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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。后钢板弹簧吊耳机械制造工艺学课程设计任务书2-机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计“后钢板弹簧吊耳”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为10000件）设计者:蔡超、吕圣斌指导老师:王大承五邑大学机械制造工艺学教研室2011年3月8日五邑大学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”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为100000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1张4、机械结构装配图1张5、结构设计零件图1张6、课程设计说明书1份班级:AP08
2、081班学生:蔡超、吕圣斌指导老师:王大承教研室主任目录设计任务书序言4一.零件的分析二. 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式4（二）基面的选择5（三）制订工艺路线5（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定7（五）确定切削用量及基本工时8三.夹具设计（一）问题的提出13（二）卡具设计13四.参考文献14序言机械制造工艺学课程设计是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。就我个人而言，我希望能通过这次的课程设计对自己未来将从事
3、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，恳请各位老师给与指教。一、零件分析（一）、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。（二）、零件的工艺分析：后钢板弹簧吊耳共有两组加工表面，它们之间有一定的位置要求。现分析如下：以60mm两外圆端面为主要加工表面的
4、加工面。这一组加工表面包括：60mm两外圆端面的铣削，加工的孔，其中60mm两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3um，的孔表面粗糙度要求为Ra1.6um。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10.5mm的孔、2个孔的内外两侧面的铣削，宽度为4mm的开口槽的铣削，2个在同一中心线上数值为0.01的同轴度要求。其中2个的孔表面粗糙度要求为Ra1.6um，2个10.5mm的孔表面粗糙度要求为Ra12.5um，2个孔的内侧面表面粗糙度要求为Ra12.5um，2个孔的外侧面表面粗糙度要求为Ra50um，宽度为4mm的开口槽的表面粗糙度要求为Ra50um。工艺规程设计（一）确定毛
5、坯的制造方法，初步确定毛坯形状：该零件是CA6140车床上的拨叉，按照指导老师的要求，年生产纲领10万件，属于大量生产。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。毛坯图如下：（二） 、基面的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，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：在零件加工过程的第一道工序，定位基准必然是毛坯表面，即粗基准。选择粗基准时应该从以下几个方面考虑：选择要求加工余量小而均匀的
6、重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有互相位置精度要求的表面为粗基准。选择平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准，以确保安全、可靠、误差小。粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。综合上述，则对本零件，我们以30mm孔一侧端面为粗基准，以消除，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。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合
7、理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1、工艺路线方案一：工序粗铣大孔的两圆端面，以两端面互为粗基准，以及52加工圆外轮廓为定位基准。选用卧式升降台铣床加专用夹具工序钻、扩、精扩孔，以52不加工圆外轮廓为基准,对大孔进行的倒角工序铣二孔内端面，以大孔左端面及大孔的中心轴为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床工序铣二孔外端面，以大孔左端面及大孔的中心轴为定位基准。工序钻、扩、精扩二孔，以大孔及二孔不加工圆外轮廓为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的机床。对外端倒角。
8、工序钻、扩两10.5的孔。工序铣二孔开缝，以大孔及二孔不加工圆外轮廓为定位基准。工序终检。2、工艺路线方案二：工序铣二孔内端面，以两内端面互为粗基准，以及52加工圆外轮廓为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床。工序铣二孔外端面，以两外端面互为粗基准，以及52加工圆外轮廓为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床。工序钻、扩两10.5的孔。工序钻、精扩二孔，以大孔及二孔不加工圆外轮廓为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的机床。工序对外端倒角工序锯二孔开缝，以大孔及二孔不加工圆外轮廓为定位基准工序粗铣大孔的两圆端面，以两端面互为粗基准，以及52加工圆外轮廓为定位基准。选用卧式升降台铣床加专用夹
9、具工序钻、扩、精扩孔，以52不加工圆外轮廓为基准工序磨孔的两个端面，以孔定位，并互为基准，保证尺寸，采用磨床及专用夹具工序对大孔进行的倒角工序终检3、工艺方案的比较与分析：上述两工艺方案的特点在于：方案一是先加工60mm两外圆端面，然后在以此为基面加工孔，在加工10.5孔，孔，最后加工孔的内外侧端面以及宽度为4mm的开口槽铣。方案二则相反，先加工孔的内外侧端面，然后以此为基面加工10.5孔，和孔以及宽度为4mm的开口槽，最后加工60mm两外圆端面，孔。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析比较可见，先加工60mm两外圆端面，在后续加工过程中位置度较易保证，并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工1
10、0.5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。因此，整合两种方案，我们最终确定加工工艺路线如下：工序粗铣大孔的两圆端面，以两端面互为粗基准，以及52加工圆外轮廓为定位基准。选用卧式升降台铣床加专用夹具工序钻、扩、精扩孔，以52不加工圆外轮廓为基准，对大孔进行的倒角工序半精铣二孔内端面，以大孔左端面及大孔的中心轴为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床。工序铣二孔外端面，以大孔左端面及大孔的中心轴为定位基准。工序钻、精扩二孔，以大孔及二孔不加工圆外轮廓为定位基准。使用Z35钻床加专
11、用夹具，对外端倒角。工序钻两10.5的孔。工序铣二孔开缝，以大孔及二孔不加工圆外轮廓为定位基准工序终检（四） 以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”、确定机械加工余量、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，采用锻造模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的饿机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下：1、铣大孔的两端面考虑其加工表面粗糙度要求为，可以先粗铣，再精铣，参照工艺手册，取加工精度F2,由锻件复杂系数为S3,锻件重2.6KG,确定锻件偏差为mm。两孔外侧单边加工余量为Z=2mm。粗铣2Z=4.0mm精
12、铣2Z=1.0mm2、加工孔其表面粗糙度要求较高为，由锻件复杂系数为S1,锻件材质系数取M1根据工艺手册表9-21，确定工序尺寸及余量为：钻孔：钻扩：扩孔：2Z=1.7铰孔：2Z=0.23、铣孔的内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。4、铣孔的外侧面考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，取加工精度F2，锻件材质系数取M1,复杂系数为S3,确定锻件偏差为mm。根据工艺手册表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，毛坯为实心，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S1,锻件材
13、质系数取M1,毛坯尺寸根据机械加工工艺手册加工余量分别为：钻孔：28mm铰孔：30mm2Z=2mm6、加工孔其表面粗糙度要求较高为，毛坯为实心，不出孔，为自由工差。根据工艺手册加工余量分别为：钻孔：10.5mm2Z=10.5mm7、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，根据工艺手册表2.348，取2Z=2已能满足要求。由于本设计规定的零件为大批生产，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。、确定切削用量及基本工时工序I：铣削60mm端面。1、加工条件工件材料：35刚正火，模锻。加工要求：粗铣60mm端面，粗糙度Ra=6.3m.机床：X51
14、立式铣床。刀具：硬质合金端铣刀YG6，铣刀直径d0=80mm，齿数z=102、计算切削用量粗铣60mm端面1）毛坯的长度方向的单边加工余量为2mm，因为7的拔模斜度，毛坯的长度方向单边最大加工余量Zmax=7mm。为了满足尺寸精度，先分别铣去两个端面5mm的加工余量，后再铣一次，以保证76mm，即共加工三次。长度加工公差为IT12级。2）、每齿进给量fz，根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称简明手册）表3.5，机床功率为510kw时，fz=0.140.24mm/z，现取fz=0.14mm/z。3）、计算铣削速度：根据简明手册表3.16当d0=80mm，z=10，铣削深度ap7.5mm时，可
15、选vt=87m/min，nt=345r/min，vft=386mm/min各修正系数为：kmv=kmn=kmvf=1.26kBv=kan=kav=1故vc=vtkv=871.261m/min=109.6m/minn=ntkn=3451.261r/min=435r/minvf=vftkvt=3861.261=486mm/min根据X51铣床说明，选择nc=380r/minvfc=480mm/min因此实际切削速度和每齿进给量为vc=d0nc/1000=3.1480380m/min=95m/minfzc=vfc/ncz=480/(38010)mm/z=0.13mm/z4）、检验机床功率根据简明手册
16、表3.24当每齿进给量fzc=0.13mm/z，每分进给量为vfc=480mm/min，铣削深度为5mm时，功率为3.8kw，而机床X51的功率是4.5kw，所以机床可以正常工作。5）、铣削工时铣削长度l=60mm刀具切入长度l1=30mm刀具切出长度l2=3mm走刀次数：1，故t=(l+l1+l2)/vfc=(60+30+3)/480min=0.2min以上是铣一个端面的机动时间，故本工序的机动工时为t1=3t=30.2min=0.6min工序II：钻、扩、铰37mm孔，倒角1.530机床：立式钻床Z550刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀1、钻20mm孔进给量：f=0.390.43mm/r（见简化
17、手册表2.7）由工艺手册表4.2-16的机床说明，取f=0.4mm/r根据简明手册表2.19，可查出这时的轴向力为6500N，而机床允许的最大轴向力是24525N，故f=0.4mm/r可用。切削速度：v=17m/min（见简明手册表2.13和表2.14，按5类加工性考虑）则主轴转速：n=(1000v)/(d0)=270r/min根据Z550说明书，选择n=250r/min检验机床功率根据简明手册表2.22，当n=250r/min，v=17m/min，f=0.4mm/r时，所需功率为1.3kw，而机床功率为7kw，故机床可正常工作。计算工时t=L/(nf)（其中L=l+y+,l=76mm,根据简
18、明手册表2.29y+=10mm）故t=(76+10)/(2500.4)min=0.86min2、钻孔35mm根据有关资料介绍，扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之间的关系为：f=(1.21.8)f钻v=()v钻而f钻=0.600.70mm/r（见简明手册表2.7）现取f钻=0.6mm/rv钻=14m/min（见简明手册表2.13）令f=1.5f钻=0.9mm/r，根据机床说明，恰有f=0.9mm/r可选v=0.4v钻=5.6m/min所以，主轴转速为：n=(1000v)/(d0)=(10005.6)/(35)r/min=51r/min按机床说明选：n=47r/m
19、in所以实际切削速度为：v=(3547)/1000m/min=5.2m/min计算工时：t=L/(nf)(其中L=l+y+，l=76mm,根据简明手册表2.29y+=15mm)所以t=(76+15)/(470.9)min=2.15min3、扩36.75mm孔1）进给量根据简明手册表2.10，进给量为：f=0.91.1mm/r，又根据机床说明，选f=0.9mm/r2)切削速度根据有关资料，确定为v=0.4v钻其中v钻=12m/min（见简明手册表2.13），故v=0.4v钻=0.412m/min=4.8m/min所以主轴转速为n=(10004.8)/(36.75)r/min=42r/min按机床
20、说明，取n=47r/min所以实际切削速度为v=(36.7547)/1000m/min=5.4m/min3)计算工时刀具切入长度l1=3mm，切出长度l2=1.5mm所以t=(76+3+1.5)/(470.9)min=1.9min4铰37mm孔1）进给量根据简明手册表2.11为f=1.32.8mm/r又根据机床说明，确定为f=1.8mm/r2)切削速度根据简明手册表2.24v=57m/min,现取v=6m/min则主轴转速为n=(1000v)/(d0)=(10006)/(3.143)r/min=52r/min由机床说明，确定为n=47r/min所以实际切削速度为v=(3747)/1000=5.
21、5m/min4)计算工时t=L/(nf)（其中L=l+y+，l=76mm，根据简明手册表2.29y+=15mm）所以t=(76+15)/(471.8)min=1.08min5)倒角1.530使用150锪钻，钻速n=185r/min，手动进给。工序：粗铣二孔内端面1）、加工条件：工件材料，35钢正火，模锻有外皮。工件尺寸：加工约为R24圆大小的平面，加工余量约为3mm.刀具：标准直柄立铣刀，Z=6，用乳化液作为切削液。机床：X52K立式铣床2）、计算切削用量已知毛坯长度方向加工余量为3mm，考虑5的模锻拔模斜度，则毛坯长度方向的加工余量为Z=3.5mm，故分二次加工，ap=2mm计。进给量f，根
22、据切削用量简明手册表3.4，当刀杆18mmX25mm，ap3mm，工件直径为24mm时，f=0.080.05mm/r，取f=0.08mm/r计算切削速度，根据切削用量简明手册表3.27，切削速度的公式为（取寿命T=60min）。Vc=cvdoqvkv/Tmapfaeuvzpv,由于毛坯为锻件，所以修正系数为kv=0.8，cv=21.5，qv=0.45，xv=0.1，yv=0.5，uv=0.5，pv=0.1，m=0.33，所以vc=21.5X18X0.45X0.8/600.33X2X0.08X24X0.5X0.1X0.5X60.1=30m/min取v=30，do=18代入以下公式得机床主轴转速n
23、：n=1000r/𝝅do=1000X30/3.14X18=530r/min根据机械制造工艺简介手册表4.236，取n=600r/min实际切削速度v：v=𝝅don/1000=3.14X18X600/1000=33.9m/min工作台每分进给量fm：fm=fznw=0.08X6X600=288mm/min被切削层长度:l=24mm刀具切入长度：l1=9mm刀具切出长度：l2=2mm本工序要走刀两次，所以机动时间：t1=(l+l1+l2)X2/fm=(24+9+2)X2/288=0.24min本工序加工两个端面，故加工工时为：t=2t1=0.48min工序：以互为基
24、准的方式加工30孔的两个外端面由于两外端面的特征性质和上一工序内端面的性质基本一致，故切削用量和加工工时是一样的。取，（1）切削深度ap=2mm，进给量f=0.08mm/z（2）切削速度：v=33.9m/min（3）机动时间：0.48min工序：钻、扩二孔钻孔25mm，机床Z35钻床确定进给量f：根据切削用量简明手册表2.7，当钢的b800mpa，do=25mm时，f=0.390.47mm/r。由于本零件在加工25mm孔时属于低刚度零件，进给量应乘以系数0.75，则F=（0.390.47）X0.75=0.290.35（mm/r）根据X52K立式铣床说明书，取f=0.35mm/r。切削速度：根据
25、切削用量简明手册表2.13及2.14，查得切削速度v=22m/min。所以：ns=1000X22/X25=280r/min,根据机械制造工艺手册表4.212，机床最接近的转速为265r/min，则实际切削速度为：v=𝝅dwnw/1000=20.8m/min切削工时：l=22mm，l1=10mm，l2=3mm则机动加工工时为t1=（l+l1+l2）/fn=0.32min由于零件有两个孔，而且中间有较大一段空行程，取空行程用的时间为手动加速，t2=0.5min本工步总时间是：t=2t1+t2=1.14,min扩钻29mm孔利用29mm的钻头对25mm的孔进行扩钻。根据有关规定，扩钻
26、的切削用量可以根据钻孔的切削用量选取F=（1.21.8）f钻=（1.21.8）X0.35=0.420.63mm/r取f=0.63mm/rV=（1/21/3）X24.7=12.358.1m/min则机床的主轴转速：n=1000v/𝝅X29=13588.9r/min根据机械制造工艺手册表4.212，在这区域的机床转速为n=132r/min，则实际切削速度为：v=𝝅dwn/1000=12m/min加工工时：被切削长度：l=22，l1=10，l2=3t1=（l+l1+l2）/fn=0.42min本工步加工工时：t=2t1+t2=0.84+0.5=1.34min精扩孔是满
27、足尺寸精度要求有：f=（0.91.2）X0.7=0.630.84mm/r，取f=0.72mm/r切削速度：n=68r/min,则v=8.26m/min加工工时：l=22mm,l1=10mm,l2=3mmt1=(22+10+3)/fn=0.71min本工步的总工时为：t=2t1+t2=1.42+0.5=1.92min4、倒角1X45双面采用90惚钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：n=68r/min手动进给。工序VI钻二孔10.5，采用Z35钻床为提高生产效率，采用10.5的钻头一次加工完成。进给量：由切削用量简明手册.表2.7得，在直径为10.5的进给量为f=0.250.31m
28、m/r取f=0.31mm/r,由切削手册表2.13查得，切削速度为：v=17m/min机床主轴转速：n=1000v/𝝅d=515.4r/min由机械制造工艺手册表4.212有，最接近的转速为n=530r/min则，实际切削速度为：v=17.5m/min再由其中的表6.25有，l=24mm,l1=5mm,l2=3mm,则加工工时：t1=(l+l1+l2)/nf=0.19min本工序有两个孔要加工，所以有：t=2t1=0.38min工序VII铣双耳开缝为了简化整个零件的加工设备，本工序选用和上面工序相同的机床，X52k铣床刀具：60的锯片铣刀，细齿，z=48，厚度l=4mm进给量：
29、由切削用量简明手册表3.4查得，当直径为60mm时，进给量f=0.020.01mm/z取f=0.02mm/z.切削速度：参照机械制造工艺手册取v=235m/min则机床主轴转速：n=1000X235/(3.14X60)=1247r/min由切削用量简明手册有，最近为n=1180r/min，则实际切削速度为：v=𝝅x60X1180/1000=222m/min机动工时l=14mm，l1=3mm，l2=2mmt1=(l+l1+l2)/nf=0.8min本工序总加工时间：t=2t1=1.6min三、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
30、协商，决定设计第I道工序铣削60mm端面。本夹具将用于X51立式铣床，刀具为硬质合金端铣刀YG6（一）提出问题本夹具用来铣削60mm端面加工本道工序时，该平面表面粗糙度没有过高的精度要求，但2面距离有较高的尺寸精度。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证两平面的定位，如何降低劳动强度、提高劳动生产率。（二）夹具设计1、定位基准的饿选择由零件图可知，以52mm的外圆柱和37mm孔的一个端面为定位基准，采用V形块来做定位，平面支架辅助支承，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，采用气动夹紧。2、切削力和夹紧力的计算刀具：硬质合金端铣刀YG6，80mm，z=20（见切
31、学手册表3.28）其中：=245,=3.1mm，=0.15，=0.14mm,=0.35,=40mm(在加工表面测量的近似值)=0.2,=80mm，=0.2,=0,=20所以(N)因为就一把刀铣削，=1270（N）水平分力：=1.1=1397(N)垂直分力：=0.3=381(N)在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数K=。其中：为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.1；为断续切削系数1.1;所以(N）选用气缸-斜楔夹紧机构，楔角，其结构形式选用IV型，则扩力比i=3.42。为克服水平切削力，实际夹紧力N应为所以其中及为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，=0.25。
32、则（N）气缸选用。当压缩空气单位压力p=0.5MPa时，气缸推力为3900N。由于已知斜楔机构的扩力比i=3.42，故由气缸产生的实际夹紧力为此时已大于所需的5578N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3、定位误差分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为端面的另一面，该圆柱面是直接锻造成，它的平面度会影响到的尺寸要求，但影响的作用很小，在要求范围内。定位元件尺寸及公差的确定。夹具的辅助定位元件为的外圆柱，该圆柱是直接锻造成，他的圆柱度会直接影响到端面的直径大小。但该圆面的面积尺寸没有公差要求，所以影响很小。4.夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，为此，应首先着眼于机动夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床就选择了气动加紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将是整个夹具过于庞大，因此应首先设法降低切削力。而且本夹具总体结构设计比较简单、紧凑。参考文献机械制造工艺设计简明手册.切削用量简明手册切削手册夹具工程师手册刘文剑编，黑龙江科学技术出版社机械制造技术基础.曾志新编，武汉理工大学出版社-