后钢板弹簧吊耳说明书.pdf

机械制造技术基础课程设计 I 吉林大学吉林大学 机械制造技术基础课程设计机械制造技术基础课程设计 后钢板弹簧吊耳后钢板弹簧吊耳零件工艺规程及工装设零件工艺规程及工装设 计计 指导教师：曲兴田 专业：机械工程及自动化 班级：411002 姓名：杨柳青 学号：81100403 2013 年 09 月 28 日 机械制造技术基础课程设计 II 目录目录 一.后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计.3 1.1 后钢板弹簧吊耳的用途.3 1.2 生产类型确定.4 1.3 毛胚的确定.4 1.4 拟定机械加工工艺路线.6 1.5 各工序所用机床设备和工艺设备12 1.6 各工序加工余量确定.13 1.7 各工序的切削用量和工时定额15 二.专用机床夹具部分设计.18 2.1 机床夹具设计要求18 2.2 夹具的结构方案19 2.3 夹具总装配图上有关尺寸配合的标注.22 2.4 夹具的维护和使用要求.22 三.零件图设计22 3.1 零件图的结构特点分析.22 3.2 零件图设计基准选择.22 3.3 零件各表面的加工方法确定.22 感想.23 参考文献.23 机械制造技术基础课程设计 3 一后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 1.1 后钢板弹簧吊耳的用途 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。 由零件图可知，其材料为：35 钢，优质碳素结构钢有良好的塑性和适当的强度， 工 艺性能较好，焊接性能较好，大多在正火状态下使用。 由后弹簧吊耳零件图知,可将其分为两组加工表面。 它们相互间有一定的位置要求。 分析如下： a.以端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：端面，孔，其中端面 表面粗糙度要求为6.3Ram，孔表面粗糙度要求为1.6Ram。 b.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、 两 耳内外两侧面的铣削，宽度为 4 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1.6Ram， 2 个的孔表面粗糙度要求为12.5Ram， 两耳的内侧面表面粗糙度要求为12.5Ram，两耳的外侧面表面粗糙度要求为50Ram， 宽度为 4 的开口槽的表面粗糙度要求为50Ram。 加工表面 尺 寸 及 偏差 mm/ 公差 mm/ 及精度等级 表 面 粗 糙 度 um/ 形位公差 mm/ mm60 两端面 2 . 0 6 . 0 76 0.4，IT133 . 6Ra 孔mm37 05 . 0 0 370.05，IT96 . 1Ra 尺寸 mm77 的端面 0.07，IT9 5 . 12Ra 的外侧面mm30 2250Ra 孔mm30300.05 IT9 01 . 0 A 宽为 mm4 的槽 50Ra 机械制造技术基础课程设计 4 1.2 生产类型确定 依设计题目知：Q=1300 台/年，a%=2%b%=0.5%带入公式 N=nQ(1+a%） （1+b%）=1332.63 件/年 零件重量为 2.6kg,属于轻型零件。生产类型为中批量生产。 1.3 毛坯的确定 零件材料为 35 钢，考虑到该零件在汽车中的受力并保证零件的工作可靠性，零件 为中批生产，因此，毛坯可采用模锻成型。该吊钩的的轮廓尺寸不大，且生产类型属大 批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为 5 。 由表 2-10 至表 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 由吊钩的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2.锻件重量 已知机械加工后雕工的重量为 2.6kg，由此可初步估计机械加工钱锻件毛坯的重量 为 3.75kg。 3.锻件形状复杂系数 对吊钩零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体德长度、宽度和高度， 即 l=124.5，b=60,h=170；由公式（2-3）和（2-5）可计算出该锻件的形状复杂系数 376 . 0 )/1075 . 8 17060 5 . 124/(75. 3)/(75 . 3 / 36 mmkgmmmmmmkglbhmmS nt 故该后钢板弹簧吊耳锻件的形状复杂系数属于 S2 级。 4.锻件材质系数 由于该材料为 35 钢，碳质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属 M1 级。 5.锻件分模线形状 根据该后钢板弹簧吊耳的形位特点，本例选择零件高度方向的对称平面为分模面， 属平直分模线，如图锻造毛坯简图所示。 6.零件表面粗糙度 机械制造技术基础课程设计 5 由零件图可知，该后钢板弹簧吊耳各加工表面的粗糙度 Ra 均大于等于 1.6 m。 根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下 表中。 锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级 3.759.97 2 S 1 M普通级 项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注 孔长度37 5 . 1 7 . 0 5 . 2 表 2-11 2.6 1 . 1 表 2-14 孔长度30 5 . 1 7 . 0 5 . 2 表 2-11 2.02.2表 2-14 距离 77 的端面 5 . 1 7 . 0 5 . 2 表 2-11 2.02.2表 2-13 中心距 110 0.5 表 2-12 中心距 98.5 0.5 表 2-12 机械制造技术基础课程设计 6 由上表所得结果，绘制毛坯简图如下图所示。 1.4 拟定后钢板弹簧吊耳工艺路线 1.4.1 定位基准的选择 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 机械制造技术基础课程设计 7 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。 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。 因此应选择后钢板弹簧吊耳大外圆端面为精基准加工孔， 再以端面和孔为精基准加工其他。 1.4.2 表面加工方法的确定 加工表面可能选择的加 工方法 本工序选择的加 工方法 mm60 两端面 粗刨、半精刨粗铣、 半精铣 孔mm37粗镗、半精镗钻、扩、铰 尺寸 mm77 的端面 粗刨、半精刨 粗铣-拉 粗铣、半精铣 孔mm30 钻、铰 粗镗、半精镗 钻、 粗镗、 半精镗、 精镗 的外侧面mm30粗铣粗铣 宽为 mm4 的槽 粗铣 机械制造技术基础课程设计 8 1.4.3 加工阶段的划分 后钢板弹簧吊耳加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工几个阶段。 1.4.4 工序集中和分散程度 所用机床和工艺装备简单，易于调整，对操作工人的技术水平要求不高，产品型号 固定，可实现高效生产。 1.4.5 工艺路线的制定 机械加工工序： 1.遵循先基准后其他原则，首先加工精基准 60 端面，37 孔 2.遵循先粗后精原则，先安排粗加工工序，在安排精加工工序。 3.遵循先主后次原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 4.遵循先面后孔原则。 热处理工序： 由于最终硬度要求不高，受力条件并不高，仅采用正火处理即可。 辅助工序： 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序;精加工后，安排清洗和终检 工序。 工艺路线的制定: 工艺方案一 工艺方案一表 工序号工序名称 机械制造技术基础课程设计 9 1粗铣60 左端面 2半精铣60 右端面 3半精铣60 左端面 4钻37 孔 5扩37 孔 6粗铣内外侧面 7钻30 孔 8半精铣内侧面 9半精镗30 孔 10精镗30 孔 11钻10.5 孔 12铣 4mm 槽 13精镗37 孔 14去毛刺清洗 机械制造技术基础课程设计 10 工艺方案二 工艺方案二表 工序号工序名称 1粗铣60 左端面 2半精铣60 右端面 3半精铣60 左端面 4粗镗37 孔 5半精镗37 孔 6粗铣内外侧面 7钻10.5 孔 8钻30 孔 9半精铣内侧面 10半精镗30 孔 11精镗30 孔 12铣 4mm 槽 13铰37 孔 14去毛刺清洗 机械制造技术基础课程设计 11 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30 孔，然后再加工10.5 孔方 案二正好相反。 经比较发现，30 孔要求精度较高，应放在前面加工，而10.510.5 孔要求较低应放 在后面加工所以方案一更合理，方案二不符合先面后孔原则。 所以确定工艺路线为 工序号工序名称 1粗铣60 左端面 2半精铣60 右端面 3半精铣60 左端面 4钻37 孔 5扩37 孔 6粗铣内外侧面 7钻10.5 孔 8钻30 孔 9半精铣内侧面 10半精镗30 孔 11精镗30 孔 12铣 4mm 槽 13铰37 孔 机械制造技术基础课程设计 12 14去毛刺清洗 1.5 所用机床设备和工艺设备 工序为:钻-半精镗-精镗 钻床选择： 机床设备选择：选用 Z535 由课程设计指导书表 4-8 该机床主要技术参数 最大钻孔直径：35mm 主轴端面至工作台面距离：0-750mm 从工作台 T 型槽中心到导轨距离：175mm 主轴轴线至导轨面距离：300mm 主轴行程：225mm 主轴莫氏锥度：4 主轴转速范围：68-1100 进给量范围：0.11-1.6 主轴最大扭矩：392.4Nm 主轴最大进给力：15696N 工作台行程：325mm 工作台尺寸：450*500 工艺设备选择：锥柄麻花钻 镗床选择: 主轴轴线至工作台距离：最大 800mm ，最小 30mm 主轴箱升降行程：755mm 主轴转速级数：18 主轴转速范围：20-1000r/min 平旋盘转速范围：10-200 工作台、前立柱纵向及横向、主轴轴向、主轴箱垂直升降的进给量范围： 机械制造技术基础课程设计 13 0.05-16 1.6 各工序加工余量确定确定工序余量 加工余量：从毛坯表面上所切除的金属层 。 总余量：从毛坯到成品总共需要切除的余量。 工序余量：在某工序中所要切除的余量 工序余量按查表法确定，其选用原则为： 1）为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量。 2）加工余量应保证得到工序图上规定的精度和表面粗糙度。 因为影响加工余量的因素为： 1.上工序留下的表面粗糙度 Rz 和表面缺陷层深度 Ha； 2.上工序的尺寸公差 Ta； 3.Ta 值没有包括的上工序留下的空间位置误差 a e； 4.本工序的装夹误差 b 。 工序 1：钻孔 第一次钻一般钻至 15，第二次钻至 28，由于是第一道工序，尺寸公差可选为 0.21mm。 工序 2：半精镗 查阅课程设计指导书可选余量为 1.8，IT10 ，公差为 0.084 工序 3：精镗 查阅课程设计指导书可选余量为 0.2，IT8，公差为 0.052 工序名称工序余量 /mm 工序尺寸 /mm 工序公差 /mm 工序尺寸 及偏差/mm 公差等级 精镗0.2300.052 052 . 0 0 30 IT8 半精镗1.829.80.084 084 . 0 0 8 . 29 IT10 钻15、28280.21 21 . 0 0 28 IT12 毛坯无无无无 解算尺寸链，校核余量 机械制造技术基础课程设计 14 (1)最终工序尺寸链余量校核 Z0 是封闭环 单边尺寸及余量：A1= 025 . 0 0 15mm，A2= 041. 0 0 9 . 19 mm，z0=0.1mm 可列写尺寸链： 210 AAZ mmAAZ mmAAZ 058 . 0 2/116 . 0 126. 02/252 . 0 max2min1min0 min2max1max0 0.1mm 在范围内，符合要求。 (2)次工序尺寸链余量校核 Z1 是封闭环 单边尺寸及余量：A3= 105 . 0 0 14mm，A2= 041. 0 0 9 . 19 mm，z0=0.9mm 可列写尺寸链： 321 AAZ 机械制造技术基础课程设计 15 mmAAZ mmAAZ 795. 0 942 . 0 max3min2min1 min3max2max1 0.9mm 在范围内，符合要求。 1.7 各工序的切削用量和工时定额 1.7.1 切削用量的计算 工序：钻15 刀具：锥柄麻花钻 p a7.5mm， 表 5-17f0.25mm 由表 5-22 v=22mm/min min/85.4661000* 15* 22 1000*r d v n 由表 4-9 根据 Z535 型，取 530r/min 带入1000* d v n ，得 v=24.97r/min 工序二：钻28 刀具：锥柄麻花钻 p a6.5mm， 表 5-17f0.4mm 由表 5-22 v=22mm/min min/2751000* 28* 22 1000*r d v n 由表 4-9 根据 Z535 型，取 250r/min 带入1000* d v n ，得 v=24.19r/min 工序三：半精镗 由表 5-29 p a1.8mm， 表 5-17f0.6mm 机械制造技术基础课程设计 16 由表 5-29 v=30mm/min min/320min/3 .3181000* 30* 30 1000*rr d v n 在 T68 转速范围内 工序四：精镗 由表 5-29 p a0.2mm， 表 5-17f0.2mm 由表 5-29 v=35mm/min min/370min/36.3711000* 30* 35 1000*rr d v n 在 T68 转速范围内. 1.7.2 时间定额的计算 基本时间 m t的计算 工序一：钻15 由表 5-41 s fn lll fn L t kr D lll fn lll fn L t j j 73.57min96 . 0 530*25 . 0 77445 . 6 5 . 621cot 2 ,77,44 21 12 21 辅助时间： sstt jf 66. 873.57*15. 0)2 . 015. 0( 布置工作地时间： ssttt fjb 647. 4)66. 873.57(*07. 0)(07. 002. 0( 休息和生理需要时间： sstx99. 1)66. 873.57(*)04. 002. 0( 准备工作地时间： ss m tz 3 . 3)66. 873.57%(5 机械制造技术基础课程设计 17 stdj3 .763 . 399. 1647. 466. 873.57 工序二：钻28 由表 5-41 s fn lll fn L t kr D lll fn lll fn L t j j 67.71min19 . 1 275*25. 0 7744 4 . 10 4 . 1021cot 2 ,77,44 21 12 21 辅助时间： sstt jf 75.1067.71*15. 0)2 . 015. 0( 布置工作地时间： ssttt fjb 769. 5)66. 873.57(*07. 0)(07. 0 休息和生理需要时间： sstx47 . 2 )66 . 8 73.57(*03 . 0 准备工作地时间： ss m tz 121. 4)75.1067.71%(5 stdj78.94121 . 4 47 . 2 769. 575.1067.71 工序三：半精镗 s fn lll fn L t l kr a lll i fn lll i fn L t j p j 06 . 9 min15 . 0 320*6 . 0 4322 4, 332 tan2 ,77,22 21 212 21 辅助时间： sstt jf 81 . 1 06 . 9 *2 . 02 . 0 布置工作地时间： sttt fjb 76 . 0 )(07. 0 机械制造技术基础课程设计 18 休息和生理需要时间： ssttt fjx 326. 0)(*03 . 0 准备工作地时间： sstt m t fj z 54. 0)%(5 sstdj496.1254 . 0 326 . 0 76 . 0 81. 106 . 9 工序四：精镗 s fn lll fn L t l kr a lll i fn lll i fn L t j p j 5 . 23 370*2 . 0 4322 4, 332 tan2 ,77,22 21 212 21 辅助时间： sstt jf 7 . 4 5 . 23*2 . 02 . 0 布置工作地时间： sttt fjb 846 . 0 )(07 . 0 休息和生理需要时间： ssttt fjx 846. 0)(*03 . 0 准备工作地时间： sstt m t fj z 62. 1)%(5 sstdj 5 . 3162 . 1 846 . 0 846 . 0 7 . 4 5 . 23 二专用机床夹具部分设计 2.1 机床夹具设计要求 夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础件连接 成一个有机整体。夹具设计必须满足下列基本要求： 1.保证工件加工的各项技术要求 要求正确确定定位方案，夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的 机械制造技术基础课程设计 19 技术要求，必要时要进行误差分析与计算。 2.具有较高的生产效率和较低的制造成本 为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧，联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简 单，造价要低廉。 3.尽量选用标准化零部件 尽量选用标准夹具原件和标准件，这样可以缩短夹具的设计周期，提高夹具设计 质量和降低夹具制造成本。 4.夹具操作方便安全省力 为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面，为便于夹紧工件，操作夹紧件的 手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情 况下，应尽量采气动，液压等机械化夹紧装置。 5.夹具应具有良好的结构工艺性 所设计的夹具应便于制造，检验，装配，调查和维修。 2.2 夹具的结构方案 2.2.1 定位方案及定位元件的选择 工件以弹簧吊耳直径 37 内孔和直径 60 左端面，以及两叉轴侧面为定位基准，直 径 37 内孔采用定位心轴，限制 4 个自由度；直径 60 左端面与定位心轴形成短面定位， 限制 1 个自由度；两定位支撑钉定位与两叉轴侧面形成定位，限制一个转动自由度， 采 用两定位支撑钉，属于过定位，但是有利于增加刚度，改善加工过程中受力稳定，减少 振动。 2.2.2 定位误差计算 定位基准不重合误差： 基准不重合误差是由于夹具安装位置误差造成的，夹具装配尺寸及公差为 008. 0110 。 所以，基准不重合误差 mm jb 016 . 0 。 基准位移误差： 机械制造技术基础课程设计 20 直径 37 扩孔后尺寸为 062 . 0 0 8 .36 mm。定位心轴公差T D=0.062/3=0.021mm,心轴尺寸 为 0 021 . 0 8 .36 mm。 所以 jw ( TTDd )/=0+0.062+0.21=0.083mm 所以定位误差 jwjbdw =0.01mm0.21mm，加工能够合格。 2.2.3 对刀方式的确定或导向方式的确定 由于本工序加工孔，钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对 于夹具定位元件的位置，并在加工过程中对钻头等加工刀具进行引导，防止刀具在加工 过程中发生偏斜。本工序由于加工两个孔，需要设置两个钻模板钻套，且工件可以通过 旋转卸件，因此采用固定式钻模板、快换钻套。 钻套高度 H=（1-2.5）d=30mm 排泄间隙 h=（0.7-1.5）d=20mm 钻套位置尺寸：相对于定位心轴尺寸为 008 . 0 110 mm 2.2.4 夹紧方案，选择夹紧方案 夹紧装置由三部分组成：动力装置，夹紧元件，中间传动机构 夹紧装置的基本要求： 1.夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置 2.夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力 过大损坏工件表面及产生加紧变形。 3.夹紧机构操作安全省力，夹紧迅速。 4.夹紧机构的复杂程，工作效率应与生产类型相适应，结构应尽量简单，便于制 造与维修。 5.具有良好的自锁性能。 夹紧方案的确定： 由于是中批生产， 采用机械夹紧。 定位心轴采用螺旋夹紧， 配用开口垫片， 实 现快速卸件。同时，与限制叉轴转动的定位支撑钉相对位置采用移动压板夹紧，方 便卸件，操作简单。 机械制造技术基础课程设计 21 2.2.5 夹紧力计算 第一道工序完成钻孔，由切削手册得： 7 . 0 600DfF 式（2-1） 8 . 02 304fDM 式（2-2） 式中：D=28mm, f =0.4mm/r,代入公式（2-1）和（2-2）得 F=600X28X0.40.7=8846.09N M=304X282X0.40.8=114496Nmm 由于螺旋夹紧机构夹紧力与钻削力方向相同，安全系数取 2，得螺旋机构夹紧力为 17692N。 对于移动压板夹紧力，根据力矩方程 夹夹 ，得F0110*, 0FMM 1040.8N。取安全系数为 2.5，的 F=2602N。 2.2.6 确定夹具其他组成部分的结构形式 一、辅助支撑 由于零件的结构特点，两叉轴的刚度在钻削时难以保证，因此在下叉轴底部 安装辅助支撑，通过螺旋机构，是辅助支撑紧靠下叉轴，增加刚度，减少变形。 二、夹具体设计 (1)夹具体设计的基本要求 1）足够的刚度和强度设计夹具体时，应保证在夹紧力和切削力等外力作用 下，不产生过大的变形和振动。该夹具体通过增设加强肋，增强夹具体刚度。 2）夹具安装稳定机床夹具通过夹具体安装在机床工作台，安装应稳定，为 此，所设计的夹具体能保证机床夹具重心和切削力等力的作用点处在夹具安装基面内。 夹具体底平面中间部位适当挖空，以使夹具体平面与机床工作台接触良好。 3） 夹具体结构工艺性良好本夹具体设计时注意到了夹具体的毛坯制造工艺性、 机械加工工艺性和装配的工艺性。 4）便于清除切屑为防止加工中切屑聚积在定位元件工作表面或其他装置中， 影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计夹具体时，考虑到了切屑的排除问题。 （2）夹具体材料及制造方法 夹具体选用铸造方法，其特点有以下几点： 1）铸造工艺性良好，几乎不受零件大小、形状、重量和结构复杂程度的限制。 2）铸造夹具体吸振性良好，可减小或避免其受力而产生振动。 3）铸造夹具体受抗压能力大，可承受较大的切削力、夹紧力等力的作用。 （3）夹具体外形尺寸 夹具体壁厚 25mm 夹具体加强肋后（0.7-0.9）h= 夹具体壁与壁连接的铸造圆角 按照 R=1/5-1/10（h1+h2）选择。 机械制造技术基础课程设计 22