机械制造工艺学厚钢板弹簧吊耳课程设计指导书

运城学院

机械制造工艺学课程设计任务书

题目:设计后钢板弹簧吊耳机械加工工艺规程及工艺装备

姓名： 李彦伟

学号： 2009090237

系别： 机电工程系

专业：机械设计制造及自动化

指导教师： 张洁

2012年06月24日

1 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计

1.1零件的分析 1.1.1零件的作用

题目给出的零件是CA10B解放牌汽车后钢板弹簧吊耳。后钢板弹簧吊耳的主要作用是载重后，使钢板能够得到延伸，伸展，能有正常的缓冲作用。因此汽车后钢板弹簧吊耳零件的加工质量会影响汽车的工作精度、使用性能和寿命。汽车后钢板弹簧吊耳主要作用是减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能。

图1.1 后钢板弹簧吊耳零件图

1.1.2零件的工艺分析

由后钢板弹簧吊耳零件图知可将其分为两组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。

现分析如下：

（1）以?60mm两外圆端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：。?60mm?0.03两外圆端面的铣削，加工?370mm的孔，其中?60mm两外圆端面表面粗糙度要求为?0.03Ra6.3?m，?370mm的孔表面粗糙度要求为Ra1.6?m

?0.043（2）以?300mm孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个

?0.043?0.043?300mm的孔，2个?10.5mm的孔、2个?300mm孔的内外两侧面的铣削，宽度为?0.0434mm的开口槽的铣削，2个在?300mm同一中心线上数值为?0.01的同轴度要求。其中?0.0432个?300mm的孔表面粗糙度要求为Ra1.6?m，2个?10.5mm的孔表面粗糙度要求为

?0.043?0.0432个?3002个?300Ra12.5?m，mm孔的内侧面表面粗糙度要求为Ra12.5?m，mm孔的外侧面表面粗糙度要求为Ra50?m，宽度为4mm的开口槽的表面粗糙度要求为

Ra50?m。

1.2工艺过程设计所应采取的相应措施

由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。

该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。后钢板弹簧吊耳的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。

后钢板弹簧吊耳零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。

由于后钢板弹簧吊耳的生产量很大。怎样满足后钢板弹簧吊耳生产率要求也是过程中的主要考虑因素。

1.3后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择 1.3.1 确定毛坯的制造形式

零件材料为Q235。由于生量已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。

1.3.2粗基准的选择

粗基准选择应当满足以下要求：

（1） 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。

（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。

为了满足上述要求，基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。

1.3.3精基准的选择

精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算。

1.4 工艺路线的制定

由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。

1.4.1 工艺方案一

表 1.1 工艺方案一表

工序1： 工序2： 工序3： 工序4： 工序5： 工序6： 工序7： 工序8： 铣?60mm两外圆端面 ?0.03钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30 钻，扩?10.5mm孔 钻，扩，铰?300.043mm孔，倒角1?45 0?0.043铣?300mm孔的内侧面 ?0.043铣?300mm孔的外侧面 铣宽度为4mm的开口槽 终检 1.4.2 工艺方案二

表 1.2 工艺方案二表

工序1： 工序2： 工序3： 工序4： 工序5： 工序6： ?0.043铣?300mm孔的内侧面 ?0.043铣?300mm孔的外侧面 钻，扩?10.5mm孔 钻，扩，铰?300.043mm孔，倒角1?45 0铣宽度为4mm的开口槽 铣?60mm两外圆端面

工序7： 工序8： ?0.03钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30 终检 1.4.3 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?60mm两外圆端面，然后再以此为基

?0.03?0.043面加工?370mm孔，再加工?10.5mm孔，?300.043mm孔，最后加工?300mm孔的内0?0.043外侧面以及宽度为4mm的开口槽铣，则与方案二相反，先加工?300mm孔的内外侧面，

再以此为基面加工?10.5mm孔，宽度为4mm的开口槽，最后加工?60mm?300.043mm孔，0?0.03两外圆端面，?370mm孔，

经比较可见，先加工?60mm两外圆端面，以后位置度较易保证，并且定位及装夹都较

?0.043方便，但方案一中先加工?10.5mm孔，?300.043mm孔，再加工?300mm孔的内外侧面，0不符合先面后孔的加工原则，加工余量更大，所用加工时间更多，这样加工路线就不合理，同理，宽度为4mm的开口槽应放在最后一个工序加工。所以合理具体加工艺如下：

表 1.3 工艺方案表

工序1： 工序2： 工序3： 工序4： 工序5： 工序6： 工序7： 工序8： 铣?60mm两外圆端面 ?0.03钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30 ?0.043铣?300mm孔的内侧面 ?0.043铣?300mm孔的外侧面 ?0.043钻，扩，铰?300mm孔，倒角1?45 钻，扩?10.5mm孔 铣宽度为4mm的开口槽 终检

1.5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Q235，硬度HBS为149～187，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

(1) 铣?60mm两外圆端面

考虑其加工表面粗糙度要求为Ra6.3?m，可以先粗铣，再精铣，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=5mm已能满足要求

?0.03?37mm孔 0(2) 加工

其表面粗糙度要求较高为Ra1.6?m，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据《机械加工工艺手册》表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：

钻孔：?35mm

扩孔：?36.8mm 2Z=1.8mm

?0.03铰孔：?370mm 2Z=0.2mm

?0.043?30mm孔的内侧面 0(3) 铣

考虑其表面粗糙度要求为Ra12.5?m，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm已能满足要求。

?0.043?30mm孔的外侧面 0(4) 铣

考虑其表面粗糙度要求为Ra50?m，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm已能满足要求。

0.043?30mm孔 0(5) 加工

其表面粗糙度要求较高为Ra1.6?m，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据《机械加工工艺手册》表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：

钻孔：?28mm

扩孔：?29.8mm 2Z=1.8mm

?0.043铰孔：?300mm 2Z=0.2mm

(6) 加工?10.5mm孔

其表面粗糙度要求较高为Ra12.5?m，其加工方式可以分为钻，扩，两步，根据《机械加工工艺手册》表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：

钻孔：?9mm

扩孔：?10.5mm 2Z=1.8mm (7) 铣宽度为4mm的开口槽

考虑其表面粗糙度要求为Ra50?m，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3—48，取2Z=2mm已能满足要求。

1.6确定切削用量及基本工时（机动时间）

工序1：粗、精铣?60mm两外圆端面

机床：专用组合铣床

刀具：高速刚圆柱形铣刀 d?63mm 粗齿数Z?6，细齿数Z?10 （1）、粗铣

铣削深度aw：aw?3mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取af?0.08mm/Z 铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取V?(20~40)m/min， 机床主轴转速n：n?1000V 式（1-1） ?d0取V=30, d0=63代入公式（1-1）得：

n?1000?30?(101~201)r/min

3.14?63根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取n?169r/min

3.14?63?169?33.4m/min

10001000工作台每分进给量fm：fm?fzznw 式（1-2）

实际铣削速度V?：V???d0n?取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?169代入公式（1-2）得：

fm?0.08?6?169?81.12mm/min

取fm?80mm/min 根据《机械加工工艺手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?60mm

刀具切入长度l1：l1?30 刀具切出长度l2：l2?2mm 走刀次数为1

l?l1?l2 式（1-3） fm取l?60，l1?30，l2?2,fm?80 代入公式（1-3）得：

60?30?2?1.15min tj1?80机动时间tj1：tj1?以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?1.15?2.3min

（2）、精铣

铣削深度aw：aw?2mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取af?0.06mm/Z 铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取V?(20~40)m/min， 取V=30, d0=63代入公式（1-1）得：

1000V1000?30??(101~201)r/min，根据《机械加工工艺?d03.14?63师手册》表11-4，取n?210r/min

?d0n3.14?63?210??41.5m/min 实际铣削速度V?：V??10001000取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?210代入公式（1-2）得：

机床主轴转速n：n?

工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.06?10?210?126mm/min 根据《机械加工工艺师手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?60mm 刀具切入长度l1：l1?30 刀具切出长度l2：取l2?2mm 走刀次数为1

取l?60mm，l1?30，l2?2mm代入公式（1-3）得： 机动时间tj1：tj2?l?l1?l260?30?2??0.73min?以上为铣一个端面的机动时fm126间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.73?1.46min

?0.03工序2：钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30

机床：专用组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）、钻?35mm孔 切削深度ap：ap?1.25mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取f?(0.60~0.70)mm/r 由于本零件在加工?35mm孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则

f?(0.60~0.70)?0.75mm/r?(0.63~0.525)mm/r

根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取f?0.45mm/r 取切削速度V?24m/min

取V=24, d0=35代入公式（1-1）得 机床主轴转速n：n?1000V1000?24??218r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?35表9-3，取n?233r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000被切削层长度l：l?76mm

?3.14?35?233?25.6m/min

1000刀具切入长度l1：l?20mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

l?l1?l2 式 (1-4) fn取l?60，l1?30，l2?2, f?0.45,n?233代入公式（1-4）得：

76?20?3?0.94min tj1?233?0.45（2）、扩?35mm孔

机动时间tj：tj1?切削深度ap：ap?1.5mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-30，

f?(0.9~1.2)?0.7?(0.63~0.84)mm/r

参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取f?0.72mm/r

切削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取V?19m/min 取V=19, d0=36.8代入公式（1-1）得

1000V1000?19??164r/min，根据《机械加工工艺师手?d03.14?36.8册》表9-3取n?174r/min

?d0n3.14?36.8?174??20.1m/min 实际切削速度V?：V??10001000机床主轴转速n：n?根据《机械加工工艺师手册》表28-42 被切削层长度l：l?76mm 刀具切入长度l1 l?4mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

取l?74，l1?4，l2?3, f?0.72,n?174代入公式（1-4）得：

l?l1?l276?4?3??0.66min fn174?0.72?0.03（3）铰?370mm孔

机动时间tj1：tj1?切削深度ap：ap?0.15mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取f?(0.95~2.1)mm/r 根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取f?1.2mm/r 取切削速度V?9.1m/min

取V=9.1, d0=37代入公式（1-1）得 机床主轴转速n：n?表9-3，取n?72r/min

实际切削速度V?：V??1000V1000?9.1??78r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?37?d0n1000被切削层长度l：l?76mm

刀具切入长度l1：l?5mm

?3.14?37?72?8m/min

1000刀具切出长度l2：l?20mm 走刀次数为1

取l?76，l1?5，l2?20, f?1.2,n?72代入公式（1-4）得： 机动时间tj：tj1?l?l1?l276?5?20??1.16min fn72?1.2

（4）倒角1.5?30。采用150锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主

与扩孔时相同：n?174r/min，手动进给。

?0.043工序3：粗铣?300mm孔的内侧面

?机床：专用组合铣床

刀具：高速刚圆柱形铣刀 d?50mm 粗齿数Z?6 铣削深度ap：aw?1.5mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取af?0.08mm/Z 铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取V?24m/min， 取V=24, d0=50代入公式（1-1）得

1000V1000?24??152r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?50表11-4，取n?169r/min

?d0n3.14?50?169??26.5m/min 实际铣削速度V?：V??10001000取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?169代入公式（1-2）得：

机床主轴转速n：n?工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.08?6?169?81.12mm/min 取fm?80mm/min 根据《机械加工工艺手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?60mm 刀具切入长度l1：l1?30 刀具切出长度l2：取l2?2mm 走刀次数为1

取l?60mm，l1?30，l2?2mm,fm?80代入公式（1-3）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l260?30?2??1.15min fm80以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?1.15?2.3min

?0.043 工序4：粗铣?300mm孔的外侧面

机床：专用组合铣床

刀具：高速刚圆柱形铣刀 d?50mm 粗齿数Z?6

铣削深度ap：aw?1.5mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取af?0.08mm/Z 铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取V?24m/min， 取V=24, d0=50代入公式（1-1）得

1000V1000?24??152r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?50?d0n3.14?50?169??26.5m/min 表11-4，取n?169r/min实际铣削速度V?：V??10001000取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?169代入公式（1-2）得：

机床主轴转速n：n?工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.08?6?169?81.12mm/min 取fm?80mm/min 根据《机械加工工艺手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?60mm 刀具切入长度l1：l1?30 刀具切出长度l2：取l2?2mm 走刀次数为1

取l?60mm，l1?30，l2?2mm,fm?80代入公式（1-3）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l260?30?2??1.15min fm80以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?1.15?2.3min

?0.043工序5：钻，扩，铰?300mm孔

机床：专用组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）、钻?28mm孔 切削深度ap：ap?1.25mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取f?(0.45~0.55)mm/r 由于本零件在加工?35mm孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则

f?(0.45~0.55)?0.75mm/r?(0.33~0.41)mm/r

根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取f?0.32mm/r

取切削速度V?24m/min

取V=24, d0=28代入公式（1-1）得 机床主轴转速n：n?1000V1000?24??272r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?28表9-3，取n?233r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000被切削层长度l：l?22mm

?3.14?28?233?20.4m/min

1000刀具切入长度l1：l?20mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

取l?22，l1?20，l2?3, f?0.45,n?233代入公式（1-4）得： 机动时间tj：tj1?l?l1?l222?20?3??0.43min fn233?0.45以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.43?0.86min

（2）、扩?29.8mm孔 切削深度ap：ap?1.5mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-30，

f?(0.8?1.0)?0.7?(0.56?0.7)mm/r

参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取f?0.6mm/r

切削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取V?19.8m/min 取V=19.8, d0=29.8代入公式（1-1）得

1000V1000?19.8??211r/min，根据《机械加工工艺师手?d03.14?29.8册》表9-3取n?233r/min

?d0n3.14?29.8?233??21.8m/min 实际切削速度V?：V??10001000机床主轴转速n：n?根据《机械加工工艺师手册》表28-42 被切削层长度l：l?22mm 刀具切入长度l1 l?4mm 刀具切出长度l2：l?3mm

走刀次数为1

取l?22，l1?4，l2?3, f?0.6,n?233代入公式（1-4）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l222?4?3??0.20min fn233?0.6以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.20?0.40min

?0.043（3）铰?300mm孔

切削深度ap：ap?0.125mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取f?(0.8~1.8)mm/r 根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取f?1.2mm/r

取切削速度V?9.9m/min

取V=9.9, d0=30代入公式（1-1）得 机床主轴转速n：n?表9-3，取n?96r/min

实际切削速度V?：V??1000V1000?9.9根据《机械加工工艺师手册》??105r/min，

?d03.14?30?d0n1000被切削层长度l：l?22mm

刀具切入长度l1：l?5mm

?3.14?30?96?9m/min

1000刀具切出长度l2：l?20mm 走刀次数为1

取l?22，l1?5，l2?20, f?1.2,n?96代入公式（1-4）得： 机动时间tj：tj1?l?l1?l222?5?20??0.41min fn96?1.2以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.41?0.82min

4）倒角1?45。采用90锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：

?n?233r/min，手动进给。

工序6：钻，扩?10.5mm孔

机床：专用组合钻床 刀具：麻花钻、扩孔钻、

（1）、钻?9mm孔

切削深度ap：ap?0.85mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取f?(0.22~0.28)mm/r 由于本零件在加工?35mm孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则

f?(0.20~0.28)?0.75mm/r?(0.165~0.21)mm/r

根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取f?0.20mm/r 取切削速度V?24m/min 取V=24, d0=9代入公式（1-1）得 机床主轴转速n：n?表9-3，取n?772r/min

1000V1000?24??849r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?9实际切削速度V?：V???d0n1000被切削层长度l：l?48mm

刀具切入长度l1：l?8mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

?3.14?9?772?21.8m/min

1000取l?48，l1?8，l2?3, f?0.20,n?772代入公式（1-4）得： 机动时间tj：tj1?l?l1?l248?8?3??0.38min fn772?0.20?以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.38?0.76min

（2）、扩?10.5mm孔 切削深度ap：ap?1mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-30，

f?(0.5~0.6)?0.7?(0.35~0.42)mm/r

参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取f?(0.5~0.6)?0.7?0.4mm/r 切削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取V?25m/min 取V=25, d0=10.5代入公式（1-1）得 机床主轴转速n：n?1000V1000?25??758r/min，根据《机械加工工艺师手?d03.14?10.5

册》表9-3取n?772r/min

实际切削速度V?：V???d0n1000?3.14?10.5?772?25.4m/min

1000根据《机械加工工艺师手册》表28-42 被切削层长度l：l?48mm 刀具切入长度l1 l?8mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

取l?48，l1?8，l2?3, f?0.40,n?772代入公式（1-4）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l248?8?3??0.19min fn772?0.4以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.19?0.38min

工序7：粗铣宽度为4mm的开口槽

机床：专用组合铣床

刀具：高速刚锯片铣刀 d?80mm 粗齿数Z?20 L?4 铣削深度aw：aw?22mm

每齿进给量af：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取af?0.05mm/Z 铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取V?(20~40)m/min， 取V=30, d0=63代入公式（2-1）得：

1000V1000?30??120r/min，根据《机械加工工艺师手册》?d03.14?80表11-5，取n?118r/min

?d0n3.14?80?115??28.8m/min 实际铣削速度V?：V??10001000取fz=af?0.05，Z?20，nw=n?118代入公式（1-2）得：

机床主轴转速n：n?工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.05?20?118?118mm/min 根据《机械加工工艺手册》

被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l?20mm 刀具切入长度l1：l1?30 刀具切出长度l2：取l2?2mm

走刀次数为1

取l?20，l1?30，l2?2,fm?118 代入公式（1-3）得： 机动时间tj1：tj1?l?l1?l220?30?2??0.44min fm1181.7时间定额计算及生产安排

参照《机械加工工艺手册》表2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为：

td?(tj?tf)(1?k%)?tzz/N （大量生产时tzz/N?0）

因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为：

td?(tj?tf)(1?k%) 式 (1-5)

其中： td—单件时间定额

tj—基本时间（机动时间）

tf—辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的

时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间

k—布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值 工序1：粗、精铣?60mm两外圆端面

机动时间tj：tj?2.3?1.46?3.76min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为0.41min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则

tf?0.41?0.1?0.51min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，k?13

取tj?3.76，tf?0.51，k=0.13代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(3.76?0.51)(1?13%)?4.82min

?0.03 工序2：钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30

机动时间tj：tj?2.78min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为0.44min。由

于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则

tf?0.44?0.1?0.54min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，k?12.14

取tj?2.78，tf?0.54，k=0.1214代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(2.78?0.54)(1?12.14%)?3.72min

?0.043 工序3：铣?300mm孔的内侧面

机动时间tj：tj?2.3min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为0.41min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则

tf?0.41?0.1?0.51min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，k?13

取tj?2.3，tf?0.51，k=0.13代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(2.3?0.51)(1?13%)?3.17min

?0.043工序4：铣?300mm孔的外侧面

机动时间tj：tj?2.3min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为0.41min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则

tf?0.41?0.1?0.51min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，k?12.14

取tj?2.3，tf?0.54，k=0.1214代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(2.3?0.54)(1?12.14%)?3.18min

?0.043 工序5：钻，扩，铰?300mm孔，倒角1?45

机动时间tj：tj?1.84min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为0.44min。由

于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则

tf?0.44?0.1?0.54min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，k?12.14

取tj?1.84，tf?0.54，k=0.1214代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(0.54?1.84)(1?12.14%)?2.66min

工序6：钻，扩?10.5mm孔

机动时间tj：tj?0.38min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为0.44min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。则

tf?0.44?0.1?0.54min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，k=12.14

取tj?0.38，tf?0.54，k=0.1214代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(0.38?0.54)(1?12.14%)?1.03min

工序7：铣宽度为4mm的开口槽

机动时间tj：tj?0.44min

辅助时间tf：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为0.31min。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为0.1min。

则tf?0.31?0.1?0.41min

k：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，k?13

取tj?0.44，tf?0.41，k=0.13代入公式（1-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(0.44?0.41)(1?13%)?0.96min

1.8 本章小结

本章主要是对后钢板弹簧吊耳的加工工艺进行设计。先要明确零件的作用 ，本次设计的后钢板弹簧吊耳的主要作用就是载重后，使钢板能够得到延伸，伸展，能有正常的缓冲作用。确定了零件的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以对零件的工艺路线进行分析，制定出几套工艺方案，然后对这几套方案进行分析比较，选择最优方案，最后进行时间定额计算及生产安排。优良的加工工艺是能否生产出合格，优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计时要反复比较，选择最优方案。

2 加工?30mm工艺孔夹具设计

2.1加工?30mm工艺孔夹具设计

本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔?30mm。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为

?0.043mm，表面粗糙度要求，表面粗糙度为1.6?m，与端面垂直。并用于以后?10.5mm加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序为后钢板弹簧吊耳加工的第五道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

2.2定位方案的分析和定位基准的选择

由零件图可知，两工艺孔位于零件R24mm孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直。为了保证所钻、铰的孔与侧面垂直并保证两工艺孔能在后续的孔加工工序中使?10.5mm孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择?60mm外圆端面和与用一个定位销限制工件的另?37mm之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，一个自由度。采用螺母夹紧。

图2.1 定位分析图

2.3定位误差分析

本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为垂直放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。

?Yx??Yy???TD?Td?0.031?0.021?0.012?0.064

式中 ?——定位副间的最小配合间隙（mm）； TD——工件圆孔直径公差（mm）； Td——心轴外圆直径公差（mm）。

图2.2 心轴垂直放置时定位分析图

2.4切削力的计算与夹紧力分析

由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由《切削手册》得：

钻削力 F?26Df0.8HB0.6 式（2-1）

钻削力矩 T?10D1.9f0.8HB0.6 式（2-2） 式中：D?30mm HB?HBmax??111?HBmax?HBmin??187??187?149??174 33 f?0.32mm?r代入公式（2-1）和（2-2）得

?F?26?30?0.320.8?1740.6?6896N

1.90.80.6 T?10?30?0.32?174?56320N?mm

本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。

2.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计

工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如

?0.043下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔?300mm分钻、扩、铰

三个工步完成加工。即先用?28mm的麻花钻钻孔，根据GB1141—84的规定钻头上偏差为

0.034零，钻套孔径为?28??0.016mm。再用?29.8mm标准扩孔钻扩孔，根据GB1141—84的规定0.034钻套尺寸为?29.8?最后用?30mm的?29.8mm扩孔钻的尺寸为?29.80?0.027mm，?0.016mm。0.015标准铰刀铰孔，根据GB1141—84的规定标准铰刀尺寸为?30??0.008mm故钻套孔径尺寸为

0.039?30??0.021mm。

图 2.3 快换钻套图

铰工艺孔钻套结构参数如下表：

表 2.1 铰工艺孔钻套数据表

D d H 公称尺寸 允差 -0.010 30 30 40 -0.027 衬套选用固定衬套其结构如图所示：

D1 D2 h h1 m m1 r ? 59 46 16 5.5 27 28 36 65?

图 2.4 固定衬套图

其结构参数如下表：

表 2.2 固定衬套数据表

d H 公称尺寸 允差 +0.023 40 0 42 46 +0.018 公称尺寸 允差 +0.035 3 2 D C C1 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。

2.6夹具精度分析

利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。

本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸?30?0.043mm及同轴度公差?0.01mm及表面粗

0.015糙度1.6?m。本道工序最后采用精铰加工，选用GB1141—84铰刀，直径为?30??0.008mm，0.039?0.023并采用钻套，铰刀导套孔径为d??30??0.021mm，外径为D?40?0.012mm同轴度公差为

0.034?0.005mm。固定衬套采用孔径为?40?mm。 ?0.016mm，同轴度公差为?0.005该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）、各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为?30??0.01??29.99mm的理想圆柱面的控制。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸?30mm。（3）、当各孔的实际轮廓偏离其最大实

体状态，即其直径偏离最大实体尺寸?30mm时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为?30.043mm时，相对于最大实体尺寸

?30mm的偏离量为?0.043mm，此时轴线的位置度误差可达到其最大值

?0.01??0.043??0.053mm。

0.015工艺孔的尺寸?30?0.043mm，由选用的铰刀尺寸?30??0.008mm满足。

工艺孔的表面粗糙度1.6?m，由本工序所选用的加工工步钻、扩、铰满足。

2.7夹具设计及操作的简要说明

由零件图可知，两工艺孔位于零件R24mm孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与侧面垂直。为了保证所钻、铰的孔与侧面垂直并保证两工艺孔能在后续的孔加工工序中使?10.5mm孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择?60mm外圆端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以?37mm孔限制工件的两个自由度，用一个挡块定位限制工件的另一个自由度。

2.8本章小结

在本章中，夹具主要用来加工后钢板弹簧吊耳?30mm工艺孔。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时，?60mm外圆端面已经精铣，本工艺孔的定位基准应选择?60mm外圆端面和与?37mm?37mm工艺孔已经加工出。之配合的心轴为主要定位基准限制工件的五个自由度，用一个定位销限制工件的另一个自由度。采用螺母夹紧。然后按照有关公式进行切削力和夹紧力的计算，然后对钻床夹具必不可少的钻套和衬套进行设计，还应对夹具精度进行分析。

夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。

结 论

后钢板弹簧吊耳的加工工艺及夹具设计，主要是对后钢板弹簧吊耳的加工工艺和夹具进行设计。后钢板弹簧吊耳的加工工艺设计主要是确定加工工艺路线，机械加工余量和切削用量、基本工时的确定，夹具的设计主要是要设计出正确的定位夹紧机构。在本设计中工件的加工工艺路线正确合理，夹具的定位夹紧机构也能达到定位夹紧的目的，能保证加工工件的精度。在设计中遇到了很多问题，如出现工艺路线的不合理，甚至出现不能保证加工所要求达到的精度。在进行夹具设计时，因定位基准选择不合理，出现过定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保证。在选择夹紧机构时由于机构的大小，尺寸等不合理，而达不到夹紧的目的，也可能因夹紧力作用点或作用面的位置不合理而使工件产生翻转。不过在指导老师的悉心认真的指导下，经过三个多月自身的不断努力，这些问题都一一解决。在这个过程中，对机械加工工艺和夹具设计有关的知识有了更深的理解，增强了对本专业综合知识运用的能力，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。

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