支架零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)(Φ25mmΦ22m

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)（25mm22mm階梯孔和8X8mm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)（25mm22mm階梯孔和8X8mm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(qǐng)聯(lián)系我索取522192623二、原始資料(1) 被加工零件的零件圖 1張(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張(2) 毛坯圖 1張(3) 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片(參附表1) 1張(4) 與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片 1張(4) 夾具裝配圖 1張(5) 夾具體零件圖 1張(6)

2、 課程設(shè)計(jì)說明書(50008000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(píng)語成 績(jī)： 指導(dǎo)教師日期摘要筆者對(duì)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(shí)，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(cè)等。在用CAXA畫出零件圖的基礎(chǔ)上，完成對(duì)毛坯圖的繪制，相關(guān)形位公差和粗糙度加以補(bǔ)充。在李老師的指導(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

3、鉤形壓板的啟發(fā)設(shè)計(jì)了一套支架的專用夾具。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 “mechanical graphics”. In 166 page author find the three view analysis. Facing on the next benchmark for the process. In determining the casting material at the same time, access to relevant information, m

4、ainly to guide curriculum design books and manuals, such as mechanical design. Painted parts with CAXA electronic chart on the basis of the rough to complete the mapping, the relevant geometric tolerance and roughness to be added . Under the guidance of Ms.Li, author completed the process of card pr

5、ocessing and card processing. Guide books by the inspired hook plate has designed a special fixture stent. Author design in a special fixture which can drill two kinds of holes for processing.1.零件的工藝分析1.1設(shè)計(jì)對(duì)象該設(shè)計(jì)對(duì)象是筆者自己找機(jī)械圖學(xué)書166頁的一個(gè)支架零件。筆者主要分析其加工工藝和86mm和22mm25mm階梯孔的專用夾具。1.2技術(shù)要求86mm、28mm、階梯孔22mm25mm布置

6、方式如下圖所示。對(duì)上下端面，上下座側(cè)壁尺寸要求和對(duì)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(jí)尺寸及偏差mm 粗糙度m下端面IT986606.3上端面IT958506.3下座側(cè)壁面IT138610 601012.5上座側(cè)壁面IT13587 50712.586mm通孔IT861.628mm通孔IT881.622mm階梯孔下部IT9223.225mm階梯孔上部IT9253.2412mm沉頭座孔IT11126.3其中，表面粗糙度和公差等級(jí)，按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表1-7，1-8，1-20查取。偏差代號(hào)外尺寸按h取，內(nèi)尺寸按H取，查表2-2（見書機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)）可以得到各個(gè)尺寸偏差。

7、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HT150，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(huì)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)要求，鑄件需經(jīng)時(shí)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(jí)加工余量等級(jí)公差CT加工余量(RMA)mm下端面91.8364.22.8CT12MA-G65.61.4上端面62.22.854.22.8CT12MA-G5.65.60.7底座厚

8、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(jí)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(shí)加18芯棒，是按照芯棒規(guī)格定的偏差。其余按照公式R=F+2RMA+CT/2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(huì)問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批量的報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。2.3.1&

9、#160; 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(shí)對(duì)其要求就較高，而進(jìn)行其他表面加工時(shí)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(duì)后文提到的夾具安裝，鉆孔等都是必要的。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?。滿足IT9級(jí)要

10、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）粗銑上下兩端面粗銑下端面91.8mm×64.2mm至底座厚度11mm；上端面62.2mm×54.2mm至上座厚度8mm，Ra12.5µm半精銑上下兩端面半精銑下端面，至底座厚度10mm；上端面，至上座厚度7mm，Ra6.3µm粗銑上下座側(cè)壁粗銑下端面?zhèn)缺?，?6mm×60mm；粗銑上端面?zhèn)缺?，?8mm×50mm，下座壁R8圓角，上座壁R6圓角鉆、擴(kuò)、鉸Ø22mm孔鉆中心孔&#

11、216;18至Ø20一次擴(kuò)孔：Ø22mm，通孔；二次擴(kuò)孔：Ø25mm，深30mm，過渡處倒角1×30，Ra6.3µm精鉸Ø22mm和 Ø25mm至Ø2222.020mm 、Ø2525.020mm、Ra3.2µm擴(kuò)、鉸Ø25mm孔鉆、精鉸、锪平8×Ø6mm孔鉆、精鉸上端面4×Ø6mm的孔，下端面4×Ø6mm的孔，至Ø6Ø6.010mm， Ra1.6µm，锪平下端面4×Ø6mm孔至

12、4×Ø12mm，深度2mm，Ra6.3µm鉆、精鉸 2×Ø8mm孔鉆上表面?zhèn)妊?#216;8mm孔，至Ø8Ø6.012mm，Ra1.6µm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(shí)的算法參見下文。下面對(duì)卡片的內(nèi)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(gè)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

13、高銑削加工效率，可以先粗銑下底面，在不換刀的情況下繼續(xù)銑上表面，對(duì)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(duì)除了橫向的2XØ8mm孔進(jìn)行鉆鉸等加工，考慮到Ø22 mmØ25mm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。8XØ6mm和在夾具加工后需要通孔的2XØ8mm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，Ø6mm的孔加工完畢后需用锪鉆加工沉頭座孔Ø12mm，深度2mm。3.3確定工藝路線在綜合

14、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。（只包含機(jī)加部分）工序號(hào)工序名稱機(jī)床裝備工 藝 裝 備1鑄造2時(shí)效3涂底漆4粗銑上下兩端面X61W高速鋼鑲齒套式面銑刀 、游標(biāo)卡尺5半精銑上下兩端面X61W高速鋼鑲齒套式面銑刀 、游標(biāo)卡尺6粗銑上下座側(cè)壁X61W高速鋼鑲齒套式面銑刀、 游標(biāo)卡尺7鉆、擴(kuò)、鉸Ø22mm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Ø25mm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×Ø6mm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

15、、內(nèi)徑千分尺、專用夾具10鉆、精鉸2×Ø8mm孔Z525莫氏錐柄麻花鉆、硬質(zhì)合金錐柄機(jī)用鉸刀、內(nèi)徑千分尺11去毛刺鉗工臺(tái)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3.4.1 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(gè)側(cè)壁的圓角一共8個(gè)，均可以銑出來。3.4.2 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。3.4.3 選擇刀具對(duì)于銑削的各個(gè)表面和過度圓角，高速鋼鑲齒套

16、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(duì)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。所以采用莫氏錐柄麻花鉆，對(duì)于8×Ø6mm孔和2×Ø8mm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。3.4.5輔助說明去毛刺和清洗是鉆孔后必須添加的工序。對(duì)任何一個(gè)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4.1.1上下端面加工工序4粗銑上下端面選用臥式萬能銑

17、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：0.150.3mm/z 取f=0.2mm/z由表2-36，精銑余量1.0mm，Z1=5-Z2=4.0mm，鑲齒銑刀：d/z=80/10銑削速度V=38.3m/min，n=1000×38.3/3.14/80=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=160×3.14×80/1000=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

18、/10，f=f/z=0.05mm/z，銑削速度V=40m/min銑刀轉(zhuǎn)速n=1000×40/3.14/80=159.24r/min，由表4-18，X16W主軸轉(zhuǎn)速取n=160r/min，該工序?qū)嶋H銑削速度V=n×3.14×d/1000=160×3.14×80/1000=40.2r/min。 4.1.2含锪平的孔加工工序9鉆、精鉸、锪平8×Ø6mm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/min

19、n=1000v/3.14/d=1000×22/3.14/6.0=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=1360×3.14×5.0/1000=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=1000×4/3.14/6=212.3r/min，由表4-9取n=195r/min實(shí)際切削速度V=3.14nd/1000=195×3.14×6/100

20、0=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=1000×V/3.14/d=1000×20/3.14/12=530.8r/min，查表4-9取Z525的主軸轉(zhuǎn)速為545r/min4.2額定時(shí)間計(jì)算粗銑下端面Tj=i×(L+L1+L2)/fmz其中：L=91.8mm；L2=13mm，取L2=1mmL1=0.5（d-）+ L2 （主偏角K） =0.5（80-）+1=17.13mmfmz=f×n=fz×z×n=0.2×10×160=320mm/minTj=(91.

21、8+17.13+1）/320=0.34min=20.4s粗銑上端面Tj=（62.2+ L1+L2）/fmz 其中：L1=0.5（80-）+1=11.58mmTj = （62.2+11.58+1）/320=0.23min=13.8s半精銑下端面Tj=（91.8 +17.13+1）/0.05/10/160=1.37min=82.2s半精銑上端面Tj=（62.2+11.58+1）=0.93min=55.8s下端面鉆孔4×Ø6mmTj=L總/fn=（L+L1+L2）/fn 式中L=10mmL2=1mm，L1 =D/2（cotK+1）=3.1mmf=0.1mm/r，n=1360r/m

22、in，Tj=（10+3.1+1）/0.1/1360=0.10min=6s上端面鉆孔4×Ø6mmTj=（7+3.1+1）/0.1/1360=0.08min=4.8s精鉸下端面孔4×Ø6mm由表5-41 Tj= L總/fn=（L+L1+L2）/fn K=15 ap=（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4×Ø6mmTj=（7+0.37+15）/0.3/195=0.38min=22.8s锪平下端

23、面上方4×Ø12mm，深度2mm由表5-41 Tj=L總/fn=(L+ L1)/fn=（2+1）/0.1/545=0.06min=3.6s其中f=0.1mm/r4.3輔助時(shí)間計(jì)算Tf=（0.150.20）Tj 本設(shè)計(jì)筆者取0.2 Tj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4×Ø6mm Tf=3.84s，鉆下端面孔4×Ø6mm Tf=4.80s，精鉸上端面孔4×Ø6mm Tf=18.24s，精鉸下端面孔4×

24、Ø6mm Tf=20.64s，锪平工步Tf=2.88s4.4其他時(shí)間布置工作地時(shí)間按工作時(shí)間的5%計(jì)算，休息與生理時(shí)間按工作時(shí)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，鉆上端面孔4×Ø6mm Tb+Tx=1.84s，鉆下端面孔4×Ø6mm Tb+Tx=2.30s，精鉸上端面孔4×Ø6mmTb+Tx=8.76s，精鉸下端面孔4×Ø6mm Tb+Tx=9.91s，锪平工步Tb+Tx=1.38s4.

25、5單件時(shí)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4×Ø6mm Tdj=24.88s，鉆下端面孔4×Ø6mm Tdj=31.10s，精鉸上端面孔4×Ø6mmTdj=118.20s，精鉸下端面孔4×Ø6mm Tdj=133.75s，锪平工步Tdj=18.66s工序4單件時(shí)間44.32s，工序5單件時(shí)間179.29s，工序9單件時(shí)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(duì)稱的零件會(huì)很容易設(shè)

26、計(jì)出夾具體，但要想保持零件不動(dòng)其實(shí)不簡(jiǎn)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(gè)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(duì)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(gè)定位銷，三銷等徑分布。恰好頂起零件下表面。讀者請(qǐng)看筆者輸出的A1圖，現(xiàn)在定OY軸為從后束臂到前束臂的方向，OX方向?yàn)樽笙蛴?。為保證精度，三個(gè)銷上表面都是拋光處理。三點(diǎn)定一面。限制了沿OX,OY軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，和OZ方向的平動(dòng)。零件的上部側(cè)壁被兩個(gè)扇形壓板和兩個(gè)定位銷包圍。由于扇形壓板可以轉(zhuǎn)動(dòng)，既靠星形把手的預(yù)緊力擺動(dòng)，有連帶性。這就避免了

27、OY方向的過定位，只限制一個(gè)OY平動(dòng)。而兩個(gè)左右側(cè)壁的支點(diǎn)銷也只限制一個(gè)OX方向平動(dòng)，換個(gè)說法就是上面定位元件在一個(gè)假想活動(dòng)的四邊形上，讀者會(huì)想OZ方向可以轉(zhuǎn)動(dòng)啊，其實(shí)下部分還有鉤形壓板的壓緊作用，兩個(gè)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)QM8螺栓，右側(cè)，直接擰螺栓，（右側(cè)的螺栓長(zhǎng)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(duì)支架底座壓緊，使鉆孔時(shí)不會(huì)出現(xiàn)件隨鉆帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況。5.3夾緊力計(jì)算筆者現(xiàn)就Ø6mm的孔進(jìn)行說明，鉆孔切削力：查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)得鉆削力計(jì)算公式： P=70.6·D0.9·S·HB0.6式中 P

28、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=

29、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(huì)想說的話很多，都不知道該從哪里說起，首先想說感謝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(huì)完成本次設(shè)計(jì)。曾經(jīng)試過去網(wǎng)吧繪圖，下載了CAXA2007企業(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(shí)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。手上占有的資料比較有限，同學(xué)借圖書館的工具書，翻了翻沒有各零件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，可能是手冊(cè)