-29,取24/minVm=,取V=24,0d=50代入公式（2-1得机床主轴转速:
010*********
Vnrdπ⨯==≈⨯,根据《机械加工工艺师手册》表11-4,取169/min
nr=实际铣削速度V':
03.145016926.5/min10001000
dnVmπ⨯⨯'==≈
取zf=0.08fa=,6Z=,wn=169n=代入公式（2-2得:
工作台每分进给量mf:
0.08616981.12/minmzwffznmm==⨯⨯=取80/min
mfmm=根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知60lmm
=刀具切入长度1l:
130
l=刀具切出长度2l:
取mm
l22=走刀次数为1
取60lmm=,130l=,mml22=,80mf=代入公式（2-3得:
机动时间1jt:
121603021.15min80
jmllltf++++===以上为铣一个端面的机动时间,故本工序机动工时为
11221.152.3min
jtt==⨯=工序5:
钻,扩,铰0.043030mmφ+孔
机床:
专用组合钻床
刀具:
麻花钻、扩孔钻、铰刀
（1、钻28mmφ孔
切削深度pa:
1.25pamm
=进给量f:
根据《机械加工工艺师手册》表28-10,取（0.45~0.55/fmmr=由于本零件在加工35mmφ孔时属于底刚度零件,故进给量应乘系数0.75,则（0.45~0.550.75/（0.33~0.41/fmmrmmr
=⨯=根据《机械加工工艺师手册》表28-13,取0.32/fmm
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