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目 錄
目錄 3
1序言 4
2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4
2.1零件的分析 4
2.1.1零件的作用 4
2.1.2零件的工藝分析 5
2.2工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 5
2.3后鋼板彈簧吊耳加工定位基準(zhǔn)的選擇 6
2.3.1 確定毛坯的制造形式 6
2.3.2粗基準(zhǔn)的選擇 6
2.3.3精基準(zhǔn)的選擇 6
2.4 工藝路線的制定 7
2.4.1 工藝方案一 7
2.4.2 工藝方案二 7
2.4.3 工藝方案的比較與分析 8
2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 8
2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 9
3 加工工藝孔夾具設(shè)計(jì) 10
3.1加工工藝孔夾具設(shè)計(jì) 10
3.2定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇 11
3.3定位元件的設(shè)計(jì) 11
3.4定位誤差分析 12
3.5切削力的計(jì)算與夾緊力分析 13
3.6鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) 14
3.7夾具精度分析 15
3.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 16
參 考 文 獻(xiàn) 17
1 緒 論
機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、及大部分專(zhuān)業(yè)主干課之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專(zhuān)業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計(jì)上有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指教。
2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目給出的零件是CA10B解放牌汽車(chē)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(chē)后鋼板彈簧吊耳零件的加工質(zhì)量會(huì)影響汽車(chē)的工作精度、使用性能和壽命。汽車(chē)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(dǎo)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?，F(xiàn)分析如下：
（1）以?xún)赏鈭A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(gè)的孔，2個(gè)的孔、2個(gè)孔的內(nèi)外兩側(cè)面的銑削，寬度為4的開(kāi)口槽的銑削，2個(gè)在同一中心線上數(shù)值為的同軸度要求。其中2個(gè)的孔表面粗糙度要求為，2個(gè)的孔表面粗糙度要求為，2個(gè)孔的內(nèi)側(cè)面表面粗糙度要求為，2個(gè)孔的外側(cè)面表面粗糙度要求為，寬度為4的開(kāi)口槽的表面粗糙度要求為。
2.2工藝過(guò)程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)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(lái)說(shuō)，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(duì)于該零件來(lái)說(shuō)，加工過(guò)程中的主要問(wèn)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(guān)系。
該類(lèi)零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)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(yīng)遵循這個(gè)原則。這是因?yàn)槠矫娴拿娣e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(duì)刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。
后鋼板彈簧吊耳零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開(kāi)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(chǎn)量很大。怎樣滿(mǎn)足后鋼板彈簧吊耳生產(chǎn)率要求也是過(guò)程中的主要考慮因素。
2.3后鋼板彈簧吊耳加工定位基準(zhǔn)的選擇
2.3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為Q235。由于生量已達(dá)到大批生產(chǎn)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(duì)提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量也是有利的。
2.3.2粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足以下要求：
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)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(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱(chēng)、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(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)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(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)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(mǎn)足上述要求，基準(zhǔn)選擇以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面作為粗基準(zhǔn)，先以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面互為基準(zhǔn)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(gè)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(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行尺寸換算。
2.4 工藝路線的制定
由于生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率，除此之外，還應(yīng)降低生產(chǎn)成本。
2.4.1 工藝方案一
表 2.1 工藝方案一表
工序1：
銑兩外圓端面
工序2：
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序3：
鉆，擴(kuò)孔
工序4：
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序5：
銑孔的內(nèi)側(cè)面
工序6：
銑孔的外側(cè)面
工序7：
銑寬度為4的開(kāi)口槽
工序8：
終檢
2.4.2 工藝方案二
表 2.2 工藝方案二表
工序1：
銑孔的內(nèi)側(cè)面
工序2：
銑孔的外側(cè)面
工序3：
鉆，擴(kuò)孔
工序4：
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序5：
銑寬度為4的開(kāi)口槽
工序6：
銑兩外圓端面
工序7：
鉆，擴(kuò)，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(gè)工藝方案的特點(diǎn)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(nèi)外側(cè)面以及寬度為4的開(kāi)口槽銑，則與方案二相反，先加工孔的內(nèi)外側(cè)面，再以此為基面加工孔，孔，寬度為4的開(kāi)口槽，最后加工兩外圓端面，孔，
經(jīng)比較可見(jiàn)，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(nèi)外側(cè)面，不符合先面后孔的加工原則，加工余量更大，所用加工時(shí)間更多，這樣加工路線就不合理，同理，寬度為4的開(kāi)口槽應(yīng)放在最后一個(gè)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1：
銑兩外圓端面
工序2：
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序3：
銑孔的內(nèi)側(cè)面
工序4：
銑孔的外側(cè)面
工序5：
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序6：
鉆，擴(kuò)孔
工序7：
銑寬度為4的開(kāi)口槽
工序8：
終檢
2.5機(jī)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(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
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(kuò)，兩步，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔： 2Z=1.8
2.6確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序6：鉆，擴(kuò)孔
機(jī)床：專(zhuān)用組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、
（1）、鉆孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-10，取
由于本零件在加工孔時(shí)屬于底剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-13，取
取切削速度
取=24, =9代入公式（2-1）得
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表9-3，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
以上為鉆一個(gè)孔的機(jī)動(dòng)時(shí)間，故本工序機(jī)動(dòng)工時(shí)為
（2）、擴(kuò)孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-30，
參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-31，取
切削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-31，取
取=25, =10.5代入公式（2-1）得
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表9-3取
實(shí)際切削速度：
根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
以上為擴(kuò)一個(gè)孔的機(jī)動(dòng)時(shí)間，故本工序機(jī)動(dòng)工時(shí)為
3 加工工藝孔夾具設(shè)計(jì)
3.1加工工藝孔夾具設(shè)計(jì)
本夾具主要用來(lái)鉆、擴(kuò)、兩個(gè)工藝孔。這兩個(gè)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?yàn)楹箐摪鍙椈傻醵庸さ牡诹拦ば颍镜拦ば蚣庸r(shí)主要應(yīng)考慮如何保證其表面粗糙度要求，以及如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
3.2定位方案的分析和定位基準(zhǔn)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(yīng)與端面垂直。為了保證所鉆、擴(kuò)的孔與側(cè)面垂直，根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即鉆擴(kuò)鉸工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇孔端面為主要定位基面以限制工件的三個(gè)自由度，以孔配和的圓柱銷(xiāo)限制工件的兩個(gè)自由度，以孔配和的削邊銷(xiāo)限制工件的一個(gè)自由度，既采用一面兩銷(xiāo)定位。再用一個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)從孔的另一端面進(jìn)行夾緊。
圖3.1 定位分析圖
3.3定位元件的設(shè)計(jì)
本工序選用的定位基準(zhǔn)為一面兩孔定位，所以相應(yīng)的夾具上的定位元件應(yīng)是一面兩銷(xiāo)。因此進(jìn)行定位元件的設(shè)計(jì)主要是對(duì)短圓柱銷(xiāo)和短削邊銷(xiāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
由加工工藝孔工序簡(jiǎn)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?xún)晒に嚳椎闹行木酁?，而兩工藝孔尺寸為，。
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》削邊銷(xiāo)與圓柱銷(xiāo)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程如下：
圖3.2 兩銷(xiāo)分析圖
（1）、確定兩定位銷(xiāo)中心距尺寸及其偏差
==
（2）、確定圓柱銷(xiāo)直徑及其公差
（—基準(zhǔn)孔最小直徑）
取f6
所以圓柱銷(xiāo)尺寸為
（3）、削邊銷(xiāo)的寬度b和B （由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》）
（4）、削邊銷(xiāo)與基準(zhǔn)孔的最小配合間隙
式（3-1）
其中： —基準(zhǔn)孔最小直徑 —圓柱銷(xiāo)與基準(zhǔn)孔的配合間隙
代入數(shù)據(jù)由公式（5-1）得
（5）、削邊銷(xiāo)直徑及其公差
按定位銷(xiāo)一般經(jīng)濟(jì)制造精度，其直徑公差帶為，則削邊銷(xiāo)的定位圓柱部分定位直徑尺寸為 。
（6）、補(bǔ)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(xiāo)定位。其定位誤差主要為：
（1）、移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差
=
=
(2)、轉(zhuǎn)角誤差
其中：
3.5切削力的計(jì)算與夾緊力分析
由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴(kuò)、鉸加工，而鉆削力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)和鉸的切削力。因此切削力應(yīng)以鉆削力為準(zhǔn)。由《切削手冊(cè)》得：
鉆削力 式（3-2）
鉆削力矩 式（3-3）
式中：
代入公式（3-2）和（3-3）得
本道工序加工工藝孔時(shí)，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進(jìn)行夾緊立計(jì)算無(wú)太大意義。只需定位夾緊部件的銷(xiāo)釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿(mǎn)足加工要求。
3.6鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì)
工藝孔的加工需鉆、擴(kuò)、兩次切削才能滿(mǎn)足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。根據(jù)工藝要求：工藝孔分鉆、擴(kuò)、兩個(gè)工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB1141—84的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為。再用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，根據(jù)的規(guī)定擴(kuò)孔鉆的尺寸為，鉆套尺寸為。
圖 3.3 快換鉆套圖
擴(kuò)工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
表 3.1 擴(kuò)工藝孔鉆套數(shù)據(jù)表
d
H
D
公稱(chēng)尺寸
允差
10.5
16
18
-0.007
-0.018
26
22
12
4
11
11
20
襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 3.4 鉆套用襯套圖
其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
表 3.2 鉆套用襯套數(shù)據(jù)表
d
H
D
C
公稱(chēng)尺寸
允差
公稱(chēng)尺寸
允差
16
+0.034
+0.016
16
22
+0.028
+0.015
1
0.6
夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。這些主要元件設(shè)計(jì)好后即可畫(huà)出夾具的設(shè)計(jì)裝配草圖。整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)見(jiàn)夾具裝配圖2所示。
3.7夾具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)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(guān)系。因此在夾具設(shè)計(jì)中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計(jì)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。。襯套采用孔徑為，同軸度公差為。
該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。即要求：（1）、各孔的實(shí)際輪廓受最大實(shí)體實(shí)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(shí)體實(shí)效尺寸。（3）、當(dāng)各孔的實(shí)際輪廓偏離其最大實(shí)體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)可將偏離量補(bǔ)償給位置度公差。（4）、如各孔的實(shí)際輪廓處于最小實(shí)體狀態(tài)即其實(shí)際直徑為時(shí)，相對(duì)于最大實(shí)體尺寸的偏離量為，此時(shí)軸線的位置度誤差可達(dá)到其最大值。
工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿(mǎn)足。工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴(kuò)、滿(mǎn)足。
3.8夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)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(yīng)與端面垂直。為了保證所鉆、擴(kuò)的孔與側(cè)面垂直，根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即鉆擴(kuò)鉸工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇孔端面為主要定位基面以限制工件的三個(gè)自由度，以孔配和的圓柱銷(xiāo)限制工件的兩個(gè)自由度，以孔配和的削邊銷(xiāo)限制工件的一個(gè)自由度，既采用一面兩銷(xiāo)定位。然后由一個(gè)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊就可以開(kāi)始加工了
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12）孫本緒，熊萬(wàn)武 加工余量手冊(cè) 國(guó)防工業(yè)出版社，1999
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