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哈 爾 濱 理 工 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
題 目：后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程和工裝設(shè)計(jì)
院、 系： 榮成學(xué)院 機(jī)械工程系
姓 名： 辛海茹
指導(dǎo)教師： 張寶海
系 主 任： 陶福春
2013年 6月 19 日
哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
學(xué)生姓名： 辛海茹 學(xué)號(hào)：1030310116
學(xué) 院： 榮成學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造
任務(wù)起止時(shí)間： 2013年02月25日至 2013年06月 21日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程制訂和工裝設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：
1、實(shí)際調(diào)研，收集相關(guān)資料；1—3周。
2、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，制訂零件的機(jī)械加工工藝；
3、填寫各工序的工序卡；4—7周。
4、設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具，畫出裝配圖；8—11周。
5、設(shè)計(jì)所有零件的工作圖；12—13周。
6、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文；準(zhǔn)備答辯。 14---16周。
注：要求全部用計(jì)算機(jī)繪圖和打印文稿（交打印件和電子稿）
資料：
1、機(jī)械制造工藝學(xué)；
2、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)及圖冊(cè)；
3、金屬切削用量手冊(cè)；
4、相關(guān)的技術(shù)資料。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽名：
2013年 2 月 24 日
系主任意見(jiàn)：
簽名：
2013年2月 25日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程和工裝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：辛海茹 學(xué) 號(hào)：1030310116
專業(yè)班級(jí)：機(jī)設(shè)10-1班 指導(dǎo)教師：張寶海
內(nèi) 容
序號(hào)
文 件 名 稱
數(shù) 量
1
后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程和工裝設(shè)計(jì)
22頁(yè)
2
圖紙
5張
3
UG零件建模
16個(gè)
2013年6月20日
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：
內(nèi) 容
序號(hào)
文 件 名 稱
數(shù) 量
1
開(kāi)題報(bào)告
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2
畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
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圖紙
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畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：
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序號(hào)
文 件 名 稱
數(shù) 量
1
開(kāi)題報(bào)告
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學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：
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數(shù) 量
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學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
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畢
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
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業(yè)設(shè)計(jì)題目：
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：
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學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
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畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：
學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：
專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程和工裝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名：辛海茹 學(xué) 號(hào)：1030310116
專業(yè)班級(jí)：機(jī)設(shè)10-1班 指導(dǎo)教師：張寶海
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程和工裝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 辛海茹 學(xué) 號(hào)：1030310116
專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造10-1班 指導(dǎo)教師：張寶海
哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)
學(xué)生姓名： 辛海茹 學(xué)號(hào)：1030310116
學(xué) 院： 榮成學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造
任務(wù)起止時(shí)間： 2013年02月25日至 2013年06月 21日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：
后鋼板彈簧吊耳工藝規(guī)程制訂和工裝設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：
該課題源于生產(chǎn)實(shí)踐，該同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，態(tài)度端正，能認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)基本合理正確，設(shè)計(jì)論文論述較正確，格式規(guī)范，能正確運(yùn)用所學(xué)基本知識(shí)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)要求，請(qǐng)?jiān)u閱教師評(píng)閱。
指導(dǎo)教師簽名： 指導(dǎo)教師職稱：
評(píng)閱教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：
該同學(xué)論文格式規(guī)范，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造有了一定了解，制定的加工工藝和所指定的工序的工裝符合任務(wù)書要求，所做的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)符合要求，但在圖紙的繪制和尺寸的標(biāo)注需要改進(jìn)，建議修改后參加答辯。
評(píng)閱教師簽名： 評(píng)閱教師職稱：
答辯委員會(huì)對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的評(píng)語(yǔ)：
答辯委員會(huì)評(píng)定，該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)椋?
答辯委員會(huì)主席簽名： 職稱：
年 月 日
教務(wù)處制表
哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文
后鋼板彈簧吊耳的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)
摘要
本次設(shè)計(jì)是對(duì)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(shè)計(jì)。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(shè)計(jì)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?；鶞?zhǔn)選擇以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面作為粗基準(zhǔn)，以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面與兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。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(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。整個(gè)加工過(guò)程均選用組合機(jī)床。
關(guān)鍵詞 加工工藝；專用夾具；后鋼板彈簧吊耳
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- -
目錄
緒論 1
第1章 零件的分析 2
1.1 零件的分析 2
1.1.1 零件的作用 2
1.1.2 零件的工藝分析 3
1.2 彈簧吊耳零件的技術(shù)要求 3
第2章 確定毛坯，繪制毛坯圖 4
2.1 確定毛坯的制造形式 4
2.2 確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量 4
2.3 吊耳毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量 4
第3章 擬定彈簧吊耳工藝路線及機(jī)床、工藝裝備的選用 6
3.1 零件的加工定位基準(zhǔn) 6
3.2 零件表面加工方法的確定，吊耳各表面加工方案 7
3.3 工序順序的安排 7
3.3.1 工藝方案一、工藝路線 7
3.3.2 工藝方案二、工藝路線 8
3.4 工藝方案的比較與分析 8
3.5 確定吊耳工藝路線 8
3.6 機(jī)床設(shè)備的選用 9
第5章 加工余量，工序尺寸和公差的確定 10
5.1 加工兩端面的加工余量、工序尺寸和公差的確定 10
5.2 吊耳各加工表面的機(jī)械加工余量 11
5.3 確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間） 12
第6章 專用夾具設(shè)計(jì) 16
6.1 加工工藝孔夾具設(shè)計(jì) 16
6.2 定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇 16
6.3 定位誤差分析 17
6.4 切削力的計(jì)算與夾緊力分析 17
第7章 UG三維造型 18
7.1 UG簡(jiǎn)介 18
7.2 零件的三維建模 18
7.3 整體裝配 19
結(jié)論 20
參考文獻(xiàn) 21
致謝 22
千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行
- III -
緒論
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，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(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。所以對(duì)機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。
后鋼板彈簧吊耳孔的加工，不容易找正，如果沒(méi)有夾具鉆孔時(shí)很難保證孔的垂直度，同時(shí)也很麻煩，增加輔助時(shí)間，不利于大量成批生產(chǎn)。因此應(yīng)該設(shè)計(jì)后鋼板彈簧吊耳的專用夾具。夾具在機(jī)械加工中起著十分重要的作用，歸納起來(lái)為以下幾方面：
1、縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低加工成本。
2、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量。
3、降低對(duì)工人的技術(shù)要求，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。
4、擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
5、在自動(dòng)化生產(chǎn)和流水線生產(chǎn)中便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍。
夾具不同于其他環(huán)節(jié)，他在工藝系統(tǒng)中有著特殊地位，夾具的整體剛度對(duì)工件加工的動(dòng)態(tài)誤差產(chǎn)生著非常特殊的影響。當(dāng)夾具的整體剛度遠(yuǎn)大于其他環(huán)節(jié)，工件加工的動(dòng)態(tài)誤差基本上只取決于夾具的制造精度和安裝精度。因此設(shè)計(jì)夾具時(shí)，對(duì)夾具的整體剛度應(yīng)給予足夠重視。如因工藝系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的剛度不足而引起較大的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)誤差時(shí)，也可以采取修正夾具定位元件的方法進(jìn)行補(bǔ)償。這就是夾具的能動(dòng)作用。
第1章 零件的分析
1.1零件的分析
1.1.1 零件的作用
題目給出的零件是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，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(huì)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1-1 后鋼板彈簧吊耳零件圖
1.1.2 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，現(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。
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，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。
1.2彈簧吊耳零件的技術(shù)要求
根據(jù)后鋼板彈簧吊耳的具體應(yīng)用場(chǎng)合、工作面、受力情況等，根據(jù)參考文獻(xiàn)可知其加工的技術(shù)要求，如表1-2所示。
表1-2 彈簧吊耳零件加工的技術(shù)要求
加工表面
尺寸及技術(shù)要求/
公差及精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/
形位公差/
兩外圓端面
60
IT12
6.3
孔
IT9
1.6
孔內(nèi)側(cè)面
54
IT12
12.5
孔外側(cè)面
54
IT12
50
孔
IT9
1.6
◎
0.01
A
孔
IT12
12.5
開(kāi)口槽
4
IT12
50
第2章 確定毛坯，繪制毛坯圖
2.1確定毛坯的制造形式
“后鋼板彈簧吊耳”零件材料為35鋼，硬度HBS為149～187，首試生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。
考慮到該彈簧吊耳零件在工作過(guò)程中要承受壓力沖擊載荷，為增強(qiáng)彈簧吊耳零件的強(qiáng)度和沖擊韌度，故毛坯選用鍛件，零件材料為35號(hào)鋼。由于生量已達(dá)到中批生產(chǎn)的水平,而且零件的輪廓尺寸不大，為提高生產(chǎn)效率和鍛件精度，故可以采用模鍛制造毛坯。
2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量
由參考文獻(xiàn)可知，要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。
1、公差等級(jí)
由彈簧吊耳的功用及其技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。
2、鍛件重量
已知機(jī)械加工后彈簧吊耳的重量為2.6kg，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為4kg。
3、鍛件材質(zhì)系數(shù)
該彈簧吊耳材料為35號(hào)鋼，是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬級(jí)。
4、鍛件分模線形狀
根據(jù)該彈簧吊耳的形位特點(diǎn)，故選擇零件高度方向的對(duì)稱平面為分模面，屬平直分模線，如圖2-2彈簧吊耳鍛造毛坯圖所示。
2.3吊耳毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
由彈簧吊耳零件圖可知，該零件各加工表面的粗糙度均大于?？紤]到零件的公差等級(jí)、鍛件重量、鍛件材質(zhì)系數(shù)、鍛件分模線形狀等因素，可查表確定該鍛件的尺寸公差及機(jī)械加工余量，針對(duì)于該零件的特性以及加工的工藝規(guī)程，考慮要復(fù)合加工的實(shí)際情況，零件的本身特性，對(duì)于中批量的生產(chǎn)要求，滿足產(chǎn)品的成品率，合格率，最大限度的滿足零件的使用壽命，將零件設(shè)計(jì)出相應(yīng)的，略寬的毛培圖，以利于零件的加工和裝夾，滿足生產(chǎn)的最大優(yōu)化。
針對(duì)于以上要求，繪制鋼板彈簧吊耳鍛造毛坯圖
所得結(jié)果列于表2-1中。
圖2-1 后鋼板彈簧吊耳鍛造毛坯圖
表2-2 毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量
鍛件重量/kg
包容題體重量/kg
形狀復(fù)雜系數(shù)
材質(zhì)系數(shù)
公差等級(jí)
4
6.4
S2
M1
普通級(jí)
項(xiàng)目/mm
機(jī)械加工余量/mm
尺寸公差/mm
參考文獻(xiàn)
寬度76
表2-10
2.0～2.2（取2.0）
表2-13
寬度38.5
表2-10
2.0～2.2（取2.0）
表2-13
寬度22
表2-10
2.0～2.2（取2.0）
表2-13
孔徑
表2-10
2.6
表2-14
孔徑
表2-10
2.0
表2-14
第3章 擬定彈簧吊耳工藝路線
3.1零件的加工定位基準(zhǔn)
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。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。
1、粗基準(zhǔn)的選擇
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、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。
為了滿足上述要求，基準(zhǔn)選擇以后鋼板彈簧吊耳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、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，根據(jù)該彈簧吊耳零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇加工后的兩外圓端面作為精基準(zhǔn)。
3.2零件表面加工方法的確定，吊耳各表面加工方案
根據(jù)彈簧吊耳零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工工件各表面的加工方法，如表3-1所示。
表3-1 彈簧吊耳零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等級(jí)
表面粗糙度
Ra/
加工方案
兩外圓端面
IT12
6.3
粗銑
孔
IT9
1.6
鉆-擴(kuò)-鉸
孔內(nèi)側(cè)面
IT12
12.5
粗銑
孔外側(cè)面
IT12
50
粗銑
孔
IT9
1.6
鉆-擴(kuò)-鉸
孔
IT12
12.5
鉆
開(kāi)口槽
IT12
50
粗銑
3.3 工序順序的安排
由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率，除此之外，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和修養(yǎng)，將產(chǎn)品的合格率實(shí)現(xiàn)最優(yōu)最大化。
3.3.1 方案一、工藝路線
如表3-2所示。
表3-2 工藝方案一表
工序1
鍛造，退火
工序2
劃線，分配余量，檢驗(yàn)
工序3
銑兩外圓端面
工序4
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序5
鉆，擴(kuò)孔
工序6
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序7
銑孔的內(nèi)側(cè)面
工序8
銑孔的外側(cè)面
工序9
銑寬度為4的開(kāi)口槽
工序10
終檢
3.3.2 工藝方案二、工藝路線
如表3-3所示。
表3-3工藝方案二表
工序1
鍛造，退火
工序2
劃線，分配余量，檢驗(yàn)
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)孔
工序6
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序7
銑寬度為4的開(kāi)口槽
工序8
銑兩外圓端面
工序9
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序10
終檢
3.4 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3-4。
3.5 確定吊耳工藝路線
在綜合考慮以上工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，最終確定合理的后鋼板彈簧吊耳工藝路線，如表3-4。
表3-4 最終工藝方案
工序1
鍛造，退火
工序2
劃線，分配余量，檢驗(yàn)
工序3
銑兩外圓端面
工序4
銑孔的內(nèi)側(cè)面
工序5
銑孔的外側(cè)面
工序6
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序7
鉆，擴(kuò)，鉸孔，倒角
工序8
鉆，擴(kuò)孔
工序9
銑寬度為4的開(kāi)口槽
工序10
終檢
3.6 機(jī)床設(shè)備的選用
在大批生產(chǎn)的條件下，所選用的彈簧吊耳零件選用的設(shè)備如下。
表3-5 吊耳工藝路線及設(shè)備、工裝的選用
工序號(hào)
工序名稱
機(jī)床設(shè)備
刀具
量具
1
鍛造，退火
2
劃線
3
粗銑60mm
兩外圓端面
立式銑床X52
端銑刀
游標(biāo)卡尺
4
銑
孔的內(nèi)側(cè)面
立式銑床X52
端銑刀
卡尺，塞規(guī)
5
銑
孔的外側(cè)面
立式銑床X52
端銑刀
游標(biāo)卡尺
6
鉆，擴(kuò)，鉸
mm孔，
倒角1.5×30°
立式銑床X52
麻花鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀
游標(biāo)卡尺
7
鉆，擴(kuò)，鉸孔，
倒角1×45°
立式銑床X52
麻花鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀
卡尺，塞規(guī)
8
鉆，擴(kuò)Φ10.5mm孔
立式銑床X52
麻花鉆，擴(kuò)孔鉆
卡尺，塞規(guī)
9
銑寬為4mm的開(kāi)口槽
立式銑床X52
槽銑刀
卡規(guī),深度游標(biāo)卡尺
11
去毛刺，終檢
塞規(guī)，卡尺
第4章 加工余量，工序尺寸和公差的確定
4.1加工兩端面的加工余量、工序尺寸和公差的確定
1、第一道工序的加工過(guò)程為：
1）以左端面A定位，粗銑右端面B，保證工序尺寸，余量；
2）以右端面B定位，粗銑左端面A，保證工序尺寸，余量,達(dá)到零件圖設(shè)計(jì)尺寸D的要求，。
3）由圖5-1所示加工方案，可以找出全部工藝尺寸鏈，如圖5-2所示，求解各工序尺寸及公差的順序如下：
圖5-1 第1道工序加工方案示意圖
a) b)
圖5-2 第1道工序工藝尺寸鏈圖
從圖5-2的a圖可知，；
從圖5-2的b圖可知，，其中：為粗銑余量,由于B面的加工余量是經(jīng)粗銑一次切除的，故應(yīng)等于B面的毛坯余量，即，。由參考文獻(xiàn)[1]可知，該粗銑工序的經(jīng)濟(jì)加工精度等級(jí)為IT=12，其公差，故。為驗(yàn)證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對(duì)加工余量進(jìn)行校核。
2、加工余量的校核
在圖5-2的b圖所示的尺寸鏈中是封閉環(huán)，故：
余量校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸及公差是合理的。將工序尺寸按“入體原則”表示：，。
4.2吊耳各加工表面的機(jī)械加工余量
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，工序尺寸如下：
1)銑兩外圓端面
考慮其加工表面粗糙度要求為，粗銑就可以達(dá)到，根據(jù)上表2-4，取2Z=4已能滿足要求
2)加工孔
其表面粗糙度要求較高為，其加工方式可以分為擴(kuò)，鉸兩步，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔： 2Z=1.8
鉸孔： 2Z=0.2
3)銑孔的內(nèi)側(cè)面
考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，取2Z=4已能滿足要求。
4)銑孔的外側(cè)面
考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，取2Z=4已能滿足要求。
5)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)，鉸三步，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔： 2Z=1.8
鉸孔： 2Z=0.2
6)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)參考文獻(xiàn)[4]，確定工序尺寸及余量為：
鉆孔：
擴(kuò)孔： 2Z=0.7
4.3確定切削用量及基本工時(shí)（機(jī)動(dòng)時(shí)間）
工序1：粗銑兩外圓端面
機(jī)床：立式銑床X52。
刀具：端銑刀、粗齒數(shù)。
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)相參考文獻(xiàn)[2]可知，按機(jī)床功率為取。
銑削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)可知,取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
（2-1）
取=, =代入公式（2-1）得：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可知，取。
實(shí)際銑削速度：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
（2-2）
取=，，=代入公式（2-2）得：
在此取。
根據(jù)文獻(xiàn)[4]可得：
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
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
取，，, 代入公式得：
以上為銑一個(gè)端面的機(jī)動(dòng)時(shí)間，故本工序機(jī)動(dòng)工時(shí)為：
工序2：鉆、擴(kuò)、鉸孔，倒角
機(jī)床：立式銑床X52
刀具：麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀
1）鉆孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，取由于本零件在加工孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，取。
銑削速度：取切削速度。取=24,=35代入以下公式得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]，取。
實(shí)際切削速度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可得：
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
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
取，，, ,代入以下公式得：
2）擴(kuò)孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]可知，
，取。
切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，取。取=58, =36.8代入以下公式得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]可知，取。
實(shí)際切削速度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可得：
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，，, ,代入公式得：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
3）鉸孔
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，可知，取。
銑削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，可知切削速度。取=70, =37代入以下公式得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可知，取。
實(shí)際切削速度：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]可得：
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，，，，代入以下公式得：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
4）倒角
采用锪鉆。為縮短輔助時(shí)間，取倒角是的主軸轉(zhuǎn)速與擴(kuò)孔時(shí)相同：，手動(dòng)進(jìn)給。
同理，根據(jù)以上相同的計(jì)算過(guò)程可得出其它工序的機(jī)動(dòng)時(shí)間為：
工序3：粗銑孔的內(nèi)側(cè)面
工序4：粗銑孔的外側(cè)面
工序5：鉆、擴(kuò)、鉸孔，倒角
1）鉆孔
2）擴(kuò)孔
3）鉸孔
工序6：鉆、擴(kuò)孔
1）鉆孔
2）擴(kuò)孔
工序7：粗銑寬度為4的開(kāi)口槽
第5章 專用夾具設(shè)計(jì)
5.1 加工工藝孔夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第Ⅳ道工序——鉆孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z3040搖臂鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆。
5.2 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內(nèi)外側(cè)面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與側(cè)面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與側(cè)面垂直并保證兩工藝孔能在后續(xù)的孔加工工序中使孔的加工余量均勻。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粗、精銑頂面工序的定位基準(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)選擇外圓端面為主要定位基面以限制工件的三個(gè)自由度，以孔限制工件的兩個(gè)自由度。
以孔和孔的一個(gè)端面為定位基準(zhǔn)，采用支承釘為輔助支承，同時(shí)為了縮短本工序的輔助時(shí)間，應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)可以快速更換工件的夾緊裝置。
1、切削力和夾緊力的計(jì)算
刀具：高速鋼錐柄麻花鉆,
軸向力：（N）
扭矩：
在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)計(jì)算公式：
其中：
——基本安全系數(shù)，取1.5；
——加工性質(zhì)系數(shù)，取1.1；
——刀具鈍化系數(shù)，取1.2。
所以 (N）
2、夾緊力的計(jì)算
在此夾具中，只是為了防止工件在加工過(guò)程中的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，因此很小，在此忽略不計(jì)。
5.3 定位誤差分析
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(shí)與其相配的軸的尺寸與公差相同,取其公差為，即。定位軸與零件的最大間隙為：
max=0.05-(-0.033)=0.083mm
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。
5.4 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)。由參考文獻(xiàn)[3]得：
鉆削力的計(jì)算公式：
（3-1）
鉆削力矩的計(jì)算公式：
（3-2）
其中：；
；
代入公式（3-1）和（3-2）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)行夾緊力計(jì)算無(wú)太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強(qiáng)度、剛度適當(dāng)即能滿足加工要求。
第6章 UG三維造型
6.1 UG簡(jiǎn)介
UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過(guò)程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。Unigraphics NX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。UG是Unigraphics的縮寫，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。
UG為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性和產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用 UG 建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀， 并且使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來(lái)最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。
UG包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 UG 優(yōu)于通用的設(shè)計(jì)工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料件設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專業(yè)應(yīng)用程序。UG允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)過(guò)程。通過(guò)在開(kāi)發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更周期的依賴。
6.2 零件的三維建模
首先分析一下零件的CAD圖紙，把零件分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的幾何體的組合，再根據(jù)學(xué)過(guò)的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠等建出零件的基本形狀，再用倒角、求和、求差等進(jìn)一步修改，最終得到零件的模型，如圖7-1所示。
圖7-1 后鋼板彈簧吊耳
其次分析夾具的底座和鉆模板的CAD圖，分析圖紙可知這兩個(gè)零件的三維建模主要用的是拉伸的命令，確定好各個(gè)方向上的尺寸，拉伸就可以得到所需零件的模型，如圖7-2所示。對(duì)于鉆模板先建好，其次把鉆套的模型也建出來(lái)，然后進(jìn)行簡(jiǎn)單的組裝，就可以得到如圖7-3所示的套件。
圖7-2 夾具底座
圖7-3 鉆模板
6.3 整體裝配
裝配是指在裝配過(guò)程中建立部件之間的相對(duì)關(guān)系，由部件和子裝配組成。部件間位置關(guān)系的確定主要通過(guò)通過(guò)添加約束實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)接觸對(duì)齊、距離、固定等約束將各個(gè)零件依次裝配起來(lái)，完成后的裝配模型如圖7-4所示。
圖7-4 裝配圖
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結(jié)論
后鋼板彈簧吊耳的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)，主要是對(duì)后鋼板彈簧吊耳的加工工藝和夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。后鋼板彈簧吊耳的加工工藝設(shè)計(jì)主要是確定加工工藝路線，機(jī)械加工余量和切削用量、基本工時(shí)的確定，夾具的設(shè)計(jì)主要是要設(shè)計(jì)出正確的定位夾緊機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)也能達(dá)到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設(shè)計(jì)中需要考慮到很多問(wèn)題，如工藝路線的選擇，必須保證加工所要求達(dá)到的精度。在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要合理選擇定位基準(zhǔn)選擇，同時(shí)考慮定位以及由定位造成對(duì)加工的零件的精度的影響。在選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)由于機(jī)構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達(dá)不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點(diǎn)或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，對(duì)機(jī)械加工工藝和夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的知識(shí)有了更深的理解，增強(qiáng)了對(duì)本專業(yè)綜合知識(shí)運(yùn)用的能力，使我對(duì)專業(yè)知識(shí)、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。
雖然我很努力去做，但本設(shè)計(jì)仍存在一些不足：
1、我沒(méi)有親自去實(shí)踐，也沒(méi)有親自去看后鋼板彈簧吊耳的工作狀況、實(shí)際加工。所設(shè)計(jì)的夾具在實(shí)際應(yīng)用中也許存在一些問(wèn)題。
2、在計(jì)算加工余量和基本工作時(shí)間中，許多數(shù)據(jù)都是在理想的條件下得到的，在實(shí)際的工作情況下，還應(yīng)根據(jù)具體的情況而定。
3、我所學(xué)的知識(shí)也是有限的，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，肯定還存在許多不足，如沒(méi)有涉及加工過(guò)程中的熱處理工藝、加工過(guò)程中的檢測(cè)等。
因此在以后的工作中，我會(huì)時(shí)刻不忘學(xué)習(xí)，關(guān)注先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，提高自己的技能，全面發(fā)展自己，為祖國(guó)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
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致謝
感謝我的導(dǎo)師張寶海，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。
感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來(lái)到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒(méi)有紅過(guò)臉，沒(méi)有吵過(guò)嘴，沒(méi)有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開(kāi)心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒(méi)關(guān)系，各奔前程，大家珍重。在我設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到很多困難，是我的老師、同學(xué)一直幫助著我、支持我，讓我順利完成了設(shè)計(jì)，在這我要謝謝他們。
感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)?jiān)俅谓邮芪艺\(chéng)摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！