1、1镇江高等职业技术学校毕 业 设 计 (论 文)后钢板弹簧吊耳系 名： 机电工程系 专业班级： 0726 班 学生姓名： 许 丰 学 号： 072803343 指导教师姓名： 朱和军 指导教师职称： 讲师 2012 年 6 月2目 录1. 绪论 .42. 设计任务 .53. 零件分析 .53.1 零件的作用 .53.2 零件的总加工工艺 .73.3 目标工艺的具体工艺过程 .84. 30mm 孔加工夹具的设计 .94.1. 30mm 孔加工夹具定位分析和基准选择 .104.2 定位误差分析 .104.3 钻套、衬套设计 .114.4. 30mm 夹具爆炸图及其明细 .145. 10.5mm 孔
2、加工夹具设计 .145.1 10.5mm 孔加工夹具定位分析和基准选择 .145.2 定位定位误差分析 .155.3 钻套、衬套设计 .165.4 10.5mm 夹具爆炸图及其明细 .1736. 自顶向下的设计思路 .186.1 自顶向下设计具体过程 .186.2 自顶向下建模优缺点 .207. 运动仿真 .217.1 进入 Pro-e 机构模块 .217.2 编辑定义运动轴 .217.3 电机参数设定 .227.4 伺服电机定义总运动 .237.5 设定各伺服电机运动时间 .237.6 运行模拟 .247.7 运行结果的动画保存 .248. 结论 .259. 致谢 .2510 . 参考文献
3、.264绪 论 机械的加工工艺及夹具设计是在完成了学校的全部课程之后，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。然而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
4、使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。在夹具设计过程中，
5、对于被加工零件的定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑的比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具的使用造成许多不便，甚至会影响到工件的加工精度。我们把多年来在夹具设计中遇到的一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位的夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题。端面和定位外圆分为两体时无此问题,。夹具要不要清根，应根据工件的结构而定。如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角 R。端面与外圆定位时，与上述相同。让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等
6、)加工的夹具时，会存在让刀问题。设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮的退刀位置，其位置大小应根据所使用的铣刀或砂轮的直径大小，留出超过刀具半径的尺寸位置即可。更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同的系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具的利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件的通用型夹具。随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件的加工还处于落后阶段。在今后的发展过程中，应大力推广使用组合夹具
7、、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具。在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展。虚拟制造技术是以计算机三维建模和仿真技术为基础, 以虚拟现实技术为支撑的全新的技术, 是 CAD/CAM/CAE 等技术的发展 , 通过对产品的设计、生产过程统一建模, 在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用的整个生命周期的模拟和仿真。这样, 可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程, 以此来优化产品的设计质量和制造过程, 优化生产管理和资源规划, 以达到产品开发周期和成本的最小化, 产品设计质量的最优化和生产效率最高化。机
8、床夹具是制造系统的重要组成部分，随着先进制造技术的发展，传统的夹具设计手段已远远不能满足生产需求，必须开发满足设计需要的计算机辅助夹具设计系统，从而简化设计过程，提高设计效率和质量，减少设计人员的重复劳动。Pro/Engineer 系统是美国参数技术公司 (Parametric Technology Corporation，简称 PTC)的产品。该软件是最早开发、最早商品化的三维造型软件，PTC 公司提出的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念改变了机械 CAD/CAE/CAM 的传统观念，这种全新的概念已成为当今世界机械CAD/CAE/CAM 领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代机械
9、 CAD/ CAE/ CAM 产品 Pro/E 软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所5谓的并行工程。该软件不但可以进行实体造型、曲面造型、装配造型、钣金造型、二维工程图转换，而且可以进行动态模拟仿真、动力分析、流体分析、有限元分析、NC 加工程序自动生成、电子电路设计、模具设计、产品数据管理等 。Pro/E 软件提供了实体造型、曲面造型、钣金造型、大型装配体的管理、强大的二维工程图转换功能、数控加工程序自动转换功能、动态仿真、各种模具设计与分析、产品数据管理、电子设计、分析计算等功能，其功能强大几乎无所不包，是工程师强有力的助手，有了他，
10、不但减少劳动强度，提高工作效率，降低开发成本，而且以前不能做的许多工作，都可以在这上面完成，因此得到了广大设计人员的钟爱和倾心。2.设计任务以 Pro/ENGINEER Wildfire3.0 为夹具设计的设计平台，根据设计参数实现夹具的零件设计，零件和部件的装配，力学分析，工程图样的生成，进行运动仿真。(1)研究零件加工工艺过程(2)设计钻床工艺专用夹具（3）确定夹具具体参数，（4）学习利用 Pro/E 进行零组件设计、仿真和工程图生成的内容。（5）利用 Pro/E 软件进行动作模拟并进行力学分析。（6）完成论文书写。目标零件：后钢板弹簧吊耳目标工艺工程：30mm 孔加工工艺和 10.5mm
11、 孔加工工艺3. 零件分析本章主要进行弹簧吊耳零件的作用结构介绍和总体加工工艺的论述。3.1零件的作用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。如图 1 所示的工程图和图 2 的三维建模图。6图 1 后钢板弹簧吊耳工程图图 2 后钢板弹簧吊耳三维建模图Comment a1: 序号的级别关系错误，下同Comment a2: Comment a3: 73.2 零件的总加工工艺由后钢板弹簧吊耳零件图知可将其分为两组加工表面。
12、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
13、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
14、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 Q235。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
15、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
16、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。 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8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
17、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。如表 1 所示的是弹簧吊耳零件毛胚到成品的总加工工艺过程。此次两夹具的目标工艺是工序 5 和工序 6。表 1 工艺方案表 2工序 1： 铣 两外圆端面60m工序 2： 钻，扩，铰 孔，倒角0.371.530工序 3： 铣 孔的内侧面0.43工序 4： 铣 孔的外侧面.工序 5： 钻，扩，铰 孔，倒角0.434工序 6： 钻，扩 孔15m工序 7： 铣宽度为 4 的开口槽工序 8： 终检3.3 目标工艺的具体工艺过程如图 3 所示的是两种夹具工艺目标的两种孔的位置。图 3 工艺孔的三维展示（1）.加工 孔 0.43mCo
18、mment a4: 图 4中标识 2Comment a5: 图 4中标识 1Comment a6: 图 4中标识 39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1.6Ram艺手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 28扩孔： 2Z=1.89.铰孔： 2Z=0.2043（2）加工 孔1.5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2.Ram手册表 2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔： 9扩孔： 2Z=1.810.54. 30mm孔加工夹具的设计这章主要针对 30MM孔加工工艺进行夹具的设计，进行了夹具定位分析，定
19、位误差分析，钻套、衬套的设计及夹具爆炸图的展示。4.130mm 孔加工夹具定位分析和基准选择本夹具主要用来钻、扩、铰两个工艺孔 。这两个工艺孔均有尺寸精度要求为 ，30m0.43m表面粗糙度要求，表面粗糙度为 ，与端面垂直。并用于以后 加工中的定位。其加工1.610.5质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序为后钢板弹簧吊耳加工的第五道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。由零件图可知，两工艺孔位于零件 孔内外侧面上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求24R并应与侧面垂直。为了保证所钻、铰的孔与侧面垂直并保证两工艺孔能在后续
20、的孔加工工序中使孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应10.5m尽量选择上一道工序即粗、精铣顶面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择 外圆端面（图示 2）和与 之配合的心轴（图示 1）为主要定位基6037m准限制工件的五个自由度，用一个定位销（图示 3）限制工件的另一个自由度。采用螺母夹紧 5。10图 4 定位分析图4.2 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位，心轴为垂直放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了，而是在水平面内任意方向上都有可能发生，其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。（1）0.31.20.1.64YxyDTd式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ；工件圆孔直径公差（mm） ； D心轴外圆直径公差（mm） 。d图 5 心轴垂直放置时定位分析图4.3钻套、衬套设计工艺孔的加工需钻、扩、铰三次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）
