后钢板弹簧吊耳工艺课程设计说明书.doc

1 湖南工学院 学生姓名 学生姓名 学生学号 学生学号 7 7 院 系 院 系 机械工程系机械工程系 年级专业 年级专业 0808 级机械设计及自动化级机械设计及自动化 指导教师 指导教师 邓兴贵邓兴贵 2011 12 222011 12 22 目 录 目录目录 2 摘摘 要要 4 4 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 5 2 一 零件的分析一 零件的分析 一 零件的作用 二 零件的工艺分析 二 二 工艺规程设计工艺规程设计 一 确定毛坯的制造形式 二 基准的选择 1 粗基准的选择 2 精基准的选择 三 工艺路线的制定 三 工艺路线的制定 1 工艺方案一 2 工艺方案二 3 工艺方案的比较与分析 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 五 确定切削用量及基本工时 机动时间 五 确定切削用量及基本工时 机动时间 三 加工加工工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计 mm30 3 1 加工工艺孔夹具设计 mm30 3 2 定位方案的分析和定位基准的选择 3 3 定位误差分析 3 4 切削力的计算与夹紧力分析 3 5 钻套 衬套设计 3 6 夹具精度分析 四 结论四 结论 五 心得体会五 心得体会 六 参考文献六 参考文献 七 致七 致 谢谢 五邑大学课程设计 论文 3 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 整个加工过程选用不同类 型的加工机床 一 零件的分析一 零件的分析 一 零件的作用 一 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 两 端的卷耳用销子铰接在车架的支架上 这样 通过钢板弹簧将车桥与车身连接 起来 起到缓冲 减振 传力的作用 二 零件的工艺分析 二 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mm60 括 两外圆端面的铣削 加工的孔 其中两外圆端面表面mm60 mm37 0 05 0 粗糙度要求为 的孔表面粗糙度要求为umR3 6amm37 0 05 0 m6 1 uRa 2 以孔为主要加工表面的加工面 这一组加工表面包括 2mm30 0 045 0 个的孔 2 个的孔 2 个孔的内外两侧面的mm30 0 045 0 mm 5 10 mm30 0 045 0 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mm01 0 度要求 其中 2 个的孔表面粗糙度要求为 2 个的孔表mm30 0 045 0 umR2 51a 面粗糙度要求为 2 个的孔的内侧面表面粗糙度要求为 mm30 0 045 0 umR5 12a 2 个的孔外侧面表面粗糙度要求为 宽度为 4 的开口槽的mm30 0 045 0 umR 50a 表面粗糙度要求为 umR 50a 在两组加工表面之间没有一定的位置要求 先加工哪一组表面都可以 现计 划是加工第一组表面 再以第一组为基准加工第二组表面 二 工艺规程设计二 工艺规程设计 一 确定毛坯的制造形式 一 确定毛坯的制造形式 零件材料为 35 钢 考虑零件在工作中的情况 零件在汽车后后钢板中支架 钢板 受到各种不同的振荡 有减震功能 阻尼缓冲部分功能 导向功能作用 因此应该选择锻件 以使金属纤维尽量不被切断 保证零件工作可靠 在初定 义 本零件为大批量生产 而且零件的轮廓尺寸不大 在造型中可采用模锻成 型 二 基准的选择 二 基准的选择 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基准选择得正确与合理 可 以使加工质量得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中会问题百出 更有甚者 还会造成零件大批报废 使生产无法正常进行 1 1 粗基准选择应当满足以下要求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 2 精基准的选择精基准的选择 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 三 制定工艺路线 三 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点 应当是使零件的几何形状 尺寸精度及位置精度 等技术要求能得到合理的保证 在生产纲领已确定为大批量生产的条件下 可 以考虑万能性机床配以专用工夹具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此之 外 还考虑经济效果 以便使生产成本尽量降低 1 1 工艺路线方案一工艺路线方案一 工序号工序内容设备 10粗铣60mm 两端的端面 X6120 卧式铣床 20钻 扩 铰37mm 孔 并倒角 1 5 0 30 Z525 型立式钻床 30精铣60mm 孔两端的端面 X6120 卧式铣床 40铣30mm 的两端的内端面 X6120 卧式铣床 50铣30mm 的两端的外端面 X6120 卧式铣床 60钻 扩30mm 孔 倒角 1 0 45Z525 型立式钻床 70拉30mm 孔 Z525 型立式钻床 80钻 扩10 5mm 孔 Z525 型立式钻床 90铣宽为 4mm 的开口槽X6120 卧式铣床 110去毛刺钳工台 120终检 2 2 工艺路线方案二工艺路线方案二 工序号工序号工序内容工序内容设备设备 1010 粗铣和精铣60mm 两端的端面 X6120 卧式铣床 2020 钻 扩 铰37mm 孔 并倒角 1 5 0 30 Z525 型立式钻床 3030 铣30mm 的两端的内端面 X6120 卧式铣床 4040 铣30mm 的两端的外端面 X6120 卧式铣床 5050 钻 扩10 5mm 孔 Z525 型立式钻床 6060 钻 扩 铰30mm 孔 倒角 1 0 45Z525 型立式钻床 7070 宽为 4mm 的开口槽 X6120 卧式铣床 8080 去毛刺去毛刺钳工台钳工台 9090 终检终检 3 3 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析 两个方案的不同点之一 在于铣60mm 两端的端面的先后 方案一 中先粗铣端面 加工 然后再精铣端面 即是方案一中的工序mm37 0 05 0 和方案二工序 的不同 方案一增加了装夹的次数 提 高了精度 但是端面的精度要求不高 可以采用方案二的工序来加工 60mm 的两端端面 即先粗铣后精铣 互为基准参考 不同点之二 加 工10 5mm 孔和加工30mm 孔的先后 方面一中考虑到先加工30mm 孔 再以30mm 孔为定位基准加工10 5mm 孔 在图纸上表明 10 5mm 孔的定位是根据30mm 孔的轮廓来定位的 方案二是先加工 10 5mm 孔 后加工30mm 孔 这样做是考虑到先加工30mm 孔后再 加工10 5mm 孔 在加工10 5mm 孔时由于两者的空间位置关系可能会 在加工时使刀具受力不均的系数大而破坏 不过经多方面的考虑 这是不 必要的 而且图纸上标明10 5mm 孔是根据30mm 孔定位的 不同点之 三 加工30mm 孔的最后一道工序 因为30mm 的孔要保证公差为 0 01 的同轴度 铰孔比较难达到这个精度 所以要采用拉孔来保证同轴度 先加工倒角是为了节省工时 因为在拉床上不能加工倒角 倒角的精度要 求不高 而且拉孔的加工余量较少 所以先加工倒角后再拉孔 综合考虑 采用以下的加工顺序 所以具体工艺过程如下 工序号工序号工序内容工序内容设备设备 1010 铣60mm 两端的端面 X6120 卧式铣床 2020 钻 扩 铰37mm 孔 并倒角 1 5 0 30 Z525 型立式钻床 3030 铣30mm 的两端的内端面 X6120 卧式铣床 4040 铣30mm 的两端的外端面 X6120 卧式铣床 5050 钻 扩 铰30mm 孔 倒角 1 0 45Z525 型立式钻床 6060 拉30mm 孔 Z525 型立式钻床 7070 钻 扩10 5mm 孔 Z525 型立式钻床 8080 宽为 4mm 的开口槽 X6120 卧式铣床 9090 去毛刺去毛刺钳工台钳工台 100100 终检终检 四 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 四 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 35 号钢 属于中碳钢 硬度 HBS 为 149 187 生产类型为大批量生产 采用锻造毛坯 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 铣端 A 平面 以 B 平面作为粗基准 mm60 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 178 5IT9 0 074 0 5 78 Ra6 3 粗铣 1 579 5IT12 0 3 0 5 79 Ra50 毛胚尺寸 811 181 2 铣端 B 平面 以 A 平面作为精基准 mm60 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 2 0 6 0 76 Ra6 3 粗铣 1 577IT12 0 3 0 77 Ra50 3 加工孔 mm37 05 0 0 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 37 05 0 0 37 Ra3 2 扩孔 1 8 8 36 IT11 16 0 0 8 36 Ra12 5 钻孔 35 35 IT13 39 0 0 35 4 铣孔的内侧端面 mm30 045 0 0 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 277 074 0 0 77 Ra12 5 毛胚尺寸 75 1 175 5 铣孔的外侧两端面 mm30 045 0 0 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 122IT1222Ra50 6 加工孔 mm30 045 0 0 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 30 045 0 0 30 Ra3 2 扩孔 1 8 8 29 IT11 13 0 0 8 29 Ra12 5 钻孔 28 28 IT13 33 0 0 28 7 加工孔 mm 5 10 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 5 10 5 10 Ra12 5 钻孔 9 9 IT12 15 0 0 9 Ra50 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 44IT124Ra50 五 确定切削用量及基本工时 机动时间 切削深度 p a0 9 p amm 进给量 根据 切削手册 表 8 79 f 0 8 1 0 0 7 0 560 7 f mm r 参照 切削手册 表 2 36 取20 6f mm r 切削速度 参照 切削手册 表 8 82 取 V 22 2mm rV 取 22 2 29 8 代入 得V 0 d 机床主轴转速 根据 机械加工工nmin 237 8 2914 3 2 2210001000 0 r d V n 艺手册 取 n 250r min 实际切削速度 V min 4 23 1000 250 8 2914 3 1000 0 m nd V 根据 金属机械加工工艺人员手册 表 15 12 被切削层长度 l22lmm 刀具切入长度 1 lmml87 0 1 刀具切出长度 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1 t 12 1 220 872 0 161min 0 62 250 lll t nf 以上为扩一个孔的机动时间 故本工序机动工时为 21 22 0 1610 322mintt 3 倒角1 45 采用锪钻 为缩短辅助时间 取倒角是的主轴转速与拉孔时相同 90 n 63r min 手动进给 工序工序 6 6 拉拉孔 保证同轴度 孔 保证同轴度 mm 045 0 0 30 机床 卧式内拉床 L6110 刀具 圆孔拉刀 为保证30 孔的同轴度 故选用拉孔 切削深度 p ammap1 0 进给量 根据 切削手册 表 8 139 取 f 1 5 2 5 mm rf 根据 机械加工工艺手册 取 f 2mm r 取拉削速度 V 5 8m min 根据 机械加工工艺手册 取 V 6m min 机床主轴转速 根据 切削手册 nmin 7 63 3014 3 610001000 0 r d V n 表 2 36 取 n 63r min 实际切削速度 V min 9 5 1000 633014 3 1000 0 m nd V 根据 金属机械加工工艺人员手册 表 16 20 被切削层长度 l22lmm 刀具切入长度 1 lmml2 0 1 刀具切出长度 2 lmml28 2 走刀次数为 1 机动时间 min4 0 263 282 022 21 1 nf lll t 以上为拉一个孔的机动时间 故本工序机动工时为 min8 04 022 12 tt 工序工序 7 钻 扩钻 扩孔孔10 5mm 机床 立式钻床 Z550 刀具 麻花钻 扩孔钻 1 1 钻 钻孔孔9mm 切削深度 p a4 5 p amm 进给量 根据 切削手册 表 8 69 取f 0 22 0 28 fmm r 由于本零件在加工孔时属于低刚度零件 故进给量应乘系数 0 75 则35mm 0 20 0 28 0 75 0 165 0 21 fmm rmm r 根据 切削手册 表 2 36 取rmmf 19 0 取切削速度min 2 22 mV 机床主轴转速 根据 切削手册 nmin 849 914 3 2 2210001000 0 r d v n 表 2 36 取 n 735r min 实际切削速度 V min 8 20 1000 735914 3 1000 0 m nd V 根据 金属机械加工工艺人员手册 表 15 8 被切削层长度 l48lmm 刀具切入长度 1 lmml34 2 1 刀具切出长度 2 lmml3 2 走刀次数为 1 机动时间 min382 0 73519 0 334 2 48 21 1 nf lll t 以上为钻一个孔的机动时间 故本工序机动工时为 min764 0 382 0 22 12 tt 2 2 扩 扩孔孔10 5mm 切削深度 p a0 75 p amm 进给量 根据 切削手册 表 8 69 f 0 5 0 6 0 7 0 35 0 42 fmm r 参照 切削手册 表 2 36 取 0 5 0 6 0 70 4 fmm r 切削速度 根据 机械加工工艺手册 表 28 31 取V25 minVm 机床主轴转速 根据 机械加工工n 0 10001000 25 758 min 3 14 10 5 V nr d 艺手册 表 9 3 取772 minnr 实际切削速度 V 0 3 14 10 5 772 25 4 min 10001000 d n Vm 根据 金属机械加工工艺人员手册 表 15 12 被切削层长度 l48lmm 刀具切入长度 1 lmml8 1 刀具切出长度 2 lmml3 2 走刀次数为 1 机动时间 min19 0 4 0772 3848 21 1 nf lll t 以上为扩一个孔的机动时间 故本工序机动工时为 min38 0 19 022 12 tt 工序工序 8 粗铣宽度为粗铣宽度为 4的开口槽的开口槽mm 机床 万能铣床 XA6132 刀具 高速钢锯片铣刀 粗齿数 80dmm 20Z 4L 铣削深度 mmap22 每齿进给量 根据 切削手册 表 3 29 取 f a0 05 f amm Z 铣削速度 根据 切削手册 表 8 99 取 V 20 40 minVm 取 30m minV 机床主轴转速 根据 切削手册 n 0 10001000 30 120 min 3 14 80 V nr d 取118 minnr 实际铣削速度 V 0 3 14 80 115 28 8 min 10001000 d n Vm 工作台每分进给量 m f0 05 20 118118 min mzw ff znmm 根据 机械加工工艺手册 表 15 8 被切削层长度 由毛坯尺寸可知l20lmm 刀具切入长度 刀具切出长度 1 l 2 lmmll5 21 走刀次数为 1 机动时间 min21 0 118 520 21 1 m f lll t 三三 夹具设计夹具设计 加工加工工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计mm30 045 0 0 3 13 1 加工加工工艺孔夹具设计工艺孔夹具设计mm30 045 0 0 本夹具主要用来钻 扩 铰两个工艺孔 这两个工艺孔均有尺mm30 045 0 0 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 mm045 0 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mm 5 10 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 23 2定位方案的分析和定位基准的选择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中使孔的加工余量均匀 根据基准重合 mm 5 10 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mm60 mm37 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 105 0 024 0 05 0 031 0 TT dDXY 式中 定位副间的最小配合间隙 mm 工件圆孔直径公差 mm D T 心轴外圆直径公差 mm d T 图 3 2 心轴垂直放置时定位分析图 3 43 4切削力的计算与夹紧力分析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 mm28d0 表 1 2 7 得 5 轴向切削力 p 7 0 KDf667F 钻削扭矩 p 8 02 KfD34 0T 式中 为修正系数 由 机床夹具mm28dD 0 r mm36 0f p K 设计手册 表 1 2 8 查得 5 78 0 736 530 736 K 75 0 75 0 b p N7125N78 036 0 28667KDf667F 7 0 p 7 0 mN 8 91mN78 036 0 2834 0KfD34 0T 8 02 p 8 02 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mm30 045 0 0 mm28 据 机械制造技术基础课程设计 表 5 105 选快换钻套孔径为 1 mm28 041 0 020 0 再用标准扩孔mm8 29 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 1 最后用的标准铰刀铰孔 根据 机械制造技术基础课程mm 8 29 041 0 020 0 mm30 设计 表 5 105 选快换钻套孔径为 1 mm30 041 0 020 0 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 1 构参数如下表 表 3 1 铰工艺孔快换钻套数据表 dD 基 本 尺 寸 极限偏 差 F7 基 本 尺 寸 极限偏 差 k6 D1 滚 花前 D2Hhh1m1 m ra 配 用 螺 钉 30 0 041 0 020 42 0 018 0 002 5953 56 12 5 5 24 5 25 36 65 M8 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 1 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 dD 基本尺寸 极限偏差 F7 基本尺寸 极限偏 差 n6 H 42 0 050 0 025 55 0 039 0 020 56 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 63 6夹具精度分析夹具精度分析 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mm30 045 0 0 及表面粗糙度 3 2um 本道工序最后采用铰加工 根据 GB1141 84 选mm01 0 铰刀直径为 并采用钻套 铰刀导套孔径为 外径mm30 015 0 008 0 mm30d 041 0 020 0 为同轴度公差为 固定衬套采用孔径为 mm42D 018 0 002 0 mm005 0 mm42 050 0 025 0 同轴度公差为 mm005 0 该工艺