设计摇臂支架零件的机械加工工艺规程及工艺装备.docx
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设计摇臂支架零件的机械加工工艺规程及工艺装备
哈尔滨理工大学
机械制造工艺学
课程设计说明书
设计课题设计“摇臂支架”零件的机械加工工艺
规程及工艺装备（生产纲领：
4000）
班级：
设计者：
指导教师：
评定成绩：
二〇一一年十二月
目录
设计任务书………………………………………………………………………2
课程设计说明书正文……………………………………………………………3
序言………………………………………………………………………………3
一、零件的分析………………………………………………………………4
二、工艺规程的设计…………………………………………………………5
（一）确定毛坯的制作形式……………………………………………5
（二）基准的选择………………………………………………………6
（三）工艺路线的拟定及工艺方案的分析……………………………6
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………8
（五）确定基本工时……………………………………………………10
三、专用夹具设计……………………………………………………………11
四、课程设计心得体会………………………………………………………11
参考文献…………………………………………………………………………13
机械制造技术基础课程设计任务书
设计课题制定图5-3摇臂支架的加工工艺，设计钻10.5孔的钻床夹具
设计要求1、中批生产
2、选用通用设备
3、采用手动夹紧机构
设计内容1、绘制加工工件图，计算机绘图；
2、制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有加工工序卡；
3、设计制定的工序夹具，绘制夹具全套图纸；
4、编写设计说明书一份，按照毕业论文的格式书写；
序言
机械加工技术课程设计是机械加工技术课程教学的一个不可或缺的辅助环节。
它是学生全面综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识进行加工工艺及夹具结构设计的一次重要实践。
它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，为以后搞好毕业设计和到工厂从事工艺与夹具设计具有十分重要的意义。
本课程设计的目的在于：
（1）培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
（2）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，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。
（3）使学生熟悉和能够应用有关手册、标准、图表等技术资料，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。
（4）进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。
（5）培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好5习惯。
（6）培养学生解决工艺问题的能力，为学生今后进行毕业设计和去工厂从事工艺与夹具设计打下良好的基础。
一、零件的分析
（一）零件的作用
支撑摇臂按正常轨迹动作。
（二）零件的工艺分析
零件图中所有尺寸精度如下：
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
（精度等级查《公差配合与测量技术》P14表1.4而得精度等级查《公差配合与测量技术》而得）
摇臂支架是形状不规则的支架类零件，尺寸精度、形位精度要求一般，零件的主要技术要求分析如下：
1.Φ4孔的尺寸精度高，主要是保证里面的钢珠压入后孔口收口。
2.锻件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，在外力的作用下，不至于发生意外事故。
3.两个Φ12的轴是比较重要的，也是以后机械加工各工序的主要定位基准。
因此加工此轴的工序是比较重要的。
二、确定生产类型已知此零件的生产纲领为生产类型为中批，所以初步确定工艺安排为：
加工过程工序适当集中；加工设备以通用设备为主，并大量采用通用夹具和量具。
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（该零件除了主要工作表面外，其余表面加工精度都比较低，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）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）
二、工艺规程的设计
（一）确定毛坯的制造形式
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
宽度54
1.5~2.0（取2.0）
1.6
宽度25
1.5~2.0（取2.0）
1.2
（二）基准的选择
根据零件图纸及零件的使用情况分析，知外圆Φ12、孔Φ4等均应通过正确的定位才能保证，故对基准的选择应予以分析。
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）精基准的选择在底面加工以后各工序则以该底面为定位精基准，这样就满足了基准重合与基准统一的原则。
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，在加工某些面时，可能会出现基准不重合，这时需要进行尺寸链的换算。
（2）粗基准的选择按照粗基准的选择原则，为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，故此处选择外圆Φ20mm的外圆面做粗基准。
（三）工艺路线的拟定
由《特种机械加工技术》P109表3-5、3-6、3-7，列出对摇臂支架外圆柱、孔、《特种机械加工技术》表面的加工方法如下：
加工部位
精度等级
表面粗糙度Ra/μm
加工方法
支架底面
IT11
6.3
铣削
支架双耳端面
IT7
6.3
粗车-半精车
支架双耳表面
IT8
0.8
粗车-半精车-磨削
Φ3mm孔
IT12
12.5
钻
Φ4mm孔
IT8
6.3
钻-扩-铰
Φ10.5mm孔
IT12
12.5
钻
Φ6.1mm孔
IT12
12.5
钻
支架外圆表面
IT12
6.3
粗车-半精车
为保证达到零件的几何形状，尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。
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
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
1.毛坯尺寸的确定，画毛坯图。
摇臂支架材料为Q235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，用查表法确定加工表面的总余量。
但由于用查表法所确定的总余量与成产实际情况有些差距，故还应根据工厂具体情况进行适当的调整。
现将调整后的主要毛坯尺寸及公差，如下表所示：
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差
Φ12的面
12
3+1
16
1
高
升级会员 