机械制造技术基础课程设计后钢板弹簧吊耳说明书.doc
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机械制造技术基础课程设计
题目:
设计后钢板弹簧吊耳加工工艺规程
时间
专业班级
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学号
年级
指导教师
目录
目录 1
1绪论 1
2后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 2
2.1零件的分析 2
2.1.1零件的作用 2
2.1.2零件的工艺分析 2
2.1.3弹簧吊耳零件的技术要求 3
2.2确定毛坯,绘制毛坯图 3
2.2.1确定毛坯的制造形式 3
2.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 4
2.2.4吊耳毛坯尺寸公差及机械加工余量 4
2.3拟定弹簧吊耳工艺路线 5
2.3.1零件的加工定位基准 5
2.3.2零件表面加工方法的确定,吊耳各表面加工方案 6
2.3.3工序顺序的安排 7
2.3.4工艺方案的比较与分析 8
2.3.5确定吊耳工艺路线 9
2.4机床设备及工艺装备的选用 9
2.4.1机床设备的选用 9
2.4.2工艺装备的选用 10
2.5加工余量,工序尺寸和公差的确定 10
2.5.1钻-扩-铰孔的加工余量,工序尺寸和公差的确定 10
2.5.3吊耳各加工表面的机械加工余量 10
2.6确定切削用量及基本工时(机动时间) 10
2.7本章小结 14
设计小结 15
参考文献 16
1
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。
1
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。
因此后钢板弹簧吊耳零件的加工质量会影响工作精度、使用性能和寿命。
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Ra3.2μm
(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,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Ra3.2μm,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。
2.1.3弹簧吊耳零件的技术要求
加工表面
尺寸及技术要求/
公差及精度等级
表面粗糙度Ra/
形位公差/
两外圆端面
60
IT12
6.3
孔
IT10
3.2
孔内侧面
38.5
IT12
12.5
孔外侧面
60.5
IT12
50
孔
IT10
3.2
◎
0.01
A
孔
IT12
12.5
开口槽
4
IT12
50
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号钢,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,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《金属机械加工工艺设计手册》表3-16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xxkg,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为xxkg。
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均大于。
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
锻件重量/kg
包容题体重量/kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
4
6.4
S2
M1
普通级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
宽度76
表3-16
2.0~2.2(取2.0)
表3-16
宽度38.5
表3-16
2.0~2.2(取2.0)
表3-16
宽度22
表3-16
2.0~2.2(取2.0)
表3-16
孔径
表3-16
2.6
表3-16
孔径
表3-16
2.0
表3-16
上表备注“表3-16”出自《金属机械加工工艺设计手册》
◆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。
1.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.精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题,根据该弹簧吊耳零件的技术要求和装配要求,选择加工后的两外圆端面作为精基准。
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
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/
加工方案
两外圆端面
IT12
6.3
粗铣
孔
IT10
3.2
钻-扩-铰
孔内侧面
IT12
12.5
粗铣
孔外侧面
IT12
50
粗铣
孔
IT10
3.2
钻-扩-铰
孔
IT12
12.5
钻-扩
开口槽
IT12
50
粗铣
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
工序00:
模锻毛坯
工序10:
铣两外圆端面
工序20:
钻,扩,铰孔,倒角
工序30:
钻,扩孔
工序40:
钻,扩,铰孔,倒角
工序50:
铣孔的内侧面
工序60:
铣孔的外侧面
工序70:
铣宽度为4的开口槽
工序80:
终检
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
工序00:
模锻毛坯
工序10:
铣孔的内侧面
工序20:
铣孔的外侧面
工序30:
钻,扩孔
工序40:
钻,扩,铰孔,倒角
工序50:
铣宽度为4的开口槽
工序60:
铣两外圆端面
工序70:
钻,扩,铰孔,倒角
工序80:
终检
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2-3-4:
表2-3-4最终工艺方案
工序00:
模锻毛坯
工序10:
铣两外圆端面
工序20:
钻孔
工序30:
扩孔
工序40:
铰孔,倒角
工序50:
铣孔的内侧面
工序60:
铣孔的外侧面
工序70:
钻孔
工序80:
扩孔
工序90:
铰孔,倒角
工序100:
钻孔
工序110:
扩孔
工序120:
铣宽度为4的开口槽
工序130:
终检
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
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
粗铣两外圆端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
2
钻孔
立式铣床X51
麻花钻
卡尺,塞规
3
扩孔
立式铣床X51
扩孔钻
卡尺,塞规
4
铰孔,倒角
立式铣床X51
铰刀
卡尺,塞规
5
铣孔的内侧面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
6
铣孔的外侧面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
7
钻孔
立式铣床X51
麻花钻
卡尺,塞规
8
扩孔
立式铣床X51
扩孔钻
卡尺,塞规
9
铰孔,倒角
立式铣床X51
铰刀
卡尺,塞规
10
钻孔
立式铣床X51
麻花钻
卡尺,塞规
11
扩孔
立式铣床X51
扩孔钻
卡尺,塞规
12
铣宽为的开口槽
立式铣床X51
槽铣刀
卡规、深度游标卡尺
13
去毛刺
14
终检
塞规,卡尺
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钻-扩-铰孔的加工余量,工序尺寸和公差的确定
由《机械制造技术基础课程设计》表5-39可查得铰孔余量;扩孔余量;钻孔余量。
查《机械加工工艺设计员手册》表4-10可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为:
铰孔:
IT10;扩孔:
IT11;钻孔:
IT12。
根据上述结果,再查《互换性与技术测量》表1-8标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为:
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,铰孔:
;扩孔:
;钻孔:
。
2.5.3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)铣孔的外侧面
考虑其表面粗糙度要求为,只要求粗加工,根据上表2-4,取2Z=4已能满足要求。
(2)加工孔
其表面粗糙度要求较高为Ra3.2μm,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:
扩孔:
2Z=1.8
铰孔:
2Z=0.2m
2.6确定切削用量及基本工时(机动时间)
◆工序60:
粗铣孔的外侧面
机床:
立式铣床X51
刀具:
端铣刀粗齿数
铣削深度:
每齿进给量:
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13,取
铣削速度:
参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13,取,
取=66,=50代入以下公式得
机床主轴转速:
,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-13,取
实际铣削速度:
取=,,=代入以下公式得:
工作台每分进给量:
取
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:
由毛坯尺寸可知l=42mm
刀具切入长度:
刀具切出长度:
取
走刀次数为1
取l=42mm,,,代入以下公式得:
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70:
钻孔至
机床:
立式铣床X51
刀具:
麻花钻
切削深度:
进给量:
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
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《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-21,取
取切削速度
取=20,=28代入公式得
机床主轴转速:
,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15,取
实际切削速度:
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=44mm
刀具切入长度:
刀具切出长度:
走刀次数为1
取l=44mm,,,,代入公式得:
机动时间:
◆工序80扩孔至
机床:
立式铣床X51
刀具:
扩孔钻
切削深度:
进给量:
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-23,
参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-23,取
切削速度:
参照《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-24,取
取=63.3,=29.8代入以下公式得
机床主轴转速:
,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15取
实际切削速度:
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=44mm
刀具切入长度
刀具切出长度:
走刀次数为1
取l=44mm,,,,代入公式得:
机动时间:
◆工序90铰孔至
机床:
立式铣床X51
刀具:
铰刀
切削深度:
进给量:
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-25,取
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-28,取
取切削速度
取=65,=30代入以下公式得:
机床主轴转速:
,根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15,取
实际切削速度:
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=44mm
刀具切入长度:
刀具切出长度:
走刀次数为1
取l=44mm,,,,代入以下公式得:
机动时间:
2.7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。
15
设计小结
这是我大学期间,在学完全部课程和生产实习之后的又一次实践性学习。
经过了1个半星期的努力,我终于完成了任务。
在这次课程设计中,使我懂得了运用学过的知识,把理论融入到实践中。
以前在课本中不明白的很多问题,也得到了彻底的解决。
这次课程设计主要是根据要求设计工艺。
设计工艺是第一次实践,经过傅老师的指导,解决了我设计中很多困惑,使我能顺利完成。
在课程设计中,我懂得了解决问题并不是只有一种方法的道理,要实事求是,要以花钱办好事为原则,这样才能成为一名优秀的设计人员。
同时团结分工合作很大提高效率,组员们平时相互讨论、相互印证使我们少走了很多弯路。
在此,感谢学校和傅老师给了我这个难得的学习机会,感谢傅老师在夏日炎炎下不辞辛苦来3栋101教室指导我们,我们组员全体成员在教室激烈讨论得出结果后为了提高效率统一使用CAD画图。
我将会更努力地完成我的学业,为学校争光!
参考文献
[1]、徐嘉元,曾家驹主编《机械制造工艺学》机械工业出版社 97.8
[2]、赵家齐:
《机械制造工艺学课程设计指导书》,机械工业出版社
[3]、李益民主编:
《机械制造工艺设计简明手册》,机械工业出版社
[4]、艾兴肖诗纲主编.《切削用量简明手册》.机械工业出版社,1994
[5]、浦林祥主编.《金属切削机床夹具设计手册》.机械工业出版社,1984
[9]、何铭新,机械制图(第五版),高等教育出版社,2008
[6]、《机械制造工艺学》(教材)高等教育出版社2007
[7]、《金属工艺学》(教材)高等教育出版社2007
[8]、《机械工程材料》(教材)高等教育出版社2007
[9]、陈宏钧主编.《机械加工工艺设计员手册》.机械工业出版社,2009
[9]、赵如福主编.《金属机械加工工艺设计手册》.上海科学技术出版社,2009
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