后钢板弹簧吊耳零件的机械加工工艺及装备设计

1、重庆科技学院课程设计报告 院（系）:_机械与动力工程学院_ 专业班级: 机设转2011 学生姓名: 朱 韬 学 号: 2011520170 设计地点（单位）_ K708 设计题目:_ 后钢板弹簧吊耳零件的机械加工工艺及装备设计 完成日期:_ _ 2012年7月6日_ 指导教师评语: _ _ _ _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ _ 指导教师 （签字）: _ _ 目 录 课程设计设计任务书-1 序言-21、 零件的分析-31.1零件的作用-31.2零件的工艺分析-32、 工艺规程设计-32.1确定毛坯的制造形式- -32.2基面的选择-42.3制定工艺路线-42.4机械加工余量、工序尺寸及

2、毛坯尺寸的确定-62.5确定切削用量及基本工时-73、 专用夹具设计-103.1设计主旨-103.2夹具设计-10 课程设计总结-15 参考文献-15重庆科技学院课程设计任务书设计题目： 后钢板弹簧吊耳 零件的机械加工工艺及装备设计学生姓名朱 韬课程名称机械加工工艺及装备课程设计专业班级机械设计制造及其自动化（三年级专升应本）2011地 点K407起止时间第19周-第20周设计内容及要求1. 课程设计说明书1份；2. 机械加工工艺卡片1套；3. 毛坯图1张；4. 关键工序夹具设计图1套；设计参数1. 生产纲领：年产量6000件；2. 生产企业的机床为常见通用机床。 进度要求第一周星期一全天：明

3、确设计任务，收集资料； 第一周星期二全天：零件工艺分析； 第一周星期三全天：拟定工艺路线； 第一周星期四全天：填写工序卡； 第一周星期五全天：填写工序卡； 第二周星期一上午：初步设计夹具结构方案；第二周星期二全天：详细设计夹具结构；第二周星期三全天：详细设计夹具结构；第二周星期四全天：详细设计夹具结构；第二周星期五全天：完成设计说明书；参考资料1 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册.上海：上海科学技术出版社，20062 赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京：机械工业出版社，20043 黄天铭主编.机械制造工艺学.重庆：重庆大学出版社，1988其它说明.本表应在每次实施前一周由负责教

4、师填写二份，院系审批后交院系办备案，一份由负责教师留用。.若填写内容较多可另纸附后。3.一题多名学生共用的，在设计内容、参数、要求等方面应有所区别。系主任： 指导教师：李钢序 言 机械制造工艺学课程设计是我们在学完了大学的基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的，是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们大学学习生活中占有十分重要的地位。 对我个人而言，我希望能通过这次课程设计对未来自己从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。由于能力有限，设计中尚有不足之处，恳请老师

5、和朋友给予指教。1 零件的分析1.1 零件的作用 本次课程设计零件是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。1.2 零件的工艺分析后钢板弹簧吊耳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mm的孔，其中两外圆端面表面粗糙度要求为，mm的孔内表面粗糙度要求为。（2 ）以孔为主要加工表

6、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 工艺规程设计2.1确定毛胚的制造形式零件材料为35钢。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性以及减震性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件，因此选用锻件，保证零件工作可靠。由于零件年产量为6000件，已达到大批生产的水平，而且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

7、 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程出问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.2.1 粗基准的选择 粗基准的选择应充分考虑以下因素：应以加工表面为粗基准，选择加工余量要求均匀的重要表面，选择加工余量最小的表面，选择平整、光洁、面积足够大的表面，应避免重复使用。为了满足上述要求，并结合零件图实际情况。该零件因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。为了

8、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2.2.2 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。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 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。根据各表面加工要求和尺寸精度，确定各表面以及孔的加工方法如下：2.3.1 工艺路线方案一：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

9、16;30孔，倒角工序5：铣Ø30孔的内侧面工序6：铣Ø30孔的外侧面工序7：铣宽度为4的开口槽工序8：终检2.3.2 工艺路线方案二： 工序1：铣Ø30孔的内侧面工序2：铣Ø30孔的外侧面工序3：钻，扩孔工序4：钻，扩，铰Ø30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2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工两外圆端面，然后再以此为基面加工孔，再加工孔，Ø30孔，最后加工Ø30孔的内外侧面以及宽度为4的开口槽铣，则与方案二相反，先加工

10、16;30孔的内外侧面，再以此为基面加工孔，Ø30孔，宽度为4的开口槽，最后加工两外圆端面，孔。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，Ø30孔，再加工Ø30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：工序1：铣两外圆端面工序2：钻，扩，铰孔，倒角工序3：铣Ø30孔的内侧面工序4：铣Ø30孔的外侧面工序5：钻，扩，铰Ø30孔，倒角工序6：钻，扩孔工序7：铣宽度为4

11、的开口槽工序8：终检2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢，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：2.4.1 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。2.4.2 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=0.22.4.3 铣Ø30孔的内侧面考虑其表面粗糙度要求为，只

12、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。2.4.4 铣Ø30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。2.4.5 加工Ø30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：Ø30 2Z=0.22.4.6 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=1.52.4.7 铣宽度

13、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。2.5时间定额的计算2.5.1 基本时间计算工序6：钻，扩孔机床：专用组合钻床刀具：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，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

14、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2.5.1 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

15、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： 3. 加工工艺孔夹具设计3.1设计主旨本夹具主要用来钻、扩、两个工艺孔。这两个工艺

16、孔均有表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与圆垂直。本到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。3.2 夹具设计3.2.1定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知，两工艺孔位于零件孔上，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、扩的孔与侧面垂直，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钻扩铰工序的定位基准，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孔端面为主要定位基面 ，以孔孔下端长V型块限制4个自由度，以孔配和圆柱销限制工件的一个自由

17、度，支承板限制1个自由度，既可采用。3.2.2定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销进行设计。由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为所以两工艺孔的中心距为 ，而两工艺孔尺寸为Ø30，。根据机床夹具设计手册削边销与圆柱销的设计计算过程如下：（1）、确定两定位销中心距尺寸及其偏差 =（2）、确定圆柱销直径及其公差 （基准孔最小直径）取f6所以圆柱销尺寸为 （3）、削边销的宽度b和B （由机床夹具设计手册） （4）、削边销与基准孔的最小配合间隙 式（5-1）其

18、中： 基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙代入数据由公式（5-1）得（5）、削边销直径及其公差 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。（6）、补偿值 3.2.3定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：（1）、移动时基准位移误差 =(2)、转角误差 其中：3.2.4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。得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同

19、。因此进行夹紧立计算无太大意义。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。3.2.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、两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、两个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据的规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。扩工艺孔钻套结构参数如下表：扩工艺孔钻套数据表 dHD公称尺寸允差10.51616-0.006-0.01826221241011.520.5 其结构参数如下表：固定衬套数据表dHDC

20、公称尺寸允差公称尺寸允差16+0.01901622+0.039+0.02510.6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3.2.6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与Ø30孔距离要求为粗糙度表面粗糙度。固定衬套采用孔径为，同轴度公差为。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。

21、即要求：（1）、各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸。（3）、当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时，相对于最大实体尺寸的偏离量为，此时轴线的位置度误差可达到其最大值。工艺孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸满足。工艺孔的表面粗糙度，由本工序所选用的加工工步钻、扩、满足。3.2.7夹具设计及操作的简要说明由零件图可知，两工艺孔位于零件孔上，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、扩的孔与侧面垂直，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