支架加工工艺规程及工装设计

1、1 引言 22 课程设计的目的 23 支架的工艺分析3的结构及其工艺性分析 334 毛坯的选择 35 支架机械加工工艺路线的制定 44精基准的选择 4粗基准的选择 44加工方法的选择和加工阶段的划分 4工艺路线的拟定 5676 夹具设计设计1516161616167 致谢 16参考文献 171 引言工艺综合课程设计是机械类专业的一门主干专业根底课， 内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程， 必须通过实践性教学环节才能使我们对该课程的根底理论有更深刻的理解， 也只有通过实践才能培养我们理论联系实际的能力和

2、独立工作能力。 因此， 工艺综合课程设计应运而生， 也成为机械类专业的一门重要 实践课程。2 课程设计的目的工艺综合课程设计旨在继承前期先修根底课程的根底上， 让我们完成一次机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的如下。（ 1） 在结束了机械制造根底等前期课程的学习后，通过本次设计使我们所学到的知识得到稳固和加深。 培养我们全面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。（ 2） 通过设计提高我们的自学能力，使我们熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料， 特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料， 并学会结 合生产实际正确使用这些资料。（ 3） 通过设计使我

3、们树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。（ 4） 通过编写设计说明书，提高我们的技术文件整理、写作及组织编排能力，为我们将来撰写专业技术及科研论文打下根底。3 支架的工艺分析支架的结构及其工艺性分析由支架零件图可知， 该支架结构形状对称布置。 主要由底板、 肋板和圆柱孔等局部构成。支架的主要加工外表有：支架底面、肋板孔与圆柱孔、肋板孔内端面及圆柱孔上端面等。其中支架底面的外表粗糙度 Raw m m,肋板内外表的外表粗糙度 RaK叱 簿定位孔小6H7,肋板上的孔径小40H7,圆柱孔的孔径小60H8,两肋板间的距离75H8, 以及圆柱孔的内外

4、表与上端面的外表粗糙度Ra叱m是重要尺寸。3.2 支架的技术要求分析该支架零件的主要技术要求为：1. 未注明圆角半径R5；2. 2X640H7孔的同轴度允许误差为0.01;3. 2X640H7孔与A面的平行度允许误差为0.02;4.660H8孔与A面垂直度允许误差为0.01 ;5. 两圆柱孔中心距极限偏差为±；6. 肋板孔中心线距支架底板的距离的极限偏差为±；7. 圆柱孔与肋板孔的中心距极限偏差为±。4 毛坯的选择题目给定的是支架零件，该零件年产量为4000件，设具备品率a为4%机械加工废品率B为1%那么该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+a %+B %)=400

5、0X 1 1+4%+1%)=4200/ 年)。查表可知该产品为大批生产。 在毛坯的制造方法及加工余量、 机床设备及机床布置、夹具及尺寸保证、刀具量具、生产率、本钱等各方面需要结合零件自身的特点，采用先进铸造方法、 自动机床与专用机床、 高效专用夹具、 刀具量具以提高生产率和加工质量，降低生产本钱。该支架零件的结构形状较复杂以及大批量生产的生产纲领确定采用熔模铸造方式生产， 因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近， 铸造出肋板孔与圆柱孔。 毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。毛坯材料是HT200。5 支架机械加工工艺路线的制定支架的工艺特点是：外形较复杂，尺寸精度、形状精度、和位置精度及外表粗糙度要

6、求较高。 上诉工艺特点决定了支架在机械加工时存在一定的困难， 因此在确定支架的工艺过程时应注意定位基准的选择， 以减少定位误差； 夹紧力方向和夹紧点的选择要尽量减少夹紧变形；对于主要外表，应粗、精加工分阶段进行，以减少变形对加工精度的影响。5.1 定位基准的选择基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否那么，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常运行。粗基准的选择遵照 “保证不加工外表与加工外表相互精度原那么的粗基准选择原那么 即零件有不加工外表时，应以这些不加工外表作为粗基准；假设零件有假设干个不加

7、工外表时那么应与这些加工外表要求相对精度较高的不加工外表作为粗基准这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。精基准的选择根据精基准的选择原那么， 选择精基面时， 首先应考虑基准重合的问题， 即在可能的情况下， 应尽量选择加工外表的设计基准作为定位基准。 本支架零件以加工好的支架底面作为后续工序如铣圆柱孔上端面、 镗肋板孔等工序的精基准 。5.2 拟定工艺路线加工方法的选择和加工阶段的划分支架底面的外表粗糙度要求较高，Ra<,所以确定最终加工方法为精铳。精铳前 要进行粗铣、半精铣。肋板内外表与圆柱孔上端面的外表粗糙度要求较高，Raw ,所以确定最终加工方法为精铣。精铣前要进行粗铣、半精铣。肋板上的孔

8、与圆柱孔的位置精度和外表粗糙度要求较高，Ra< ,所以确定最终加工方法为半精镗。半精镗前要进行粗镗。装配孔的精度要求较高，最终加工方法为精铰。精铰前要进行钻孔。沉头孔没有位置精度与外表粗糙度要求， 故采用钻孔、 锪孔就能到达图纸上的设计要求。完成其他次要外表的加工。工艺路线的拟定在工艺路线的拟定过程中要遵循机械加工工序顺序的安排原那么。即：1) 1） 基准先行按照“先基面后其它的顺序，先加工精基准面，再以加工出的精基准面为定位基准，安排其它外表的加工。2) 先粗后精 按先粗后精的顺序，对精度要求高的各主要外表进行粗加工、半精加工和精加工。3) 先主后次先考虑主要外表加工，再考虑次要外表加

9、工。次要外表的加工，通常从加工方便与经济角度出发进行安排。次要外表和主要外表之间往往有相互位置要求， 常常要求在主要外表加工后，以主要外表定位加工主要外表。4) 先面后孔 当零件有较大的平面可以作定位基准时，先将其加工出来，再以面定位孔加工，这样可以保证定位准确、稳定。5) 关键工序对易出现废品的工序，精加工或光整加工可适当提前。在一般情况下， 主要外表的精加工和光整加工应放在最后阶段进 行。制定工艺路线的出发点， 应当是使零件的几何形状， 尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理保证。 在生产纲领已经确定为大批生产的条件下， 可以考虑采用万能机床配以专用夹具， 并尽量使工序分散来提高生产效率。

10、 除此之外， 还应该考虑经济效果，以便使生产本钱尽量降低。工艺路线方案：工序10粗铣支架底面工序20半精铣支架底面工序30精铣支架底面工序40粗铣圆柱孔上端面工序50半精铣圆柱孔上端面工序60精铣圆柱孔上端面工序70粗镗圆柱孔工序80半精镗圆柱孔工序90粗铣肋板内外表工序100半精铣肋板内外表工序110粗镗肋板孔工序120半精镗肋板孔 工序130钻小8孔工序140钻小15孔工序150车忽小15沉头孔工序160钻小6装配孔工序170精较小6装配孔工序180检验5.3 加工余量和工序尺寸的拟定工序余量是指相邻两工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金属层 厚度，在确定工序间加工余量时，应遵

11、循两个原那么：1. 加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造本钱；延长机床刀具使用寿命。2. 加工余量应保证按此余量加工后，能到达零件图要求的尺寸、形状、位置公差和外表粗糙度，工序公差不应超出经济加工精度范围；本工序的余量应大于 上工序留下的尺寸公差、行为公差和外表缺陷厚度。根据经验法选取毛坯公差取 T=± 2mm其余各工序尺寸及公差查？机械加工工艺 手册？可得。表1各工序尺寸及公差的计算结果加工外表工步工步 名称工序工 序余量工序工步 根本尺寸经济精 度公差外表粗糙 度工序尺寸及公 差支架底向毛坯±227.3 2粗铳IT12Rac26.8。0.21半精铳IT1

12、0Rac25.70084精铳IT9Rac25,000.052圆柱孔上 端面毛坯±288.2；粗铳IT128820.35半精铳IT10Rac86.7o14精铳85IT9Rac857。0.087圆柱孔毛坯54.0 ±254.0 2粗链IT12Rac58,0003半精锋IT9Rac60.00Q074肋板内表 面毛坯7±226.7 2粗铳75.7IT12Rac25,700.3半精铳71IT10Rac25.00。12肋板孔毛坯35±235.0 2粗链IT12Rac38,000.25半精锋IT9Ra<40.0。0.062沉头孔钻孔IT12Ra<8.0。.

13、15钻孔IT12Ra<14.5。0.15物孔IT12Ra<150。°.15装配孔钻孔IT12Ra<5.瞰2精钱IT8Ra<6.0T185.4 切削用量确实定工序40粗铳圆柱孔上端外表1选择加工设备与工艺装备本工序及随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以到达要求的外表粗糙度及要求尺寸。根据？工艺综合课程设计？表5-5选才? X5032立式铳床。工作台面尺寸宽 320mm 长1320mm工作台面最大行程纵向 700mm横向255mm垂向370mm主电动机功率 7.5kWA 总功率 9.09kWA根据？机械加工工艺手册？，选用镶齿套式面铳刀，刀片材料选用硬质合金钢，牌

14、 号为YT15,查表9.2-8选铳刀的规格尺寸为，D=5Q夹具选用专用夹具。2确定切削用量a.确定背吃刀量粗铳时，为提高切削效率，一般选择铳削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铳完。因为粗铳的余量为，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=b. 确定进给量根据？工艺综合课程设计？表5-72 ,选择每齿进给量fz为/z。c. 初选切削速度根据？工艺综合课程设计？表5-72,选择切削速度Vc=/min。3确定铳刀的磨钝标准及耐用度镶齿套式面铳刀的磨钝标准为。由表 9.4-7查得刀具的耐用度T=180mino4确认机床主轴转速ns和切削速度vc=1000v =1000 x 34.6220r/m兀 d 3.

15、14 X 50按照X5032铳床说明书选取实有的机床主轴转速为 270r/m,故实际的切削速度为兀 nd _3.14 X 270 X 50 _r =V=r/m =r/mc 100010005校验机床功率根据？工艺综合？表3-1知，单位切削力kc=iii8N/mm2, KfFc=i;查表3-3,得KVBFc=1.20;其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc = kcapfKfFcKVBF c = 1118X X X 1 X切削功率Pm=Fcvc/60000 X.43kW由机床说明书知，X5032机床主电动机功率PEkW,取机床效率4=0.75,那么Pm/尾故机床功率够用。工序50半精铳圆柱孔上端

16、面外表1选择刀具根据？工艺综合课程设计？表5-18,选用镶齿套式面铳刀。2确定切削用量a.确定背吃刀量2mm所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=0b.确定进给量根据？工艺综合课程设计？表5-72,选择每齿进给量fz为/z。c.初选切削速度根据？工艺综合课程设计？表5-72,选择切削速度Vc=40m/min3确定铳刀的磨钝标准及耐用度半精铳时镶齿套式面铳刀的磨钝标准为。由表 9.4-7查得刀具的耐用度T=180min=4确认机床主轴转速ns和切削速度vc1000V _ 1000 X 40兀 d 3.14 X 50兀 nd _3.14 X 270 X 50 _r =V=r/m =r/m

17、c 100010005校验机床功率根据？工艺综合？表3-1知，单位切削力kc=iii8N/mm2, KfFc=i;查表3-3,得KVBFc=1.20;其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapfKfFcKVBFc=1118X X X 1 X切削功率Pm=Fcvc/60000 X由机床说明书知，X5032机床主电动机功率PEkW,取机床效率4=0.75,那么Pm/尾故机床功率够用。工序60精铳圆柱孔上端面1选择刀具根据？工艺综合课程设计？表5-18,选用镶齿套式面铳刀。2确定切削用量a.确定背吃刀量-1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=0b.确定进给量根据？工艺综

18、合课程设计？表5-72,选择每齿进给量fz为/z。c.初选切削速度根据？工艺综合课程设计？表5-72,选择切削速度Vc=/min。3确定铳刀的磨钝标准及耐用度精铳时镶齿套式面铳刀的磨钝标准为mm由表9.4-7查得刀具的耐用度T=180mino4确认机床主轴转速ns和切削速度vcn =1000v =1000 X 58.5p/m 373r/ms nd 3.14 X 50按照X5032铳床说明书选取实有的机床主轴转速为360r/m,故实际的切削速为兀 nd _3.14 x 360 x 50 _ ,c =V0001000 rm rm5校验机床功率根据？工艺综合？表3-1知，单位切削力kc=1118N/

19、mm2, KfFc=1；查表3得KVBFc=1.20;其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapfKfFcKVBFc=1118X X X 1 X切削功率Pm =Fcvc/60000 x /60000kW=kW由机床说明书知，X5032机床主电动机功率PEkW,取机床效率4=0.75,那么Pm/ 4=0.57/0.75kW=kW< 尾故机床功率够用。工序110粗链肋板孔1选择机床与刀具根据？工艺综合课程设计？表5-9,选择T618卧式链床，由表5-26选择机夹单刃键刀的杆部直径dg7为25mm最小链孔直径D为32mm2确定切削用量a.确定背吃刀量由表5-69,选择粗链的刀具材料为高速

20、钢，刀具类型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=3mmb.确定进给量由表5-69知，f=/rc.初选切削速度由表 5-69 知，Vc=/s3确定链刀的磨钝标准及耐用度根据？工艺综合课程设计？表3-7取粗链时单刃键刀刀具的耐用度 T=50min。4确认机床主轴转速ns和切削速度vc60000V _60000 X 0.4s - 兀 d 3.14 X 40r/ 按照T618链床说明书选取实有的机床主轴转速为200r/m,故实际的切削速度为兀 nd 3.14 X 200 X 40c %。01000 rm r/m5校验机床功率根据？工艺综合？表3-1知，单位切削力kc=1118N/mm2

21、, KfFc=1.06;查表3-3,得KVBFc=1.40;其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapfKfFcKvbfc=iii8x3x0.2 X1.06 x0n=n切削功率Pm=FcVc/60000= X2kW由机床说明书知，T618机床主电动机功率PE=5.5kW,取机床效率4=0.75,那么Fm/ 4 26kW:PE故机床功率够用。工序120半精链肋板孔1选择机床与刀具根据？工艺综合课程设计？表5-9,选择T618卧式链床，由表5-26选择机夹单刃 键刀的杆部直径dg7为25mm最小链孔直径D为32mm2确定切削用量a.确定背吃刀量由表5-69,选择粗链的刀具材料为高速钢，刀具类

22、型为刀头。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=2mmb.确定进给量由表5-69知，f=/rc.初选切削速度由表 5-69 知，Vc=/s3确定链刀刀的磨钝标准及耐用度根据？工艺综合课程设计？表3-7取半精链时单刃链刀刀具的耐用度 T=50min。4确认机床主轴转速ns和切削速度vcn =60000v =60000 x O4/m 287/巾s it d 3.14 X 40按照T618链床说明书选取实有的机床主轴转速为300r/m,故实际的切削速度为兀 nd 3.14 X 300 X 40=v=r/m =r/mc 100010005校验机床功率根据？工艺综合？表3-1知，单位切削力kc=1

23、118N/mm2, KfFc=1.06;查表3-3,得KVBFc=1.40;其它切削条件修正系数为1,故切削力Fc=kcapfKfFcKVBFc=1118x2X0.5 xi.06 xon=n切削功率Pm =Fcvc/60000= x /60000kW=kW由机床说明书知，T618机床主电动机功率PE=5.5kW,取机床效率4=0.75,那么Fm/ q=/0.75kW=kW<PE故机床功率够用。工序160钻小6装配孔(1)选择刀具根据？工艺综合课程设计？表5-21,选用直径为5.8的标准高速钢麻花钻。由表 5-6选择Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为550X400mm总功率为2.3Kw,

24、主电 动机功率为2.2Kw02确定切削用量a. 确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=0b. 确定进给量根据？工艺综合课程设计？表5-64,选择进给量f为/rc. 确定切削速度根据？工艺综合课程设计？表5-66,选择切肖I速度Vc=2m/s3确定钱刀的磨钝标准及耐用度根据？工艺综合课程设计？表3-7，取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100mino4钻削根本时间的计算根据？工艺综合课程设计？表3-11知，钻孔的根本时间计算公式为L . l + 11 + 12Tb = fni=式中，11=(D/2)cot kr + (12); 12=14计算得Tb =工序17

25、0精较小6装配孔1选择刀具根据？工艺综合课程设计？表5-21 ,选择d=6mm勺直柄机用钱刀。由表5-6选择 Z5125A立式钻床，工作台面尺寸为550X400mm总功率为2.3Kw,主电动机功率 为 2.2Kw。2确定切削用量a. 确定背吃刀量因为钱孔的加工余量为。一次工作行程较完，所以选择背吃刀量a=0b. 确定进给量根据？工艺综合课程设计？表5-68,选择进给量f为/rc. 确定切削速度根据？工艺综合课程设计？表5-66,选择切肖I速度Vc=0.20m/s6夹具的设计机床夹具简称夹具是在机械加工中使用的一种工艺装备， 它的主要功能是实 现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使各被加工工件

26、在夹具中占有一个正确的 加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证， 从而使加工过程得以顺利进行。专用夹具是针对某一种工件机械加工工艺过程中的某一工序而专门设计的。由于不需要考虑通用性，因此夹具的结构紧凑，操作迅速方便。按实际需要可采用各种省 力机构、动力装置、防护装置、分度装置等。因此，专用夹具可以保证较高的加工精 度和劳动生产率。专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计与制造，它的设计与制造 周期较长。 当生产的产品或工艺过程变更时， 往往无法继续使用， 故此类夹具只适合在产品固定工艺过程稳定的大批量生产中使用。夹具的设计是工艺设计与机械制造中的一项重要内容， 它

27、对机床性能的发挥与延伸、生产率的上下、生产本钱的控制、工件的加工质量都有很大的影响，在其设计时应特别注意以下几个问题；1、 所设计的专用夹具，应当既能保证工序的加工精度又能保证工序的生产节拍。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的根本时间和辅助时间。2、 夹具的操作要方便、省力和平安。假设有条件，尽可能采用气动、液压以及其它机械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作平安，必要时可设计和配备平安防护装置。3、 能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造本钱。 夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应，在大批量生产中应采用气动、液压等高效夹紧机构；而小批量生产中、那么宜采用较简单的夹具结果。4、 适当提高夹具元件的通用化和标准化程度，选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具的制造周期，降低夹具本钱。5、 应具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修。5.1 确定设计方案根据？工艺综合