摇臂支架课程设计.docx
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摇臂支架课程设计
辽宁工程技术大学
课程设计
题目：
摇臂支架的机械加工工艺规程及工艺装备设计
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
一、设计题目（学生空出，由指导教师填写）
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
大批大量生产
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片（参附表1）1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（4）夹具装配图1张
（5）夹具体零件图1张
（6）课程设计说明书（5000～8000字）1份
四、四、进度安排（参考）
（1）熟悉零件,画零件图2天
（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天
（4）编写说明书3天
（5）准备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 要
这次设计的是摇臂支架Φ3mm孔的夹具。
包括零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。
根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
最后拟定工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各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,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次实际的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。
由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导
目录
摘 要I
AbstractII
1零件的工艺性分析1
1.1摇臂支架的技术要求1
1.2审查摇臂支架的工艺性1
1.3确定摇臂支架的生产类型2
2确定毛坯、绘制毛坯简图2
2.1选择毛坯2
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量2
3拟定摇臂支架的工艺路线3
3.1定位基准的选择3
3.2表面加工方法的确定4
3.3加工阶段的划分5
3.4工序的集中和分散5
3.5工序顺序的安排5
3.4机床设备和工艺装备的选用7
3.5加工余量，工序尺度和公差的确定7
3.6切削用量、时间定额的计算7
4专用机床设计夹具9
4.1专用钻床夹具设计9
4.2问题的指出9
4.3确定夹具的结构方案10
4.4关于定位误差的分析10
5方案综合评价与结论10
6体会与展望10
参考文献12
1零件的工艺性分析
1.1摇臂支架的技术要求
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
3.2
摇臂支架耳朵端面
54
IT7
6.3
摇臂支架耳朵表面
12
IT8
0.8
Φ3mm孔
Φ3
IT12
12.5
Φ4mm孔
0.018，IT8
6.3
Φ10.5mm孔
Φ10.5
IT12
12.5
Φ6.1mm孔
Φ6.1
IT12
12.5
摇臂支架外圆表面
Φ20
IT12
6.3
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。
耳朵表面要求高频淬火处理，硬度为52~56HRC。
1.2审查摇臂支架的工艺性
分析零件图可知，该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比较低，不需要高精度的机床加工，通过铣削，车削，钻床的粗加工就可以达到加工要求。
主要工作表面加工精度虽然相对较高，但在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量的加工出来。
由此可见，该零件的工艺性较好。
1.3确定摇臂支架的生产类型
摇臂支架属于轻型零件，大批量生产。
2确定毛坯、绘制毛坯简图
2.1选择毛坯
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。
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
由表2-10~表2-12可知，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
计算后，摇臂支架的重量约为0.23KG，初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.4KG.
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提的长度、宽度、高度。
即L=54mm，b=32mm，h=53mm。
由公式（2-3）和（2-5）可计算出该锻件的形状复杂系数S=0.526。
属于S
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0.65%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3.2μm。
根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表如下
锻件重量/kg
包容体重量/kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
0.4
0.76
S
M
普通级
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
厚度32
1.5~2.0（取2.0）
1.4
表2-11
表2-13
宽度54
1.5~2.0（取2.0）
1.6
表2-11
表2-13
宽度25
1.5~2.0（取2.0）
1.2
表2-10
表2-13
3拟定摇臂支架的工艺路线
3.1定位基准的选择
定位基准有粗基准和精基准之分。
通常先确定精基准，后确定粗基准。
1.精基准的选择
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Φ10.5mm孔和Φ６.１mm孔以及摇臂支架的外圆Φ20mm。
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。
2.粗基准的选择
选择粗基准，要注意表面是否平整，有没有飞边，毛刺或者其他缺陷。
我选择摇外圆Φ20mm的外圆面做粗基准。
3.2表面加工方法的确定
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
备注
摇臂支架底面
IT11
3.2
粗铣—半精铣
表1-8
摇臂支架耳朵端面
IT7
6.3
粗铣—精铣
表1-8
摇臂支架耳朵表面（淬硬）
IT8
0.8
粗车—半精车—磨削
表1-6
Φ3mm盲孔
IT12
12.5
钻
表1-7
Φ4mm孔
IT13
6.3
钻—铰
表1-7
Φ10.5mm孔
IT12
12.5
钻
表1-7
Φ6.1mm孔
IT12
12.5
钻
表1-7
3.3加工阶段的划分
该零件加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工，半精加工和精加工。
在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工。
保证其他加工表面的精度要求。
然后钻Φ10.5mm孔和Φ6.1mm孔。
粗车摇臂支架外圆表面和摇臂支架前臂表面，在半精加工阶段，完成摇臂支架外圆表面和摇臂支架前臂表面的半精车，以及各种孔的钻，扩和铰方案。
在精加工阶段，进行摇臂支架前臂表面的磨削加工。
3.4工序的集中和分散
零件选用工序集中的原则安排摇臂支架的加工工序。
该摇臂支架的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短付诸实践，而且由于在一次装家中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
3.5工序顺序的安排
1.机械加工顺序
（1）遵循“先基准后其他”的原则。
首先加工精基准——摇臂支架的底面。
（2）遵循“先粗后精”的原则。
先安排粗加工工序，然后再安排加工工序。
（3）遵循“先主后次”的原则。
先加工主要表面——摇臂支架的底面、摇臂支架耳朵端面、摇臂支架耳朵表面。
（3）遵循“先面后孔”的原则。
首先加工各个端面和表面，后加工各个孔。
2.热处理工序
模锻成型后切边，进行调质。
调制硬度为241~285HBS，并进行酸洗，喷丸处理。
喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面印脱碳而对机械加工带来的不利影响。
摇臂支架前臂表面在精加工之前需要进行局部淬火，提高它的耐磨性和在工作中成熟冲击载荷的能力。
3.辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清晰和中检工序。
综上所述，该摇臂支架的安排顺序为：
基准加工——主要加工表面粗加工以及一些余量大的表面粗加工——主要表面半精加工和次要表面加工——热处理——主要表面精加工。
摇臂支架的工艺路线及设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
粗铣摇臂支架底面
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
2
精铣摇臂支架底面
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
3
粗铣摇臂支架耳朵端面
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
4
粗车外圆表面
数控车床CK6108A
高速钢车刀
千分尺
5
粗车台阶
数控车床CK6108A
高速钢车刀
千分尺
6
粗车摇臂支架耳朵表面
数控车床CK6108A
高速钢车刀
游标卡尺
7
粗车各槽倒角
数控机床CK6108A
高速钢车刀
卡规深度游标卡尺
8
钻Φ3mm孔
台式钻床Z4006A
麻花钻
卡尺、塞规
9
钻、铰Φ4mm孔
四面组合钻床
麻花钻、铰刀
卡尺、塞规
10
钻2-Φ2mm孔、Φ10.5mm孔、Φ6.1mm孔
四面组合钻床
麻花钻
卡尺、塞规
11
半精车摇臂支架耳朵表面
数控车床CK6108A
高速钢车刀
游标卡尺
12
精铣摇臂支架耳朵端面
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀
游标卡尺
13
去毛刺
钳工台
平锉
14
热处理—耳朵表面局部淬火
淬火机
15
磨削摇臂支架耳朵表面
平面磨床M7120A
砂轮
游标卡尺
16
清洗
清洗机
17
压入钢球Φ4，孔口收口
18
终检
塞规、百分表等
3.4机床设备和工艺装备的选用
1在大批生产条件下，可以选用搞笑的专用设备和组合机床，也可以选用通用设备。
2工艺装备主要包括刀具和量具，夹具等，在工艺卡片中要简明写出它们的名称，如百分表等。
此摇臂支架的生产类型为大批生产，所用的夹具均为专用夹具。
3.5加工余量，工序尺度和公差的确定
加工Φ3mm孔，根据所给的条件，可一次性钻出。
3.6切削用量、时间定额的计算
一.切削用量的计算
工序8：
钻Φ3mm孔，选用台式钻床Z4006A，高速钢莫氏锥柄阶梯麻花钻。
1.背刀吃量的确定
=1.5mm
2.进给量的确定由表5-21，选取该工步的每转进给量
=0.13mm／r。
3.钻削速度的计算由表5-21，按照工件材料的条件选取，切削速度V=20m／min。
由公式5-1可知，n=1000v/
可求得该工序钻头转速n=2123r／min。
参照台式钻床Z4006A的主轴转速，取转速n=2900r／min.再将此转速代入公式n=1000v/
中，可求出该工序的实际钻削速度
二.时间定额的计算
1.基本时间
的计算
根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式
求得。
式中，
，因为是盲孔，所以
。
；进给量
=0.13mm／r，n=2900r／min
，所以，
=0.133min=7.96s.
2.辅助时间
的计算
=0.15×
=0.15×7.96=1.2s
3.其他时间的计算
工序8的其他时间=
=6%×（
+
）=0.55s
4.单件时间
的计算
工序8的单件时间
=7.96s+1.2s+0.55s=9.71s
将上述零件工艺规程设计的结果,填入工艺文件.
机械加工工艺卡片210*297
辽宁工程技术大学
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件型号
产品名称
零件名称
摇臂支架
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材料牌号
45钢
毛坯种类
锻件
毛皮外形尺寸
每毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
粗铣
粗铣摇臂支架底面
机加
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀、游标卡尺
2
精铣
精铣摇臂支架底面
机加
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀、游标卡尺
3
粗铣
粗铣摇臂支架耳朵端面
机加
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀、游标卡尺
4
粗车
粗车外圆表面
机加
数控车床CK6108A
高速钢车刀、千分尺
5
粗车
粗车台阶
机加
数控车床CK6108A
高速钢车刀、千分尺
6
粗车
粗车摇臂支架耳朵表面
机加
数控车床CK6108A
高速钢车刀、游标卡尺
7
粗车
粗车各槽倒角
机加
数控机床CK6108A
高速钢车刀、卡规、深度游标卡尺
8
钻
钻Φ3mm孔,Ra=12.5μm
机加
台式钻床Z4006A
直柄麻花钻、卡尺、塞规
9.71s
9
钻、铰
钻铰Φ4mm
机加
四面组合钻床
麻花钻、铰刀卡尺、塞规
10
钻
钻2-Φ2mm孔、Φ10.5mm孔、Φ6.1mm孔
机加
四面组合钻床
麻花钻、卡尺、塞规
11
半精车
半精车摇臂支架耳朵表面
机加
数控车床CK6108A
高速钢车刀、游标卡尺
12
精铣
精铣摇臂支架耳朵端面
机加
卧式铣床X60
高速钢套式面铣刀、游标卡尺
13
去毛刺
钳工去毛刺
机加
钳工台
平锉
14
热处理
摇臂支架耳朵表面局部淬火
机加
淬火机
15
磨削
磨削摇臂支架耳朵表面
机加
平面磨床M7120A
砂轮、游标卡尺
16
清洗
清洗加工后的零件
机加
清洗机
17
压球
压入钢球Φ4mm，孔口收口
机加
18
终检
塞规、百分表等
设计
日期
审核
日期
标准化
日期
会签日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
4专用机床设计夹具
4.1专用钻床夹具设计
已知摇臂支架的材料为45钢，毛坯为锻件，所用机床为台式钻床Z4006A，大批量生产，要求为工序8设计一个钻床夹具。
4.2问题的指出
本夹具主要用来钻Φ3mm孔。
由于本工序的加工精度不高，在加工本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。
4.3确定夹具的结构方案
1）确定定位元件
根据零件图和和规定的定位基准，为了减小定位误差，按基准重合原则选Φ10
定位销与Φ10.1mm孔为定位基准。
选用可换定位销（长圆柱销）限制4个自由度在选用摇臂支架另一只耳朵，即外圆柱面为工件定位几面。
选用长V型块，也可以限制限工件4个自由度，即工件在沿X轴和绕X轴方向的运动同时被限定，属于重复定位。
2）确定导向装置
本工序选用可换钻套作为刀具的导向元件。
查表后，确定钻套高度H=16mm，排屑空间h=4mm。
4.4关于定位误差的分析
本夹具的主要定位元件为孔面口，而该定位元件的尺寸公差为
，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。
5方案综合评价与结论
Φ3mm孔的加工精度要求不高，只需要钻即可。
在我设计Φ3mm孔的夹具过程中，遇到了许多困难，例如，如何选择定位元件等。
根据零件图和和规定的定位基准，为了减小定位误差，按基准重合原则选Φ10
定位销与Φ10.1mm孔为定位基准。
选用可换定位销（长圆柱销）限制4个自由度在选用摇臂支架另一只耳朵，即外圆柱面为工件定位几面。
选用长V型块，也可以限制限工件4个自由度，即工件在沿X轴和绕X轴方向的运动同时被限定，属于重复定位。
而此夹具没有另设夹紧装置，因为用于钻小孔的夹具，常常不另外再设夹紧装置，这种处理方法可以缩短夹具的制造周期，降低夹具制造成本，又可以节省安装工件的时间，提供生产率。
6体会与展望
通过对摇臂支架的机械加工工艺及对Φ3mm孔的夹具的设计，使我学到了许多有关机械加工的知识,主要归纳为以下两个方面：
第一方面：
摇臂支架外形较复杂，且其技术要求高，所以适当的选择机械加工中的定位基准,是能否保证摇臂支架技术要求的重要问题之一。
对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。
而摇臂支架的机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的。
摇臂支架的加工路线可以分为三个阶段：
划分为粗加工，半精加工和精加工。
第二方面：
主要是关于夹具的设计方法及其步骤。
（1）、定位方案的设计：
主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。
（2）、导向及对刀装置的设计：
由于本设计主要设计的是孔夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题。
（3）、夹具体设计：
摇臂支架的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。
夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一部分切削力。
所以夹具体的材料一般采用铸铁。
（5）、定位精度和定位误差的计算：
对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工的各项尺寸要求。
（6）、绘制夹具装备图及夹具零件图。
在这次夹具设计的课程设计中，我学会了更多专业知识，培养了实际操作和创新的能力。
在过去的课程中，我们只是学习了一些重要的理论知识，而没有切合实际的练习与测试。
在这次课程设计中我遇到了许多难题和问题，我又重新学习了以往遗漏和没有完全掌握的知识。
例如，如何完全限制它的六个自由度，怎样使用定位元件更为合理，夹具图怎样绘制更容易让其他人看懂，CAXA电子图版怎样使用更为便捷等等。
这次课程设计也是在为我们将来的课程设计打基础，为我们以后的工作积累更多的经验。
在今后的学习中，我会更加努力，不仅努力学好专业知识而且要积累更多的设计经验。
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