支架零件的机械加工工艺规程与工艺装备设计(Φ25mmΦ22mm阶梯孔和8X

1、题 目：支架零件的机械加工工艺规程 及工艺装备设计（25mrW 22mr阶梯孔和8X8mn孔钻孔及相关工艺）一、设计题目（学生空出，由指导教师填写）支架零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计 （25md 22mn阶 梯孔和8X8mn孔钻孔及相关工艺）此套设计有全套CAD图和卡片，有意者请联系我索取 522192623qq.二、原始资料（1）被加工零件的零件图i（2）生产类型：中批或大批大量生产三、上交材料(1)被加工工件的零件图1(2)毛坯图1(3)机械加工工艺过程综合卡片（参附表1 ）1(4)与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1(4)夹具装配图1(5)夹具体零件图1(6)课程设计说明书（500

2、080 00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 期摘要笔者对机械图学书166页的支架三视图进行工艺分析，确定下端 面为工序基准。在确定铸造材料的同时，查阅相关资料，主要是课程 设计指导书和机械设计手册等。在用 CAXA®出零件图的基础上，完 成对毛坯图的绘制，相关形位公差和粗糙度加以补充。 在老师的指导 下完成了加工工艺过程卡片和加工工序卡片。并由指导书上钩形压板 的启发设计了一套

3、支架的专用夹具。在笔者设计的专用夹具上可以进 行钻两种孔的工艺加工。AbstractThe author analysis the book that call on“ mechanicalgraphics ” .In 166 page author find the three view analysis. Facing on the next benchmark for the process. In determining the casti ng material at the same time, access to releva nt information,mainly to g

4、uide curriculumdesign books andmanu als, such as mecha ni cal desig n. Pai nted parts with CAXA electronic chart on the basis of the rough to complete the mapp ing, the releva nt geometric tolera nee and rough ness to be added . Under the guidanee of Ms.Li, author completed the process of card proce

5、ssing and card processing. Guide books by the in spired hook plate has desig ned a special fixture ste nt.Author design in a special fixture which can drill two kinds of holes for process ing.1. 零件的工艺分析1.1设计对象该设计对象是笔者自己找机械图学书166页的一个支架零件。笔者主要 分析其加工工艺和8x6mm和22md25mn阶梯孔的专用夹具。1.2技术要求8x6mm 2x8mm阶梯孔22mr25

6、mn布置方式如下图所示。对上下端面，上下座侧壁尺寸要求和对上述孔的技术要求如下表所示零件各表面技术要求统计表项目公差等级尺寸及偏差mm粗糙度m下端面IT98600.54 x 6OOo.466.3上端面IT95800.46 x 5000.396.3下座侧壁面IT1386 00.54 x 10 00.03612.56O°o.46 x WIT1358 00.46 x 7 00.03612.5上座侧壁面5000.39 x 700.0368 x6mm通孑LIT8 6。0.0181.62 x8mm通孑LIT8 8 00.0221.622mm阶梯孔下 部IT9 22 0 0.0523.225mm阶

7、梯孔上 部IT9 25 0 0.0523.24 x12mm沉头座 孔IT11 1200.1106.3其中，表面粗糙度和公差等级，按课程设计指导书表1-7，1-8，1-20查取。偏差代号外尺寸按h取，尺寸按H取，查表2-2 （见书机械精度设计与检测） 可以得到各个尺寸偏差。2. 机械加工工艺设计2.1毛坯的铸造形式该支架铸造材料为HT15Q材料承受中等载荷，通过查阅材料成型书， 并考虑材料成本和加工成本，保证零件工作的可靠，就该零件本身锻造工艺会很 困难，尤其是上侧壁的壁耳。所以采用铸造。拟定年产量为4000件，即属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用机器铸造成型。为了达到技 术要

8、求，铸件需经时效处理。2.2毛坯的技术要求如下表所示为铸造毛坯技术要求:项目基本尺寸mm尺寸公差等 级加工余量等 级公差CT加工余量(RMA)mm下端面91.864.232.8CT12MA-G6 5.61.462.22.8上端面54.2.82CT12MA-G5.65.60.7底座厚度151MA-G20.5上座厚度121MA-G20.5腰部直径421无2无中间孔181无2无注明处，表示粗一等级公差，且定上下表面拔模面，作为基准的下表面。公差 要小。多留余量。注明处，腰部无法再加工，所以铸造尺寸就是零件尺寸，和一样，要求铸造 工艺要高。注明处铸造时加18芯棒，是按照芯棒规格定的偏差。其余按照公式R

9、=F+2RMA+CT计算。数值见指导书表2-3，2-4，2-5.2.3基面选择基面选择是工艺规程设计中的重要的设计之一，基面的选择正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批量的报废，使生产无法进行。2.3.1 粗基面的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。本设计支架零 件选择下底面，因为在铸造时对其要求就较高，而进行其他表面加工时也需要定 它为基准。2.3.2 精基面的选择选加工后的下底面为精基准面来加工其他表面，如上表面半精铣，上下侧壁粗铣等。而且加工完下表面后对后文提到的夹具安装，钻孔等都是必要的。

10、3. 制订机械加工工艺路线3.1表面加工方法的确定笔者本打算用车削的方法加工上下表面，毕竟笔者的父亲是从事车削加工工 作的。但考虑到生产效率问题，使用面铣刀也可以经过一次走到完成，而且铣床的加工精度不比车床差，耗电量也少，这也能降低相当的成本。满足IT9级要求。查机械制造课程设计指导书10页表1-7、1-8、1-20，结合上述各零件 技术要求统计表。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： （只包含在机加部 分）粗铳上下两端面粗铳下端面91.8mmx 64.2mm至底座厚度11mm上端面62.2mmx 54.2mm至上座厚度 8mm Ra12.5卩m半精铣上下两端面半精铳下端面，至底座厚度 10

11、mm上端面，至上座厚度 7mmRa6.3 卩 m粗铣上下座侧壁粗铳下端面侧壁，至 86mnX 60mm粗铳上端面侧壁，至 58mm x 50mm下座壁R8圆角，上座壁 R6圆角钻、扩、铰? 22mr孔1钻中心孔? 18至? 20一次扩孔：？ 22mm通孔；二次扩孔： ？ 25mm深30mm过 渡处倒角1X 30，Ra6.3卩m精铰 ? 22mm 和 ？ 25mm 至 ？ 22 22.020mm、? 25 25.020mm. Ra3.2 卩 m扩、铰? 25mm孔钻、精铰、锪平8x ? 6mn孔钻、精铰上端面 4x ? 6mm的孔，下端面4 x ? 6mm的孔，至? 6 ? 6.010mm, R

12、a1.6 卩 rr，锪平下端面 4 x ? 6mm孔至 4x? 12mm 深度 2mm Ra6.3 卩 m钻、精铰2 x ? 8mn孔钻上表面侧沿 ？ 8mm孔,至？ 8? 6.012mm Ra1.6卩m注明：左半部为工序名称，右半部为加工方法（工艺路线）机械加工过程和设备及其选用刀具等，参见笔者的加工工艺过程卡片。值得 说明的是单件工时的算法参见下文。下面对卡片的容加以论述。3.2工序顺序的安排机械加工工序主要是要满足四个原则，即“先基准后其他”原则，“先粗后精”原则，“先主后次”原则，“先面后孔”原则，基准问题上文已经提过用底座 下表面为基准。先进行粗铣表面，再精铣表面，为了提高铣削加工效

13、率，可以先 粗铣下底面，在不换刀的情况下继续铣上表面，对基准没有影响。再换铣刀，低 速小切削量加工下底和上底。这些进行完毕后要把零件装卡在后文提到的夹具 上，对除了横向的2X? 8mn孔进行钻铰等加工，考虑到 ？ 22 mm 25mn阶梯孔尺寸较大，就需要用 扩孔钻加工。这样阶梯孔就包括钻，扩，铰三种工艺。 8X? 6mm和在夹具加工后需要通孔的2X? 8mm尺寸较小，只需钻，精铰加工即可。参见课程设计指导书41页表2-28 :孔加工余量。当然，？ 6mm勺孔加工完毕后需用锪钻加工沉头座孔？ 12mm深度2mm3.3确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了支架零件的工艺路线

14、。（只包含机加部分）工序号工序名称机床装备工 艺 装 备1铸造2时效3涂底漆4粗铳上下两端面X61W高速钢镶齿套式面铳刀、游标卡尺5半精铳上下两端面X61W高速钢镶齿套式面铳刀、游标卡尺6粗铣上下座侧壁X61W高速钢镶齿套式面铳刀、游标卡尺7钻、扩、铰 ? 22mm孔Z525麻花钻、扩孔钻、硬质合金锥柄机用铰刀、卡尺、塞规、专用夹具8扩、铰? 25mm孔Z525扩孔钻、硬质合金锥柄机用铰刀、卡尺、塞规、专用夹具9钻、精铰、锪平8 x ? 6mm孔Z525莫氏锥柄麻花钻、硬质合金锥柄机用铰 刀、高速钢锪钻、径千分尺、专用夹具10钻、精铰2 x ? 8mm孔Z525莫氏锥柄麻花钻、硬质合金锥柄机用

15、铰 刀、径千分尺11去毛刺钳工台平锉12清洗清洗机13发蓝14终检塞规、百分表、卡尺等3.4加工设备和工艺设备机床的选择采用Z525立式钻床钻所有的孔。包含锪孔铰孔工艺，只是需要在钻床上更 换刀具就行了。铣平面不宜用立式钻床，所以这里采用卧式万能铣床。包含铣削 上下各个侧壁的圆角一共8个，均可以铣出来。选择夹具和量具初定为8000的支架产量属于大量生产，所以采用专用夹具。两具采用塞规.， 游标卡尺，百分表等。选择刀具对于铣削的各个表面和过度圆角，高速钢镶齿套式面铣刀成本较低，且满足 了加工的精度需要，也可保证加工质量。对于加工小直径的孔，使用强度较高的 刀具可以保证一定的加工精度。所以采用莫氏

16、锥柄麻花钻，对于8X? 6mm孔和2X? 8mm孔都需要精铰，这样小直径的孔，笔者采用硬质合金锥柄机用铰刀精 铰。沉头座孔用高速钢锪钻就可以满足 IT11的要求。345辅助说明去毛刺和清洗是钻孔后必须添加的工序。 对任何一个已加工的孔都适用。而 去毛刺用平锉就行了。发蓝处理是在孔处涂上药物再热处理一下， 这样就不容易 生锈了。4. 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定4.1切削用量计算上下端面加工工序4粗铣上下端面选用卧式万能铣床X61W查指导书表4-17，主电机功率为4Kw中等系统刚度，每齿进给量 f z : 0.150.3mm/z取f z=0.2mm/z由表2-36，精铣余量1.0mm乙=5

17、-Z2=4.0mm 镶齿铣刀：d/z=80/10铣削速度 V=38.3m/min，n=1000X 38.3/3.14/80=152.47r/min由表4-18，X61W主轴转速取n=160r/min，该工序实际铣削速度 V=3.14nd/1000=160X 3.14 X 80/1000=40.2m/min工序5半精铣上下端面由表5-8,工序每转进给量f=0.4mm/r ，Z2=1.0mm仍选镶齿铣刀，d/z=80/10，f z=f/z=0.05mm/z，铣削速度 V=40m/min铣刀转速 n=1000X 40/3.14/80=159.24r/min ，由表 4-18，X16W主轴转速取 n=

18、160r/min，该工序实际铣削速度 V=nX 3.14 X d/1000=160X 3.14 X 80/1000=40.2r/min。含锪平的孔加工工序9钻、精铰、锪平 8X ? 6mn孔钻孔工步由指导书表3-4莫氏锥柄麻花钻的d=6.0mm ap=5.8mm进给量：由5-22，每转进给量：f=0.1mm/r切削速度计算：按工件材料45的条件选取，V=22m/minn=1000v/3.14/d=1000 x 22/3.14/6.0=1167.7r/min选：Z525型立式钻床取n=1360r/min由5-1公式，工序实际钻削速度 V=3.14nd/1000=1360 x 3.14 x 5.0

19、/1000=21.4m/min精铰工步背吃刀量：ap=0.20mm进给量：由5-31，该工步的每转进给量f=0.3mm/r切削速度计算，由表5-31，切削速度4m/minn=1000x 4/3.14/6=212.3r/min ，由表 4-9 取 n=195r/min实际切削速度 V=3.14nd/1000=195 x 3.14 x 6/1000=3.67m/min锪平工步表5-32，高速钢锪钻锪沉头座切削用量，不加切削液，取V=20m/minn=1000x V/3.14/d=1000 x 20/3.14/12=530.8r/min，查表 4-9 取 Z525 的主轴转速为545r/min4.2

20、额定时间计算粗铣下端面Tj =i x (L+L1+L2)/ f mz其中：L=91.8mm L2=1 3mm 取 L2=1mmL1=0.5 (d- d2 ae2 ) + L2 (主偏角 Ky )=0.5 (80- . 802 64.22 ) +1=17.13mmf mz=f x n=fz x z x n=0.2 x 10x 160=320mm/minTj=( 91.8+17.13+1 ) /320=0.34min=20.4s粗铣上端面Tj= (62.2+ L 1+L2) /f mz 其中：L1=0.5 (80- 802 54.22 ) +仁 11.58mm半精铣下端面Tj= (91.8 +17

21、.13+1 ) /0.05/10/160=1.37min=82.2s半精铣上端面Tj= (62.2+11.58+1 ) =0.93mi n=55.8s下端面钻孔4X ? 6mmTj=L 总/fn= ( L+L1+L2) /fn 式中 L=10mmL2=1mn, L1 =D/2 (cotK 丫 +1) =3.1mmf=0.1mm/r , n=1360r/min , T=( 10+3.1+1) /0.1/1360=0.10min=6s上端面钻孔4X ? 6mmTj= (7+3.1+1) /0.1/1360=0.08min=4.8s精铰下端面孔4X ? 6mm由表 5-41 Tj= L 总/fn=

22、( L+L1+L2) /fn K 丫 =150ap= (D-d) /2= (6-5.8 ) /2=0.1mm 查得 L1=0.37mmL2=15mm L=10mm Tj = (10+0.37+15) /0.3/195=0.43min=25.8s精铰上端面孔4X ? 6mmTj= (7+0.37+15) /0.3/195=0.38min=22.8s锪平下端面上方4X? 12mm深度2mm由表 5-41 T j =L 总/fn=(L+ L 1)/ fn= (2+1) /0.1/545=0.06min=3.6s其中 f=0.1mm/r4.3辅助时间计算Tf= (0.150.20 ) Tj 本设计笔者

23、取 0.2 T j则可求出，粗铣下端面Tf=4.08s，粗铣上端面 Tf=2.76s，半精铣下端面Tf=16.44s，半精铣上端面 Tf=11.16s，钻上端面孔4X ? 6mm T=3.84s，钻下端 面孔4X ? 6mm T=4.80s，精铰上端面孔 4X ? 6mm T=18.24s，精铰下端面孔4 X ? 6mm T=20.64s，锪平工步 Tf=2.88s4.4其他时间布置工作地时间按工作时间的5%计算，休息与生理时间按工作时间的 3%计算。则粗铣下端面Tb+Tx=1.96s，粗铣上端面Tb+Tx=1.32s，半精铣下端面Tb+Tx=7.89s，半精铣上端面 Tb+Tx=5.36s，

24、钻上端面孔 4X ? 6mm T+Tx=1.84s , 钻下端面孔4X ? 6mmTb+Tx=2.30s，精铰上端面孔4X ? 6mmb|+Tx=8.76s，精铰 下端面孔 4X ? 6mm T+Tx=9.91s，锪平工步 Tb+Tx=1.38s4.5单件时间粗铣下端面Tdj=26.44s，粗铣上端面Tdj=17.88s，半精铣下端面Tdj=106.53s，半精铣上端面 Tdj =72.76s，钻上端面孔 4X ? 6mmTdj =24.88s，钻 下端面孔4X ? 6mnTdj=31.10s，精铰上端面孔4X ? 6mmT=118.20s，精铰下端 面孔 4X ? 6mm Tj=133.75

25、s，锪平工步 Tdj=18.66s工序4单件时间44.32s，工序5单件时间179.29s，工序9单件时间326.59s5. 夹具设计5.1灵感来源笔者曾经一度认为像支架这样对称的零件会很容易设计出夹具体，但要想保持零件不动其实不简单。前两天突然看了钩形压板和星形把手的夹紧机构。终于 有了一些想法，画个草图，把自由度限制情况分析了一番，边画边改。直到昨天 才敲定夹具体。5.2定位方案参见夹具体零件图，对于该支架，下表面为定位基准，夹具体底座的上面焊 接着三个定位销，三销等径分布。恰好顶起零件下表面。读者请看笔者输出的A1图，现在定0Y轴为从后束臂到前束臂的方向，0X方向为左向右。为保证精度，

26、三个销上表面都是抛光处理。三点定一面。限制了沿OX,O丫轴方向的转动，和OZ方向的平动。零件的上部侧壁被两个扇形压板和两个定位销包围。由于扇形 压板可以转动，既靠星形把手的预紧力摆动，有连带性。这就避免了0Y方向的过定位，只限制一个0Y平动。而两个左右侧壁的支点销也只限制一个0X方向平动，换个说法就是上面定位元件在一个假想活动的四边形上，读者会想0Z方向可以转动啊，其实下部分还有钩形压板的压紧作用， 两个压板不起限制自由度的 作用，但是通过左侧承重壁窗口，用扳手拧 M8螺栓，右侧，直接拧螺栓，(右侧 的螺栓长于左侧，一直向上延伸支起右上部分元件，上面一线一点定一面)这样 对支架底座压紧，使钻孔

27、时不会出现件随钻带动转动的情况。5.3夹紧力计算笔者现就？ 6mm勺孔进行说明，钻孔切削力：查机床夹具设计手册得钻削力 计算公式：P=70.6 D0.9 S HB0.6式中P钻削力S每转进给量，0.1mmD麻花钻直径,6.0mmHB布氏硬度，190HBS所以P=70.6 D0.9 S HB0.6= P=70.6 6.00.9 0.1 1900.6=824.88 (N)钻孔的扭矩：M=0.014 D2- S0.94 HB0.6式中S每转进给量,0.1mmD麻花钻直径,6.0mmHB布氏硬度，190HBS所以M=0.014- D2- S0.94 HB0.6= M=0.014 6.02 0.10.94 1900.6=1.35(N M) 上文提到钩形压板，其夹紧力按指导书表10-1最后一图上的公式：Fj=F/ (1+3Lf/H )计算，式中f 为摩擦系数，取0.15，因为底座上表面没有加工，就是铸造的毛坯表面，摩擦 系数大。6. 心得体会想说的话很多，都不知道该从哪里说起，首先想说感提供给笔者电脑绘图的 谭世海，徐景来，和金勇等同学，没有你们，笔者不会完成本次设计。曾经试过 去网吧绘图，下载了 CAXA2007业破解版，但是不好用没有图库可供调用。接下来笔者谈谈设计过程，其实是比较艰辛的。每一次打开图纸，都能发现不足之处，同时还要不断权衡前后一些结论那些事正确的，进行统一化。手