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后钢板弹簧吊耳的粗镗φ37孔夹具设计及加工工艺装备含proe三维及非标6张CAD图,钢板,弹簧,37,夹具,设计,加工,工艺,装备,proe,三维,非标,CAD

内容简介：

设计课题任务书 院(部)： 专业： 指导教师学生姓名学号班级课题名称编制 后钢板弹簧吊耳 零件的机械加工工艺，设计 粗镗37孔 专用夹具内容及任务根据给定的零件图样，生产纲领按中等批量。编制 后钢板弹簧吊耳 零件的机械加工工艺规程，编制 粗镗37孔 工序的工序卡及设计其专用机床夹具。拟达到的要求或技术指标一、设计图纸1、毛坯图、零件毛坯合图各一张(3或4号图CAD出图，手工图为2号或3号装配)2、关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图)3、指定工序夹具装配图一张(2或3号图)4、夹具部分零件图12张(图幅自定)二、设计说明书1、设计说明书(一份，格式按毕业设计规范要求)2、夹具3D装配效果图一张(3或4号图，可渲染)、夹具视频一份。以书面交设计资料，同时交电子文档备查。进度安排起止日期工作内容第一周至周3搜集、准备参考资料，完成机械加工工艺及比较第一周结束完成工艺卡及其相关计算，完成零件定位分析等第二周至周3设计夹具，完成装配图；建立部分零件三维模型第二周结束完成说明书、全部图纸，准备答辩主要参考资料1 机械零件设计手册M.北京:机械工业出版社,1998.2 谢祚水. 机构优化设计概论M. 北京：国防工业出版社，1997.3 孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2001.4 濮良贵.机械设计M.北京:高等教育出版社,20015 夹具设计手册摘 要机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据。后钢板弹簧吊耳是汽车悬架中的常见零件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，先粗后精的原则。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面为基准加工孔，再以大孔轴线为基础定位加工大外圆端面。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。整个加工过程均可选用不同的普通机床。关键词：后钢板弹簧吊耳工艺分析，机械加工工艺设计，加工工艺原则，夹具设计I目 录摘 要I前 言1第1章 后钢板弹簧吊耳零件工艺分析21.1 后钢板弹簧吊耳零件的作用21.2后钢板弹簧吊耳零件的结构特点21.3后钢板弹簧吊耳零件的结构工艺性2第2章 后钢板弹簧吊耳零件工艺设计32.1 后钢板弹簧吊耳生产类型的确定32.2 后钢板弹簧吊耳毛坯的选择与毛坯图说明32.2.1后钢板弹簧吊耳毛坯的选择32.2.2后钢板弹簧吊耳毛坯图说明32.3 后钢板弹簧吊耳工艺路线的确定42.3.1 工艺路线的确定42.3.2 各表面加工方法62.3.3 加工设备与工艺装备的选择62.3.4 毛胚加工与余量计算73粗镗37mm孔夹具设计93.1加工37mm孔的总体方案设计93.2加工37mm孔的定位分析及误差计算113.3加工37mm孔的夹紧机构设计与夹紧力计算123.4加工37mm孔的夹紧操作动作说明13设计心得14参考文献15附 录 粗镗37mm孔三维图16II 前 言随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，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。机械的加工工艺及夹具设计是在完成机械制造基础技术和Proe电脑技术等一系列后书本后一次课程设计，进行的一次理论联系实际的综合运用，这将使我们对专业知识、技能有着进一步的提高，为以后从事专业技术工作打下一定的基础。通过这次课程设计，可对以前学过的课程进行一次综合的深入的总复习，把学习到的理论知识和实际结合起来，从而提高自己利用所学知识去分析问题，解决问题的能力。1 第1章 后钢板弹簧吊耳零件工艺分析1.1 后钢板弹簧吊耳零件的作用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。后钢板弹簧吊耳的减震作用是车辆载重后，使钢板能够得到伸展，延伸，拥有正常的缓冲作用。故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。（4号黑体，段前0.5行，段后0.5行，单倍行距）1.2后钢板弹簧吊耳零件的结构特点 零件成左右对称结构，且上下2个孔的中心线在同一水平面，两孔中心线之间的距离为本零件加工精度要求最高的。且在30mm两孔心向下对称向下开槽。此工件主要用于厢轿车悬架减震，故对于60和30孔之间的加工精度要求高于工件内侧面的对称度，在加工，安装过程都应该注意到这一点。1.3后钢板弹簧吊耳零件的结构工艺性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。16 第2章 后钢板弹簧吊耳零件工艺设计2.1 后钢板弹簧吊耳生产类型的确定经网络查询后钢板弹簧吊耳作为汽车易损零件，其生量已达到大批生产的水平(N=40000)，而且零件的轮廓尺寸不大，根据书机械制造工艺与夹具查阅为提高生产效率和锻件精度，故可以采用模锻制造毛坯，使用模锻（利用锻锤）。2.2 后钢板弹簧吊耳毛坯的选择与毛坯图说明2.2.1后钢板弹簧吊耳毛坯的选择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，且以决定毛坯选用锻件;故毛坯材料应具有良好的综合力学性能,即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，能够很好的满足厚钢板弹簧吊耳的力学性能要求，且生量已达到大批生产的水平(N=40000)，而且零件的轮廓尺寸不大，为节省成本且提高效率，零件材料选为35号钢。35钢为优质炭素结构钢,经热处理(淬火+高温回火)可以达到上述要求。2.2.2后钢板弹簧吊耳毛坯图说明粗基准选择应当满足以下要求：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。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。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。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。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。2.3 后钢板弹簧吊耳工艺路线的确定2.3.1 工艺路线的确定工艺路线的确定，本着先基准后其它，先面后孔，先主要表面后次要表面，和先粗后精的加工原则。工艺方案一：工艺序号加工方式加工精度工序1模锻工序2去毛刺工序3热处理工序4扩，粗铣37mm孔IT11-IT13工序5粗铣60mm外圆端面IT11-IT13工序6粗铣77mm内侧面IT11-IT13工序7钻，扩30mm孔IT11-IT13工序8钻2X10.5mm孔IT11-IT13工序9精镗37mm孔IT7-IT8工序10倒角工序11调质处理工序12精铣60mm外圆端面IT7-IT8工序13浮动镗37mm孔IT6-IT7工序14精镗30mm孔IT7-IT8工序15精镗77mm内侧面IT7-IT8工序16铣4mm开槽口IT11-IT13工艺方案2：工艺序号加工方式加工精度工序1模锻工序2去毛刺工序3热处理工序4粗铣60mm外圆端面IT11-IT13工序5粗铣77mm内侧面IT11-IT13工序6扩，粗铣37mm孔IT11-IT13工序7钻，扩30mm孔IT11-IT13工序8半精镗37mm孔IT8-IT9工序9钻2X10.5mm孔IT11-IT13工序10倒角工序11调质处理工序12精铣60mm外圆端面IT7-IT8工序13精镗37mm孔IT7-IT8工序14精镗30mm孔IT7-IT8工序15精镗77mm内侧面IT7-IT8工序16铣4mm开槽口 上述两个工艺方案的特点在于：方案二是先加工60mm两外圆端面，然后再以此为基面加工37mm孔，再加工尺寸77mm的内侧面，最后加工30mm孔以及宽度为4mm的开口槽铣，则与方案一相反，先加工37mm孔，再以此为基面加工60mm外圆端面，尺寸77mm的内侧面，在加工30孔和宽度为4mm的开口槽，经比较可见，先加工37mm孔，以后位置度较易保证，并且定位及装夹都较方便，但方案二中先加工10.5mm孔，30mm孔，再加工30mm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，开槽口4mm应作为最后一个加工工序。则选择方案一。2.3.2 各表面加工方法（1）右端面采用粗铣，半精铣。（2）37孔采用钻孔，粗镗，30孔采用钻，扩，半精镗，精镗。（3）左端面采用粗铣，半精铣，倒角。（4）4mm缺口采用粗铣。（5）10.5孔采用钻。（6）77mm内侧面采用粗铣，精铣。2.3.3 加工设备与工艺装备的选择由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为通用机床加专用夹具为主，辅 以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床的传送均由人工完成。（1）粗铣60mm面和02mm面选择X62W万能铣床，专用铣夹具，百分表。（2）精铣60mm，钻37mm通孔，保证长度48mm,选择X62W万能铣床和Z3025台式钻床。（3）夹住60mm外圆端面，粗铣内侧面，保证长度77mm，采用X62W万能铣床。（4）扩孔30mm选择组合机床，专用扩孔刀和铰孔刀，百分表。（5）精铣60mm外圆端面，保证至定位基准长度为70mm，选择X62W万能铣床。（6）钻10.5，选择专用钻夹具，Z3025台式钻床。（7）浮动镗37H10,保证37+/_0.011，采用组合机床。（8）镗30.0.41/0,距37面中心距110mm.，选用C6136，专用车夹具。（9）在22面上铣的缺口,其宽度度为4mm,采用X62W万能铣床。（4号黑体，段前0.5行，段后0.5行，单倍行距）2.3.4 毛胚加工与余量计算“后钢板弹簧吊耳”零件材料为Q235，硬度HBS为149187，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。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60mm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37mm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：35mm 扩孔：36mm 2Z=1.8铰孔：37mm 2Z=0.2(3) 铣30mm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30mm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30mm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：28mm 扩孔：29.8mm 2Z=1.8铰孔：30mm 2Z=0.2(6) 加工10.5mm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：9mm 扩孔：10.5mm 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。3粗镗37mm孔夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过与指导老师和同组同学协商，还有在机床夹具设计手册上的参考，和网上的相应专业知识的吸收决定设计第1道工序粗镗37mm的孔。3.1加工37mm孔的总体方案设计方案一：用立式镗床加工工件，将毛配件横向放置，将圆柱体那面放在V形架上后用旋紧螺钉固定，将夹具装备及毛配工件固定放置在支撑台上，将镗套放置在夹具装置的上方，进行对刀，然后从上向下镗孔。 图3.1 方案设计一方案二：用卧式镗床加工工件，将毛配件圆柱体那面放置在半圆孔中，再用压板压住加强筋，随后用螺钉固定住，后面用三爪卡板卡住，进行对刀，随后主轴开始转动，镗刀经过镗套开始镗孔。 图3.2 方案设计二方案对比：机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，已接受加工的工艺装备。两种方案的总体设计符合机床夹具的通用作用，但是要选择能更可靠地保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能的方案，方案的对比在机械制造中也占有重要地位。方案一的设计过于老套，虽然可以完成加工动作，但在现如今的机械制造行业中，需要的是更加优秀的加工策略，而方案二恰好就满足了现代制造所提倡的新型设计方案，相比与方案一是有过往而无不及。下面就仔细介绍二者的优劣所在，设计方案一所设计的夹具机构太大，太过于笨重，而且制造费用较高，加工精度相比与方案二较低，加工难度较高，夹紧方式并不是太稳定，没有方案二的夹具稳固。方案二的设计结构虽然内部零件较多，但是总体结构大小并不是很大，方便拆卸，装载方便，能很有效的夹紧工件，并不会损坏工件。方案选择：方案二。3.2加工37mm孔的定位分析及误差计算由零件图可知，加工37mm孔必须对工件进行完全定位。使用车床加工。定位方案一：外圆柱面定位，用60mm端面的圆柱体放在V形块上限制4个自由z度，加强筋用长销压紧限制1个自由度，底部再用支承板限制1个自由度。定位方案二：外圆柱面定位，用60mm的端面的圆柱体放在长半圆孔上限制4个自由度，压条压紧加强筋又限制了一个自由度，并且将加工件的一部分放入了专用的磨具当中又成功限制了一个自由度。方案对比：比较两个方案可知，方案一的定位方式相比与方案二无论是从装夹速度、定位的准确度、安全生产出效率等方面，方案二较好，因为方案二可以很好的保证加工精度并且装夹速度快且安全故选择方案二。方案选择：最优选择方案二。图3.3定位方案一分析图 图3.4 定位方案二分析图误差计算：夹具的主要定位元件是一根定位轴。所以定位轴的尺寸误差为本工序的主要误差。该定位轴的尺寸与公差现定与本零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差相同 所以取其精度等级为6级即。定位轴与零件的最大间隙为：max=0.05-(-0.033)=0.083mm而零件要求的最小偏差为：min=0-(-0.01)=0.01因此最大间隙满足精度要求。3.3加工37mm孔的夹紧机构设计与夹紧力计算夹紧机构的设计：由于该加工工工件体积不是很大，所以夹紧机构的设计不需要太复杂，所需的夹紧装置也可较少，所以本次夹紧机构的设计为带柄形状装夹，采用铸件52外圆定位，压条压紧加强筋，蝶形螺栓、蝶形螺母锁紧的方式，这种夹紧方式不仅夹紧效果好且装夹方便实用，不需要繁琐的操作。切削力和夹紧力的计算：由于本道工序主要完成工艺孔的镗、扩、铣加工，而镗削力远远大于扩和铣的切削力。因此切削力应以镗削力为准。由参考文献3得：钻削力的计算公式： （3.1）钻削力矩的计算公式： （3.2）其中：（加工孔的直径）;；代入公式（3.1）和（3.2）得夹紧力的计算：水平分力：Fh=1.3*F=8964.8N计算夹紧力时，必须把安全系数K考虑在内 （3.3）式中K1-基本安全系数1.5K2-加工性质系数1.1K3-刀具钝化系数1.1K4-断续切削系数1.1则实际所需夹紧力为F=K*Fh=16789.347N3.4加工37mm孔的夹紧操作动作说明夹具的装配是先把将带柄工装压条锁紧，再装车床三爪卡盘，其一端固定，并打表校正锁紧卡盘，松开压条，放入工装后锁紧，对刀试加工，夹具安装完毕。加工时把工件装在心轴上，保证定位要求，加开口垫片，用螺母拧紧。加工孔完成后，拧松螺母至能拿出开口垫片即可，拿出开口垫片，取出工件。设计心得 后钢板弹簧吊耳的加工工艺及夹具设计，主要是对后钢板弹簧吊耳的加工工艺和夹具进行设计。在本次设计中由我负责的主要是第一道工序加工37mm的孔。设计开始时期我就将定位方式定在了外圆柱面定位，因为我是第一道工序所以，要将毛胚件的基础结构充分利用，而我要加工那个37mm的孔外面正好是一个规则的圆柱体，所以我就将定位的重点放在了那里，我想到了两种定位方式，一种是V形块定位，一种是半圆孔定位，经过多方面对比衡量，我选择了半圆孔定。夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构，我将在网上和书上的相应夹紧知识吸收汇总，定下了相应的夹具机构。在本次由我负责的设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在本次课程设计中需要考虑到很多问题，如工艺路线的选择，必须保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，要合理选择定位基准选择，同时考虑定位以及由定位造成对加工的零件的精度的影响。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。 虽然我很努力去做，去查找资料，去询问老师和同学，但我的这个加工37mm的孔设计仍存在一些不足：由于我没有看过后钢板弹簧吊耳的工作状况、实际加工，所以本次设计的夹具在实际应用中肯定会出现一些没考虑到的问题。在计算切削力和夹紧力时，其中的许多数据都是在理想的条件下得到的，工件在实际的运转下，还应根据现场的具体情况而定。参考文献1 赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书M机械工业出版社，1994：14182 徐圣群简明机械加工工艺手册M上海科学技术出版社，2008：610 3 王光斗机床夹具设计手册M上海科学技术出版社，2000：19204 艾兴切削手册M机械工业出版社，1994：10185 鲁昌国机械制造技术M大连理工大学出版社，2009：7126 王先奎机械制造工艺学M机械工业出版社，2010：8137 朱耀祥现代夹具设计手册M机械工业出版社，2010：19208 薛源顺. 机床夹具设计M. 机械工