支架類零件機械加工工藝及工裝設計

李建偉　朱鵬偉

摘 要：隨著科學技術的不斷進步，我國機械制造業得到了迅猛發展。支架類零件的操縱性和穩定性良好，同時可承受較大的彎曲應力，可用于強度、耐磨性要求較高、較重要的零件和要求保持氣密性的鑄件，廣泛地應用于機床、汽車、拖拉機等機械變速箱中。支架類零件的制造工藝雖然比較簡單，但其制造過程涉及了機械加工工藝的多個方面，具有一定的代表性。本文對該類零件的機械加工工藝的規程和專用夾具的設計進行分析討論。

關鍵詞：支架類零件；加工工藝；工裝設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.017

1 機械加工工藝分析

支架零件采用較多的材料是HT200，灰鑄鐵有較好的耐熱性和良好的減振性，鑄造性能較好。該類零件的機械加工工藝規程主要包括分析零件工藝性、選擇毛坯的制造方法、選擇基面的水位和高程的起始面、制定工藝路線、確定各工藝的制造設備、刀具和夾具等、確定工序的切削用量，填寫完整的工藝文件。

以下為支架需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求，如下圖所示。具體要求如下：（1）圓柱φ40mm，Ra 為5.4μm；（2）圓柱上方通槽，槽寬8mm，Ra為6.3μm；槽深5mm；（3）圓柱體上的圓柱孔φ8mm， 對底板的不垂直度為0.02mm，Ra為10.5μm；（4）底板4xφ8 H7圓柱孔，Ra為1.6μm；（5）兩側加強筋圓柱有對稱度要求，不對稱度為0.20；對底板有垂直度要求，不垂直度為0.10（圖1）。

2 工藝過程設計

該支架零件加工集很多工序為一體的制造工藝，為了完成該零件的制造，需要進行一串的連續動作。制定出科學完善的工藝路線，對機械制造的有序進行有著重要意義。對于該零件的工藝路線，可擬定如下工藝路線：鑄造→時效處理→銑上下端面→銑下面側面→鉆孔→鏜孔→鉆孔→溝槽→銑寬槽→質檢→入庫。制造工藝不是一層不變的，在實際生產過程中可根據實際零件特點，對加工的環節適時進行調整和改變。

3 加工余量的確定

加工余量必須保證能達到規定標準的精度和表面粗糙度。加工余量的確定的方法通常有三種：第一經驗估計法，由工藝人員根據工作經驗進行估算；第二查表修正法，以生產實踐和實驗研究相關資料數據制成的表格為依據，加工過程中結合加工實際情況修正；第三分析計算法，根據試驗資料和計算公式計算來確定加工余量。分析上述三種方法，經驗估計法由于根據經驗得出加工余量，加工余量偏差較大；分析計算法余量計算比較合理，但是由于受到切削條件的變化和實驗數據的影響，在實際生產中使用受到較大的限制；查表修正法依據試驗資料并且經過公式計算，計算的加工余量比較準確。因此在實際生產中一般使用查表修正法。例如銑削加工，可查《金屬機械加工工藝人員手冊》P1050 表13-27 平面的刨、銑、磨、刮加工余量（mm）摘要，查表確定好工件半精銑時的加工余量為1.5mm，總的加工余量7.5mm，扣除半精銑時的加工余量1.5mm，可以確定工件粗銑時的加工余量為6mm。

4 專用夾具工裝設計

4.1 定位及定位誤差分析

定位基準的選擇應該盡量符合基準重合原則，在整個夾具中，采用支承板和定位銷定位，分別限制6個自由度。底面的三個支承板限制兩個自由度，側面的兩個支承板，限制3個自由度，定位銷限制1個自由度。

4.2 夾緊機構

夾緊裝備要求在夾緊過程中，在夾緊力的作用下工件不應離開定位支撐；夾緊力方向與工件剛度最大的方向保持一致，盡量減少工件的變形，與工件受到的切削力、重力方向保持一致；夾緊點正對支撐元件或位于支撐元件所在平面，作用點位于工件剛性最好的部位。

4.3 夾具體

夾具體一般夾具上較為復雜的元件，不僅要考慮安置在夾具中所需要的各種元件，還要考慮工件裝卸和機床固定是否便利。因此設計的夾具體應具有重量較輕，便于操作；有良好的強度、剛度等力學性能；吊裝方便，安全使用；結構和尺寸都較為穩定，有一定的精度；排屑方便，保障機器性能等特點。

4.4 對刀及夾具的安裝方案

在夾具設計安裝方案時，可以擬定夾具機構方案，對確定工具安裝位置有很大作用。例如槽在加工過程中需要保證刀具方向的位置，為了快速準確的對刀，必須使用直角對刀塊。夾具在安裝時，采用一對定位鍵定向，用螺母加緊兩端耳座的T形螺栓，以保證對刀塊的方向和工作臺縱向方向保持一致，從而保證零件的加工質量。

5 結論

支架類零件的設計加工，包括了加工工藝和工裝設計。在設計加工中應該選擇合適的機械定位基準，分析零件的工藝性，擬定工藝制造路線，確定較為準確的加工余量和切削用量；加工中采用專用夾具，提高了生產效率，同時提高了加工精度，提高了產品的合格率。隨著機械加工工藝的不斷完善，支架類零件的加工也將取得長足發展。

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