设计后钢板弹簧吊耳零件机械加工工艺规程及工艺装备

1、机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：设计“后钢板弹簧吊耳”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计者： xxxxxxxxx班级学号：xxxxxxxxxx指导老师：李mmmmm江南大学2009年7月1日星期三江南大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计“后钢板弹簧吊耳”零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具内容：1、零件图 1张 2、毛坯图 1张 3、机械加工工艺综合卡片 1张 4、机械加工工序综合卡片 1张 5、夹具装配图 1张 6、夹具体零件图 1张 7、课程设计说明书 1份原始资料:该零件图样，班级学号： xxxxxxxxx学 生： xxxxxxx 指导老师： 李xxxxx 2009

2、/7/1目录1、 序言(3)2、 零件的工艺分析及生产类型的确定.（3）3、 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图(4)4、 选择加工方法，制定工艺路线.(6)5、 工序设计.(9)6、 确定切削用量及基本时间（工序5）.(11)7、 夹具设计.(13)8、 设计小结.(16)序 言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计

3、及未来从事的工作打下了良好的基础。一、零件的工艺分析及生产类型的确定1、 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。 后钢板弹簧吊耳零件图 后钢板弹簧吊耳三维图2、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

4、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。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1、选择毛坯 该零件材料为35钢。该零件在工作过程中经常承受交变载荷及冲击性载荷，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成形。这从提

5、高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 参见课程设计指南第五章第一节，钢制模锻件的公差及机械加工余量按GB/ 12362-2003确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。 （1）锻件公差等级 有该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。 （2）锻件质量mf 根据零件成品的质量为2.6kg，估算为mf=4.5kg。 （3）锻件形状复杂系数S S=mf/mN 该锻件为方形，假设其长为180mm，宽为120mm，厚为70mm，则由公式（5-4）、公式（5-5） =180130707.85=12.8583kg S=4.5/12.

6、8583=0.3 5 由于0.35介于0.32和0.63之间，故该零件的形状复杂系数S属S2级。（4）锻件材质系数M 由于该零件材料为35钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。 （5）零件表面粗糙度 由零件图知，其各表面均1.6。3、确定机械加工余量 根据锻件质量 零件表面粗糙度、形状复杂系数查表5-9，由此查得单边余量在厚度方向为1.72.2mm。4、确定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度1.6。分析本零件，各表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值。当表面需经粗加工和半精加工时，可取

7、其较大值）。 综上所述，确定毛坯尺寸见下表：零件尺寸单边加工余量锻件尺寸mm2mm80mm2mm73mm22mm2mm26mm5、确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数从表5-6、表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允许偏差见表如下：锻件尺寸偏差根据80mm+2.0-0.5表5-773mm+2.0-0.5表5-726mm+1.5-0.5表5-76、设计毛坯图（1）确定模锻斜度 本锻件由于上、下模膛深度相等，模锻斜度应以模膛对称中心面的一侧计算。 按表5-11，模锻斜度=57（2）确定分模位置 由于毛坯是HD的柱形类锻件，应采用中心分模，可使材料利用率得到提高。为便于起模及

8、便于发现上、下模锻过程中错移，选择中心对成平面为分模面，分模线为直线，属于直分模线。（3）确定毛坯的热处理方式 钢制毛坯经锻造后应安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。 下图所示为毛坯图：三、选择加工方法，制定工艺路线1、定位基准的选择 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

9、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，

10、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、零件表面加工方法的选择 本零件的加工面有外圆端面、孔、槽等，材料为35钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考指南有关资料，其加工方法选择如下。铣两外圆mm端面 由公差等级、表面粗糙度为6.3，先需进行粗铣，再进行精铣。(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。(3) 铣孔的内侧面考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工。(4) 铣孔的外侧

11、面考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工。(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。(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。(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。3、制定工艺路线由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。工艺方案一表 2.1 工艺方案一表工序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，铰孔，倒角工序5：铣孔的内侧面工序6：铣孔的外侧面工序7：铣宽度为4的开口槽工序8：去毛刺工序9清洗工序10检验工艺方案二表 2.2 工艺方案

12、二表 工序1：铣孔的内侧面工序2：铣孔的外侧面工序3：钻，扩孔工序4：钻，扩，铰孔，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：去毛刺工序9清洗工序10检验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，孔，最后加工孔的内外侧面以及宽度为4的开口槽铣，则与方案二相反，先加工孔的内外侧面，再以此为基面加工孔，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，孔，再加工孔的内外侧面，不符合先面后孔的加工原则，加

13、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：铣孔的内侧面工序4：铣孔的外侧面工序5：钻，扩，铰孔，倒角工序6：钻，扩孔工序7：铣宽度为4的开口槽工序8：去毛刺工序9清洗工序10检验四、工序设计1、选择加工设备与工艺装备（1）选择加工设备与工艺装备工序1、3、4是粗铣、精铣。各工序的工步不多，成批生产不需要很高的生产率，故选用专用组合铣床即可。工序2、5、6为钻孔、扩孔、铰孔。选用Z525立式钻床。2、选择夹具 本零件除粗铣、精铣、钻孔等工序需要专用夹具外，其他各工

14、序使用通用夹具即可。3、选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 在铣床上加工的工序，铣端面时选用高速钢圆柱形铣刀，铣槽是选用高速钢锯片铣刀。 在Z525立式钻床上钻孔时选用麻花钻，扩孔时选用扩孔钻，铰孔时选用铰刀。4、选用量具 本零件属成批成批生产，一般情况下尽量采用通用夹具。根据零件的精度要求、尺寸和形状特点，参考指南有关资料，选择如下： （1）选择加工孔用量具。 本零件各孔加工面的量具见下表：工序加工面尺寸尺寸公差量具2锥柄圆柱塞规0.055锥柄圆柱塞规0.05（1） 选择铣端面量具 本零件各端面加工的量具如下表：工序加工面尺寸尺寸公差量具181mm外径千分尺75100mm76mm0.4374

15、mm外径千分尺75100mm77mm0.07425mm专用卡板22mm2、确定工序尺寸后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢，硬度HBS为149187HBS，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

16、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

17、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时间（工序5） 切削用量包括背吃刀量，ap,进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定ap，f,再v.1.工序5切削用量及基本时间确定（1）切削用量 本工序为钻，扩，粗绞，精绞孔。已知工件材料为35钢，锻件，钻床为Z525立式钻床。 用的麻花钻钻孔，用标准扩孔钻扩孔，最后用的标准铰刀铰孔。 确定钻孔的切削用量因为钻孔至28mm，所以ap=14mm确定进给量f 根据表5-127，f表=0.450.55，选f=0.48确定切削速度v 按表2-13的计算公式确定 式中，=6.6 Zv=0.4 Xv=0 Yv=0.5 m=0.3

18、 d0=28 T=50 kv=0.87所以V=9.7mm/min。机床主轴转速：=110.3r/min，根据课程设计指南表5-65，取n=140 r/min实际切削速度：12.3 mm/min 确定扩孔的切削用量扩孔至29.8mm，所以ap=1.4mm确定进给量f 根据表5-128得 f=0.81.0,选f=0.81确定切削速度v 按表2-13的计算公式确定 式中，=18.6 Zv=0.3 Xv=0.2 Yv=0.5 m=0.3 d0=29.8 T=40 kv=0.8所以V=14.1mm/min机床主轴转速：=150.6r/min，根据课程设计指南表5-65，取n=140 r/min实际切削速

19、度：13.1 mm/min 确定绞孔的切削用量绞至30mm，所以ap=0.1mm确定进给量f 根据表5-129得 f=0.81.8,选f=0.81确定切削速度v 按表2-13的计算公式确定式中，=12.1 Zv=0.3 Xv=0 Yv=0.65 m=0.4 d0=30 T=80 kv=0.9所以v=6.00mm/min机床主轴转速：=63.7r/min，根据课程设计指南表5-65，取n=97 r/min实际切削速度：9.13 mm/min （2）基本时间 刀具材料，28高速钢麻花钻、29.8高速钢扩孔钻、30高速钢标准铰刀，钻头采用双头刃磨法，后角o120。钻中心孔由公式，计算确定钻孔的基本时

20、间，=20, =2, =2，=2s扩，绞由公式 ，计算机动时间确定扩孔的基本时间=20, =2, =4，= =4s;确定精绞孔的基本时间，=20, =2, =13，=14s.六、夹具设计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+0.05mm，表面粗糙度要求，表面粗糙度为，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五道工序，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。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

21、内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直。为了保证所钻、铰的孔与侧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。定位分析图钻套、衬套、钻模板及夹具体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、

22、扩、铰三个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据GB114184的规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。最后用的标准铰刀铰孔，根据GB114184的规定标准铰刀尺寸为故钻套孔径尺寸为。快换钻套图铰工艺孔钻套结构参数如下表：铰工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差303040-0.010-0.0275946165.5272836衬套选用固定衬套其结构如图所示： 固定衬套图其结构参数如下表： 固定衬套数据表dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差40+0.02304246+0.035+0.01832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