支架的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计

支架的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计作者：陈野摘要：随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，因此，大批量生产成为时代的需求，而组合机床就可以满足这一需求，我们有必要来研究他。另外，支架是主要起支撑作用的构架，承受较大的力，也有定位作用，使零件之间保持正确的位置。因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性能，我们有必要对其进行研究。机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，是我们对所有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，它在我们三年大学生活中占有重要的地位。本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件（支架）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。关键字：机械制造；毕业设计；零件；一、对零件进行工艺分析并画零件图1.1支架的作用及结构特点支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保持正确的位置。在支架高20mm处两个R12mm宽12mm的凸出部位之间相隔2mm，其中一个上有螺纹孔，另一个上有通孔，则此处构造比较复杂，且在支架高36mm处有2mm宽的一个缺口，这两部分刚度比较低。中间有Ф30mm的孔，属于套类结构，伸出部分为一平台，上有螺纹盲孔，在端部有倾斜60°的凸出部分，起定位作用，此处应力教集中，强度要好。在平台下面有增强其硬度的肋板。两个R12mm凸出，2mm宽36mm高处缺口及R10mm凸出部分为复杂结构，其加工存在一定的难度，要求较高，防止其损坏，需要对其进行必要的热处理。1.2零件的工艺分析主要加工表面Ф30mm中心孔及两端倒角，上、下端面，M6↓12螺纹盲孔，右端部倾斜60°凸出部分中间孔Ф8mm，左端两个凸出部分外侧面及其中间M10螺纹孔和Ф11孔。(1)选用灰铸铁HT150，硬度150～200HB，负荷低，磨损无关重要，变形很小，经过正火处理。灰铸铁件的牌号和应用范围如表1-1所示。（2）未标注圆角半径为R3mm。（3）加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。（4）所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物。（5）上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm，中心孔内表面表面粗糙度Ra≤1.6μm，左端两个凸出部分外表面Ra≤6.3μm，右端部倾斜60°凸出部分中间孔内表面Ra≤1.6μm，为较高精度，且Φ8015.00。（6）在加工之前进行人工时效热处理，对毛坯预备性热处理，为降低零件硬度，在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理，淬火后工件硬度提高且易变形。表1-1灰铸铁件的牌号和应用范围牌号硬度HB应用范围工作条件用途举例HT100≤170（1）负荷极低（2）磨损无关重要（3）变形很小盖、外罩、油盘、手轮、手把、支架、坐板、重锤等形状简单、不重要的零件，这些铸件通常不经试验即被采用，一般不需要加工，或者只需经过简单的机械加工。HT150150～200（1）承受中等载荷的零件（2）摩擦面间的压力≤490KPa(1)一般机械制造中的铸件，如支柱、坐板、齿轮箱、刀架、轴承座、轴承滑座、工作台，齿面不加工的齿轮和链轮，汽车、拖拉机的进气管，排气管、液压泵进油管等；（2）薄壁（重量不大）零件，工作压力不大的管子配件，以及壁厚≤30mm的耐磨轴套等；（3）圆周速度为6～12m/s的带轮以及其他符合左列工作条件的零件。HT200170～220(1)承受较大负荷的零件（2）摩擦面间的压力＞490KPa（大于10t的大型铸件＞1470Kpa）或需经表面淬火的零件（3）要求保持气密性以及韧性的零件（1）一般机械制造中较为中重要的铸件，如气缸、齿轮、链轮、棘轮、衬套、金属切削机床床身、飞轮等；（2）汽车、拖拉机的汽缸体、汽缸盖、活塞、制动毂、联轴器盘、飞轮、离合器外壳、分离器本体、左右半轴壳等；（3）承受7840KPa以下中等压力的液压缸、泵体、阀体等；（4）汽油机和柴油机的活塞环；（5）圆周速度为12～20m/s的带轮以及其他符合左列工作条件的零件。HT250190～2401.3支架的零件图，见图纸所示。设计校核审核2010.3.142010.3.14比例1:1数量重量1材料840±0.115226?1665351060°A1014R10A?60R3R12M10R10C1两端?8+0.0150M6↓1211830°?70B1220.060?110.060B0.050B?30+0.0300A0.1AR15技术要求：1、未注圆角均为R2～3；2、加工表面涂漆；3、线性未注公差为GB/T1804-m。支架HT1500.060A36200.05060二、选择毛坯的制造方式并绘制毛坯简图2.1选择毛坯的制造方式该零件加工要求高，加工面数量多，并且种类繁多，有车、磨端面，钻孔、扩孔、攻螺纹、车倒角、钻斜孔等，位置、形状、尺寸精度都各有要求。支架材料为灰铸铁HT150，硬度为150～200HB，承受中等载荷的零件，摩擦面间的压力≤490KPa,用于一般机械制造，薄壁（重量不大）零件，工作压力不大的管子配件以及壁厚≤30mm的耐磨轴套等和圆周速度为6～12m/s的带轮以及其他符合表1-1中条件的零件。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的，另外还和毛坯的具体生产条件相关。铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性能差。生产纲领为大批量生产，采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减少切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低了机械加工成本。金属型铸造就是将熔融的金属浇注到金属模具中，依靠金属自重充满金属模具型腔而获得的铸件，这种铸件比砂型铸造铸件精度高，表面质量和力学性能好，生产效率也高，但需要专用的金属型腔模，适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件，综合上述生产此支架零件选择金属型铸造铸件的方式。2.2确定毛坯的形状、大小（1）毛坯的特点，如表2-1所示：毛坯的特点及应用范围制造精度加工余量原材料工件尺寸工件形状适用生产类型生产成本IT11～13大铸铁、铸铜为主各种尺寸复杂各种生产较低（2）铸件尺寸公差，如表2-2所示：（/μm）铸件基本尺寸公差等级大于至1112131425403.65.07940634.05.6810631004.469111001605.071012（3）铸件的机械加工余量，如表2-3所示:(/mm)尺寸公差等级CT12加工余量等级MAFGHJ基本尺寸加工余量数值大于至-1004.04.55.06.02.53.03.54.51001605.05.56.57.53.54.05.06.0（4）铸造孔的最小尺寸,如表2-4所示：（/mm)铸造方法合金种类一般最小孔径特殊最小孔径金属及砂型铸造全部308～10（5）机械加工余量，工序尺寸确定由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有误差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量和最小加工余量之分。铸件的机械加工余量见毛坯的制造表2-3所示，尺寸公差等级为12，加工余量等级MA为G，则可选取毛坯的加工余量有4.5mm和3.0mm两种数值，及其他分析，确定毛坯的基本尺寸，画出毛坯简图，如图2-5所示：图2-5三、制订零件的机械加工工艺路线由于零件是大批量生产，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专用刀具、量具，机床按工艺路线排列组织流水生产。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该支架在工艺设计上采用了组合机床的流水线加工方式。3.1确定零件各孔、平面的加工方式（1）孔的加工方式，如表3-1所示：表3-1孔的加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra/μm适用范围1钻11～1212.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径＜20mm。2钻-铰8～93.2～1.63钻-粗铰-精铰7～81.6～0.84钻-扩1112.5～6.3加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工非铁金属（但粗糙度稍高），孔径＞20mm。5钻-扩-铰8～93.2～1.66钻-扩-粗铰-精铰71.6～0.87钻-扩-机铰-手铰6～70.4～0.18钻-（扩）-拉（或推）7～91.6～0.1大批量生产的中、小零件的通孔由表3-1可以确定支架零件各孔的加工方案如下：A、加工孔Φ30032.00，要求内表面粗糙度Ra≤6.3μm，则选择钻-扩-粗铰-精铰的加工方式；B、加工Φ11，要求内表面Ra≤6.3μm，选择钻-铰的加工方式；C、加工Φ8015.00，要求内表面Ra≤1.6μm，选择钻-粗铰-精铰的加工方式。（2）平面的加工方式，如表3-2所示：表3-2平面的加工方案序号加工方案经济加工精度等级（IT）加工表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车-半精车8～96.3～3.2端面2粗车-半精车-精车6～71.6～0.83粗车-半精车-磨削7～90.8～0.24粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）7～96.3～1.6一般加工不淬硬的平面（端铣表面粗糙度可较低）5粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-刮研5～60.8～0.1精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时，宜采用宽刃精刨方案6粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-宽刃精刨6～70.8～0.2由表3-2可以确定支架零件各面的加工方案如下：分析零件的各部分技术要求，四处平面加工，精度要求都在表面粗糙度Ra≤6.3～1.6μm之间，结合零件形状尺寸，选择粗铣-精铣的加工方式。（3）机械加工的安排原则1.对于形状复杂、尺寸较大的毛坯，或尺寸偏差较大的毛坯，应首先安排划线工序，为精基准加工提供找正基准；2.按“先基面后其他”的顺序，首先加工精基准面；3.在重要表面加工前应对精基准进行修正；4.按“先主后次、先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行精加工、半精加工和精加工；5.对于主要表面有位置精度要求的次要表面，应安排在主要表面加工之后加工；6.一般情况，主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行，对于易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当提前。3.2定位基准的选择工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的工件上的这些表面称为定位基准，定位基准分为粗基准和精基准。1、粗基准的选择粗基准的选择要重点考虑如何保证各个加工表面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与非加工面的位置、尺寸精度，还同时要为后续工序提供可靠的精基准。按照有关粗基准的选取原则（即当零件有非加工表面时，应以这些非加工表面作粗基准；若零件有若干个非加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准）：①加工D面时，选取Φ60外表面外圆为粗基准，利用V型块和一紧固螺钉以Φ60外圆定位夹紧，以限制四个自由度，再以C面为次要粗基准，限制一个自由度，共限制五个自由度，可以满足加工要求；②加工M10和Φ11以R12非加工表面外圆为粗基准；③加工Φ8015.00以R10非加工表面外圆为粗基准。2、精基准的选择选择精基准时，重点考虑的是减少工件的定位误差，保证零件的加工精度和加工表面之间的位置精度，同时也要考虑零件的装夹方便、可靠、准确。结合零件形状尺寸大小、装夹定位，取D面为精基准，较好定位，且定位基准与设计基准重合。3.3制订工艺路线拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，依据工序的集中和分散程度来划分工艺；