机械设计制造及其自动化毕业设计.doc

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1、安徽建筑工业学院毕 业 设 计 (论 文)专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 07机械（3）班 学生姓名 何飞 学 号 07210010308 课 题 汽车载重系前轴梁工艺分析研究 指导教师 闫兴书 2011 年 4 月 20 日目录摘要3一、绪论5二、零件的分析92.1、零件在产品中的作用92.2、零件的工艺分析92.3、零件的生产类型的确定与生产纲领的计算11三、工艺规程的设计123.1、确定毛坯的制造形式123.2、基准的选择123.2.1 粗基准的选择123.2.2 精基准的选择123.3、工艺路线方案133.4、选择加工设备及工艺设备153.5、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的

2、确定163.6确定切削用量及基本工时18四、专用夹具设计234.1、问题的提出234.2、夹具设计234.2.1、定位基准的选择234.2.2、导向元件244.2.3、夹紧力的确定244.2.4、切削力和夹紧力的计算254.3、定位误差的分析264.4、夹具操作简要说明27五、设计总结28六、参考文献29附录30附录33摘要汽车前轴梁是长杆类对称零件，在整车中承担承重、支撑、转向的功能，属于汽车上重要零部件。作为汽车中的关键零部件之一，前轴梁的机加工精度要求高。前轴梁是汽车传动系统的重要零件之一，也是汽车上承受较大的保安件，要求具有较高的强度和疲劳寿命。汽车前轴梁机加工过程中, 主销孔粗糙度及

3、孔径精度、主销孔轴线与上下端面垂直度、主销孔与锁销孔的中心距这三个技术要求对于保证产品质量, 提高产品的性能具有重要意义。本文首先分析了零件的作用以及零件图上的技术要求；零件主要加工面的尺寸、形状、位置精度、表面粗糙度、以及设计基准等；零件的材质、热处理及机械加工的工艺性；然后是零件的工艺规程的设计，制作工艺过程卡和工序卡，最后是专用夹具设计。通过前轴梁的工艺分析研究，能够综合运用多学科的基本理论、基本知识与技能，分析和解决工程问题，通过设计，调研与实践，使理论知识深化，知识领域拓宽，提高工程图纸的绘制（尤其是计算机绘图）、工程计算、技术文件编写等能力，巩固加强了所学的基础理论和专业知识，从而

4、提高学生分析和解决实际问题的能力。关键词：汽车前轴梁、机加工工艺、夹具设计AbstractAutomotive front axle beam is Symmetric pole parts, to assume the load-bearing vehicle, support, steering function, are important components in motor vehicles. The key components of a vehicle, one of the front axle beam machining high precision. Front axl

5、e beam is one of the important parts automobile transmission, but also bear a greater security car parts, requires a high strength and fatigue life. Automotive front axle beam machining process, the main pin hole roughness and aperture accuracy, the main upper and lower end pin hole vertical axis, t

6、he main pin hole locking pin hole in the center with three technical requirements for the distance to ensure product quality, improve product performance is important.This paper analyzes the role of parts and part drawing on the technical requirements; side of the main processing part size, shape, p

7、osition accuracy, surface roughness, as well as the design basis, etc.; part of the material, heat treatment and mechanical processing technics; then part of the process specification of the design, production and process card process card, and finally the special fixture design. Process through the

8、 analysis of front axle beams, to the integrated use of multi-disciplinary basic theory, basic knowledge and skills, analyze and solve engineering problems through the design, research and practice, to deepen the theoretical knowledge, broaden knowledge and improve the engineering drawings of the dr

9、aw (especially computer graphics), engineering calculations, technical document preparation and other capabilities, consolidate the basic theory of learned and professional knowledge, thereby enhancing the students to analyze and solve practical problems.Keywords: Automotive Front Axle Beam, Machini

10、ng Technology, Fixture Design汽车载重系前轴梁工艺分析研究机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化专业07机械3 班 何 飞 指导老师 闫兴书一、 绪论1.1、汽车前轴梁国内外发展现状：汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度相当惊人。汽车的发展离不开组成汽车的各零部件的性能的提高，工字梁前轴是车桥产品的一个不可或缺的零部件。上世纪70年代末，中国卡车工业已初具规模，作为汽车前桥总成的关

11、键零部件，汽车前轴梁非常紧俏。一汽、东风等汽车企业通过采用汽车前轴梁成型模锻工艺，生产了大批高质量的汽车前轴梁，但仍不能完全满足我国卡车工业发展需求。一些企业试图涉足汽车前轴梁领域，但由于受前轴梁成型模锻工艺生产设备投资巨大等因素制约，面对前景诱人的汽车前轴梁市场非常无奈。前轴梁目前国内在用的锻造工艺主要有模锻锤模锻、热模锻压力机整体模锻和滚锻成型。其中模锻锤模锻根据设备规格分为整体和分段锻造成型，而机械热模锻压力机整体锻造成型准确，设备价格昂贵，在国内仅几家特大型企业才有。前轴梁滚锻由于投资低，工艺日趋成熟，从廿世纪九十年代起国内新建了数十条生产线。在国外，早在1920年，美国一些工厂就开始

12、试验前轴梁周期轧制型材，通过周期轧制工字梁部分精轧成型后，完全可以达到锻件尺寸，但是，由于型材轧制后会产生飞边，而清除飞边将使生产复杂化，20世纪5060年代，在美国试验轧制无飞边的等宽周期型材获得成功，但由于增加了轧制道次，限制了周期轧制型材的普及应用。50年代末，前苏联开始采用周期轧制型材，以取代一般圆坯或方坯锻造前轴梁。这种方法可提高生产效率，节约金属，但前提是周期轧制型材的批量要大，轧钢厂才能接受定货。50年代后，前轴锻件一般采用圆坯或方坯在模锻锤或击锤上模锻成形，如德国汉锡尔采用350kj对击锤生产线生产160kg的双层公交车；意大利SIT厂采用400kj对击锤生产多种前轴梁。60年

13、代末至70年代初，大型热锻压力机的问世，为整体模锻前轴梁创造了条件，在德国、前苏联都建成了前轴、曲轴自动化锻造生产线。在大型模锻压力机的开发和应用方面德国处于领先地位，其中EUMUCO公司和莱茵斯塔尔公司领先开发成功的56t货车前轴梁锻造生产线，采用120MN热模锻压力机。该生产线为全自动化操作，生产节拍为4560s/件。对于8t以上载重汽车的前轴梁锻件，需采用160MN热锻压力机模锻，如瑞典VOLVO汽车制造公司的前轴梁锻造生产线。1.2、汽车前轴梁在车辆中的作用：汽车前轴梁在整车中承担承重、支撑、转向的功能，属于汽车上重要零部件。前轴梁，主要起承载作用，锻造成型。中间断面为工字形（因此常称

14、为工字梁），这样可保证其质量最小而在垂向平面内的刚度大、强度高；两头略成方形可提高抗扭强度。中部向下弯曲，可降低发动机位置，从而降低汽车重心，同时还可减小变速箱输出轴与传动轴之间的夹角。其主要设计参数有板簧中心距、主销中心距、落差及板簧座截面尺寸及主销倾角。汽车前轴梁机加工过程中，主销孔粗糙度及孔径精度、主销孔轴线与上下端面垂直度、主销孔和锁销孔中心距这三个技术要求对于保证产品质量，提高产品的性能具有重要意义。前轴梁的主销内倾、外倾以及后倾(仅部分产品)等倾角以及它与转向节和拉杆等零部件组成的杆系,构成汽车转向系的执行部分,保证整车直线行驶的稳定性和转向性能。前轴梁不合格或失效对整车性能的影响

15、：比如卡车整车初装时经常出现的跑偏问题中,一部分就是主销孔与转向节综合形成的角度误差造成的。使用后偶尔出现的前轴梁断裂现象、还有俗称的“辟跨”现象，即前轴梁变形或断裂，显然是前轴梁刚度和强度不足引起的。另外，在整车初装和用户使用不长时间后出现的前桥抖动的现象，当然不应该完全排除前轴梁主销孔及其端面加工精度低的原因。还有一个往往被忽视的问题即左右轮对中心不对称。所有这些整车质量问题往往多因素重叠作用，很难明确判定，但是前轴梁不合格会加剧和放大其它部件(如制动器)的质量问题。现行常用的汽车前轴梁机加工过程中，普遍存在着难于同时满足主销孔粗糙度及孔径精度、主销孔轴线与上下端面垂直度、主销孔与锁销孔的

16、中心距等问题。为了解决前轴梁机加工中出现的这个技术瓶颈，提高前轴梁产品质量，用较低的投入得到较高的产出，突破以往传统的加工工艺，本文制定一种适应国内前轴梁加工的工艺方案，并将其应用于实践。文中分析了汽车前轴梁的结构特点和技术特点，提出了先加工主销孔、再以主销孔为基准加工锁销孔的工艺方案。提出钻铣钻铰的关键工艺解决办法。并在此基础上，将新工艺应用于实践中，较好地解决了前轴梁机加工中存在的主锁销中心距问题及两主销孔上下端面对主销孔轴线的垂直度问题。实践证明加工质量得到了显著提高，是一种可行的新工艺。本论文从资料查阅加工工艺设计夹具设计撰写论文历时三个月，具体流程如下所示： 熟悉和分析产品零件图 查

17、阅零件机械加工工艺文献资料 机械加工工艺过程设计 机床夹具设计 毕业设计说明书撰写二、零件的分析2.1、零件在产品中的作用：汽车前轴梁在整车中承担载重、支承、转向的功能，属于汽车上重要零部件。前轴的主销外倾、内倾以及后倾(仅部分产品)等倾角以及它与转向节和拉杆等零部件组成的杆系，构成汽车转向系的执行部分,保证整车直线行驶的稳定性和转向性能。零件的两端拳头部位有两个的孔，用以安装主销，来铰接转向节与前轴梁，实现转向功能。两端拳头部位侧面有两个的孔，用以安装带有螺纹的楔形锁销，将主销固定在前轴梁拳部的孔内，使之不能转动。2.2、零件的工艺分析：1、零件结构分析：零件结构工艺性是指在满足使用要求的前

18、提下，制造零件的可行性与经济性，它由零件结构要素的工艺性和零件整体结构的工艺性两部分组成。汽车前轴梁是长杆类对称零件，共有三组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。分述如下：以两弹簧座的四个侧面作为粗基准，再用两个短V形块支承两弹簧座背面来加工。这一组加工表面包括：两个14.6mm的孔、两个尺寸为108mm的与14.6mm相垂直的平面、还有在两个平面上的八个15mm的孔。以两钢板弹簧座底面平面及两孔定位为基准的加工表面。这一组加工表面包括：两个主销孔、与两个主销孔垂直的上下端面以主销孔及下端面为基准的加工表面。这一组加工表面包括：两个的锁销孔、还有与平行的两个的孔。由以上分析可得，对于这三组加

19、工表面而言，分别要借助专用夹具来加工，对于后面两组加工表面，可以先加工其中一组表面，然后借助专用夹具来加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2、零件的技术要求分析：由零件图分析知，选择材料为45号钢，该材料具有它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。零件硬度需要达到HB241-286，45号钢的机械性能很好，但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，所以如果需要表面硬度，又希望发挥45号钢优越的机械性能，常将45号钢表面淬火(高频淬火或者直接淬火)，这样就能得到需要的表面硬度。最后需要进行探伤检查，非加工表面涂防锈漆。2.3、零件的生

20、产类型的确定与生产纲领的计算：1、生产类型的确定：汽车前轴梁质量估计为124kg，属中型机械，由表可知生产类型为大量生产。2、生产纲领的计算：生产纲领时企业根据市场需求和自身的生产能力决定生产计划。在计划期内应当生产的产品产量和进度计划成为生产纲领。计划期一般为一年，所以生产纲领一般就是年产量。零件的生产纲领应计入废品和备品的数量，常按下式计算：N=Qn（1+）式中 N零件的年产量，单位为件/年 Q产品的年产量，单位为台/年 n每台产品中，该零件的数量，单位为件/台 备品率 废品率结合生产实际：零件的备品率和废品率和分别取2和5，代入公式计算得：N=9100x1x（1+2+5）=9737件生产

21、纲领的大小决定了产品的生产类型，而各种生产类型下又有不同的工艺特征，制订工艺规程必须符合其相应的工艺特征。因此，生产纲领是制订和修改工艺规程的重要依据。三、工艺规程的设计3.1、确定毛坯的制造形式：零件材料为45号钢。考虑到前轴是汽车上承受较大的保安件，零件在工作过程中经常承受变载荷和冲击性载荷，所以要求具有较高的强度和疲劳寿命，因此选用锻件，以保证零件工作可靠。由于零件年产量为9100台/年，已达到大批量生产，故采用模锻成型。这对提高生产率、保证加工质量也是有利的。3.2、基准的选择：3.2.1 粗基准的选择按照有关粗基准的选择原则，当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有

22、若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作为基准。先选择零件上两弹簧座的四个侧面作为粗基准，利用专用夹具沿侧面双向夹紧，以消除、两个自由度，再用一组共两个短V形块支承两弹簧座背面消除一个自由度，铣端面和钻孔不需要完全定位。这一组要加工的零件表面有铣尺寸为108mm的端面、钻两个14.6mm孔、钻八个15mm的孔。然后选择钢板弹簧座底面平面及两15mm孔定位。即一面两销定位。要加工的零件表面有两个28mm主销孔与倒角及其上下端面。3.2.2 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 零件的各精确尺寸均以精加工后的

23、28mm主销孔和钢板弹簧座侧面为精基准。此时要加工的表面有两个15mm锁销孔和两个16mm孔及倒角。3.3、工艺路线方案：方案一：工序1：锻坯、调质HB241286工序2：铣尺寸为108mm的两钢板弹簧座底面工序3：钻两钢板弹簧座平面两孔14.6mm，八孔15mm工序4：锪两钢板弹簧座八个背孔32mm工序5：粗铣两主销孔上下端面工序6：精铣两主销孔上下端面工序7：钻扩铰28mm两主销孔，倒角2x45工序8：钻扩铰15mm两锁销孔工序9：钻扩铰16mm两孔，倒角2x45工序10：探伤检查工序11：去刺，清洗，未加工表面涂防锈漆工序12：终检在该方案中，存在以下问题:以主销孔定位钻15mm锁销孔时

24、，钻头经过十字相贯孔时，易出现单边切削现象，发生偏移，造成主销孔与锁销孔中心距不易保证。方案二：工序1：锻坯、调质HB241286工序2：铣尺寸为108mm的两钢板弹簧座底面工序3：钻两钢板弹簧座平面两孔14.6mm，八孔15mm工序4：锪两钢板弹簧座八个背孔32mm工序5：钻扩铰15mm两锁销孔工序6：粗铣两主销孔上下端面工序7：精铣两主销孔上下端面工序8：钻扩铰28mm两主销孔，倒角2x45工序9：钻扩铰16mm两孔，倒角2x45工序10：探伤检查工序11：去刺，清洗，未加工表面涂防锈漆工序12：终检在该方案中，存在以下问题：因该工艺方法是采用先钻15mm锁销孔后钻28mm主销孔，而主销孔

25、孔径及位置尺寸为关键尺寸, 主销孔孔径精度不易保证，采用先精铣主销孔上下端面后加工主销孔，端面相对主销孔的垂直度难以保证。方案三：工序1：锻坯、调质HB241286工序2：铣尺寸为108mm的两钢板弹簧座底面工序3：钻两钢板弹簧座平面两孔14.6mm，八孔15mm工序4：锪两钢板弹簧座八个背孔32mm工序5：粗铣主销孔上下端面工序6：钻扩铰28mm两主销孔，倒角2x45工序7：精铣两主销孔上下端面工序8：钻扩铰15mm两锁销孔工序9：钻扩铰16mm两孔，倒角2x45工序10：探伤检查工序11：去刺，清洗，未加工表面涂防锈漆工序12：终检方案三提出先对28mm主销孔进行精加工，再以主销孔为基准加

26、工15mm锁销孔和16mm孔的工艺，以主销孔及下端面为定位基准，两钢板弹簧座侧面为辅助支承装夹好工件，工件装夹好后，沿纵向滑台运行至加工部位开始工作。在主销孔部位对刀具采用上下定位装夹方式，在此工艺中，关键之处在于采用三工位动力头分别装夹钻头、扩刀及铰刀完成钻扩钻铰四个加工过程。该工艺具有如下特点: 一是设备采用了专用设备，在强度及刚度方面得到了保证，且效率得到提高。二是将各类刀具有机地结合在一起，形成了较好的切削组合。既提高了效率又保证了质量。三是工装设计简单合理。首先普遍使用钻头钻孔，再利用扩刀半精加工，最后用铰刀进行孔的精加工，既提高了效率又保证了质量。工装设计简单合理，采用上下定位以确

27、保刀具在加工过程中不发生偏移，以精度较高的主销孔定位确保定位基准的可靠性，以利刀具加工。3.4、选择加工设备及工艺设备：由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。（1） 粗铣两钢板弹簧座底面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X53K立式铣床。选择面铣刀，专用夹具，专用量仪。（2） 钻8-15mm孔和2-14.6mm孔。选用摇臂钻床Z3025Bx10。选择锥柄麻花钻，专用夹具，快换夹头，专用量仪。（3） 粗、精铣主销孔上下端面

28、。采用立铣，选择X53K立式铣床。选择面铣刀，专用夹具，专用量仪。（4） 钻扩铰2x28mm主销孔，倒角2x45。选用摇臂钻床Z3035B。选择锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用铰刀，专用夹具，快换夹头，专用量仪。锪两钢板弹簧座8-32mm孔。选用直径为32mm、带可换导柱锥柄平底锪钻。（5） 钻扩铰15mm锁销孔、钻扩铰16mm孔，倒角2x45。综合考虑零件的尺寸大小，仍选用摇臂钻床Z3025Bx10。选择锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角，选用锥柄机用铰刀，专用夹具，快换夹头，专用量仪。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。3.5、机械加工余量、工序

29、尺寸及毛坯尺寸的确定：前轴梁零件材料为45号钢，硬度HB241-286，毛坯质量约为124kg，生产类型为大量生产，采用在锤锻上合模模锻毛坯。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：两钢板弹簧座底面：表面粗糙度Ra=12.5um，只需要粗加工。查实用机械加工工艺手册表3-37得：Z毛坯=4.0mm查表得：粗铣经济精度IT12：T粗铣=0.35mm计算：毛坯尺寸=78mm+4.0mm=82mm查机械制造工艺设计简明手册表3.1-27得，粗铣=3-8mm，所以一次粗铣即可。粗铣后尺寸等于工件设计尺寸78mm。结果如下图：主销孔上下端面：表面粗糙度要求为

30、Ra=3.2um，需要精铣才可以达到。查表得：Z毛坯上=4mm （锻件上端面）Z毛坯下=3mm （锻件下端面）Z粗铣=2.5mm粗铣经济精度IT12=0.35mm精铣经济精度IT10=0.14mm计算：毛坯尺寸=65mm+4mm+3mm=72mm第一次粗铣尺寸=72mm- Z粗铣=72mm-2.5mm=69.5mm第二次粗铣尺寸=69.5mm-2.5mm=67mm上端面精铣余量=4mm-2.5mm=1.5mm下端面精铣余量=3mm-2.5mm=0.5mm第一次精铣尺寸=67mm-1.5mm=65.5mm第二次精铣尺寸等于工件设计尺寸65mm按入体方向标注公差，结果如下图：前轴梁的锻件毛坯图3.

31、6确定切削用量及基本工时：工序8：钻、扩、铰16mm孔，倒角2x45（1） 钻孔14mm。确定进给量f：根据金属切削简明手册表2.7，当钢的b小于800MPa，d0=14mm时，f=0.250.31（mm/r）根据摇臂钻床Z3025Bx10说明书，现取f=0.25mm/r。切削速度：根据金属切削简明手册表2.13及表2.14，查得切削速度=19（m/min）所以=432（r/min）根据机床说明书，=400r/min，故切削速度为=17.6（m/min）切削工时：l=54mm，l1=9mm，l2=3mm=0.66（min）以上为钻一个孔时的机动时间。故本道工序的机动工时为=2=1.32（min

32、）（2） 扩钻15.75mm孔。利用15.75专用钻头对14mm的孔进行扩钻。根据金属切削简明手册表2.10得，f=0.60.7（mm/r）查机床说明书，取f=0.63mm/r机床主轴转速：取n=125r/min，其切削速度= 6.18m/min切削工时：=0.762（min）当加工两个孔时=2=1.52（min）（3） 铰16mm孔。确定进给量：根据金属切削简明手册表2.11，当钢的b小于900MPa，d0=16mm时，f=0.651.4mm/r根据机床说明书，现取f=1.00mm/r。机床主轴转速：取n=250r/min，其切削速度=12.57m/min切削工时：=0.24(min)以上为

33、钻一个孔时的机动时间。故本道工序的机动工时为=2=0.48（min）（4） 倒角2x45单面。采用锪钻。为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与扩孔时相同：n=125r/min，手动进给。工序:2：铣尺寸为108mm的两钢板弹簧座底面本道工序只需要粗铣，参考机床说明书，机床功率=10kw，查金属切削简明手册表3.3得，=0.08mm/齿切削速度：参考有关手册，确定=27m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=225mm，齿数z=20。得=38（r/min）现采用X53K立式铣床，根据机床说明书（工艺手册表4.2-36），取=37.5r/min，故实际切削速度为=26.5（m/min）当=37.5

34、r/min时，工作台的每分钟进给量应为=z=60（mm/min）根据机床说明书，正好有=60（mm/min），直接选用该值。切削工时：本工序是粗铣，整个铣刀不必铣过整个工件，查机械工艺设计简明手册表6.2-7得，刀具的行程l1+l2+l3=108+33=114mm，所以机动工时=1.9（min）工序6：粗铣主销孔上下端面根据X53K机床说明书，机床功率=10kw，查金属切削简明手册表3.3得，=0.11mm/齿，切削速度仍选择=27m/min。采用高速钢镶齿三面刃铣刀，=200mm，齿数z=20。得=42.97（r/min）现采用X53K立式铣床，根据机床说明书（工艺手册表4.2-36），取=

35、47.5r/min，故实际切削速度为=29.8（m/min）当=47.5r/min时，工作台的每分钟进给量应为=z=104.5（mm/min）查机床说明书，取118 mm/min切削工时：由于是粗铣，整个铣刀不必铣过整个工件，查机械工艺设计简明手册表6.2-7得，刀具的行程l1+l2+l3=54+3+3=60mm，所以机动工时为=0.51（min）以上为粗铣一个端面的机动工时。所以本工序的机动工时为=4=2.04（min）四、专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。按照毕业设计任务书要求，设计前轴梁16mm钻夹具。本夹具将用于摇臂钻床Z3025Bx10。刀

36、具为选择锥柄麻花钻，锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角，选用锥柄机用铰刀。4.1、问题的提出：本夹具主要用来钻、扩、铰16mm有一定的精度要求，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何保证加工质量，其次才是提高劳动生产率，降低劳动强度。4.2、夹具设计：4.2.1、定位基准的选择：方案一：以两弹簧座的四个侧面作为粗基准，再用两个短V形块支承两弹簧座背面夹紧。方案二：以mm主销孔及下端面为基准，两钢板弹簧座侧面为辅助支承装夹紧。要加工的两孔都有一定的精度要求，方案一以未加工的表面作为精基准，不能满足。方案二是以精加工后的主销孔作为精基准，由零件图可知，16mm孔表面有精度要求，为了使加工精度能够达到要求，

37、应该选择主销孔定位的专用夹具。根据六点定位原则，方案二可取。两钢板弹簧座侧面定位选择可调支承，主销孔定位选择定位销。4.2.2、导向元件：对于钻夹具，应正确的选择钻套的型式和结构尺寸。当工件上被加工的孔需要在一次装夹下依次进行钻、扩、铰孔加工时，由于刀具直径逐次增大，需采用外径相同而内孔尺寸随刀具变更的钻套来引导刀具，所以选择快换钻套。4.2.3、夹紧力的确定：(1) 夹紧力方向的确定确定原则：夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面；夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形；夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。本次设

38、计采用与工件端面垂直方向为夹紧力方向。（2）夹紧力作用点的选择选择原则：夹紧力的作用点应与支承点对应，或在支承点确定的区域内；夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位；夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位本次设计的夹紧力作用点靠近零件轴线均匀分布，满足要求。（3）夹紧力大小的确定在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，易切削力的作用点、方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况。根据切削力、夹紧力以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。本次设计的夹紧力由计算得出。4.2.4、切削力和夹紧力的计算：刀具：锥柄麻花钻、锥柄扩

39、孔复合钻、锥柄机用铰刀刀具材料：高速钢查机械加工工艺师手册表17-16、表17-17得，钻孔时： 切削力F=667df0.7KF式中：d=15.5mm f=0.25mm （每转进给量） KF=()0.75=1计算得：切削力F=667x15.5x0.250.7x1= 3917.56（N）在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数K=K1K2K3K4式中：K1-基本安全系数，1.2 K2-加工性质系数，1.0 K3 -刀具钝化系数，1.3 K4-断续切削系数。1.2则F=1.2x1.0x1.3x1.2x3917.56= 7333.67（N）单个螺旋夹紧产生的夹紧力按下式计算：式中 W0 单个螺旋夹

40、紧产生的夹紧力 Q 原始作用力（N） L 作用力臂(mm) 当量摩擦半径（mm） 螺杆端部与工件的摩擦角 螺旋副的当量摩擦角 螺纹中径之半 螺纹升角查机床夹具设计手册表1-2-8、1-2-9代入数据计算得：（N）4.3、定位误差的分析：工件的主要公差要求为孔径尺寸要求16mm 。夹具的主要定位元件是定位销，该销的尺寸和公差现定与零件在工作时与其相配的轴的尺寸与公差相同。查表得，孔的基本偏差为H7，与之配合的基轴制轴的基本偏差为h6，查表，即为定位销与零件的最大间隙为max=0.03-0.012=0.018mm而零件要求的最小偏差为 min=0-0=0mm因此最大间隙满足精度要求。4.4、夹具操

41、作简要说明：如上所述，本道工序采用手动夹紧，夹具体通过T形块固定在摇臂钻床的工作台上，在加工时，先松掉螺栓，取下钻模，将工件主销孔穿过定位销放在支承板上，钢板弹簧座侧面靠在支承板凸起处，再套上钻模，找准位置，拧紧螺栓，将钻头对准钻套进行加工，即可加工出孔。然后取下快换钻套和衬套，换上扩孔钻和铰刀，即可进行扩孔和铰孔的加工了，加工完成后松掉螺栓，取下钻模。夹具装配图及相关零件图见附图。五、设计总结毕业设计是大学期间最综合的一次课程设计，本次毕业设计我的选题是汽车载重系前轴梁工艺分析研究，即设计前轴梁的工艺路线、方案以及各工序工艺装备的选择，同时要对其中的钻孔工序进行专用夹具设计。为了顺利完成毕业

42、设计，我查阅了大量资料，包括从图书馆借阅了大量书籍，利用网络资源了解要设计的基本内容，并看到前轴梁实物，这样更加使我对课题的认识更加系统全面。经过大量精心的准备，我基本上了解了机械零件加工工艺过程设计的方法和流程，在设计的过程中，遇到不懂的知识点就随手查阅工具书和课本，使自己加深了大学期间所学的专业知识。遇到自己不能解决的疑问，及时和指导老师沟通，使我受益匪浅，在此向两位老师表示衷心的感谢。通过这次毕业设计，使我重新温习了大学四年所学习的理论知识，我想这对即将工作的我将会有很大的好处。当然，毕业设计不仅是温习了知识，也锻炼了遇到问题该怎么做，如何去解决。最后，感谢学校和学院领导给了我这么一次历

43、练自己的机会，我会在以后的工作学习中努力做好本职工作，不辜负家长、学校、老师的期望。六、参考文献1. 简明机械加工工艺手册 陈宏钧主编 机械工业出版社 2008.12. 实用机械制造工艺设计手册 王凡主编 机械工业出版社 2008.53. 机械制造工艺学，陈明主编 机械工业出版社 20054. 机械制造工艺学 王先逵主编 机械工业出版社 2004年5金属切削原理与刀具 第四版 陆剑中主编 机械工业出版社 20086. 机床夹具设计 王启平 哈尔滨工业大学出版社 2005年7. 机械制造工艺学课程设计指导书 赵家齐主编 机械工业出版社 2007版8. 机械制造工艺基础 第二版 傅水根主编 机械工

44、业出版 2006年9. 机械制造装备设计 李庆余 机械工业出版社 2003年 附录附录NC Technology1、Research current situation of NC lathe in our timesResearch and development process to such various kinds of new technologies as numerical control lathe , machining center , FMS , CIMS ,etc. of countries all over the world, linked to with the

45、 international economic situation closely. The machine tool industry has international economy to mutually promote and develop, enter 21 alert eras of World Affairs, the function that peoples knowledge plays is more outstanding , and the machine tool industry is regarded as the foundation of the manufacturing industry of the machine, its key position and strategic meaning are more obvious. Within 1991-1994 years, the economic re