1、精選優質文檔-傾情為你奉上 課程設計說明書 題目：批量生產“后鋼板彈簧吊耳”機加工工藝規程及專用夾具設計 學 院： 機電工程學院 專業班級： 學生姓名： 學 號： 指導教師： 專心-專注-專業 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，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，使我對專業知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業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、節約能源、降低成本的重要手段，是企業進行生產準備，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

2、系統的重要組成部分，不論是傳統制造，還是現代制造系統，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。通過這次課程設計，可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。 目錄1 課程設計任務書11.1設計題目11.2設計任務11.3設計要求12 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規程設計22.1零件分析及毛坯設計22.1.1零件功用22.1.2零件的結構和技術要求分

3、析32.2工藝過程設計所應采取的相應措施42.3后鋼板彈簧吊耳加工定位基準的選擇42.3.1 確定毛坯的制造形式42.3.2粗基準的選擇52.3.3精基準的選擇52.3.4零件表面加工方法的確定，吊耳各表面加工方案62.4 工藝路線的制定62.4.1 工藝方案一6表 2.1 工藝方案一表72.4.2 工藝方案二7表 2.2 工藝方案二表72.4.3 工藝方案的比較與分析72.5機床設備及工藝裝備的選用82.5.1機床設備的選用82.5.2工藝裝備的選用82.6機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定92.7 工序6 加工孔112.7.1切削用量的確定112.7.2加工余量，工序尺寸及公差的確定1

4、32.8本章小結143 加工工藝孔夾具設計153.1加工工藝孔夾具設計153.2定位方案的分析和定位基準的選擇153.3定位元件的設計163.4定位誤差分析173.5切削力的計算與夾緊力分析183.6鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計183.7夾具精度分析203.8夾具設計及操作的簡要說明213.9本章小結21心 得22 1 課程設計任務書1.1設計題目1 設計某個零件的制造工藝和某道工序的專用夾具。2 生產綱領：大批量。1.2設計任務1 零件：后鋼板彈簧吊耳 夾具工序：鉆10.5孔1.3設計要求 所設計的零件加工工藝切實可行；專用夾具簡單實用，能夠滿足大批量加工要求；所繪圖紙符合工程要求。1 完

5、成的任務包括：2 零件圖（一份）3 毛坯圖（一份）4 工藝綜合卡片（一份）5 專用夾具裝配圖（一份）6 課程設計說明書（一份） 2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規程設計2.1零件分析及毛坯設計2.1.1零件功用 題目給出的零件是CA10B解放牌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 2.1.2零件的結構和技術要求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

6、相互間有一定的位置要求。現分析如下： （1）以外圓端面為主要加工表面的加工面。這一組加工面包括：外圓端面的銑削，加工孔，其中外圓端面粗糙度要求為，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開口槽的銑削，2個數值為的同軸度要求。其中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。 加工表面技術要求/mm公差及精度等級Ra/m形位公差/mm 60mm 兩外圓端面60mmIT126.3 37 孔IT91.6 30

7、孔內側面54mmIT1212.530孔外側面54mmIT1250 30孔IT91.60.01A 10.5孔10.5IT1212.5 開口槽4mmIT12502.2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

8、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“后鋼板彈簧吊耳”零件材料為35鋼，硬度HBS為149187，生產類型為大批量生產。考慮到該彈簧吊耳零件在工作過程中要承受壓力沖級載荷，為增強彈簧吊耳零件的強度和沖級韌度，故

9、毛坯選用鑄造件，零件材料為35號鋼。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。 （2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。（3） 應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。（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。（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。在后續工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他

10、孔與平面。（具體請見工序卡片）2.3.3精基準的選擇1.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.精基準的選擇精基準的選擇主要考慮基準重合的問題，根據該彈簧吊耳零件的技術要求和裝配要求，選擇加工后的兩外圓端面作為精基準。2.3.4零件表面加工方法的確定，吊耳各表面加工方案 根據彈簧吊耳零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表2-3-2所示。加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/加工方案兩外圓端面IT126.3粗銑孔IT91.6粗鏜-粗拉孔內側面IT1212.5粗銑孔外側面IT1250粗銑孔IT91.6粗鏜-粗拉孔I

11、T1212.5鉆開口槽IT1250粗銑表2-3-22.4 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 工藝方案一工序1：銑兩外圓端面工序2：粗鏜，粗拉 孔，倒角工序3：鉆，擴孔工序4：粗鏜，粗拉 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 表 2.1 工藝方案一表2.4.2 工藝方案二 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：粗鏜 ，粗拉 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：粗鏜，粗拉 孔，倒角工序8：終檢 表 2.2 工藝方案二表 2.

12、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：工序1：銑兩外圓端面，（粗銑半精銑）工序2：粗鏜，粗拉，锪倒角 ，

13、鉸孔。工序3：銑孔的內側面。，粗銑。工序4：銑孔的外側面。，粗銑。工序5：粗鏜，粗拉 孔，倒角。工序6：鉆，擴孔，工序7：銑寬度為4的開口槽，。工序8：終檢表 2.3 工藝方案表2.5機床設備及工藝裝備的選用2.5.1機床設備的選用 在大批生產的條件下，可選用高效的專用設備和組合機床，也可選用通用設備。所選用的通用設備應提出機床型號，如該彈簧吊耳零件選用的通用設備“立式銑床X51”。 2.5.2工藝裝備的選用工藝裝備主要包括刀具，夾具和量具。該彈簧吊耳零件的工藝裝備在工序卡中都有說明，其中由于生產類型為大批量生產，故夾具選用的是專用夾具。2.6機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“后鋼板彈簧

14、吊耳”零件材料為35鋼，硬度HBS為149187，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，根據實用機械制造工藝設計手冊（以下簡稱工藝手冊1）表2-3、2-4、7-25，工藝方法為砂型機器造型，加工余量精度為H，取公差代號CT為8.基本尺寸為，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粗，粗拉兩步，根據機械加工工藝手冊（以下簡稱工藝手冊2）表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：毛坯孔： 粗鏜孔： 2Z=1.5

15、粗拉孔： 2Z=0.5(3) 銑孔的內側面考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據工藝手冊1表7-25，取2Z=2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，根據工藝手冊1表7-25，取2Z=2已能滿足要求。(5) 加工孔（基軸制） 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，根據工藝手冊1表7-11，確定工序尺寸及余量為：毛坯孔： 粗鏜孔： 2Z=1.2粗拉孔： 2Z=0.8(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，根據機械加工工藝手冊表7-13，確定工序尺寸及余量為：鉆孔： 擴孔： 2Z=1.5(7) 銑寬度為4的開

16、口槽考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據工藝手冊1表7-25，取2Z=2已能滿足要求。圖2.2后鋼板彈簧吊耳毛坯圖 2.7 工序6 加工孔 2.7.1切削用量的確定機床：立式銑床X51刀具：麻花鉆、擴孔鉆（1）、鉆9.8孔 1 切削深度：=4.9mm2 進給量：根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-21，取。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數0.75，則 3 主軸轉速：根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-21，取切削速度，取=20, =9代入以下公式得：機床主軸轉速：，根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表4-15，取實際切削速度：4 機動時間：根據機械制造技

17、術基礎課程設計指導教程表5-41 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，, ,代入以下公式得：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1 切削深度：=0.352 進給量：根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-23， 參照機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-23，取3 主軸轉速切削速度：參照機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-24，取，取=56.5, =10.5代入以下公式得機床主軸轉速：，根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表4-15取，實際切削速度： 4 機動時間：根據機械制造技術基礎課程設計指導教程表5-41被切削層長度：；刀

18、具切入長度 刀具切出長度： ；走刀次數為1取，, ,代入以下公式得：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 2.7.2加工余量，工序尺寸及公差的確定由機械制造技術基礎課程設計指導教程表2-28可查得，鉆孔余量；查工藝手冊1表6-8可依次確定各工序尺寸的加工精度等級為：擴孔：IT11；鉆：IT12。根據上述結果，再查互換性與測量技術基礎表2-4標準公差數值表可確定各工步的公差值分別為：擴孔：0.130mm；鉆：0.210mm。綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，擴孔：；鉆孔：，它們的相互關系如圖2-5-2所示。 圖2-5-2 2.8本章小結 本章主要是對后鋼板彈簧吊耳的

19、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，選擇最優方案，最后進行時間定額計算及生產安排。優良的加工工藝是能否生產出合格，優質零件的必要前提，所以對加工工藝的設計十分重要，設計時要反復比較，選擇最優方案。3 加工工藝孔夾具設計3.1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R30mm圓垂直。本道工序為后鋼板彈簧吊耳加工的第六

20、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。3.2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R30mm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。再用一個螺旋夾緊機構從孔的另一端面進行夾

21、緊。圖3.1 定位分析圖3.3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，根據機械設計制造工藝及專用夾具設計指導，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，。根據機床夾具設計手冊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

22、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）（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 3.4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： 3.5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。由切削手冊得：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

23、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。3.6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GB114184的規定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為。再用標準擴孔鉆擴孔，根據的規定擴孔鉆的尺寸為，鉆套尺寸為。圖 3.3 快換鉆套圖 擴工藝孔鉆套結構參數如下表：表 3.1 擴工藝孔鉆套數據表dHD公稱尺寸允差10.51616-0.006-0.0182622124

24、1011.520.5襯套選用固定襯套其結構如圖3.4，其結構參數如表3.2：dHDC 公稱尺寸允差公稱尺寸允差16+0.01901622+0.039+0.02510.6 圖 3.4 固定襯套圖 表 3.2 固定襯套數據表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成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計草圖，如圖3.5所示。整個夾具的結構見夾具裝配圖（另附）所示。 圖3.53.7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。它們之間相互聯系，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

25、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，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。3.8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30mm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鏜、粗