支架機械加工工藝及鉆孔夾具設計

畢冀娟

摘要：支架加工工藝及鉆孔的夾具設計包括零件加工的工藝設計以及專用夾具的設計。工藝設計首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件；計算出夾具定位時產生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。

關鍵詞：工藝規程；工序；切削用量；夾具；定位

一、工藝規程設計

（一）零件的生產類型

生產類型一般可分為：單件生產、成批生產、大量生產三種類型

（二）零件分析

圖中的零件是一個車床上的支架零件，安裝在車床上，主要作用是支撐和導向作用。在車床加工中，承受一定的載荷。車床支架是一個很重要的零件，因為其零件尺寸較小，結構形狀比較復雜，其加工內孔Φ18和Φ20兩個孔的加工精度要求比較高。另外車床支架底部的平面也有較高的精度要求，因此尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度，以及各表面的表面質量均影響機器或部件的裝配質量，進而影響其性能與工作壽命。零件結構如圖1所示。

（三）毛坯余量和加工余量的選擇

1.選擇毛坯。灰鑄鐵常用來制造機器的底座、支架、工作臺、減速箱箱體、閥體等。灰鑄鐵的牌號由“HT+數字”組成。其中“HT”表示“灰鐵”，數字表示其最低抗拉強度的值。灰鑄鐵的牌號、鑄件壁厚、力學性能及用途可以查表。

2.確定機械加工余量。由于是大批量生產，所以鑄件采用一級精度。根據工藝手冊中的鑄件質量，零件表面粗糙度、形狀復雜系數查表得，機械加工余量在厚度方向為4.0mm，水平方向亦為8.0mm。

3.確定毛坯尺寸。毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上加工余量值即可。

4.設計毛坯圖。

（四）定位基準的選擇

按有關基準的選擇原則。既當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作為粗基準。現以零件的側面為主要的定位粗基準。

（五）切削力

切削金屬時，刀具切人工件，使被加工材料發生變形成為切削所需要的力稱為切削力。

1.切削力的分析：為了便于分析切削力的作用和測量切削力的大小，常將切削力F分解為三個互相垂直的切削分力Fc、Ff和FP。

2.切削力的計算：在生產實際中常采用指數形式的切削經驗公式進行計算。

3.影響切削力的主要因素：工件材料、切削用量、切削熱與切削溫度、其它因素

（六）刀具磨損與切削用量

刀具磨損的原因很復雜，常見的主要有：硬質點磨損、粘結磨損、擴散磨損、化學磨損

（七）零件表面加工方法的選擇

A端面為未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra6.3，需要進行粗銑。

B孔公差等級為IT7，需鉆、擴、鉸。

c端面為未注公差尺寸。表面粗糙度為Ral.6，需要進行精銑。

（八）工藝路線的擬定

工序Ⅰ：半精銑A面、B面。

工序Ⅱ：精銑C1、C2面。

工序Ⅲ：鉆Φ11內孔。锪Φ17內孔。

工序Ⅳ：鉆、擴、鉸Φ20H7內圓柱面。

工序Ⅴ：鉆、擴、鉸Φ18H8內圓柱面。

工序Ⅵ：清除毛刺。

（九）工序設計

機床設備與工藝裝備是零件加工的物質基礎。是加工質量和生產率的重要保障。為了合理的選擇加工設備和工藝裝備，必須對各種機床的規格、性能、生產率、經濟性和工藝裝備的種類、精度、規格、可靠性等進行詳細的了解。總的原則是根據零件的生產類型與加工要求，使所選擇的加工設備及工藝裝備既能保證加工質量，又經濟合理。

二、夾具設計

夾具設計是根據機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的，它是用于實現加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向，以及裝卸工件時的限位等作用的。工件的加工精度與夾具本身的精度有很大的關系。而且在加工過程中產生的切削力，慣性力等及工件的自重作用在夾具體上，都可以影響工件的加工精度。因此，設計夾具體應考慮以下問題：

（一）有適當的精度和尺寸穩定性，特別是位置精度直接影響工件在加工過程中產生的誤差。

（二）夾具體要有足夠的強度和剛度，使夾具體能夠承受在加工過程中產生的作用力而不止變形和發生振動。

（三）夾具體的機構要緊湊形狀要簡單，同時要有足夠的空間位置，保證夾具的其他元件和機構安裝方便。更換易損元件容易以及裝卸工件方便。

（四）夾具的結構工藝性要好以便制造，并注意消除內應力避免變形。

（五）夾具體的中心要低，安裝在機床上能穩固和安全，為了安裝后得到穩定，底面的中部以便都挖空，同時應根據機床連接部分的機構形狀來確定夾具體連接部分的形狀和機構。

綜上所述，通過工藝設計正確分析和解決某一個零件在加工中基準的選擇、工藝路線的擬定以及工件的定位、夾緊、工藝尺寸確定等問題，從而保證零件制造的質量、生產率和經濟性。通過夾具設計，進一步提高結構設計（包括設計計劃、工程圖等方面]的能力。

參考文獻：

[1]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].機械工業出版社，2011.

[2]艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊[M].北京：機械工業出版社，2007.