毕业设计设计后钢板弹簧吊耳的机械加工工艺规程及工艺装备

1、目 录1 引言22 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32.2工艺过程设计所应采取的相应措施42.3工艺过程设计所应采取的相应措施42.3.1确定毛坯的制造形式42.3.2基准的选择42.4工艺路线的制定52.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.6确定切削用量102.7本章小结143 加工工艺孔夹具设计 143.1加工工艺孔夹具设计143.2定位方案的分析和定位基准的选择143.3定位误差分析153.4切削力的计算与夹紧力分析163.5钻套、衬套设计163.6夹具精度分析183.7本章小结194 结论19参考文献20设计后

2、钢板弹簧吊耳的机械加工工艺规程及工艺装备1 引言 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

3、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。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2.1.2零件的工艺分析由后钢板弹簧吊耳零件

4、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ra6.3um，的孔表面粗糙度要求为ra3.2um（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4mm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ra3.2um，2个的孔表面粗糙度要求为ra12.5um，2个孔的内侧面表面粗糙度要求为ra12.5um，2个孔的外侧面表面粗糙度要求为ra50um，宽度为4mmm的

5、开口槽的表面粗糙度要求为ra50um。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

6、，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35钢，硬度hbs为149187。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，故毛坯可采用模锻成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。2.3.2基准的选择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

7、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

8、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。（6）精基准的选择。根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准,当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。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。在后续工序中均用此端面作为精基准和工艺孔定位加工其他孔与平面。2.4工艺路线的制定制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万

9、能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。（1）加工工艺路线方案一表2.1 加工工艺路线方案一表工序号工序内容设备10锻造毛坯20时效处理去应力30铣两外圆端面x6120卧式铣床40钻，扩，铰孔，倒角z525型立式钻床50钻，扩孔z525型立式钻床60钻，扩，铰孔，倒角z525型立式钻床70铣孔的内侧面x6120卧式铣床80铣孔的外侧面x6120卧式铣床90铣宽度为4mm的开口槽x6120卧式铣床100去毛刺钳工台110检验、入库（2）加工工艺路线方案二表2.2 加工工艺路线方案二表工序号工序内容设备10锻造毛坯20时效处理去应力30铣孔的内侧面

10、x6120卧式铣床40铣孔的外侧面x6120卧式铣床50钻，扩孔z525型立式钻床60钻，扩，铰孔，倒角z525型立式钻床70铣宽度为4mm的开口槽x6120卧式铣床80铣两外圆端面x6120卧式铣床90钻，扩，铰孔，倒角z525型立式钻床100去毛刺钳工台110检验、入库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4mm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4mm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

11、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，宽度为4mm的开口槽应放在最后一个工序加工较合理。将两个方案进行综合考虑。具体工艺过程如下：表2.3 加工工艺路线方案表工序号工序内容设备10锻造毛坯20时效处理去应力30铣两外圆端面x6120卧式铣床40钻，扩，铰孔，倒角z525型立式钻床50铣孔的内侧面x6120卧式铣床60铣孔的外侧面x6120卧式铣床70钻，扩，铰孔，倒角z525型立式钻床80钻，扩孔z525型立式钻床90铣宽度为4mm的开口槽x6120卧式铣床100去毛刺钳工台110检验、入库2.5机械加工余量、工序

12、尺寸及毛坯尺寸的确定“后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢， ，硬度hbs为149187，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯，锻件毛坯重量约为3.5kg。参照机械加工工艺手册表3.1-44和表3.1-56，取加工精度f2 ,由锻件复杂系数为s3, 锻件材质系数取m1, 复杂系数为s3。端面单边加工余量取为z=2.5mm，偏差为；孔端面加工余量取为z=1mm，偏差为。 图2.2 锻件毛坯各尺寸图根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造技术基础课程设计和机械加工工艺手册中相关表可确定各工序加工表面的机械加工余量，工序尺寸及公差如下：（1） 铣端a平面(以b平面作为粗基准)：名称加工余量基本尺寸加工经济精

13、度工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣178.5it9 ra6.3粗铣1.579.5it12ra50毛胚尺寸-81-（2） 铣端b平面(以a平面作为精基准)：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半精铣176-ra6.3粗铣1.577it12ra50（3）加工孔：名称加工余量（双）基本尺寸加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度铰孔0.2-ra3.2扩孔1.8it11ra12.5钻孔35it13-（4）铣孔的内侧端面：名称加工余量（双）基本尺寸加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度粗铣277-ra12.5毛胚尺寸-75-（5）铣孔的外侧两端面：名称加工余量基本尺寸加工经济精度工序尺寸及公

14、差表面粗糙度粗铣122it1222ra50（6）加工孔：名称加工余量（双）基本尺寸加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度铰孔0.2-ra3.2扩孔1.8it11ra12.5钻孔28it13-（7）加工孔：名称加工余量（双）基本尺寸加工经济精度工序尺寸及公差表面粗糙度扩孔1.5-ra12.5钻孔9it12ra50（8）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44it124ra502.6确定切削用量工序70：钻，扩，铰孔机床：z525型立式钻床（1）、钻孔选择钻头：选高速钢麻花钻头，其直径为，双锥修磨横刃。切削深度：进给量：根据机械制造技术基础课程设计表5

15、-64，取由于本零件在加工孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据上述资料和z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取决定钻头磨顿标准及寿命：由表2.12，当，钻头后力面最大磨损量取为1.0mm,寿命t=50min决定切削速度：由切削用量简明手册表2.14，的35钢加工性属4类。由切削用量简明手册表2.13，当加工性为第4类，双横刃磨的钻头，时，。故机床主轴转速：，根据z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取实际切削速度：（2）、扩孔选择刀具：选高速钢扩孔钻，其直径为。切削深度：进给量：根据机械制造技术基础课程设计表5-67，取由于本零件在加工孔时属于中等刚度零

16、件，故进给量应乘系数0.75，则根据上述资料和z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取决定扩孔钻磨顿标准及寿命：由表2.12，当，钻头后力面最大磨损量取为1.2mm,寿命t=40min切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取故机床主轴转速：，根据z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取实际切削速度：（3）铰孔选择刀具：选高速钢铰刀，其直径为。切削深度：进给量：根据机械制造技术基础课程设计表5-68，取由于本零件在加工孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据上述资料和z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取决定铰刀磨顿标准及寿命：由表2.12，

17、当，钻头后力面最大磨损量取为0.7mm,寿命t=80min切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-36，取故机床主轴转速：，根据z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取实际切削速度：（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：z525型立式钻床（1）、钻孔选择钻头：选高速钢麻花钻头，其直径为，标准。切削深度：进给量：根据机械制造技术基础课程设计表5-64，取由于本零件在加工孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据上述资料和z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取决定钻头磨顿标准及寿命：由表2.12，当

18、，钻头后力面最大磨损量取为0.8mm,寿命t=25min决定切削速度：由切削用量简明手册表2.14，的35钢加工性属4类。由切削用量简明手册表2.13，当加工性为第4类，双横刃磨的钻头，时，。故机床主轴转速：，根据z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取实际切削速度：（2）、扩孔选择刀具：选高速钢扩孔钻，其直径为。切削深度：进给量：根据机械制造技术基础课程设计表5-67，取由于本零件在加工孔时属于中等刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据上述资料和z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取决定扩孔钻磨顿标准及寿命：由表2.12，当，钻头后力面最大磨损量取为0.8mm,寿命

19、t=30min切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取故机床主轴转速：，根据z525钻床技术资料切削用量简明手册表2.35，取实际切削速度：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，最后对其中两道工序进行切削用量的计算及生产安排。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

20、计时要反复比较，选择最优方案。3 加工工艺孔夹具设计3.1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3.2um，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六道工序，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。3.2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r24mm端面上，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、铰的孔与端面垂直并保证两工艺孔能在后续的孔加工工序

21、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3.1 定位分析图3.3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（

22、mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。图3.2 心轴垂直放置时定位分析图3.4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，。根据机床夹具设计手册表1-2-7得：轴向切削力： 钻削扭矩： 式中： , ,为修正系数，由机床夹具设计手册表1-2-8查得：本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同，仅需较小的夹紧力来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。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。3.5钻套、衬套设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能

23、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，根据机械制造技术基础课程设计表5-105选快换钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据机械制造技术基础课程设计表5-105选快换钻套孔径为。最后用的标准铰刀铰孔，根据机械制造技术基础课程设计表5-105选快换钻套孔径为图 3.3 快换钻套图根据机械制造技术基础课程设计表5-105,列出其中铰工艺孔钻套结构参数如下表：表 3.1 铰工艺孔快换钻套数据表ddd1(滚花前)d2hhh1mra配用螺钉基本尺寸极限偏差f7基本尺寸极限偏差k630+0.041+0.0

24、2042+0.018+0.002595356125.524.52536m8根据机械制造技术基础课程设计表5-106，衬套选用固定衬套a型其结构如图所示：图 3.4 固定衬套图其结构参数如下表：表 3.2 固定衬套数据表ddh基本尺寸极限偏差f7基本尺寸极限偏差n642+0.050+0.02555+0.039+0.02056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所示。3.6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

25、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3.2um。本道工序最后采用铰加工，根据gb114184选铰刀直径为，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3.2um，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。3.7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