连接支架工艺及夹具设计(编辑修改稿)

连接支架工艺及夹具设计(编辑修改稿)内容摘要：

7。 0. 1；用于精密车削高精度三爪自定心卡盘，其定心精 为 5μ m。 这些精密化的夹具为以后零件加工的精度提供了重要保证。 第 2 章零件图分析 按零件图要求，连接支架采用 Monel alloy K500 合金。 这是一种性能好，造价 的价格昂贵 的进口不锈钢材料。 Monel 合金是 NiCu 系耐蚀合金，最早是由美国的国际镍公司 (International 镍公 )开发的，其典型成分为 70％ Ni 和 30％ Cu，它是镍基耐蚀合金应用最广泛的合 金 [3]。 Monel 合金既具有较高的强度和韧性，又具有优良的抗还原酸及强碱介质和海 水等腐蚀的性能。 因此通常用于制造输送氢氟酸 (HF)、盐水、中性介 质、碱盐及还原 性 酸介质 C23的设备。 Monel 合金也适用于干燥氯气、氯化氢气 、高温氯气 (425℃ ) 及高温氯化氢 (450℃ )等介质 ,但不抗含硫介质和氧化性介质 (如硝酸 ,含氧量高的介） 的腐蚀，因为镍与硫和氧有剧烈反应，易形成 Ni3S2 和 NIOC Monel 合金有两种类型：加工强化型，有 Monel 400、 40 R405 等牌号；沉淀 硬化型，有 Monel K500、 502 等牌号，常用 Monel alloy K400 和 K500， Monel alloy K500 合金继承了 Monel alloy K400 合金优良耐腐蚀性。 通过在镍铜基内添加铝和钛，并在一定条件下加热使 Ni3(Ti,Lv)粒子沉淀为晶体， 又使其比 Monel alloy K400、合金有更大的强度和硬度。 在各种酸、碱介质中，具有使用寿命长的优点，因而广泛应用与石油化工、核工业、国防工业等尖端工业上，作为其中的重要零件部件，另外还在其他高强度、高耐度高耐磨性的复杂环境条件下使。 Monel alloy K500 合金产品的典型应用时链条和电缆船用紧件固件及弹簧；化学处理泵和阀门部件；手术刀和造纸业使 6 用的刮刀；油井钻铤和仪器、泵轴、叶轮；非磁性外壳；石油和天然气生产中石油的安全电梯和阀门；传感器和其他电子组件。 Monel alloy k500 合金 化学成 分如表 ： 表 Monel alloy K500 合金化学成分表 [4] 零件工艺性分析 根据零件图的要求，该零件内外圆及两端面都须较复杂的加工，且加工精度较高。 零件外形 如图 所示： 图 连接支架三维图 C Mn Si S Cu Fe Ni 其他 ≤ ≤ ≤ ≤ 余 ≤ 5 7 下面分析了零件主要的几个加工部位。 外圆 1) 右端（ 左右均 以零件图为准，下同）  外圆加工面，加工面长 ，公差 ，精度要求较高，加工时还须考虑其定位误差，尽量 一次装夹加工 多个待加工面。 此外圆轴线 作为 多处加工部位的基准，必须保证此处精度。 2) 该零件外圆切槽处较多，有 4处槽。 其 中左端第一个为退刀槽槽宽 2mm，是加工螺纹 退刀所用，精度要求不高。 第二处和第四处槽 在零件图中有局部放大图，如图。 槽宽均 有 公差要求槽壁有 0~10176。 的斜度，且 转折处均须分别倒圆弧角 和 ，槽内 各处粗糙度须达到 ，另外第二处槽还须 满足以 A 为基准的同轴度要求。 这两处加工要 求较多，编写加工工艺时须谨慎考虑。 第三处 图 毫米槽 槽宽 2 0. 2177。 ，此槽精度要求也比较高，槽宽有公差要求，须保证圆  ，还要保证以 A 为 基准的同轴度要求，此外，外圆轴线也是作为 T 型槽的 基准，必须达到各精度要求。 3) 左端须加工出一个美制短牙梯型螺纹 3’ 3/88 STUB ACME，查资料得： 3’ 3/88 STUB ACME 参数 [5] d = d2 =  d3 =83 .3 12 max p = a=29176。 螺纹轴线须保证 A 为基准的同轴度要求，为满足螺纹的精度要求，可将其工序靠后设计。 另外按照零件图指示，需要设计工序铣除不完全螺纹。 内孔 两端内孔大小分别为  ,248。 40，两孔结合处为 120176。 角 ，保证左端孔 117mm 8 长和结合处 120176。 角，间接保证右端孔的长度，所以须先加工左端较大孔再加工右端较小孔。 左端须加工  内槽，加工出两对称 110176。 300 、  圆弧。 此处要特别注意，圆弧头尾处是直线而不是弧形，不能由铣床铣刀直接加工完成，又由于不 是完整圆弧，也不能由车床加工，所以必须采用特种加工。 右端要加工  的台阶，此台阶精度较高，尺寸的公差为 ， 同轴度公差为 ，此处应尽量与外圆  处一次装夹加工。 图 T 形槽 图 内孔对称圆弧 其它重要加工部位： 1) T 形槽， T 形槽的宽度有 的公差要求。 而且相对外圆轴线有对称度要求。 为了加工 T 形槽，设计者在  外圆上设计了一个与 T 形槽等高的平面便于刀具进退 ，如图。 2）在右端外圆上须加工三个 248。 8  的通孔，三孔并不是均布的，角度分别为 105176。 ，135176。 ， 120176。 ，零件图中对三个孔还有 的位置度要求，如图。 3)在零件外圆最大处 ，均布了三个宽 6mm，深 的槽。 4).在外圆 左边的台阶边沿上还要加工一个螺钉孔，螺钉孔螺纹为美制粗牙 内螺纹 1/420 UNC2B 如图。 螺纹参数为： 248。 1/42 0 UNC2B 参数 [6] D= D1=  D2 =  D = 9 P = a=60176。 图 孔（非均布 ) 图 螺钉孔三维图 为了不影响内孔，零件设计者将此螺钉孔设计为平底，设计加工工艺和实际加工时应注意。 这几个加工部位位置比较复杂 ,分别加工的话 ,定位和加工都比较困难，可以考虑使用特殊的设备和工装对其进行加工。 倒角等 详见零件图，如图。 零件总体分析 该零件设计为大批量生产，采用材料为 Monel alloy K500 合金进口不锈钢，零件图中对硬度无要求，无需热处理。 零件总长 197 177。 ，外圆最大处。 粗糙度要求两槽内各处粗糙度 ，其余。 螺纹加工处两处，一处为外螺纹，一处为螺钉孔。 根据零件图 ，该零件主要设计基准为  外圆轴线和左右端面。 10 图 零件图主视图及剖视图 第 3 章 工艺规 程设计 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文 11 件，是一切有关生产人员都应严格执行、认真贯彻的纪律性文件。 生产规模的大小工 艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。 因此。 机械加工工艺规程设计是一项重 要而又严肃的工作。 它的作用 [7]有： 1) 根据机械加工工艺规程进行生产准备（ 包括技 术准备 ）； 2) 它是生产划、调度、工人的操作、质量检查等的依据； 3) 新建或扩建车间（ 或工段 ），其原始 依据也是机械加工工艺规程。 设计要求 “连接 支架” 的工艺规程 设计要 求如下 ： 1) 生产上的安全性 注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。 在工艺方案上采用机械化或 自动化措施，以减轻工人繁杂的体力劳动，保证生产安全。 2) 质量上的可靠性 必须保证机器零件的加工质量，达到零件图图样上规定的各项技术要求。 3) 经济上的合理性 在一定的生产条件下选择经济上最合理的方案 ,使产品的能源、材料消耗和 生产成本最低。 4) 技术上的先进性 在经济合 的基础上，最大化利用现有设备，在必要的情况下还要做相关试 验和研究，以提高加工精度和效率。 工艺顺序的安排 工艺顺序安排应满足下列原则 [8]。 1） 先加工基准面，再加工其它表面； 2） 一般先加工平面，后加工孔； 3） 先加工主要表面，后加工次要表面； 4） 先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 该零件主要设计基准  外圆轴线和左右端面。 因此，先 粗车  处外圆和右端端面，然后掉头以  外圆为基准 A，粗车左端面及右端外圆，钻镗内孔。 再次掉头钻镗内孔。 此处之所以多次掉头是因为两端内孔精度要求都较高，既有尺寸误差要求，又有形位误差要求。 为了保证尺寸要求，防止镗孔时跳动大，加工时不 12 能 以毛胚为为基准进行加工，应先加工基准面。 后续还安排了数控精加工和磨削加工以达 到零件图所要求精 度。 在外圆和和内孔（除右端内孔外）大致轮毂精加工完成后，安排加工右端的两个槽。 这里槽的设计公差较大，可安排普通车床。 槽都有以 A 为基准的同轴度公 ，在左端用软爪夹紧的同时，还设计了一个堵头以顶尖顶住右端，保证其同轴度误差。 此道工序中 槽槽内粗糙度要求较高，达到。 车床加工后还需要使用砂纸打磨槽内各面使其达到粗糙度要求。 为了符合基准统一的原则，在 30 号工序后没有再掉头加工内孔，在完成左端的加工后掉头精加工右端内孔。 下一步的工序使用了四轴立式加工中心加工零件图上要求的孔， T 形槽 ，螺钉孔和 6mm 均布槽。 使用四轴立式加工中心配合专用夹具（后续章节将介绍），可以高效的完成此工序的加工。 此处加工螺钉孔之前应用铣刀铣出一个小平面，再用平头钻钻出平底孔。 上述加工会产生很多毛刺，应安排去毛刺工序，同时攻螺钉孔的内螺纹。 在零件图中不规则圆弧的加工上设计了两道工序，一道在立式加工中心上用铣刀 铣处圆弧，一道使用电火花机床去除铣刀产生的刀具圆弧。 这样设计一方面充分利用普 通加工设备，提高效率和精度；一方面不须特别设计电火花机床加工用的电极，节约成本。 当然，这两道工序都需使用到专用夹具定位，在 后续的章节中将介绍。 为了避免螺纹在其它工序中损坏，保证螺纹的尺寸和位置精度，将右端外螺纹的加工安排在电火花加工后。 零件图要求去除不大于 270176。 的圆周上铣去不完成螺纹并锐边倒钝，所以在螺纹加工完成后还需安排数控铣加工去除不完整螺纹。 完成机械加工后须再次安排去毛刺工序去除之前工序产生的毛刺。 后续还按要求 设计了标印，检验，清洗，包装工序。 标印要求如下： 标印内容：零件号、版次、订单号、顺序号、制造商代号； 标印方式：电腐蚀标印； 标印字高： 3mm。 包装要求如下： 1) 用洗涤汽油清洗零件并晾干 2） 先将零件用 350X350 的汽泡膜包裹装入内腔尺寸为φ 105X210 的纸筒 ,(出口用 ),并在两端填满软性填充物 ,用胶带纸封口 ,在纸筒外表面贴上内标签 ,标明零件号，版次号，序列号，订单号，订单项，供应商 不符合报告号（按需 ） 13 3) 将已贴好内标签的单件包装装入尺寸为 320X320 X220 外包装箱内 .每个外包装箱内装 9 个单件包装箱 ,然后把装有合格证的文件袋平放于外包装箱内用胶带封口 ,并加固成 字形 . 4) 在外包装箱的一个侧面的右上角贴上外标签 ,标明。