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 加工工艺；专用夹具；后钢板弹簧吊耳
不要删除行尾的分节符，此行不会被打印
目录
绪论 1
第1章 零件的分析 2
1.1 零件的分析 2
1.1.1 零件的作用 2
1.1.2 零件的工艺分析 3
1.2 弹簧吊耳零件的技术要求 3
第2章 确定毛坯，绘制毛坯图 4
2.1 确定毛坯的制造形式 4
2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4
2.3 吊耳毛坯尺寸公差及机械加工余量 4
第3章 拟定弹簧吊耳工艺路线及机床、工艺装备的选用 6
3.1 零件的加工定位基准 6
3.2 零件表面加工方法的确定，吊耳各表面加工方案 7
3.3 工序顺序的安排 7
3.3.1 工艺方案一、工艺路线 7
3.3.2 工艺方案二、工艺路线 8
3.4 工艺方案的比较与分析 8
3.5 确定吊耳工艺路线 8
3.6 机床设备的选用 9
第5章 加工余量，工序尺寸和公差的确定 10
5.1 加工两端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定 10
5.2 吊耳各加工表面的机械加工余量 11
5.3 确定切削用量及基本工时（机动时间） 12
第6章 专用夹具设计 16
6.1 加工工艺孔夹具设计 16
6.2 定位方案的分析和定位基准的选择 16
6.3 定位误差分析 17
6.4 切削力的计算与夹紧力分析 17
第7章 UG三维造型 18
7.1 UG简介 18
7.2 零件的三维建模 18
7.3 整体装配 19
结论 20
参考文献 21
致谢 22
千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行
绪论
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。
后钢板弹簧吊耳孔的加工，不容易找正，如果没有夹具钻孔时很难保证孔的垂直度，同时也很麻烦，增加辅助时间，不利于大量成批生产。因此应该设计后钢板弹簧吊耳的专用夹具。夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来为以下几方面：
1、缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低加工成本。
2、保证加工精度，稳定加工质量。
3、降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产。
4、扩大机床的工艺范围，实现一机多能。
5、在自动化生产和流水线生产中便于平衡生产节拍。
夹具不同于其他环节，他在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。当夹具的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视。如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿。这就是夹具的能动作用。
第1章零件的分析
1.1零件的分析
1.1.1零件的作用
题目给出的零件是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，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1-1 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。
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。
1.2弹簧吊耳零件的技术要求
根据后钢板弹簧吊耳的具体应用场合、工作面、受力情况等，根据参考文献可知其加工的技术要求，如表1-2所示。
表1-2 弹簧吊耳零件加工的技术要求
加工表面 尺寸及技术要求/ 公差及精度等级 表面粗糙度Ra/ 形位公差/
两外圆端面 60 IT12 6.3
孔 IT9 1.6
孔内侧面 54
IT12 12.5
孔外侧面 54 IT12 50
孔 IT9 1.6 ◎ 0.01 A
孔 IT12 12.5
开口槽 4 IT12 50
第2章确定毛坯，绘制毛坯图
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，首试生产类型为中批量生产。
考虑到该弹簧吊耳零件在工作过程中要承受压力冲击载荷，为增强弹簧吊耳零件的强度和冲击韧度，故毛坯选用锻件，零件材料为35号钢。由于生量已达到中批生产的水平,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确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
由参考文献可知，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，如图2-2弹簧吊耳锻造毛坯图所示。
2.3吊耳毛坯尺寸公差及机械加工余量
由弹簧吊耳零件图可知，该零件各加工表面的粗糙度均大于。考虑到零件的公差等级、锻件重量、锻件材质系数、锻件分模线形状等因素，可查表确定该锻件的尺寸公差及机械加工余量，针对于该零件的特性以及加工的工艺规程，考虑要复合加工的实际情况，零件的本身特性，对于中批量的生产要求，满足产品的成品率，合格率，最大限度的满足零件的使用寿命，将零件设计出相应的，略宽的毛培图，以利于零件的加工和装夹，满足生产的最大优化。
针对于以上要求，绘制钢板弹簧吊耳锻造毛坯图
所得结果列于表2-1中。
图2-1 后钢板弹簧吊耳锻造毛坯图
表2-2 毛坯尺寸公差及机械加工余量
锻件重量/kg 包容题体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级
4 6.4 S2 M1 普通级
项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 参考文献
宽度76 表2-10
2.0～2.2（取2.0） 表2-13
宽度38.5 表2-10
2.0～2.2（取2.0） 表2-13
宽度22 表2-10
2.0～2.2（取2.0） 表2-13
孔径 表2-10
2.6 表2-14
孔径 表2-10
2.0 表2-14
第3章拟定弹簧吊耳工艺路线
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
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，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。
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，如表3-1所示。
表3-1 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 IT12 6.3 粗铣
孔 IT9 1.6 钻-扩-铰
孔内侧面 IT12 12.5 粗铣
孔外侧面 IT12 50 粗铣
孔 IT9 1.6 钻-扩-铰
孔 IT12 12.5 钻
开口槽 IT12 50 粗铣
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，定期对设备进行维护和修养，将产品的合格率实现最优最大化。
3.3.1 方案一、工艺路线
如表3-2所示。
表3-2 工艺方案一表
工序1 锻造，退火
工序2 划线，分配余量，检验
工序3 铣两外圆端面
工序4 钻，扩，铰孔，倒角
工序5 钻，扩孔
工序6 钻，扩，铰孔，倒角
工序7 铣孔的内侧面
工序8 铣孔的外侧面
工序9 铣宽度为4的开口槽
工序10 终检
3.3.2 工艺方案二、工艺路线
如表3-3所示。
表3-3工艺方案二表
工序1 锻造，退火
工序2 划线，分配余量，检验
工序3 铣孔的内侧面
工序4 铣孔的外侧面
工序5 钻，扩孔
工序6 钻，扩，铰孔，倒角
工序7 铣宽度为4的开口槽
工序8 铣两外圆端面
工序9 钻，扩，铰孔，倒角
工序10 终检
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3-4。
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，最终确定合理的后钢板弹簧吊耳工艺路线，如表3-4。
表3-4 最终工艺方案
工序1 锻造，退火
工序2 划线，分配余量，检验
工序3 铣两外圆端面
工序4 铣孔的内侧面
工序5 铣孔的外侧面
工序6 钻，扩，铰孔，倒角
工序7 钻，扩，铰孔，倒角
工序8 钻，扩孔
工序9 铣宽度为4的开口槽
工序10 终检
3.6 机床设备的选用
在大批生产的条件下，所选用的弹簧吊耳零件选用的设备如下。
表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
1 锻造，退火
2 划线
3 粗铣60mm
两外圆端面 立式铣床X52 端铣刀 游标卡尺
4 铣
孔的内侧面 立式铣床X52 端铣刀 卡尺，塞规
5 铣
孔的外侧面 立式铣床X52 端铣刀 游标卡尺
6 钻，扩，铰
mm孔，
倒角1.5×30° 立式铣床X52 麻花钻，扩孔钻，铰刀 游标卡尺
7 钻，扩，铰孔，
倒角1×45° 立式铣床X52 麻花钻，扩孔钻，铰刀 卡尺，塞规
8 钻，扩Φ10.5mm孔 立式铣床X52 麻花钻，扩孔钻 卡尺，塞规
9 铣宽为4mm的开口槽 立式铣床X52 槽铣刀 卡规,深度游标卡尺
11 去毛刺，终检 塞规，卡尺
第4章加工余量，工序尺寸和公差的确定
4.1加工两端面的加工余量、工序尺寸和公差的确定
1、第一道工序的加工过程为：
1）以左端面A定位，粗铣右端面B，保证工序尺寸，余量；
2）以右端面B定位，粗铣左端面A，保证工序尺寸，余量,达到零件图设计尺寸D的要求，。
3）由图5-1所示加工方案，可以找出全部工艺尺寸链，如图5-2所示，求解各工序尺寸及公差的顺序如下：
图5-1 第1道工序加工方案示意图
a) b)
图5-2 第1道工序工艺尺寸链图
从图5-2的a图可知，；
从图5-2的b图可知，，其中：为粗铣余量,由于B面的加工余量是经粗铣一次切除的，故应等于B面的毛坯余量，即，。由参考文献[1]可知，该粗铣工序的经济加工精度等级为IT=12，其公差，故。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。
川公网安备: 51019002004831号