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目 錄
目 錄 1
1 緒 論 2
2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規(guī)程設(shè)計 2
2.1零件的分析 2
2.1.1零件的作用 2
2.1.2零件的工藝分析 3
2.2工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 3
2.3后鋼板彈簧吊耳加工定位基準(zhǔn)的選擇 4
2.3.1 確定毛坯的制造形式 4
2.3.2粗基準(zhǔn)的選擇 4
2.3.3精基準(zhǔn)的選擇 4
2.4 工藝路線的制定 5
2.4.1 工藝方案一 5
2.4.2 工藝方案二 5
2.4.3 工藝方案的比較與分析 6
2.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間） 7
3 粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面夾具設(shè)計 8
3.1粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面夾具設(shè)計 8
3.2定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇 9
3.3定位誤差分析 9
3.4銑削力與夾緊力計算 10
3.5定向鍵與對刀裝置設(shè)計 11
3.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計 13
3.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明 14
參考文獻 14
1 緒 論
機械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、及大部分專業(yè)主干課之后，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，使我對專業(yè)知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。
由于能力有限，設(shè)計上有許多不足之處，懇請老師給予指教。
2 后鋼板彈簧吊耳加工工藝規(guī)程設(shè)計
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(zhì)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(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）以兩外圓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個的孔，2個的孔、2個孔的內(nèi)外兩側(cè)面的銑削，寬度為4的開口槽的銑削，2個在同一中心線上數(shù)值為的同軸度要求。其中2個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(nèi)側(cè)面表面粗糙度要求為，2個孔的外側(cè)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。
2.2工藝過程設(shè)計所應(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(guān)系。
該類零件的加工應(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)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，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，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護刀具。
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。怎樣滿足后鋼板彈簧吊耳生產(chǎn)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(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、外形對稱、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)，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(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)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)當(dāng)進行尺寸換算。
2.4 工藝路線的制定
由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使工序集中來提高生產(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，鉸孔，倒角
工序3：
鉆，擴孔
工序4：
鉆，擴，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，擴孔
工序4：
鉆，擴，鉸孔，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：
鉆，擴，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(nèi)外側(cè)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(nèi)外側(cè)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(jīng)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(nèi)外側(cè)面，不符合先面后孔的加工原則，加工余量更大，所用加工時間更多，這樣加工路線就不合理，同理，寬度為4的開口槽應(yīng)放在最后一個工序加工。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，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，鉸孔，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
2.5機械加工余量、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，兩步，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-48，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：
擴孔： 2Z=1.8
2.6確定切削用量及基本工時（機動時間）
工序6：鉆，擴孔
機床：專用組合鉆床
刀具：麻花鉆、擴孔鉆、
（1）、鉆孔
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-10，取
由于本零件在加工孔時屬于底剛度零件，故進給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-13，取
取切削速度
取=24, =9代入公式（2-1）得
機床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3，取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
取，，, ,代入公式（2-4）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
切削深度：
進給量：根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-30，
參照《機械加工工藝師手冊》表28-31，取
切削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表28-31，取
取=25, =10.5代入公式（2-1）得
機床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表9-3取
實際切削速度：
根據(jù)《機械加工工藝師手冊》表28-42
被切削層長度：
刀具切入長度
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
取，，, ,代入公式（2-4）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
3 粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面夾具設(shè)計
3.1粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面夾具設(shè)計
本夾具主要用來粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面時，均有表面粗糙度要求。本道工序僅是對內(nèi)側(cè)端面進行粗加工。工件以孔及端面和叉桿面為定位基準(zhǔn)，在帶臺肩長銷和浮動支承半板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用DQG型汽缸通過鉸鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。在本道工序加工時，還應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應(yīng)保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。
3.2定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇
在進行后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面粗銑加工工序時，外圓端面已經(jīng)精銑，工藝孔已經(jīng)加工出。很容易想到一面一孔組合基準(zhǔn)定位，以在帶臺肩長銷為第一定位基準(zhǔn)限制工件的四個自由度，端面應(yīng)一點接觸，限制一個自由度，工件以孔及端面和叉桿面為定位基準(zhǔn)，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。
圖3.1 定位機構(gòu)圖
3.3定位誤差分析
本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。
式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）；
——工件圓孔直徑公差（mm）；
——定位銷外圓直徑公差（mm）。
圖3.2 定位銷水平放置時定位分析圖
3.4銑削力與夾緊力計算
根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查得：
銑削力計算公式為
圓周分力 式（3-1）
查表可得：
代入公式（3-1）得
=
查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為：
銑削加工產(chǎn)生的水平分力應(yīng)由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。
即： （）
計算出的理論夾緊力F再乘以安全系數(shù)k既為實際所需夾緊力
即： 取k=2
3.5定向鍵與對刀裝置設(shè)計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
25
-0.014
-0.045
40
14
6
15
6
24
+0.023
7
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。
由于本道工序是完成后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面的粗銑加工，所以選用直角對刀塊。直角對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示：
圖 3.4 對刀塊圖
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖 3.5 平塞尺圖
塞尺尺寸為：
表 3.2 平塞尺尺寸表
公稱尺寸H
允差d
C
3
-0.006
0.25
3.6夾緊裝置及夾具體設(shè)計
為了提高生產(chǎn)效率，縮短加工中的輔助時間。因此夾緊裝置采用氣缸夾緊裝置。工件在夾具上安裝好后，氣缸活塞帶動壓塊從上往下移動夾緊工件。
根據(jù)所需要的夾緊力，來計算氣缸缸筒內(nèi)徑。
氣缸活塞桿推力 式（3-2）
其中：P—壓縮空氣單位壓力 （取P=6公斤力/）
—效率 （取）
代入公式（3-2）得
厘米
取厘米=250
因此氣缸選用DQG型氣缸，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖 3.6 DQG型氣缸圖
其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：
表 3.3 DQG型氣缸數(shù)據(jù)表
缸徑
L
B
M
K
H
80
40
25
60
50
11
7
104
P
TG
h
F
E
KK
98
77
11
17.5
21
19.5
G3/8
M16
夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖1所示。
3.7夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具用于后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面的粗銑。件以孔及端面和叉桿面為定位基準(zhǔn)，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。其夾緊采用的是氣動夾緊，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產(chǎn)率。工件在夾具體上安裝好后，浮動壓塊在氣缸活塞的推動下向下移動夾緊工件。當(dāng)工件加工完成后，壓塊隨即在氣缸活塞的作用下松開工件，即可取下工件。
參考文獻
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4）肖繼德，陳寧平. 機床夾具設(shè)計（第2版）. 機械工業(yè)出版社，2011
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12）孫本緒，熊萬武 加工余量手冊 國防工業(yè)出版社，1999
18
學(xué)號
機械加工工序卡片
工序名稱
銑側(cè)面工藝
工序號
6
零件名稱
后鋼板彈簧吊耳（CA10B解放牌汽車）
零件號
831010
零件數(shù)量
10萬/年
同時加工零件數(shù)
1件
材料
35
毛坯
鑄件
設(shè)備
夾具
輔助工具
名稱
型號
專用夾具
鉆模板
專用組合鉆床
安裝
工步
安裝及工步說明
刀具
走刀次數(shù)
走刀長度
(mm)
切削深度
(mm)
進給量
(mm/min)
切削速度
(m/min)
基本工時
(min)
1
1
粗銑R24兩側(cè)面，保證尺寸77 mm
高速剛圓柱形銑刀
1
92
1.5
0.08（mm/r）
26.5
2.3
2
2
粗銑R24孔兩外側(cè)面
高速剛圓柱形銑刀
1
92
1.5
0.08（mm/r）
26.5
2.3
設(shè)計者
指導(dǎo)老師
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