后钢板弹簧吊耳说明书终结版

机械制造工艺学

题目：后钢板弹簧吊耳加工工艺及夹具

课程设计说明书

设计

设计人：***** 指导教师：*******

河北联合大学******教研室

目录

目录................................................................................................................................ 2 1.

后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 ................................................................... 3

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6.

零件的分析 .................................................................................................................... 3 工艺过程设计所应采取的相应措施 ............................................................................ 4 后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择 ........................................................................ 4 工艺路线的制定 ............................................................................................................ 5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ............................................................ 6 时间定额计算及生产安排 .......................................................................................... 18

2. 加工?30mm工艺孔夹具设计 ............................................................................ 22

2.1．定位方案的分析和定位基准的选择 ............................................................................... 22 2.2.误差分析 .............................................................................................................................. 23 2.3.切削力的计算与夹紧力分析 ............................................................................................ 23

3. 加工

?10.5mm工艺孔夹具设计 ................................................................ 24

3.1定位方案的分析和定位基准的选择 ................................................................................. 24 3.2定位元件的设计 .................................................................................................................. 24 3.3定位误差分析 ..................................................................................................................... 26 3.4钻套、钻模板及夹具体设计 ............................................................................................. 26 3.5夹具精度分析 ..................................................................................................................... 27 3.6夹具设计及操作的简要说明 ............................................................................................. 28

4. 结 论................................................................................................................ 28 5. 参 考 文 献 ....................................................................................................... 29 6. 参 考 文 献 ....................................................................................................... 30

1. 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计

1.1. 零件的分析

1.2.1. 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2.1 后钢板弹簧吊耳零件图

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

?0.03工表面包括：。?60mm两外圆端面的铣削，加工?370mm的孔，其中

?0.03?60mm两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3?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

?0.043?0.043包括：2个?300mm的孔，2个?10.5mm的孔、2个?300mm孔的内外

?0.043两侧面的铣削，宽度为4mm的开口槽的铣削，2个在?300mm同一

?0.043中心线上数值为?0.01的同轴度要求。其中2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Ra12.5?m，2

?0.043?0.043个?3002个?300mm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 1.2.2. 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。

1.2.3. 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。

1.2.4. 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。

1.2.5. 工艺方案一

表 2.1 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 1.2.6. 工艺方案二

表 2.2 工艺方案二表

?0.043工序1： 铣?300mm孔的内侧面 ?0.043工序2： 铣?300mm孔的外侧面

工序3： 钻，扩?10.5mm孔 ?1?45工序4： 钻，扩，铰?300.043孔，倒角 mm0工序5： 铣宽度为4mm的开口槽 工序6： 铣?60mm两外圆端面 ?0.03工序7： 钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30? 工序8： 终检 1.2.7. 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

?0.030.043?37mm?30?10.5mm面，然后再以此为基面加工0孔，再加工孔，0mm?0.043?30mm孔的内外侧面以及宽度为4mm的开口槽铣，0孔，最后加工

?0.043?30mm孔的内外侧面，再以此为基面加0则与方案二相反，先加工

0.043?30?10.5mm工孔，0mm孔，宽度为4mm的开口槽，最后加工?60mm两?0.03?37mm孔， 0外圆端面，

经比较可见，先加工?60mm两外圆端面，以后位置度较易保证，

0.043?30?10.5mm并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工孔，0mm?0.043?30mm孔的内外侧面，不符合先面后孔的加工原则，0孔，再加工

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 2.3 工艺方案表 工序1： 铣?60mm两外圆端面 ?0.03工序2： 钻，扩，铰?370mm孔，倒角1.5?30? ?0.043工序3： 铣?300mm孔的内侧面 ?0.043工序4： 铣?300mm孔的外侧面 ?0.043工序5： 钻，扩，铰?300mm孔，倒角1?45? 工序6： 钻，扩?10.5mm孔 工序7： 铣宽度为4mm的开口槽 工序8： 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?37铰孔：0mm 2Z=0.2mm

?0.045?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。

?0.045?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?30 (5) 加工0mm孔

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?30mm 2Z=0.2mm 0铰孔：

(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) 粗齿锯片铣刀GB6120—85

d=80mm 粗齿数z=20 l?4

铣削速度v=0.35—2.67m/s 根据《切削加工工艺手册》 取v=0.5m/s=30m/min 进给量：f=0.005

—0.009m/r 根据《切削加工工艺手册》 取f=0.008m/r

机床主轴转速：

n?1000v1000?30??120rmin?d03.14?80

nw?118rmin。 根据《机械加工工艺师手册》 取

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，V?(20~40m)/mi，

n n?1000V机床主轴转速n：

?d0 式（2-1）

取V=30, d0=63代入公式（2-1）得：

?1000?30n3.14?63?(101~201)r/min

根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取n?169r/min ?d0n?63?169实际铣削速度V?：

V??1000?3.141000?33.4m/min

工作台每分进给量fm：fm?fzznw 式（2-2）

取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?169代入公式（2-2）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

tl?l1?l2机动时间tj1?j1：

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

t?60?30?2j180?1.15min

以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

取

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

铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取V?(20~40m)/min ，

取V=30, d0=63代入公式（2-1）得： 机床主轴转速n：

械加工工艺师手册》表11-4，取n?210r/min

实际铣削速度V?：

V??n?1000V1000?30??(101~201)r/min?d03.14?63，根据《机

af?0.06mm/Z?d0n1000?3.14?63?210?41.5m/min1000

取fz=af?0.08，Z?6，nw=n?210代入公式（2-2）得：

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（2-3）得： 机动时间tj1：

的机动时间，故本工序机动工时为

t1?2tj1?2?0.73?1.46mintj2?l?l1?l260?30?2??0.73minfm126?以上为铣一个端面

?0.03?37mm孔，倒角1.5?30? 0工序2：钻，扩，铰

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

f?(0.60~0.m70m) 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（2-1）得 机床主轴转速n：

工艺师手册》表9-3，取n?233r/min

1000实际切削速度V?：

被切削层长度l：l?76mm

V??n?1000V1000?24??218r/min?d03.14?35，根据《机械加工

?d0n?3.14?35?233?25.6m/min1000

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?l2fn 式 (2-4) 机动时间tj：

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

tj1?76?20?3?tj1233?0.45?0.94min

（2）、扩?35mm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， 参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取f?0.72mm/r

1nm/im切削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取V?9取V=19, d0=36.8代入公式（2-1）得 机床主轴转速n：

工工艺师手册》表9-3取n?174r/min

V??n?1000V1000?19??164r/min?d03.14?36.8，根据《机械加

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

?d0n1000实际切削速度V?：

根据《机械加工工艺师手册》表28-42 被切削层长度l：l?76mm

?3.14?36.8?174?20.1m/min1000

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（2-4）得：

机动时间tj1：

tj1?l?l1?l276?4?3??0.66minfn174?0.72

?0.03?37mm孔 0（3）铰

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.m1)m 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（2-1）得

n?1000V1000?9.1??78r/min?d03.14?37，根据《机械加工

机床主轴转速n：

工艺师手册》表9-3，取n?72r/min

1000实际切削速度V?：

被切削层长度l：l?76mm

V???d0n?3.14?37?72?8m/min1000

刀具切入长度l1：l?5mm 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（2-4）得： 机动时间tj：

??（4）倒角1.5?30。采用150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?174r/min，手动进给。

?0.045?30mm孔的内侧面 0工序3：(1)粗铣

tj1?l?l1?l276?5?20??1.16minfn72?1.2

机床：X6132

刀具：高速刚镶齿三面铣刀 d=200mm 粗齿数 Z=20 铣削深度ap：ap?2mm 每齿进给量fz：，取fz?0.08mm/Z 铣削速度V：取 V=27mm/min， 取V=27, d0=200代入公式（2-1）得 机床主轴转速n：n=60r/min

实际铣削速度v：

V?n?1000v1000?27??43r/min?d3.14?200，根据，取

?dn1000?3.14?200?60?37.7mm/min1000

取fz=0.08mm/Z，Z=20，nw=n=60m/s代入公式）得： 工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.08?20?60?96 取fm?95mm/min 根据《简明手册》

l：由毛坯尺寸可知l=51mm

l1：l1?21mm

l2：l2?3mm

走刀次数为1 代入公式得： tl?l1?l251?21?机动时间t1?1：

f?3?0.79minm95

精铣

?30?0.0450mm孔的内侧面 机床：X6132

刀具：高速刚镶齿三面铣刀 d=200mm 粗齿数 Z=20 铣削深度ap：ap?0.35mm 每齿进给量fz：，取fz?0.06mm/z 铣削速度V：取 V=66mm/min， 取V=27, d0=200代入公式（2-1）得 机床主轴转速n：n?1000v?d?1000?663.14?200?105.1r/min，根据，n=118r/min

?dn实际铣削速度v：

v?1000?3.14?200?1181000?74.1mm/min

取fz=0.08mm/Z，Z=20，nw=n=60m/s代入公式）得： 工作台每分进给量fm：fm?fzZnw?0.06?20?118?141.6mm/min 取fm?150mm/min

根据《简明手册》 l：l=51mm

l1：l1?10mm l2：l2?3mm

走刀次数为1 代入公式得：

tl?l1?l251?10?机动时间t2：

2?f?3?0.43minm150

以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为

取

tm?2t1?t2?2.01min

工序4：粗铣

?37?0.050mm孔的外侧面 (1)第一次走刀

机床：X6132

刀具：高速刚镶齿三面铣刀 d=200mm 粗齿数 Z=20 铣削深度ap：ap?2mm 每齿进给量fz：，取fz?0.08mm/Z 铣削速度V：取 V=27mm/min， 取V=27, d0=200代入公式（2-1）得 机床主轴转速n：n?1000v1000??d?273.14?200?43r/min，根据，n=60r/min

?dn14?200?60实际铣削速度v：

V?1000?3.1000?37.7mm/min

取fz=0.08mm/Z，Z=20，nw=n=60m/s代入公式）得： 工作台每分进给量fm：fm?fzznw?0.08?20?60?96 取fm?95mm/min

根据《简明手册》 l：l=51mm

l1：l1?21mm l2：l2?3mm

走刀次数为1 代入公式得： tl?l1?l251?21?3机动时间t1?1：f??0.79minm95

第二次走刀

铣削深度ap：ap?2.35mm

l：l=51mm

l1：l1?21.5 l2：l2?3mm

走刀次数为1 代入公式得：

取

机动时间tj1：

t2?l?l1?l251?21.5?3??0.81minfm95

?0.81min，故本工序机动工时为tm?t1?t2?1.60min?0.043工序5：加工?300mm孔

（1） 加工条件：

机床：Z35摇臂钻床

（2）切削用量及基本工时的计算

①钻?25mm孔

刀具：高速钢锥柄麻花钻GB1438-85

查《切削加工简明实用手册》得：进给量f?(0.39~0.47)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?0.75?(0.39~0.47)=(0.2925?0.3525)mm/r 取f?0.3

查《切削加工简明实用手册》得：v=(0.3?0.4)ms 取v=0.35ms=21mmin

1000v1000?21??268rmin 取nw?200rmin ?d3.14?25?dnw3.14?25?200??15.7mmin 计算实际速度：v,?10001000l?l1?l2计算切削加工基本时间：Tj?

nwfl为孔的长度l=22mm

计算机床主轴转速：ns?Dcot30??1?2=9mm 2取l2=3mm l1?tj?l?l1?l222+9+3==0.57min nwf0.3?200tj为钻一个孔的工时，所以加工两个孔的工时为：t=2?tj=0.57?2=1.14min

②粗镗?28.5mm孔

刀具为高速钢刀头，查《切削加工简明实用手册》得：f=?0.3?1.0?mmr 取

f=0.5mmr

查《切削加工简明实用手册》得：v=?20?40?mmin 取v=30mmin

1000v1000?30??335rmin ?d3.14?28.5根据机床主轴转速系列值取nw=315rmin

计算机床主轴转速：ns?

3.14?28.5?315?28.19mmin

10001000l?l1?l2+l3计算基本加工工时：tj?i

nfap3.5w+(2?3)=5mm 其中l1=+(2?3)=1.732tank?l?l1?l2+l322+5+3+2tj?i==0.2min

nwf315?0.5tj为粗镗一个孔时的基本时间，所以加工两个孔的时间为

计算实际镗削速度：v,??dnw?t=2?tj=0.4min ③半精镗?29.8mm孔

同理取f=0.4mmr v=40mmin 计算主轴转速：ns?取nw=400rmin

3.14?29.8?400?37.43mmin

10001000l?l1?l2+l322+5+3+2计算镗削加工基本工时：tj?i==0.2min

nwf400?0.4所以镗削两个孔的时间为：t=2?tj=0.4min

1000v1000?40??427rmin ?d3.14?29.8计算实际镗削速度：v,??dnw?④精镗?30mm的孔

同理，取f=0.3mmr v=30mmin 1000v1000?30??318rmin 取 nw=315rmin 计算主轴转速：ns??d3.14?30?dn3.14?30?315w??29.67mmin 计算实际镗削速度：v,?10001000l?l1?l2+l322+5+3+2计算镗削加工基本工时：tj?i==0.339min

nwf315?0.3所以精镗两个孔的时间为：t=2?tj=0.678min

?0.043工序5：加工?300mm孔 （2） 加工条件：

机床：Z35摇臂钻床

（2）切削用量及基本工时的计算

①钻?25mm孔

刀具：高速钢锥柄麻花钻GB1438-85

查《切削加工简明实用手册》得：进给量f?(0.39~0.47)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?0.75?(0.39~0.47)=(0.2925?0.3525)mm/r 取f?0.3

查《切削加工简明实用手册》得：v=(0.3?0.4)ms 取v=0.35ms=21mmin

1000v1000?21??268rmin 取nw?200rmin ?d3.14?25?dnw3.14?25?200??15.7mmin 计算实际速度：v,?10001000l?l1?l2计算切削加工基本时间：Tj?

nwfl为孔的长度l=22mm

计算机床主轴转速：ns?Dcot30??1?2=9mm 2取l2=3mm l1?tj?l?l1?l222+9+3==0.57min nwf0.3?200tj为钻一个孔的工时，所以加工两个孔的工时为：t=2?tj=0.57?2=1.14min

②粗镗?28.5mm孔

刀具为高速钢刀头，查《切削加工简明实用手册》得：f=?0.3?1.0?mmr 取

f=0.5mmr

查《切削加工简明实用手册》得：v=?20?40?mmin 取v=30mmin

1000v1000?30??335rmin ?d3.14?28.5根据机床主轴转速系列值取nw=315rmin

计算机床主轴转速：ns?3.14?28.5?315?28.19mmin

10001000l?l1?l2+l3计算基本加工工时：tj?i

nfap3.5w+(2?3)=5mm 其中l1=+(2?3)=1.732tank?l?l1?l2+l322+5+3+2tj?i==0.2min

nwf315?0.5tj为粗镗一个孔时的基本时间，所以加工两个孔的时间为

计算实际镗削速度：v,??dnw?t=2?tj=0.4min ③半精镗?29.8mm孔

同理取f=0.4mmr v=40mmin 计算主轴转速：ns?取nw=400rmin 计算实际镗削速度：v,?1000v1000?40??427rmin ?d3.14?29.8?dnw1000?3.14?29.8?400?37.43mmin

1000

l?l1?l2+l322+5+3+2i==0.2min

nwf400?0.4所以镗削两个孔的时间为：t=2?tj=0.4min

计算镗削加工基本工时：tj?④精镗?30mm的孔

同理，取f=0.3mmr v=30mmin

1000v1000?30??318rmin 取 nw=315rmin 计算主轴转速：ns??d3.14?30?dnw3.14?30?315??29.67mmin 计算实际镗削速度：v,?10001000l?l1?l2+l322+5+3+2计算镗削加工基本工时：tj?i==0.339min

nwf315?0.3所以精镗两个孔的时间为：t=2?tj=0.678min

（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)mm0 .r2nm/im切削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取V?5d0V取=25, =10.5代入公式（2-1）得

n?机床主轴转速n：

工工艺师手册》表9-3取n?772r/min

V??1000V1000?25??758r/min?d03.14?10.5，根据《机械加

?d0n1000实际切削速度V?：

根据《机械加工工艺师手册》表28-42 被切削层长度l：l?48mm

?3.14?10.5?772?25.4m/min1000

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（2-4）得： 机动时间tj1：

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?0.38mintj1?l?l1?l248?8?3??0.19minfn772?0.4

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

铣削速度V：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取V?(20~40m)/min ，

取V=30, d0=63代入公式（2-1）得： 机床主轴转速n：

工艺师手册》表11-5，取n?118r/min

实际铣削速度V?：

V??n?1000V1000?30??120r/min?d03.14?80，根据《机械加工

af?0.05mm/Z?d0n1000?3.14?80?115?28.8m/min1000

取fz=af?0.05，Z?20，nw=n?118代入公式（2-2）得： 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（2-3）得： 机动时间tj1：

tj1?l?l1?l220?30?2??0.44minfm118

1.6. 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：

（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%)td?(tj?tf)(1?k%)?tzz/N 式 (2-5)

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（2-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(3.76?0.51)(1?13%)?4.82min 工序2：钻，扩，铰?37?0.030

mm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（2-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(2.78?0.54)(1?12.14%)?3.72min 工序3：铣?30?0.0430

mm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（2-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(2.3?0.51)(1?13%)?3.17min工序4：铣?30?0.0430

mm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（2-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(2.3?0.54)(1?12.14%)?3.18min 工序5：钻，扩，铰?30?0.0430

mm孔，倒角1?45?

机动时间tj：tj?4.2493min

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（2-5）得 单间时间定额td：

td?(tj?tf)(1?k%)?(0.54?4.2493)(1?12.14%)?5.37min

工序6：钻 ?10.5mm孔

机床：普通钻床 刀具：高速钢麻花钻 （1）、钻?10.5mm孔

切削深度ap：ap=5.25mm

进给量f：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取f=(0.25~0.31)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=(0.25~0.31) ×0.75mm/r=（0.1875~0.23325）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=10.5代入公式（2-1）得

机床主轴转速n：n=1000V／πd=727.9r/min，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取n=670r/min

实际切削速度V?：V?=20.1m/min 被切削层长度l：l?48mm

刀具切入长度l1：l1=4mm 刀具切出长度l2：l?3mm 走刀次数为1

取l?48，l1=4，l2?3, f?0.20, n=670代入公式（2-4）得： 机动时间tj：tj=﹙48+4＋3﹚／0.2×670＝0.41 min ?以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为 t=2*tj=0.82min

工序7：

实际切削速度：1000工作每分钟进给量：

fm?23.5mmmin 根据《机床说明书》，取

l?l1?l2tj?i(i?1)fm机动工时为 l为开口槽的长度l?18mm

v'??dnw?3.14?80?118?29.64mmin 1000fm?fz?z?nw?0.005?20?118?11.8mmmin

刀具切入长度：l1?0.5d?1~2?0.5?80?1~2?42mm

刀具切出长度：l2?1~3取l2?2mm 走刀次数：i?1 则机动工时：

铣宽度为4mm的开口槽

tj?18?42?2?2.64min23.5

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（2-5）得 单间时间定额td：

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

2. 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。

2.1．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?37mm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。

图4.1 定位分析图

2.2.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。

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）。

4.2 心轴垂直放置时定位分析图

?Yx??Yy???TD?Td?0.031?0.021?0.012?0.0642.3.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：

0.80.6钻削力 F?26DfHB 式（4-1） 1.90.8T?10DfHB0.6 式（4-2） 钻削力矩

式

HB?HBmax?中：

D?30mm

11?HBmax?HBmin??187??187?149??17433

?1 f?0.32mm?r代入公式（4-1）和（4-2）得

0.80.6?F?26?30?0.32?174?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。

3. 加工?10.5mm工艺孔夹具设计

本夹具主要用钻工艺孔?10.5mm。这个工艺孔均有表面粗糙度要求，表面粗糙度为12.5?m，与R24mm圆垂直。本到工序为后钢板弹簧吊耳加工的第六道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。

3.1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孔上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、扩的孔与侧面垂直，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钻扩铰?30mm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?37mm孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以?37mm孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度，以?30mm孔配和的菱形销限制工件的一个自由度，既采用一面两销定位。再用一个螺旋夹紧机构从?37mm孔的另一端面进行夹紧。

图5.1 定位分析图

3.2定位元件的设计

本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和菱形销进行设计。

基准孔中心距定位销中心距 由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距Lg。

由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为

?Lg??0.1?0.03mmLg?110mm13

所以两工艺孔的中心距为 110?0.03mm，而两工艺孔尺寸为根据《机床夹具设计手册》菱形销与圆柱销的设计计算过程如下：

（1）、确定两定位销中心距尺寸Lx及其偏差?Lx Lx=Lg=110mm ?Lx（2）、确定圆柱销直径d1及其公差?d1

111?(~)?Lg??0.03?0.01mm533

?0.05?0.045mm。 ?300mm，?370 d1?D1?37mm

?d1取f6

?0.01637 所以圆柱销尺寸为 ?0.034mm

（3）、菱形销的宽度b和B （由《机床夹具设计手册》）

b?4mm B=21mm （4）、菱形销与基准孔的最小配合间隙?2

?2?2b(?Lx??Lg?D2?1)2 式（5-1）

其中： D2—基准孔最小直径 ?1—圆柱销与基准孔的配合间隙

代入数据由公式（5-1）得

?2=2×4﹙0.03＋0.01＋0.027÷2﹚／30=0.014

（5）、削边销直径d2及其公差 d2=30-0.014=29.986

按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为h6，则菱形销的定位圆柱部分定位直径尺寸为φ29.9860-0.009

。 （6）、补偿值?

???Lg??Lx??1min?0.03?0.01?0.008?0.032mm12

3.3定位误差分析

本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为： （1）、移动时基准位移误差?j?y

?j?y??d1??D1?X1min

=0.009?0.027?0.016 =0.052mm (2)、转角误差

tg????d1??D1?X1min??d2??D2?X2min2L X?2(?Lx??Lg?1min)2

其中：

X2min?tg???0.018?0.027?0.016?0.009?0.027?0.064?0.0002882?279.55

???0.0165?

切削力的计算与夹紧力分析

本道工序主要完成工艺孔的钻加工。由《切削手册》得：

0.80.6F?26DfHB钻削力 式（5-2）

1.90.8T?10DfHB0.6 式（5-3） 钻削力矩

式

HB?HBmax?中：

D?1

m11?HBmax?HBmin??187??187?149??17433

?1 f?0.20mm?r代入公式（5-2）和（5-3）得

0.80.6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。

?F?26?10.5?0.20?174?1664N

1.90.80.6 T?10?10.5?0.20?174?46379N?mm

3.4钻套、钻模板及夹具体设计

工艺孔的加工需钻能满足加工要求。故选用A型固定钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔?10.5mm分钻、扩、两个工步完成加工。即先用?9mm的麻花钻钻孔，

?0.034?9根据GB1141—84的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为?0.016mm。

再用?10.5mm标准扩孔钻扩孔，根据的规定?10.5mm扩孔钻的尺寸为，?0.034?10.5?0.016mm。 钻套尺寸为

图 5.3 A型固定钻套图

钻套结构参数如下表：

表 5.1 钻套数据表

D H C C1 公称尺寸 允差 +0.023 20 15 +0.012 1 0.6 d 公称尺寸 允差 +0.028 10.5 +0.013

采用固定式钻模板

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。

3.5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。

?0.045?30mm孔?10.5mm0本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸及与?0.438.2?0.1mm粗糙度表面粗糙度12.5?m。 距离要求为

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

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?10mm。（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。

工艺孔的尺寸?10.5mm，工艺孔的表面粗糙度12.5?m，由钻床钻即可满足。

?10.5???38.6??38.1???10mm3.6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孔上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、扩的孔与侧面垂直，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钻扩铰?30mm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?30mm孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以?30mm孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度，以?37mm孔配和的菱形销限制工件的一个自由度，既采用一面两销定位。然后由一个螺旋夹紧机构夹紧就可以开始加工了

4. 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。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。

5. 参 考 文 献

[1] 孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984。 [2] 何玉林，机械制图，重庆：重庆大学出版社，20001983。 [3] 淘济贤等，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1986。 [4] 李洪，机械加工工艺师手册，北京：机械工业出版社，1990。

[5] 机械设计手册编委会，机械设计手册卷4，北京：机械工业出版社，1998。 [6] 孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2002。 [7] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组，金属机械加工工艺人员手册，上海：上海科学技术出版社，1979。

6. 参 考 文 献

[1] 孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984。 [2] 何玉林，机械制图，重庆：重庆大学出版社，20001983。 [3] 淘济贤等，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1986。 [4] 李洪，机械加工工艺师手册，北京：机械工业出版社，1990。

[5] 机械设计手册编委会，机械设计手册卷4，北京：机械工业出版社，1998。 [6] 孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2002。 [7] 《金属机械加工工艺人员手册》修订组，金属机械加工工艺人员手册，上海：上海科学技术出版社，1979。

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