后鋼板彈簧吊耳的粗銑4開口槽夾具設計及加工工藝裝備含proe三維及4張CAD圖,鋼板,彈簧,開口,夾具,設計,加工,工藝,裝備,proe,三維,CAD 摘 要 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)。后鋼板彈簧吊耳是汽車懸架中的常見零件．本次設計是對后鋼板彈簧吊耳零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設計。后鋼板彈簧吊零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔，先粗后精的原則。并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加工精度?；鶞蔬x擇以后鋼板彈簧吊耳大外圓面作為粗基準，以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以后鋼板彈簧吊耳大外圓面為基準加工孔，再以大孔軸線為基礎定位加工大外圓端面。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。整個加工過程均可選用不同的普通機床。 關鍵詞：后鋼板彈簧吊耳工藝分析，機械加工工藝設計，加工工藝原則，夾具設計 I 目 錄 摘 要 I 前 言 1 第1章 后鋼板彈簧吊耳零件工藝分析 2 1.1 后鋼板彈簧吊耳零件的作用 2 1.2后鋼板彈簧吊耳零件的結構特點 2 1.3后鋼板彈簧吊耳零件的結構工藝性 2 第2章 后鋼板彈簧吊耳零件工藝設計 3 2.1 后鋼板彈簧吊耳生產(chǎn)類型的確定 3 2.2 后鋼板彈簧吊耳毛坯的選擇與毛坯圖說明 3 2.2.1后鋼板彈簧吊耳毛坯的選擇 3 2.2.2后鋼板彈簧吊耳毛坯圖說明 3 2.3 后鋼板彈簧吊耳工藝路線的確定 4 2.3.1 工藝路線的確定 4 2.3.2 各表面加工方法 6 2.3.3 加工設備與工藝裝備的選擇 6 2.3.4 毛胚加工與余量計算 7 3后鋼板彈簧吊耳粗銑為4mm的開口槽夾具設計 9 3.1 粗銑寬度為4mm的開口槽夾具總體方案設計 9 3.2 粗銑寬度為4mm的開口槽夾具定位分析及誤差計算 10 3.3 后鋼板彈簧吊耳銑寬為4mm的槽夾緊機構設計與夾緊力計算 11 3.4后鋼板彈簧吊耳銑寬為4mm的槽對刀導引裝置設計 13 3.5 后鋼板彈簧吊銑寬為4mm的槽夾緊操作動作說明 13 設計心得 14 參考文獻 15 附 錄 銑寬為4mm的槽三維圖 16 II 前 言 隨著機械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。 特別像后鋼板彈簧吊耳類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟方向發(fā)展。 夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。 機械的加工工藝及夾具設計是在完成機械制造基礎技術和Proe電腦技術等一系列后書本后一次課程設計，進行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運用，這將使我們對專業(yè)知識、技能有著進一步的提高，為以后從事專業(yè)技術工作打下一定的基礎。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，從而提高自己利用所學知識去分析問題，解決問題的能力。 1 第1章 后鋼板彈簧吊耳零件工藝分析 1.1 后鋼板彈簧吊耳零件的作用 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。后鋼板彈簧吊耳的減震作用是車輛載重后，使鋼板能夠得到伸展，延伸，擁有正常的緩沖作用。故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。 （4號黑體，段前0.5行，段后0.5行，單倍行距） 1.2后鋼板彈簧吊耳零件的結構特點 零件成左右對稱結構，且上下2個孔的中心線在同一水平面，兩孔中心線之間的距離為本零件加工精度要求最高的。且在φ30mm兩孔心向下對稱向下開槽。此工件主要用于廂轎車懸架減震，故對于φ60和φ30孔之間的加工精度要求高于工件內(nèi)側面的對稱度，在加工，安裝過程都應該注意到這一點。 1.3后鋼板彈簧吊耳零件的結構工藝性 后鋼板彈簧吊零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并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加工精度。基準選擇以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面作為粗基準，以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是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(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。 16 第2章 后鋼板彈簧吊耳零件工藝設計 2.1 后鋼板彈簧吊耳生產(chǎn)類型的確定 經(jīng)網(wǎng)絡查詢后鋼板彈簧吊耳作為汽車易損零件，其生量已達到大批生產(chǎn)的水平(N=40000)，而且零件的輪廓尺寸不大，根據(jù)書《機械制造工藝與夾具》查閱為提高生產(chǎn)效率和鍛件精度，故可以采用模鍛制造毛坯，使用模鍛（利用鍛錘）。 2.2 后鋼板彈簧吊耳毛坯的選擇與毛坯圖說明 2.2.1后鋼板彈簧吊耳毛坯的選擇 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，且以決定毛坯選用鍛件;故毛坯材料應具有良好的綜合力學性能,即具有較高的強度和較高的塑性、韌性，能夠很好的滿足厚鋼板彈簧吊耳的力學性能要求，且生量已達到大批生產(chǎn)的水平(N=40000)，而且零件的輪廓尺寸不大，為節(jié)省成本且提高效率，零件材料選為35號鋼。35鋼為優(yōu)質(zhì)炭素結構鋼,經(jīng)熱處理(淬火+高溫回火)可以達到上述要求。 2.2.2后鋼板彈簧吊耳毛坯圖說明 粗基準選擇應當滿足以下要求： 粗基準的選擇應以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應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。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。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。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經(jīng)初加工。粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數(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，基準選擇以后鋼板彈簧吊耳大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(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。 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。 2.3 后鋼板彈簧吊耳工藝路線的確定 2.3.1 工藝路線的確定 工藝路線的確定，本著先基準后其它，先面后孔，先主要表面后次要表面，和先粗后精的加工原則。 工藝方案一： 工藝序號 加工方式 加工精度 工序1 模鍛 工序2 去毛刺 工序3 熱處理 工序4 擴，粗銑φ37mm孔 IT11-IT13 工序5 粗銑φ60mm外圓端面 IT11-IT13 工序6 粗銑77mm內(nèi)側面 IT11-IT13 工序7 鉆，擴φ30mm孔 IT11-IT13 工序8 鉆2Xφ10.5mm孔 IT11-IT13 工序9 精鏜φ37mm孔 IT7-IT8 工序10 倒角 工序11 調(diào)質(zhì)處理 工序12 精銑φ60mm外圓端面 IT7-IT8 工序13 浮動鏜φ37mm孔 IT6-IT7 工序14 精鏜φ30mm孔 IT7-IT8 工序15 精鏜77mm內(nèi)側面 IT7-IT8 工序16 銑4mm開槽口 IT11-IT13 工藝方案2： 工藝序號 加工方式 加工精度 工序1 模鍛 工序2 去毛刺 工序3 熱處理 工序4 粗銑φ60mm外圓端面 IT11-IT13 工序5 粗銑77mm內(nèi)側面 IT11-IT13 工序6 擴，粗銑φ37mm孔 IT11-IT13 工序7 鉆，擴φ30mm孔 IT11-IT13 工序8 半精鏜φ37mm孔 IT8-IT9 工序9 鉆2Xφ10.5mm孔 IT11-IT13 工序10 倒角 工序11 調(diào)質(zhì)處理 工序12 精銑φ60mm外圓端面 IT7-IT8 工序13 精鏜φ37mm孔 IT7-IT8 工序14 精鏜φ30mm孔 IT7-IT8 工序15 精鏜77mm內(nèi)側面 IT7-IT8 工序16 銑4mm開槽口 上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是先加工φ60mm兩外圓端面，然后再以此為基面加工Φ37mm孔，再加工尺寸77mm的內(nèi)側面，，最后加工Φ30mm孔以及寬度為4mm的開口槽銑，則與方案一相反，先加工φ37mm孔，再以此為基面加工φ60mm外圓端面，尺寸77mm的內(nèi)側面，在加工φ30孔和寬度為4mm的開口槽，經(jīng)比較可見，先加工φ37mm孔，以后位置度較易保證，并且定位及裝夾都較方便，但方案二中先加工Φ10.5mm孔，Φ30mm孔，再加工Φ30mm孔的內(nèi)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，開槽口4mm應作為最后一個加工工序。則選擇方案一。 2.3.2 各表面加工方法 （1）右端面采用粗銑，半精銑。 （2）Φ37孔采用鉆孔，粗鏜，Φ30孔采用鉆，擴，半精鏜，精鏜。 （3）左端面采用粗銑，半精銑，倒角。 （4）4mm缺口采用粗銑。 （5）Φ10.5孔采用鉆。 （6）77mm內(nèi)側面采用粗銑，精銑。 2.3.3 加工設備與工藝裝備的選擇 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設備宜以通用機床為主，輔以少量專用機床。其生產(chǎn)方式為通用機床加專用夾具為主，輔 以少量專用機床的流水生產(chǎn)線。工件在各機床上的裝卸及各機床的傳送均由人工完成。 （1）粗銑?60mm面和?02mm面選擇X62W萬能銑床，專用銑夾具，百分表。 （2）精銑?60mm，鉆?37mm通孔，保證長度48mm,選擇X62W萬能銑床和Z3025臺式鉆床。 （3）夾住?60mm外圓端面，粗銑內(nèi)側面，保證長度77mm，采用X62W萬能銑床。 （4）擴孔?30mm選擇組合機床，專用擴孔刀和鉸孔刀，百分表。 （5）精銑φ60mm外圓端面，保證至定位基準長度為70mm，選擇X62W萬能銑床。 （6）鉆?10.5，選擇專用鉆夾具，Z3025臺式鉆床。 （7）浮動鏜?37H10,保證37+/_0.011，采用組合機床。 （8）鏜?30.±0.41/0,距?37面中心距110mm.，選用C6136，專用車夾具。 （9）在?22面上銑的缺口,其寬度度為4mm,采用X62W萬能銑床。 （4號黑體，段前0.5行，段后0.5行，單倍行距） 2.3.4 毛胚加工與余量計算 “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： (1) 銑Φ60mm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(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-5，取2Z=5已能滿足要求 (2) 加工Φ37mm孔 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(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：Φ35mm 擴孔：Φ36mm 2Z=1.8 鉸孔：Φ37mm 2Z=0.2 (3) 銑Φ30mm孔的內(nèi)側面 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-5，取2Z=3已能滿足要求。 (4) 銑Φ30mm孔的外側面 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3-5，取2Z=3已能滿足要求。 (5) 加工Φ30mm孔 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(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：Φ28mm 擴孔：Φ29.8mm 2Z=1.8 鉸孔：Φ30mm 2Z=0.2 (6) 加工Φ10.5mm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：Φ9mm 擴孔：Φ10.5mm 2Z=1.8 (7) 銑寬度為4的開口槽 考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據(jù)《機械加工工藝手冊》表2.3—48，取2Z=2已能滿足要求。 3后鋼板彈簧吊耳粗銑為4mm的開口槽夾具設計 3.1 粗銑寬度為4mm的開口槽夾具總體方案設計 由零件可知，兩道槽在零件?30孔的下方，本夾具用來銑4MM槽加工本道工序時，該孔沒有過高的精度要求。因此，在本道工序加工時，主要考慮如何保證孔的定位，如何降低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率，進行加工的定位方式有兩種一是以?37mm孔的中心線為基準進行定位，二是以?30mm孔的中心線為基準進行定位. （1）方案一 圖 3.14方案一設計圖 本設計以?37mm孔的中心線為基準進行定位，通過螺栓將物體一邊固定。通過墊塊將物體處于同一水平。本夾具通過上方的螺栓實現(xiàn)對物塊加工面的夾緊和放松。物體左側的下螺栓起到防止零件旋轉的作用。零件中間加入鐵塊防止加工產(chǎn)生的力引起彈性形變，引起較大誤差。 （2）方案二 圖3.15方案二設計圖 本設計以?30mm孔的中心線為基準進行定位利用兩根銷將零件固定，通過調(diào)整左右側螺栓來定位零件。同時在箱體上已加工成型一對刀塊，加快加工速率減少加工誤差。為夾緊物件，使用雙頭螺柱進行左右螺旋。 比較：應越靠近加工面，夾緊時誤差更小，故方案二更合理。且方案二設計了對刀塊，減少加工誤差，故方案二更好。 3.2 粗銑寬度為4mm的開口槽夾具定位分析及誤差計算 （1）方案一 圖3.16方案一定位原理圖 本設計以?37mm孔的中心線為基準進行定位，孔中安裝定位銷，固定x方向平移和旋轉，z方向平移和旋轉，吊耳處安有夾緊塊，夾緊塊控制y方向的平移，30的孔中也有定位銷，控制零件y方向的旋轉，因兩根銷都箱體處于同一平面，故可以保障2銷平行。因吊耳兩端被夾緊會產(chǎn)生彈性形變，故在兩吊耳中加入一鐵塊卡死防止變形，同時也輔助加工面夾緊。 誤差計算： 定位尺寸公差的確定。夾具的主要定位元件是一根定位軸，該定位軸的尺寸與公差現(xiàn)定與本零件在工作時與其相配的軸的尺寸與公差相同,取其公差為，即?37mm。 定位軸與零件的最大間隙為 max=0.05-0=0.005mm 而零件要求的最小偏差為 min=0-(-0.01)=0.01 因此最大間隙滿足精度要求 （2）方案二 圖3.17方案二定位原理圖 本設計3為定位銷，固定x方向平移和旋轉，z方向平移和旋轉，2為夾緊塊控制y方向的平移，定位銷1控制零件y方向的旋轉。為防止兩根銷不平行，制造一彈侖控制2銷平行。因吊耳兩端被夾緊會產(chǎn)生彈性形變，故在兩吊耳中加入一鐵塊卡死防止變形。 比較：方案二對刀塊，夾具槽，加工面在一條線上，精度高。兩根銷的水平保持面方案二的精度更高，故方案二好。 誤差計算： 定位尺寸公差的確定。夾具的主要定位元件是一根定位軸，該定位軸的尺寸與公差現(xiàn)定與本零件在工作時與其相配的軸的尺寸與公差相同,取其公差為，即?30mm。 定位軸與零件的最大間隙為 max=0.05-(-0.045)=0.095mm 而零件要求的最小偏差為 min=0-(-0.01)=0.01 因此最大間隙滿足精度要求 3.3 后鋼板彈簧吊耳銑寬為4mm的槽夾緊機構設計與夾緊力計算 由零件圖可知，以?30mm孔和?30mm孔的一個端面為定位基準，采用支承釘為輔助支承，同時為了縮短本工序的輔助時間，應設計一個可以快速更換工件的夾緊裝置。 1. 切削力和夾緊力的計算 銑刀m軸向力： （N） （3.6） 扭距： Nm （3.7） 在計算切削力時必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 為基本安全系數(shù)1.5；為加工性質(zhì)系數(shù)1.1；為刀具鈍化系數(shù)1.2。 所以 （N） 銑削力計算公式為 圓周分力 （3.8） 查表可得:d0=40mm Z=6 ae=88mm af=0.08mm/z ap=1.5mm kFz=1.06 代入公式（3.12）得 Fz=3891.45N 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： FL=0.8FE=0.8*3891.45=3113N FV=0.75FE=0.75*3891.45=2918N Fx=0.53FE=0.53*3891,45=2062N 銑削加工產(chǎn)生的水平分力應由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。 即： （） F=10350N 夾緊力：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 F`=20950N結果夾緊力遠大于切削力，方案成功。 3.4后鋼板彈簧吊耳銑寬為4mm的槽對刀導引裝置設計 圖3.18 導引裝置設計圖 3.5 后鋼板彈簧吊銑寬為4mm的槽夾緊操作動作說明 本設計夾緊裝置采用左右螺旋夾緊，利用兩側螺旋將加工件定位后，將4個夾緊件放上去利用螺栓螺母結構將其固定，再用雙頭螺桿完成左右螺旋，夾緊工件。加工完成，將兩側推塊滑出，旋轉雙頭螺母，將工件取出。 設計心得 本次課程設計我從到圖書館查找資料到對夾具精度分析與計算和運用CAD畫出夾具零件圖到最后夾具總圖的成型。都對我所學的知識進行了檢驗?？梢哉f，本次課程設計有苦也有甜。 我覺得設計思路是最重要的，只要你的設計思路是成功的，那你的設計已經(jīng)成功了一半。因此我們應該在設計前做好充分的準備，像查找詳細的資料，為我們設計的成功打下堅實的基礎。本次課程設計主要為專用夾具設計。我們運用了基準選擇、切削用量選擇計算、機床選用、時間定額計算等方面的知識;夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊機構及零件結構設計等方面的知識，讓我們深度了解零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備等等。 總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的能力，為以后的設計工作打下了較好的基礎 參考文獻 [1] 趙家齊．機械制造工藝學課程設計指導書[M]．機械工業(yè)出版社，1994：14~18 [2]? 徐圣群．簡明機械加工工藝手冊[M]．上海科學技術出版社，2008：6~10 [3] 王光斗．機床夾具設計手冊[M]．上海科學技術出版社，2000：19~20 [4] 艾興．切削手冊[M]．機械工業(yè)出版社，1994：10~18 [5] 魯昌國．機械制造技術[M]．大連理工大學出版社，2009：7~12 [6] 王先奎．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2010：8~13 [7] 朱耀祥．現(xiàn)代夾具設計手冊[M]．機械工業(yè)出版社，2010：19~20 [8] 薛源順. 機床夾具設計[M]. 機械工業(yè)出版社. 2011 56~89 [9] 吳拓 .現(xiàn)代機床夾具設計及實例[M]. 化學工業(yè)出版社. 2014 34~67  附 錄 銑寬為4mm的槽三維圖 圖 Ⅳ 夾具三維圖