后钢板弹簧吊耳课程设计说明书

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”零件的机制加工工艺规程及工艺装备（大批量生产） 内容：

1. 毛坯图 1张 2. 机械加工工艺过程卡片 1张 3. 机械加工工序卡片 4-5张 4. 机床夹具装配总图 1张

5. 夹具主要零件图（包括夹具体） 2张

6. 课程设计说明书 1张

院 系：_____机电学院___________ 专 业： 姓 名：__________________ 学 号：______ ____ 指导老师：____ ______________

2013年9月17日

目 录

目录 .................................................................................................................................................. 2 1 绪 论 .......................................................................................................................................... 3 2 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 2.1零件的工艺分析 .................................................................................. 错误！未定义书签。 2.2确定毛坯，绘制毛坯图 ........................................................................................................ 5 2.3拟定弹簧吊耳工艺路线 ........................................................................................................ 7 2.3.1 零件的加工定位基准 ................................................................................................... 7 2.3.2零件表面加工方法的确定，吊耳各表面加工方案..................................................... 8 2.3.3工序顺序的安排 ............................................................................................................ 9 2.3.4工艺方案的比较与分析 ................................................................................................ 9 2.3.5确定吊耳工艺路线 ...................................................................................................... 10 2.4 机床设备及工艺装备的选用 ............................................................................................. 11 2.5加工余量，工序尺寸和公差的确定 .................................................................................. 12 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） .......................................................................... 15 2.7 本章小结 ............................................................................................................................. 23 3 加工Φ37工艺孔夹具设计 .................................................................... 错误！未定义书签。 3.1零件工艺分析 ...................................................................................................................... 23 3.2定位机构 .............................................................................................................................. 24 3.3夹紧机构 .............................................................................................................................. 24 3.4机床夹具的总体形式 .......................................................................................................... 25 3.5绘制夹具零件图 .................................................................................................................. 26 3.6绘制夹具装配图 .................................................................................................................. 26 3.8总结 ...................................................................................................................................... 28 结 论 .......................................................................................................................................... 29 参 考 文 献 .................................................................................................................................. 29

1 绪 论

机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大三的全部课程之后，进

行的一次理论联系实际的综合运用，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。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。

通过这次课程设计，可对以前学过的课程进行一次综合的深入的总复习，把学习到的理论知识和实际结合起来，从而提高自己分析问题，解决问题的能力。

2 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计

2.1零件的分析 2.1.1零件的作用

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2.1 后钢板弹簧吊耳零件图

2.1.2零件的工艺分析

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

.05

60mm两外圆端面的铣削，表面包括：。加工 370其中 60mm0mm的孔，.05

两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3 m， 3700mm的孔表面粗糙度要

求为Ra1.6 m。

0.045

30 （2）以0mm孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包0.0450.045 30mm 300括：2个的孔，2个 10.5mm的孔、2个0mm孔的内外两0.045

30侧面的铣削，宽度为4mm的开口槽的铣削，在0mm同一中心线0.045 30上数值为 0.01的同轴度要求。其中2个0mm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个

.0450.045

300mm孔的内侧面表面粗糙度要求为Ra12.5 m， 3002个0mm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。

2.1.3弹簧吊耳零件的技术要求

2.2确定毛坯，绘制毛坯图 2.2.1 确定毛坯的制造形式

“后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢，硬度HBS为149～187，生产类型为大批量生产。

考虑到该弹簧吊耳零件在工作过程中要承受压力冲级载荷，为增强弹簧吊耳零件的强度和冲级韧度，故毛坯选用锻件，零件材料为35号钢。由于生量已达到大批生产的水平（N=40000），而且零件的轮廓尺寸不大，为提高生产效率和锻件精度，故可以采用模锻制造毛坯。

2.2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-10~表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。

1.公差等级

由弹簧吊耳的功用及其技术要求，确定该零件的公差等级为普通

级。

2.锻件重量

已知机械加工后弹簧吊耳的重量为2.6kg，由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为4kg。

3.锻件材质系数

该弹簧吊耳材料为35号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M1级。

4.锻件分模线形状

根据该弹簧吊耳的形位特点，故选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线，如图2-2-4弹簧吊耳锻造毛坯图所示。 2.2.4吊耳毛坯尺寸公差及机械加工余量

由弹簧吊耳零件图可知，该零件各加工表面的粗糙度Ra均大于

1.6 m。根据上述各因素，可查表确定该锻件的尺寸公差及机械加工

余量，所得结果列于表2-2-4中。

表2-2-4毛坯尺寸公差及机械加工余量

吊耳零件毛坯图如下：

图2-2-4

2.3拟定弹簧吊耳工艺路线 2.3.1 零件的加工定位基准

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。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。

2.3.2零件表面加工方法的确定，吊耳各表面加工方案

根据弹簧吊耳零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如图2-3-2所示。

表2-3-2弹簧吊耳零件各表面加工方案

2.3.3工序顺序的安排

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.工艺方案一，如表2-3-3-1所示。

表2-3-3工艺方案一表

2.工艺方案二，如表2-3-3-2所示。

表2-3-3-2工艺方案二表

2.3.4 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

0.05 0.045

面，然后再以此为基面加工 370再加工 10.5mm孔，mm孔， 300mm

0.045孔，最后加工 300mm孔的内外侧面以及宽度为4mm的开口槽铣， 0.045则与方案二相反，先加工 300mm孔的内外侧面，再以此为基面加

0.045

工 10.5mm孔， 300mm孔，宽度为4mm的开口槽，最后加工 60mm

0.05两外圆端面， 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，

0.045并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工 10.5mm孔， 300mm

0.045孔，再加工 300mm孔的内外侧面，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2-3-4：

表2-3-4最终工艺方案

2.3.5确定吊耳工艺路线

在综合考虑以上工序顺序安排原则的基础上，以表

2-3-5列出弹

簧吊耳的工艺路线。

表2-3-5吊耳工艺路线及设备，工装的选用

2.4机床设备及工艺装备的选用 2.4.1机床设备的选用

在大批生产的条件下，可选用高效的专用设备和组合机床，也可

选用通用设备。所选用的通用设备应提出机床型号，如该弹簧吊耳零件选用的通用设备“立式铣床X51”。 2.4.2工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具，夹具和量具。该弹簧吊耳零件的工艺装备在工序卡中都有说明，其中由于生产类型为大批量生产，故夹具选用的是专用夹具。

2.5加工余量，工序尺寸和公差的确定

2.5.1工序1—加工 60mm孔两外圆端面至设计尺寸的加工余量，工序尺寸和公差的确定

第一道工序的加工过程为：

（1）以 60mm左端面A定位，粗铣右端面B，保证工序尺寸P1，余量Z1；

（2）以 60mm右端面B定位，粗铣左端面A，保证工序尺寸P2，

0.2

余量Z2,达到零件图设计尺寸D的要求，76 0.6mm。

由图2-5-1-1所示加工方案，可以找出全部工艺尺寸链，如图2-5-1-2所示，求解各工序尺寸及公差的顺序如下：

图2-5-1-1 第1

道工序加工方案示意

图2-5-1-2 第1道工序工艺尺寸链图

0.2

（1）从图2-5-1-2a知，P2 D 76 0.6mm；

（2）从图2-5-1-2b知，P1 P2 Z2, 其中Z2为粗铣余量，由《机械

制造技术基础课程设计指导教程》表2-35，由于B面的加工余量是经粗铣一次切除的，故Z2应等于B面的毛坯余量，即Z2 2mm，由《机械制造技术基础课程设计指导教程》P1 P2 Z2 76 2 78mm。表1-20确定该粗铣工序的经济加工精度等级为IT=12，其公差值为

0.54mm，故P1 (78 0.27)mm。

为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。余量Z2的校核。在图2-5-1-2b所示的尺寸链中Z2是封闭环，故：

Z2max P1max P2min 78.27 75.73 2.54mm Z2min P1min P2max 77.73 76.27 1.46mm

余量校核结果表明，所确定的工序尺寸及公差是合理的。

0.20 将工序尺寸按“入体原则”表示：P2 76 0.6mm，P1 78 0.54mm。

2.5.2工序5—钻-扩-铰 300

0.045

mm孔的加工余量，工序尺寸和公差的确定

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28可查得，精铰余量Zj 0，07mm；粗铰余量ZC 0.13mm；扩孔余量ZK 1.8mm；钻孔余量ZZ 13mm。查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为：精铰：IT7；粗铰：IT10；扩孔：IT11；钻：IT12。根据上述结果，再查《互换性与测量技术基础》表2-4标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为：精铰：0.021mm；粗铰：0.084mm；扩孔：0.130mm；钻：0.210mm。

综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：

0.045 0.084 0.13 0.21

粗铰：扩孔：钻孔： 300mm； 29.930mm； 29.80mm； 280mm，

它们的相互关系如图2-5-2所示。

图2-5-2 钻-扩-铰 300

0.045

mm孔加工余量，工序尺寸及公差相互关系图

2.5.2吊耳各加工表面的机械加工余量

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，粗铣就可以达到，根据上表2-4，取2Z=4mm已能满足要求

0.05 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扩，铰两步，根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 35mm

扩孔： 36.8mm 2Z=1.8mm

0.05

铰孔： 370mm 2Z=0.2mm

0.045

30(3) 铣0mm孔的内侧面

考虑其表面粗糙度要求为Ra1.6um，只要求粗加工，根据上表

2-4，取2Z=4mm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，根据上表2-4，取2Z=4mm已能满足要求。

0.045

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《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 28mm

扩孔： 29.8mm 2Z=1.8mm

0.045

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《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，确定工序尺寸及余量为： 钻孔： 9.8mm

扩孔： 10.5mm 2Z=0.7mm

2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 工序1：粗铣 60mm两外圆端面

机床：立式铣床X51

刀具：端铣刀 d 63mm 粗齿数Z 6， （1）、粗铣

铣削深度aw：aw 2mm

每齿进给量af：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-7，按机床功率为5~10KW取af 0.08mm/z

铣削速度V：参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-9，取V 44.9m/min，

取V=45m/min, d0=63mm代入公式（2-6-1）得：

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15，取

n 210r/min

工作台每分进给量fm：fm fzznw 式（2-6-2）

取fz=af 0.08，Z 6，nw=n 210r/min代入公式（2-6-2）得：

fm 0.08 6 210r/min 100.8mm/min

取fm 100mm/min

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表5-43 被切削层长度l：由毛坯尺寸可知l 60mm 刀具切入长度l1：l1 14mm 刀具切出长度l2：l2 3mm 走刀次数为1

l l1 l2

fm

取l 60mm，l1 14mm，l2 3mm,fm 100mm/min 代入公式得：

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 0.73min 1.46min

0.05

工序2：钻，扩，铰 370mm孔，倒角1.5 30

机床：立式铣床X51

刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）、钻 35mm孔

切削深度ap：ap=1.6㎜

进给量f：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-21，表5-22，表5-41取f 0.30~0.60mm/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 (0.30~0.60) 0.75mm/r (0.225~0.45)mm/r

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-22，取f 0.40mm/r 取切削速度V 24m/min

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表9-3，取n 233r/min 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表5-41 被切削层长度l：l 76mm 刀具切入长度l1：l 20mm 刀具切出长度l2：l 3mm

走刀次数为1 （2）、扩 35mm孔

取l 76mm，l 20mm，l 3mm, f 0.45,n 233代入以下公式得：

切削深度ap：ap 0.875mm

进给量f：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-23，

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

参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-23，取

f 0.8mm/r

切削速度V：参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-24，取V 58m/min

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15取n 490r/min 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-41 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 76mm，l1 4，l2 3, f 0.8,n 490代入公式得： 机动时间tj1=0.21min

0.05（3）铰 370mm孔

切削深度ap：ap=0.075mm

进给量f：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-25，取f (0.8~2.5)mm/r

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-28，取

f 1.5mm/r

取切削速度V 70m/min

取V=70, d0=37代入以下公式得

in 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15，取n 590r/m

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-41 被切削层长度l：l 76mm 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 1.5，n 590代入以下公式得：

（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 490r/min，手动进给。

0.045

工序3：粗铣 300mm孔的内侧面

机床：立式铣床X51

刀具：端铣刀 d 50mm 粗齿数Z 6 铣削深度ap：ap 2mm

每齿进给量fz：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，取fz 0.08mm/z

铣削速度V：参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，取V 66m/min，

取V=66, d0=50代入以下公式得

in 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，取n 380r/m

取fz=af 0.08，Z 6，nw=n 380代入以下公式得：

工作台每分进给量fm：fm fzznw 0.08 6 380 182.4mm/min 取fm 180mm/min

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-43 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 180mm/min代入以下公式得： 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 0.51 1.02min

0.045工序4：粗铣 300mm孔的外侧面

机床：立式铣床X51

刀具：端铣刀 d 50mm 粗齿数Z 6 铣削深度ap：ap 2mm

每齿进给量fz：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，取fz 0.08mm/z

铣削速度V：参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，取V 66m/min，

取V=66, d0=50代入以下公式得

in 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13，取n 380r/m

取fz=af 0.08，Z 6，nw=n 380代入以下公式得：

工作台每分进给量fm：fm fzznw 0.08 6 380 182.4mm/min 取fm 180mm/min

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-43 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 180mm/min代入以下公式得： 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 0.51 1.02min

0.045

工序5：钻，扩，铰 300mm孔，倒角1 45

l l1 l260 30 2

0.51min fm180

机床：立式铣床X51

刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （1）、钻 28mm孔

切削深度ap：ap 1mm

进给量f：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-21，表5-22表5-23取f (0.3~0.6)mm/r

0.045

由于本零件在加工 300mm孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系

数0.75，则f (0.3~0.6) 0.75mm/r (0.225~0.45)mm/r

3.2mm/r 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-21，取f 0

取切削速度V 20m/min 取V=20, d0=28代入公式得

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