后钢板弹簧吊耳工艺流程设计(修改整合版).doc

机械制造工艺学课程设计说明书选题：CA10B解放牌汽车后钢板弹簧吊耳（零件号831010）班级： 姓名： 学号：一、零件的分析（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。图2.1 后钢板弹簧吊耳零件图（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 的孔的内侧面表面粗糙度要求为 ，2个 的孔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 。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（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 . 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 .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.工艺路线方案一工序号工序内容设备1粗铣60mm两端的端面X6120卧式铣床2钻、扩、铰37mm孔，并倒角1.5Z525型立式钻床3精铣60mm孔两端的端面X6120卧式铣床4铣30mm的两端的内端面X6120卧式铣床5铣30mm的两端的外端面X6120卧式铣床6钻、扩30mm孔 倒角1Z525型立式钻床7拉30mm孔Z525型立式钻床8钻、扩10.5mm孔Z525型立式钻床9铣宽为4mm的开口槽X6120卧式铣床10去毛刺钳工台11终检2.工艺路线方案二工序号工序内容设备1粗铣和精铣60mm两端的端面X6120卧式铣床2钻、扩、铰37mm孔，并倒角1.5Z525型立式钻床3铣30mm的两端的内端面X6120卧式铣床4铣30mm的两端的外端面X6120卧式铣床5钻、扩10.5mm孔Z525型立式钻床6钻、扩、铰30mm孔 倒角1Z525型立式钻床7宽为4mm的开口槽X6120卧式铣床8去毛刺钳工台9终检3.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、，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：工序号工序内容设备1铣60mm两端的端面X6120卧式铣床2钻、扩、铰37mm孔，并倒角1.5Z525型立式钻床3铣30mm的两端的内端面X6120卧式铣床4铣30mm的两端的外端面X6120卧式铣床5钻、扩、铰30mm孔 倒角1Z525型立式钻床6拉30mm孔Z525型立式钻床7钻、扩10.5mm孔Z525型立式钻床8宽为4mm的开口槽X6120卧式铣床9去毛刺钳工台10终检(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钢，硬度HBS为149187，生产类型为中批量生产，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) 铣两外圆端面考虑其加工表面粗糙度要求为，可以先粗铣，再精铣，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取2Z=5已能满足要求(2) 加工孔其表面粗糙度要求较高为，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=1.8铰孔： 2Z=0.2(3) 铣孔的内侧面考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取2Z=3已能满足要求。(4) 铣孔的外侧面考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据机械加工工艺手册表2.3-5，取2Z=3已能满足要求。(5) 加工孔 其表面粗糙度要求较高为，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=1.8铰孔： 2Z=0.2(6) 加工孔其表面粗糙度要求较高为，其加工方式可以分为钻，扩，两步，根据机械加工工艺手册表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 扩孔： 2Z=1.8(7) 铣宽度为4的开口槽考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据机械加工工艺手册表2.348，取2Z=2已能满足要求。（五）确定切削用量及基本工时（机动时间）工序1：粗、精铣两外圆端面机床：普通铣床 刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数，细齿数（1）、粗铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-13，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-23，取，机床主轴转速： 式（2-1）取=30, =63代入公式（2-1）得：根据机械加工工艺师手册表11-4，取实际铣削速度：工作台每分进给量： 式（2-2）取=，=代入公式（2-2）得：取根据机械加工工艺手册 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：走刀次数为1机动时间： 式（2-3）取，, 代入公式（2-3）得：以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为（2）、精铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-13，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-23，取，取=30, =63代入公式（2-1）得：机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表11-4，取实际铣削速度：取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量：根据机械加工工艺师手册 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，代入公式（2-3）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2：钻，扩，铰孔，倒角机床：普通钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-10，取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据机械加工工艺师手册表28-13，取取切削速度取=24, =35代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1机动时间： 式 (2-4)取，, ,代入公式（2-4）得：（2）、扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-30，参照机械加工工艺师手册表28-31，取切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取取=19, =36.8代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度： 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度：刀具切入长度 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：（3）铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-35，取根据机械加工工艺师手册表28-36，取取切削速度取=9.1, =37代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：（4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。工序3：粗铣孔的内侧面机床：普通铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-29，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-29，取，取=24, =50代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表11-4，取实际铣削速度：取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量：取根据机械加工工艺手册 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，,代入公式（2-3）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：普通铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-29，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-29，取，取=24, =50代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表11-4，取实际铣削速度：取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量：取根据机械加工工艺手册 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，,代入公式（2-3）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5：钻，扩，铰孔机床：普通钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-10，取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据机械加工工艺师手册表28-13，取取切削速度取=24, =28代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（2）、扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-30，参照机械加工工艺师手册表28-31，取切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取取=19.8, =29.8代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度： 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度：刀具切入长度 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（3）铰孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-35，取根据机械加工工艺师手册表28-36，取取切削速度取=9.9, =30代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。工序6：钻，扩孔机床：普通钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、（1）、钻孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-10，取由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则根据机械加工工艺师手册表28-13，取取切削速度取=24, =9代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为（2）、扩孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺师手册表28-30，参照机械加工工艺师手册表28-31，取切削速度：参照机械加工工艺师手册表28-31，取取=25, =10.5代入公式（2-1）得机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表9-3取实际切削速度： 根据机械加工工艺师手册表28-42被切削层长度：刀具切入长度 刀具切出长度： 走刀次数为1取，, ,代入公式（2-4）得：机动时间：以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 工序7：粗铣宽度为4的开口槽机床：普通铣床刀具：高速刚锯片铣刀 粗齿数 铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺师手册表30-13，取铣削速度：参照机械加工工艺师手册表30-23，取，取=30, =63代入公式（2-1）得：机床主轴转速：，根据机械加工工艺师手册表11-5，取实际铣削速度：取=，=代入公式（2-2）得：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册 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，, 代入公式（2-3）得：机动时间：2.7时间定额计算及生产安排参照机械加工工艺手册表2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 式 (2-5)其中： 单件时间定额 基本时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1：粗、精铣两外圆端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-48，取，k=0.13代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序2：钻，扩，铰孔，倒角机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-43，取，k=0.1214代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序3：铣孔的内侧面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-48，取，k=0.13代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序4：铣孔的外侧面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-43，取，k=0.1214代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序5：钻，扩，铰孔，倒角机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-48，取，k=0.1214代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序6：钻，扩孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-43，k=12.14取，k=0.1214代入公式（2-5）得单间时间定额： 工序7：铣宽度为4的开口槽机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5-45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5-48， 取，k=0.13代入公式（2-5）得单间时间定额： 三、夹具设计加工工艺孔夹具设计（1）加工工艺孔夹具设计本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为，表面粗糙度要求，表面粗糙度为3.2um，与端面垂直。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。（2）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、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）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。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 心轴外圆直径公差（mm）。图3.2 心轴垂直放置时定位分析图（4）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表1-2-7得：轴向切削力： 钻削扭矩： 式中： , ,为修正系数，由机床夹具设计手册表1-2-8查得：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。（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