大连理工大学远程与继续教育学院
本科生毕业论文（设计）
题目：支架类零件机械的加工工艺及工装设计
层 次： 专科起点本科
专 业： 机械设计制造及其自动化
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年5月30日
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
引 言............................................................................................................................. 5
1绪论............................................................................................................................ 6
2支架类零件的机械加工工艺.................................................................................... 8
2.1零件材料分析........................................................................................................ 8
2.2支架零件模态分析...................................................................................... 8
2.3加工工艺要求........................................................................................................ 9
2.4 加工方法要求....................................................................................................... 9
2.5加工工艺分析................................................................................................ 10
3工艺过程设计.......................................................................................................... 11
3.1定位及定位误差分析.................................................................................... 11
3.2 毛坯余量和加工余量的确定....................................................................... 11
3.3专用夹具工装设计.............................................................................................. 12
3.4定位基准的选择.................................................................................................. 14
3.5零件在工装夹具中定位的基本原则.................................................................. 14
3.6确定定位基准后选择合适的定位元件.............................................................. 15
3.7机床设计制造...................................................................................................... 15
4零件加工的工装设计改进...................................................................................... 17
4.1工艺改进措施:............................................................................................ 17
4.2轴类零件加工的工装设计改进.......................................................................... 17
4.3盘类零件加工的工装设计改进.......................................................................... 18
4.4盘类零件加工的工装设计改进.......................................................................... 18
4.5箱体类零件加工的工装设计改进...................................................................... 19
4.6齿轮类零件加工的工装设计改进................................................................ 19
4.7套筒零件加工的工装设计改进.................................................................. 19
5结 论........................................................................................................................ 20
参考文献..................................................................................................................... 21
引言
机械类零件加工设计在机械制造业、汽车行业等企业占据极重的地位，它由机械制造工艺、夹具设计和工学结合而成，它是以人才培养为目的的一种极具传统意义的设计。机械类零件加工的工装设计一般是由一些生产零件的企业中具备生产技术的工作人员来完成的。这种设计具有广泛性、实践性、灵活性和丰富性。所以，技术人员在设计生产的过程中，一定要竭尽全力，一心一意的完成零件的加工和设计，否则将会出现一些差错，给企业带来经济上的损失和名誉度的降低，同时对个人的技术也会产生怀疑。通过对机械类零件加工的调查统计，它主要包括以下几种工装设计：轴类零件加工、盘类零件加工、箱体类零件加工、齿轮零件加工、套筒零件加工。这些机械类零件为现代工业做出了重大贡献，它们加工的好坏直接影响了大型机器的正常运转，可谓“经济基石”。接下来将对这四种机械类零件加工的工装设计做具体的探讨分析并有针对性的提出改进方法。
1 绪论
航空航天先进制造技术是制造业先进技术的集中体现，是发展高性能军用航天器的重要保障技术和航天业发展的支柱技术。复杂的微小型薄壁结构件在制造过程中极易发生变形、失稳和振动等问题，严重制约了零拌的加工质量、加工效率与产品性能，是长期来国内外研究的热点与难点问题。
铅合金材料由于其本身的众多优良性能在国防、航天、航空、汽车等众多领域得到了广泛应用，尤其是铅合金薄壁零件，重量轻、比强度高等特点使其得到了广沒应用。但由于此类零件加工过程中在切削力作用下极易发生变形、失稳等问题，增大了制造难度，传统的加工工艺己经难Ｗ保证其加工精度四。因此，除了在设计阶段要对工件的结构、尺寸等进行综合考虑外，更重要的是对加工过程进行定量的研究分析，进行合理的工艺设升，包括刀具的合理选择、加工工艺参数的优化与确定，走刀路径的优化及夹具的设计等Ｗ保证加工质量满足设计精度的要求。
针对复杂薄壁件的切削加工美英等西方国家在航空、军工、汽车与机械等行业己达到了很高的水平，然而都对其研究成果秘而不宣，并对外进行技术封锁口］。因此，开展该方面的应用研究对提升我国机械制造业的整体水平很有必要。随着航空航天技术的发展，经验积累及反复试验为基础的传统加工技术成为制约我国数控加工技术提高、零件加王质量改善的瓶颈。因此对侣合金薄壁结构件的多轴联动高速切削加工技术的研究与应用，掌握工件材料、刀具材料、切削条件和加工参数之间的关系是进行高质量薄壁结构件加工的基础.
例如某微小卫星Ｈ轴集成飞轮支撑台体框架，．该结构件是典型的微小、薄壁复杂零件，具有较多的孔系结构，采用较多的薄壁、细筋结构，薄壁最小厚度为化５ｍｍ，零件型腔深度较大，加工时刀具悬伸量大，在工件装夹及切削加工过程中极易引起加工变形及振动，产生让刀等现象，造成零件尺寸超差、加工厚度不均匀等误差。作为集成飞轮组合体的安装基础，其加工精度直接影响到飞轮转子的安装精度及飞轮组合体的整体精度，因此支撑台体框架应具备高精度、高刚度和高稳定化等性能，在小型薄壁结构件中属于难加工零件.
该支撑台体框架材料为２Ａ１２侣合金，本文针对该材料统削加工过程中的统削力和表面粗糖度进行研究，通过统削加工原理对立锐刀端刃切削表面形貌进行分析，并分析了不同切削参数对表面形貌的影响。通过对试验结果的分析，揭示切削参数对锐削力和表面粗糖度的影响规律，并建立统削力和表面粗糖度关于切削参数的回归预测模型。利用Ａｎｓｙｓ有限元软件进行薄壁支架零件的模态分析，得到不同加工阶段工件的固有频率，通过实时改变切削速度的方法避免切削颤振的产生。拟定了犹削加工支架零件的工艺路线，采用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件对工艺路线进行加工过程仿真，通过合理选择切削参数进行支架零件加工。本文关于支撑台体框架零件的研究对复杂薄壁结构件的加工具有一定的指导作用。
2 支架类零件的机械加工工艺
在大多数支架类零件的机械加工工艺过程中，对工艺流程有着较高的要求。
因此，在实际加工过程中，怎样确保加工工艺流程不出现纰漏便成为我们面前的重要问题。理论上只要我们能够严格按照相关的工艺标准所要求的流程进行加工，我们在最终的零件质量上就不会出现差池，且在效率上也会更加高效。
2.1零件材料分析
支架零件的结构分析支架零件应其结构不同，其功能也有一定变化，但从总体来看，其功能很多的相似的。 这类零件的功能比较复杂，并容易受到的加工条件的影响，其薄壁构件会在加工时出现变形。支架零件中比较重要的结构有配合孔和定位底面，这是主要部分，除此之外，还有台阶面、外圆弧面等。加工零件时，要设计夹具和样板，保证孔、面、圆弧之间的相互联系。 该工艺对精度的要求不高，但是需要整个过程保持协调。 如果工艺加工没有达到这个标准，会使安装的功能的受到影响，增加工艺的加工难度，所以要重点分析出能够高效生产支架零件的夹具设计工艺。装配基准为底面 B，然后更好的确定支架的装配定位精准度。其中内孔位 Φ30H7，可以安装轴、销、套滑轮等零件，这些零件是整个支架的关键位置，相关人员应保证中心的相对底面能够满足平行度的要求，提高施工的加工要求。 在针对加工表面、前端面、内孔中心和螺栓台阶面等。在这个过程中，对加工工艺的要求不高，所以可以选用内孔为 Φ30H7 的基准底面， 后端面，从而进行零件加工。相关人员应做好加工工艺，满足夹具设计，合理选取零配件，应用科学的热处理工艺，提高工作效率。
2.2支架零件模态分析
针对薄壁支架零件的加工，为了充分利用零件的整体刚度，先加工工件外部结构，再加工工件内部型脏，故型腔锭削过程中，随着锐削加工的进行，锐削深度不断增加，侧壁厚度因外部结构的不同而发生变化，最小厚度为０．５ｍｍ。故在不同加工时刻，工件的固有频率不同，为了保证加工质量，避免颤振的产生，需对工件进行模态分析，得到不同时刻即不同加工深度条件下工件的固有频率，通过改变机床切削速度进而改变切削力激振频率，从而避免发生切削共振。切削加工过程中，在某一加工时间段内，当去除材料的深度相对较小时，工件的固有频率变化较小，因此可将型腔切削加工分为六各加工阶段进行模态分析，根据零件结构特点，材料去除厚度分别为１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ和４８ｍｍ时为前五个加工阶段，型腔加工完成为第六个加工阶段，具体划分方法如图1所示。薄壁件结构本身具有无限多个模态，从能量角度讲，前几阶固有频率集中了工件振动的大部分能量，对工件的振动影响较大。根据切削力激振频率计算方法可知，受切削速度的影响，切削力激振频率相对薄壁零件固有频率较低，即使在高速情形下也很难达到薄壁零件高阶模态的固有频率，所Ｗ离阶模态受激振力的影响非常小，因此在分析零件的动态行为时，仅考虑低阶模态的振动模式。
2.3加工工艺要求
在支架类零件的加工过程中，如何选择正确的定位基准和消除机加工内应力都是需要考虑的重点问题。内应力的大小决定了所需加工的零件是否能够达到所要求的精度，所以说如何选择一个正确的加工工艺顺序至关重要。同时，一个良好的零件加工工艺，必须满足一定的设计。
2.4 加工方法要求
虽然良好的机械材料能够实现机械的基本需求，但是加工方法同样重要。要制定严谨的加工方法要求，不仅要考虑原材料的性质，还要考虑生产的类型以及选用合适的加工设备，比如所需加工量较少的情况下，可采用一般的加工设备便可，若加工量较大的情况下，便要采用高效率的加工设备。术业有专攻，在加工方法要求上，还要考虑根据加工质量要求选用合适的加工方法，并且根据生产车间的实际情况，考虑是否有需要改进优化的工序和设备，还要考虑零件形状、零件的重量等，综合各方因素，从而更好的选用最合适的加工方法。
