学位论文-—制定厚钢板弹簧吊耳零件的加工设计.doc

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机械制造基础课程设计设计题目：制定厚钢板弹簧吊耳零件的加工工艺，设计钻Ø37孔的钻床夹具班级：学生：指导教师： xx年xx月xx日机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目：制定厚钢板弹簧吊耳的加工工艺，钻Ø37孔的钻床夹具设计要求：1.中批生产； 2.尽量选用通用夹具。设计内容：1.填写设计任务书； 2.制订一个中等零件的加工工艺过程，填写工艺过程卡和工序卡各一张； 3.设计指导教师指定的工序夹具，绘制全套夹具图纸，要求用计算机绘图； 4.编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式写，要求打印文稿。班级：学生：指导教师： xx年xx月xx日目录设计任务书--------------------------------------1 一.零件的分析 ---------------------------------2 二.工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式---------------------- 3 （二）基面的选择 ----------------------------- 3 （三）制订工艺路线 --------------------------- 3 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 -5 （五）确定切削用量及基本工时 -----------------6 三.夹具设计 --------------------------------11 （一）问题的提出 --------------------------11 （二）卡具设计 ------------------------------12 四.参考文献 --------------------------------- 13 一．零件的分析零件的工艺分析厚钢板弹簧吊耳共有三组加工表面，现分述如下： 1）以Ø37mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：一个Ø37mm的孔，尺寸为76mm的与Ø37mm孔相垂直的平面，其中主要加工表面为Ø37mm的孔； 2）以Ø30mm孔为中的加工表面这一组加工表面包括：两个Ø30mm的孔，以及尺寸为77与两个Ø30mm 孔相垂直的内平面，以及两个孔的外表面； 3）以Ø10.5mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个Ø10.5mm的孔二．工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为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（二）基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。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。以Ø30mm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）制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一工序Ⅰ 粗铣Ø37mm孔端面。工序Ⅱ 精铣Ø37mm孔端面。工序Ⅲ 扩，粗铰，精铰Ø37mm孔并加工倒角1.5×45°。工序Ⅳ 粗铣Ø30mm孔端面。工序Ⅴ 扩，粗铰Ø 30mm孔并加工倒角1×45° 工序Ⅵ 粗铣尺寸为77mm的孔端面。工序Ⅶ 精铣尺寸为77mm的孔端面。工序Ⅷ 钻2-Ø 10.5mm孔。工序Ⅸ 铣宽为4mm的槽工序Ⅹ 去毛刺工序Ⅺ 检查。 2.工艺路线方案二工序Ⅰ 粗铣Ø37mm孔端面。工序Ⅱ 粗镗Ø37mm孔，倒角1.5×45°。工序Ⅲ 粗铣Ø30mm孔外端面。工序Ⅳ 粗铣Ø30mm孔内端面。工序Ⅴ 扩，粗铰Ø 30mm孔并加工倒角1×45°。工序Ⅵ 粗镗Ø37mm孔。工序Ⅶ 半精铣Ø37mm孔端面。工序Ⅷ 半精铣Ø37mm孔端面。工序Ⅸ 钻2-Ø10.5mm孔。工序Ⅹ 铣宽为4mm的槽工序Ⅺ 去毛刺。工序Ⅻ 检查。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工Ø37mm孔端面，再以该加工平面为基准加工其余平面，最后加工各个孔；方案二是先以Ø30mm孔外端面为基准加工Ø37mm孔端面，再以Ø37mm孔端面为基准加工其它端面和孔。两相比较可以看出，方案二遵循互为基准原则能够较好的保证加工精度，对设备要求较低，而方案一工序比较集中，考虑实际设备条件，可将两个方案进行综合考虑。具体工艺过程如下：工序Ⅰ 粗铣Ø37mm孔端面。工序Ⅱ 粗镗Ø37mm孔，倒角1.5×45°。工序Ⅲ 粗铣Ø30mm孔外端面。工序Ⅳ 粗铣Ø30mm孔内端面。工序Ⅴ 扩，粗铰Ø 30mm孔并加工倒角1×45°。工序Ⅵ 粗镗Ø37mm孔。工序Ⅶ 半精铣Ø37mm孔端面。工序Ⅷ 半精铣Ø37mm孔端面。工序Ⅸ 钻2-Ø10.5mm孔。工序Ⅹ 铣宽为4mm的槽工序Ⅺ 去毛刺。工序Ⅻ 检查。（四）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。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.Ø37mm孔毛坯为空心，参照《机械加工工艺手册》，确定工序尺寸为 Z=2.6mm。由锻件复杂系数为S1,锻件材质系数取M1, 毛坯尺寸为Ø34.4。根据《机械加工工艺手册》加工余量分别为：粗镗：Ø36mm 2Z=1.6mm 精镗：Ø36mm 2Z=1.0mm 2.Ø30mm孔毛坯为空心，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, 毛坯尺寸为Ø26根据《机械加工工艺手册》加工余量分别为：扩孔：Ø29.8mm 2Z=1.8mm 铰孔：Ø30mm 2Z=0.2mm 3. Ø37mm孔、Ø30mm孔端面的加工余量参照《机械加工工艺手册》，取加工精度F2 ,由锻件复杂系数为S3, 两孔外侧单边加工余量为Z=2mm。锻件材质系数取M1, 复杂系数为S3, 确定锻件偏差为 mm和mm。根据《机械加工工艺手册》加工余量分别为： Ø37mm孔端面：粗铣 2Z=3.0mm 精铣 2Z=1.0mm Ø30mm孔端面：粗铣 2Z=4.0mm 4. Ø10.5mm孔毛坯为实心，不出孔，为自由工差。根据《机械加工工艺手册》加工余量分别为：钻孔：Ø10.5mm 2Z=10.5mm 由于本设计规定的零件为中批生产，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。毛坯名义尺寸：122+2×2=126mm 毛坯最大尺寸：126+2×1.3=128.6mm 毛坯最小尺寸：126-2×0.7=124.6mm 铣后最大尺寸：122+0=122mm 铣后最小尺寸：122-0.17=121.83mm 将以上计算的工序间尺寸及公差整理成下表：（mm）工序工尺加寸锻造毛坯铣削加工 Ø30mm孔处加工前最大 128.6 mm 最小 124.6 mm 加工后最大 128.6 mm 112 mm 最小 124.6 mm 121.83 mm 加工余量（单边） 2 mm 最大 3.65 mm 最小 1.435 mm 加工公差 mm -0.17/2 mm （五）确定切削用量及基本工时工序Ⅰ：粗铣Ø37mm孔端面。本设计采用查表法确定切削用量。 1. 加工条件工件材料：35钢，锻造。加工要求：铣Ø37mm端面，Ra6.3μm。机床：X51立式铣床。刀具：YT15硬质合金面铣刀，齿数Z=5，=100mm。 2. 计算切削用量根据《切削手册》 mm/z 切削速度：根据相关手册取 m/min （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=375 r/min。故实际切削速度（m/min）当n=375 r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时（min）为加工一侧端面的时间，总工时（min）工序Ⅱ.粗镗Ø37mm孔、倒角°。根据《机械加工工艺手册》查得镗Ø37mm孔的进给量ƒ=0.3——1.0mm，按机床规格取=0.6mm，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取v=30mm/s，加工孔径=Ø36mm。则（r/min）根据机床选取n=300 r/min。实际切削速度（m/min）切削工时（min）工序Ⅲ：粗铣Ø30mm孔外端面。根据《切削手册》 mm/z 切削速度：根据相关手册取 m/min 刀具与工序Ⅰ所使用刀具相同 mm （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=300 r/min。故实际切削速度（m/min）当n=300 r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时（min）为加工一侧端面的时间，总工时（min）工序Ⅳ：粗铣Ø30mm孔内端面。根据《切削手册》 mm/z 切削速度：根据相关手册取 m/min 刀具与工序Ⅰ所使用刀具相同 mm （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=300 r/min。故实际切削速度（m/min）当n=300 r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时（min）为加工一侧端面的时间，总工时（min）工序Ⅴ：1.扩Ø29.8mm孔。确定进给量：根据《机械加工工艺手册》 =0.81 mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度m/min ，所以（r/min）根据机床说明书选取n=140 r/min，故实际切削速度（m/min）切削工时（min） 2.铰Ø30mm孔。确定进给量：根据《机械加工工艺手册》 =1.17 mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度m/min ，所以（r/min）根据机床说明书选取n=63 r/min，故实际切削速度（m/min）切削工时（min）工序Ⅵ:精镗孔至Ø36mm 根据《机械加工工艺手册》查得 f=0.5mm/r n=1000r/min=16.6r/s 切削速度 v=40m/min=0.67m/s 切削工时（min）工序Ⅶ：半精铣Ø30mm孔端面根据《切削手册》 mm/z 切削速度：根据相关手册取 m/min （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=375 r/min。故实际切削速度（m/min）当n=375 r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时（min）为加工一侧端面的时间，总工时（min）工序Ⅷ:半精铣Ø30mm孔端面。根据《切削手册》 mm/z 切削速度：根据相关手册取 m/min 刀具与工序Ⅰ所使用刀具相同 mm （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=300 r/min。故实际切削速度（m/min）当n=300 r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时（min）为加工一侧端面的时间，总工时（min）工序Ⅸ：钻2-Ø10.5mm孔确定进给量：根据《机械加工工艺手册》锻件硬度149-187HBS 取=0.234 mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度 m/min ，所以（r/min）根据机床说明书选取n=394 r/min，故实际切削速度（m/min）切削工时（min）工序Ⅹ：铣宽为4mm的槽根据《切削手册》 mm/z 切削速度：根据相关手册取 m/min 刀具采用YT15硬质合金面铣刀， mm （r/min）根据机床说明书，取n=600 r/min。故实际切削速度（m/min）当n=600r/min时，工作台每分钟进给量应为（mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时（min）最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据一并填入机械加工工序过程综合卡片。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。经过与指导老师协商，决定设计第Ⅳ道工序——钻Ø37mm孔的钻床夹具。本夹具将用于Z3040摇臂钻床，刀具为高速钢锥柄麻花钻（一）提出问题本夹具用来钻Ø37mm孔加工本道工序时，该孔有过高的精度要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证孔的定位，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Ø37mm孔和Ø37mm孔的一个端面为定位基准，采用支承钉为辅助支承，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。 2. 切削力和夹紧力的计算刀具：高速钢锥柄麻花钻，Ø37mm 轴向力：（N）扭距： Nm 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.2。所以（N）夹紧力：在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此很小。 3. 定位误差分析定位尺寸公差的确定。夹具的主要定位元件是一根定位轴，该定位轴的尺寸与公差现定与本零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差相同,取其公差为，即Ø37mm。定位轴与零件的最大间隙为 max=0.05-(-0.033)=0.083mm 而零件要求的最小偏差为 min=0-(-0.01)=0.01 因此最大间隙满足精度要求. 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，应首先着眼于采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计采用开口垫圈夹紧装置，只要松开螺母即可取下工件，可以提高劳动生产率，而且本夹具总体结构设计比较简单、紧凑。四、参考文献 1.《机械制造工艺学课程设计指导书》机械工业出版社赵家齐编 2.《简明机械加工工艺手册》上海科学技术出版社徐圣群主编 3. 《机床夹具设计手册》第二版上海科学技术出版社 4．《切削手册》机械工业出版社艾兴肖诗纲编机械加工工序卡片工序名称粗铣孔外圆端面工序号 10 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 以孔左端面为基准，粗铣右端面端铣刀 210 41.5 0.48 2 1 0.92 2 以孔右端面为基准，粗铣左端面端铣刀 210 41.5 0.48 2 1 0.92 指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称钻-扩-铰孔工序号 20 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 钻孔麻花钻 233 25.6 0.4 1.25 0.94 2 扩孔扩孔钻 490 56.6 0.8 1.75 0.21 3 粗铰孔铰刀 590 68.5 1.5 0.15 0.11 4 精铰孔铰刀 590 68.5 1.5 0.15 0.11 5 倒角锪钻（以孔两外圆端面定位）指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称粗铣孔内侧面工序号 30 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 粗铣孔左内侧面端铣刀 380 59.7 0.48 2 1 0.51 2 粗铣孔右内侧面端铣刀 380 59.7 0.48 2 1 0.51 （以孔两外圆端面定位）指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称粗铣孔外侧面工序号 40 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 粗铣孔左外侧面端铣刀 380 59.7 0.48 2 1 0.51 2 粗铣孔右外侧面端铣刀 380 59.7 0.48 2 1 0.51 3 （以孔内侧面定位）指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称钻-扩-铰孔工序号 50 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 钻孔麻花钻 210 18.5 0.32 2 0.67 2 扩孔扩孔钻 725 67.8 0.6 1.8 0.07 3 粗铰孔铰刀 725 68.3 1.2 0.2 0.05 4 精铰孔铰刀 725 68.3 1.2 0.2 0.05 5 倒角锪钻（以孔和其两外圆端面定位）指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称钻-扩孔工序号 60 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 钻孔麻花钻 725 20.5 0.15 0.85 1 0.54 2 扩扩孔钻 1800 59.3 0.45 1.0 1 0.07 3 （以孔内侧面定位）指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称粗铣开口槽工序号 70 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 粗铣宽度为的考口槽槽铣刀 725 182.1 1.6 22 0.05 2 3 指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称去毛刺工序号 80 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 去毛刺 2 3 指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称终检工序号 90 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 终检 2 3 指导老师第页共 10 页机械加工工序卡片工序名称工序号 100 零件名称后钢板弹簧吊耳零件号零件重量 2.6kg 同时加工件数 1 材料毛坯牌号硬度型式重量 35钢 149~187HBS 模锻造 4kg 设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式铣床 X51 工步工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数基本工时 1 2 3 指导老师第页共 10 页

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