【導讀】后鋼板彈簧吊零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保。證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。兩個工藝孔作為精基準。主要加工工序安排是先以后鋼板彈簧吊耳大外圓端面互。在后續(xù)工序中除個別工序外均。整個加工過程均選用組合機床。

　　

【正文】 本次設計的后鋼板彈簧吊耳的主要作用就是載重后，使鋼板能夠得到延伸，伸展，能有正常的緩沖作用。確定了零件的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以對零件的工藝路線進行分析，制定出幾套工藝方案，然后對這幾套方案進行分析比較，選擇最優(yōu)方案，最后進行時間定額計算及生產(chǎn)安排。優(yōu)良的加工工藝是能否生產(chǎn)出合格，優(yōu)質(zhì)零件的必要前提，所以對加工工藝的設計十分重要，設計時要反復比較，選擇最優(yōu)方案。太原理工大學陽泉學院 19 3 粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面夾具設計 粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè) 端面夾具設計 本夾具主要用來粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè) 端面。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面時，均有表面粗糙度要求 m? 。本道工序僅是對內(nèi)側(cè)端面進行粗加工。 工件以 37mm? 孔及端面和叉桿 面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支承半板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊 37mm? 孔兩端面，再用 DQG 型汽缸通過鉸鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。在本道工序加工時，還 應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。同時應保證加工尺寸精度和 表面質(zhì)量。 定位方案的分析和 定位基準的選擇 在進行后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面粗銑加工工序時， 60mm? 外圓端面已經(jīng)精銑，37mm? 工藝孔已經(jīng)加工出。 很容易想到一面一孔組合基準定位，以 在帶臺肩長銷 為第一定位基準限制工件的四個自由度，端面應一點接觸，限制一個自由度，工件以 37mm? 孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊 37mm? 孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。 圖 定位機構(gòu) 圖 定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷 為水平放置，由于定位副太原理工大學陽泉學院 20 間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在 Z 軸方向，且向下，見下圖。 0 .0 1 2 0 .0 2 3 0 .0 3 2 0 .0 6 72DYz T Td? ??? ? ? ? ? ? 式中 ? —— 定位副間的最小配合間隙（ mm）； DT —— 工件圓孔直徑 公差（ mm）； Td —— 定位銷 外圓直徑公差（ mm）。 圖 定位銷 水平放置時定位分析 圖 銑削力與夾緊力計算 根據(jù)《機械加工工藝手冊》可查得： 銑削力計算公式為 圓周分力 1 . 0 0 . 7 5 0 . 8 8 0 . 8 p f e F zF z a a a Z d k??? 式 （ 31） 查表可得： 0 50d mm? 6Z? 92ea mm? /fa mm z? mm? ?Fzk 代入 公式（ 31） 得 0. 75 0. 879 .8 1 9 6 .7 1 .5 0 .0 8 9 2 6 5 0 1 .0 6zF ?? ? ? ? ? ? ? ? = 查表可得銑削水平分力、垂直分力、軸向分力與圓周分力的比值為：?EL FF / ? / ? 0 .8 0 .8 3 9 2 9 .5 1 3 1 4 4LEF F N? ? ? ? ? 5 5 392 1 294 F N? ? ? ? NFF Ex 7 6 3 3 ???? 銑削加工產(chǎn)生的水平分力應由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。 太原理工大學陽泉學院 21 即： LFF??? （ ?? ） 3144 104800 .3LFFN?? ? ? ? 計算出的理論夾緊力 F 再乘以安全系數(shù) k 既為實際所需夾緊力 39。F 即： kFF?39。 取 k=2 39。 2 10 48 0 20 96 0FN? ? ? ? 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺 T 形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù) GB2207— 80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： o 圖 夾具體槽形與螺釘 圖 根據(jù) T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下 ： 表 定向鍵 數(shù)據(jù)表 B L H h D 1h 夾具體槽形尺寸 2B 2h 公稱尺寸 允差 d 允差 4d 公稱尺寸 允差 D 25 40 14 6 15 6 24 + 7 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 由于本道工序是完成后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面的粗銑加工，所以選用直角對刀塊。 直角對 刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所示： 太原理工大學陽泉學院 22 圖 對刀塊 圖 塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如 下 圖所示： 標記 四周倒圓 圖 平塞尺 圖 塞尺尺寸為： 表 平塞尺 尺寸表 公稱尺寸 H 允差 d C 3 太原理工大學陽泉學院 23 夾緊裝置及夾具體設 計 為了提高生產(chǎn)效率，縮短加工中的輔助時間。因此夾緊裝置采用氣缸 夾緊裝置。工件在夾具上安裝好后，氣缸活塞帶動壓塊從上往下移動夾緊工件。 根據(jù)所需要的夾緊力 39。 20960FN? ，來計算氣缸缸筒內(nèi)徑 0D 。 氣缸活塞桿推力 ?? PDQ 420? 式 （ 32） 其中： P— 壓縮空氣單位壓力 （取 P=6 公斤力 / 2厘米 ） ? — 效率 （取 .90?? ） 39。 209 6QF?? 公 斤 力代入公式（ 32）得 220 4 4 2 0 9 6 4 9 4 .43 .1 4 6 0 .9QD P?? ?? ? ? ??? 厘 米 0D ? 厘米 取 0 25D? 厘米 =250mm 因此氣缸選用 DQG 型氣缸，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 DQG型氣缸 圖 其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表 DQG型氣缸 數(shù)據(jù)表 缸徑 B? d? L B M K H 80 40 25 60 50 11 7 104 P TG 1d 2d h F E KK 98 77 11 21 G3/8 M16 夾具體的設計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些太原理工大學陽泉學院 24 主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)夾具裝配圖 1所示。 夾具設計及操作的簡要說明 本夾具用于后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面的粗銑。 件以 37mm? 孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊 37mm? 孔兩端面，再用汽缸通過鉸鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。 其夾緊采用 的是氣動夾緊，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產(chǎn)率。工件 在夾具體上安裝好后， 浮動 壓塊在氣缸活塞的推動下向下移動夾緊工件。當工件加工完成后，壓塊隨即在氣缸活塞的作用下 松開工件，即可取下工件。 本章小結(jié) 在 本章中， 夾具主要用來粗銑后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面 。首先應明確本夾具中的夾緊定位機構(gòu)，在 進行后鋼板彈簧吊耳內(nèi)側(cè)端面粗銑加工工序時， 60mm? 外圓端面已經(jīng)精銑， 37mm? 工藝孔已經(jīng)加工出。工件以 37mm? 孔及端面和叉桿面為定位基準，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊 37mm? 孔兩端面，再用汽缸通過鉸 鏈杠桿機構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。 然后按照有關(guān)公式進行銑削力和 夾緊 的計算，然后對銑床夾具必不可少的 定向鍵和對刀裝置進行設計， 為了提高生產(chǎn)效率，縮短加工中的輔助時間。因此夾緊裝置采用氣缸夾緊裝置 ，所以還要對汽缸進行設計。 夾 具 是 制造系統(tǒng)的重要組成部分 ， 夾具對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接的影響。 是能否高效 、 便捷生產(chǎn)出合格 、 優(yōu)質(zhì)零件的保證。所以對夾具設計也是非常重要的。 太原理工大學陽泉學院 25 4 加工 30mm? 工藝孔夾具設計 加工 30mm? 工藝孔夾具設計 本夾具主要用來鉆、擴、鉸兩個工藝孔 30mm? 。這兩個工藝孔均有尺寸精度要求為 ? ，表面粗糙度要求，表面粗糙度為 ? ，與端面垂直。并用于以后 ? 加工中的定位。其加工質(zhì) 量直接影響以后各工序的加工精度。本道 工序為 后鋼板彈簧吊耳 加工的第五 道工序 ， 本道工序加工時主要應考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高勞動生產(chǎn)率， 降低勞動強度。 定位方案的分析和 定位基準的選擇 由零件圖可知，兩工藝孔位于零件 24R mm 孔內(nèi)外側(cè)面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應與側(cè)面垂直。為了保證所鉆、鉸的孔與側(cè)面垂直并保證兩工藝孔能在后續(xù)的孔加工工序中使 ? 孔的加工余量均勻。根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇兩工藝孔的加工定位基準時，應盡量選擇上一道工序即粗、精銑頂面工序的定位基 準，以及設計基準作為其定位基準。因此加工工藝孔的定位基準應選擇 60mm? 外圓端面 和與 37mm? 之配合的心軸為主要定位基準限制工件的五 個自由度， 用一個 定位 銷 限制工件的另一個自由度。 采用螺母夾緊。 圖 定位分析圖 定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起 徑向 基準位移 誤差。不過這時的徑向定位誤差不太原理工大學陽泉學院 26 再只是單向的了，而是在水平面內(nèi)任意方向上都有可能發(fā)生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。見下圖。 0. 03 1 0. 02 1 0. 01 2 0. 06 4Y x Y y DT T d?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 式中 ? —— 定位副間的最小配合間隙（ mm）； DT —— 工件圓孔直徑公差（ mm）； Td —— 心軸外圓直徑公差（ mm）。 圖 心軸垂直放置時定位分析圖 切削力的計算與夾緊力分析 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由《切削手冊》得： 鉆削力 HBDfF ? 式 （ 41） 鉆削力矩 HBfDT ? 式 （ 42） 式中： 30D mm? ? ? ? ?m a x m a x m i n11 1 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B? ? ? ? ? ? ? mm r???代入公式（ 41）和（ 42）得 ? 0 . 8 0 . 626 30 0. 32 17 4 68 96FN? ? ? ? ? 1. 9 0. 8 0. 610 30 0. 32 17 4 56 32 0T N m m? ? ? ? ? ? 本道工序加工工藝孔時， 夾緊 力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件 的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設計 工藝孔的加工需鉆、擴、鉸三次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔 mm? ?分鉆、擴、鉸三個工步完成加工。即先用 28mm? 的麻花鉆鉆孔，根據(jù) GB1141—84 的規(guī)定鉆頭上偏差為零， 鉆套孔徑為 mm? ?? 。再用 ? 標準擴孔鉆擴孔，根據(jù) GB1141— 84 的規(guī)定 ? 擴孔鉆的尺寸為 mm? ? ， 鉆套尺寸為 mm? ?? 。最后用 30mm? 的標準鉸刀鉸孔，根據(jù) GB1141— 84 的規(guī)定標太原理工大學陽泉學院 27 準鉸刀尺寸為 mm? ?? 故鉆套孔徑尺寸為 mm? ?? 。 圖 快換鉆套 圖 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表 鉸工藝孔鉆套 數(shù)據(jù)表 d H D 1D 2D h 1h m 1m r ? 公稱尺寸 允差 30 30 40 59 46 16 27 28 36 65? 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 固定襯套 圖 太原理工大學陽泉學院 28 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 表 固定襯套 數(shù)據(jù)表 d H D C 1C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 40 + 0 42 46 + + 3 2 夾具體的設計主要考慮零 件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設計好后即可畫出夾具的設計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖2所示。 夾具精度分析 利用夾具在機床上加工時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系