毕业生 支架设计(图文)

论 文 题 目

支架的机械加工工艺规程编制和专用夹具设计

届 机械 系 专 业 学 号 学生姓名 指导教师

完成日期 年 月 日

目 录

一、 对零件进行工艺分析并画零件图

1.1 支架的作用及结构特点 1.2 零件的工艺分析

1,3 支架的零件图(见附录) 二、选择毛坯的制造方式并绘制毛坯简图

2.1 选择毛坯的制造方式 2.2 确定毛坯的形状、大小

三、制订零件的机械加工工艺路线

3.1 确定零件各孔、平面的加工方式 3.2 定位基准的选择 3.3 制订工艺路线

3.4 选择各工序机床及工、夹具，刀具，加工余量及工

序间尺寸与公差的确定

3.5 切削用量和时间定额的确定

3.6 机械加工工艺过程卡和工序卡（见附录） 四、机床夹具设计计算和结构设计

4.1 确定夹具设计方案，绘制结构原理示意图 4.3 计算夹紧力

4.4 画夹具装配图和零件图（见附录） 五、 附录

六、 致谢 七、 参考文献

摘要

随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，因此，大批量生产成为时代的需求，而组合机床就可以满足这一需求，我们有必要来研究他。另外，支架是主要起支撑作用的构架，承受较大的力，也有定位作用，使零件之间保持正确的位置。因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性能，我们有必要对其进行研究。

机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年大学生活中占有重要的地位。

本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件（支架）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。

关键字：机械制造；毕业设计；零件；

二、 对零件进行工艺分析并画零件图

1.1 支架的作用及结构特点

支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保

持正确的位置。

在支架高20mm处两个R12mm宽12mm的凸出部位之间相隔2mm，其中一个上有螺纹孔，另一个上有通孔，则此处构造比较复杂，且在支架高36mm处有2mm宽的一个缺口，这两部分刚度比较低。中间有Ф30mm的孔，属于套类结构，伸出部分为一平台，上有螺纹盲孔，在端部有倾斜60°的凸出部分，起定位作用，此处应力教集中，强度要好。在平台下面有增强其硬度的肋板。两个R12mm凸出，2mm宽36mm高处缺口及R10mm凸出部分为复杂结构，其加工存在一定的难度，要求较高，防止其损坏，需要对其进行必要的热处理。

1.2 零件的工艺分析

主要加工表面Ф30mm中心孔及两端倒角，上、下端面，M6↓12螺纹盲孔，右端部倾斜60°凸出部分中间孔Ф8mm，左端两个凸出部分外侧面及其中间M10螺纹孔和Ф11孔。

(1)选用灰铸铁HT150，硬度150～200HB，负荷低，磨损无关重要，变形很小，经过正火处理。灰铸铁件的牌号和应用范围如表1-1所示。 （2）未标注圆角半径为R3mm。

（3）加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。 （4）所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物。

（5）上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm，中心孔内表面表面粗糙度Ra≤1.6μm，左端两个凸出部分外表面Ra≤6.3μm，

?0.015右端部倾斜60°凸出部分中间孔内表面Ra≤1.6μm，为较高精度，且Φ80。

（6）在加工之前进行人工时效热处理，对毛坯预备性热处理，为降低零件硬度，在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理，淬火后工件硬度提高且易变形。

准重合。

3.3 制订工艺路线

拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，依据工序的集中和分散程度来划分工艺；二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床，组合机床和专用夹具，并尽量采用工序集中的原则，通过减少工件安装的数量来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便使生产成本尽量下降。

根据以上原则及前文分析，拟定如下工艺路线： 工序1 铸坯（铸造）

工序2 热处理（人工时效，降低硬度） 工序3 以所选基准，划C、D、E面加工线 工序4 粗铣-精铣D面 工序5 粗铣-精铣C、E面 工序6 钻M6↓12螺纹底孔 工序7 攻螺纹M6↓12 工序8 粗铣-精铣F面 工序9 钻M10螺纹底孔 工序10 攻螺纹M10 工序11 粗铣-精铣G面 工序12 钻-铰Ф11

?0.032工序13 钻-扩-粗铰-精铰Φ300

?0.032工序14 倒角Φ300孔，C端面处

?0.032工序15 倒角Φ300孔，D端面处

?0.015工序16 钻-粗铰-精铰Φ80

工序17 热处理淬火，提高硬度，150～200HB 工序18 去毛刺 工序19 终检 工序20 入库

分析：为了提高效率，尽量减少零件的装夹定位，如同一平面上孔加工在一次装夹就完成加工要求，使工序集中，节约时间，提高了生产率，按机械加工安排原则，合理的拟定工艺路线。

3.4 选择各工序机床及工、夹具，刀具，加工余量及工序间尺寸与公差的确定

（1）工序3，工件固定在平台上，用划线尺划线找正；

（2）工序4，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铣刀Ф225mm，量具卡板。D面有3mm加工余量，粗铣2mm留1mm余量，精铣，保证平面度0.05mm；

（3）工序5，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铣刀Ф225mm，量具卡板。C、E面有4.5mm加工余量，粗铣3.5mm留1mm余量，精铣，相对A基准，保证其垂直度度0.06mm；

（4）工序6，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具。

①Ф5麻花钻，螺旋角β=28°，顶角2Kγ=118°，后角α。=16°，横刃斜角ψ=40～60°，钻孔深度12mmФ5盲孔，M10螺纹底孔，量具卡尺；

②攻螺纹，丝锥M631，螺纹量规，攻螺纹机S4012A；

（5）工序8，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铣刀Ф225mm，量具卡板。F面有3mm加工余量，粗铣2mm留1mm余量，精铣，相对于B面，保证平行度0.06mm；

（6）①工序9，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，Ф9扩孔钻（直柄扩孔钻），扩钻通孔Ф9，M10螺纹底孔，量具卡尺；

②攻螺纹，丝锥M1031，螺纹量规，攻螺纹机S4012A；

（7）工序11，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，采用高速钢镶齿三面刃铣刀Ф225mm，量具卡板。G面有3mm加工余量，粗铣2mm留1mm余量，精铣，相对于B面，保证平行度0.06mm； （8）①工序12，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，Ф10.8扩孔钻（直柄扩孔钻），量具卡尺，加工此孔有4mm（双边）余量，留0.2mm精加工；

②铰刀Ф11H8，铰孔，直柄机用铰刀； （9）①工序13，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，Ф29.8扩孔钻（直柄扩孔钻），量具卡尺，加工此孔有10mm（双边）余量，留0.2mm精加工；

②粗铰到Ф29.93，直柄机用铰刀； ③精铰到Ф30H7，直柄机用铰刀；

?0.032（10）工序14、15，倒角Φ300孔两端面内孔，选用卧式车床C620-1，专

用夹具；

（11）工序16，选择X6130A万能升降台铣床，专用夹具，量具卡尺 ①Ф7.8标准麻花钻，钻孔，留0.2mm余量；

②粗铰到Ф7.96mm，留0.04mm余量，直柄机用铰刀； ③精铰到Ф8H7，直柄机用铰刀；

3.5 切削用量和时间定额的确定

（1）工序4，粗铣-精铣D面，保证总高，fz =0.08mm/齿（参考《切削手册》），

切削速度：参考有关手册，确定V =0.45m/s。即27m/min，采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw =225mm，齿数z=20，则ns =

1000v?dw=

1000?27??225=38r/min,现采用X6130

万能升降台铣床，根据机床使用说明书，取nw =37.5r/min,故实际切削速度为：

V =πdwnw/1000=π3225337.5/1000=26.5m/min 当nw =37.5r/min时，工作台的每分钟进给量fm应为：

Fm =fzznw =0.08320337.5=60mm/min

查机床说明书，刚好有fm=60mm/min,故直接选用该值，切削加工时，由于是粗铣-精铣，利用作图法，可得出行程刀刃口宽20mm，L=23

6020360mm=360mm，则

机动加工时间为：Tm =L/fm =360/60min=6min

(2)工序5，粗铣-精铣C、E面，切削用量同上，铣刀行程L=360mm﹢1632mm=392mm，则机动加工时间为Tm = L/fm =392/60min=6.53min

（3）工序6，钻M6↓12螺纹底孔，即钻Ф5盲孔，确定进给量f：根据《切削手册》，当材料δb＜800MPa，d。=Ф5mm时，f =0.2～0.6mm/r，由于本零件在加工Ф5孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则

f =（0.2～0.6）30.75=0.15～0.45mm/r

根据X6130机床说明书，取f=0.1mm/r,切削速度，根据《切削手册》，查得切削速度V=18m/min，所以

Ns = 1000V/πdw =1000318/3.1435=1145r/min 根据机床说明书，取nw=195r/min,故实际切削速度为

V =πdwnw/1000 =π353195/1000=3.06m/min 切削工时，L=12，则Tm = L/nwf =12/19530.1=0.62min

(4)工序7，攻螺纹M6↓12，V = 0.1m/s = 6m/min,即ns =238r/min,按机床选取nw =195r/min，则V=4.9m/min,机动工时：L=12mm，则

Tm = 2L/nwf =1232/19531=0.13min

(5)工序8，粗铣-精铣F面，切削用量同工序4，L=4032=80mm,则机动工时为Tm =L/fm =80/60min=1.33min

(6)工序9，钻M10螺纹底孔，即扩孔钻Ф9的钻头对Ф8的孔进行扩孔，根据有关手册的规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取

f=(1.2～1.8)f钻 =(1.2～1.8) 30.6530.75=0.585～0.87mm/r

根据机床说明书，选取f=0.57mm/r,则

V=（1/2～1/3）V钻 =（1/2～1/3）312=6～4m/min

则主轴转速为n=51.6～34r/min,并按机床说明书取nw =68r/min,实际切削速度为：V=πdwnw/1000=π337368/1000=7.9m/min

切削工时，L=12mm,Tm = L/nwf=12/6830.57=0.31min

(7)工序10，攻螺纹M10，切削用量同工序7，L=12mm，则机动工时为：

Tm = L/fm =12/60=0.2min

(8)工序11，粗铣-精铣G面，切削用量同工序8，机动工时为：Tm=1.33min （9）工序12，钻-铰Ф11孔

①用Ф10.8钻头对Ф8孔进行扩钻，同工序9，切削工时：Tm =0.31min ②Ф11H8铰刀铰孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc =0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：

n=1000V/πd=1000*18/π*11=573.25r/min 按机床实际转速取n=500r/min,则实际切削速度

Vc =πdn/1000=π*11*500/1000=15.7m/min=0.26m/s 切削工时：L=12mm，Tm =L/nVc =12/500*0.26=0.09min

?0.032(10)工序13，加工Φ300孔

①用Ф29.8钻头对Ф25孔进行扩钻，同工序9，切削工时：L=71，则切削工时：Tm =L/nwf=71/6830.57=1.83min

②粗铰-精铰Φ30孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc =0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：

n=1000V/πd=1000*18/π*30=191.08r/min 按机床实际转速取n=200r/min,则实际切削速度

Vc =πdn/1000=π*30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s 切削工时：L=70mm，Tm =2L/nVc=2*70/200*0.314=2.23min

?0.032（11）工序14，Φ300内孔倒角C1（C端面处），选卧式车床C620-1，

据手册及机床取f1 =0.08mm/r,当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度V=16m/min,则

ns =1000V/πd=1000*16/π*30=159.1r/min 按机床说明书取nw =120r/min,则此时切削速度为：

V =πdnw/1000=11.3m/min

切削工时：L=2mm，则Tm = L/nwf =2/120*0.08=0.21min

?0.032（12）工序15，Φ300内孔倒角C1（D端面处），同工序14，切削工时：

Tm =0.21min

?0.015（13）工序16，钻-粗铰-精铰Φ80

f=(1.2～1.8)f钻 =(1.2～1.8) 30.6530.75=0.585～0.87mm/r 根据机床说明书，选取f=0.57mm/r,则

V=（1/2～1/3）V钻 =（1/2～1/3）312=6～4m/min

则主轴转速为n=51.6～34r/min,并按机床说明书取nw =68r/min,实际切削速度为：V=πdwnw/1000=π337368/1000=7.9m/min

切削工时，L=12mm,Tm = L/nwf=12/6830.57=0.31min

(7)工序10，攻螺纹M10，切削用量同工序7，L=12mm，则机动工时为：

Tm = L/fm =12/60=0.2min

(8)工序11，粗铣-精铣G面，切削用量同工序8，机动工时为：Tm=1.33min （9）工序12，钻-铰Ф11孔

①用Ф10.8钻头对Ф8孔进行扩钻，同工序9，切削工时：Tm =0.31min ②Ф11H8铰刀铰孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc =0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：

n=1000V/πd=1000*18/π*11=573.25r/min 按机床实际转速取n=500r/min,则实际切削速度

Vc =πdn/1000=π*11*500/1000=15.7m/min=0.26m/s 切削工时：L=12mm，Tm =L/nVc =12/500*0.26=0.09min

?0.032(10)工序13，加工Φ300孔

①用Ф29.8钻头对Ф25孔进行扩钻，同工序9，切削工时：L=71，则切削工时：Tm =L/nwf=71/6830.57=1.83min

②粗铰-精铰Φ30孔，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc =0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：

n=1000V/πd=1000*18/π*30=191.08r/min 按机床实际转速取n=200r/min,则实际切削速度

Vc =πdn/1000=π*30*200/1000=18.84m/min=0.314m/s 切削工时：L=70mm，Tm =2L/nVc=2*70/200*0.314=2.23min

?0.032（11）工序14，Φ300内孔倒角C1（C端面处），选卧式车床C620-1，

据手册及机床取f1 =0.08mm/r,当采用高速钢车刀时，根据一般资料，确定切削速度V=16m/min,则

ns =1000V/πd=1000*16/π*30=159.1r/min 按机床说明书取nw =120r/min,则此时切削速度为：

V =πdnw/1000=11.3m/min

切削工时：L=2mm，则Tm = L/nwf =2/120*0.08=0.21min

?0.032（12）工序15，Φ300内孔倒角C1（D端面处），同工序14，切削工时：

Tm =0.21min

?0.015（13）工序16，钻-粗铰-精铰Φ80

①Φ7.8标准麻花钻钻孔，同工序6，切削工时：L=10mm， Tm = L/nwf=10/195*0.1=0.51min

②粗铰-精铰Φ8，参考有关资料，取铰刀的切削速度Vc =0.3m/s=18m/min,由此计算出转速为：

n=1000V/πd=1000*18/π*8=716.56r/min 按机床实际转速取n=700r/min,则实际切削速度

Vc =πdn/1000=π*8*700/1000=17.58m/min=0.29m/s 切削工时：L=10mm ，Tm =2L/nVc =2*10/700*0.29=0.1min

3.6 机械加工工艺过程卡和工序卡 （见附录）

底孔 攻螺1S40121 纹0 A M10 粗铣G面，1 留1X61301mm1 A 余量 精铣2 G面 扩钻1 Ф8孔 精加2 工铰孔 扩钻1 Ф25孔 粗铰1X6130到Ф3 2 A 29.93 精铰3 到Ф30H7 倒角Ф301内C620-1 4 孔，C1 端面处 倒角Ф301内C620-1 5 孔，D1 端面处 1

螺丝锥纹M101 量31 规 高速钢镶1 卡齿三板 面刃铣刀 1 Ф10.81 扩孔钻头 Ф11H81 铰刀 Ф29.8卡1 扩孔尺 钻头 Ф29.91 3铰刀 Ф30H7 1.25 195 4.9 0.2 2 60mm/min 37.5 26.5 0.67 0.67 1 12 0.57 68 7.9 12 X6130A 0.31 0.09 1.83 12 1.6 500 15.7 71 0.57 68 7.9 71 1.1 200 18.8 1.12 1.12 1 71 成型刀具 样板 成型刀具 1 0.08 0.21 120 11.3 0.21 1 0.08 1 用ФX6130Ф卡1 10 0.1 195 3.06 0.5

6 7.8钻头钻孔 粗铰2 到Ф7.96 精铰3 到Ф8H7 A 7.8尺 麻花钻 Ф7.961 10 铰刀 Ф8H71 10 铰刀 1 0.05 1.7 700 17.6 0.05

表3-3 支架机械加工工艺过程卡

工序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工序名称 铸造 热处理 划线 铣 铣 钻 攻螺纹 铣 钻 攻螺纹 铸造 工序内容 工艺装备 人工时效热处理 以毛坯外形找正划主要加工线 钳台 以Ф60外圆和C面为粗基准，粗铣X6130A，专用工装 D面，留1mm余量，精铣 以D面为精基准，粗铣C、E面，X6130A，专用工装 留1mm余量，精铣 X6130A，专用工用Ф5钻头钻M6↓12螺纹底孔 装，钻模 攻螺纹M6↓12 S4012A,专用工装 以D面为精基准，B面为粗基准，X6130A，专用工装 粗铣F面，留1mm余量，精铣 X6130A，专用工用Ф9钻头扩钻M10螺纹底孔 装，钻模 攻螺纹M10 S4012A,专用工装

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 铣 钻-铰 钻-铰 倒角 倒角 钻-铰 热处理 钳工 终检 入库 以D面为精基准，B面为粗基准，粗铣G面，留1mm余量，精铣 用Ф10.8钻头扩钻Ф8孔，精加工铰孔 用Ф29.8钻头扩钻Ф25孔，粗铰到Ф29.93，精铰到Ф30H7 倒角Ф30内孔，C端面处 倒角Ф30内孔，D端面处 X6130A，专用工装 X6130A，专用工装，钻模 X6130A，专用工装，钻模 C620-1,专用工装 C620-1,专用工装 用Ф7.8钻头钻孔，粗铰到Ф7.96，X6130A，专用工精铰到Ф8H7 装，钻模 淬火，提高硬度，150～200HB 去毛刺 按图样要求检验各部分尺寸 涂防锈油，入库 钳台

夹具装配图和零件图

45486123?50m6?60n6H7F71791507230技术要求：1、各零件在装配前需去毛刺，表面保持光洁；2、钻套与定位销之间尺寸40±0.1；3、V型块宽度35.8±0.02,保持定位精度；4、夹具体平台平面度0.02；1665、此夹具结构较简单，成本低，适合中大批量生产，为专用夹具。9?11f6H71008267654321序号夹具体螺钉M10350钻套衬套钻模板螺钉M10330圆锥销8350名称1HT200Q235A11145145Q235A3235数量材料人工时效40～45HRC备注1T8A55～60HRCQ235A1数量材料备注1:1比例夹具装配图1数量设计吕保林2012.6.10重量校核审核定位销手柄紧固螺钉名称98序号

五、 致谢

时光飞逝，为期半年的毕业设计已经接近尾声。回首设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！

在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。

这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。

在毕业设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。

在毕业设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了。

在这次毕业设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际。

在这次毕业设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的。因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品。

在这次毕业设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处。有收获： （1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识。

（2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册。 （3）学会了，分析问题，解决问题的能力。 不足之处：

（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进。

（2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进。

综上所述：这次的毕业设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心。

六、 参考文献

《简明机械加工工艺手册》 机械工业出版社，陈宏钧，2007年； 《机床夹具设计手册》 国防工业出版社，杨黎明，1996年；

《夹具-非标准夹紧装置》 机械工业出版社，Hiram E2Grant，1975年； 《机械制图》 中国地质大学出版社，王五一，2006年； 《机械制造工艺》 高等教育出版社，张绪祥，2007年；

《金属切削机床夹具设计手册》 机械工业出版社，浦林祥，1995年； 《机床夹具图册》 机械工业出版社，上海机械专科学校，1998年。

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