机械制造技术基础课程设计模板.doc

辽宁工程技术大学课程设计 1前言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础及大部分专业课，并进行的又一个实践性教学环节。这次设计是我们毕业设计前最全面的一次总复习，更是一次理论联系实际的训练，它是大学学习的重要组成部分之一。对我个人来说，希望在这次课程设计中获得更多知识，为以后工作获得更多经验值。由于个人能力所在，设计中会存在很多不足之处希望各位老师给予指教。 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 CA10B解放牌汽车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，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，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。2.1.3弹簧吊耳零件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60IT126.3孔IT91.6孔内侧面IT1212.5孔外侧面IT1250孔IT912.50.01A孔IT12开口槽4IT12502.1.4确定毛坯制造形式 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（N=40000）。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。由于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机械制造技术基础课程设计指导书表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.锻件形状复杂系数对吊耳零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度，宽度和高度，即l=120mm,b=172mm,h=60mm;由公式（2-3）和（2-5）可计算出该吊耳锻件的形状复杂系数。S=Mt/Mn=4/(lbhp)=4/(120*172*60*7.8*0.0000001)=0.41由于0.41介于0.32-0.63之间，该吊耳形状复杂系数为S2级。4.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。5.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，如图弹簧吊耳锻造毛坯图所示。6.零件表面粗糙度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。根据上述各因素，可查表确定该锻件的尺寸公差及机械加工余量，所得结果列于表中。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46.4S2M1普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注宽度76表2-102.02.2（取2.0）表2-13宽度38.5表2-102.02.2（取2.0）表2-13宽度22表2-102.02.2（取2.0）表2-13孔径表2-102.6表2-14孔径表2-102.0表2-14上表备注“表2-102-14”出自机械制造技术基础课程设计指导书吊耳零件毛坯图如下：图2-2-42.3拟定弹簧吊耳工艺路线2.3.1 零件的加工定位基准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。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。（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。（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。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/加工方案备注两外圆端面IT126.3粗铣机械制造技术基础课程设计指导书表1-8孔IT91.6钻-扩-铰机械制造技术基础课程设计指导书表1-7孔内侧面IT1212.5粗铣机械制造技术基础课程设计指导书表1-8孔外侧面IT1250粗铣机械制造技术基础课程设计指导书表1-8孔IT91.6钻-扩-铰机械制造技术基础课程设计指导书表1-7孔IT1212.5钻机械制造技术基础课程设计指导书表1-7开口槽IT1250粗铣机械制造技术基础课程设计指导书表1-82.3.3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，如表2-3-3-1所示。表2-3-3工艺方案一表工序1：铣两外圆端面工序2：钻，扩，铰孔，倒角工序3：钻，扩孔工序4：钻，扩，铰孔，倒角工序5：铣孔的内侧面工序6：铣孔的外侧面工序7：铣宽度为4的开口槽工序8：终检 2.工艺方案二，如表2-3-3-2所示。表2-3-3-2工艺方案二表 工序1：铣孔的内侧面工序2：铣孔的外侧面工序3：钻，扩孔工序4：钻，扩，铰孔，倒角工序5：铣宽度为4的开口槽工序6：铣两外圆端面工序7：钻，扩，铰孔，倒角工序8：终检2.3.4工艺方案的比较与分析经比较可见，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：表2-3-4最终工艺方案工序1：铣两外圆端面工序2：钻，扩，铰孔，倒角工序3：铣孔的内侧面工序4：铣孔的外侧面工序5：钻，扩，铰孔，倒角工序6：钻，扩孔工序7：铣宽度为4的开口槽工序8：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1粗铣两外圆端面立式铣床X51端铣刀游标卡尺2钻，扩，铰孔，倒角专用组合钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀卡尺，150唿钻3铣孔的内侧面立式铣床X51端铣刀游标卡尺4铣孔的外侧面立式铣床X51端铣刀游标卡尺5钻，扩，铰孔，倒角专用组合钻床麻花钻，扩孔钻，铰刀卡尺，90唿钻6钻，扩孔专用组合钻床麻花钻，扩孔钻卡尺7铣宽为的开口槽立式铣床X51槽铣刀卡规深度游标卡尺8清洗9终检卡尺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根据上述原始资料及加工工艺，确定加工表面的机械加工余量，工序尺寸如下：2.5.1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。2.5.2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。2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）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：根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-13，取铣削速度：参照机械制造技术基础课程设计指导书表5-13，取，取=66, =50代入以下公式得机床主轴转速： ，根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-13，取实际铣削速度：取=，=代入以下公式得：工作台每分进给量：取根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-43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：根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-13，取铣削速度：参照机械制造技术基础课程设计指导书表5-13，取，取=66, =50代入以下公式得机床主轴转速： ，根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-13，取实际铣削速度：取=，=代入以下公式得：工作台每分进给量：取根据机械制造技术基础课程设计指导书表5-43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后钢板弹簧吊耳2-30孔两侧端面加工夹具设计3.1 2-30孔两侧端面夹具设计工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支承半板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用DQG型汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。在本道工序加工时，还应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2定位方案的分析和定位基准的选择在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时，外圆端面已经精铣，工艺孔已经加工出。很容易想到一面一孔组合基准定位，以带台肩长销为第一定位基准限制工件的四个自由度，端面应一点接触，限制一个自由度，工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。图3.1 定位机构图3.3误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，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。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。图3.2 定位销水平放置时定位分析图3.4铣削力与夹紧力计算根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 式（3-1）查表可得： 代入公式（3-1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 3.5定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.6夹具设计及操作的简要说明本夹具用于后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣。件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，浮动压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。3.7本章小结在本章中，夹具主要