1、畢業設計說明書課題名稱： 吊耳數控加工工藝及工裝設計 學生姓名 潘偉建 學 號 0905023328 所在學院 機械工程學院 專 業 數控技術 班 級 數控1041 指導教師 樓建忠 許茂富 起訖時間： 2012年 2 月 13 日 2012年 4 月 6 日吊耳數控加工工藝及工裝設計摘 要本次設計是對后鋼板彈簧吊耳零件的加工工藝規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

2、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。整個加工過程均選用普通機床。關鍵詞：機械設計；后鋼板彈簧吊耳；加工工藝；專用夾具目 錄摘要1 緒論. 11.1引言11.2主要機械結構設計2第1章 零件加工工藝.22.1零件的加工工藝22.2零件基準選擇22.2機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定3第2章 夾具設計.63.1夾具方案的分析.63.2夾具定位分析.6 定位基準選擇6 定位誤差分析73.3夾具夾緊分析83.4導向分析.83

3、.5夾具精度分析.103.7夾具設計及操作的簡要說明.11第3章 三維造型.12第4章 結論.12第5章 參考文獻.14第6章 致謝.15 緒論1.1 引言機械的加工工藝及夾具設計是在完成了大學的大部分部課程之后，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，使我對專業知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節約能源、降低成本的重要手段，是企業進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統的重要組成部分，不論是傳統制造，還

4、是現代制造系統，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業信息化的要求,企業對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現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

5、有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現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。隨著機械工業的迅速發展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發展趨勢，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則零件的加工還處于落后階段。在今后的發展過程中，應大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調夾具，尤其是成組夾具。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經濟方向發展。1.2 主要機械結構分析零件的作用題目給出的零件是CA10

6、B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、導向功能。 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個孔的內外兩側面的銑削，寬度

7、為4的開口槽的銑削，2個在同一中心線上數值為的同軸度要求。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個孔的內側面表面粗糙度要求為，2個孔的外側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。 毛坯的制造形式零件材料為35鋼。由于生量已達到中批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鍛造成型，這對提高生產效率，保證加工質量也是有利的。 1.3 零件基準選擇1.3.1粗基準的選擇粗基準選擇應當滿足以下要求：（1） 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

8、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。（2） 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。（3） 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。（4） 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，必要時需經初加工。（5） 粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不

9、規則的。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。1.3.2精基準的選擇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。第2章 加工工藝2.1零件的加工工藝工序1：銑兩外圓端面工序2：鉆，擴，鉸孔，倒角工序3：銑孔的內側面工序4：銑孔的外側面工序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2.2機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“后鋼

10、板彈簧吊耳”零件材料為35鋼，硬度HBS為149187，生產類型為中批量生產，采用鍛造毛坯。根據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，根據機械加工工藝手冊表2.3-5，取2Z=5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鉆，擴，鉸三步，根據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鉸孔： 2Z=0.2(3) 銑孔的內側面考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據機械加工工藝手冊表2.3-5，取2Z=3已能滿足要求。(4

11、) 銑孔的外側面考慮其表面粗糙度要求為，只要求粗加工，根據機械加工工藝手冊表2.3-5，取2Z=3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，鉸三步，根據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，兩步，根據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(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，根據機械加工工藝手冊表2.348，取2Z=2已能滿足要求。第3章 結構設計3.1加工工藝

12、孔夾具設計本夾具主要用來鉆、擴、鉸兩個工藝孔。這兩個工藝孔均有尺寸精度要求為，表面粗糙度要求，表面粗糙度為，與端面垂直。并用于以后加工中的定位。其加工質量直接影響以后各工序的加工精度。本道工序為后鋼板彈簧吊耳加工的第五道工序，本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產率，降低勞動強度。3.2定位方案的分析和定位基準的選擇由零件圖可知，兩工藝孔位于零件孔內外側面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與側面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與側面垂直并保證兩工藝孔能在后續的孔加工工序中使孔的加工余量均勻。根據基準重合、基準統一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時

13、，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇外圓端面和與之配合的心軸為主要定位基準限制工件的五個自由度，用一個定位銷限制工件的另一個自由度。采用螺母夾緊。圖2-1 定位分析示意圖3.3定位誤差分析本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。不過這時的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內任意方向上都有可能發生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。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）； 心軸外圓直徑公差（mm）。圖4.2 心

14、軸垂直放置時定位分析圖3.4切削力的計算與夾緊力分析由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由切削手冊得：鉆削力 式（4-1）鉆削力矩 式（4-2）式中： 代入公式（4-1）和（4-2）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。3.5鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據工藝要求：工藝孔分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。即先用的麻花鉆鉆孔

15、，根據GB114184的規定鉆頭上偏差為零，鉆套孔徑為。再用標準擴孔鉆擴孔，根據GB114184的規定擴孔鉆的尺寸為，鉆套尺寸為。最后用的標準鉸刀鉸孔，根據GB114184的規定標準鉸刀尺寸為故鉆套孔徑尺寸為。圖 4.3 快換鉆套圖鉸工藝孔鉆套結構參數如下表：表 4.1 鉸工藝孔鉆套數據表dHD公稱尺寸允差303040-0.010-0.0275946165.5272836襯套選用固定襯套其結構如圖所示：圖 4.4 固定襯套圖其結構參數如下表：表 4.2 固定襯套數據表dHDC 公稱尺寸允差公稱尺寸允差40+0.02304246+0.035+0.01832夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各

16、主要元件聯成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結構見夾具裝配圖2所示。3.6夾具精度分析利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統。它們之間相互聯系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關系。因此在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸及同軸度公差及表面粗糙度。本道工序最后采用精鉸加工，選用GB114184鉸刀，直徑為，并采用鉆套，鉸刀導套孔徑為，外徑為同軸度公差為。固定襯套采用孔徑為，同軸度公差為。該工藝孔的位置度應用的是最大實體要求。即要求：（1）、各孔的實際輪廓受最

17、大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）、當各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達到其最大值。工藝孔的尺寸，由選用的鉸刀尺寸滿足。工藝孔的表面粗糙度，由本工序所選用的加工工步鉆、擴、鉸滿足。3.7夾具設計及操作的簡要說明由零件圖可知，兩工藝孔位于零件孔內外側面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與側面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與側面垂直并保證兩工藝孔能在后續的孔加

18、工工序中使孔的加工余量均勻。根據基準重合、基準統一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇外圓端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以孔限制工件的兩個自由度，用一個擋塊定位限制工件的另一個自由度。第4章 結論后鋼板彈簧吊耳的加工工藝及夾具設計，主要是對后鋼板彈簧吊耳的加工工藝和夾具進行設計。后鋼板彈簧吊耳的加工工藝設計主要是確定加工工藝路線，機械加工余量和切削用量、基本工時的確定，夾具的設計主要是要設計出正確的定位夾緊機構。在本設計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機構也能達到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設計中遇到了很多問題，如出現工藝路線的不合理，甚至出現不能保證加工所要求達到的精度。在進行夾具設計時，因定位基準選擇不合理，出現過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機構時由于機構的大小，尺寸等不合理，而達不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置不合理而使工