机械制造工艺学课程设计机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计“后钢板弹簧吊耳”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批量）设计者陈学中指导教师付素芳河南科技学院新科学院机械工程系2013年06月10日河南科技学院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”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批量）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张班级机制104班学生陈学中指导老师付素芳教研室主任___________________2013年06月10日序言机械制造工艺学课程设计是在完成全部基础课程和技术基础课程以及大部分专业课程之后，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。
通过这次课程设计，可以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。
由于能力有限，设计尚有许多缺陷，忘老师们给予指教。
一、零件的分析（一）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（见图1）。
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1 后钢板弹簧吊耳零件图（二）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mm 60φ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：铣削mm 60φ两外圆端面，加工mm 03.0037+φ的孔。
其中mm 60φ两外圆端面表面粗糙度要求为m Ra μ3.6，mm 03.0037+φ的孔表面粗糙度要求为m Ra μ6.1。
2、 以mm 043.0030+φ孔为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括：2个mm 043.0030+φ的孔，2个mm 5.10φ的孔和2个mm 043.0030+φ孔的内外两侧面的铣削，宽度为mm 4的开口槽的铣削，2个在mm 043.0030+φ同一中心线上数值为01.0φ的同轴度要求。
其中2个mm 043.0030+φ的孔表面粗糙度要求为m Ra μ6.1，2个mm 5.10φ的孔表面粗糙度要求为m Ra μ5.12，2个mm 043.0030+φ孔的内侧面表面粗糙度要求为m Ra μ5.12，2个mm 043.0030+φ孔的外侧面表面粗糙度要求为m Ra μ50，宽度为mm 4的开口槽的表面粗糙度要求为m Ra μ50。
二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为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，而且零件的轮廓尺寸不大，为提高生产效率和锻件精度，保证加工质量，采用模锻制造毛坯。
（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
是保证机械加工过程中加工质量与生产效率的重要因素。
因此，应该慎重分析选择基准。
基准的选择包括：精基准和粗基准。
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。
1.粗基准的选择（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mm 60φ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mm 5.0037+φ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mm 60φ两外圆端面作为精基准。
（二）制定工艺路线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。
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质量要求及加工方法（见表1）。
表1 弹簧吊耳零件各表面质量要求及加工方案1、 工艺路线方案一工序Ⅰ 铣mm 60φ两外圆端面 工序Ⅱ 钻，扩，铰mm 03.0037+φ孔，倒角︒⨯305.1工序Ⅲ 钻，扩mm 5.10φ孔 工序Ⅳ 钻，扩，铰mm 043.0030+φ孔，倒角︒⨯451工序Ⅴ 铣mm 043.0030+φ孔的内侧面 工序Ⅵ 铣mm 043.0030+φ孔的外侧面工序Ⅶ 铣宽度为mm 4的开口槽工序Ⅷ 终检 2、工艺路线方案二 工序Ⅰ 铣mm 043.0030+φ孔的内侧面工序Ⅱ 铣mm 043.0030+φ孔的外侧面工序Ⅲ 钻，扩mm 5.10φ孔 工序Ⅳ 钻，扩，铰mm 043.0030+φ孔，倒角︒⨯451工序Ⅴ 铣宽度为mm 4的开口槽 工序Ⅵ 铣mm 60φ两外圆端面 工序Ⅶ 钻，扩，铰mm 03.0037+φ孔，倒角︒⨯305.1工序Ⅷ 终检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mm 60φ两外圆端面，然后再以此为基面加工mm 03.0037+φ孔，再加工mm 5.10φ孔，mm 043.0030+φ孔，最后加工mm 043.0030+φ孔的内外侧面以及宽度为mm 4的开口槽铣，则与方案二相反，先加工mm 043.0030+φ孔的内外侧面，再以此为基面加工mm 5.10φ孔，mm 043.0030+φ孔，宽度为mm 4的开口槽，最后加工mm 60φ两外圆端面，mm 03.0037+φ孔， 经比较可见，先加工mm 60φ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mm 5.10φ孔，mm 043.0030+φ孔，再加工mm 043.0030+φ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mm 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： 工序Ⅰ 铣mm 60φ两外圆端面 工序Ⅱ 钻，扩，铰mm 03.0037+φ孔，倒角︒⨯305.1工序Ⅲ 铣mm 043.0030+φ孔的内侧面 工序Ⅳ 铣mm 043.0030+φ孔的外侧面工序Ⅴ 钻，扩，铰mm 043.0030+φ孔，倒角︒⨯451工序Ⅵ 钻，扩mm 5.10φ孔 工序Ⅶ 铣宽度为mm 4的开口槽 工序Ⅷ 终检（四）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mm 60φ两外圆端面考虑其加工表面粗糙度要求为m Ra μ3.6，可以先粗铣，再精铣，根据《机械加工工艺手册》表53.2-，取mm Z 52=已能满足要求2、加工0.0337mm φ+孔其表面粗糙度要求较高为m Ra μ6.1，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483.2-，确定工序尺寸及余量为：钻孔：mm 35φ扩孔：mm 8.36φ mm Z 8.12= 铰孔：mm 03.0037+φ mm Z 2.02=3、铣mm 043.0030+φ孔的内侧面考虑其表面粗糙度要求为m Ra μ5.12，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取mm Z 32=已能满足要求。
4、铣mm 043.0030+φ孔的外侧面考虑其表面粗糙度要求为m Ra μ50，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取mm Z 32=已能满足要求。
5、加工mm 043.0030+φ孔精铰余量mm Z j 07.0=，粗铰余量mm Z c 13.0=，扩孔余量mm Z k 8.1=；钻孔余量mm Z Z 13=。
查表可得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，mm 021.0；粗铰，mm 084.0；扩孔，mm 013.0；钻，mm 021.0。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：mm 045.0030+φ；粗铰：mm 084.0029+φ；扩孔：mm 13.0029+φ；钻孔：mm 21.0028+φ，它们的相互关系如图2所示。
加工方向图2 钻-扩-铰mm 045.0030+φ孔加工余量，工序尺寸及公差相互关系图其表面粗糙度要求较高为m Ra μ6.1，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483.2-，确定工序尺寸及余量为：钻孔：mm 28φ扩孔：mm 8.29φ mm Z 8.12= 铰孔：mm 043.0030+φ mm Z 2.02=6、加工mm 5.10φ孔其表面粗糙度要求较高为m Ra μ5.12，其加工方式可以分为钻，扩，两步，根据《机械加工工艺手册》表483.2-，确定工序尺寸及余量为：钻孔：mm 9φ扩孔：mm 5.10φ mm Z 8.12= 7、铣宽度为mm 4的开口槽考虑其表面粗糙度要求为m Ra μ50，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表483.2-，取mm Z 22=已能满足要求。
