摇臂支架加工工艺及钻Φ2孔夹具设计【CAD图纸和说明书】
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摘 要
这次设计的是摇臂支架Φ2mm孔的夹具。包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次实际的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。
目 录
摘 要I
AbstractII
1 零件的工艺性分析1
1.1 摇臂支架的技术要求1
1.2 审查摇臂支架的工艺性1
1.3 确定摇臂支架的生产类型2
2 确定毛坯、绘制毛坯简图2
2.1 选择毛坯2
2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量2
3 拟定摇臂支架的工艺路线3
3.1 定位基准的选择3
3.2 表面加工方法的确定4
3.3 加工阶段的划分5
3.4 工序的集中和分散5
3.5 工序顺序的安排5
3.4 机床设备和工艺装备的选用7
3.5 加工余量，工序尺度和公差的确定7
3.6 切削用量、时间定额的计算7
4 专用机床设计夹具9
4.1 专用钻床夹具设计9
4.2 问题的指出9
4.3 确定夹具的结构方案10
4.4 关于定位误差的分析10
5 方案综合评价与结论10
6 体会与展望10
参考文献12
1 零件的工艺性分析
1.1 摇臂支架的技术要求
加工表面尺寸及偏差(mm)公差/mm及精度等级
表面粗糙度Ra/μm形位公差/mm
摇臂支架底面20IT11
3.2
摇臂支架耳朵端面54IT76.3
摇臂支架耳朵表面12IT80.8
Φ3mm孔Φ3IT1212.5
Φ4mm孔0.018，IT86.3
Φ10.5mm孔Φ10.5IT1212.5
Φ6.1mm孔Φ6.1IT1212.5
摇臂支架外圆表面Φ20IT126.3
摇臂支架在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，支架材料一般采用高强度碳钢和合金钢；该摇臂支架采用45钢。 耳朵表面要求高频淬火处理，硬度为52~56HRC。
1.2 审查摇臂支架的工艺性
分析零件图可知，该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削，车削，钻床的粗加工就可以达到加工要求。主要工作表面加工精度虽然相对较高，但在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量的加工出来。
由此可见，该零件的工艺性较好。
- 内容简介：
-
机械加工工艺卡片 工件名 称 钻 2-2 孔 工序号 11 零件名称 摇臂支架 零件号 零件重量 kg 同时加工件数 材料 毛坯 牌号 硬度 型号 重量 HT200 HBS151229 铸件 6.16kg 设备 夹具 辅助工具 名称 型号 专用夹具 立式钻床 Z525 安装 工步 安装及工步说明 刀具 量具 走刀长度 mm 走刀次数 切削深度mm 进给量mm/r 主轴转速r/min 切削速度m/min 基本工 时 min 1 钻直径为 2 的孔 高速钢锥柄 麻花钻 1 0.15 960 29.54 0.39 2 钻另一直径为 2的油孔 高速钢机用 铰刀 1 1.3 195 6.1 0.28 设计者 指导老师 共 1 第 1 页 nts 页 nts 工 艺 过 程 卡 片 产品名称 零 件 名 称 零 件 图 号 工艺文件总编号 汽车 摇臂支架 材料名称 材料牌号 材料规格 毛坯种类 硬度 毛坯外形尺寸 毛重 净重 材料消耗定额 每台件数 单件工时定 额 灰 口 铸铁 HT13 33 铸造 HB207233 1 工序号 工 序 内 容 设 备 夹 具 刃 具 量 检 具 工序工时定 额（分） 名称 型号 名称 规格 名称 规格 名称 规格 1 铸 造 2 清理表面残余沙粒 3 人工时效温度（ 500 550 ）消除应力 4 夹右圆柱面车左端外圆和端面 及退刀槽 车床 CA6140 专用夹具 硬质合金刀 UT15 5 车 左 外圆柱面 ，端面 及退刀槽 车床 CA6140 专用夹具 硬质合金刀 YT15 卡 尺 6 铣宽 20 的底面 铣床 X51 专用夹具 端面铣刀 卡尺 7 钳工划线定各中心孔的位置 车床 CA6140 专用夹具 75车刀 卡尺 8 钻直径为 3 的孔 ，扩直径为 4 的孔深 4 立式钻床 Z535/Z32K 专用夹具 麻花钻、扩刀、 铰刀 35 量规 9 钻直径为 10.5 的空 立式钻床 Z535 专用夹具 10 钻直径为 6.1 的孔 立式钻床 Z535 专用夹具 锥柄麻花钻 11 钻 2-%c2 孔 立式钻床 Z535 专用夹具 麻花钻、扩刀、 铰刀 10 量规 12 专用夹具磨直径为 12 的左端外圆 磨床 M2050 专用夹具 砂轮 卡尺 13 专用夹具磨直径为 12 右端外圆 磨床 M2050 专用夹具 砂轮 14 质检， 15 入库 nts 课 程 设 计 题 目： 摇臂支架 的机械加工工艺规程及工艺 装备设计 班 级： 姓 名 ： 指导教师 ： 完成日期 ： nts I 一、设计题目 (学生空出，由指导教师填写 ) 二、 原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :大批大量生产 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程 综合 卡片 (参附表 1) 1 张 (4) 与所设计夹具对应 那道 工序的工序卡片 1 张 (4) 夹具装配图 1 张 (5) 夹具体 零件 图 1 张 (6) 课程设计说明书 (5000 8000 字 ) 1 份 四、 四、进度安排 (参考 ) (1) 熟悉零件 ,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线 ,填写工艺过程综合卡片 5 天 (3) 工艺装备设计 (画夹具装配图及夹具体图 ) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 五、 指导 教 师 评语 成 绩： 指导教师 日 期 nts I - I - 摘 要 这次设计的是摇臂支架 2mm 孔的夹具。包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。最后拟定工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的 .这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习 ,也是一次理论联系实际的训练 ,因此 ,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位 。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次实际的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 nts II - II - Abstract The rocker is designed to support the fixture 3 mm hole. Inc lud ing parts map, rough map, one of the assemb ly, machining process card and the card with a process. According to the nature of parts and components in the face of the map on the roughness of rough determine the s ize and mechanical Jiagongyuliang. Finalizing the road map process, the enactment of the workp iece c lamp ing programme, to draw fixture assembly. Machinery Manufacturing Techno logy curric ulum des ign is finis hed we learn all the bas ic course of the Univers ity, techno logy and the most basic course after the spec ializ ed, whic h is our grad uatio n project before conducting the vario us courses of study by an in-depth comprehens ive review of the total, is also a Theory with practical training, therefore, in our four years of university life occupy an important position. For me personally, I hope that through the curriculum des ign of their future will be engaged in the work of a real training exerc ise from its own analysis, problem-solving ab ilities. As capacity constraints, there are still many defic ienc ies in the design, ask teachers to give guidance. nts辽宁工程技 术大学课程设计 III - III - 目 录 摘 要 . I Abstract . II 1 零件的工艺性分析 .1 1.1 摇臂支架的技术要求 .1 1.2 审查摇臂支架的工艺性 .1 1.3 确定摇臂支架的生产类型 .2 2 确定毛坯、绘制毛坯简图 .2 2.1 选择毛坯 .2 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 .2 3 拟定摇臂支架的工艺路线 .3 3.1 定位基准的选择 .3 3.2 表面加工方法的确定 .4 3.3 加工阶段的划分 .5 3.4 工序的集中和分散 .5 3.5 工序顺序的安排 .5 3.4 机床设备和工艺装备的选用 .7 3.5 加工余量，工序尺度和公差的确定 .7 3.6 切削用量、时间定额的计算 .7 4 专用机床设计夹具 .9 4.1 专用钻床夹具设计 .9 4.2 问题的指出 .9 4.3 确定夹具的结构方案 .9 4.4 关于定位误差的分析 .9 5 方案综合评价与结论 . 10 6 体会与展望 . 10 参考文献 . 12 nts辽宁工程技 术大学课程设计 1 - 1 - 1 零件的工艺性分析 1.1 摇臂支架的技术要求 加工表面 尺寸及偏差(mm) 公差 /mm 及精度等级 表面粗糙度Ra/ m 形位公差/mm 摇臂支架底面 20 IT11 3.2 摇臂支架耳朵端面 54 IT7 6.3 摇臂支架耳朵表面 12 016.0034.0IT8 0.8 3mm 孔 3 IT12 12.5 4mm 孔 015.0033.04 0.018， IT8 6.3 10.5mm 孔 10.5 IT12 12.5 6.1mm 孔 6.1 IT12 12.5 摇臂支架外圆表面 20 IT12 6.3 摇臂支架在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，支架材料一般采用高强度碳钢和合金钢；该摇臂支架采用 45钢。 耳朵表面要求高频淬火处理，硬度为 5256HRC。 1.2 审查摇臂支架的工艺性 分析零件图可知，该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精 0 . 1 1 0 0 D 0 .0 5 D nts辽宁工程技术大学课程设计 2 - 2 - 度都比较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削，车削，钻床的粗加工 就可以达到加工要求。主要工作表面加工精度虽然相对较高，但在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量的加工出来。 由此可见，该零件的工艺性较好。 1.3 确定摇臂支架的生产类型 摇臂支架属于轻型零件，大批量生产。 2 确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯 毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。 由于摇臂支架在工作过程中要成熟冲击载 荷，为增强其强度和韧性，且根据生产纲领为大量生产，毛坯选用锻件。为提高生产率和锻件的精度，采用模锻方法来制造毛坯。 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由表 2-10表 2-12 可知，要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量，应该先确定一下各个因素。 1.公差等级 由摇臂支架的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2.锻件重量 计算后，摇臂支架的重量约为 0.23KG，初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为 0.4KG. 3.锻件形状复杂系数 对零件图金星分析计算，可大致确定锻件外廓包容提的长度、宽度、高度 。即 L=54mm， b=32mm， h=53mm。由公式（ 2-3）和（ 2-5）可计算nts辽宁工程技术大学课程设计 3 - 3 - 出该锻件的形状复杂系数 S=0.526。属于 S2级。 4.锻件材质系数 摇臂支架的材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢。所以该锻件的材质系数属于 M1级。 5.锻件分模线形状 根据该零件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于直分模线。 6.零件表面粗糙度 由零件图可知，各个加工表面的粗糙度 Ra 大多数都大于等于 3.2 m。 根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表如下 锻件重量/kg 包容体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级 0.4 0.76 S2 M1普通级 项目 /mm 机械加工余量 /mm 尺寸公差/mm 备注 厚度 32 1.52.0 (取 2.0) 1.4 0.14.0 表 2-11 表 2-13 宽度 54 1.52.0 (取 2.0) 1.6 2.14.0 表 2-11 表 2-13 宽度 25 1.52.0 (取 2.0) 1.2 8.04.0 表 2-10 表 2-13 3 拟定摇臂支架的工艺路线 3.1 定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分。 通常先确定精基准，后确定粗基准。 1.精基准的选择 根据该摇臂支架的技术要求和装配要求，选择摇臂支架的底面和摇臂支架耳朵的端面作为精基准。零件上的很多表面都可以采用它们作为nts辽宁工程技术大学课程设计 4 - 4 - 基准来进行加工。即遵循了“基准统一”的原则。摇臂支架的底面是设计基 准，选用其做精基准定位加工 10.5mm 孔和 . mm 孔以及摇臂支架的外圆 20mm。摇臂支架耳朵的端面做为精基准，可以钻3mm 孔和 4mm 孔。这样就实现了设计基准和工艺基准的重合。同时也保证了被加工表面的平行度要求。 2.粗基准的选择 选择粗基准，要注意表面是否平整，有没有飞边，毛刺或者其他缺陷。我选择摇外圆 20mm 的外圆面做粗基准。 3.2 表面加工方法的确定 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra/ m 加工方案 备注 摇臂支架底面 IT11 3.2 粗铣 半精铣 表 1-8 摇 臂支架耳朵端面 IT7 6.3 粗铣 精铣 表 1-8 摇臂支架耳朵表面（淬硬） IT8 0.8 粗车 半精车 磨削 表 1-6 3mm 盲孔 IT12 12.5 钻 表 1-7 4mm 孔 IT13 6.3 钻 铰 表 1-7 10.5mm 孔 IT12 12.5 钻 表 1-7 6.1mm 孔 IT12 12.5 钻 表 1-7 nts辽宁工程技术大学课程设计 5 - 5 - 3.3 加工阶段的划分 该零件加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工。 在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工。保证其他 加工表面的精度要求。然后钻 10.5mm 孔和 6.1mm孔。粗车摇臂支架外圆表面和摇臂支架前臂表面，在半精加工阶段，完成摇臂支架外圆表面和摇臂支架前臂表面的半精车，以及各种孔的钻，扩和铰方案。在精加工阶段，进行摇臂支架前臂表面的磨削加工。 3.4 工序的集中和分散 零件选用工序集中的原则安排摇臂支架的加工工序。该摇臂支架的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短付诸实践，而且由于在一次装家中加工了许多表面，有利于保证各加工表面 之间的相对位置精度要求。 3.5 工序顺序的安排 1.机械加工顺序 （ 1）遵循“先基准后其他”的原则。首先加工精基准 摇臂支架的底面。 （ 2）遵循“先粗后精”的原则。先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。 （ 3）遵循“先主后次”的原则。先加工主要表面 摇臂支架的底面、摇臂支架耳朵端面、摇臂支架耳朵表面。 （ 3）遵循“先面后孔”的原则。首先加工各个端面和表面，后加工各个孔。 2.热处理工序 模锻成型后切边，进行调质。调制硬度为 241285HBS，并进行酸洗，nts辽宁工程技术大学课程设计 6 - 6 - 喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性， 消除毛坯表面印脱碳而对机械加工带来的不利影响。摇臂支架前臂表面在精加工之前需要进行局部淬火，提高它的耐磨性和在工作中成熟冲击载荷的能力。 3.辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中检工序。 综上所述，该摇臂支架的安排顺序为：基准加工 主要加工表面粗加工以及一些余量大的表面粗加工 主要表面半精加工和次要表面加工 热处理 主要表面精加工。 摇臂支架的工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 粗铣摇臂支架底面 卧式铣床 X60 高 速钢套式面铣刀 游标卡尺 2 精铣摇臂支架底面 卧式铣床 X60 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 3 粗铣摇臂支架耳朵端面 卧式铣床 X60 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 4 粗车外圆表面 数控车床CK6108A 高速钢车刀 千分尺 5 粗车台阶 数控车床CK6108A 高速钢车刀 千分尺 6 粗车摇臂支架耳朵表面 数控车床CK6108A 高速钢车刀 游标卡尺 7 粗车各槽倒角 数控机床CK6108A 高速钢车刀 卡规深度游标卡尺 8 钻 3mm 孔 台式钻床Z4006A 麻花钻 卡尺、塞规 9 钻、铰 4mm 孔 四面组合钻床 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 10 钻 2- 2mm 孔 、 10.5mm 孔 、 6.1mm孔 四面组合钻床 麻花钻 卡尺、塞规 11 半精车摇臂支架耳朵表面 数控车床CK6108A 高速钢车刀 游标卡尺 nts辽宁工程技术大学课程设计 7 - 7 - 12 精铣摇臂支架耳朵端面 卧式铣床 X60 高速钢套式面铣刀 游标卡尺 13 去毛刺 钳工台 平锉 14 热处理 耳朵表面局部淬火 淬火机 15 磨削摇臂支架耳朵表面 平面磨床M7120A 砂轮 游标卡尺 16 清洗 清洗机 17 压入钢球 4，孔口收口 18 终检 塞规、百分表等 3.4 机床设备和工艺装备的选用 1 在大批生产条件下，可以选用搞笑的专用设备和组合机床，也可以选用通用设备。 2 工艺装备主要包括刀具和量具，夹具等，在工艺卡片中要简明写出它们的名称，如百分表等。 此摇臂支架的生产类型为大批生产，所用的夹具均为专用夹具。 3.5 加工余量，工序尺度和公差的确定 加工 3mm 孔，根据所给的条件，可一次性钻出。 3.6 切削用量、时间定额的计算 一 .切削用量的计算 工序 8： 钻 3mm 孔，选用台式钻床 Z4006A ，高速钢莫氏锥柄阶梯麻 花钻。 1.背刀吃量的确定 pa=1.5mm 2.进给量的确定 由表 5-21，选取该工步的每转进给量 f =0.13mmnts辽宁工程技术大学课程设计 8 - 8 - r。 3.钻削速度的计算 由表 5-21，按照工件材料的条件选取，切削速度V=20 m min。由公式 5-1 可知， n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速n= 2123 r min。参照台式钻床 Z4006A 的主轴转速，取转速 n= 2900 r min.再将此 转速代入公式 n=1000v/ d 中，可求出该工序的实际钻削速度 m i n/3.271000/329001000/ mdnv 二 .时间定额的计算 1.基本时间mt的计算 根据表 5-41，钻孔的基本时间可由公式fnlllfnLtj 21 求得。式中， mml 48 ， 因 为 是 盲 孔 ， 所 以 02 l。mmmmmmkDl r 2154c o t23)21(c o t21 ；进给量 f =0.13mm r，n= 2900 r min，所以，fn lllfnLt j 21 =0.133min=7.96s. 2.辅助时间at的计算 at=0.15mt=0.15 7.96=1.2s 3.其他时间的计算 工序 8 的 其他时间 =xb tt =6% (at+mt)=0.55s 4.单件时间 djt的计算 工序 8 的单件时间 djt=7.96s+1.2s+0.55s=9.71s 将上述零件工艺规程设计的结果 ,填入工艺文件 . nts辽宁工程技术大学课程设计 9 - 9 - 4 专用机床设计夹具 4.1 专用钻床夹具设计 已知摇臂支架的材料为 45 钢，毛坯为锻件，所用机床为 立 式钻床 Z525，大批量生产，要求为工序 8 设计一个钻床夹具。 4.2 问题的指出 本夹具主要用来 钻 2 mm 孔。由于本工序的加工精度不高，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 4.3 确定夹具的结构方案 1) 确定定位元件 根据 零件图和 和规定的定位基准， 为了 减小 定位误差，按基准重合原则选 10 孔 端面和 10 孔定位 与 底面 孔为定位基准。选用 心轴 ） 限制 5 个自由 度在选 2) 确定导向装置 本工序选用可换钻套作为刀具的导向元件。查表后，确定钻套高度H=4mm， 排屑空间 h=1 mm。 4.4 关于定位误差的分析 本夹具的主要定位元件为 孔面口 ，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自 由尺寸精度要求 且是油孔 ， 故定位误差分析不予考虑， 可满足加工要求。 nts辽宁工程技术大学课程设计 10 - 10 - 5 方案综合评价与结论 2mm 孔的加工精度要求不高，只需要钻即可。在我设计 2mm 孔的夹具过程中，遇到了许多困难，例如，如何选择定位元件等。根据零件图和和规定的定位基准，为了减小定位误差，按基准重合原则 我们选择底面和 10 孔定位，因为我们钻的孔是 2mm 油孔没有精度要求，只要钻通即可。因此其他方面的误差 不予考虑，因此我感觉这套夹具还是比较合理的，适合大批量生产。 6 体会与展望 通过对摇臂支架的机械加工工艺及对 2mm 孔的夹具的设计，使我 学到了许多有关机械加工的知识 ,主要归纳为以下两个方面： 第一方面：摇臂支架外形较复杂，且其技术要求高，所以适当的选择机械加工中的定位基准 ,是能否保证摇臂支架技术要求的重要问题之一。对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。 而摇臂支架的机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的。摇臂支架的加工路线可以分为三个阶段：划分为粗加工，半精加工和精加工。 第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。 （ 1）、定位方案的设计：主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。 （ 2）、导向及 对刀装置的设计：由于本设计主要设计的是孔夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题。 （ 3）、夹具体设计：摇臂支架的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一部分切削力。所以夹具体的材料一般采用铸铁。 （ 5）、定位精度和定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工的各项
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