后钢板弹簧吊耳说明书解读.docx
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后钢板弹簧吊耳说明书解读
HefeiUniversity课程设计COURSEPROJECT
题目:
后钢板弹簧吊耳加工
系别:
机械工程系
专业:
机械设计及其自动化
学制:
四年
*****
学号:
**********
*****
2011年6月30日
目录............................................................................................................................1
1机械制造工艺学课程设计任务书.........................................................................1
2后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计.....................................................................22.1零件的分析.............................................................................................................22.1.1零件的作用......................................................................................................22.1.2零件的工艺分析...............................................................................................22.1.3弹簧吊耳零件的技术要求.................................................................................32.2确定毛坯,绘制毛坯图...........................................................................................32.2.1确定毛坯的制造形式.......................................................................................32.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量...............................................................42.2.4吊耳毛坯尺寸公差及机械加工余量...................................................................42.3拟定弹簧吊耳工艺路线...........................................................................................52.3.1零件表面加工方法的确定,吊耳各表面加工方案..............................................52.3.2工序顺序的安排...............................................................................................62.3.3工艺方案的比较与分析.....................................................................................72.3.4确定吊耳工艺路线............................................................................................82.4机床设备及工艺装备的选用....................................................................................92.4.1机床设备的选用...............................................................................................92.4.2工艺装备的选用...............................................................................................92.5加工余量,工序尺寸和公差的确定..........................................................................92.5.1工序1—加工mm
60
φ孔两外圆端面至设计尺寸的加工余量,工序尺寸和公差的确定.........................................................................................................................92.5.2吊耳各加工表面的机械加工余量......................................................................112.6确定切削用量及基本工时（机动时间..................................................................11
2.7本章小结..................................................................................错误!
未定义书签。
3加工30mm
φ工艺孔夹具设计..............................................................................193.1加工30mm
φ工艺孔夹具设计...............................................................................193.2定位方案的分析和定位基准的选择........................................................................203.4切削力的计算与夹紧力分析..................................................................................21
3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计........................................................................213.6夹具精度分析.......................................................................................................233.7夹具设计及操作的简要说明..................................................................................233.8本章小结..................................................................................错误!
未定义书签。
结论........................................................................................错误!
未定义书签。
参考文献................................................................................................................25
1机械制造工艺学课程设计任务书
题目:
设计“后钢板弹簧吊耳”零件的机制加工工艺规程及工艺装备（年产量为4000件
内容:
1、零件图1张
2、毛坯图1张
3、机械加工工艺过程综合卡片1张
4、结构设计装配图1张
5、结构设计零件图1张
6、课程设计说明书1份
2后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
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。
图2.1后钢板弹簧吊耳零件图
2.1.2零件的工艺分析
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60mmφ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:
。
60mmφ两外圆端面的铣削,加工mm05.00
37φ的孔,其中60mmφ两外圆端面表面
粗糙度要求为6.3Ramμ,mm05
.00
37φ的孔表面粗糙度要求为1.6Ramμ（2以
mm
045
.00
30φ孔为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括:
2个
mm
045
.00
30φ的孔,2个10.5mmφ的孔、2个
mm
045
.00
30φ孔的内外两侧面的铣削,宽
度为4mm的开口槽的铣削,在mm
045
.00
30φ同一中心线上数值为0.01φ的同轴度要
求。
其中2个
mm
045
.00
30φ的孔表面粗糙度要求为1.6Ramμ,2个10.5mmφ的孔表
面粗糙度要求为12.5Ramμ,2个mm
045
.00
30φ孔的内侧面表面粗糙度要求为
12.5Ramμ,
2个
mm
045
.00
30φ孔的外侧面表面粗糙度要求为50Ramμ,宽度为4mm
的开口槽的表面粗糙度要求为mRaμ50。
2.1.3弹簧吊耳零件的技术要求
2.2确定毛坯,绘制毛坯图2.2.1确定毛坯的制造形式
“后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢,硬度HBS为149~187,生产类型为大批量生产。
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,故毛坯选用锻件,零件材料为35号钢。
由于生量已达到大批生产的水平（N=4000,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。
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-10~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
由弹簧吊耳的功用及其技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。
2.锻件重量
已知机械加工后弹簧吊耳的重量为2.6kg,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为4kg。
3.锻件材质系数
该弹簧吊耳材料为35号钢,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
1
M级。
4.锻件分模线形状
根据该弹簧吊耳的形位特点,故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2-2-4弹簧吊耳锻造毛坯图所示。
2.2.4吊耳毛坯尺寸公差及机械加工余量
由弹簧吊耳零件图可知,该零件各加工表面的粗糙度Ra均大于mμ
6.1。
根据上述各因素,可查表确定该锻件的尺寸公差及机械加工余量,所得结果列于表2-2-4中。
上表备注出自《机械制造工艺手册简明手册》◆吊耳零件毛坯图如下:
图2-2-4
2.3拟定弹簧吊耳工艺路线
2.3.1零件表面加工方法的确定,吊耳各表面加工方案
根据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,如图2-3-2所示。
2.3.2工序顺序的安排
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。
1.工艺方案一,如表2-3-3-1所示。
表2-3-3工艺方案一表
2.工艺方案二,如表2-3-3-2所示。
表2-3-3-2工艺方案二表
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60mmφ两外圆端面,然后
再以此为基面加工mm05.00
37+φ孔,再加工10.5mmφ孔,mm045
.0030+φ孔,最后加工mm
045
.00
30+φ孔的内外侧面以及宽度为4mm的开口槽铣,则与方案二相反,先加
工mm045.00
30+φ孔的内外侧面,再以此为基面加工10.5mmφ孔,mm045
.0030+φ孔,宽度为4mm的开口槽,最后加工60mmφ两外圆端面,mm05
.00
37+φ孔。
经比较可见,先加工60mmφ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10.5mmφ孔,mm045
.00
30+φ孔,再加工mm
045
.00
30+φ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4mm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2-3-4:
表2-3-4最终工艺方案
2.3.4确定吊耳工艺路线
在综合考虑以上工序顺序安排原则的基础上,以表2-3-5列出弹簧吊耳的工艺路线。
2.4机床设备及工艺装备的选用2.4.1机床设备的选用
在大批生产的条件下,可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,如该弹簧吊耳零件选用的通用设备“立式铣床X51”。
2.4.2工艺装备的选用
工艺装备主要包括刀具,夹具和量具。
该弹簧吊耳零件的工艺装备在工序卡中都有说明,其中由于生产类型为大批量生产,故夹具选用的是专用夹具。
2.5加工余量,工序尺寸和公差的确定
2.5.1工序1—加工mm60φ孔两外圆端面至设计尺寸的加工余量,工序尺寸和公差的确定
第一道工序的加工过程为:
1以mm60φ左端面A定位,粗铣右端面B,保证工序尺寸1P,余量1Z;2以mm60φ右端面B定位,粗铣左端面A,保证工序尺寸2P,余量2Z,达
到零件图设计尺寸D的要求,mm2
.06
.076--。
由图2-5-1-1所示加工方案,可以找出全部工艺尺寸链,如图2-5-1-2所示,求解各工序尺寸及公差的顺序如下:
图2-5-1-1第1道工序加工方案示意图
图2-5-1-2第1道工序工艺尺寸链图
1从图2-5-1-2a知,mmDP2
.06
.0276--==;2从图2-5-1-2b知,221ZPP+=,其中2Z为粗铣余量,由《机械制造技术
基础课程设计指导教程》表2-35,由于B面的加工余量是经粗铣一次切
除的,故2Z应等于B面的毛坯余量,即mmZ22=,
mmZPP78276221=+=+=。
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-20确定该粗铣工序的经济加工精度等级为IT=12,其公差值为
mm54.0,故mmP27.078（1±=。
为验证确定的工序尺寸及公差是否合理,还需对加工余量进行校核。
余量2Z的校核。
在图2-5-1-2b所示的尺寸链中2Z是封闭环,故:
mmPPZ54.273.7527.78min2max1max2=-=-=mm
PPZ46.127.7673.77max2min1min2=-=-=
余量校核结果表明,所确定的工序尺寸及公差是合理的。
将工序尺寸按“入体原则”表示:
mmP2.06
.0276--=,mmP0
54.0178-=。
2.5.2吊耳各加工表面的机械加工余量
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mm60φ两外圆端面
考虑其加工表面粗糙度要求为6.3Ramμ,粗铣取2Z=4mm（2加工
mm
05
.00
37+φ孔
其表面粗糙度要求较高为1.6Ramμ,其加工方式可以分钻,为扩,铰三步,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28,确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
20mmφ
钻孔:
36mmφ2Z=16mm扩孔:
36.8mmφ2Z=0.8mm
铰孔:
mm05
.00
37+φ2Z=0.2mm（3铣mm
045
.00
30+φ孔的内侧面
考虑其表面粗糙度要求为Ra12.5um,只要求粗加工,取2Z=4mm已能满足
要求。
（4铣mm
045
.00
30+φ孔的外侧面
考虑其表面粗糙度要求为50Ramμ,只要求粗加工,取2Z=4mm已能满足要
求。
（5加工
mm
045
.00
30+φ孔
其表面粗糙度要求较高为1.6Ramμ,其加工方式可以分为钻,扩,铰三步,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28,确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
15mmφ
钻孔:
29mmφ
2Z=14mm
扩孔:
29.8mmφ2Z=0.8mm
铰孔:
mm045
.00
30+φ2Z=0.2mm（6加工10.5mmφ孔
其表面粗糙度要求较高为12.5Ramμ,其加工方式可以分为钻,扩,两步,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28,确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
mm.010φ
扩孔:
10.5mmφ2Z=0.5mm
2.6确定切削用量及基本工时（机动时间
◆工序1:
粗铣60mmφ两外圆端面
机床:
立式铣床XA5032
刀具:
硬质合金（YT15端铣刀0100dmm=粗齿数5Z=,r
κ=060
铣削深度:
mma2p=
每齿进给量zf:
根据《切削用量简明手册》表3.5,取zmmfz/1.0=铣削速度V:
根据《切削用量简明手册》表3.15,取min/203mV=,机床主轴转速n:
0
1000V
ndπ=
式（2-6-1
将min/203mV=,0d=mm100代入公式（2-6-1得:
min
/0.564910014.3min/2031000rmm
mn≈⨯⨯=
根据《切削用量简明手册》表3.30,取min/600rn=实际铣削速度V':
min/8.4181000
min
/60010014.31000
0mrmmn
dV≈⨯⨯=
=
'π
工作台每分进给量mf:
mzwffzn=式（2-6-2取zf=1.0=zf,5Z
=,wn=min
/600rn=代入公式（2-6-2得:
mf=min
/300min/60051.0mmr=⨯⨯
校验机床功率根据表3.23,当560~1000bMPaσ=,62ea≤,2.0pa=,
0100dmm=,5Z=,fv=mf=300
近似为2.0cPKW=
根据XA5032型立铣说明书表3.30,机床主轴允许功率为7.50.755.63MPKW=⨯=。
因此所选择的切削用量可以用。
根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7被切削层长度l:
由毛坯尺寸可知60lmm=
刀具切入长度1l
:
（
（100.51~212.14p
r
aldmm
tgκ
=∙-++=,取1l=12mm
刀具切出长度2l:
mml32=走刀次数为1机动时间1jt:
12
1jm
llltf++=
取mml60=,mml121=,mml32=,min/300mmfm=代入公式得:
min
25.0min
/300312601=++=
mmmm
mmmmtj
以上为铣一个端面的机动时间,故粗铣机动工时为
min.50min25.02211=⨯==jtt
◆工序2:
钻,扩,铰mm05.00
37+φ孔,倒角1.530⨯
机床:
立式钻床Z525刀具:
麻花钻、扩孔钻、铰刀
13
（1、a钻20mmφ孔
高速钢麻花钻头,其直径为0d=20mm,双锥修磨横刃
进给量f:
根据《切削用量简明手册》表2.7,rmmf/.430~35.0=,再根据表2.35选择rmmf/0.36=
由表2.19查得钻孔轴向力,当rmmf/0.36=,0d=20mm时,轴向力
6090fFN
=。
轴向力修正系数为0.88,故60900.885359fFN=⨯=
再根据表2.35,机床进给机构强度允许最大轴向力max8830FN=,则
maxfFF<,故r
mmf/0.36=可用。
由表2.12,查得钻头厚刀面最大磨损量为0.6mm,寿命T=45min
由表2.14,35钢加工性属4类
由表2.13,加工性为4类,rmmf/0.36=,双横刃磨的钻头,0d=20mm时,
19/min
tvm=
由表2.31,修正系数均为1,则v=19m/min则0
1000302/minv
nrdπ=
=,根据表2.35选择n=272r/min
验算:
由表2.20查得64.45tMNm=∙,再查表2.35知144.2mMNm=
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