支架课程设计

郑州华信学院

课程设计任务书

专业、班级 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：

一、主要内容

1、绘制毛坯图 2、设计零件的加工工艺 3、填写机械加工工艺

过程卡片、机械加工工艺卡片 4、夹具设计（夹具总装图、零件图）

5、课程设计说明书

二、基本要求

要求学生根据给出的图纸编制零件加工工艺规程和夹具设计。生产

数量为400件/年，备品率5%，废品率2%，每日一班。

三、主要参考资料

1、有关的教科书：《机械制图》、《公差与配合》、《机械工程材料》、

《机械制造技术基础》、《机械制造技术基础课程设计指导教程》等。

2、有关手册：《实用机械加工工艺手册》、《机械加工工艺设计手册》。

完 成 期 限：

指导教师签名：

课程负责人签名：

年 月 日

题目 典型零件的工艺设计及加工

郑州华信学院

课程设计说明书

题目：

姓 名：

院 （系）：

专业班级：

学 号：指导教师：

成 绩：

时间： 年 月 日至 年 月 日

前 言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

支架的加工工艺规程及其铣右端面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

一 零件分析

1.1零件的作用

支架是机床上用于支撑轴的机构，支架以Φ80孔套在轴上。本设计任务给定的零件转支架即传递运动并保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。

1.2零件的工艺性分析和零件图的审查

分析零件图可知，该零件除主要工作表面和基准面精度要求比较高，其余表面加工精度均要求较低，不需要高精度机床加工，通过铣削的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较为经济的方法保证质量地加工出来。对支架的加工工艺有以下几个方面要求：

1.21铣底面保证长度260±0.5和铣左侧面保证长度14，并且保证粗糙度为1.6.

1.22镗内孔保证Φ80的孔，同轴度为0.005，直线度为0.01，平行度为0.005.

二 选择毛胚

2.1 确定毛坯的成形方法

该零件材料为HT15-35，大批量生产，考虑到支架工作过程

中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，采用铸造生产比较合适，故可采用砂型铸造成形。

2.2 铸件结构工艺性分析

该零件底平面因散热面积大，冷却快，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足支架使用要求。

2.3 铸造工艺方案的确定

铸造方法的选择：根据铸件的尺寸中等，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件选用砂型铸造。 三 工艺规程设计

3.1定位基准的选择

本零件是有精度较高要求的孔的方状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。

先铣出A表面，以下A表面为基准，加工出B表面，再以A表面为基准加工左右侧面，以左右侧面加工左右端面，以A面和B面共同为基准钻出直径为80的孔。

3.2制订工艺路线

一、加工面的要求

本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔，园角等，其加工方法如下： （1）A表面（大面积表面）和B面：是定位基准面，表面粗糙

度R1.6.用铣车进行端铣平面，先粗铣，在进行半精铣和精铣。

（2）孔处的左右端面：表面粗糙度R6.3，进行粗铣，后要半精铣。

（3）孔处的上端面和侧面：不是重要表面，没有粗糙度要求，

只要进行粗铣即可。

（4）Φ80孔的内表面：是重要的表面，表面粗糙度Ra1.6,可

进行粗镗后半精镗和精铣镗。

（5）圆角：R3-R5圆角，可用立铣刀周铣出圆角。

二、工序顺序的安排

（1）机械加工工序的安排如下：

遵循“先粗后其他”原则，首先加工精基准----支架A面；

遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；

遵循“先主后次”原则，先加工主要表面-----支架的A面和B面，后加

工次表面侧面和端面；

遵循“先面后孔”原则，先加工支架A面和B面和铣左右端面，再镗

Φ80的孔。

（2）热处理工序的安排如下; 1.31支架材料为HT15-33，为达到表面硬度，耐磨，中心韧性好的要求，安排如下热理工序：

1.32毛胚铸造后退火，通处过退火工序，消除铸造内应力，细化晶粒、降低硬度改善机加工时的切削性能。

1.33进行调质处理，在粗加工阶段经过粗铣、等工序，支架大部分余量被切除。粗加工过程中切削和发热都很大，在力和热的作用下，支架产生内应力，通过调质处理可消除内应力代替时效处理，同时可以得到所要求的韧性。

（3）辅助工序的安排如下；

粗加工下表面和热处理后，安排校直工序；半精加工后，安排去毛刺和中间检查工序；精加工后，安排去毛刺，清洗和终检。

方案一：

方案二：

在劳动量和经济的方面考虑，方案一工序少，节省材料，故选择方案一进行加工。

三、工序的合理组合

1、定加工方法以后，就按生产类型，零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则：

（1）工序分散原则

工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备、简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。

（2）工序集中原则

数目少，工件装夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时的加工数个表面易于保证这些表面间的相互精度，使用设备少，大量生产可采用高效率的专业机床，以提高生产效率。但采用复杂的专业设备和工艺装备，使成本提高，调整维修费时，生产准备工作量大。

2、在国内目前的情况下，大批量生产中，没有要求工人要很高的技术，大多不采用专业设备，工序集中程序受到限制。所以采用工序分散原则，结构简单的通用机床和专业工夹具组织流水线生产。

3、工序完成以后，将工件清洗干净，清洗是在80-90℃的含0.4%-1.1%苏打及0.25%-0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净保证零件内部基本无杂质、铁屑、毛刺、砂粒等残留物。

4、工艺路线时，应考虑工序的数目，采用工序集中或工序分散是两个不同的原则。工序集中和工序分散各有特点，必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用哪一种原则。

四、加工阶段的划分

零件的加工质量要求较高，常把整个加工过程划分为几个阶段：

（1）粗加工阶段

粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工是能及早发现毛胚的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。

（2）半精加工阶段

半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的表面精度等级一般为IT9-IT10。半精加工阶段切除的少量加工余量，主要目地是保证零件的形状位置及精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求，另外精加工工序安排在最后，可防止或减少工件精加工表面损伤。 （3）精加工阶段

精加工应采用搞精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度。精加工的加工表面精度等级一般为IT6-IT7。

（4）光整加工表面

对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺寸精度改善很少，一般不能纠正个表面相互误差，其精度等级一般为IT5-IT6。

五、技术要求

3.3选择加工设备及刀、夹、量具

3.31 选择加工设备

(1)工序3，5和8，用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通

的卧铣床X62W型万能卧铣床即可。

(2)工序6，7和9是镗孔工序，分别是粗镗和半精镗。使用普

通的镗床即可。 3.32 选择刀具

(1)在工序3，5和8铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端

铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。

(2)镗孔只需要镗Φ80的孔，有粗镗，半精镗和精镗，粗加工

可用镗刀YT8,半精加工可用YT15，精加工可用YT30。 3.33选择量具

本零件是单件大批量生产，故采用的是通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在这里选的是第一种方法。 3.33.1选择平面的量具：

由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.1mm，选用分度值为0.05mm，测量范围为0-350mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.1mm，显然满足要求。 3.33.2选择内孔的量具：

此零件对孔的精度要求较高，孔的上下偏差要求在0.005之内，故可选用分度值为0.001mm，测量范围为0-100mm的内径千分尺，其圆柱度为0.005，满足测量精度的要求。

3.34加工量计算表

3.4、加工工序设计

（1）确定基准面

零件A面表面较大，其精加工后精度要求较高所以选择A面做为加工零件的基准平面。 （2）加工工序

1、先粗铣A面，以A面为基准粗铣B面； 2、以A面为基准粗铣左右侧面；

3、以左右侧面为基准粗铣孔的左右端面，使保证与A面的垂直度和表面粗糙度Ra6.3；

4、以A面、B面同时为基准粗镗内孔； 5、半精镗内孔；

6、精铣A面、B面，保证表面粗糙度Ra1.6；

7、精镗内孔，保证Φ80H7；圆柱度为0.005；与A面，B面的平行度为Φ0.05；直线度为0.01。

四. 确定切削用量及基本时间

4.1 切削用量的计算 （1）钻孔工步

①被吃刀量的确定 取ap=5.8mm。

②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。 ③切削速度的计算 由表，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v可取为25m/min。由公式n=1000v/Πd可求得该工序钻头转速n=265r/min,参照表所列Z550 型立式钻床的主轴转速，取转速n=351/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nΠd/1000=33.06m/min. (2)精铰工步

①背吃刀量的确定 取ap=0.10mm。

②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量f=0.40mm/r。 ③切削速度的计算 由表，切削速度v可取为4m/min。由公式n=1000v/Πd

可求得该工序铰刀转速n=42.4 r/min,参照表所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nΠd/1000=4.42m/min. 4.2 基本时间tm的计算

（1）钻孔工步 根据表，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l=53mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（15mm/2）×cot54°+1mm=11.89mm;f= 0.4mm/r;n= 351r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间

tj=(53mm+1mm+11.89mm)/(0.4mm/r×351r/min)=0.46min=28.1s。 （2） 精铰工步 根据表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得该工序的基本时间。l1、l2由表按kr=15°、

ap=(D-d)/2=(30mm-29.8mm)/2=0.10mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=53mm；f=0.4mm/r; n=47r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（53mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r×47r/min）=3.63min=218s。 4.3 辅助时间tf的计算

(0.1=5辅助时间tf与基本时间tj之间的关系为tf-

32.7。=218⨯3.2精铰孔工步的辅助时间：tf =0.15=28.1⨯tf0tj.，2可取=0.15tj，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间：tf =0.15

五、夹具设计

5.1.定位方案

工件以R端面为定位基准，采用平面和定位销，V型块组合定位方案，在定位平面及定位销的圆柱面上定位，其中平面限制3个自由度、 V行块限制2个自由度，共限制了五个自由度。然后增加一个短销来限制旋转的自由度，所有六个自由度都被限制了。 5.2.夹紧机构

根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用一般的螺旋夹紧机构，通过旋转螺母实现对工件表面夹紧。夹紧力主要作用是防止工件在切削力的作用下产生震动。由于夹紧力与钻孔时产生的力方向垂直，所以需要对夹紧力进行计算。 应用下面的公式进行计算： Fj=KFL/(f1H+L)

其中：f1--摩擦系数只在夹紧机构有足够刚性才考虑。 K—安全系数，精加工时取1.5～2。 F—切屑力。 KFAp F

其中：KF--切屑条件修正系数。 A—单位切屑面积。

5.3.导向装置

采用钻套作为导向装置，选用JB/T 8045.2-1999。钻套高度H=37mm，排削间隙h=9mm。 5.4.夹具与机床连接元件

在夹具体上设计座耳，用T形螺栓固定。 5.5.夹具体

由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在Φ16范围内允差0.1mm.此外，因为夹具体受力不打可以选用HT200材料铸造出。

六、结束语

短暂的课程设计就要结束了，在这次设计中，我感受颇深。首先，明确设计目的，要求.综合应用了所学专业知识,培养了自主动手与团结合作的能力.将理论与实际结合起来.在设计过程中,我遇到了很多的困难,出现过很多的错误,但是这并不影响我的斗志,不经历风雨，怎能见彩虹，错误是难免的，挫折时暂时的，只要认真努力，一切都会好的。我懂得设计人员的艰辛,也对他们的付出表示敬意.经过这次课程设计,我有了更充分的自信.我相信一切困难都会有解决的办法.同时通过这次设计为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。综上所述，本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反映了零件加工过程中的定位需要。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，所设计的夹具在使用上十分方便，定位准确。绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识，图幅表达合理，线条准确。整理了以前学到过的知识，加强了实际操控与运算的能力。

在此真心的感谢指导老师一直以来的关心和帮助。