CA10B汽车后钢板弹簧吊耳加工工艺及钻孔夹具的设计

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1、CA10B汽车后钢板弹簧吊耳加工工艺及钻孔夹具的设计1绪论机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及 大部分专业课之后进行的.这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,它在我们四年的大学 生活中占有重要的地位。在些次设计中我们主要是设计“盖子”铣床夹具。在此次课程设计过程中， 我认真的分析了该夹具的组成、并阅读了大量的相关资料，在老师和同学的大力 帮助下完成了此项设计。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第 二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机 床

2、选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机 构及零件结构设计等方面的知识。通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识如一体（如公差于配合、机 械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等）。让我们对所学的专业课 得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深 刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一 次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四 化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。2 设计的目的机械制

3、造工艺学课程设计,是在学完机械制造工艺学及夹具设计原理课程， 经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设 计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本 训练。同时，也为以后搞好毕业设计打下良好基础。通过课程设计达到以下目的：1能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地 解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养 学生分析问题和解决问题的能力。2通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过学 生亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3 课程设计过程也是理论联系实际

4、的过程，并学会使用手册、查询相关资料等， 增强学生解决工程实际问题的独立工作能力。3零件的分析零件的工艺分析后钢板弹簧吊耳共有三组加工表面，现分述如下：1）以037 +0.05mm孔为中心的加工表面0这一组加工表面包括：一个 037 +0.05 mm 的孔，尺寸为 76+0.2 mm 的与0 -0.6037 +0.05mm孔相垂直的平面，其中主要加工表面为037 +0.05mm的孔；002）以 030+0.045 mm 孔为中的加工表面0这一组加工表面包括：两个 030+0.045 mm 的孔，以及尺寸为 77+0.074 与两个 00 030+0.045mm 孔相垂直的内平面，以及两个孔的外

5、表面；03）以010.5mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个010.5mm的孔4 工艺规程设计4.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 35 钢，考虑到该零件在汽车中的受力并保证零件的工作可靠 性，零件为中批生产，因此，毛坯可采用模锻成型4.2基准的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。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) 粗基准的选择。以030mm孔一侧端面为粗基准，以消除z , X ,；三 个自由度，然后加一个辅助支承。(2) 精基准的选择。根据基准重合

6、和互为基准原则，选用设计基准作为精 基准,当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。4.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度 等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万 能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便 使生产成本尽量下降。1. 工艺路线方案一工序I 粗铳037mm孔端面。工序II 精铳037mm孔端面。工序III扩，粗铰，精铰037mm孔并加工倒角1.5x45。工序W 粗铳030mm孔端面。工序V 扩，粗铰0 30mm孔并加工倒角1x45工序切 粗铳尺寸为77mm的孔端面。工序

7、 精铳尺寸为77mm的孔端面。工序训 钻2-0 10.5mm孔。工序IX铳宽为4mm的槽工序X 去毛刺工序XI检查。2. 工艺路线方案二工序I 粗铳037mm孔端面。工序II 粗镗037mm孑L，倒角1.5x45。工序III粗铳030mm孔外端面。工序W粗铳030mm孔内端面。工序V 扩，粗铰0 30mm孔并加工倒角1x45。工序切粗镗037mm孔。工序 半精铳037mm孔端面。工序训 半精铳037mm孔端面。工序X 钻2-010.5mm孔。工序X 铳宽为4mm的槽工序X去毛刺。工序刈检查。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037mm孔端面，再以该加 工平面为基准加

8、工其余平面，最后加工各个孔；方案二是先以030mm孔外端面 为基准加工 037mm 孔端面，再以 037mm 孔端面为基准加工其它端面和孔。两 相比较可以看出，方案二遵循互为基准原则能够较好的保证加工精度，对设备要 求较低，而方案一工序比较集中，考虑实际设备条件，可将两个方案进行综合考 虑。具体工艺过程如下：工序I 粗铳037mm孔端面。工序II 粗镗037mm孑L,倒角1.5x45。工序III粗铳030mm孔外端面。工序W粗铳030mm孔内端面。工序V 扩，粗铰0 30mm孔并加工倒角1x45。工序切粗镗037mm孔。工序 半精铳037mm孔端面。工序训 半精铳037mm孔端面。工序IX 钻

9、2-010.5mm孔。工序X 铳宽为4mm的槽工序XI去毛刺。工序刈检查。4.4 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，毛坯重量约为2.6Kg，生产 类型为中批生产，采用锻造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的饿机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.037mm 孔 毛坯为空心，参照机械加工工艺手册，确定工序尺寸为 Z=2.6mm。 由锻件复杂系数为Si，锻件材质系数取M,毛坯尺寸为034.4 +1.6。根据机械加1.2 工工艺手册加工余量分别为：粗镗： 036mm2Z=1.6mm精镗： 036mm2Z=1.0mm2.030mm 孔毛坯为空心

10、，参照机械加工工艺手册，确定工序尺寸为 Z=2.0mm。由锻件复杂系数为S,锻件材质系数取Ml,毛坯尺寸为026 +0.5根据机械加 工工艺手册加工余量分别为：扩孔：029.8mm2Z=1.8mm铰孔： 030mm2Z=0.2mm3. 037mm孔、030mm孔端面的加工余量参照机械加工工艺手册，取加工精度F2 ,由锻件复杂系数为S3,两孔外 侧单边加工余量为Z=2mm。锻件材质系数取Ml,复杂系数为S3,确定锻件偏 差为 +1.2 mm 和 +i.i mm。-0.6-0.5根据机械加工工艺手册加工余量分别为：037mm 孔端面：粗铣2Z=3.0mm精铣2Z=1.0mm030mm 孔端面： 粗

11、铣2Z=4.0mm4. 010.5mm 孔毛坯为实心，不出孔 ，为自由工差。根据机械加工工艺手册加工 余量分别为：钻孔： 010.5mm2Z=10.5mm由于本设计规定的零件为中批生产，可采用调整法加工，因此在计算最大、 最小加工余量时，可按调整法加工方式予以确定。毛坯名义尺寸：122+2X2=126mm毛坯最大尺寸：126+2X 1.3=128.6mm毛坯最小尺寸：126-2X0.7=124.6mm铳后最大尺寸：122+0=122mm铳后最小尺寸：122-0.17=121.83mm将以上计算的工序间尺寸及公差整理成下表：（mm）工尺加*锻造毛坯铳削加工030mm孔处加 工 前最大128.6m

12、m最小124.6mm加 工 后最大128.6mm112mm最小124.6mm121.83mm加工余量（单边）2mm最大3.65mm最小1.435mm加工公差+1.1-0.5mm-0.17/2mm4.5 计算切削用量及基本工时工序I：粗铳037mm孔端面。本设计采用查表法确定切削用量。1. 加工条件 工件材料： 35 钢，锻造。加工要求：铳037mm端面，Ra6.3/m。机床： X51 立式铣床。刀具：YT15硬质合金面铳刀，齿数Z=5, d =100mm。w2. 计算切削用量根据切削手册 f = 0.20 mm/zz切削速度：根据相关手册 取v = 118 m/min=375.8r/min)1

13、000v 1000 X118n =s兀dw兀 x 100现采用X51立式铳床，根据机床说明书，取n =375 r/min。 w兀d n兀 x 100 x 375故实际切削速度v =旷十=117.5 （m/min）1000 1000当n =375 r/min时，工作台每分钟进给量f应为 wm f =f zn = 0.2x 5x 375 = 375（mm/min）m z w查机床说明书，取 f = 375 mm/minm切削工时 t = 1 +1 +12 = 100 = 0.27 （min）m f 375mt 为加工一侧端面的时间，总工时 t = 2x 0.264 = 0.528 （min） m工

14、序II粗镗037mm孔、倒角1.5 x 45 。根据机械加工工艺手册查得镗037mm孔的进给量/=0.31.0mm，按机床规格取f =0.6mm，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取v=30mm/s，加工孔径d =036mm。则01000v兀d01000 x 30兀x 36二 265.4r/min)根据机床选取n =300 r/min。w实际切削速度v =巴上=Kx 36 x 300 = 33.9(m/min)1000 1000l +1 +176 +10切削工时 t =+2 = 0.48 (min)n f 300 x 0.6w工序III：粗铳030mm孔外端面。根据切削手册 f = 0.20

15、 mm/zz切削速度：根据相关手册取v二118 m/min刀具与工序I所使用刀具相同d二125mmz二4w1000vn =s兀dw1000 x 118兀 x 125=300r/min)现采用X51立式铳床，根据机床说明书，取n =300 r/min。 w兀d n兀 x 125 x 300故实际切削速度v = 118 (m/min)1000 1000当n =300 r/min时，工作台每分钟进给量f应为 wmf = f zn = 0.2x 4x 300 = 240(mm/min)m z w查机床说明书，取 f = 235.2 mm/minm切削工时.=f =幣=45(min)mt 为加工一侧端面

16、的时间，总工时 t = 2 x 0.45 = 0.90 (min) m工序W：粗铳030mm孔内端面。 根据切削手册 f = 0.20 mm/zz切削速度：根据相关手册 取v = 118 m/min刀具与工序I所使用刀具相同d1000vn =s兀dw1000 x 118n x 125= 300=125mm(r/min)现采用X51立式铳床，根据机床说明书，取n =300 r/min。 w兀d n兀 x 125 x 300故实际切削速度v = 卄十=118 (m/min)1000 1000当n =300 r/min时，工作台每分钟进给量f应为 wmf =f zn = 0.2x 4x 300 =

17、240(mm/min)m z w查机床说明书，取 f = 235.2 mm/minm切削工时min)l +1 +165 + 40t =12 = 0.45m f235.2mt 为加工一侧端面的时间，总工时 t = 2 x 0.45 = 0.90 (min) m工序V： 1扩029.8mm孔。确定进给量 f ：根据机械加工工艺手册 f =0.81mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度v = 13.2m/min，所以r/min)1000v 1000 x13.2n = 141s 兀d 兀 x 29.8w根据机床说明书选取 n =140 wr/min ,故实际切削速度切削工时Kd v 兀 x 2

18、9.8 x 140.-.v = 13.11000 1000m/min)1 + 1 +1t = 12n fw22 +12140 x 0.81= 0.30min)2.铰 030mm 孔。确定进给量f :根据机械加工工艺手册 f =1.17 mm/r。 切削速度：根据相关手册，查得切削速度v = 5.4m/min ,所以1000v兀d1000 x 5.4兀x 30= 57.3r/min)根 据 机 床 说 明 书 选 取 n =63 wr/min ， 故 实 际 切 削 速 度Kd v K x 30x 63v = = 5.91000 1000m/min)切削工时l +1 +1t 二12n fw22

19、+1263 x 1.17二 0.46min)工序精镗孔至036mm 根据机械加工工艺手册查得 f=0.5mm/rn =1000r/min=16.6r/s切削速度 v=40m/min=0.67m/s1 +1 +176 +10切削工时 t =1缶=0.14 (min)n f 1000 x 0.6w工序W：半精铳030mm孔端面根据切削手册 f = 0.20 mm/z 切削速度：根据相关手册 取v二118 m/minr/min)如=100 x I18 = 375.8兀dw兀x 100现采用X51立式铳床，根据机床说明书，取n =375 r/min。 w故实际切削速度兀d nV = ww1000= 1

20、17.5m/min)当n =375 r/min时，工作台每分钟进给量f应为 wmf = f zn = 0.2 x 5 x 375 = 375 （mm/min）m z w查机床说明书，取 f = 375 mm/minm切削工时t 二 1 + - +12 二型二 0.27 （min）m f 375mt为加工一侧端面的时间，总工时 t二2x0.264二0.528 （min） m工序训I:半精铳030mm孔端面。根据切削手册f = 0.20 mm/zz切削速度：根据相关手册 取v二118 m/min刀具与工序I所使用刀具相同d1000Vdw1000 x 118n x 125=300二 125 mm(r

21、/min)锻件硬度 149-187HBSm/min ，所以r/min)n =sndw根据机床说明书选取=394 r/min， w故实际切削速度切削工时ndv =1000兀 x 10.5 x 394 =13.01000m/min)l+l +l t = 12n fw工序X：铳宽为4mm的槽再=0.65min)根据切削手册f = 0.01 mm/zz切削速度：根据相关手册 取v = 146 m/min刀具采用YT15硬质合金面铳刀,d = 80 mm wz=41000v 1000 x146n = 581sndwn x 80r/min)根据机床说明书，取 n=600 r/min。故实际切削速度现采用X

22、51立式铳床，根据机床说明书，取n =300 r/min。w兀d n兀 x 125 x 300故实际切削速度v =-w = 118 (m/min)1000 1000当n =300 r/min时，工作台每分钟进给量f应为 wmf =f zn = 0.2x 4x 300 = 240(mm/min)m z w查机床说明书，取 f = 235.2 mm/minm切削工时 t = 1 +1 +12 = 65 + 40 = 0.45 (min) m f235.2mt 为加工一侧端面的时间，总工时 t = 2 x 0.45 = 0.90 (min) m工序IX：钻2- 10.5mm孔确定进给量 f ：根据机

23、械加工工艺手册d =010.5mm 取 f =0.234 mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度v = 12.61000v 1000 x12.6=382兀 x 10.5兀d nv = w_w1000兀 x 80 x 600100二 148m/min)当n =600r/min时，工作台每分钟进给量f应为 wmf = f zn = 0.01 x 4x 600 = 24 (mm/min)m z w查机床说明书，取 f = 23.52 mm/minml +1 +122 +12切削工时t =12 = 1.45 (min)f23.52m最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数

24、据 并填入机械加工工序过程综合卡片。5 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。 经过与指导老师协商，决定设计第W道工序钻037mm孔的钻床夹具。本夹具将用于Z3040摇臂钻床，刀具为咼速钢锥柄麻花钻5.1 问题的提出本夹具用来钻037mm孔加工本道工序时，该孔有过高的精度要求。因此， 在本道工序加工时，主要考虑如何保证孔的定位，如何降低劳动强度、提咼劳动 生产率。5.2夹具设计5.2.1 定位基准的选择由零件图可知，以037mm孔和037mm孔的一个端面为定位基准，采用支承 钉为辅助支承，同时为了缩短本工序的辅助时间，应设计一个可以快速更换工件 的夹紧装置。

25、1. 切削力和夹紧力的计算 刀具：高速钢锥柄麻花钻， 037mm 轴向力： F = C d xFfYFK = 600x 10.51 x0.2340.7 x 1.33 = 3031(N)F 0F扭距：M = C d XFfYFK 10-3 = 333.54 x 10.51.9 x 0.2340.8 x 1.33 x 10-3 = 11.93M 0MNm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数K二KK K123K 1为基本安全系数 1.5；K 为加工性质系数 1.1；2K 3 为刀具钝化系数 1.2。所以F = KF = 1.5 x 1.1 x 1.2 x 3031 = 7202(N)夹紧力

26、：在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此 很小。5.2.2定位误差分析 定位尺寸公差的确定。夹具的主要定位元件是一根定位轴，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,取其公差 为 n6，即 37 i+o.o17 mm。0.033定位轴与零件的最大间隙为A max=5-(-0.033)=0.083mm 而零件要求的最小偏差为A min=0-(-0.01)=0.01因此最大间隙满足精度要求.5.3 夹具设计及操作说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，为此，应首先着眼于 采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计采用开口垫圈

27、夹紧装 置，只要松开螺母即可取下工件，可以提高劳动生产率，而且本夹具总体结构设 计比较简单、紧凑。结论紧张而又辛苦的三周课程设计结束了。当我快要完成老师下达给我的任务的 任务的时候，我仿佛经过了一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神怡，眼 前豁然开朗。课程设计作为机械制造工艺学、机床夹具设计课程的重要环节，使理 论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第 二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机 床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机 构及

28、零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等 方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为 以后的设计工作打下了较好的基础。!所有下载了本文的注意：本论文附有工艺卡和零件图纸共4张CAD图纸, 凡下载了本文的读者请留下你的联系方式(邮箱)，我把图纸发给他，纯免费的。 最后，希望此文能够帮到你！参考文献1 孙巳德.机床夹具图册J.机械工业出版社,2001, 32(1)： 51-53 .2 赵

29、家齐.机械制造工艺学课程设计指导书M.哈尔滨工业大学，1979：15-18, 313 肖诗纲.切削用量简明手册C.机械工业出版社，1998： 10-22.4 李益民.机械制造工艺设计简明手册】D.哈尔滨工业大学，1998.5 艾兴.机械制造工艺学R.清华大学，1997.6 赵家齐.切削手册P.机械工业出版社，1983-08-12 .7 李洪.机械加工工艺手册S.北京出版社，1996 .8 邹青 机械制造技术基础课程设计指导教程 机械工业出版社， 1998-12-25(10)9 纪名刚.机械设计R.高等教育出版社，1999 .单辉祖.材料力学R.高等教育出版社，1999!所有下载了本文的注意：本论文附有工艺卡和零件图纸共4张CAD图纸, 凡下载了本文的读者请留下你的联系方式(邮箱)，我把图纸发给他，纯免费的。 最后，希望此文能够帮到你!