后鋼板彈簧吊耳零件機械加工工藝及夾具設計-銑側面、鉆10.5孔、鉆30孔

后鋼板彈簧吊耳零件機械加工工藝及夾具設計-銑側面、鉆10.5孔、鉆30孔,鋼板,彈簧,零件,機械,加工,工藝,夾具,設計,側面,10.5,30 畢業(yè)設計(論文)中期報告 題目：鋼板彈簧吊耳零件機械加工工藝及其典型夾具設計 1.設計（論文）進展狀況 后鋼板彈簧吊耳及其典型夾具的設計總體方案的初步設計,部分計算。 1.1零件分析確定材料、毛坯 1.1.1零件的分析 題目給出的零件是鋼板彈簧吊耳，本次設計以后鋼板彈簧吊耳為例。后鋼板彈簧吊耳的主要作用是載重后，使鋼板能夠得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。因此汽車后鋼板彈簧吊耳零件的加工質量會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。汽車后鋼板彈簧吊耳主要作用是減震功能、阻尼緩沖部分功能、導向功能。 1.1.2確定毛坯的制造形式 零件材料為Q235。硬度HBS為149～187，生產類型為大批量生產，由于生量已達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這對提高生產效率，保證加工質量也是有利的。 1.2工藝路線的確定 由于生產類型為大批生產，應盡量使工序集中來提高生產率，除此之外，還應降低生產成本。 1.2.1 工藝方案一 表 1.3.1 工藝方案一表 工序1： 銑兩外圓端面 工序2： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序3： 鉆，擴孔 工序4： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序5： 銑孔的內側面 工序6： 銑孔的外側面 工序7： 銑寬度為4的開口槽 工序8： 終檢 1.2.2 工藝方案二 表 1.3.2 工藝方案二表 工序1： 銑孔的內側面 工序2： 銑孔的外側面 工序3： 鉆，擴孔 工序4： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序5： 銑寬度為4的開口槽 工序6： 銑兩外圓端面 工序7： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序8： 終檢 1.2.3 工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工兩外圓端面，然后再以此為基面加工孔，再加工孔，孔，最后加工孔的內外側面以及寬度為4的開口槽銑，則與方案二相反，先加工孔的內外側面，再以此為基面加工孔，孔，寬度為4的開口槽，最后加工兩外圓端面，孔， 經比較可見，先加工兩外圓端面，以后位置度較易保證，并且定位及裝夾都較方便，但方案一中先加工孔，孔，再加工孔的內外側面，不符合先面后孔的加工原則，加工余量更大，所用加工時間更多，這樣加工路線就不合理，同理，寬度為4的開口槽應放在最后一個工序加工。所以合理具體加工藝如下： 表 1.3 工藝方案表 工序1： 銑兩外圓端面 工序2： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序3： 銑孔的內側面 工序4： 銑孔的外側面 工序5： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序6： 鉆，擴孔 工序7： 銑寬度為4的開口槽 工序8： 終檢 1.3夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設計的夾具，具有結構緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據要求自行設計和制造，適用于產品固定且批量較大的生產中。 專用夾具一般由功能相互獨立而又相互聯(lián)系的以下六部分組成： 1）定位裝置，這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置。 2）夾緊裝置，它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產生位移，同時防止或減小振動。 3）對刀或引導裝置，它是保證夾具相對刀具的正確的位置。 4）夾具體，它與機床有關部件相連接，以確定夾具相對于機床的位置。 5）其它元件或裝置，適用于有特殊要求的元件。 2.存在問題及解決措施 2.1在確定切削用量等數據計算上還存在問題，需要仔細核對數據，計算是認真檢驗。 2.2對專用的夾具的設計還不夠了解，不能給出具體的設計方案，會抓緊時間多查閱一些相關資料。 3.后期工作安排 3.1繪制標準的零件圖。 3.2做出具體的夾具設計方案，對夾具進行精度分析，計算，繪制出標準的夾具圖。 3.3對所有數據進行校核計算。 3.4撰寫設計說明書，完成設計論文，準備最終答辯。 指導教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)開題報告 題目：鋼板彈簧吊耳零件機械加工工藝及其典型夾具設計 7 1.本課題綜述 1.1課題背景 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經濟方向發(fā)展。夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 1.2課題研究意義 機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大三的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。 1.3國內外相關研究情況 根據我國現階段發(fā)展情況看，制造業(yè)依然突飛猛進，是掌握著我國經濟命脈的行業(yè)，在一個機械制造公司建立一些較完善的以微機為主機的實用的夾具CAD/CAM系統(tǒng)，以交互方式進行夾具設計，必將獲得良好的經濟和社會效益。因為這類微機夾具CAD/CAM系統(tǒng)，硬件配置價格低廉，一般中型工廠都能承受且易于推廣應用。由此得出，要想在制造業(yè)得到更多的效益，我們必須結合計算機行業(yè)，研制一套適合企業(yè)需要的程序庫、數據庫、圖形庫以及主控程序等應用軟件，而且這些軟件設計應該考慮設計操作方便。 在夾具設計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設計還經常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的加工精度。我們把多年來在夾具設計中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設計端面和內孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時無此問題,。夾具要不要清根，應根據工件的結構而定。如果零件定位內孔孔口倒角較小或無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以倒為圓角R。端面與外圓定位時，與上述相同。讓刀問題在設計圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時，會存在讓刀問題。設計這類夾具時，應考慮銑刀或砂輪完成切削或磨削后，銑或砂輪的退刀位置，其位置大小應根據所使用的銑刀或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設計加工結構相同或相似，尺寸不同的系列產品零件夾具時，為了降低生產成本,提高夾具的利用率，往往會把夾具設計為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。 2.本課題研究內容 2.1研究內容 （1）根據零件的幾何形狀、尺寸精度、位置要求等制定出兩套加工工藝路線。 （2）經過技術分析，并以降低成本為出發(fā)點選擇最佳方案。 （3）選擇合理的工藝裝備，切削用量。計算加工工時 （4）按照工藝文件國家標準編制剛板簧吊耳的機械加工工藝過程卡及加工工序。 （5）設計專用夾具，使用CAD繪制夾具裝配圖。 2.2研究方案 （1）分析被加工零件，畫零件圖。確定生產類型和工藝特征。 （2）選擇毛坯種類及制造方法。確定毛皮的尺寸，繪制毛坯圖。 （3）選擇加工方法，擬定工藝路線。選擇定位基準。 （4）選擇表面的加工方法。 （5）安排加工的順序，劃分加工階段，制定工藝路線。 （6）進行工序設計和工序計算。 （7）畫工序簡圖。 （8）設計專用夾具，選擇毛坯種類及制造方法，確定 （9）選擇機床及工藝設備 （10）確定加工余量和工序尺寸 （11）選擇各工序的切削用量 （12）計算額定時間，設計專用夾具，布置圖畫 （13）設計定位原件，設置導向、對刀裝置。 （14）設計夾緊元件，設計其他元件和裝置。 （15）設計家具體，畫工序圖。 3.完成本課題的工作方案及進度計劃： 本課題的工作方案及進度計劃如下： （1） 第1至第2周：利用互聯(lián)網，圖書館書籍查閱國內外與本課題相關的文獻資料，并進行整理、準備開題報告； （2） 第3至第4周：確定初步本課題的研究方案，撰寫開題報告； （3） 第5至第6周：開題答辯； （4） 第7周至第11周：進相關研究方案，進行中期的設計計算； （5） 第12至第13周：中期答辯； （6） 第14周：基本完成設計任務，作最后的核對計算，確保無誤； （7） 第15周：最終答辯。 參考文獻 [1]柯建宏.機械制造技術基礎課程設計[M].武漢:華中科技大學出版社，2008. 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169 0.08 2.3 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 10 粗銑?60端面,保證尺寸78mm 0.51 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 15 精銑?60端面,保證尺寸77mm 92 1 2 41.5 210 0.06 1.46 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 20 精銑?60端面,保證尺寸76mm 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 25 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 后鋼板彈簧吊耳 831010 工序名稱 鉆孔，擴孔，鉸孔，倒角 工序號 技檢要求 基準面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 35 1 專用組合鉆床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 專用夾具 10 1 1 高 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 05 鉆孔到?35mm 99 1 1.25 25.6 233 0.45 0.94 0.54 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀150o锪鉆 塞規(guī) 10 擴孔到?36.8mm 83 1 1.5 20.1 174 0.72 0.66 0.54 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀150o锪鉆 塞規(guī) 15 鉸孔到?37mm，保證尺寸?37 101 1 0.15 8 72 1.2 1.16 0.54 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀150o锪鉆 塞規(guī) 20 倒角1.5X30 1 20.1 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀150o锪鉆 塞規(guī) 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 后鋼板彈簧吊耳 831010 工序名稱 粗銑內側面 工序號 技檢要求 基準面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 35 1 專用組合銑床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 專用夾具 10 1 1 高 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 05 粗銑R24兩內側面，保證尺寸77mm 92 1 1.5 26.5 169 0.08 2.3 0.51 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 10 15 20 25 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 后鋼板彈簧吊耳 831010 工序名稱 粗銑二外側面 工序號 技檢要求 基準面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 35 1 專用組合銑床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 專用夾具 10 1 1 高 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 05 粗銑R24孔兩外側面 92 1 1.5 26.5 169 0.08 2.3 0.51 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 10 15 20 25 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 后鋼板彈簧吊耳 831010 工序名稱 鉆孔，擴孔，鉸孔，倒角 工序號 技檢要求 基準面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 35 1 專用組合鉆床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 專用夾具 10 1 1 高 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 05 鉆孔到?28mm 45 1 1.25 20.4 233 0.32 0.86 0.54 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀90o锪鉆 塞規(guī) 10 擴孔到?29.8mm 29 1 1.5 21.8 233 0.6 0.40 0.54 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀90o锪鉆 塞規(guī) 15 鉸孔到?30mm，保證尺寸?30mm 47 1 0.125 9 96 1.2 0.82 0.54 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀90o锪鉆 塞規(guī) 20 倒角1X45 1 233 麻花鉆、擴孔鉆、絞刀90o锪鉆 塞規(guī) 25 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 后鋼板彈簧吊耳 831010 工序名稱 鉆孔，擴孔 工序號 技檢要求 基準面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 35 1 專用組合鉆床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 專用夾具 10 1 1 高 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 05 鉆孔到?9mm 59 1 0.85 21.8 772 0.20 0.76 0.54 麻花鉆，擴孔鉆 塞規(guī) 10 擴孔到?10.5mm 59 1 1 25.4 772 0.40 0.38 0.54 麻花鉆，擴孔鉆 塞規(guī) 15 20 25 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械制造教研室 機 械 加 工 工 序 卡 產品型號 零件名稱 零件號 后鋼板彈簧吊耳 831010 工序名稱 粗銑開口槽 工序號 技檢要求 基準面 材料 同時加工零件數 設備 牌號 硬度 名稱 型號 35 1 專用組合銑床 夾具 定 額 代號 名稱 單件時間（分） 每班次數 每臺件數 工人等級 專用夾具 10 1 1 高 工步號 工步內容 走刀長度(毫米） 走刀次數 切削深度(毫米） 切削速度（米/秒） 主軸轉速（轉/分） 進給量（毫米/轉） 機動時間（分） 輔助時間（分） 刀具 輔具 量具 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 數量 名稱規(guī)格 05 粗銑寬度為4mm的開口槽 55 1 22 28.8 118 0.05 0.44 0.51 高速剛圓柱形銑刀 專用卡板 10 15 20 25 擬制 日期 審核 日期 批準 日期 共 頁 第 頁 機械加工工藝過程卡 產品型號 零（部）圖號 831010 共 1 頁 產品名稱 零（部）名稱 后鋼板彈簧吊耳 第 1 頁 材料牌號 35 毛坯種類 鑄 件 毛坯外形尺寸 175.2mm×121mm×48mm 每毛坯件數 1 每臺件數 1 備 注 工序號 工序名稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 １ 粗、精銑?60mm兩外圓端面 粗精銑?60mm兩外端面，保證兩外端面粗糙度6.3，兩外端面間距為76mm 機加工 2 專用組合銑床 專用銑夾具 高速剛圓柱形銑刀 0.5 4.82 ２ 鉆、擴、鉸孔到?37mm 鉆孔到?35mm，擴孔到?36.8mm，鉸孔到?37mm，保證尺寸?37mm, 倒角1.5X30 ,保證內孔端面粗糙度1.6 機加工 2 專用組合鉆床 專用鉆夾具 麻花鉆 擴孔鉆 絞刀 150o锪鉆 0.5 3.72 ３ 粗銑R24兩內側 面 粗銑R24兩內側面，保證尺寸77MM, 保證兩內側端面粗糙度12.5 機加工 2 專用組合銑床 專用銑夾具 高速剛圓柱形銑刀 0.5 3.7 ４ 粗銑R24孔兩外側 面 粗銑R24孔兩外側面，保證兩外端面粗糙度50 機加工 2 專用組合銑床 專用銑夾具 高速剛圓柱形銑刀 0.5 3.18 ５ 鉆、擴、鉸孔到?30mm 鉆孔到?28mm，擴孔到?29.8mm，鉸孔到?30mm，保證尺寸?30mm, 倒角1X45 ,保證兩外端面粗糙度6.3 機加工 2 專用組合鉆床 專用鉆夾具 麻花鉆 擴孔鉆 絞刀 90o锪鉆 0.5 2.66 ６ 鉆、擴、鉸孔到?10.5mm 鉆孔到?9mm, 擴孔到?10.5mm，保證兩內孔端面粗度12.5 機加工 2 專用組合鉆床 專用鉆夾具 麻花鉆 擴孔鉆 0.5 1.03 ７ 粗銑寬度為4mm的開口槽 粗銑寬度為4mm的開口槽，保證兩端面粗度50 專用組合銑床 專用銑夾具 高速剛鋸片銑刀 0.5 0.96 ８ 清洗 清洗 ９ 終檢 終檢 設計（日期） 審核（日期） 標準化（日期） 會簽（日期） 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 本科畢業(yè)設計（論文） 題目：鋼板彈簧吊耳零件機械加工工藝 及其典型夾具設計 鋼板彈簧吊耳機械加工工藝及其典型夾具設計 摘 要 本次設計是對后鋼板彈簧吊耳零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。后鋼板彈簧吊零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面作為粗基準，以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面互為基準加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。整個加工過程均選用組合機床。 關鍵詞：后鋼板彈簧吊耳；加工工藝；專用夾具 I The Empress Steel Plate Spring Coil Mourns The Ear Process The Craft And Its Typical Fixture Design Abstract The design of the plate after spring lug parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Spring plate after hanging parts of the main plane of the surface and pore. By the principle known Processing , the plane guarantee precision machining holes than guarantee the machining precision easy. So the design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. After selecting base plate spring lug large cylindrical face as a rough benchmark, After the leaf spring lug large cylindrical end with two holes as a precision technology benchmarks. main processes arrangements after the first spring plate lug large cylindrical face each other benchmarks machined face, End position to further processing out of holes. In addition to the follow-up processes are individual processes with end-positioning technology and other processing hole and plane. The entire process of processing machine combinations were selected. Key Words：The empress steel plate spring coil mourns the ear；Process the craft；Appropriation tongs 目 錄 1 緒論 1 2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規(guī)程設計 3 2.1零件的分析 3 2.1.1零件的作用 3 2.1.2零件的工藝分析 3 2.2工藝過程設計所應采取的相應措施 4 2.3后鋼板彈簧吊耳加工定位基準的選擇 4 2.3.1 確定毛坯的制造形式 4 2.3.2粗基準的選擇 4 2.3.3精基準的選擇 5 2.4 工藝路線的制定 5 2.4.1工藝方案一 5 2.4.2 工藝方案二 6 2.4.3工藝方案的比較與分析 6 2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 7 2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 8 2.7時間定額計算及生產安排 18 2.8本章小結 21 3 粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面夾具設計 22 3.1粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面夾具設計 22 3.2定位方案的分析和定位基準的選擇 22 3.3定位誤差分析 23 3.4銑削力與夾緊力計算 23 3.5定向鍵與對刀裝置設計 24 3.6夾緊裝置及夾具體設計 26 3.7夾具設計及操作的簡要說明 27 3.8本章小結 28 4 加工工藝孔夾具設計 29 4.1加工工藝孔夾具設計 29 4.2定位方案的分析和定位基準的選擇 29 4.3定位誤差分析 29 4.4切削力的計算與夾緊力分析 30 4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 30 4.6夾具精度分析 32 4.7夾具設計及操作的簡要說明 33 4.8本章小結 33 5 加工工藝孔夾具設計 34 5.1加工工藝孔夾具設計 34 5.2定位方案的分析和定位基準的選擇 34 5.3定位元件的設計 34 5.4定位誤差分析 36 5.5切削力的計算與夾緊力分析 36 5.6鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 37 5.7夾具精度分析 38 5.8夾具設計及操作的簡要說明 39 5.9 本章小結 39 結論 41 參考文獻 42 致謝 43 畢業(yè)設計（論文）知識產權聲明 44 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 45 43 1 緒 論 機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大三的全部課程之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經濟方向發(fā)展。夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 根據我國現階段發(fā)展情況看，制造業(yè)依然突飛猛進，是掌握著我國經濟命脈的行業(yè)，在一個機械制造公司建立一些較完善的以微機為主機的實用的夾具CAD/CAM系統(tǒng)，以交互方式進行夾具設計，必將獲得良好的經濟和社會效益。因為這類微機夾具CAD/CAM系統(tǒng)，硬件配置價格低廉，一般中型工廠都能承受且易于推廣應用。由此得出，要想在制造業(yè)得到更多的效益，我們必須結合計算機行業(yè)，研制一套適合企業(yè)需要的程序庫、數據庫、圖形庫以及主控程序等應用軟件，而且這些軟件設計應該考慮設計操作方便。 在夾具設計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設計還經常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至會影響到工件的加工精度。我們把多年來在夾具設計中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設計端面和內孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時無此問題。夾具要不要清根，應根據工件的結構而定。如果零件定位內孔孔口倒角較小或無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以倒為圓角R。端面與外圓定位時，與上述相同。讓刀問題在設計圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時，會存在讓刀問題。設計這類夾具時，應考慮銑刀或砂輪完成切削或磨削后，銑或砂輪的退刀位置，其位置大小應根據所使用的銑刀或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設計加工結構相同或相似，尺寸不同的系列產品零件夾具時，為了降低生產成本,提高夾具的利用率，往往會把夾具設計為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。 通過這次畢業(yè)設計，可以對以前學過的課程進行一次綜合的深入的總復習，把學習到的理論知識和實際結合起來，從而提高自己分析問題，解決問題的能力。 2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規(guī)程設計 2.1零件的分析 2.1.1零件的作用 題目給出的零件是汽車后鋼板彈簧吊耳。后鋼板彈簧吊耳的主要作用是載重后，使鋼板能夠得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。因此汽車后鋼板彈簧吊耳零件的加工質量會影響汽車的工作精度、使用性能和壽命。汽車后鋼板彈簧吊耳主要作用是減震功能、阻尼緩沖部分功能、導向功能。 圖2.1 后鋼板彈簧吊耳零件圖 2.1.2零件的工藝分析 由后鋼板彈簧吊耳零件圖知可將其分為兩組加工表面。它們相互間有一定的位置要求。現分析如下： （1）以兩外圓端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：。兩外圓端面的銑削，加工的孔，其中兩外圓端面表面粗度要求為，的孔表面粗糙度要求為 （2）以孔為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：2個的孔，2個的孔、2個孔的內外兩側面的銑削，寬度為4的開口槽的銑削，2個在同一中心線上數值為的同軸度要求。其中2個的孔表面粗糙度要求為，2個的孔表面粗糙度要求為，2個孔的內側面表面粗糙度要求為，2個孔的外側面表面粗糙度要求為，寬度為4的開口槽的表面粗糙度要求為。 2.2工藝過程設計所應采取的相應措施 由以上分析可知。該零件的主要加工表面是平面及孔系。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于該零件來說，加工過程中的主要問題是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關系。 該類零件的加工應遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準平面，以基準平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。后鋼板彈簧吊耳的加工自然應遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調整，也有利于保護刀具。 后鋼板彈簧吊耳零件的加工工藝應遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。 由于后鋼板彈簧吊耳的生產量很大。怎樣滿足后鋼板彈簧吊耳生產率要求也是過程中的主要考慮因素。 2.3后鋼板彈簧吊耳加工定位基準的選擇 2.3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料Q235。由于生量已達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這對提高生產效率，保證加工質量也是有利的。 2.3.2粗基準的選擇 粗基準選擇應當滿足以下要求： （1） 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 （3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 （4） 應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 （5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 為了滿足上述要求，基準選擇以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面作為粗基準，先以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面互為基準加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。 2.3.3精基準的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應當進行尺寸換算。 2.4 工藝路線的制定 由于生產類型為大批生產，應盡量使工序集中來提高生產率，除此之外，還應降低生產成本。 2.4.1工藝方案一 表2.1工藝方案一 工序 內容 工序1： 銑兩外圓端面 工序2： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序3： 鉆，擴孔 工序4： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序5： 銑孔的內側面 工序6： 銑孔的外側面 工序7： 銑寬度為4的開口槽 工序8： 終檢 2.4.2 工藝方案二 表2.2工藝方案二 工序 內容 工序1： 銑孔的內側面 工序2： 銑孔的外側面 工序3： 鉆，擴孔 工序4： 鉆，鉸孔，倒角 工序5： 銑寬度為4的開口槽 工序6： 銑兩外圓端面 工序7： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序8： 終檢 2.4.3工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先加工兩外圓端面，然后再以此為基面加工孔，再加工孔，孔，最后加工孔的內外側面以及寬度為4的開口槽銑，則與方案二相反，先加工孔的內外側面，再以此為基面加工孔，孔，寬度為4的開口槽，最后加工兩外圓端面，孔， 經比較可見，先加工兩外圓端面，以后位置度較易保證，并且定位及裝夾都較方便，但方案一中先加工孔，孔，再加工孔的內外側面，不符合先面后孔的加工原則，加工余量更大，所用加工時間更多，這樣加工路線就不合理，同理，寬度為4的開口槽應放在最后一個工序加工。所以合理具體加工藝如下： 表2.3工藝方案表 工序 內容 工序1： 銑兩外圓端面 工序2： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序3： 銑孔的內側面 工序4： 銑孔的外側面 工序5： 鉆，擴，鉸孔，倒角 工序6： 鉆，擴孔 工序7： 銑寬度為4的開口槽 工序8： 終檢 2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “后鋼板彈簧吊耳”零件材料為Q235，硬度HBS為149～187，生產類型為大批量生產，采用鑄造毛坯。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： (1) 銑兩外圓端面 考慮其加工表面粗糙度要求為，可以先粗銑，再精銑，根據參考文獻[15]表2.3-5，取2Z=5已能滿足要求 (2) 加工孔 其表面粗糙度要求較高為，其加工方式可以分為鉆，擴，鉸三步，根據參考文獻[15]表2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： 擴孔： 2Z=1.8 鉸孔： 2Z=0.2 (3) 銑孔的內側面 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據參考文獻[15]表2.3-5，取2Z=3已能滿足要求。 (4) 銑孔的外側面 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據參考文獻[15]表2.3-5，取2Z=3已能滿足要求。 (5) 加工孔 其表面粗糙度要求較高為，其加工方式可以分為鉆，擴，鉸三步，根據參考文獻[15]表2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： 擴孔： 2Z=1.8 鉸孔： 2Z=0.2 (6) 加工孔 其表面粗糙度要求較高為，其加工方式可以分為鉆，擴，兩步，根據參考文獻表2.3-48，確定工序尺寸及余量為： 鉆孔： 擴孔： 2Z=1.8 (7) 銑寬度為4的開口槽 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據參考文獻表2.3—48，取2Z=2已能滿足要求。 2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 工序1：粗、精銑兩外圓端面 機床：專用組合銑床 刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數，細齒數 （1）、粗銑 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[6]表30-13，取 銑削速度：參照參考文獻[6]表30-23，取， 機床主軸轉速： 式（2-1） 取=30, =63代入公式（2-1）得： 根據參考文獻[6]表11-4，取 實際銑削速度： 工作臺每分進給量： 式（2-2） 取=，，=代入公式（2-2）得： 取 根據參考文獻[15] 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間： 式（2-3） 取，，, 代入公式（2-3）得： 以上為銑一個端面的機動時間，故本工序機動工時為 （2）、精銑 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[6]表30-13，取 銑削速度：參照參考文獻[6]表30-23，取， 取=30, =63代入公式（2-1）得： 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表11-4，取 實際銑削速度： 取=，，=代入公式（2-2）得： 工作臺每分進給量： 根據參考文獻[6] 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 取，，代入公式（2-3）得： 機動時間：以上為銑一個端面的機動時間，故本工序機動工時為 工序2：鉆，擴，鉸孔，倒角 機床：專用組合鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 （1）、鉆孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-10，取 由于本零件在加工孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數0.75，則 根據參考文獻[6]表28-13，取 取切削速度 取=24, =35代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 機動時間： 式 (2-4) 取，，, ,代入公式（2-4）得： （2） 擴孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-30， 參照參考文獻[6]表28-31，取 切削速度：參照參考文獻[6]表28-31，取 取=19, =36.8代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3取 實際切削速度： 根據參考文獻[6]表28-42 被切削層長度： 刀具切入長度 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： （3）鉸孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-35，取 根據參考文獻[6]表28-36，取 取切削速度 取=9.1, =37代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： （4）倒角。采用锪鉆。為縮短輔助時間，取倒角是的主軸轉速與擴孔時相同：，手動進給。 工序3：粗銑孔的內側面 機床：專用組合銑床 刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[6]表30-29，取 銑削速度：參照參考文獻[6]表30-29，取， 取=24, =50代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表11-4，取 實際銑削速度： 取=，，=代入公式（2-2）得： 工作臺每分進給量： 取 根據參考文獻[6] 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 取，，,代入公式（2-3）得： 機動時間： 以上為銑一個端面的機動時間，故本工序機動工時為 工序4：粗銑孔的外側面 機床：專用組合銑床 刀具：高速剛圓柱形銑刀 粗齒數 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[6]表30-29，取 銑削速度：參照參考文獻[6]表30-29，取， 取=24, =50代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表11-4，取 實際銑削速度： 取=，，=代入公式（2-2）得： 工作臺每分進給量： 取 根據參考文獻[15] 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 取，，,代入公式（2-3）得： 機動時間： 以上為銑一個端面的機動時間，故本工序機動工時為 工序5：鉆，擴，鉸孔 機床：專用組合鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 （1）、鉆孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-10，取 由于本零件在加工孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數0.75，則 根據參考文獻[6]表28-13，取 取切削速度 取=24, =28代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 （2）、擴孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-30， 參照參考文獻[6]表28-31，取 切削速度：參照參考文獻[6]表28-31，取 取=19.8, =29.8代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3取 實際切削速度： 根據參考文獻[6]表28-42 被切削層長度： 刀具切入長度 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： 以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 （3）鉸孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-35，取 根據參考文獻[6]表28-36，取 取切削速度 取=9.9, =30代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： 以上為鉸一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 4）倒角。采用锪鉆。為縮短輔助時間，取倒角是的主軸轉速與擴孔時相同：，手動進給。 工序6：鉆，擴孔 機床：專用組合鉆床 刀具：麻花鉆、擴孔鉆、 （1）、鉆孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-10，取 由于本零件在加工孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數0.75，則 根據參考文獻[6]表28-13，取 取切削速度 取=24, =9代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 （2）、擴孔 切削深度： 進給量：根據參考文獻[6]表28-30， 參照參考文獻[6]表28-31，取 切削速度：參照參考文獻[6]表28-31，取 取=25, =10.5代入公式（2-1）得 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表9-3取 實際切削速度： 根據參考文獻[6]表28-42 被切削層長度： 刀具切入長度 刀具切出長度： 走刀次數為1 取，，, ,代入公式（2-4）得： 機動時間： 以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為 工序7：粗銑寬度為4的開口槽 機床：專用組合銑床 刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[6]表30-13，取 銑削速度：參照參考文獻[6]表30-23，取， 取=30, =63代入公式（2-1）得： 機床主軸轉速：，根據參考文獻[6]表11-5，取 實際銑削速度： 取=，，=代入公式（2-2）得： 工作臺每分進給量： 根據參考文獻[15] 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數為1 取，，, 代入公式（2-3）得： 機動時間： 2.7時間定額計算及生產安排 參照參考文獻[15]表2.5-2，機械加工單件（生產類型：中批以上）時間定額的計算公式為： （大量生產時） 因此在大批量生產時單件時間定額計算公式為： 式 (2-5) 其中： —單件時間定額 —基本時間（機動時間） —輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值 工序1：粗、精銑兩外圓端面 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[15]表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[15]表2.5-48， 取，，k=0.13代入公式（2-5）得 單間時間定額： 工序2：鉆，擴，鉸孔，倒角 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[6]表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[6]表2.5-43， 取，，k=0.1214代入公式（2-5）得 單間時間定額： 工序3：銑孔的內側面 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[6]表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[6]表2.5-48， 取，，k=0.13代入公式（2-5）得 單間時間定額： 工序4：銑孔的外側面 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[6]表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[6]表2.5-43， 取，，k=0.1214代入公式（2-5）得 單間時間定額： 工序5：鉆，擴，鉸孔，倒角 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[6]表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[6]表2.5-48， 取，，k=0.1214代入公式（2-5）得 單間時間定額： 工序6：鉆，擴孔 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[6]表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[6]表2.5-43，k=12.14 取，，k=0.1214代入公式（2-5）得 單間時間定額： 工序7：銑寬度為4的開口槽 機動時間： 輔助時間：參照參考文獻[6]表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則 ：根據參考文獻[6]表2.5-48， 取，，k=0.13代入公式（2-5）得 單間時間定額： 2.8本章小結 本章主要是對后鋼板彈簧吊耳的加工工藝進行設計。先要明確零件的作用 ，本次設計的后鋼板彈簧吊耳的主要作用就是載重后，使鋼板能夠得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。確定了零件的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以對零件的工藝路線進行分析，制定出幾套工藝方案，然后對這幾套方案進行分析比較，選擇最優(yōu)方案，最后進行時間定額計算及生產安排。優(yōu)良的加工工藝是能否生產出合格，優(yōu)質零件的必要前提，所以對加工工藝的設計十分重要，設計時要反復比較，選擇最優(yōu)方案。 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 3 粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面夾具設計 3.1粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面夾具設計 本夾具主要用來粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面時，均有表面粗糙度要求。本道工序僅是對內側端面進行粗加工。工件以孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支承半板上實現完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用DQG型汽缸通過鉸鏈杠桿機構帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。在本道工序加工時，還應考慮提高勞動生產率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和表面質量。 3.2定位方案的分析和定位基準的選擇 在進行后鋼板彈簧吊耳內側端面粗銑加工工序時，外圓端面已經精銑，工藝孔已經加工出。很容易想到一面一孔組合基準定位，以在帶臺肩長銷為第一定位基準限制工件的四個自由度，端面應一點接觸，限制一個自由度，工件以孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。 圖3.1定位機構圖 3.3定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 圖3.2定位銷水平放置時定位分析圖 3.4銑削力與夾緊力計算 根據參考文獻[15]可查得： 銑削力計算公式為 圓周分力 式（3-1） 查表可得： 代入公式（3-1）得 = 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為： 銑削加工產生的水平分力應由夾緊力產生的摩擦力平衡。 即： （） 計算出的理論夾緊力F再乘以安全系數k既為實際所需夾緊力 即： 取k=2 3.5定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖3.3夾具體槽形與螺釘圖 根據T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結構尺寸如下： 表3.1定向鍵數據表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 25 -0.014 -0.045 40 14 6 15 6 24 +0.023 7 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成后鋼板彈簧吊耳內側端面的粗銑加工，所以選用直角對刀塊。直角對刀塊的結構和尺寸如圖所示： 圖3.4對刀塊圖 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 圖3.5平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表3.2平塞尺尺寸 公稱尺寸H 允差d C 3 -0.006 0.25 3.6夾緊裝置及夾具體設計 為了提高生產效率，縮短加工中的輔助時間。因此夾緊裝置采用氣缸夾緊裝置。工件在夾具上安裝好后，氣缸活塞帶動壓塊從上往下移動夾緊工件。 根據所需要的夾緊力，來計算氣缸缸筒內徑。 氣缸活塞桿推力 式（3-2） 其中：P—壓縮空氣單位壓力 （取P=6公斤力/） —效率 （取） 代入公式（3-2）得 厘米 取厘米=250 因此氣缸選用DQG型氣缸，其結構如下圖所示： 圖3.6DQG型氣缸圖 其主要結構參數如下表： 表3.3DQG型氣缸數據表 缸徑 L B M K H 80 40 25 60 50 11 7 104 P TG h F E KK 98 77 11 17.5 21 19.5 G3/8 M16 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構夾具裝配圖1所示。 3.7夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于后鋼板彈簧吊耳內側端面的粗銑。件以孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。其夾緊采用的是氣動夾緊，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產率。工件在夾具體上安裝好后，浮動壓塊在氣缸活塞的推動下向下移動夾緊工件。當工件加工完成后，壓塊隨即在氣缸活塞的作用下松開工件，即可取下工件。 3.8本章小結 在本章中，夾具主要用來粗銑后鋼板彈簧吊耳內側端面。首先應明確本夾具中的夾緊定位機構，在進行后鋼板彈簧吊耳內側端面粗銑加工工序時，外圓端面已經精銑，工藝孔已經加工出。工件以孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。然后按照有關公式進行銑削力和夾緊的計算，然后對銑床夾具必不可少的定向鍵和對刀裝置進行設計，為了提高生產效率，縮短加工中的輔助時間。因此夾緊裝置采用氣缸夾緊裝置，所以還要對汽缸進行設計。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質量、生產率和產品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產出合格、優(yōu)質零件的保證。所以對夾具設計也是非常重要的。 4 加工工藝孔夾具設計 4.1加工工藝孔夾具設計 本夾具主要用來鉆、擴、鉸兩個工藝孔。這兩個工藝孔均有尺寸精度要求為，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與端面垂直。并用于以后加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本道工序為后鋼板彈簧吊耳加工的第五道工序，本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 4.2定位方案的分析和定位基準的選擇 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件孔內外側面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與側面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與側面垂直并保證兩工藝孔能在后續(xù)的孔加工工序中使孔的加工余量均勻。根據基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇外圓端面和與之配合的心軸為主要定位基準限制工件的五個自由度，用一個定位銷限制工件的另一個自由度。采用螺母夾緊。 圖4.1定位分析圖 4.3定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。不過這時的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內任意方向上都有可能發(fā)生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 圖4.2心軸垂直放置時定位分析圖 4.4切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[17]得： 鉆削力 式（4-1） 鉆削力矩 式（4-2） 式中： 代入公式（4-1）和（4-2）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 4.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：工藝孔分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，鉆套孔徑為。再用標準擴孔鉆擴孔，根據GB1141—84的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為，鉆套尺寸為。最后用的標準鉸刀鉸孔，根據GB1141—84的規(guī)定標準鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。 圖4.3快換鉆套圖 鉸工藝孔鉆套結構參數如下表： 表4.1鉸工藝孔鉆套數據表 d H D 公稱尺寸 允差 30 30 40 -0.010 -0.027 59 46 16 5.5 27 28 36 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 圖4.4固定襯套圖 其結構參數如下表： 表4.2固定襯套數據表 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 40 +0.023 0 42 46 +0.035 +0.018 3 2 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖2所示。 4.6夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。 本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸及同軸度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精鉸加工，選用GB1141—84鉸刀，直徑為，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。 該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）、各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）、當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。 工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。 4.7夾具設計及操作的簡要說明 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件孔內外側面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與側面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與側面垂直并保證兩工藝孔能在后續(xù)的孔加工工序中使孔的加工余量均勻。根據基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇外圓端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以孔限制工件的兩個自由度，用一個擋塊定位限制工件的另一個自由度。 4.8本章小結 在本章中，夾具主要用來加工后鋼板彈簧吊耳工藝孔。首先應明確本夾具中的夾緊定位機構，在進行后鋼板彈簧吊耳內側端面粗銑加工工序時，外圓端面已經精銑，工藝孔已經加工出。本工藝孔的定位基準應選擇外圓端面和與之配合的心軸為主要定位基準限制工件的五個自由度，用一個定位銷限制工件的另一個自由度，采用螺母夾緊。然后按照有關公式進行切削力和夾緊力的計算，然后對鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進行設計，還應對夾具精度進行分析。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對加工質量、生產率和產品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產出合格、優(yōu)質零件的保證。所以對夾具設計也是非常重要的。 5 加工工藝孔夾具設計 5.1加工工藝孔夾具設計 本夾具主要用來鉆、擴、兩個工藝孔。這兩個工藝孔均有表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與圓垂直。本到工序為后鋼板彈簧吊耳加工的第六道工序，本道工序加工時主要應考慮如何保證其表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 5.2定位方案的分析和定位基準的選擇 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件孔上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與端面垂直。為了保證所鉆、擴的孔與側面垂直，根據基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即鉆擴鉸工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇孔端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以孔配合的圓柱銷限制工件的兩個自由度，以孔配合的削邊銷限制工件的一個自由度，既采用一面兩銷定位。再用一個螺旋夾緊機構從孔的另一端面進行夾緊。 圖5.1定位分析圖 5.3定位元件的設計 本工序選用的定位基準為一面兩孔定位，所以相應的夾具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和短削邊銷進行設計。 由加工工藝孔工序簡圖可知兩工藝孔中心距。 由于兩工藝孔有位置度公差，所以其尺寸公差為 所以兩工藝孔的中心距為 ，而兩工藝孔尺寸為，。 根據參考文獻[12]削邊銷與圓柱銷的設計計算過程如下： 圖5.2兩銷分析圖 （1）、確定兩定位銷中心距尺寸及其偏差 == （2）、確定圓柱銷直徑及其公差 （—基準孔最小直徑） 取f6 所以圓柱銷尺寸為 （3）、削邊銷的寬度b和B （由《機床夾具設計手冊》） （4）、削邊銷與基準孔的最小配合間隙 式（5-1） 其中： —基準孔最小直徑 —圓柱銷與基準孔的配合間隙 代入數據由公式（5-1）得 （5）、削邊銷直徑及其公差 按定位銷一般經濟制造精度，其直徑公差帶為，則削邊銷的定位圓柱部分定位直徑尺寸為 。 （6）、補償值 5.4定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩銷定位。其定位誤差主要為： （1）、移動時基準位移誤差 = = (2)、轉角誤差 其中： 5.5切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由參考文獻[17]得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 5.6鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、兩次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：工藝孔分鉆、擴、兩個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為。再用標準擴孔鉆擴 孔，根據的規(guī)定擴孔鉆的尺寸為，鉆套尺寸為。 圖5.3快換鉆套圖 擴工藝孔鉆套結構參數如下表： 表5.1擴工藝孔鉆套數據表 d H D 公稱尺寸 允差 10.5 16 16 -0.006 -0.018 26 22 12 4 10 11.5 20.5 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 圖5.4固定襯套圖 其結構參數如下表： 表5.2固定襯套數據表 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 16 +0.019 0 16 22 +0.039 +0.025 1 0.6 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖2所示。 5.7夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。 本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸及與孔距離要求為粗糙度表面粗糙度。。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。 該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1） 各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2） 各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3） 當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4） 如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。 工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、滿足。 5.8夾具設計及操作的簡要說明 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件孔上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與端面垂直。為了保證所鉆、擴的孔與側面垂直，根據基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即鉆擴鉸工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇孔端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以孔配和的圓柱銷限制工件的兩個自由度，以孔配和的削邊銷限制工件的一個自由度，既采用一面兩銷定位。然后由一個螺旋夾緊機構夾緊就可以開始加工了 5.9 本章小結 本夾具主要用來加工后鋼板彈簧吊耳工藝孔。首先應明確本夾具中的夾緊定位機構，本工藝孔的定位基準應選擇孔端面為主要定位基面以限制工件的三個