后钢板弹簧吊耳机械制造工艺学课程设计任务书精.doc

后钢板弹簧吊耳机械制造工艺学课程设计任务书精

43
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
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 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:AP08081
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，我希望能经过这次的课程设计对自己未来将从事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φ60mm 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：φ60mm 两外圆端面的铣削，加工3705
. 00
+φ的孔，其中φ60mm 两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3um ，3705
. 00
+φ的孔表面粗糙度要求为Ra1.6um 。 以
30045
. 00+φ孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个
30045
. 00
+φ的孔，2个
φ10.5mm 的孔、2个
30045
. 00
+φ孔的内外两侧面的铣削，宽度为4mm 的开口槽的铣削，2个
在30045
. 00
+φ同一中心线上数值为φ0.01的同轴度要求。其中2个
30045
. 00
+φ的孔表面粗糙
度要求为Ra1.6um ，2个φ10.5mm 的孔表面粗糙度要求为Ra12.5um ，2个
30045
. 00
+φ孔的内
侧面表面粗糙度要求为Ra12.5um ，2个30045
. 00
+φ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 。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造方法，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，能够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Ø30mm孔一侧端面为粗基准，以消除，x ，y 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理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，能够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Ⅰ 粗铣大孔3705
. 00
+φ的两圆端面，以两端面互为粗基准，以及φ52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Ⅱ 钻、扩、精扩
3705
. 00
+φ孔，以φ52不加工圆外轮廓为基准, 对大孔
3705
. 00
+φ进行
305. 1o
⨯的倒角
工序Ⅲ 铣30045. 00
+φ二孔内端面，以大孔37
05
. 00
+φ
左端面及大孔
3705
. 00
+φ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Ⅳ 铣
30045
. 00
+φ二孔外端面，以大孔
3705
. 00
+φ左端面及大孔
3705
. 00
+φ的中心轴为定
位基准。
工序Ⅴ 钻、、扩、精扩
30045
. 00
+φ二孔，以大孔
3705
. 00
+φ及
30045
. 00
+φ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
30045
. 00
+φ外端倒角
451o
⨯。
工序Ⅵ 钻、扩两φ10.5的孔。 工序Ⅶ 铣30045
. 00
+φ二孔开缝，以大孔
3705
. 00
+φ及
30045
. 00
+φ二孔不加工圆外轮廓为定位
基准。
工序Ⅷ 终检。
2、工艺路线方案二：
工序Ⅰ 铣30045
. 00+φ二孔内端面，以两内端面互为粗基准，以及φ52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Ⅱ 铣30045
. 00
+φ二孔外端面，以两外端面互为粗基准，以及φ52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Ⅲ 钻、扩两φ10.5的孔。
工序Ⅳ 钻、精扩30045
. 00
+φ二孔，以大孔3705
. 00
+φ及
30045
. 00
+φ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Ⅴ 对30045
. 00
+φ外端倒角
451o
⨯
工序Ⅵ 锯30045
. 00
+φ二孔开缝，以大孔
3705
. 00
+φ及
30045
. 00
+φ二孔不加工圆外轮廓为定位
基准
工序Ⅶ 粗铣大孔3705
. 00
+φ的两圆端面，以两端面互为粗基准，以及φ52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Ⅷ 钻、扩、精扩
3705
. 00
+φ孔，以φ52不加工圆外轮廓为基准
工序Ⅸ 磨3705
. 00
+φ孔的两个端面，以
3705
. 00
+φ孔定位，并互为基准，保证尺寸
76
2. 0-6
. 0-，
采用磨床及专用夹具
工序Ⅹ 对大孔3705
. 00
+φ进行30
5. 1o
⨯的倒角
工序Ⅺ 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φ60mm 两外圆端面，然后在以此为基面加工3705
. 00
+φ孔，在加工φ10.5孔，
30045
. 00
+φ孔，最后加工
30045
. 00
+φ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
30045
. 00
+φ孔的内外侧端面，然后以此为基面加工φ10.5孔，和
30045
. 00
+φ孔以及宽度为4mm 的开口槽，最后加工φ60mm 两外圆端面，3705
. 00
+φ孔。
经过以上的两工艺路线的优、缺点分析比较可见，先加工φ60mm 两外圆端面，在后续加工过程中位置度较易保证，而且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工φ10.5孔，
30045
. 00
+φ
孔，再加工30045
. 00
+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Ⅰ 粗铣大孔3705
. 00
+φ的两圆端面，以两端面互为粗基准，以及φ52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Ⅱ 钻、扩、精扩
3705
. 00
+φ孔，以φ52不加工圆外轮廓为基准，对大孔
3705
. 00
+φ进行
305. 1o
⨯的倒角
工序Ⅲ 半精铣30
045
. 00
+φ
二孔内端面，以大孔
3705
. 00
+φ左端面及大孔
3705
. 00
+φ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Ⅳ 铣30045
. 00
+φ二孔外端面，以大孔
3705
. 00
+φ左端面及大孔
3705
. 00
+φ的中心轴为定
位基准。
工序Ⅴ 钻、精扩
30045
. 00
+φ二孔，以大孔
3705
. 00
+φ及
30045
. 00
+φ二孔不加工圆外轮廓为定
位基准。使用Z35钻床加专用夹具，对
30045
. 00
+φ外端倒角
451o
⨯。
工序Ⅵ 钻两φ10.5的孔。
工序Ⅶ 铣30045
. 00
+φ二孔开缝，以大孔3705
. 00
+φ及
30045
. 00
+φ二孔不加工圆外轮廓为定位
基准
工序Ⅷ 终检
以上工艺过程详见附表1“机械加工工艺过程综合卡片”
（四）、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mm 05. 0037+φ的两端面
考虑其加工表面粗糙度要求为6. 3R a m μ，能够先粗铣，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2
. 16
. 0+- mm。两孔外侧单边加
工余量为Z=2mm。
粗铣 2Z=4.0mm 精铣 2Z=1.0mm
2、加工mm 05. 0037+φ孔
其表面粗糙度要求较高为1. 6R a m μ，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：mm 20φ 钻扩：35m m φ
扩孔：mm 7. 36φ 2Z=1.7mm
铰孔：mm 05. 0037+φ 2Z=0.2mm
3、铣mm 045. 0030+φ孔的内侧面
考虑其表面粗糙度要求为12. 5R a m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm 已能满足要求。
4、铣mm 045. 0030+φ孔的外侧面
考虑其表面粗糙度要求为50R a m μ，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1
. 15
. 0+-mm 。根据《工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm 已能满足要
求。
5、加工mm 045. 0030+φ孔
其表面粗糙度要求较高为1. 6R a m μ，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：Ø28mm
铰孔：Ø30mm 2Z=2mm
6、加工10. 5m m φ孔
其表面粗糙度要求较高为12. 5R a m μ，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：Ø10.5mm 2Z=10.5mm
7、铣宽度为4mm 的开口槽
考虑其表面粗糙度要求为50R a m μ，只要求粗加工，根据《工艺手册》表2.3—48，取
2Z=2mm 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。
（五）、确定切削用量及基本工时
工序I ：铣削Φ60mm 端面。 1、加工条件
工件材料：35刚正火，模锻。
加工要求：粗铣Φ60mm 端面，粗糙度R a =6.3µm. 机床：X51立式铣床。
刀具：硬质合金端铣刀YG6，铣刀直径d 0=80mm，齿数z=10 2、计算切削用量 粗铣Φ60mm 端面
1）毛坯的长度方向的单边加工余量为22. 16
. 0+-mm ，因为7º的拔模斜度，毛坯的长度方向单边最大加工余量Z max =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762. 06
. 0--mm ，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5～10kw 时，fz=0.14~0.24mm/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ap ≤7.5mm 时，可选v t =87m/min，n t =345r/min，v ft =386mm/min 各修正系数为：k mv =kmn =kmv f=1.26 kBv =kan =kav =1 故
vc =vt k v =87×1.26×1m/min=109.6m/min n=nt k n =345×1.26×1r/min=435r/min vf =vft k v t=386×1.26×1=486mm/min 根据X51铣床说明，选择
nc =380r/min vfc =480mm/min 因此 实际切削速度和每齿进给量为
v c =πd 0n c /1000=3.14×80×380m/min=95m/min f zc =vfc /nc z=480/(380×10mm/z=0.13mm/z 4）、检验机床功率
根据《简明手册》表3.24 当每齿进给量f zc =0.13mm/z，每分进给量为v fc =480mm/min，铣削深度为5mm 时，功率为3.8kw ，而机床X51的功率是4.5kw ，因此机床能够正常工作。 5）、铣削工时 铣削长度l=60mm
刀具切入长度l 1=30mm 刀具切出长度l 2=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=3×0.2min=0.6min
工序II ：钻、扩、铰Φ37
05. 00+mm 孔，倒角1.5×30º 机床：立式钻床Z550
刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 1、钻Φ20mm 孔
进给量：f=0.39~0.43mm/r（见《简化手册》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/(πd0=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+Δ, l=76mm,根据《简明手册》表2.29 y+Δ=10mm） 故
t=(76+10/(250×0.4min=0.86min 2、钻孔Φ35mm
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=(1.2~1.8f钻
v=(21~31
v 钻
而
f 钻=0.60~0.70mm/r（见《简明手册》表2.7）现取f 钻=0.6mm/r v 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 因此，主轴转速为：
n=(1000v/(πd0=(1000×5.6/(π×35r/min=51r/min 按机床说明选：
n=47r/min 因此实际切削速度为：
v=(π×35×47/1000m/min=5.2m/min 计算工时：
t=L/(nf(其中L=l+ y+Δ，l=76mm, 根据《简明手册》表2.29 y+Δ=15mm 因此
t=(76+15/(47×0.9min=2.15min
3、扩Φ36.75mm 孔 1）进给量
根据《简明手册》表2.10，进给量为：
f=0.9~1.1mm/r， 又根据机床说明，选 f=0.9mm/r 2 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=0.4×12m/min=4.8m/min 因此主轴转速为
n=(1000×4.8/(π×36.75r/min=42r/min 按机床说明，取n=47r/min 因此实际切削速度为
v=(π×36.75×47/1000m/min=5.4m/min 3计算工时
刀具切入长度l1=3mm，切出长度l2=1.5mm 因此
t=(76+3+1.5/(47×0.9min=1.9min
4铰Φ3705
. 00
mm 孔 1）进给量
根据《简明手册》表2.11 为f=1.3~2.8mm/r 又根据机床说明，确定为
f=1.8mm/r 2 切削速度
根据《简明手册》表2.24 v=5~7m/min,现取v=6m/min 则主轴转速为
n=(1000×v/(πd0=(1000×6/(3.14×3r/min=52r/min 由机床说明，确定为
null
null
null
= ° 选用气缸-斜楔夹紧机构，楔角 a 10 ，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 N= 因此 其中 KFH f1 + f2 f1 及 f 2 为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数， f1 = f 2 =0.25。则 2789 N= =5578 05 . （N） 100 。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 气缸选用 f mm 机构的扩力比 i=3.42，故由气缸产生的实际夹紧力为 N = i 3900 N 3900 13338 = ´ = ( 3 . 42 气 此时 N气 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 f60 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 76-0..2 MM -0 6 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的辅助定位元件为 f52 的外圆柱，该圆柱是直接锻造成， 她的圆柱度会直接影响到 f60 端面的直径大小。但该圆面的面积尺寸没有公差要求，因此 影响很小。 的尺寸要求，但影响的作用很小，在要求范围内。 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。 四、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