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

1.3 支架的零件图，见图纸所示。

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：

（2）铸件尺寸公差，如表2-2所示：（/μm）

（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

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：

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。