推土机“右支架座”机械设计与加工工艺

第一部分第一节序言本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件——东方红—75推土机铲臂右支架，制定其机械生产加工工艺规程。

该零件的工艺过程总共包括了十四道工序，可分类为铣平面、镗内孔、钻孔、扩孔、攻螺纹、倒角、铣开、去毛刺等工序。

由于所加工的推土机铲臂右支架是带孔的零件，Φ55mm孔不但是精度要求最高的孔，而且也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准，所以加工此孔时需要经过粗镗、半精镗、精镗三道工序加工而成，而其他表面的加工都为粗加工，经一道工序即可完成。

本次课程设计从机械加工工艺分析对零件进行制造和研究，用二维CAD制图软件夹具的总装配图，并手工绘制夹具体零件图。

第二节零件图的工艺分析一、零件的功用分析题目所给的零件是东方红——75推土机铲臂右支架 5.它位于推土机的前部，其作用是用来支撑铲臂上油缸3的支座，如图2-1所示。

推土机在工作过程中，其铲臂1应能绕其回转中心上下摆动。

摆动的动力是由油缸3 提供的。

通过油缸油腔的进油与出油，可使得油缸活塞杆2伸出与缩回，从而实现铲臂1的上下摆动。

同时，油缸3和活塞杆2本身亦需做微幅摆动。

活塞杆2伸出端与铲臂1铰接，油缸3的尾部与轴线固定的轴4铰接。

右支架5的作用是在轴4的一端对其进行固定.右支架5都分上盖和支架座两部分，每一部分都有一与轴接触的Φ55mm半圆孔，上盖与支架座通过螺钉与轴4连接在一起。

支架体上有轴线空间交叉成 46°±10′的两个Φ43.5mm的叉孔，叉孔与杆6焊死。

杆6的另外一端与一块钢板7焊接在一起，钢板7与推土机底盘铆接，最终把轴4与底盘固定在一起。

从零件的实际功用看，右支架5的主要作用是连接与紧固。

1-铲臂 2-活塞杆 3-油缸 4-轴 5-右支架 6-杆 7-钢板图2-1 右支架功用是意图二、零件的工艺分析从零件图上可以看出，标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔等。

其中，表面粗糙度要求最高的是Φ55mm孔，公差等级达到IT8级，表面粗糙度为Ra1.6µm。

该孔是右支架的主要设计基准。

从表面间的位置精度要求来看，A、B两端面（即前、后两端面）应与Φ55mm孔轴线垂直，两个Φ43.5mm孔的轴线应垂直与Φ55mm孔轴线，且两Φ43.5mm轴线的夹角应为46°±10′，夹角顶点在Φ55mm孔的轴线上。

从工艺上看，Φ43.5mm孔的轴线对Φ55mm孔的轴线的垂直度要求为 0.2／100，相当于公差等级10级，可以通过使用专用夹具来保证。

Φ55mm孔公差等级为IT8级，表面粗糙度为Ra1.6μm，可通过精镗保证。

平面A、B用于轴的轴向定位，小凸台C平面与B平面在同一平面上，在零件的工作过程中不起作用。

由于工艺凸台C平面面积较小，为保证铸件质量，将B、C平面取为浇铸的底面位置，将A面作为浇铸时的顶面位置。

对右支架零件图进行工艺审核后，可知该零件图视图正确、完整、尺寸、公差及技术要求齐全，加工要求合理，零件的结构工艺性较好。

机械加工工序的安排一、确定零件的生产类型按设计任务书，东方红——75推土机年产量为4500台/年，其上有左、右支架各一件。

若右支架备品率为8%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为()()%1%8114000%%1++⨯⨯=++=βαQn N 4500×（1+8％+1％）件/年=4905件/年 （3-1） 可见，右铲臂支架的年生产量为4905件。

推土机铲臂支架可看成独立的一部分，属轻型机械。

因此，根据表，有生产纲领与生产类型的关系可确定该零件的生产为中批生产，其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的工艺特点，如多采用通用设备配以专用的工艺装备等。

二、确定毛坯制造形式由该零件的功用及推土机的工作状况知，铲臂支架与连接支架上盖与支架座的螺钉承受的都是冲击性载荷，故要求该支架材料应具备较高的强度与抗冲击能力。

因此，原设计单位选用了既满足要求，价格有相对低廉的铸钢材料ZG310-570，因此可以确定毛坯的制造形式为铸造。

一般工程用铸钢的特性和应用见表。

由于该支架为成批生产，由表可知，选择砂型机器造型，铸钢件的公差等级为CT9级。

该零件的形状不是十分复杂，因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。

由于在Φ55mm 孔的轴线方向上还有一个Φ49mm 孔，从减少加工余量考虑，此处的毛坯孔可以与Φ55mm 的毛坯孔一起铸成阶梯孔。

2个Φ43.5mm 孔径也较大，因此在铸造时也应铸成出毛坯孔。

三、选择定位基准定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。

正确与合理地选择定位基准，可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化工艺装备结构与种类、提高生产率。

⑴ 精基准的选择精基准的选择原则为：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则。

可根据以上原则进行精基准的选择。

右支架是带孔的零件。

Φ55mm孔不但是精度要求最高的孔，而且也是零件的设计基准。

装配基准与测量基准。

为避免由于基准不重合而产生的误差，保证加工精度，应选Φ55mm孔为基准，即遵循“基准重合”的原则。

同时为了定位可靠，使加工过程稳定、减小振动，还可选B、C平面为精基准。

即选Φ55mm 孔及地面B、工艺凸台面C所构成的组合平面作为精基准，以一个长孔与一个大端面定位。

为了避免过定位可采用Φ55mm孔一段短孔与端面的组合，或采用Φ55mm孔长孔与Φ55mm孔一小部分端面的组合。

考虑到该零件精度不是太高以及加工时的稳定性，最终选底面B和工艺凸台C作为第一定位基准，限制三个自由度，Φ55mm短孔作为第二定位基准，限制二个自由度。

为了限制右支架绕Φ55mm孔中心线的旋转自由度，还可选二个Φ43.5mm孔之一的外缘表面作为第三定位基准，在此设置一个挡销。

在右支架的加工过程中，该组合表面还可作为大部分工序的定位基准，加工其他的次要表面，体现了“基准统一”的选择原则。

⑵粗基准的选择粗基准的选择原则为：合理分配加工余量的原则、保证相互位置的要求的原则、便于装夹的原则。

Φ55mm孔为重要表面，加工时要求余量小而均匀，因此应选择该Φ55mm长孔为粗基准。

但此时的定位、夹紧装置结构复杂。

考虑到该零件精度要求不是太高，可选底面B与工艺凸台面C的组合表面作为粗基准，这样可使定位和加紧方便、可靠。

由于采用机械造型，铸件有一定的精度，基本可以保证Φ55mm孔的加工余量均匀。

由上可看出，粗、精基准选择结果基本上是一致的，均选择了底面B与工艺凸台面C所构成的组合表面。

四、选择加工方法⑴ 平面的加工平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。

对于本支架，面A与面B 的粗糙度要求Ra12.5µm，其距离尺寸100mm为未注公差尺寸。

由表5-11，根据GB/T1804-2000规定，选用中等级﹙m﹚，相当于IT13级，故可考虑粗车或粗端铣，但车削加工底面的工艺凸台C时会出现断续车削，冲击较大，故选择端铣加工方式。

⑵ 孔及退刀槽的加工孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。

对于已铸出Φ55mm孔和Φ49mm 孔的阶梯型毛坯，可采取在车床上镗孔的方式。

原因之一是该零件的结构紧凑，重量也不大，适用于车削加工；原因之二是该零件精度不是很高，使用车床镗孔较为经济。

对于Φ49mm孔，其公差等级为IT14，退刀槽属未注公差尺寸，两孔都可一次镗出。

Φ55mm孔的公差等级为IT8级，表面粗糙度要求为Ra1.6µm，可采取粗镗—半精镗—精镗的加工方式。

对于右支架座上四个M20mm螺纹底孔及6个Φ20mm孔，都属于未注公差尺寸，可在实体上一次钻出。

对于二个Φ43.5mm孔，要求其轴线与Φ55mm孔轴线垂直，且二个Φ43.5孔轴线夹角成46°±10′，考虑到毛坯上已有预铸孔，可采取一次扩孔实现。

加工方法有两种：①用麻花钻扩孔；② 用扩孔钻扩孔。

在实际生产中常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。

由表5-12知钻孔的公差等级为IT12~IT13，可以满足加工要求，故这里使用锥柄麻花钻进行扩孔。

⑶ 螺纹加工右支架座上4个M20mm螺纹孔应采取攻螺纹的方式。

在攻螺纹工序之前应设置一道倒角工序，或在本工序中应先设一道倒角工步，以避免折断丝锥，使攻螺纹顺利进行。

⑷ 零件的剖开右支架最终要分成上盖与支架座两部分，剖分面表面粗糙度要求为Ra12.5μm，中心面应通过Φ55mm孔的轴线。

可利用心轴定位将其一次或分两次在铣床上用锯片铣刀铣开。

为使定位方便及使夹具的结构简单采取在一个工序中分两次安装铣开的方法，即在卧铣刀杆上装有两把锯片铣刀，分别用于铣开右支架的一半。

五、制定工艺路线1）右支架零件的生产类型是中批量生产，其工艺特点是尽量选用通用机床并配以专用夹具。

在安排本零件工艺路线的过程中主要考虑了以下几个方面：⑴底面B与Φ55mm孔一部分短孔为精基准，同时底面B也是粗基准，根据“先面后孔”和“基面先行”的原则，最先开始加工顶面A与底面B，底面B与工艺凸台面C属于同一平面，装卡后一次加工。

⑵右支架加工表面中Φ55mm孔精度最高,一切工序都是围绕保证该孔的精度开安排。

根据“先主后次”的原则，Φ55mm孔应安排在工艺路线的前部进行，但又不能一次加工到设计要求，否则在后续的工序中利用该表面定位加工一些次要表面时，有可能损伤该表面。

⑶“先粗后精”是针对整个工艺路线而言的，而并非只对某一表面而言。

对于Φ55mm孔，它是其他次要表面的基准，必须先加工出来。

在具体处理时可将Φ55mm孔半精加工后作为统一的精基准来加工其他次要表面，待这些次要表面加工完成之后在对其精加工至图样要求。

2）工艺路线安排如何安排工艺路线，一定要根据现场实际情况，具体情况具体分析。

最终的工艺路线安排如下：工序05：粗铣顶面A定位基准：底面B、工艺凸台C面。

工序10：粗细底面B、工艺凸台C面定位基准：顶面A。

工序15：粗镗Φ49mm孔（工步一）及退刀槽3×Φ56mm（工步二）定位基准：底面B、工艺凸台C面及Φ55mm毛坯孔。

工序20：粗镗Φ55mm孔（工步一）及倒角C2（工步二）定位基准：顶面A及Φ49mm孔。

工序25：半精镗Φ55mm孔定位基准：顶面A及Φ49mm孔。

工序30：扩2×Φ43.5mm孔定位基准：底面B、工艺凸台C面、Φ55mm孔及Φ43.5mm孔外缘。

工序35: 2×Φ43.5mm倒角C2定位基准：底面B、工艺凸台C面、Φ55mm孔及Φ43.5mm孔外缘。

工序40：钻6×Φ20mm孔定位基准：底面B。

工艺凸台C面。

Φ55mm孔及一个Φ43.5mm孔。

工序45：钻4×M20×2螺纹底孔Φ18mm定位基准：底面B、工艺凸台C面、Φ55mm孔及一个Φ20mm孔。