1、工藝綜合課程設計(論文)題目: 設計支架的機械加工工藝規程及工藝裝備 姓 名 專 業_ 機械設計制造及其自動化 學 號_ 班 級_ 指導教師 成 績_ 工程技術學院 2010年 12月目 錄1 引言22 課程設計的目的23 支架的工藝分析33.1支架的結構及其工藝性分析33.2支架的技術要求分析34 毛坯的選擇35 支架機械加工工藝路線的制定45.1定位基準的選擇4 5.1.1 精基準的選擇45.1.2 粗基準的選擇45.2擬定工藝路線45.2.1 加工方法的選擇和加工階段的劃分45.2.2 工藝路線的擬定55.3加工余量和工序尺寸的擬定65.3切削用量的確定76 夾具設計設計156.1確定設

2、計方案166.2選擇定位方式及定位元件166.3確定導向裝置166.4定位誤差的分析與計算166.5設計夾緊機構167 致謝16參考文獻17 設計支架的機械加工工藝規程及工藝裝備 李 帆西南大學工程技術學院，重慶 4007161 引言 工藝綜合課程設計是機械類專業的一門主干專業基礎課，內容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工方法及設備、互換性與測量技術、機械制造工藝學及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教學環節才能使我們對該課程的基礎理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才能培養我們理論聯系實際的能力和獨立工作能力。因此，工藝綜合課程設計應運而生，也成為機械類專業的一門重

3、要實踐課程。2 課程設計的目的工藝綜合課程設計旨在繼承前期先修基礎課程的基礎上，讓我們完成一次機械零件的機械加工工藝規程和典型夾具設計的鍛煉，其目的如下。 （1） 在結束了機械制造基礎等前期課程的學習后，通過本次設計使我們所學到的知識得到鞏固和加深。培養我們全面綜合地應用所學知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。（2） 通過設計提高我們的自學能力，使我們熟悉機械制造中的有關手冊、圖表和技術資料，特別是熟悉機械加工工藝規程設計和夾具設計方面的資料，并學會結合生產實際正確使用這些資料。（3） 通過設計使我們樹立正確的設計理念，懂得合理的設計應該是技術上先進的，經濟上合理的，并且在生產實踐中是可行

4、的。（4） 通過編寫設計說明書，提高我們的技術文件整理、寫作及組織編排能力，為我們將來撰寫專業技術及科研論文打下基礎。3 支架的工藝分析3.1支架的結構及其工藝性分析由支架零件圖可知，該支架結構形狀對稱布置。主要由底板、肋板和圓柱孔等部分構成。支架的主要加工表面有：支架底面、肋板孔與圓柱孔、肋板孔內端面及圓柱孔上端面等。其中支架底面的表面粗糙度ra1.6m，肋板內表面的表面粗糙度ra3.2m，定位孔6h7，肋板上的孔徑40h7，圓柱孔的孔徑60h8，兩肋板間的距離75h8，以及圓柱孔的內表面與上端面的表面粗糙度ra3.2m是重要尺寸。3.2支架的技術要求分析該支架零件的主要技術要求為：1. 未

5、注明圓角半徑r5；2. 240h7孔的同軸度允許誤差為0.01；3. 240h7孔與a面的平行度允許誤差為0.02；4. 60h8孔與a面垂直度允許誤差為0.01；5. 兩圓柱孔中心距極限偏差為0.25mm；6. 肋板孔中心線距支架底板的距離的極限偏差為0.05mm；7. 圓柱孔與肋板孔的中心距極限偏差為0.15mm。4 毛坯的選擇題目給定的是支架零件，該零件年產量為4000件，設其備品率為4%，機械加工廢品率為1%，則該零件的年生產綱領為：n=qn(1+%+%)=40001（1+4%+1%)=4200(件/年)。查表可知該產品為大批生產。在毛坯的制造方法及加工余量、機床設備及機床布置、夾具及

6、尺寸保證、刀具量具、生產率、成本等各方面需要結合零件自身的特點，采用先進鑄造方法、自動機床與專用機床、高效專用夾具、刀具量具以提高生產率和加工質量，降低生產成本。該支架零件的結構形狀較復雜以及大批量生產的生產綱領確定采用熔模鑄造方式生產，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，鑄造出肋板孔與圓柱孔。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。毛坯材料是ht200。5 支架機械加工工藝路線的制定支架的工藝特點是：外形較復雜，尺寸精度、形狀精度、和位置精度及表面粗糙度要求較高。上訴工藝特點決定了支架在機械加工時存在一定的困難，因此在確定支架的工藝過程時應注意定位基準的選擇，以減少定位誤差；夾緊力方向和夾緊點的

7、選擇要盡量減少夾緊變形；對于主要表面，應粗、精加工分階段進行，以減少變形對加工精度的影響。5.1定位基準的選擇 基面選擇是工藝規程中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常運行。 5.1.1粗基準的選擇 遵照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準選擇原則（即零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個加工表面時則應與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗準）這里先選擇圓柱孔上端面為粗基準。 5.1.2精基準的選擇 根據精基準的選擇原則，選擇

8、精基面時，首先應考慮基準重合的問題，即可能的情況下，應盡量選擇加工表面的設計基準作為定位基準。本支架零件 以加工好的支架底面作為后續工序如銑圓柱孔上端面、鏜肋板孔等工序的基準。 5.2 擬定工藝路線5.2.1加工方法的選擇和加工階段的劃分支架底面的表面粗糙度要求較高，ra1.6，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。肋板內表面與圓柱孔上端面的表面粗糙度要求較高，ra3.2，所以確定最終加工方法為精銑。精銑前要進行粗銑、半精銑。肋板上的孔與圓柱孔的位置精度和表面粗糙度要求較高，ra3.2，所以確定最終加工方法為半精鏜。半精鏜前要進行粗鏜。裝配孔的精度要求較高，最終加工方法為精鉸。

9、精鉸前要進行鉆孔。沉頭孔沒有位置精度與表面粗糙度要求，故采用鉆孔、锪孔就能達到圖紙上的設計要求。完成其他次要表面的加工。5.2.2工藝路線的擬定在工藝路線的擬定過程中要遵循機械加工工序順序的安排原則。即：（1） 基準先行 按照“先基面后其它”的順序，先加工精基準面，再以加工 出的精基準面為定位基準，安排其它表面的加工。（2） 先粗后精 按先粗后精的順序，對精度要求高的各主要表面進行粗加 工、半精加工和精加工。 （3） 先主后次 先考慮主要表面加工，再考慮次要表面加工。次要表面的加 工，通常從加工方便與經濟角度出發進行安排。次要表面和 主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加 工后，

10、以主要表面定位加工主要表面。（4） 先面后孔 當零件有較大的平面可以作定位基準時，先將其加工出來， 再以面定位孔加工，這樣可以保證定位準確、穩定。（5） 關鍵工序 對易出現廢品的工序，精加工或光整加工可適當提前。在一 般情況下，主要表面的精加工和光整加工應放在最后階段進 行。制定工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理保證。在生產綱領已經確定為大批生產的條件下，可以考慮采用萬能機床配以專用夾具，并盡量使工序分散來提高生產效率。除此之外，還應該考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降低。工藝路線方案： 工序10 粗銑支架底面 工序20 半精銑支架底面 工序30

11、精銑支架底面 工序40 粗銑圓柱孔上端面 工序50 半精銑圓柱孔上端面 工序60 精銑圓柱孔上端面 工序70 粗鏜圓柱孔 工序80 半精鏜圓柱孔 工序90 粗銑肋板內表面 工序100 半精銑肋板內表面 工序110 粗鏜肋板孔 工序120 半精鏜肋板孔 工序130 鉆8孔 工序140 鉆15孔 工序150 锪15沉頭孔 工序160 鉆6裝配孔 工序170 精鉸6裝配孔工序180 檢驗 5.3 加工余量和工序尺寸的擬定工序余量是指相鄰兩工序的工序尺寸之差，也就是在一道工序中所切除的金屬層厚度，在確定工序間加工余量時，應遵循兩個原則：1. 加工余量應盡量小，以縮短加工時間；提高效率；降低制造成本；延

12、長機床刀具使用壽命。2. 加工余量應保證按此余量加工后，能達到零件圖要求的尺寸、形狀、位置公差和表面粗糙度，工序公差不應超出經濟加工精度范圍；本工序的余量應大于上工序留下的尺寸公差、行為公差和表面缺陷厚度。根據經驗法選取毛坯公差取t=2mm。其余各工序尺寸及公差查機械加工工藝手冊可得。表1 各工序尺寸及公差的計算結果加工表面工步（工步）名稱工序（工序）余量工序（工步）基本尺寸 經濟精度公差表面粗糙度工序尺寸及公差支架底面毛坯28.22粗銑 1.526.7it12ra6.3半精銑 1.025.7it10ra3.2精銑 0.725.0it9ra1.6圓柱孔上端面毛坯88.22 粗銑1.586.7i

13、t12 半精銑1.085.7it10ra6.3 精銑0.785it9ra3.2 圓柱孔毛坯54.02 粗鏜2z=4.058.0it12ra6.3 半精鏜2z=2.060.0it9ra3.2 肋板內表面毛坯76.72 粗銑1.075.7it12ra12.5 半精銑0.775.0it10ra3.2 肋板孔毛坯352 粗鏜 2z=3.038.0it12ra6.3 半精鏜2z=2.040.0it9ra3.2 沉頭孔鉆孔8.0it12ra12.5 鉆孔14.5it12ra12.5 锪孔0.515.0it12ra12.5 裝配孔鉆孔5.8it12ra12.5 精鉸0.26.0it8ra1.6 5.4 切削

14、用量的確定工序 40 粗銑圓柱孔上端表面（1）選擇加工設備與工藝裝備 本工序及隨后兩道工序是加工出圓柱孔上端面，以達到要求的表面粗糙度及要求尺寸。根據工藝綜合課程設計表5-5選擇x5032立式銑床。工作臺面尺寸寬320mm、長1320mm，工作臺面最大行程縱向700mm、橫向255mm、垂向370mm，主電動機功率7.5kw、總功率9.09kw。根據機械加工工藝手冊表9.2-1，選用鑲齒套式面銑刀，刀片材料選用硬質合金鋼，牌號為yt15，查表9.2-8選銑刀的規格尺寸為，d=50。夾具選用專用夾具。（2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量

15、，一個工作行程銑完。因為粗銑的余量為1.5mm，一次走刀完成，所以選擇背吃刀量a=1.5mm b. 確定進給量 根據工藝綜合課程設計表5-72，選擇每齒進給量fz為0.3mm/z。 c. 初選切削速度 根據工藝綜合課程設計表5-72，選擇切削速度vc=34.6m/min。（3）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度根據機械加工工藝手冊表9.4-6取粗銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍標準為1.7mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度t=180min。（4）確認機床主軸轉速ns 和切削速度vc ns=1000vd=100034.63.1450r/m220r/m按照x5032銑床說明書選取實有的機床主軸轉速為270r/m

16、,故實際的切削速度為 vc=nd1000=3/m=42.4r/m（5）校驗機床功率 根據工藝綜合表3-1知，單位切削力kc=1118n/mm2,kffc=1；查表3-3，得kvbfc=1.20；其它切削條件修正系數為1，故切削力 fc=kcapfkffckvbfc=11181.50.311.20n=603.7n切削功率 pm=fcvc/60000=603.742.4/60000kw=0.43kw由機床說明書知，x5032機床主電動機功率pe=7.5kw,取機床效率=0.75，則 pm/=0.43/0.75kw=0.57kwpe故機床功率夠用。工序50半精銑圓柱孔上端面

17、表面（1）選擇刀具 根據工藝綜合課程設計表5-18，選用鑲齒套式面銑刀。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量半精銑時的背吃刀量一般為0.52mm，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=1.0mm。b. 確定進給量根據工藝綜合課程設計表5-72，選擇每齒進給量fz為0.2mm/z。c. 初選切削速度根據工藝綜合課程設計表5-72，選擇切削速度vc=40m/min。（3）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度根據機械加工工藝手冊表9.4-6取半精銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍標準為1.8mm。由表9.4-7查得刀具的耐用度t=180min。（4）確認機床主軸轉速ns 和切削速度vc ns=1000vd=10

18、00403.1450r/m255r/m按照x5032銑床說明書選取實有的機床主軸轉速為270r/m,故實際的切削速度為 vc=nd1000=3/m=42.4r/m（5）校驗機床功率 根據工藝綜合表3-1知，單位切削力kc=1118n/mm2,kffc=1；查表3-3，得kvbfc=1.20；其它切削條件修正系數為1，故切削力 fc=kcapfkffckvbfc=11181.50.311.20n=603.7n切削功率 pm=fcvc/60000=603.742.4/60000kw=0.43kw由機床說明書知，x5032機床主電動機功率pe=7.5kw,取機床效率=0.7

19、5，則 pm/=0.43/0.75kw=0.57kwpe故機床功率夠用。工序60精銑圓柱孔上端面（1）選擇刀具 根據工藝綜合課程設計表5-18，選用鑲齒套式面銑刀。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量 精銑時一般為0.1-1mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。b. 確定進給量根據工藝綜合課程設計表5-72，選擇每齒進給量fz為0.12mm/z。c. 初選切削速度根據工藝綜合課程設計表5-72，選擇切削速度vc=58.5m/min。（3）確定銑刀的磨鈍標準及耐用度根據機械加工工藝手冊表9.4-6取精銑時鑲齒套式面銑刀的磨鈍標準為0.4mm。由表9.4-7查得刀具

20、的耐用度t=180min。（4）確認機床主軸轉速ns 和切削速度vc ns=1000vd=100058.53.1450r/m373r/m按照x5032銑床說明書選取實有的機床主軸轉速為360r/m,故實際的切削速為 vc=nd1000=3/m=56.5r/m（5）校驗機床功率 根據工藝綜合表3-1知，單位切削力kc=1118n/mm2,kffc=1；查表3得kvbfc=1.20；其它切削條件修正系數為1，故切削力 fc=kcapfkffckvbfc=11181.50.311.20n=603.7n切削功率 pm=fcvc/60000=603.756.5/60000kw=

21、0.57kw由機床說明書知，x5032機床主電動機功率pe=7.5kw,取機床效率=0.75，則 pm/=0.57/0.75kw=0.76kwpe故機床功率夠用。工序110粗鏜肋板孔（1）選擇機床與刀具 根據工藝綜合課程設計表5-9，選擇t618臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為25mm，最小鏜孔直徑d為32mm。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=3mm。b. 確定進給量 由表5-69知，f=0.2mm/rc. 初選切削速度由表5-69知，vc=0.4m/s（3）確

22、定鏜刀的磨鈍標準及耐用度根據工藝綜合課程設計表3-7取粗鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度t=50min。（4）確認機床主軸轉速ns 和切削速度vc ns=60000vd=600000.43.1440r/m191r/m按照t618鏜床說明書選取實有的機床主軸轉速為200r/m,故實際的切削速度為 vc=nd1000=3/m=25.1r/m（5）校驗機床功率 根據工藝綜合表3-1知，單位切削力kc=1118n/mm2,kffc=1.06；查表3-3，得kvbfc=1.40；其它切削條件修正系數為1，故切削力 fc=kcapfkffckvbfc=111830.21.061.40n=

23、995.5n切削功率 pm=fcvc/60000=995.525.14/60000kw=0.42kw由機床說明書知，t618機床主電動機功率pe=5.5kw,取機床效率=0.75，則 pm/=0.42/0.75kw=0.56kwpe故機床功率夠用。工序120半精鏜肋板孔（1）選擇機床與刀具 根據工藝綜合課程設計表5-9，選擇t618臥式鏜床，由表5-26選擇機夾單刃鏜刀的桿部直徑d（g7）為25mm，最小鏜孔直徑d為32mm。（2）確定切削用量a. 確定背吃刀量 由表5-69，選擇粗鏜的刀具材料為高速鋼，刀具類型為刀頭。取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=2mm。b. 確定進給量 由表5

24、-69知，f=0.5mm/rc. 初選切削速度由表5-69知，vc=0.6m/s（3）確定鏜刀刀的磨鈍標準及耐用度根據工藝綜合課程設計表3-7取半精鏜時單刃鏜刀刀具的耐用度t=50min。（4）確認機床主軸轉速ns 和切削速度vc ns=60000vd=600000.63.1440r/m287r/m按照t618鏜床說明書選取實有的機床主軸轉速為300r/m,故實際的切削速度為 vc=nd1000=3/m=37.7r/m（5）校驗機床功率 根據工藝綜合表3-1知，單位切削力kc=1118n/mm2,kffc=1.06；查表3-3，得kvbfc=1.40；其它切削條件修正

25、系數為1，故切削力 fc=kcapfkffckvbfc=111820.51.061.40n=1659.1n切削功率 pm=fcvc/60000=1659.137.7/60000kw=1.04kw由機床說明書知，t618機床主電動機功率pe=5.5kw,取機床效率=0.75，則 pm/=1.04/0.75kw=1.39kwpe故機床功率夠用。工序160鉆6裝配孔（1） 選擇刀具根據工藝綜合課程設計表5-21，選用直徑為5.8的標準高速鋼麻花鉆。由表5-6選擇z5125a立式鉆床，工作臺面尺寸為（550400）mm，總功率為2.3kw，主電動機功率為2.2kw。（2） 確定切削用量 a. 確定背吃

26、刀量 因為第一次鉆孔的加工余量為5.8mm。一次工作行程鉆完，所以選擇背吃刀量a=5.8mm。 b. 確定進給量 根據工藝綜合課程設計表5-64，選擇進給量f為0.27mm/r c. 確定切削速度 根據工藝綜合課程設計表5-66,選擇切削速度vc=0.42m/s（3）確定鉸刀的磨鈍標準及耐用度根據工藝綜合課程設計表3-7,取鉆削時麻花鉆刀具的耐用度t=100min。（4）鉆削基本時間的計算根據工藝綜合課程設計表3-11知,鉆孔的基本時間計算公式為:tb=lfni=l+l1+l2fn式中, l1=(d/2)cotkr+12; l2=14計算得tb=1.2s工序170精鉸6裝配孔（1）選擇刀具 根

27、據工藝綜合課程設計表5-21，選擇d=6mm的直柄機用鉸刀。由表5-6選擇z5125a立式鉆床，工作臺面尺寸為（550400）mm，總功率為2.3kw，主電動機功率為2.2kw。（2）確定切削用量 a. 確定背吃刀量 因為鉸孔的加工余量為0.2mm。一次工作行程鉸完，所以選擇背吃刀量a=0.2mm。 b. 確定進給量 根據工藝綜合課程設計表5-68，選擇進給量f為1.00mm/r c. 確定切削速度 根據工藝綜合課程設計表5-66,選擇切削速度vc=0.20m/s6 夾具的設計機床夾具（簡稱夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實現對被加工工件的定位和夾緊。通過定位，使各被加工

28、工件在夾具中占有一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。專用夾具是針對某一種工件機械加工工藝過程中的某一工序而專門設計的。由于不需要考慮通用性，因此夾具的結構緊湊，操作迅速方便。按實際需要可采用各種省力機構、動力裝置、防護裝置、分度裝置等。因此，專用夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產率。專用夾具通常由使用廠根據要求自行設計與制造，它的設計與制造周期較長。當生產的產品或工藝過程變更時，往往無法繼續使用，故此類夾具只適合在產品固定工藝過程穩定的大批量生產中使用。夾具的設計是工藝設計與機械制造中的一項重要內容，它對機床性能的發

29、揮與延伸、生產率的高低、生產成本的控制、工件的加工質量都有很大的影響，在其設計時應特別注意以下幾個問題；1、 所設計的專用夾具，應當既能保證工序的加工精度又能保證工序的生產節拍。特別對于大批量生產中使用的夾具，應設法縮短加工的基本時間和輔助時間。2、 夾具的操作要方便、省力和安全。若有條件，盡可能采用氣動、液壓以及其它機 械化自動化的夾緊機構，以減輕勞動強度。同時，為保證操作安全，必要時可設計和配備安全防護裝置。3、 能保證夾具一定的使用壽命和較低的制造成本。夾具的復雜程度應與工件的生產批量相適應，在大批量生產中應采用氣動、液壓等高效夾緊機構；而小批量生產中、則宜采用較簡單的夾具結果。4、 適

30、當提高夾具元件的通用化和標準化程度，選用標準化元件，特別應選用商品化的標準元件，以縮短夾具的制造周期，降低夾具成本。5、 應具有良好的結構工藝性，以便于夾具的制造和維修。6.1 確定設計方案根據工藝綜合課程設計的要求，設計6h7裝配孔的專用鉆夾具，本夾具將用于z5125a立式鉆床。經分析，本夾具沒有嚴格的技術要求，因此，主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。6.2 選擇定位方式及定位元件支架底面采用兩塊條形支撐板定位，限制3個自由度。圓柱孔外圓面采用兩個支撐釘，限制2個自由度。兩肋板間的擋塊相當于一個支撐釘，限制1自由度，屬于完全定位。然后通過壓板和夾具夾緊零件。6.3 確定導向裝置本工序裝配孔的加工精度要求較高，一次裝夾完成鉆精鉸兩個工步，才能最終達到工序圖上規定的加工要求（6h7）故采用快速鉆套。在此鉆夾具中使用固定固定式鉆模板，固定兩個鉆套，在一次裝夾中可以加工2個裝配孔。鉆套