解放汽车后钢板弹簧吊耳说明书.docx
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解放汽车后钢板弹簧吊耳说明书
运城大学
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(年产量为4000件)
内容:
1、零件图1张
2、毛坯图1张
3、机械加工工艺过程综合卡片1张
4、结构设计装配图1张
5、结构设计零件图1张
6、课程设计说明书1份
班级机071-4
学生刘磊
教研室主任
2010年9月
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3
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10
2.5.2工序5—钻-扩-铰3000.045mm孔的加工余量,工序尺寸和公差的确定12
2.5.3吊耳各加工表面的机械加工余量12
2.6确定切削用量及基本工时(机动时间)13
2.7本章小结22
3加工30mm工艺孔夹具设计2..3
3.1加工30mm工艺孔夹具设计23
3.2定位方案的分析和定位基准的选择23
3.4切削力的计算与夹紧力分析24
3.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计24
3.6夹具精度分析26
3.7夹具设计及操作的简要说明26
3.8本章小结27
结论2..8..
参考文献2..9.
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。
这一组加工表面包括:
。
60mm两外圆端面的铣削,加工37;05mm的孔,其中60mm两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3m,37;05mm的孔表面粗糙度要求为Ra1.6m
0.045
(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
3°0*mm的孔,2个10.5mm的孔、2个30^'mm孔的内外两侧面的铣削,宽
0.045
度为4mm的开口槽的铣削,在3°0mm同一中心线上数值为0.01的同轴度要求。
其中2个300mm的孔表面粗糙度要求为Ra1.6m,2个10.5mm的孔表面粗糙度要求为Ra12.5m,2个30^'mm孔的内侧面表面粗糙度要求为
Ra12.5m,2个300mm孔的外侧面表面粗糙度要求为Ra50m,宽度为4mm的开口槽的表面粗糙度要求为Ra50m。
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
/mm
公差及精度等级
表面粗糙度
Ra/m
形位公差/mm
60mm两外圆端
面
60mm
IT12
6.3
一0.05
370mm孑「
300°.05mm
IT9
1.6
3O00045mm孔内
侧面
54mm
IT12
12.5
0045
300mm孔外
侧面
54mm
IT12
50
3000.045mm孔
cc0.045
300mm
IT9
1.6
◎0.01A
10.5mm孔
10.5mm
IT12
12.5
开口槽
4mm
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Mi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1.6m。
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
包谷题体重量/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
rr1.5
2.20.7
表2-10
2.0~2.2(取2.0)
表2-13
宽度38.5
221.5
220.7
表2-10
2.0~2.2(取2.0)
表2-13
宽度22
rC1.4
2.00.6
表2-10
2.0~2.2(取2.0)
表2-13
孔径
3700.05mm
221.5
220.7
表2-10
2.6
表2-14
孔径
3000.045mm
rC1.4
2.00.6
表2-10
2.0
表2-14
上表备注“表2-10~2-14”出自《机械制造技术基础课程设计指导教程》
♦吊耳零件毛坯图如下:
1
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60mm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
3700.5mm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60mm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/m
加工方案
备注
60mm两外
圆端面
IT12
6.3
粗铳
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-8
“0.05
37。
mm孔
IT9
1.6
钻-扩-铰
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-7
30oO'O45mm孔
内侧面
IT12
12.5
粗铳
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-8
3OoO'O45mm孔
外侧面
IT12
5O
粗铳
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-8
O.O45
3Oomm孔
IT9
1.6
钻-扩-铰
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-7
1O.5mm孔
IT12
12.5
钻
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-7
开口槽
IT12
5O
粗铳
《机械制造技术基
础课程设计指导教
程》表1-8
233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1:
铣6Omm两外圆端面
工序2:
钻,扩,铰37omm孔,倒角1.53Oo
工序3:
钻,扩1O.5mm孔
工序4:
O.O45
钻,扩,铰3Oomm孔,倒角145。
工序5:
QCO.O45
铣3OOmm孔的内侧面
工序6:
O.O45
铣3OOmm孔的外侧面
工序7:
铣宽度为4mm的开口槽
工序&
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1:
铣30严mm孔的内侧面
工序2:
QC0.045
铣30。
mm孔的外侧面
工序3:
钻,扩10.5mm孔
工序4:
钻,扩,铰30严5mm孔,倒角145。
工序5:
[铣宽度为4mm的开口槽
工序6:
铣60mm两外圆端面
工序7:
”0.05
钻,扩,铰370mm孔,倒角1.530。
工序&
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60mm两外圆端面,然后
再以此为基面加工3700.05mm孔,再加工10.5mm孔,3000'045mm孔,最后加工3OoO.O45mm孔的内外侧面以及宽度为4mm的开口槽铣,则与方案二相反,先加工30°0.045mm孔的内外侧面,再以此为基面加工10.5mm孔,30°0.045mm孔,
宽度为4mm的开口槽,最后加工60mm两外圆端面,3700.05mm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
及装夹都较方便,但方案一中先加工10.5mm孔,3000.045mm孑L,再加工
30°0.045mm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
工序1:
铣60mm两外圆端面
工序
2:
”0.05
钻,扩,铰370mm孔,倒角1.530。
工序3:
on0.045
铣30。
mm孔的内侧面
工序4:
铣30严亦孔的外侧面
工序5:
on0.045
钻,扩,铰300mm孔,倒角145。
工序6:
钻,扩10.5mm孔
工序7:
铣宽度为4mm的开口槽
工序&
终检
235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60mm
两外圆端面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
2
钻,扩,铰
3700'05mm
孔,倒角
1.530
立式铣床X51
麻花钻,扩孔钻,铰刀
卡尺,塞规
3
铣3000.045mm
孔的内侧面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
4
铣3000.045mm
孔的外侧面
立式铣床X51
端铣刀
游标卡尺
5
钻,扩,铰
3000.045mm
孔,倒角
145
立式铣床X51
麻花钻,扩孔钻,铰刀
卡尺,塞规
6
钻,扩
10.5mm孑L
立式铣床X51
麻花钻,扩孔钻
卡尺,塞规
7
铣宽为4mm
的开口槽
立式铣床X51
槽铣刀
卡规深度游标卡尺
8
去毛刺
9
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”。
242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R,余量乙;
2)以60mm右端面B定位,粗铣左端面A,保证工序尺寸P?
,余量—达到零件图设计尺寸D的要求,760.6mm。
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
图2-5-1-2第1道工序工艺尺寸链图
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Z22mm,
PiP2Z276278mm。
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》
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R(780.27)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:
Z2minRminP2max77.7376.271.46mm
余量校核结果表明,所确定的工序尺寸及公差是合理的。
将工序尺寸按“入体原则”表示:
P2760;mm,R17800.54mm
2.5.2工序5—钻-扩-铰300°-045mm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
Zj0,07mm;粗铰余量Zc0.13mm;扩孔余量Zk1.8mm;钻孔余量
Zz13mm。
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:
30°°■°45mm;
粗铰:
29.93o0Q84mm;扩孔:
29.8o0.13mm;钻孔:
28o0.21mm,它们的相互关系如图2-5-2所示。
加工方向
图2-5-2钻-扩-铰30°°.°45mm孔加工余量,工序尺寸及公差相互关系图
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60mm两外圆端面
考虑其加工表面粗糙度要求为Ra6.3m,粗铣就可以达到,根据上表2-4,取2Z=4mm已能满足要求
0.05
⑵加工370mm孔
其表面粗糙度要求较高为Ra1.6m,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
铰孔:
3700.05mm
2Z=0.2mm
⑶铣
0.045
30。
mm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。
⑷铣3°0mm孔的外侧面
考虑其表面粗糙度要求为Ra50m,只要求粗加工,根据上表2-4,取
2Z=4mm已能满足要求。
0.045
⑸加工30°mm孔
其表面粗糙度要求较高为Ra1.6m,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:
29.8mm2Z=1.8mm
铰孔:
3000'045mm2Z=0.2mm
⑹加工10.5mm孔
其表面粗糙度要求较高为Ra12.5m,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:
10.5mm2Z=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d63mm粗齿数Z6,
(1)、粗铣
铣削深度aw:
aw2mm
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af0.08mm/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
V44.9m/min,
机床主轴转速n:
n1000V式(2-6-1)
d°
取V=45m/min,d°=63mm代入公式(2-6-1)得:
100045m/min
227.47r/min
3.1463mm
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-15,取n210r/min
d0n3.1463mm210r/min
头际铣削速度V:
V041.5m/min
10001000
工作台每分进给量fm:
fmfzZrw式(2-6-2)
取fz=af0.08,Z6,nw=n210r/min代入公式(2-6-2)得:
fm0.086210r/min100.8mm/min
取fm100mm/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1:
由毛坯尺寸可知1
60mm
刀具切入长度11:
1114mm
刀具切出长度12:
123mm
走刀次数为1
机动时间tj1:
j
11112
fm
取160mm,11
14mm,123mm,fm100mm/min代入公式得:
60mm
14mm3mm
tj10.73min
100mm/min
以上为铣一个端面的机动时间,故本工序机动工时为
t12tj120.73min1.46min
♦工序2:
钻,扩,铰37°0.05mm孔,倒角1.530°
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=1.6mm
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f0.30~0.60mm/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f0.40mm/r
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