摇臂支架的机械加工工艺规程及其夹具设计-正文

摇臂支架的机械加工工艺规程及其夹具设计-正文内容摘要：

思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力。 4) 通过对摇臂支架的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。 初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 5) 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。 6) 通过零件图，装配图绘制，使我们对于 AutoCAD 绘图软件的使用能得到进一步的提高。 通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料 等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 设计的内容 1) 本次设计的主要内容为：首先运用 AutoCAD 软件绘制摇臂支架的二维零件图； 2) 对摇臂支架零件进行工艺分析， 确定毛坯类型和制造方法，摇臂支架的材料为 45 钢，拟采用以锻造的形式进行毛坯的制造， 并建立该零件三维模型，设计该西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 4 零件毛坯 ； 3) 所给零件的工艺分析，计算、编写加工工艺：设计 2 个工序的机床夹具，即对钻 Φ2 孔和 Φ3 孔两加工工序进行夹具装配图及夹具体的设计， 有定位分析 （ 自由度 ） 、夹具的定位误差计算等内容； 4) 绘制各夹具的装配图及部分零件图 ； 5) 各工件具体参数见所给参考图纸。 设计要求 评价机床性能的优劣，主要是根据技术 —经济指标来判定的。 技术先进合理，亦即 “质优价廉 ”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。 机床设计的技术 —经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。 设计的步骤 1) 调查报告 研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。 其中包括情报、预测、研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。 甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。 通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。 2) 拟定方案 通常可以拟定出几个方案进行分析比较。 每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。 在制定方案时应注意以下几个方面： (1) 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。 要尽量用先进的工艺和创新的结构； (2) 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验 的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计； (3) 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。 注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。 3) 工作图设计 首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。 这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称 “三图一卡 ”设计。 并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。 然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说 明书等技术文件。 最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。 2 零件工艺方案设计 5 2 零件工艺方案设计 零件作用 叉架类零件包括拨叉、支架、连杆、杠杆等，它们多为铸件或锻件，结构形状变化较大，也较为复杂，机械加工的工序常不相同。 选择主视图时应根据零件的具体特点，按其工作位置和充分反映零件特征的原则来选择定。 除用基本试图外，常采用局部视图，斜视图、局部放大图等放大图来表示一些局部结构，而用剖面图来表示需要表达的断面形状。 题目所给的零件摇臂支架中，润滑油由 Φ2 孔进入 Φ3 孔油道孔， Φ4 孔压入S4 球收口保证油道内部的清洁， 用来装配摇臂轴； Φ12 的两耳与孔配合，起到支撑作用， 支撑摇臂按正常轨迹动作。 图 摇臂支架零件三维图 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 6 图 摇臂支架零件二维图 零件的工艺分析 该零件是支架类零件，形状不规则，尺寸精度、行位精度要求一般。 主要技术要求： 1) 未锻造圆角 R2~R4。 2) 去锐边尖角。 3) 清洗油道后在 Φ 孔内压入 S4 压入孔口收口。 具体要求如下： 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 7 表 零件所有尺寸及精度要 加工表面 尺 寸及偏差(mm) 公差 /mm 及精度等级 表面粗糙度 Ra/μm 形位公差 /mm 摇臂支架底面 20 IT11 摇臂支架耳朵端面 54 IT7 摇臂支架耳朵外表面 Φ IT8 Φ3mm 孔 Φ3 IT12 Φ4mm 孔 Φ ， IT8 孔 IT12 孔 IT12 摇臂支架外圆表面 Φ20 IT12 ∥ D ∥ ／ 100 D 3 工艺工程设计 8 3 工艺规程设计 摇臂支架在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。 因此，支架材料一般采用高强度碳钢和合金钢；该摇臂支架采用 45 钢。 45 钢最低抗拉强度为 600MPa，屈服强度不小于 355MPa， 适用范围是承受弯曲应力及抗拉应力。 耳朵表面要求高频淬火处理，硬度为 52~56HRC。 毛坯确定 毛坯制造方法的选择，主要根据生产类型、材料的工艺性（可塑性，可锻性）及零件对材料的组织性能要求，零件的形状及其外形尺寸，毛坯车间现有生产条件及采用先 进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法。 由于摇臂支架在工作过程中要成熟冲击载荷，为增强其强度和韧性，且根据生产纲领为大量生产，毛坯选用锻件。 为提高生产率和锻件的精度，采用模锻方法来制造毛坯。 要确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量，应该先确定一下各个因素。 1) 公差等级：由摇臂支架的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 2) 锻件重量：摇臂支架的重量约为 ，初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为。 3) 锻件形状复杂系数对零件图金星分析计算 ： 可大致确定锻件外廓包容的长度、宽度 、高度。 即 L=54mm， b=32mm， h=53mm。 可计算出该锻件的形状复杂系数 S= /tnmm=。 属于 S2 级。 4) 锻件材质系数：摇臂支架的材料为 45 钢，是碳的质量分数小于 %的碳素钢。 所以该锻件的材质系数属于 M 级。 5) 锻件分模线形状：根据该零件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属于直分模线。 6) 零件表面粗糙度：由零件图可知，各个加工表面的粗糙度 Ra 大多数都大于等于。 根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸和机 械加工余量， 如下图所示 ： 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 9 图 摇臂支架毛坯图 摇臂支架材料为 45，由于产品外表面大部分不用加工，所以毛坯选用精密模锻。 该种模锻的尺寸公差等级为 6～ 7 级，确定加工表面的总余量。 如下表所示： 表 主要毛坯尺寸及公差 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 Φ12 的面 12 高 53 2 55 总长 54 3 57 Φ20 的面 25 4 29 零件模锻毛坯图 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 10 选前准备 在拟定零件加工工艺路线时，首先要确定 各个表面的加工方法和加工方案。 零件表面的加工方案，首先取决于加工表面的技术要求。 当明确了各加工表面的技术要求后，即可根据这些要求选择能保证该要求的最终加工方法，并同时确定出所需要经过工序（或工步）的加工方法。 具体的加工方法可根据经验或参考有关表以及其它有关工艺手册来确定。 所选择的加工方法，应满足零件的质量要求，要具有良好的加工经济性和高的生产率。 满足同样精度要求的加工方法有若干种，为此，选择加工方法时应考虑下列因素： 1) 按经济精度选择加工方法 所谓经济精度指的是在正常生产条件（完好的设备，使用必需的刀 具和适当质量的夹具，一定熟练程度等级的生产工人，合理的定额工时）下，所能达到的经济精度，相应的粗糙度称为经济粗糙度。 2) 工件的材料性质 3) 工件的形状尺寸 如小孔一般采用钻、扩、铰的方法；大孔常采用镗削的加工方法，当有孔和外圆时宜先加工孔。 4) 生产类型 5) 生产率和经济性 对于较大的平面，铣削加工生产率较高；窄长的工件宜采用刨削加工；对于大量生产的低精度孔系，宜采用多轴钻；对批量较大的曲面加工，可采用机械靠模加工，数控加工和特种加工等加工方法。 6) 具体生产条件 使生产符合实际，并充分挖掘现有 使用潜力。 7) 特殊要求。 确定加工方法 平面加工方法：粗铣 —精铣 经济精度为 IT8~IT10 表面粗糙度为~。 外圆柱面的加工：粗车 —半精车 —精车，经济精度为 IT7~IT8 ，表面粗糙度~。 未锻出孔：钻 —铰 经济精度为 IT8~IT9 表面粗糙度为 ~。 小孔加工：钻 螺纹孔：先钻后攻丝。 基准的选择 粗基准选择 粗基准选择时，应重点考虑两个问题：一是保证主要加工面有足够而均匀的加工余量和各待加工 表面有足够的加工余量；二是保证加工面与不加工面之间的西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 11 位置精度。 其选择原则为： 1) 为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 2) 合理分配个加工面的加工余量。 a. 为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。 b. 为了保证重要加工表面的加工余量均匀，应选重要加工面为粗基准。 c. 粗 基准的选择应使工件上各加工表面总的金属切除量最小。 3) 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只使用一次。 4) 选作粗基准的表面应光洁，要避开锻造、飞边和铸造浇冒口 、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确，加紧可靠。 当使用夹具装夹时，选择的粗基准面最好使夹具结构简单，操作方便。 因此，选择外圆 Φ20mm的外圆面做粗基准。 精基准选择 精基准的选择，重点是考虑如何减小工件的定位误差，保证工件的加工精度，同时也要考虑工件的装夹方便可靠，夹具结构简单，使零件的制造较为经济、容易。 其选择原则为： 1) 基准重合原则 以设计基准作为定位基准。 2) 基 准统一原则 加工过程中采用统一的定位基准，这样做可以简化工艺规程的制定工作，减小夹具设计，制造量和成本，缩短生产准备 周期。 由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。 基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则。 但有时两者相互矛盾，必须处理好。 当遇有尺寸精度较高的表面时，应以基准重合为主，以免给加工带来困难，这时不宜做到基准统一原则，除此之外，均应考虑基准统一原则。 3) 自为基准原则 当加工余量小而均匀时选择加工表面本身作为定位基准。 4) 互为基准原则 用于两个有相互位置要求的表面，采用反复加工，相互作为基准。 根据该摇臂支架的技术要求和装配要求，选择摇臂支架 的 底面和摇臂支架耳朵的端面作为精基准。 零 件上的很多表面都可以采用它们作为基准来进行加工。 即遵循了 “ 基准统一 ” 的原则。 摇臂支架的底面是设计基准，选用其做精基准定位加工 孔以及摇臂支架的外圆 Φ12mm。 摇臂支架耳朵的端面做为精基准，可以钻 Φ3mm 孔和 Φ4mm 孔。 这样就实现了设计基准和工艺基准的重合。 同时也保证了被加工表面的平行度要求。 西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文） 12 工艺路线的拟定 工艺路线方案一 模锻 工序 1 车外圆、端面、倒角至要求 ， 半精车底面，倒 角，切槽。 工序 2 铣底面和顶面 工序 3 钻 、 Φ3，铰孔 Φ4 工序 4 钻 2Φ2 工序 5 局部淬火 工序 6 磨 2Φ12 工序 7 终检 工艺路线方案二 模锻 工序 1 铣底面和顶面 工序 2 外圆、端面、倒角至要求。 半精车端面、倒角、切槽。 工序 3 钻、扩孔 钻、扩 ，钻、铰 Φ3，锪 Φ4 孔。 工序 4 钻 2Φ2孔 工序 5 局部淬火。 工序 6 磨 Φ12外圆。 工序 7 终检。 两个方案在开始时加工就出现不同，方案一实现加工面，方案二实现加工轴，根据给定的条件可知， 需先加工作为基准的底面，而且方案一端面需精加工，因此需两个圆柱的粗加工都结。