支架加工工艺规程及工装设计

1、目录1 引言 22 课程设计的目的 23 支架的工艺分析 33.1 支架的结构与其工艺性分析 3.3.2 支架的技术要求分析 3.4 毛坯的选择 35 支架机械加工工艺路线的制定 4.5.1 定位基准的选择 45.1.1 精基准的选择 4.5.1.2 粗基准的选择 4.5.2 拟定工艺路线 45.2.1 加工方法的选择和加工阶段的划分 4.5.2.2 工艺路线的拟定 5.5.3 加工余量和工序尺寸的拟定 6.5.3 切削用量的确定 76 夹具设计设计 1.5.6.1 确定设计方案 1.6.6.2 选择定位方式与定位元件 1.66.3 确定导向装置 1.6.6.4 定位误差的分析与计算 1.6.

2、6.5 设计夹紧机构 1.6.7 致谢 1.6.参考文献 1.7.1 引言工艺综合课程设计是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切 削原理和刀具、机械加工方法与设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学与 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基础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基础课程的基础上，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

3、如下。（ 1） 在结束了机械制造基础等前期课程的学习后，通过本次设计使我们 所学到的知识得到巩固和加深。 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、写作与组织编排 能力，为我们将来撰写专业技术与科研论文打下基础。3 支架的

4、工艺分析3.1 支架的结构与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 孔等部分构成。支架的主要加工表面有：支架底面、肋板孔与圆柱孔、肋板孔 内端面与圆柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗糙度Ra<1.6 gm ,肋板内表面的表面粗糙度 Ra<3.2 gm，定位孔© 6H7 ,肋板上的孔径© 40H7 ,圆柱孔的 孔径© 60H8 ,两肋板间的距离75H8 ,以与圆柱孔的内表面与上端面的表面粗 糙度 Ra<3.2gm 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.

5、 2 X©40H7孔的同轴度允许误差为 0.01 ;3. 2 X©40H7孔与A面的平行度允许误差为 0.02 ;4. ©60H8 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± 0.25mm ；6. 肋板孔中心线距支架底板的距离的极限偏差为± 0.05mm ；7. 圆柱孔与肋板孔的中心距极限偏差为± 0.15mm 。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，设其备品率a为4% ,机械加工废品率B为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+ a%+ B%)=4000 X1 ( 1+4%

6、+1%)=4200( 件/ 年)。查表可知该产品为大批生产。在毛坯的制造方法与加工余量、机床设备与 机床布置、夹具与尺寸保证、刀具量具、生产率、成本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，降低生产成本。该支架零件的结构形状较复杂以与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、和位置精度与表 面粗糙度要求较高。上诉

7、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；对于主要表面，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。否则，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。5.1.1 粗基准的选择 遵照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”的粗基准选择原则 （即零件有不加工表面时， 应以这些不加工表面作为粗基准； 若零件有若干 个不

8、加工表面时则应与这些加工表面要求相对精度较高的不加工表面 作为粗基准）这里先选择圆柱孔上端面为粗基准。5.1.2 精基准的选择根据精基准的选择原则， 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，应尽量选择加工表面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5.2.1 加工方法的选择和加工阶段的划分支架底面的表面粗糙度要求较高，Ra<1.6 ,所以确定最终加工方法为精铣。 精铣前要进行粗铣、半精铣。肋板内表面与圆柱孔上端面的表面粗糙度要求较高，Ra<3.2,所以确定最终加工方法为

9、精铣。精铣前要进行粗铣、半精铣。肋板上的孔与圆柱孔的位置精度和表面粗糙度要求较高，Ra<3.2 ,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表面粗糙度要求，故采用钻孔、锪孔就能达到图纸上的设计要求。完成其他次要表面的加工。5.2.2 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则。即：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，安排其它表面的加工。2)先粗后精按先粗后精的顺序，对精度要求高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。3)

10、先主后次先考虑主要表面加工，再考虑次要表面加工。次要表面的加工，通常从加工方便与经济角度出发进行安排。次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位加工主要表面。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。在一支架加工工艺规程与工装设计般情况下，主要表面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，尺寸精度与位置精度 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

11、能机床配以专用夹具，并尽量使工序分散来提高生产效率。除此之 外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。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粗铣肋板内表面工序 100半精铣肋板内表面工序 110粗镗肋板孔工序 120半精镗肋板孔工序 130钻e 8孔工序140钻©15孔工序150锪©15沉头孔工序160钻©6装配孔工序170精铰© 6装配孔工序180检验5.3加工余量和工序尺

12、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，应遵循两个原则：1. 加工余量应尽量小，以缩短加工时间；提高效率；降低制造成本；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，能达到零件图要求的尺寸、形状、 位置公差和表面粗糙度，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、行为公差和表面缺陷厚度。根据经验法选取毛坯公差取 T= ±2mm。其余各工序尺寸与公差查机械 加工工艺手册可得。表1各工序尺寸与公差的计算结果力口工表面工步（工步）名称工序（工序）余量工序（工步）基本尺寸经济精

13、度公差表面粗糙度工序尺寸与公差支架底面毛坯28.2 ±227.3 2粗铣1.526.7IT12Ra <6.326.800.21半精铣1.025.7IT10Ra <3.225.70.084精铣0.725.0IT9Ra <1.625.0c0052圆柱孔上端面毛坯88.2 ±2882；粗铣1.586.7IT1288.200-35半精铣1.085.7IT10Ra <6.386.70.14精铣0.785IT9Ra <3.285.700-087圆柱孔毛坯54.0 ±254.0；粗镗2Z=4.058.0IT12Ra <6.358.0。0.3半

14、精镗2Z=2.060.0IT9Ra <3.260.000.074肋板内表面毛坯76.7 ±226.7；粗铣1.075.7IT12Ra <12.525.700.3半精铣0.775.0IT10Ra <3.225.000.12肋板孔毛坯35 ±235.0 2粗镗2Z=3.038.0IT12Ra <6.338.000.25半精镗2Z=2.040.0IT9Ra <3.240.000.062沉头孔钻孔8.0IT12Ra <12.58.000.15钻孔14.5IT12Ra <12.514.5严锪孔0.515.0IT12Ra <12.515.

15、000.15装配孔钻孔5.8IT12Ra <12.55.800.12精铰0.26.0IT8Ra <1.66.0cQ0185.4切削用量的确定工序40粗铣圆柱孔上端表面(1) 选择加工设备与工艺装备本工序与随后两道工序是加工出圆柱孔上端面，以达到要求的表面粗糙度 与要求尺寸。根据工艺综合课程设计表 5-5选择X5032立式铣床。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 7.5kW、总功率9.09kW 。根据机械加工工艺手册表 9.2-1，选用镶齿套式面铣刀，刀片材料选 用硬质合金钢，牌号为 YT15，查表

16、9.2-8选铣刀的规格尺寸为，D=50。夹具选用专用夹具。(2) 确定切削用量a. 确定背吃刀量粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。因为粗铣的余量为1.5mm，一次走刀完成，所以选择背吃刀量a=1.5mmb. 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0.3mm/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=34.6m/min 。(3 )确定铣刀的磨钝标准与耐用度根据机械加工工艺手册表 9.4-6取粗铣时镶齿套式面铣刀的磨钝标准为1.7mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度 T=180min 。(4)

17、 确认机床主轴转速 1和切削速度二Kr=r/m220r/m按照X5032铣床说明书选取实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切兀nd削速度为-二一=r/m=42.4r/m(5) 校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力震=1118N/,阮宀=1 ;查表3-3 ,得=1.20 ;其它切削条件修正系数为 1，故切削力二f=1118 X1.5 X0.3 X1 X1.20N=603.7N切削功率j = '-/60000=603.7X42.4/60000kW=0.43kW由机床说明书知，X5032机床主电动机功率：先=7.5kW,取机床效率n=0.75，贝y跖 n=0.43/0.75k

18、W=0.57kWv1 二故机床功率够用。工序50半精铣圆柱孔上端面表面（1 ）选择刀具根据工艺综合课程设计表 5-18，选用镶齿套式面铣刀。（2）确定切削用量a. 确定背吃刀量半精铣时的背吃刀量一般为0.5 £mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=1.0mm。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0.2mm/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/min 。（3 ）确定铣刀的磨钝标准与耐用度根据机械加工工艺手册表 9.4-6取半精铣时镶齿套式面铣刀的磨钝标 准为1.8mm。由表9.4-7查得

19、刀具的耐用度 T=180min 。（4）确认机床主轴转速和切削速度%=r/m 255r/m按照X5032铣床说明书选取实有的机床主轴转速为270r/m,故实际的切兀nd削速度为二r/m=42.4r/m（5）校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力二=1118N/,览亿=1 ;查表3-3 , 得=1.20 ;其它切削条件修正系数为1，故切削力-=f=1118 X1.5 X0.3 X1 X1.20N=603.7N切削功率：.=易./60000=603.7 X42.4/60000kW=0.43kW由机床说明书知，X5032 机床主电动机功率=7.5kW,取机床效率n=0.75，贝y"

20、.J n=0.43/0.75kW=0.57kW<>z故机床功率够用。工序60精铣圆柱孔上端面(1 )选择刀具根据工艺综合课程设计表 5-18，选用镶齿套式面铣刀。(2) 确定切削用量a. 确定背吃刀量精铣时一般为0.1-1mm 或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a=0.7mm 。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0.12mm/zc. 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=58.5m/min 。(3 )确定铣刀的磨钝标准与耐用度根据机械加工工艺手册表 9.4-6取精铣时镶齿套式面铣刀的磨钝标准为0.4m

21、m。由表9.4-7查得刀具的耐用度 T=180min 。(4) 确认机床主轴转速；和切削速度U%=r/m 373r/m按照X5032铣床说明书选取实有的机床主轴转速为360r/m,故实际的切n nd削速为"=.1=r/m=56.5r/m(5) 校验机床功率根据工艺综合表 3-1知，单位切削力厂一 =1118N/,=1 ;查表3得=1.20 ;其它切削条件修正系数为1，故切削力=f=1118 X1.5 X0.3 X1 X1.20N=603.7N切削功率)矗=- /60000=603.7 X56.5/60000kW=0.57kW由机床说明书知，X5032 机床主电动机功率 二=7.5kW

22、,取机床效率n=0.75，贝y:牯./ n=0.57/0.75kW=0.76kWv 匚故机床功率够用工序110粗镗肋板孔(1 )选择机床与刀具根据工艺综合课程设计表 5-9，选择T618卧式镗床，由表5-26选择 机夹单刃镗刀的杆部直径 d (g7 )为25mm，最小镗孔直径 D为32mm 。(2)确定切削用量a. 确定背吃刀量由表5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，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=3mm。b. 确定进给量由表 5-69 知，f=0.2mm/rc. 初选切削速度由表 5-69 知，Vc=0.4m/s(3 )确定镗刀的磨钝标准与耐用度根据工艺综合课程设

23、计表 3-7取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min 。(4)确认机床主轴转速和切削速度珂謝=r/m191r/m按照T618镗床说明书选取实有的机床主轴转速为200r/m,故实际的切削Ji nd速度为T'-二二r/m=25.1r/m(5)校验机床功率 根据工艺综合表3-1知，单位切削力 限= 1118N/,血厲=1.06 ;查表3-3，得=1.40 ;其它切削条件修正系数为1，故切削力-=f=1118 X3 X0.2 X1.06 X1.40N=995.5N切削功率昭：=匸./60000=995.5X25.14/60000kW=0.42kW由机床说明书知，T618机床主电动机功率卜-=

24、5.5kW,取机床效率n =0.75 , 则n=0.42/0.75kW=0.56kW<>z故机床功率够用。工序120半精镗肋板孔(1 )选择机床与刀具根据工艺综合课程设计表 5-9，选择T618卧式镗床，由表5-26选择 机夹单刃镗刀的杆部直径 d (g7 )为25mm，最小镗孔直径 D为32mm 。(2)确定切削用量a. 确定背吃刀量由表5-69，选择粗镗的刀具材料为高速钢，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=2mm。b. 确定进给量由表 5-69 知，f=0.5mm/rC.初选切削速度由表 5-69 知，Vc=0.6m/s(3) 确定镗刀刀的磨钝标准与耐用

25、度根据工艺综合课程设计表 3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min 。(4) 确认机床主轴转速 1和切削速度二Kr=r/m 287r/m按照T618镗床说明书选取实有的机床主轴转速为300r/m,故实际的切削n nd速度为 = 一 - - - =r/m=37.7r/m(5) 校验机床功率根据工艺综合表3-1知，单位切削力二=1118N/, 1, =1.06 ;查表3-3，得=1.40 ;其它切削条件修正系数为 1，故切削力=f=1118 X2 X0.5 X1.06 X1.40N=1659.1N切削功率7= '-/60000=1659.1X37.7/60000kW=1.04kW

26、由机床说明书知，T618机床主电动机功率1 -=5.5kW,取机床效率n =0.75，则久/ n=1.04/0.75kW=1.39kWv1 二故机床功率够用。工序160钻©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(550 X400 ) mm，总功率为2.3KW，主电动机功率为 2.2KW。(2)确定切削用量a. 确定背吃刀量因为第一次钻孔的加工余量为背吃刀量a=5.8mm 。b. 确定进给量根据工艺综合课程设计表c. 确定切削速度根据工艺综合课程设计表(3 )确定铰刀的磨钝标准与耐

27、用度根据工艺综合课程设计表T=100mi n 。5.8mm。一次工作行程钻完，所以选择5-64，选择进给量f为0.27mm/r5-66,选择切削速度Vc=0.42m/s3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度(4)钻削基本时间的计算根据工艺综合课程设计表 3-11知,钻孔的基本时间计算公式为L .1 + k + kTb二石】二式中，=(D/2)cot二I -计算得T卜=1.2s工序170精铰© 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 的直柄机用铰刀。由 表5-6选择Z5125A 立式钻床，工作台面尺寸为(550 X400 ) mm，总功率 为2.3KW，

28、主电动机功率为 2.2KW。(2) 确定切削用量a. 确定背吃刀量因为铰孔的加工余量为 0.2mm。一次工作行程铰完，所以选择背吃刀量 a=0.2mm 。b. 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1.00mm/rc. 确定切削速度根据工艺综合课程设计表 5-66,选择切削速度 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

29、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，它对机床性能的发 挥与延伸、生产率的高低、生产成本的控制、 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，应设法缩短加工的基本时间和辅 助时间。2、夹具的操作要方便、省力和安全。若有条件，尽可能采用气动、液压以与其它机 械化自动化的夹紧机构，以减轻劳动强度。同时，为保证操作安全，必要 时可设计和配备安全防护装置。3、能保证夹具一定的使用寿命和较低的制造成本。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、则宜采用较简单的夹具结果。4