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1、目录一：机械制造工艺学课程设计的目的1二：弹簧夹头工艺设计的内容1（一） 零件的分析（弹簧夹头）1：弹簧夹头的作用及工作条件2：弹簧夹头的工艺分析（二） 工艺规程的设计1：确定毛坯的制造形式2：基面的选择3：制定工艺路线4：机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定5：确定切削用量及基本工时三：夹具设计四：主要参考文献一：机械制造工艺学课程设计的目的培养分析解决生产技术问题的能力，初步掌握设计工艺规程和机床夹具的基本方法，并巩固、深化已学得的理论知识，进一步培养熟悉和运用有关图册、图表等技术资料的能力，训练识图、制图、运算及编制技术文件的基本技能。二：弹簧夹头工艺设计的内容（一） 零件的分析（弹簧
2、夹头）1：弹簧夹头的作用及工作条件本次课程设计所采用的零件为弹簧夹头其作用如下：（1）能精确的定位与夹紧工件（或刀具） ，具有抵抗扭矩和承受来自多方向切削力的功能。（2）具有增大驱动力（拉力）和转换驱动力为工件（或刀具）夹紧力的功能。（3）具有快速松开工件（或刀具）的功能。（4）具有在不降低加工精度和使工件不受损害前提下的高重复精度。（5）具有能在较宽的主轴转速范围内工作与只有极小的夹紧力损失的能力。（6）在高速切削中的转动惯量最小。弹簧夹头通常在装有机床主轴的孔内使用，在工作中弹簧夹头必须保持与工件(或刀具)的定位基准相同如主轴。弹簧夹头和工件（或刀具）之间的相对运动将导致不正确的零件加工。
3、弹簧夹头与工件（或刀具）的相对转动或相对轴向移动都回使加工工件尺寸的一致性和几何精度受到影响。弹簧夹头采用弹性较好的优质合金钢制成，并经热处理使头部外锥与夹爪内壁有较高硬度以保证坚硬耐磨。每种规格的弹簧夹头所能夹紧工件的尺寸范围很小，所以它的应用范围很广，消耗量较大，适用于自动车床、万能铣床、螺纹磨床等各类设备。2：弹簧夹头的工艺分析（2） 弹簧夹头的生产工艺特点分析：该零件的生产纲领：N=Qn (1+%+ %)式中 N零件的年生产纲领（件 /台） ；Q产品的年产量（台 /年） ；n每台产品中，该零件的数量（件/台） ；%备品率;%废品率;设 Q=4000,n=1, %=10%,%=1%由上式
4、可算得 N=4440 件根据设计任务书的要求，制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，可制定该零件的年生产纲领为 4440（件/年） 。生产类型为中批生产。由生产类型可知该零件的工艺特点为：毛坯的制造方法部分铸件用金属模，部分锻件用模锻，毛坯精度中等，加工余量中等；机床通常采用通用机床，部分采用专用机床；夹具广泛使用专用夹具和可调夹具；刀具和量具按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；工件的装夹方法部分采用划线找正，广泛采用通用或专用夹具装夹。（3） 弹簧夹头的主要加工表面及设计基准分析弹簧夹头为了保证其精度,它的 11.2 的孔与 31的外圆锥表面与图中 A 面
5、有一定的要求.三个等分槽也有一定的要求.现分述如下:i. 应保证 11.2 的孔与 31的外圆锥表面与图中 A 面的同心度为 R0.02.A 面的表面粗糙度为 3.2ii. 三个等分槽加工时应有两个焊用销子分别是直径为10.45 和 12.4 的,插入 11.2 的孔中,用来涨大和缩小该孔.完工时 11.2 必须扩大至 12.4.由以上分析可知,应先加工 A 面的外圆,再以该圆为基准,加工 11.2 的孔与 31的外圆锥表面 .三个等分槽加工时应要先扩再缩,用焊接来实现.（二）工艺规程的设计1：确定毛坯的制造形式选取弹簧夹头的制造材料为弹簧钢，其具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、
6、强度极限、屈强比) 、抗弹减性能( 即抗弹性减退性能，又称抗松弛性能 )、疲劳性能、淬透性、物理化学性能(耐热、耐低温、抗氧化、耐腐蚀等) 。由前面可知其生产类型为中批生产，所以毛坯采用模锻件。2：基面的选择基面选择是工艺规程设计中重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证、生产率得到提高。否则不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者还会造成零件大批报废使生产无法正常进行。i. 粗基准的选择：因为弹簧夹头的毛坯属于轴类零件,所以应选择外圆为粗基准.ii. 精基准的选择： 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题.当设计基准与工序基准不重合时, 应该进行尺寸换算.3：制定工艺路线制定工
7、艺路线的出发点是应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到妥善保证，在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外还应当尽量考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序 1: 车焊用销子 (10.45)(12.4)工序 2: 夹外圆分别车外圆各部及锥面（须精加工的留磨量0.5mm） ，孔除须配合的孔留 0.5mm 磨量外，其余干到图纸尺寸 。 工序 3：钻孔（10） 。工序 4: 粗镗 细镗内孔,达到图纸要求.工序 5:攻 M12 的内螺纹.工序 6: 钻槽端部 3 个均布的小孔。工序 7: 铣三等份
8、槽但不铣通，端面留 4 5mm 量。工序 8: 去毛刺 .工序 9: 淬火 HRC45，发蓝。工序 10: 两端倒角 .工序 11: 焊三点 ,涨大(12.4)工序 12: 割开焊点 .工序 13: 去毛刺 .工序 14: 焊三点 ,缩小(10.45)工序 15: 顶两端倒角处磨外圆及锥面至尺寸。工序 16: 夹外圆磨内孔至尺寸。工序 17: 上磨床割开三条均布槽,去销子.工序 18: 去毛刺 .工序 19: 刻标记 .工序 20: 终检、入库。4：机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定弹簧夹头所使用的材料为弹簧钢，硬度为HV500, 毛坯重量约为 1kg，生产类型为中批生产，采用模锻毛坯 3
9、 级精度组（成批生产） 。 根据上述原材料及加工工艺分别对各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸确定如下：（1） 外圆表面（25，28，30 及锥面）25 的外圆长度为 10mm，结合 25 的外圆为了简化模锻毛坯的外形，现直接取外圆毛坯直径为 30，长度取为 65。25表面为自由尺寸公差，其表面粗糙度要求为 3.2，只要求粗加工，此时直径余量 5mm 完全可以满足要求。28 外圆表面是需要保证的尺寸，需要进行精加工，精度等级为 4，此时直径余量为 2mm 仍然可以满足要求.30 外圆表面长度为 9 为自由尺寸公差，其表面粗糙度要求为 6.4，只要求粗加工，结合锥面的最大直径及加工方法，
10、考虑模锻毛坯外形的简化，可以去毛坯直径为 42，长度取为 40，考虑到节省材料及零件尺寸要求，由以上分析可确定毛坯图（见附图） 。（2） 外圆表面沿长度方向的加工余量（30 及 25 的 端面）结合零件图查表，长度余量及公差分别取 1.5 上偏差+1.0 下偏差-0.5 和 1.75 上偏差 +1.2 下偏差-0.6（见机械制造工艺设计手册表 1-52）模锻斜度为 7 度（图纸要求） 。（3） 内孔毛坯是带有 10 孔的棒料，其中 18 的内孔精度要求不高，其中 11.2 的内孔及 M12 的螺纹孔精度要求较高，精度等级介于 IT7IT8 之间，参照机械制造工艺手册表 1-29 及表 1-34
11、 确定工序尺寸及余量。对于 11.2 的孔：扩钻 11 2Z=1精镗 11.1 2Z=0.1细镗 11.2 上偏差+0.1 下偏差-0.05 2Z=0.1对于 18 的孔：钻孔 17 2Z=7扩钻 18 2Z=1对于 M12 的螺纹孔：直接用攻丝刀攻螺纹即可。（4） 11.2 孔的外端面按计算方法确定加工余量，参考机械制造工艺学课程设计手册表 1-54 实例进行计算。 模锻毛坯余量不平度：Rz=240um缺陷层：T 缺=250um（表 1-5）空间偏差：=1700um模锻毛坯公差：T=2200um (表 1-52)模锻斜度：7 度（图纸要求） 粗铣余量加工精度 ：IT12,公差：T=0.15m
12、m=150um加工表面粗糙度 6.4剩余空间偏差 ：（表 1-6）剩余空间偏差 =K 精 毛=0.061700um=102um式中：K 精精度提高系数 0.06（表 1-22） 毛模锻毛坯的空间偏差 磨两端面余量，加工精度及表面粗糙度要求达到 Ra1.6公差 T=0.07mm不平度 Rz=0.02mm=20um（表 1-12）缺陷层 T 缺=20um（表 1-12）剩余空间偏差： 精剩=K 精 剩=0.04102=4.08um其中：K 精精度提高系数 剩粗铣后的空间偏差102um最后将上面由手册中所查的各项数据分别填入下表，同时按照机械制造工艺设计手册第三页所规定的步骤，计算出这个表面的各道工
13、序的极限尺寸及余量值，也一并填入表中加工余量计算表余量组成 m 孔端面加工工序及工步 Rz T 缺 计算余量 m计算尺寸(mm)公差m极限尺寸（mm）最大 最小车端面模锻毛坯铣两端面磨两端面5 确定切削用量及基本工时工序 1：车两根焊用销子(10.45, 12.4)这两根销子是用来涨大和缩小孔 11.02 的,起个支撑的作用.故粗糙度也不高,直接加工出来就行了.工序 2：车外圆及端面本工序采用计算法 加工条件工件材料弹簧钢，模锻。加工要求：车 25 及 30 端面 Rz200，粗车外圆25、28、30 及圆锥面。机床：CA6140 普通车床刀具：断面车刀：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 16X2
14、5 平方毫米,Kr=90 度,0=15，0=12，r=0.05mm 计算切削用量粗车端面：根据零件图及加工要求直接加工到尺寸：走刀量 f=0.4mm/r(表 3-13):计算切削速度（表 3-18）耐用度 t=45minV=163m/min：确定机床主轴转速Ns=13.3r/s按机床选取机床主轴转速 760r/min（表 14-3）所以实际切削速度 v=2.57m/s(154.4m/min)粗车外圆工序 3：内孔加工(11.2mm,18mm)钻内孔为 10 mm,钻通.f=0.42mm/r,Klf=0.42*0.9=0.38mm/r(表 3-38)v=0.25m/s(15m/min)(表 3-
15、42)Ns=1000v/Dw=250/31.4=7.96r/s按机床选取 Nw=7.65r/s所以实际切削速度 V=（107.65）1000=0.24m/s切削工时：切入 L1=10mm,切出 L2=2mm L=90mmTm=(L+L1+L2)（Nwf）=35s由于 11.2mm 的孔要与别的零件(也就是刀具)相配合,故其精度要求比较高,所以得留下 0.05mm 的精磨余量.也就是在本工序把此孔加工到 11.15mm f=0.1mm/rNw=1000r/min(16.6r/s)v=122.2m/min(2.03m/s)切削工时（一个孔）：（表 7-1）L=9mm,L1=2mm,L2=1mmTm=(L+L1+L2)（Nwf）=7.23s精镗孔至 11.2 上偏差+0.1 下偏差-0.05选用一个刀杆，利用金刚石镗床同时对工件进行粗精镗孔，故切
