支架机械加工工艺及钻孔夹具设计

毕冀娟

摘要：支架加工工艺及钻孔的夹具设计包括零件加工的工艺设计以及专用夹具的设计。工艺设计首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序進行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：工艺规程；工序；切削用量；夹具；定位

一、工艺规程设计

（一）零件的生产类型

生产类型一般可分为：单件生产、成批生产、大量生产三种类型

（二）零件分析

图中的零件是一个车床上的支架零件，安装在车床上，主要作用是支撑和导向作用。在车床加工中，承受一定的载荷。车床支架是一个很重要的零件，因为其零件尺寸较小，结构形状比较复杂，其加工内孔Φ18和Φ20两个孔的加工精度要求比较高。另外车床支架底部的平面也有较高的精度要求，因此尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度，以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量，进而影响其性能与工作寿命。零件结构如图1所示。

（三）毛坯余量和加工余量的选择

1.选择毛坯。灰铸铁常用来制造机器的底座、支架、工作台、减速箱箱体、阀体等。灰铸铁的牌号由“HT+数字”组成。其中“HT”表示“灰铁”，数字表示其最低抗拉强度的值。灰铸铁的牌号、铸件壁厚、力学性能及用途可以查表。

2.确定机械加工余量。由于是大批量生产，所以铸件采用一级精度。根据工艺手册中的铸件质量，零件表面粗糙度、形状复杂系数查表得，机械加工余量在厚度方向为4.0mm，水平方向亦为8.0mm。

3.确定毛坯尺寸。毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上加工余量值即可。

4.设计毛坯图。

（四）定位基准的选择

按有关基准的选择原则。既当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作为粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作为粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。

（五）切削力

切削金属时，刀具切人工件，使被加工材料发生变形成为切削所需要的力称为切削力。

1.切削力的分析：为了便于分析切削力的作用和测量切削力的大小，常将切削力F分解为三个互相垂直的切削分力Fc、Ff和FP。

2.切削力的计算：在生产实际中常采用指数形式的切削经验公式进行计算。

3.影响切削力的主要因素：工件材料、切削用量、切削热与切削温度、其它因素

（六）刀具磨损与切削用量

刀具磨损的原因很复杂，常见的主要有：硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损

（七）零件表面加工方法的选择

A端面为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra6.3，需要进行粗铣。

B孔公差等级为IT7，需钻、扩、铰。

c端面为未注公差尺寸。表面粗糙度为Ral.6，需要进行精铣。

（八）工艺路线的拟定

工序Ⅰ：半精铣A面、B面。

工序Ⅱ：精铣C1、C2面。

工序Ⅲ：钻Φ11内孔。锪Φ17内孔。

工序Ⅳ：钻、扩、铰Φ20H7内圆柱面。

工序Ⅴ：钻、扩、铰Φ18H8内圆柱面。

工序Ⅵ：清除毛刺。

（九）工序设计

机床设备与工艺装备是零件加工的物质基础。是加工质量和生产率的重要保障。为了合理的选择加工设备和工艺装备，必须对各种机床的规格、性能、生产率、经济性和工艺装备的种类、精度、规格、可靠性等进行详细的了解。总的原则是根据零件的生产类型与加工要求，使所选择的加工设备及工艺装备既能保证加工质量，又经济合理。

二、夹具设计

夹具设计是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的，它是用于实现加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。工件的加工精度与夹具本身的精度有很大的关系。而且在加工过程中产生的切削力，惯性力等及工件的自重作用在夹具体上，都可以影响工件的加工精度。因此，设计夹具体应考虑以下问题：

（一）有适当的精度和尺寸稳定性，特别是位置精度直接影响工件在加工过程中产生的误差。

（二）夹具体要有足够的强度和刚度，使夹具体能够承受在加工过程中产生的作用力而不止变形和发生振动。

（三）夹具体的机构要紧凑形状要简单，同时要有足够的空间位置，保证夹具的其他元件和机构安装方便。更换易损元件容易以及装卸工件方便。

（四）夹具的结构工艺性要好以便制造，并注意消除内应力避免变形。

（五）夹具体的中心要低，安装在机床上能稳固和安全，为了安装后得到稳定，底面的中部以便都挖空，同时应根据机床连接部分的机构形状来确定夹具体连接部分的形状和机构。

综上所述，通过工艺设计正确分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟定以及工件的定位、夹紧、工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。通过夹具设计，进一步提高结构设计（包括设计计划、工程图等方面]的能力。

参考文献：

[1]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].机械工业出版社，2011.

[2]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册[M].北京：机械工业出版社，2007.