支架零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程與工藝裝備設(shè)計(jì)(Φ25mmΦ22mm階梯孔和8X

1、題 目：支架零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程 及工藝裝備設(shè)計(jì)（25mrW 22mr階梯孔和8X8mn孔鉆孔及相關(guān)工藝）一、設(shè)計(jì)題目（學(xué)生空出，由指導(dǎo)教師填寫）支架零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì) （25md 22mn階 梯孔和8X8mn孔鉆孔及相關(guān)工藝）此套設(shè)計(jì)有全套CAD圖和卡片，有意者請聯(lián)系我索取 522192623qq.二、原始資料（1）被加工零件的零件圖i（2）生產(chǎn)類型：中批或大批大量生產(chǎn)三、上交材料(1)被加工工件的零件圖1(2)毛坯圖1(3)機(jī)械加工工藝過程綜合卡片（參附表1 ）1(4)與所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)那道工序的工序卡片1(4)夾具裝配圖1(5)夾具體零件圖1(6)課程設(shè)計(jì)說明書（500

2、080 00字）1份四、四、進(jìn)度安排（參考）(1 )熟悉零件，畫零件圖2天(2)選擇工藝方案，確定工藝路線，填寫工藝過程綜合卡片5天(3)工藝裝備設(shè)計(jì)（畫夾具裝配圖及夾具體圖）9天(4)編寫說明書3天(5)準(zhǔn)備及答辯2天五、指導(dǎo)教師評語成績：指導(dǎo)教師日 期摘要筆者對機(jī)械圖學(xué)書166頁的支架三視圖進(jìn)行工藝分析，確定下端 面為工序基準(zhǔn)。在確定鑄造材料的同時，查閱相關(guān)資料，主要是課程 設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊等。在用 CAXA®出零件圖的基礎(chǔ)上，完 成對毛坯圖的繪制，相關(guān)形位公差和粗糙度加以補(bǔ)充。 在老師的指導(dǎo) 下完成了加工工藝過程卡片和加工工序卡片。并由指導(dǎo)書上鉤形壓板 的啟發(fā)設(shè)計(jì)了一套

3、支架的專用夾具。在筆者設(shè)計(jì)的專用夾具上可以進(jìn) 行鉆兩種孔的工藝加工。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. 零件的工藝分析1.1設(shè)計(jì)對象該設(shè)計(jì)對象是筆者自己找機(jī)械圖學(xué)書166頁的一個支架零件。筆者主要 分析其加工工藝和8x6mm和22md25mn階梯孔的專用夾具。1.2技術(shù)要求8x6mm 2x8mm階梯孔22mr25

6、mn布置方式如下圖所示。對上下端面，上下座側(cè)壁尺寸要求和對上述孔的技術(shù)要求如下表所示零件各表面技術(shù)要求統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目公差等級尺寸及偏差mm粗糙度m下端面IT98600.54 x 6OOo.466.3上端面IT95800.46 x 5000.396.3下座側(cè)壁面IT1386 00.54 x 10 00.03612.56O°o.46 x WIT1358 00.46 x 7 00.03612.5上座側(cè)壁面5000.39 x 700.0368 x6mm通孑LIT8 6。0.0181.62 x8mm通孑LIT8 8 00.0221.622mm階梯孔下 部IT9 22 0 0.0523.225mm階

7、梯孔上 部IT9 25 0 0.0523.24 x12mm沉頭座 孔IT11 1200.1106.3其中，表面粗糙度和公差等級，按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1-7，1-8，1-20查取。偏差代號外尺寸按h取，尺寸按H取，查表2-2 （見書機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測） 可以得到各個尺寸偏差。2. 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)2.1毛坯的鑄造形式該支架鑄造材料為HT15Q材料承受中等載荷，通過查閱材料成型書， 并考慮材料成本和加工成本，保證零件工作的可靠，就該零件本身鍛造工藝會很 困難，尤其是上側(cè)壁的壁耳。所以采用鑄造。擬定年產(chǎn)量為4000件，即屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用機(jī)器鑄造成型。為了達(dá)到技 術(shù)要

8、求，鑄件需經(jīng)時效處理。2.2毛坯的技術(shù)要求如下表所示為鑄造毛坯技術(shù)要求:項(xiàng)目基本尺寸mm尺寸公差等 級加工余量等 級公差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腰部直徑421無2無中間孔181無2無注明處，表示粗一等級公差，且定上下表面拔模面，作為基準(zhǔn)的下表面。公差 要小。多留余量。注明處，腰部無法再加工，所以鑄造尺寸就是零件尺寸，和一樣，要求鑄造 工藝要高。注明處鑄造時加18芯棒，是按照芯棒規(guī)格定的偏差。其余按照公式R

9、=F+2RMA+CT計(jì)算。數(shù)值見指導(dǎo)書表2-3，2-4，2-5.2.3基面選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要的設(shè)計(jì)之一，基面的選擇正確與合理，可 以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出， 更有甚者，還會造成零件大批量的報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。2.3.1 粗基面的選擇作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。本設(shè)計(jì)支架零 件選擇下底面，因?yàn)樵阼T造時對其要求就較高，而進(jìn)行其他表面加工時也需要定 它為基準(zhǔn)。2.3.2 精基面的選擇選加工后的下底面為精基準(zhǔn)面來加工其他表面，如上表面半精銑，上下側(cè)壁粗銑等。而且加工完下表面后對后文提到的夾具安裝，鉆孔等都是必要的。

10、3. 制訂機(jī)械加工工藝路線3.1表面加工方法的確定筆者本打算用車削的方法加工上下表面，畢竟筆者的父親是從事車削加工工 作的。但考慮到生產(chǎn)效率問題，使用面銑刀也可以經(jīng)過一次走到完成，而且銑床的加工精度不比車床差，耗電量也少，這也能降低相當(dāng)?shù)某杀尽M足IT9級要求。查機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書10頁表1-7、1-8、1-20，結(jié)合上述各零件 技術(shù)要求統(tǒng)計(jì)表。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： （只包含在機(jī)加部 分）粗銃上下兩端面粗銃下端面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半精銑上下兩端面半精銃下端面，至底座厚度 10

11、mm上端面，至上座厚度 7mmRa6.3 卩 m粗銑上下座側(cè)壁粗銃下端面?zhèn)缺?，?86mnX 60mm粗銃上端面?zhèn)缺?，?58mm x 50mm下座壁R8圓角，上座壁 R6圓角鉆、擴(kuò)、鉸? 22mr孔1鉆中心孔? 18至? 20一次擴(kuò)孔：？ 22mm通孔；二次擴(kuò)孔： ？ 25mm深30mm過 渡處倒角1X 30，Ra6.3卩m精鉸 ? 22mm 和 ？ 25mm 至 ？ 22 22.020mm、? 25 25.020mm. Ra3.2 卩 m擴(kuò)、鉸? 25mm孔鉆、精鉸、锪平8x ? 6mn孔鉆、精鉸上端面 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鉆、精鉸2 x ? 8mn孔鉆上表面?zhèn)妊?？ 8mm孔,至？ 8? 6.012mm Ra1.6卩m注明：左半部為工序名稱，右半部為加工方法（工藝路線）機(jī)械加工過程和設(shè)備及其選用刀具等，參見筆者的加工工藝過程卡片。值得 說明的是單件工時的算法參見下文。下面對卡片的容加以論述。3.2工序順序的安排機(jī)械加工工序主要是要滿足四個原則，即“先基準(zhǔn)后其他”原則，“先粗后精”原則，“先主后次”原則，“先面后孔”原則，基準(zhǔn)問題上文已經(jīng)提過用底座 下表面為基準(zhǔn)。先進(jìn)行粗銑表面，再精銑表面，為了提高銑削加工效

13、率，可以先 粗銑下底面，在不換刀的情況下繼續(xù)銑上表面，對基準(zhǔn)沒有影響。再換銑刀，低 速小切削量加工下底和上底。這些進(jìn)行完畢后要把零件裝卡在后文提到的夾具 上，對除了橫向的2X? 8mn孔進(jìn)行鉆鉸等加工，考慮到 ？ 22 mm 25mn階梯孔尺寸較大，就需要用 擴(kuò)孔鉆加工。這樣階梯孔就包括鉆，擴(kuò)，鉸三種工藝。 8X? 6mm和在夾具加工后需要通孔的2X? 8mm尺寸較小，只需鉆，精鉸加工即可。參見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書41頁表2-28 :孔加工余量。當(dāng)然，？ 6mm勺孔加工完畢后需用锪鉆加工沉頭座孔？ 12mm深度2mm3.3確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表列出了支架零件的工藝路線

14、。（只包含機(jī)加部分）工序號工序名稱機(jī)床裝備工 藝 裝 備1鑄造2時效3涂底漆4粗銃上下兩端面X61W高速鋼鑲齒套式面銃刀、游標(biāo)卡尺5半精銃上下兩端面X61W高速鋼鑲齒套式面銃刀、游標(biāo)卡尺6粗銑上下座側(cè)壁X61W高速鋼鑲齒套式面銃刀、游標(biāo)卡尺7鉆、擴(kuò)、鉸 ? 22mm孔Z525麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀、卡尺、塞規(guī)、專用夾具8擴(kuò)、鉸? 25mm孔Z525擴(kuò)孔鉆、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀、卡尺、塞規(guī)、專用夾具9鉆、精鉸、锪平8 x ? 6mm孔Z525莫氏錐柄麻花鉆、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸 刀、高速鋼锪鉆、徑千分尺、專用夾具10鉆、精鉸2 x ? 8mm孔Z525莫氏錐柄麻花鉆、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用

15、鉸 刀、徑千分尺11去毛刺鉗工臺平銼12清洗清洗機(jī)13發(fā)藍(lán)14終檢塞規(guī)、百分表、卡尺等3.4加工設(shè)備和工藝設(shè)備機(jī)床的選擇采用Z525立式鉆床鉆所有的孔。包含锪孔鉸孔工藝，只是需要在鉆床上更 換刀具就行了。銑平面不宜用立式鉆床，所以這里采用臥式萬能銑床。包含銑削 上下各個側(cè)壁的圓角一共8個，均可以銑出來。選擇夾具和量具初定為8000的支架產(chǎn)量屬于大量生產(chǎn)，所以采用專用夾具。兩具采用塞規(guī).， 游標(biāo)卡尺，百分表等。選擇刀具對于銑削的各個表面和過度圓角，高速鋼鑲齒套式面銑刀成本較低，且滿足 了加工的精度需要，也可保證加工質(zhì)量。對于加工小直徑的孔，使用強(qiáng)度較高的 刀具可以保證一定的加工精度。所以采用莫氏

16、錐柄麻花鉆，對于8X? 6mm孔和2X? 8mm孔都需要精鉸，這樣小直徑的孔，筆者采用硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀精 鉸。沉頭座孔用高速鋼锪鉆就可以滿足 IT11的要求。345輔助說明去毛刺和清洗是鉆孔后必須添加的工序。 對任何一個已加工的孔都適用。而 去毛刺用平銼就行了。發(fā)藍(lán)處理是在孔處涂上藥物再熱處理一下， 這樣就不容易 生銹了。4. 機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差的確定4.1切削用量計(jì)算上下端面加工工序4粗銑上下端面選用臥式萬能銑床X61W查指導(dǎo)書表4-17，主電機(jī)功率為4Kw中等系統(tǒng)剛度，每齒進(jìn)給量 f z : 0.150.3mm/z取f z=0.2mm/z由表2-36，精銑余量1.0mm乙=5

17、-Z2=4.0mm 鑲齒銑刀：d/z=80/10銑削速度 V=38.3m/min，n=1000X 38.3/3.14/80=152.47r/min由表4-18，X61W主軸轉(zhuǎn)速取n=160r/min，該工序?qū)嶋H銑削速度 V=3.14nd/1000=160X 3.14 X 80/1000=40.2m/min工序5半精銑上下端面由表5-8,工序每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r ，Z2=1.0mm仍選鑲齒銑刀，d/z=80/10，f z=f/z=0.05mm/z，銑削速度 V=40m/min銑刀轉(zhuǎn)速 n=1000X 40/3.14/80=159.24r/min ，由表 4-18，X16W主軸轉(zhuǎn)速取 n=

18、160r/min，該工序?qū)嶋H銑削速度 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鉆、精鉸、锪平 8X ? 6mn孔鉆孔工步由指導(dǎo)書表3-4莫氏錐柄麻花鉆的d=6.0mm ap=5.8mm進(jìn)給量：由5-22，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量：f=0.1mm/r切削速度計(jì)算：按工件材料45的條件選取，V=22m/minn=1000v/3.14/d=1000 x 22/3.14/6.0=1167.7r/min選：Z525型立式鉆床取n=1360r/min由5-1公式，工序?qū)嶋H鉆削速度 V=3.14nd/1000=1360 x 3.14 x 5.0

19、/1000=21.4m/min精鉸工步背吃刀量：ap=0.20mm進(jìn)給量：由5-31，該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r切削速度計(jì)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實(shí)際切削速度 V=3.14nd/1000=195 x 3.14 x 6/1000=3.67m/min锪平工步表5-32，高速鋼锪鉆锪沉頭座切削用量，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 的主軸轉(zhuǎn)速為545r/min4.2

20、額定時間計(jì)算粗銑下端面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粗銑上端面Tj= (62.2+ L 1+L2) /f mz 其中：L1=0.5 (80- 802 54.22 ) +仁 11.58mm半精銑下端面Tj= (91.8 +17

21、.13+1 ) /0.05/10/160=1.37min=82.2s半精銑上端面Tj= (62.2+11.58+1 ) =0.93mi n=55.8s下端面鉆孔4X ? 6mmTj=L 總/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上端面鉆孔4X ? 6mmTj= (7+3.1+1) /0.1/1360=0.08min=4.8s精鉸下端面孔4X ? 6mm由表 5-41 Tj= L 總/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精鉸上端面孔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 總/fn=(L+ L 1)/ fn= (2+1) /0.1/545=0.06min=3.6s其中 f=0.1mm/r4.3輔助時間計(jì)算Tf= (0.150.20 ) Tj 本設(shè)計(jì)筆者

23、取 0.2 T j則可求出，粗銑下端面Tf=4.08s，粗銑上端面 Tf=2.76s，半精銑下端面Tf=16.44s，半精銑上端面 Tf=11.16s，鉆上端面孔4X ? 6mm T=3.84s，鉆下端 面孔4X ? 6mm T=4.80s，精鉸上端面孔 4X ? 6mm T=18.24s，精鉸下端面孔4 X ? 6mm T=20.64s，锪平工步 Tf=2.88s4.4其他時間布置工作地時間按工作時間的5%計(jì)算，休息與生理時間按工作時間的 3%計(jì)算。則粗銑下端面Tb+Tx=1.96s，粗銑上端面Tb+Tx=1.32s，半精銑下端面Tb+Tx=7.89s，半精銑上端面 Tb+Tx=5.36s，

24、鉆上端面孔 4X ? 6mm T+Tx=1.84s , 鉆下端面孔4X ? 6mmTb+Tx=2.30s，精鉸上端面孔4X ? 6mmb|+Tx=8.76s，精鉸 下端面孔 4X ? 6mm T+Tx=9.91s，锪平工步 Tb+Tx=1.38s4.5單件時間粗銑下端面Tdj=26.44s，粗銑上端面Tdj=17.88s，半精銑下端面Tdj=106.53s，半精銑上端面 Tdj =72.76s，鉆上端面孔 4X ? 6mmTdj =24.88s，鉆 下端面孔4X ? 6mnTdj=31.10s，精鉸上端面孔4X ? 6mmT=118.20s，精鉸下端 面孔 4X ? 6mm Tj=133.75

25、s，锪平工步 Tdj=18.66s工序4單件時間44.32s，工序5單件時間179.29s，工序9單件時間326.59s5. 夾具設(shè)計(jì)5.1靈感來源筆者曾經(jīng)一度認(rèn)為像支架這樣對稱的零件會很容易設(shè)計(jì)出夾具體，但要想保持零件不動其實(shí)不簡單。前兩天突然看了鉤形壓板和星形把手的夾緊機(jī)構(gòu)。終于 有了一些想法，畫個草圖，把自由度限制情況分析了一番，邊畫邊改。直到昨天 才敲定夾具體。5.2定位方案參見夾具體零件圖，對于該支架，下表面為定位基準(zhǔn)，夾具體底座的上面焊 接著三個定位銷，三銷等徑分布。恰好頂起零件下表面。讀者請看筆者輸出的A1圖，現(xiàn)在定0Y軸為從后束臂到前束臂的方向，0X方向?yàn)樽笙蛴?。為保證精度，

26、三個銷上表面都是拋光處理。三點(diǎn)定一面。限制了沿OX,O丫軸方向的轉(zhuǎn)動，和OZ方向的平動。零件的上部側(cè)壁被兩個扇形壓板和兩個定位銷包圍。由于扇形 壓板可以轉(zhuǎn)動，既靠星形把手的預(yù)緊力擺動，有連帶性。這就避免了0Y方向的過定位，只限制一個0Y平動。而兩個左右側(cè)壁的支點(diǎn)銷也只限制一個0X方向平動，換個說法就是上面定位元件在一個假想活動的四邊形上，讀者會想0Z方向可以轉(zhuǎn)動啊，其實(shí)下部分還有鉤形壓板的壓緊作用， 兩個壓板不起限制自由度的 作用，但是通過左側(cè)承重壁窗口，用扳手?jǐn)Q M8螺栓，右側(cè)，直接擰螺栓，(右側(cè) 的螺栓長于左側(cè)，一直向上延伸支起右上部分元件，上面一線一點(diǎn)定一面)這樣 對支架底座壓緊，使鉆孔

27、時不會出現(xiàn)件隨鉆帶動轉(zhuǎn)動的情況。5.3夾緊力計(jì)算筆者現(xiàn)就？ 6mm勺孔進(jìn)行說明，鉆孔切削力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊得鉆削力 計(jì)算公式：P=70.6 D0.9 S HB0.6式中P鉆削力S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，0.1mmD麻花鉆直徑,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)鉆孔的扭矩：M=0.014 D2- S0.94 HB0.6式中S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,0.1mmD麻花鉆直徑,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) 上文提到鉤形壓板，其夾緊力按指導(dǎo)書表10-1最后一圖上的公式：Fj=F/ (1+3Lf/H )計(jì)算，式中f 為摩擦系數(shù)，取0.15，因?yàn)榈鬃媳砻鏇]有加工，就是鑄造的毛坯表面，摩擦 系數(shù)大。6. 心得體會想說的話很多，都不知道該從哪里說起，首先想說感提供給筆者電腦繪圖的 譚世海，徐景來，和金勇等同學(xué)，沒有你們，筆者不會完成本次設(shè)計(jì)。曾經(jīng)試過 去網(wǎng)吧繪圖，下載了 CAXA2007業(yè)破解版，但是不好用沒有圖庫可供調(diào)用。接下來筆者談?wù)勗O(shè)計(jì)過程，其實(shí)是比較艱辛的。每一次打開圖紙，都能發(fā)現(xiàn)不足之處，同時還要不斷權(quán)衡前后一些結(jié)論那些事正確的，進(jìn)行統(tǒng)一化。手