汽车弹簧及其夹具设计.doc

西南科技大学本科毕业生毕业论文 IV汽车弹簧吊耳机械加工工艺及夹具设计摘要：制造是人类科学理念物化的过程。制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。它不仅为现代工业社会提供物质基础，为信息与知识社会提供先进装备和技术平台，也是实现中国特色军事变革和国防安全的基础。本次设计首先对汽车弹簧吊耳的技术要求、结构特点以及加工工艺过程进行深入的分析,并对其制定了相应的加工工艺流程。加工工艺流程的制定即保证了加工精度又提高了加工效率和生产质量。在设计的过程中，针对吊耳的孔系加工设计了一套钻床用的夹具。其意义是提高了工件的加工质量，降低生产成本，达到高效率生产。本文以CAD和三维造型软件UG (Unigraphics)为设计平台，分别绘制了汽车弹簧吊耳的零件图、三维模型以及工装夹具的零件图和三维模型。关键词：汽车零部件；弹簧吊耳；加工工艺；夹具Automobile springs hanging ear machining process and fixture designAbstract: Manufacturing is the process of materialization of the concept of human sciences. The manufacturing industry is a pillar industry of national economy, an important manifestation of the national creativity, competitiveness and overall national strength. Not only does it provide the material basis for the modern industrial society, to provide advanced equipment and technology platform for information and knowledge society, but also to achieve the RMA with Chinese characteristics and the basis of national defense and security.The design is first of all the technical requirements of the automotive spring lug structural features and the machining process in-depth analysis. And developed the process of processing the same time, the formulation in the machining process to ensure accuracy of the premise to improve processing efficiency and production quality. In the design process, design for the lug holes of a drilling machine with jig. Its meaning is to improve the processing quality, reduce production costs, high efficiency production.CAD and 3D modeling software UG (the Unigraphics) design platform, were drawn and automotive leaf spring lug parts diagram, three-dimensional model and fixture parts drawing and three-dimensional model.Key words: Auto parts; spring lug; process; fixture目 录第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国内外研究状况11.3 国内机床夹具的发展31.4 国外机床夹具的发展31.5 研究内容和研究方法41.6 课题研究的意义和目的51.7 论文正文的结构5第2章 零件工艺的总体设计62.1 后钢板弹簧吊耳零件的介绍及技术要求分析62.2 后钢板弹簧吊耳的加工工艺的分析72.2.1 毛坯材料及制造方式的选择82.2.2 基准的选择92.3 确定工艺路线10第3章 加工工艺的详细设计113.1 主要工序分析113.1.1 后钢板弹簧吊耳的端面加工113.1.2 后钢板弹簧吊耳的孔系加工113.1.3 后钢板弹簧吊耳的槽系加工123.2 切削用量选择123.2.1 切削用量的基本概念123.2.2 切削用量选择原则133.2.3 切削液143.3 机械的加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的确定143.3.1 确定零件的毛坯及相关参数143.3.2 确定零件的机械加工余量153.3.3 确定零件的毛坯尺寸163.3.4 确定零件的加工工序尺寸163.3.5 尺寸连的计算193.4 确定切削用量以及工额定时203.4.1 铣60mm外圆端面203.4.2 300+0.052mm孔的内外侧面铣削233.4.3 370+0.025mm的孔加工263.4.4 300+0.052mm孔加工303.4.5 10.5mm孔加工333.4.6 铣4mm槽36第4章 专用夹具设计384.1 夹具的概念和作用384.1.1 夹具的概念384.1.2 夹具的分类384.1.3 夹具的组成384.2 370+0.025mm孔加工的夹具设计394.2.1 零件加工整体分析394.2.2 夹具设计394.2.3 转矩以及夹紧力相关的数据计算424.2.4 夹具定位误差分析44结 论46致 谢47参考文献48西南科技大学本科毕业生毕业论文第1章 绪 论 1.1 课题背景机械制造业的加工水平是衡量一个国家经济发展水平的标志。机械制造业为国民经济的各部门提供了加工装备，它的发展水平直接影响到国民经济各部门的技术水平以及经济效益的提高。没有现代化的机械制造业，就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。机床夹具是机械制造中一项极其重要的工艺装备。工件在机床上加工时，为了保证工件的加工精度以及提高其生产效率，必须使工件在机床上相对于刀具占有正确的位置，这个过程称之为定位。在切削过程中为了克服工件受到外力（切削力，惯性力，重力等）的作用而破坏定位，还必须对工件实施加紧力，这个过程称之为夹紧。定位和夹紧两个过程的综合称为装夹，完成工件装夹的工艺装备则称为机床夹具。夹具从产生到现在，可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具的主要作用是作为人的单纯的辅助工具，使零件的加工过程提速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，且夹具的使用机能发生了变化，它主要用于工件的定位以及夹紧。当人们越来越认识到，夹具与操作人员对改进工作及提高机床的性能有着密切的关系的时候，对夹具引起了相当高的重视；至此，第三阶段夹具的表现为与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。1.2 国内外研究状况机床夹具的现状研究国外的生产研究协会的统计数据，当前，企业生产的多品种、多批次的工件已占到了工件总数的80左右。现代企业的生产，要求其所制造的产品品种需要具有经常更新更换的能力，以便适应于整个市场的需求和竞争。然而，一般企业任习惯于采用传统的专用夹具来进行加工。一些具有中等生产能力的工厂里，拥有数千乃至上万套的专用夹具；同时，在多品种生产的企业之中，平均每隔2-3年就要更新40-70左右的专用夹具。但是，在更换的夹具中，实际的磨损量仅为1525左右。特别是近几年来，随着数控机床、CNC、成组技术、FMS等新兴科技技术的推广，对夹具的制造和运用提出了一些新的要求：（1）首先是夹具在加工中能够迅速地对新产品进行装夹和定位，在降低其生产的成本的同时，能够缩短其工件的生产周期；（2）然后是夹具在装夹中，能够装夹具有互换性的工件；（3）其次是能适用于高精度加工的机床；（4）再次，夹具的装夹采用液压、气压以及电动等装置，从而减轻工人的劳动强度，与此同时，还可以提高其生产的效率；（5）最后，夹具的制造能够统一为国家标准，方便制造和运用。现代机床夹具的发展方向目前，机床夹具的主要研究方向为四个方面：标准化、精密化、高效化和柔性化。（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国有夹具零件及部件相关的国家标准：GB/T2148T225991。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化大批量的生产，同时也有利于工件生产准备周期的简短，降低了生产的总成本。（2）精密化 精度要求在机械零件加工中日渐增高，相应地，机床夹具精度的要求也就有了新的要求。精密化夹具的结构类型有很多，比如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m。（3）高效化 高效化的夹具主要作用是减少其工件的加工时间和缩短相应的辅助时间，以减轻工人的劳动强度，这样才能提高其劳动生产率。机床上常用的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。如果在铣床上安装虎钳装夹来工件，其动力装置为电动，这样可以提高5倍左右的效率。在生产流水线上安装相应的高效、自动化夹具，或者是在数控机床上（CNC）安装自动装夹工件的夹具或相关装置，可以充分发挥数控机床的加工效率，提高生产。（4）柔性化 机床柔性化的概念与夹具柔性化的概念很大程度上来说，具有一定的相似性。机床的夹具在采用调整、组合等一些方式后，能适应随加工工艺改变所带来的各种因素对夹具的影响。其工艺改变的原因主要有：加工工序的特征、生产数量的变化、工件形状的改进和尺寸的改变。按照柔性化特征的机床夹具分类，可分为：组合用的夹具、通用可调的夹具、成组夹具、模块化夹具、数控机床的夹具等。当前，机械产业呈现多品种、中小批量，其生产的需要日益扩大。由此，提高夹具的柔性化程度，是当前夹具发展的主要趋势。1.3 国内机床夹具的发展90年代初，我国对机床组合夹具的元件设计与管理开始进行研究与开发。我国在槽系夹具研制的基础上，总结现代机械加工的特点和发展方向，自我开发出了新一代的孔系组合夹具系统。这个系统吸取了槽系夹具中，零件的平移可调性，孔的旋转可调性等优势,在加工中，可以直接获取测量任意直线和角度的相关尺寸。此系统把若干个系列的元件有机地结合在了一起,即在一块夹具的安装板上,能单独组装较大工件的夹具,也能组装多个中小零件夹具。这样有利于夹具的安装板长期固定在机床的工作台上,并保持位置精度。位于北京的工商大学，麻建东和刘璇开发出了机床上的组合夹具元件库。元件的库模块采用ObjectARX SDK2. 02相关的程序,而界面程序则采用AU TOCAD 提供的DCL ,此系统在VC + + 6. 0 下编译和联接组合而成,其生成的ARX 程序在AU TOCADR14 下可直接加载，并能完美运行。该元件库在使用过程中，可以提供7 类组合夹具元件的三维图形浏览和交互设计功能,同时在屏幕上生成三维组合夹具的构形图，供使用者参考。吴玉光博士在孔系零件加工的夹具设计方法中取得了一些突破。利用机械上连杆机构的原理，使夹具能够自动确定其夹紧的定位边界。吴博士所提出的理论，对国内外相关领域的发展和研究，开拓了新的局面。1.4 国外机床夹具的发展国外研究人员对机床夹具设计的发展，可以简述为三个步骤:机床设备的规划、加工时所用的夹具的规划以及其夹具的结构功能设计。目前, 在对CAPP 方面的技术研究探讨中，Joneja、Ferreira等人对机床设备的规划有了更深一步的探究结果。 CAFD是计算机辅助夹具设计。在夹具的工作效率如何提高的方面Chou YC ,Chandru V等人提出了一种新的自动夹紧方案;De Meter EC提出的方案则是利用机械的杠杆原理来对工件进行定位和夹紧位置。目前,关于工件夹具的自动化配置方面的工作, AFCD的设计中很少有人提及。TrappeyAJC等人提出了一个二维组合夹具元件的配置算法。越来越多的人加入到对复杂几何形状工件的研究中去。研究的结果表明，其特定的夹具也仅适用于相对应的复杂几何体。Brost 和Goldberg 对组合夹具的研发，提出了一个新的算法。并在此基础上开发出了一个组合夹具的设计系统,其功能是针对一个任意形状的工件,使其能自动生成具有可行性的夹具装置。同时，该设计系统借鉴对力球分析的方式来对所产生的设计方案进行修改和优化。Brost 和Goldberg 的算法对以后夹具的发展产生了深远影响。组合夹具在动力学方面的研究也取得了一定的进步,Yu and Goldberg 在夹具的装夹上，提出了一个新的规划算法。Hockenberger 与DeMter 提出的模式则是在工件加工期间，对被加工工件的静态进行相关的技术分析,这种分析是一种定性分析方式，其分析的因素则是抓紧或夹紧物体时，在最坏的情况下所发生的偏差。1.5 研究内容和研究方法本次的设计是针对后钢板弹簧吊耳零件的加工工艺规程以及一些加工工序的专用夹具的设计。后钢板弹簧吊零件的主要加工表面是平面及孔系的加工。根据加工工艺原则可知，保证零件平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。所以本次设计遵循先面后孔的加工原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工阶段和精加工阶段，以满足零件的加工精度要求。基准选择以后以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，再以后钢板弹簧吊耳大外圆端面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序的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，再以已加工过的端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用已加工的端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。这样采用的互为基准，精基准可以提高其加工精度。（1）首先对零件的形状、尺寸、精度要求和力学性能等参数进行分析。并结合当今的制造条件、生产技术等因素，分析其零件的机械加工工艺性能。良好的机械加工工艺性应保证工序数目较少、占用的设备数量少、生产效率较高、夹具结构设计简单，并且使用寿命高、产品质量稳定、以及操作的简单等特点。（2）确定加工工艺方案和主要的工艺参数。在零件的加工工艺分析基础上，找出后钢板弹簧吊耳制造工艺及其工装夹具设计的特点和难点。再根据实际的加工情况，提出实际可行的加工工艺方案。提出的内容要包括工序的性质、工步、加工顺序等等。在实际的生产过程中，同一种零件的加工可能存在着多个切实可行的加工工艺方案。这些方案通常各有优缺点，所以要从产品质量、生产效率、设备的使用情况、夹具制造的难易程度以及使用寿命的高低、生产成本的比较、安全程度等方面进行综合分析比较，这样才能确定出适合该零件的生产的最佳方案。（3）根据加工工艺方案选择合适的机械加工设备。根据零件所需完成的工序的要求，结合工厂现有的设备情况，选择适合该零件的加工设备。（4）工装夹具的设计。根据拟定的加工工艺方案，设计夹具的结构并计算其参数。设计时，需要对结构上的相关参数进行校核。（5）绘制夹具的装配图和零件图。夹具的装配图中，需要标注夹具的定位机构、加紧机构、导向机构以及其它辅助装置。装配图是用夹具体将零件连接起来，这样看上去更为直观形象。1.6 课题研究的意义和目的随着机械工业的迅速发展，对产品的品种以及生产率提出了更多更为严格的技术性要求，在市场的需求下，多品种，中小批量生产成为了当今机械生产的主流。为了适应这种新的发展趋势，就必须对机床的夹具设计提出了更高的要求。今后夹具设计的发展过程中，应大力推广半组合、组合夹具，可调夹具等。机床技术的要求向着高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展，夹具技术也正朝着高精、高效、通用等方向发展。1.7 论文正文的结构设计正文分为四个章节，包括：第一章绪论（简述了课题的研究背景及国内外研究现状和研究方法以及意义和目的）。第二章零件的工艺设计（分析零件各部分的加工要求并拟定零件的加工工艺路线）。第三章零件工艺的详细设计（分析加工过程中的重要工序，并确定其切削用量）第四章专用夹具设计（设计第五道钻孔工序的夹具）。第2章 零件工艺的总体设计2.1 后钢板弹簧吊耳零件的介绍及技术要求分析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。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。吊耳的实体如图2-1。图2-1 后钢板弹簧吊耳图2-2 吊耳的工作示意图后钢板弹簧吊耳零件需要加工的表面以及加工表面的位置精度要求分析如下：（1）平面：吊耳共有6处平面需要加工，其中2处规则外圆端面，4处不规则端面。6处端面均处于同一水平上，其主要工作面为的左右外圆端面及300+0.052mm孔的左右内侧面及外侧面。的左右外圆端面为Ra6.3m， 300+0.052mm孔的左右外侧面为Ra50m，300+0.052mm孔的左右内侧面为Ra12.5m.300+0.052mm孔的左右内侧面加工之后，需要保证770+0.074mm的距离。（2）孔：吊耳共有5个孔需要加工。1个大孔370+0.025mm，Ra1.6m，为吊耳的主要工作部位，粗糙度要求极高。2个300+0.052mm孔以及2个孔，4个孔Ra12.5m，为次要工作部位。2个300+0.052mm孔要求同轴度为0.01。2个孔则垂直于300+0.052mm孔。（3）两个开口槽： 开口槽为4mm，Ra50m。2.2 后钢板弹簧吊耳的加工工艺分析生产纲领：年产10000件产品，单班生产。吊耳的零件图如图2-3所示：图2-3 吊耳零件图2.2.1 毛坯材料及制造方式的选择零件材料的选择有35、45号钢、Q235等。毛坯的成形方式有铸造，锻造等。对毛坯的成形方式的分析中，发现，金属在经过锻造之后能够改善其组织结构和力学性能。经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。在成批或者大量的生产中，一般是选用模锻。模锻的毛坯精度高，余量小，吊耳的非工作表面可以不加工。相同材质的零件，在锻造和铸造中，其铸造零件的力学性能低于锻造的零件。锻造在加工中使纤维组织与外形保持一致的同时，能够保证金属纤维组织的连续性。这样，锻造可以使零件在工作时具有良好的力学性能，同时保证零件具有较长的使用寿命。锻件的工艺性能，是铸件无法比拟的。由于年产量10000件，达到大批生成水平，所以，后钢板弹簧吊耳的毛坯选用模锻。吊耳的选材，考虑选用含碳量为0.320.40%的35号钢优质碳素结构钢。35号钢的工艺性能不仅具有较好的可加工塑性还具有一定的强度。其热处理方法大多采用正火处理，也可用调质等方案进行热处理。35号钢的运用十分广泛。常用于各种锻件的制造以及相关机械零件的生产。 2.2.2 基准的选择（1）粗基准的选择粗基准的选择是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。如果在待加工的工件表面上有一些不需加工的面，则应在对待加工表面的位置精度有较高要求的未加工表面中选取作为该工序的粗基准。以使加工中，零件的壁厚加工均匀且具有对称性，同时减少装夹次数等。加工过程中，尽量选择具有均匀的加工表面余量以及该零件的重要表面作为次工序的粗基准。在加工的过程中，选取待加工部位余量最小的面作为此次工序的粗基准。这样可以保证该加工面在加工过程中有合适的加工余量来进行加工。选择粗基准时，应选择相对较平整的、具有较好的光洁度的、并且面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确的夹紧可靠。在表面有飞边、冒口、毛刺和浇口的不能选为该工序的粗基准。 粗基准的选择应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证加工表面间的位置精度。故，在后钢板弹簧吊耳在加工时，粗基准的选择为：以后钢板弹簧吊耳的52mm外圆端面作为粗基准；以后钢板弹簧吊耳的52mm外圆端面互为基准加工出端面；以加工过端面定位加工出工艺孔。（2）精基准的选择精基准的选择主要考虑加工中保证加工精度并使工件装夹得方便、准确、可靠。精基准选择的原则有：重合原则，基准不变原则，互为基准原则，自为基准原则。在后钢板弹簧吊耳的加工过程中，精基准的选择为：以加工过的52mm外圆端面，已加工过的孔系作为精基准。2.3 确定工艺路线后钢板弹簧吊耳的年产量为10000件，根据零件加工时所需要的技术要求，拟定工艺路线如下：表2-2 零件的加工工艺路线工序号工序名称设备名称型号夹具、刀检具及辅具1铣左侧外圆端面铣钻组合机床以吊耳锻的52mm外圆2铣300+0.052mm孔的左外侧面同上同上3铣右侧外圆端面同上同上4铣300+0.052mm孔的右外侧面同上同上5钻，扩，铰370+0.025mm孔，倒角同上以已加工的外圆端面为基准6钻，扩，300+0.052mm孔，倒角同上以已加工的300+0.052mm孔端面为基准7钻，扩，300+0.052mm孔，倒角同上以已加工的300+0.052mm孔端面为基准8铣300+0.052mm孔的左内侧面组合铣床以300+0.052mm孔的两外侧面为基准9铣300+0.052mm孔的左内侧面组合铣床以300+0.052mm孔的两外侧面为基准10钻孔组合钻床以370+0.025mm孔及300+0.052mm孔为基准11钻孔同上同上12铣宽度为4的开口槽组合铣床同上13终检（具体的工艺过程见附录工艺卡片）第3章 加工工艺的详细设计3.1 主要工序分析3.1.1 后钢板弹簧吊耳的端面加工（1）外圆端面该大圆端面为吊耳加工工艺的第一工序，此后的加工中，大圆端面将在加工过程中作为精基准。端面的精度要求较高，表面粗糙度为6.3，需要精加工。故，此端面的加工采用粗铣和半精铣，选用IT11精度。该端面为两侧加工，且两侧端面要相互平行。吊耳的两大圆端面加工为分开加工。以已加工的的一端面为基准，可以提高加工精度。（2）300+0.052mm孔的左右外侧面以及左右内侧面这四个侧面均要求平行。其中300+0.052mm孔的左右外侧面表面粗糙度为50，300+0.052mm孔的左右内侧面表面粗糙度为12.5。因此，孔的左右外侧面的加工可以采用粗加工，即粗铣，选用IT14级精度。而孔的左右内侧面也可以采用粗加工，也是采用粗铣的加工方式，但是选用IT12级精度进行加工，这样可以达到表面粗糙度要求的同时，也可以减少加工步骤，节约时间及加工成本。以上六个平面的加工均要保持平行。3.1.2 后钢板弹簧吊耳的孔系加工（1）370+0.025mm孔加工后钢板弹簧吊耳的主要工作部位其中一个就是370+0.025mm的孔。因为是工作中常用的转动部位，故其表面粗糙度要求是1.6的高精度。其加工精度选取IT8。孔的深度为76。加工方法采用精加工，钻、扩、绞个步骤来加工。首先钻削35mm的孔，扩36.8mm的孔，最后铰削370+0.025mm的孔。最后对孔的两侧进行倒角1.530。（2）300+0.052mm孔加工需要加工为300+0.052mm的孔有两个，孔径表面粗糙度要求为12.5。属于精加工，选用IT10级精度，加工方式为钻孔和扩孔。该孔需要倒角145。该两个孔加工要求同轴度为0.01，两孔间距较大，分开加工。（3）10.5mm孔加工需要加工为10.5mm的孔也有两个，分别位于零件的两边，呈对称性。两个孔均垂直于300+0.052mm的孔。该孔要求较低，孔径表面粗糙度为12.5，故选用IT10的精度等级，加工方式也采用钻孔和扩孔。3.1.3 后钢板弹簧吊耳的槽系加工在后钢板弹簧吊耳的尾部两端，需要在上面各开一个槽。槽的表面粗糙度要求为50，故对其粗加工。采用IT14级精度，加工方式为粗铣。槽的宽度为4mm，长为22mm,贯穿吊耳的两面。且两槽处于同一水平线上，故在加工时，一次性加工出来，这样即可以提高加工效率，又可避免重复装夹引起的加工误差。3.2 切削用量的选择3.2.1 切削用量的基本概念切削用量是切削加工过程中的切削速度、进给量和切削深度的总称。切削用量是切削加工的主要工艺参数，它不仅影响工件的加工精度和表面粗糙度，而且对设备、刀具和劳动生产率等都有重要影响。切削速度是在进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于代加工表面在主运动方向上的瞬时速度，一般用字母v表示，其单位一般为m/min。进给量是工件或刀具每转或往复一次或多齿刀具每转过一齿时，工件与刀具在进给方向上的相对位移，一般用字母f表示。进给量的单位一般用mm/r（每转进给量）、z/mm（每齿进给量）、mm/st（双行程进给量）或mn/min（每分进给量，又称进给速度）。切削深度一般是指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，通常用字母ap表示，其单位是mm。选择正确的零件切削的用量，是对零件的切削效率提高的有效保障。在保证刀具的耐用度的同时可以保证零件加工的经济性，还可以保证加工的质量。3.2.2 切削用量选用原则（1）一般原则选择切削用量主要应根据工作时，待加工零件的材料、精度要求以及表面粗糙度等要求，同时还要考虑刀具材料的选取。另外，机床的功率和刚度也是一个重要的参数。选择切削用量时，一般先选择切削深度ap，再选进给量f，最后选切削速度v。（2）切削深度ap的选择粗加工时，留出精加工余量后，在机床-刀具-工件系统刚度允许的情况下，尽可能用一次或较少走刀次数将粗加工余量切除。不能一次切除时，应按先多后少的不等余量的方法加工。切削表层有硬皮（或夹砂）的铸件或切削不锈钢等冷硬较严重的材料时，应尽量使切削深度超过硬皮（夹砂）或冷硬层的厚度，避免损坏刀具。精加工时，为了逐步提高零件的加工精度和表面光洁度，采取的方式是，逐步减小切削深度，和多次走刀。如果精加工时，刀具较好，可以在一次加工中切除较大的余量，同时还可以保证较高的精度和表面质量。（3）进给量f的选择1）粗加工时，进给量的选择应考虑以下几点：机床-刀具-夹具系统的刚度，如果该系统的刚度良好，进给量可以适当选取大一些，反之，怎尽可能选取较小的进给量。切削时，如果是切屑，则可以选取较大的进给量；如果是卷屑，则选取较小的进给量。在零件加工中，断续切削时，具有冲击力，故应考虑刀具的强度，加工时，进给量应尽可能的小；连续切削时，没有冲击，故可以选取较大的进给量。2）精加工时进给量的选取应考虑工件表面粗糙度的要求。一般粗糙度数值越小，则表示加工进给量也要相应的减小。但是，有的时候若进给量过小，表面粗糙度数值反而会增大，这是因为由于刀具圆弧刃的切削厚度是处于变化的，靠近副切削刃处，切削厚度比刃口圆弧半径要小得多，以至于零件的有部分未被切削到，而被挤在刀具的副后面与工件的已加工表面之间，剧烈硬化，使刀具的副后面磨损成沟槽。切削一段时间后，甚至可能出现几条沟槽，其间距等于进给量。故，在加工过程中，进给量过小，会使工件的已加工表面的粗糙度值增大。（4）切削速度v的选择切削速度的选择主要是根据工件和刀具材料进行的，在已选定的切削深度和进给量的基础上达到一定的刀具耐用度。在选择精加工切削速度时，应该尽量避开积屑瘤存在的切削速度区域。断续切削时，尽量避免冲击和热应力的产生，应适当降低工件的切削速度。在易发生振动的情况下，切削速度应尽量避开自激振动的临界速度vlim，以提高工件的切削速度稳定。3.2.3 切削液 （1）切削液的作用切削液的冷却作用主要是在切屑过程中，将切削热迅速从切削区域带走，使该区域的切屑温度降低，保持稳定。切削液的冷却性决定于它的热导率、比热容、汽化热、温度、流量、流苏以及冷却方式等。切削中采用切削液可以有效减轻刀具与切屑、刀具与加工表面间的剧烈摩擦。切削液能将切屑或磨削时砂轮脱离所产生的砂粒及时地冲洗下去，避免切屑堵塞或划伤已加工过的表面以及划伤机床的导轨。这一作用对在磨削，深孔加工等工序中尤其重要。切削液还应有防锈作用，以保护机床、刀具、工件等不会生锈。以及具备防腐、无毒、化学性能稳定等作用。（2）常用切削液的选用加工过程中，切削液的选取应根据待加工工件材料、刀具材料、加工的方式、加工的要求以及机床种类等情况进行综合考虑，并合理的选用。高速钢刀具耐热性差，在粗加工中，一般选用乳化液或合成切削液；在精加工中。一般选用以润滑为主的切削液。硬质合金刀具由于其耐热性好，故一般不采用切削液。从待加工材料方面来看，切削钢等塑性材料时，需要使用切削液。切削铸铁等脆性材料时，可以不使用切削液。在切削高强度钢、高温合金钢等难加工材料时，摩擦为高温高压边界摩擦状态，宜选用极压切削液或极压乳化液，有时还需要专门配置特殊的切削液。从加工的方法考虑，在钻孔、攻螺纹、铰孔以及拉削等加工过程中，刀具与已加工表面的摩擦严重，宜使用乳化液、极压乳化液等。3.3 机械的加工余量、工序尺寸以及毛坯尺寸的确定3.3.1 确定零件的毛坯及相关参数 后钢板弹簧吊耳的材料为35号钢，毛坯的制造方式为模锻。钢质模锻件的公差及机械加工余量按照GB/T 12362-2003来确定。在确定零件的毛坯尺寸以及公差和加工时的机械加工余量时，应该先确定一下几项因素：（1）锻件的公差等级根据该零件的用途和其技术要求，所以，根据相关资料，吊耳的锻件毛坯的公差等级，取普通级。即一般模锻工艺能够达到零件的技术要求。（2）毛坯锻件的质量mf根据零件图纸成品的标示，成品质量为2.6kg。估算其毛坯质量mf=3.5kg。（3）毛坯形状的复杂系数SS=mf/mn 由零件图纸知道，该工件的毛坯为锻件，同时，毛坯为非圆形锻件，但是是对称形的工件。根据非圆形对称锻件计算其质量公式为：mn=lbhp=170121607.85 根据S=mf/mn=0.412 根据S值的大小，锻件的形状复杂系数0.32S0.63，故取S2级（一般）。（4）锻件的材质系数M该工件的材料取35号钢，35号钢含碳量为小于0.320.40%，所以取M1级。（5）零件的表面粗糙度根据已知的零件图纸，可以得出：60mm的两外圆端面为Ra6.3um；300+0.052mm孔的两内侧Ra12.5um，两外侧Ra50um；370+0.025mm孔的内径Ra1.6um；300+0.052mm孔的内径Ra10.5um ；10.5mm孔的内径Ra10.5um；4mm的槽内侧面Ra50um。 3.3.2 确定零件的机械加工余量 根据锻件的质量、工件的表面粗糙度、形状复杂系数查1，124表5-6以及表5-7、表5-10，查得工件待加工表面的，单边加工余量如下表所示：表3-1 机械加工余量待加工部位机械加工余量取值60mm外圆端面1.72.22.0300+0.052mm孔的左外侧面1.72.22.0300+0.052mm孔的右外侧面1.72.22.0370+0.025mm孔3.03.0300+0.052mm孔2.02.010.5mm孔2.02.04mm的开口槽2.02.03.3.3 确定零件的毛坯尺寸根据零件图纸的加工要求，查1，124表5-6以及表5-7、表5-10，以及根据上表零件待加工表面的机械加工余量，综合考虑，得毛坯如下：图3-1 吊耳毛坯图该零件采用模锻，故毛坯制造时，有拔模斜度的要求。根据1，127表5-11得：外模锻斜度：锻件在冷缩时趋向离开模壁的部分用表示；内模锻斜度：锻件在冷缩时趋向贴紧模壁的部分用表示；模锻斜度的确定：模锻锤、热模锻压力机、螺旋压力机的外模锻斜度，按锻件各部分的高度H与宽度B以及长度L与宽度B的比值H/B、L/B确定。内模锻斜度按外模锻斜度值加大2或3。 故，后钢板弹簧吊耳的拔模斜度经计算后，查表5-11得不大于7。3.3.4 确定零件的加工工序尺寸根据零件的毛坯加工余量以及零件的精度、粗糙度要求，对后钢板弹簧吊耳的加工工序的余量进行确定：（1）60mm外圆端面有零件图纸以及毛坯图纸得知，60mm外圆端面的表面粗糙度为6.3um，要求较高，属于精加工。且单边机械加工余量为2.0mm。故选用IT11级精度，加工方式为粗铣和半精铣，其加工工序尺寸为粗铣1mm,半精铣1mm。表3-2 端面工序尺寸加工方法加工余量经济精度工序尺寸（D）表面粗糙度粗铣1.5IT111278.512.56.3半精铣0.5IT1112786.31.6（2）300+0.052mm孔的外侧面该孔的外侧面表面粗糙度要求为50um，单边机械加工余量为2mm,故选取IT14级精度以满足精度要求。加工方式则为粗铣。粗铣进给量为2mm。表3-3 外侧面工序尺寸加工方法加工余量经济精度工序尺寸（D）表面粗糙度粗铣2IT12142450（3）300+0.052mm孔的内侧面该孔的内侧面表面粗糙度要求为12.5um，单边机械加工余量为2mm,故选取IT12级精度以满足精度要求。加工方式任为粗铣。粗铣进给量为2mm。表3-4 内侧面工序尺寸加工方法加工余量经济精度工序尺寸（D）表面粗糙度粗铣2IT12142212.56.3（4）370+0.025mm孔，倒角1.530孔系加工，该孔长76mm,属于长孔加工，且表面粗糙度要求为1.6um，属于高精度，故选用IT8的加工精度。单边机械加工余量为3mm,加工方式为钻孔，扩孔，铰孔，以及用锪面钻倒角。单边机械加工余量为3mm。其中钻孔35mm，扩孔36.8mm，铰孔37mm，最后倒1.530角。表3-5 孔的工序尺寸加工方法加工余量（直径mm）经济精度工序尺寸（D）表面粗糙度钻孔4IT11133512.53.2扩孔1.8IT91036.83.20.8铰孔0.2IT8376.30.8（5）300+0.052mm孔，倒角145该孔加工长度为22mm，且表面粗糙度要求为12.5um，要求较一般。选取IT10级精度加工。加工方式为钻孔和扩孔。其单边机械加工余量为2mm,加工方式为钻孔和扩孔。加工工序尺寸则为钻孔28mm，扩孔30mm。表3-6 孔工序尺寸加工方法加工余量（直径mm）经济精度工序尺寸（D）表面粗糙度钻孔2IT10112812.56.3扩孔2IT9103012.56.3（6）10.5mm孔该孔的加工长度为22mm,表面粗糙度为12.5um，要求一般。因此孔较小，毛坯制造时并无制造出，所以加工时直接进行找正，然后进行钻孔工序。工序采用IT10级精度，加工方式任采用钻孔和扩孔。共促尺寸则为钻孔9mm，扩孔10.5mm。表3-7 孔工序尺寸加工方法加工余量（直径mm）经济精度工序尺寸（D）表面粗糙度钻孔9IT1011912.56.3扩孔1.5IT101110.512.56.3（7）4mm的开口槽槽系的要求较低，表面粗糙度要求为50um,可采用IT14级精度，加工方式为粗铣。该槽要求宽度为4mm,采用4mm的锯片铣刀一次加工完成。单边机械加工余量为2mm。3.3.5 尺寸链的计算图3-2 内侧端面铣削尺寸链计算如图3-2，尺寸A1，N为零件图上所示尺寸，A2为封闭环，求工序尺寸A2。则N=98.5/2=49.25mm(按照对称度定义，N的公差为0.31mm)。A1=（77+0.074）/2=38.5+0.037=38.51850.0185mm根据文献6，170 则N=A1+A2A2=98.5/2-38.5185=10.7315根据文献6，173式5.13封闭环上偏差ESA2=ESN-EIA1=0.31+0.0185=0.3285根据文献3，173式5.14EIA2=EIN-ESA1=-0.31-0.0.185=-0.3285所以，工序尺寸A2=10.73150.32853.4 确定切削用量以及工额定时3.4.1 铣60mm外圆端面（1）粗铣外圆端面1）刀具的选择：根据文献10，347表3-31选择高速钢圆柱铣刀。D=63mm。L=63mm。细齿Z=10。2）机床初步确定：根据文献1，150表5-74，再综合考虑已选择的刀具以及工件待加工部位，初步选定机床为X61W卧式万能铣床。3）确定每齿进给量：根据文献1，197表5-144 以及机床功率，刀具为细齿圆柱高速钢铣刀，查表得fz = 0.030.06 mm/z ；因采用对称端铣，故取fz = 0.06 mm/z。4）铣刀磨钝标准及耐用度确定：根据文献1，199表5-148，用高速钢圆柱铣刀粗加工钢材时，铣刀的刀齿后刀面最大磨损量为0.40.6，铣刀直径为63mm，耐用度为T=120min。5）确定切削速度和工作台每分进给量fMz：根据文献1，32表2-17中公式计算 （m/min） (3-1)3-1式其中，Cv=28.5，qv=0.45，xv=0.1，yv=0.20，uv=0.30，Pv=0.10，m=0.33，T=120min，ap=1.5mm，fz=0.06mm/z，ae=60mm，z=10，d=63mm，kv=1.0。综上所述V=14.85m/minn=100014.85/63=75.07 r/min根据X61W型万能卧式铣床主轴转速表文献1，152表5-75，选择n=100r/min=1.67r/min，则实际的切削速度为：V=dn/1000=0.33m/s工作台每分钟的进给量为：fMz=0.061060=36mm/min根据X61W型万能卧式铣床主轴转速表文献1，152表5-76，选择fMz=40mm/min,则实际的每分钟进给量为fz=40/1060=0.067mm/z。6）检验机床的功率根据文献1，34表2-18的计算公式，铣削的功率为 （kW） （3-2） （N） （3-3）3-3式中：CF=650，xF=1.0，yF=0.72，uF=0.86，wF=0，qF=0.86，ap=1.5mm，fz=0.067mm/z，ae=60mm，z=10，d=63mm，n=100r/min，kFc=0.63则，Fc=841.20N，v=0.33m/s3-2式Pc=0.22kwX61W铣床主电动机的功率为4kw，所以，所选取的切削用量合理。即fz=0.067mm/z，fMz=36mm/min，n=100r/min，v=0.33m/s7）基本工序时间的确定根据文献1，41表2-28的计算公式圆柱铣刀铣平面的基本时间为 （s） (3-4)3-4式中，l=60mm，l1=10mm，l2=2mm，i=1，d=63mm，ae=63mm， fMz=36mm/min则，Tj=66.5s=1.11min(2)半精铣外圆端面1）刀具的选择：半精铣的加工过程中，任使用同粗加工一样的刀具，即高速钢圆柱铣刀。D=63mm。L=63mm。细齿Z=10。2）机床初步确定：半精铣与粗加工在同一机床上完成。故机床任为X61W卧式万能铣床。3）确定每齿进给量：根据文献1，197表5-144 以及机床功率，刀具为细齿圆柱高速钢铣刀，查表得fz = 0.050.08 mm/z ；因采用对称端铣，故取fz = 0.05 mm/z。4）铣刀磨钝标准及耐用度确定：根据文献1，199表5-148，用高速钢圆柱铣刀粗加工钢材时，铣刀的刀齿后刀面最大磨损量为0.40.6，铣刀直径为63mm，耐用度为T=120min。5）确定切削速度和工作台每分进给量fMz：根据3-1公式计算其中，Cv=28.5，qv=0.45，xv=0.1，yv=0.2