零件机械加工工艺及工装设计

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摘要：随着科学技术的不断进步，我国机械制造业得到了迅猛发展。支架类零件的操纵性和稳定性良好，同时可承受较大的弯曲应力，可用于强度、耐磨性要求较高、较重要的零件和要求保持气密性的铸件，广泛地应用于机床、汽车、拖拉机等机械变速箱中。支架类零件的制造工艺虽然比较简单，但其制造过程涉及了机械加工工艺的多个方面，具有一定的代表性。本文对该类零件的机械加工工艺的规程和专用夹具的设计进行分析讨论。

关键词：支架类零件；加工工艺；工装设计

1机械加工工艺分析

支架零件采用较多的材料是HT200，灰铸铁有较好的耐热性和良好的减振性，铸造性能较好。该类零件的机械加工工艺规程主要包括分析零件工艺性、选择毛坯的制造方法、选择基面的水位和高程的起始面、制定工艺路线、确定各工艺的制造设备、刀具和夹具等、确定工序的切削用量，填写完整的工艺文件。以下为支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求，如下图所示。具体要求如下：（1）圆柱φ40mm,Ra为5.4μm；（2）圆柱上方通槽，槽宽8mm，Ra为6.3μm；槽深5mm；（3）圆柱体上的圆柱孔φ8mm,对底板的不垂直度为0.02mm，Ra为10.5μm；（4）底板4xφ8H7圆柱孔，Ra为1.6μm；（5）两侧加强筋圆柱有对称度要求，不对称度为0.20；对底板有垂直度要求，不垂直度为0.10（图1）。

2工艺过程设计

该支架零件加工集很多工序为一体的制造工艺，为了完成该零件的制造，需要进行一串的连续动作。制定出科学完善的工艺路线，对机械制造的有序进行有着重要意义。对于该零件的工艺路线，可拟定如下工艺路线：铸造→时效处理→铣上下端面→铣下面侧面→钻孔→镗孔→钻孔→沟槽→铣宽槽→质检→入库。制造工艺不是一层不变的，在实际生产过程中可根据实际零件特点，对加工的环节适时进行调整和改变。

3加工余量的确定

加工余量必须保证能达到规定标准的精度和表面粗糙度。加工余量的确定的方法通常有三种：第一经验估计法，由工艺人员根据工作经验进行估算；第二查表修正法，以生产实践和实验研究相关资料数据制成的表格为依据，加工过程中结合加工实际情况修正；第三分析计算法，根据试验资料和计算公式计算来确定加工余量。分析上述三种方法，经验估计法由于根据经验得出加工余量，加工余量偏差较大；分析计算法余量计算比较合理，但是由于受到切削条件的变化和实验数据的影响，在实际生产中使用受到较大的限制；查表修正法依据试验资料并且经过公式计算，计算的加工余量比较准确。因此在实际生产中一般使用查表修正法。例如铣削加工，可查《金属机械加工工艺人员手册》P1050表13-27平面的刨、铣、磨、刮加工余量（mm）摘要，查表确定好工件半精铣时的加工余量为1.5mm，总的加工余量7.5mm，扣除半精铣时的加工余量1.5mm，可以确定工件粗铣时的加工余量为6mm。

4专用夹具工装设计

4.1定位及定位误差分析

定位基准的选择应该尽量符合基准重合原则，在整个夹具中，采用支承板和定位销定位，分别限制6个自由度。底面的三个支承板限制两个自由度,侧面的两个支承板,限制3个自由度，定位销限制1个自由度。

4.2夹紧机构

夹紧装备要求在夹紧过程中，在夹紧力的作用下工件不应离开定位支撑；夹紧力方向与工件刚度最大的方向保持一致，尽量减少工件的变形，与工件受到的切削力、重力方向保持一致；夹紧点正对支撑元件或位于支撑元件所在平面，作用点位于工件刚性最好的部位。

4.3夹具体

夹具体一般夹具上较为复杂的元件，不仅要考虑安置在夹具中所需要的各种元件，还要考虑工件装卸和机床固定是否便利。因此设计的夹具体应具有重量较轻，便于操作；有良好的强度、刚度等力学性能；吊装方便，安全使用；结构和尺寸都较为稳定，有一定的精度；排屑方便，保障机器性能等特点。

4.4对刀及夹具的安装方案

在夹具设计安装方案时，可以拟定夹具机构方案，对确定工具安装位置有很大作用。例如槽在加工过程中需要保证刀具方向的位置，为了快速准确的对刀，必须使用直角对刀块。夹具在安装时，采用一对定位键定向，用螺母加紧两端耳座的T形螺栓，以保证对刀块的方向和工作台纵向方向保持一致，从而保证零件的加工质量。

5结论

支架类零件的设计加工，包括了加工工艺和工装设计。在设计加工中应该选择合适的机械定位基准，分析零件的工艺性，拟定工艺制造路线，确定较为准确的加工余量和切削用量；加工中采用专用夹具，提高了生产效率，同时提高了加工精度，提高了产品的合格率。随着机械加工工艺的不断完善，支架类零件的加工也将取得长足发展。

作者:李建伟 朱鹏伟 单位:鹤壁汽车工程职业学院

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