后钢板弹簧吊耳零件机械加工工艺及钻2-Φ30孔夹具设计【自动】
后钢板弹簧吊耳零件机械加工工艺及钻2-Φ30孔夹具设计【自动】,自动,钢板,弹簧,零件,机械,加工,工艺,30,夹具,设计
毕 业 设 计
题 目
后钢板弹簧吊耳加工工艺及夹具设计
所属系部
所属专业
所属班级
学 号
学生姓名
指导教师
起讫日期
目 录
目 录 II
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 序言 1
1.1 机械加工工艺概述 1
1.2机械加工工艺流程 1
1.3夹具概述 2
1.4机床夹具的功能 2
1.5机床夹具的发展趋势 3
1.5.1机床夹具的现状 3
1.5.2现代机床夹具的发展方向 3
第2章 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 5
2.1零件的分析 5
2.1.1零件的作用 5
1.1.2零件的工艺分析 5
2.2工艺过程设计所应采取的相应措施 6
2.3后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择 6
2.3.1 确定毛坯的制造形式 6
2.3.2粗基准的选择 6
2.3.3精基准的选择 7
2.4 工艺路线的制定 7
2.4.1 工艺方案一 7
2.4.2 工艺方案二 7
2.4.3 工艺方案的比较与分析 8
2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8
2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） 9
2.7时间定额计算及生产安排 19
2.8 本章小结 21
第3章 加工钻2-Ø30孔液动夹具设计 22
3.1设计要求 22
3.2夹具设计 22
3.2.1 定位基准的选择 22
3.2.2 切削力及夹紧力的计算 22
3.3定位误差的分析 25
3.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 26
3.5 确定夹具体结构和总体结构 27
3.6夹具设计及操作的简要说明 28
结论 29
致谢 30
参考文献 31
摘要
本次设计是对后钢板弹簧吊耳零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。后钢板弹簧吊零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并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加工精度。基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，以后钢板弹簧吊耳大外圆端面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是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。整个加工过程均选用组合机床。
关键词:后钢板弹簧吊耳，加工工艺，专用夹具
I
I
ABSTRACT
The design of the plate after spring lug parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Spring plate after hanging parts of the main plane of the surface and pore. By the principle known Processing , the plane guarantee precision machining holes than guarantee the machining precision easy. So the design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. After selecting base plate spring lug large cylindrical face as a rough benchmark, After the leaf spring lug large cylindrical end with two holes as a precision technology benchmarks. main processes arrangements after the first spring plate lug large cylindrical face each other benchmarks machined face, End position to further processing out of holes. In addition to the follow-up processes are individual processes with end-positioning technology and other processing Kong and plane. The entire process of processing machine combinations were selected.
Key words：The empress steel plate spring coil mourns the ear,Process the craft,Appropriation tongs
II
第1章 序言
1.1 机械加工工艺概述
机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。
机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。
总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。
1.2机械加工工艺流程
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。
制订工艺规程的步骤
1) 计算年生产纲领，确定生产类型。
2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。
3) 选择毛坯。
4) 拟订工艺路线。
5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。
6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
7) 确定切削用量及工时定额。
8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。
9) 填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。
1.3夹具概述
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，帮机床夹具设计在企业的产品设计和制造以及生产技术准备中占有极其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。
随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。
“工欲善其事，必先利其器。”
工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。
1.4机床夹具的功能
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。
1．机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。
（1）定位 确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。
（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
2．机床夹具的特殊功能
机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。
（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。
（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。
1.5机床夹具的发展趋势
随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
1.5.1机床夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工作品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。然而，一般企业仍习惯于大量采用传统的专用夹具。另一方面，在多品种生产的企业中，约4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。特别是近年来，数控机床（NC）、加工中心（MC）、成组技术（GT）、柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：
1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。
2）能装夹一组具有相似性特征的工件。
3）适用于精密加工的高精度机床夹具。
4）适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
5）采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。
6）提高机床夹具的标准化程度。
1.5.2现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为精密化、高效化、柔性化、标准化四个方面。
精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪卡盘，其定心精度为5μm；精密心轴的同轴度公差可控制在1μm内；又如用于轴承套圈磨削的电磁无心夹具，工件的圆度公差可达0.2～0.5μm。
高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有：自动化夹具、高速化夹具、具有夹紧动力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用的高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在（试验）转速为2600r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
柔性化
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、拼装、组合等方式，以适应可变因素的能力。可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、拼装夹具、数控机床夹具等。在较长时间内，夹具的柔性化将是夹具发展的主要方向。
标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。在制订典型夹具结构的基础上，首先进行夹具元件和部件的通用化，建立类型尺寸系列或变型，以减少功能用途相近的夹具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的结构。通用化方法包括夹具、部件、元件、毛坏和材料的通用化。夹具的标准化阶段是通用化的深入，主要是确立夹具零件或部件的尺寸系列，为夹具工作图的审查创造良好的条件。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259—91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
4
第2章 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
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：。两外圆端面的铣削，加工的孔，其中两外圆端面表面粗糙度要求为，的孔表面粗糙度要求为
（2）以孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：2个的孔，2个的孔、2个孔的内外两侧面的铣削，宽度为4的开口槽的铣削，2个在同一中心线上数值为的同轴度要求。其中2个的孔表面粗糙度要求为，2个的孔表面粗糙度要求为，2个孔的内侧面表面粗糙度要求为，2个孔的外侧面表面粗糙度要求为，宽度为4的开口槽的表面粗糙度要求为。
2.2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。
2.3后钢板弹簧吊耳加工定位基准的选择
2.3.1 确定毛坯的制造形式
零件材料为35。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。
2.3.2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。
2.3.3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。
2.4 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。
2.4.1 工艺方案一
表 2.1 工艺方案一表
工序1：
铣两外圆端面
工序2：
钻，扩，铰孔，倒角
工序3：
钻，扩孔
工序4：
钻，扩，铰孔，倒角
工序5：
铣孔的内侧面
工序6：
铣孔的外侧面
工序7：
铣宽度为4的开口槽
工序8：
终检
2.4.2 工艺方案二
表 2.2 工艺方案二表
工序1：
铣孔的内侧面
工序2：
铣孔的外侧面
工序3：
钻，扩孔
工序4：
钻，扩，铰孔，倒角
工序5：
铣宽度为4的开口槽
工序6：
铣两外圆端面
工序7：
钻，扩，铰孔，倒角
工序8：
终检
2.4.3 工艺方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工两外圆端面，然后再以此为基面加工孔，再加工孔，孔，最后加工孔的内外侧面以及宽度为4的开口槽铣，则与方案二相反，先加工孔的内外侧面，再以此为基面加工孔，孔，宽度为4的开口槽，最后加工两外圆端面，孔，
经比较可见，先加工两外圆端面，以后位置度较易保证，并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工孔，孔，再加工孔的内外侧面，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4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：
铣两外圆端面
工序2：
钻，扩，铰孔，倒角
工序3：
铣孔的内侧面
工序4：
铣孔的外侧面
工序5：
钻，扩，铰孔，倒角
工序6：
钻，扩孔
工序7：
铣宽度为4的开口槽
工序8：
终检
2.5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35，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) 铣两外圆端面
考虑其加工表面粗糙度要求为，可以先粗铣，再精铣，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=5已能满足要求
(2) 加工孔
其表面粗糙度要求较高为，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：
扩孔： 2Z=1.8
铰孔： 2Z=0.2
(3) 铣孔的内侧面
考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3已能满足要求。
(4) 铣孔的外侧面
考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3已能满足要求。
(5) 加工孔
其表面粗糙度要求较高为，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：
扩孔： 2Z=1.8
铰孔： 2Z=0.2
(6) 加工孔
其表面粗糙度要求较高为，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：
扩孔： 2Z=1.8
(7) 铣宽度为4的开口槽
考虑其表面粗糙度要求为，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3—48，取2Z=2已能满足要求。
2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）
工序1：粗、精铣两外圆端面
机床：专用组合铣床
刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数，细齿数
（1）、粗铣
铣削深度：
每齿进给量：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取
铣削速度：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取，
机床主轴转速： 式（2-1）
取=30, =63代入公式（2-1）得：
根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取
实际铣削速度：
工作台每分进给量： 式（2-2）
取=，，=代入公式（2-2）得：
取
根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间： 式（2-3）
取，，, 代入公式（2-3）得：
以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为
（2）、精铣
铣削深度：
每齿进给量：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取
铣削速度：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取
实际铣削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作台每分进给量：
根据《机械加工工艺师手册》
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：取
走刀次数为1
取，，代入公式（2-3）得：
机动时间：以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为
工序2：钻，扩，铰孔，倒角
机床：专用组合钻床
刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀
（1）、钻孔
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取
由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则
根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取
取切削速度
取=24, =35代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间： 式 (2-4)
取，，, ,代入公式（2-4）得：
（2）、扩孔
切削深度：
进给量：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
切削速度：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取
取=19, =36.8代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取
实际切削速度：
根据《机械加工工艺师手册》表28-42
被切削层长度：
刀具切入长度
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
（3）铰孔
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取
根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取
取切削速度
取=9.1, =37代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
（4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。
工序3：粗铣孔的内侧面
机床：专用组合铣床
刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数
铣削深度：
每齿进给量：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取
铣削速度：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取，
取=24, =50代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取
实际铣削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作台每分进给量：
取
根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：取
走刀次数为1
取，，,代入公式（2-3）得：
机动时间：
以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为
工序4：粗铣孔的外侧面
机床：专用组合铣床
刀具：高速刚圆柱形铣刀 粗齿数
铣削深度：
每齿进给量：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取
铣削速度：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取，
取=24, =50代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取
实际铣削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作台每分进给量：
取
根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：取
走刀次数为1
取，，,代入公式（2-3）得：
机动时间：
以上为铣一个端面的机动时间，故本工序机动工时为
工序5：钻，扩，铰孔
机床：专用组合钻床
刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀
（1）、钻孔
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取
由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则
根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取
取切削速度
取=24, =28代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为
（2）、扩孔
切削深度：
进给量：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
切削速度：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取
取=19.8, =29.8代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取
实际切削速度：
根据《机械加工工艺师手册》表28-42
被切削层长度：
刀具切入长度
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为
（3）铰孔
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取
根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取
取切削速度
取=9.9, =30代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
以上为铰一个孔的机动时间，故本工序机动工时为
4）倒角。采用锪钻。为缩短辅助时间，取倒角是的主轴转速与扩孔时相同：，手动进给。
工序6：钻，扩孔
机床：专用组合钻床
刀具：麻花钻、扩孔钻、
（1）、钻孔
切削深度：
进给量：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取
由于本零件在加工孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则
根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取
取切削速度
取=24, =9代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
以上为钻一个孔的机动时间，故本工序机动工时为
（2）、扩孔
切削深度：
进给量：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
切削速度：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取
取=25, =10.5代入公式（2-1）得
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取
实际切削速度：
根据《机械加工工艺师手册》表28-42
被切削层长度：
刀具切入长度
刀具切出长度：
走刀次数为1
取，，, ,代入公式（2-4）得：
机动时间：
以上为扩一个孔的机动时间，故本工序机动工时为
工序7：粗铣宽度为4的开口槽
机床：专用组合铣床
刀具：高速刚锯片铣刀 粗齿数
铣削深度：
每齿进给量：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取
铣削速度：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
机床主轴转速：，根据《机械加工工艺师手册》表11-5，取
实际铣削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作台每分进给量：
根据《机械加工工艺手册》
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：
刀具切出长度：取
走刀次数为1
取，，, 代入公式（2-3）得：
机动时间：
2.7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：
（大量生产时）
因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为：
式 (2-5)
其中： —单件时间定额
—基本时间（机动时间）
—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
—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、精铣两外圆端面
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，
取，，k=0.13代入公式（2-5）得
单间时间定额：
工序2：钻，扩，铰孔，倒角
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
单间时间定额：
工序3：铣孔的内侧面
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，
取，，k=0.13代入公式（2-5）得
单间时间定额：
工序4：铣孔的外侧面
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
单间时间定额：
工序5：钻，扩，铰孔，倒角
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
单间时间定额：
工序6：钻，扩孔
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-41，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，k=12.14
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
单间时间定额：
工序7：铣宽度为4的开口槽
机动时间：
辅助时间：参照《机械加工工艺手册》表2.5-45，取工步辅助时间为。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。则
：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，
取，，k=0.13代入公式（2-5）得
单间时间定额：
2.8 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。
21
第3章 加工钻2-Ø30孔液动夹具设计
3.1设计要求
为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。上面即为加工柱销孔的专用夹具，本夹具将用于Z525钻床。
本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。
3.2夹具设计
3.2.1 定位基准的选择
为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用液动夹紧。
由零件图可知，以Ø37mm孔和Ø37mm孔的一个端面为定位基准，采定位销用为辅助支承，同时为了缩短本工序的辅助时间，应设计一个可以快速更换工件的夹紧装置。
3.2.2 切削力及夹紧力的计算
刀具：麻花钻，Ø30mm
则轴向力：见《工艺师手册》表28.4
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 式（5-2）
钻削力矩 式（5-3）
式中：
代入公式（5-2）和（5-3）得
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。
根据切削力，夹紧力的影响因素，在夹紧不利状态过程，该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后，为了确保可靠夹紧，数值乘以安全系数实际所需夹紧力。
初步确定液压缸参数
表5-1 按负载选择工作压力[1]
负载/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作压力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表5-2 各种机械常用的系统工作压力[1]
机械类型
机 床
农业机械
小型工程机械
建筑机械
液压凿岩机
液压机
大中型挖掘机
重型机械
起重运输机械
磨床
组合
机床
龙门
刨床
拉床
工作压力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
由于钻削力为4239N，往往要取大一些，在这取负载约为10000N，初选液压缸的设计压力P1=3MPa，为了满足工作这里的液压缸课选用单杆式的，并在快进时差动连接，则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2（即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足：d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲，液压缸需保持一定的背压，暂取背压为0.5MPa，并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程
故液压缸无杆腔的有效面积：
液压缸直径
液压缸内径：
按GB/T2348-1980，取标准值D=80mm；因A1=2A，故活塞杆直径d=0.707D=56mm（标准直径）
则液压缸有效面积为：
2.缸体壁厚的校核
查机械设计手册，取壁厚为10mm。则
根据时； （4-2）
可算出缸体壁厚为：
<10mm
则液压缸的外径
式中 ————许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即缸体的强度适中），P-缸筒试验压力。
3.缸筒结构设计
缸筒两端分别与缸盖和缸底链接，构成密封的压力腔，因而它的结构形式往往和缸盖及缸底密切相关[6]。因此，在设计缸筒结构时，应根据实际情况，选用结构便于装配、拆卸和维修的链接形式，缸筒内外径应根据标准进行圆整。
活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它主要承受拉力、压力、弯曲力及振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。其材料取Q235钢。
1.活塞杆直径的计算[1]
由=2 可知活塞杆直径：
按GB/T2348—1993将所计算的d值圆整到标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后得：
d=56mm
按最低工进速度验算液压缸尺寸，查产品样本，调速阀最小稳定流量，因工进速度v=0.4m/min为最小速度，则由式
（4-3）
本例=78.5>1.25，满足最低速度的要求。
2.活塞杆强度计算：
<56mm （4-4）
式中 ————许用应力；（Q235钢的抗拉强度为375-500MPa，取400MPa，为位安全系数取5，即活塞杆的强度适中）
3．活塞杆的结构设计
活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接，为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力，适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，选择适当的活塞杆端部结构。
4.活塞杆的密封与防尘
活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄钢片组合防尘圈时，防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护，本方案选择O型密封圈。
由上述计算易得：
由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用液压缸夹紧机构。
3.3定位误差的分析
制造误差ZZ
（1）中心线对定位件中心线位置精度
. 取.
（2）内外圆同轴度误差（查表P297）
.故，.
则.
知此方案可行。
3.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用
工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。
为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
极限
偏差F7
基本
极限
偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT200
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT200
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
钻模板选用固定式钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。
3.5 确定夹具体结构和总体结构
对夹具体的设计的基本要求
（1）应该保持精度和稳定性
在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。
（2）应具有足够的强度和刚度
保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。
（3）结构的方法和使用应该不错
夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。
（4）应便于铁屑去除
在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。
（5）安装应牢固、可靠
夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。
加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。
3.6夹具设计及操作的简要说明
装配图请见下图所示
由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但底面是经精铣的面，定位是允许的。
28
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。
29
致谢
首先，我要感谢老师对我的毕业设计指导。在毕业设计中，他给予了我学术和指导性的意见。我万分的感谢他们给我的宝贵的指导意见和鼓励。
我也非常感谢我的父母。在学习和生活上，他们一直都很支持我，使我能全身心地投入到学习中。
最后，很感谢阅读这篇毕业设计（论文）的人们。感谢你们抽出宝贵的时间来阅读这篇毕业设计（论文）。
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参考文献
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[2] 孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984。
[3] 何玉林，机械制图，重庆：重庆大学出版社，20001983。
[4] 机械工程基础与通用标准实用丛书编委会，形状和位置公差，北京：中国计划出版社，2004。
[5] 淘济贤等，机床夹具设计，北京：机械工业出版社，1986。
[6] 李洪，机械加工工艺师手册，北京：机械工业出版社，1990。
[7] 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。
[8] 东北重型机械学院，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社，1979。
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[10] 丁骏一，典型零件制造工艺，北京：机械工业出版社,1989。
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[12] 东北重型机械学院等，机床夹具设计手册，上海：上海科学技术出版社，1979。
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[18] 周永强，高等学校毕业设计指导，北京：中国建材工业出版社，2002
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