摇臂支架的机械加工工艺规程及工艺装备设计

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机械052班完成日期2008628一、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11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50008000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摘要这次设计的是摇臂支架3MM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。ABSTRACTTHEROCKERISDESIGNEDTOSUPPORTTHEFIXTURE3MMHOLEINCLUDINGPARTSMAP,ROUGHMAP,ONEOFTHEASSEMBLY,MACHININGPROCESSCARDANDTHECARDWITHAPROCESSACCORDINGTOTHENATUREOFPARTSANDCOMPONENTSINTHEFACEOFTHEMAPONTHEROUGHNESSOFROUGHDETERMINETHESIZEANDMECHANICALJIAGONGYULIANGFINALIZINGTHEROADMAPPROCESS,THEENACTMENTOFTHEWORKPIECECLAMPINGPROGRAMME,TODRAWFIXTUREASSEMBLYMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYCURRICULUMDESIGNISFINISHEDWELEARNALLTHEBASICCOURSEOFTHEUNIVERSITY,TECHNOLOGYANDTHEMOSTBASICCOURSEAFTERTHESPECIALIZED,WHICHISOURGRADUATIONPROJECTBEFORECONDUCTINGTHEVARIOUSCOURSESOFSTUDYBYANINDEPTHCOMPREHENSIVEREVIEWOFTHETOTAL,ISALSOATHEORYWITHPRACTICALTRAINING,THEREFORE,INOURFOURYEARSOFUNIVERSITYLIFEOCCUPYANIMPORTANTPOSITIONFORMEPERSONALLY,IHOPETHATTHROUGHTHECURRICULUMDESIGNOFTHEIRFUTUREWILLBEENGAGEDINTHEWORKOFAREALTRAININGEXERCISEFROMITSOWNANALYSIS,PROBLEMSOLVINGABILITIESASCAPACITYCONSTRAINTS,THEREARESTILLMANYDEFICIENCIESINTHEDESIGN,ASKTEACHERSTOGIVEGUIDANCE目录摘要IABSTRACTII1零件的工艺性分析111摇臂支架的技术要求112审查摇臂支架的工艺性113确定摇臂支架的生产类型22确定毛坯、绘制毛坯简图221选择毛坯222确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量23拟定摇臂支架的工艺路线331定位基准的选择332表面加工方法的确定433加工阶段的划分534工序的集中和分散535工序顺序的安排534机床设备和工艺装备的选用735加工余量，工序尺度和公差的确定736切削用量、时间定额的计算74专用机床设计夹具941专用钻床夹具设计942问题的指出943确定夹具的结构方案1044关于定位误差的分析105方案综合评价与结论106体会与展望10参考文献121零件的工艺性分析11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20IT1132摇臂支架耳朵端面54IT763摇臂支架耳朵表面120634IT8083MM孔3IT121254MM孔015340018，IT863105MM孔105IT1212561MM孔61IT12125摇臂支架外圆表面20IT1263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。12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01100D005D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。13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21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。22确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由表210表212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023KG，初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为04KG3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L54MM，B32MM，H53MM。由公式（23）和（25）可计算出该锻件的形状复杂系数S0526。属于S级。24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065的碳素钢。所以该锻件的材质系数属于M级。15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32M。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04076S2M1普通级项目/MM机械加工余量/MM尺寸公差/MM备注厚度321520取20140表211表213宽度541520取2016240表211表213宽度251520取2012840表210表2133拟定摇臂支架的工艺路线31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105MM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。32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IT1132粗铣半精铣表18摇臂支架耳朵端面IT763粗铣精铣表18摇臂支架耳朵表面（淬硬）IT808粗车半精车磨削表163MM盲孔IT12125钻表174MM孔IT1363钻铰表17105MM孔IT12125钻表1761MM孔IT12125钻表1733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105MM孔和61MM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。34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。35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，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22MM孔、四面组合钻床麻花钻卡尺、塞规105MM孔、61MM孔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34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。35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。36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15MMPA2进给量的确定由表521，选取该工步的每转进给量F013MMR。3钻削速度的计算由表521，按照工件材料的条件选取，切削速度V20MMIN。由公式51可知，N1000V/可求得该工序钻头转速DN2123RMIN。参照台式钻床Z4006A的主轴转速，取转速N2900RMIN再将此转速代入公式N1000V/中，可求出该工序的实际钻削速度MIN327/290/DV二时间定额的计算1基本时间的计算MT根据表541，钻孔的基本时间可由公式求得。式FNLFLTJ21中，因为是盲孔，所以。L802L；进给量MKDR154COT23COT21F013MMR，N2900RMIN，所以，0133MIN796SFLFLTJ212辅助时间的计算AT01501579612SATM3其他时间的计算工序8的其他时间6055SXBTATM4单件时间的计算DJT工序8的单件时间796S12S055S971SDJT将上述零件工艺规程设计的结果,填入工艺文件机械加工工艺卡片210297产品型号零件型号辽宁工程技术大学机械加工工艺过程卡片产品名称零件名称摇臂支架共页第页材料牌号45钢毛坯种类锻件毛皮外形尺寸每毛坯可制件数1每台件数1备注工时工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备准终单件1粗铣粗铣摇臂支架底面机加卧式铣床X60高速钢套式面铣刀、游标卡尺2精铣精铣摇臂支架底面机加卧式铣床X60高速钢套式面铣刀、游标卡尺3粗铣粗铣摇臂支架耳朵端面机加卧式铣床X60高速钢套式面铣刀、游标卡尺4粗车粗车外圆表面机加数控车床CK6108A高速钢车刀、千分尺5粗车粗车台阶机加数控车床CK6108A高速钢车刀、千分尺6粗车粗车摇臂支架耳朵表面机加数控车床CK6108A高速钢车刀、游标卡尺7粗车粗车各槽倒角机加数控机床CK6108A高速钢车刀、卡规、深度游标卡尺8钻钻3MM孔,RA125M机加台式钻床Z4006A直柄麻花钻、卡尺、塞规971S9钻、铰钻铰4MM机加四面组合钻床麻花钻、铰刀卡尺、塞规10钻钻22MM孔、105MM孔、61MM孔机加四面组合钻床麻花钻、卡尺、塞规11半精车半精车摇臂支架耳朵表面机加数控车床CK6108A高速钢车刀、游标卡尺12精铣精铣摇臂支架耳朵端面机加卧式铣床X60高速钢套式面铣刀、游标卡尺13去毛刺钳工去毛刺机加钳工台平锉14热处理摇臂支架耳朵表面局部淬火机加淬火机15磨削磨削摇臂支架耳朵表面机加平面磨床M7120A砂轮、游标卡尺16清洗清洗加工后的零件机加清洗机17压球压入钢球4MM，孔口收口机加18终检塞规、百分表等设计日期审核日期标准化日期会签日期标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期4专用机床设计夹具41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，所用机床为台式钻床Z4006A，大批量生产，要求为工序8设计一个钻床夹具。42问题的指出本夹具主要用来钻3MM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。43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定位销与101MM孔为定位基准。选用可换定位销67HH（长圆柱销）限制4个自由度在选用摇臂支架另一只耳朵，即外圆柱面为工件定位几面。选用长V型块，也可以限制限工件4个自由度，即工件在沿X轴和绕X轴方向的运动同时被限定，属于重复定位。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H16MM，排屑空间H4MM。44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，可满足加工要求。035方案综合评价与结论3MM孔的加工精度要求不高，只需要钻即可。在我设计3MM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，按基准重合原则选1067HH定位销与101MM孔为定位基准。选用可换定位销（长圆柱销）限制4个自由度在选用摇臂支架另一只耳朵，即外圆柱面为工件定位几面。选用长V型块，也可以限制限工件4个自由度，即工件在沿X轴和绕X轴方向的运动同时被限定，属于重复定位。而此夹具没有另设夹紧装置，因为用于钻小孔的夹具，常常不另外再设夹紧装置，这种处理方法可以缩短夹具的制造周期，降低夹具制造成本，又可以节省安装工件的时间，提供生产率。6体会与展望通过对摇臂支架的机械加工工艺及对3MM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