后钢板弹簧吊耳说明书资料.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。后钢板弹簧吊耳说明书-机械制造技术基础课程设计后钢板弹簧吊耳设计学生姓名连泽林所在专业机械设计制造及其自动化所在班级机电1082指导教师职称副教授副指导教师职称答辩时间目录1后钢板弹簧吊耳的工艺分析21.1后钢板弹簧吊耳的用途21.2后钢板弹簧吊耳的技术要求31.3审查后钢板弹簧吊耳的工艺性31.4确定后钢板弹簧吊耳42确定毛坯、绘制毛坯简图42.1选择毛坯42.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量42.3绘制后钢板弹簧吊耳锻造毛坯简图53拟定后钢板弹簧吊耳工艺路线63.1定位基准的选择63.2表面加工方法的确定73.3工艺路线的制定74机床设备及工艺装备的选用94.1机床设备的选用94.2工艺设备的选用95加工余量、工序尺寸和公差的确定96切削用量、时间定额的计算106.1切削用量的计算106.2时间定额的计算117加工工艺孔夹具设计137.1加工工艺孔夹具设计137.2定位方案的分析和定位基准的选择137.3定位误差分析157.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计167.6夹具精度分析187.7夹具设计及操作的简要说明19结论20-设计总说明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。整个加工过程均选用组合机床。关键词：后钢板弹簧吊耳；加工工艺；专用夹具；后钢板弹簧吊耳加工工艺及夹具设计机电1082，200811411315，连泽林指导教师：赵仑课程设计说明书1后钢板弹簧吊耳的工艺分析1.1后钢板弹簧吊耳的用途题目给出的零件是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。图1.1后钢板弹簧吊耳零件图1.2后钢板弹簧吊耳的技术要求加工表面尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度形位公差两端面0.4，IT130.05，IT9尺寸的端面0.074，IT9220.045,IT9A宽为的槽1.3审查后钢板弹簧吊耳的工艺性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。1.4确定后钢板弹簧吊耳依设计题目知：Q=5000台/年，m=1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3&和0.5%。带入公式（1-1）得N=5000*1*（1+3%）*（1+0.5%）=5175.75件/年零件重量为2.6kg,由查表1-3知，属于轻型零件；由表1-4知生产类型为大批量生产。2确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯零件材料为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。该吊钩的的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表2-10至表2-12可知，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.公差等级由吊钩的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.锻件重量已知机械加工后雕工的重量为2.6kg，由此可初步估计机械加工钱锻件毛坯的重量为3.75kg。3.锻件形状复杂系数对吊钩零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体德长度、宽度和高度，即l=124.5，b=60,h=170；由公式（2-3）和（2-5）可计算出该锻件的形状复杂系数故该后钢板弹簧吊耳锻件的形状复杂系数属于S2级。4.锻件材质系数由于该材料为35钢，碳质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。5.锻件分模线形状根据该后钢板弹簧吊耳的形位特点，本例选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线，如图锻造毛坯简图所示。6.零件表面粗糙度由零件图可知，该后钢板弹簧吊耳各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表中。锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级3.759.97普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注表2-102.02.2表2-13表2-102.02.2表2-13距离77的端面表2-102.02.2表2-13中心距1100.5表2-12中心距98.50.5表2-122.3绘制后钢板弹簧吊耳锻造毛坯简图由上表所得结果，绘制毛坯简图如下图所示。3拟定后钢板弹簧吊耳工艺路线3.1定位基准的选择3.1.1粗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。3.1.2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。3.2表面加工方法的确定根据后钢板弹簧吊耳零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表所示。3.3工艺路线的制定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。3.3.1工艺方案一表3.1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：终检3.3.2工艺方案二表3.2工艺方案二表工序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：终检3.3.3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，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：表2.3工艺方案表工序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：终检4机床设备及工艺装备的选用4.1机床设备的选用在大批生产条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，所选用的组合机床应提出机床特征。4.2工艺设备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称，如“钻头”、“百分表”、“车床夹具”等。后钢板弹簧吊耳的生产类型为大批量生产，所选用的夹具均为专用夹具。5加工余量、工序尺寸和公差的确定工序7钻扩铰孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定由表2-28可查得，铰孔余量Z1=0.20mm；扩孔余量Z2=1.8mm；第一次钻孔余量Z4=28mm。查表1-20课一次确定各工序尺寸的加工精度等级为，铰孔：IT9;扩孔：IT11；钻孔：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，铰孔：0.052mm；扩孔：0.130mm；钻孔：0.21mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，铰孔：；扩孔：；钻孔：，它们的相互关系如图所示：6切削用量、时间定额的计算6.1切削用量的计算工序7钻扩铰孔1.钻孔工步1）背吃刀量的确定取。2）进给量的确定由表5-22，选取该工步的每转进给量。3）切削速度的计算由表5-22，按工件材料为35钢的条件选取，切削速度v可取为。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，去转速。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度：。2.扩孔工步1）背吃刀量的确定取。2）进给量的确定由表5-23，选取该工步的每转进给量。3）切削速度的计算由表5-24，按工件材料为35钢的条件选取，查机械加工工艺手册表9-43，切削速度v可取为。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度：。3.铰孔工步1）背吃刀量的确定取。2）进给量的确定查机械加工工艺手册表9-45，选取该工步的每转进给量。3）切削速度的计算由表5-31，按工件材料为35钢的条件选取，切削速度v可取为。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度：。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。6.2时间定额的计算6.2.1基本时间的计算工序7钻扩铰孔1）钻孔工步根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式求得。式中；。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间。以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时是。2）扩孔工步根据表5-41，扩孔的基本时间可由公式求得。式中；;；。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间。以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时是。3）铰孔工步根据表5-41，铰孔的基本时间可由公式求得。式中；;；。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间。以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时是。6.2.2辅助时间的计算工序7钻扩铰孔根据第五章第二节所述，辅助时间与基本时间之间的关系为=（0.150.2），这里取=0.15，则：工序7钻孔工步的辅助时间：工序7扩孔工步的辅助时间：工序7铰孔工步的辅助时间：6.2.3其他时间的计算除了作业休息时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于该工件的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间是作业时间的2%4%，均取为3%，则各工序的其它时间（+）可按关系式(3%+3%)(+)计算，则：工序7钻扩铰孔工序7钻孔工步的其他时间：+=6%（49.2s+7.38s）=3.4s；工序7扩孔工步的其他时间：+=6%（22.8s+3.42s）=1.6s；工序7铰孔工步的其他时间：+=6%（26.83s+4.02s）=1.85s；6.2.4单件时间的计算工序7单件时间为三个工步单件时间的和，其中钻孔工步：=49.2s+7.38s+3.4s=59.98s扩孔工步：=22.8s+3.42s+1.6s=27.82s铰孔工步：=26.8s+4.02s+1.85s=32.67s；因此，工序9的单件时间=+=59.98s+27.82s+32.67s=120.47s。7加工工艺孔夹具设计7.1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，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。7.2定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知，两工艺孔位于零件孔内外侧面上，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。图7.1a）工序简图图7.1b定位分析图7.3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7.3。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7.2定位方案图7.3心轴垂直放置时定位分析图7.4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。由切削手册得：图7.4夹紧机构钻削力式（4-1）钻削力矩式（4-2）式中：代入公式（4-1）和（4-2）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。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。7.5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、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。图7.5钻套选择图7.3快换钻套图铰工艺孔钻套结构参数如下表：表7.1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：图7.4固定衬套图其结构参数如下表：表7.2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草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。7.6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同轴度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精铰加工，选用GB114184铰刀，直径为，并采用钻套，铰刀导套孔径为，外径为同轴度公差为。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。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、铰满足。7.7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为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以孔限制工件的两个自由度，用一个定位销挡块定位限制工件的另一个自由度。结论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。后钢板弹簧吊耳的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削用量、基本工时的确定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本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。在设计中遇到了很多问题，如出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。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。不过在指导老师的悉心认真的指导下，经过三个多月自身的不断努力，这些问题都一一解决。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。