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推土机“右支架座”机械设计及加工工艺.docx
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2023-09-13
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推土机“右支架座”机械设计及加工工艺.docx
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第一部分
第一节 序 言
本次课程设计的任务是针对生产实际中的一个零件——东方红—75 推土机
铲臂右支架,制定其机械生产加工工艺规程。该零件的工艺过程总共包括了十四
道工序,可分类为铣平面、镗内孔、钻孔、扩孔、攻螺纹、倒角、铣开、去毛刺
等工序。由于所加工的推土机铲臂右支架是带孔的零件,Φ55mm 孔不但是精度
要求最高的孔,而且也是该零件的设计基准、装配基准与测量基准,所以加工此
孔时需要经过粗镗、半精镗、精镗三道工序加工而成,而其他表面的加工都为粗
加工,经一道工序即可完成。
本次课程设计从机械加工工艺分析对零件进行制造和研究,用二维 CAD 制
图软件夹具的总装配图,并手工绘制夹具体零件图。
第二节 零件图的工艺分析
一、零件的功用分析
题目所给的零件是东方红——75 推土机铲臂右支架 5.它位于推土机的前部,
其作用是用来支撑铲臂上油缸 3 的支座,如图 2-1 所示。推土机在工作过程中,
其铲臂 1 应能绕其回转中心上下摆动。摆动的动力是由油缸 3 提供的。通过油
缸油腔的进油与出油,可使得油缸活塞杆 2 伸出与缩回,从而实现铲臂 1 的上下
摆动。同时,油缸 3 和活塞杆 2 本身亦需做微幅摆动。活塞杆 2 伸出端与铲臂 1
铰接,油缸 3 的尾部与轴线固定的轴 4 铰接。右支架 5 的作用是在轴 4 的一端对
其进行固定.右支架 5 都分上盖和支架座两部分,每一部分都有一与轴接触的
Φ55mm 半圆孔,上盖与支架座通过螺钉与轴 4 连接在一起。支架体上有轴线空
间交叉成 46°±10′的两个 Φ43.5mm 的叉孔,叉孔与杆 6 焊死。杆 6 的另外一
端与一块钢板 7 焊接在一起,钢板 7 与推土机底盘铆接,最终把轴 4 与底盘固定
在一起。从零件的实际功用看,右支架 5 的主要作用是连接与紧固。
1-铲臂 2-活塞杆 3-油缸 4-轴 5-右支架 6-杆 7-钢板
图 2-1 右支架功用是意图
二、零件的工艺分析
从零件图上可以看出,标有表面粗糙度符号的表面有平面、退刀槽、内孔等。
其中,表面粗糙度要求最高的是 Φ55mm 孔,公差等级达到 IT8 级,表面粗糙度
为 Ra1.6µm。该孔是右支架的主要设计基准。从表面间的位置精度要求来看,
A、B 两端面(即前、后两端面)应与 Φ55mm 孔轴线垂直,两个 Φ43.5mm 孔
的轴线应垂直与 Φ55mm 孔轴线,且两 Φ43.5mm 轴线的夹角应为 46°±10′,夹
角顶点在 Φ55mm 孔的轴线上。
从工艺上看,Φ43.5mm 孔的轴线对 Φ55mm 孔的轴线的垂直度要求为 0.2/
100,相当于公差等级 10 级,可以通过使用专用夹具来保证。Φ55mm 孔公差等
级为 IT8 级,表面粗糙度为 Ra1.6μm,可通过精镗保证。平面 A、B 用于轴的轴
向定位,小凸台 C 平面与 B 平面在同一平面上,在零件的工作过程中不起作用。
由于工艺凸台 C 平面面积较小,为保证铸件质量,将 B、C 平面取为浇铸的底面
位置,将 A 面作为浇铸时的顶面位置。
对右支架零件图进行工艺审核后,可知该零件图视图正确、完整、尺寸、公差
及技术要求齐全,加工要求合理,零件的结构工艺性较好。
机械加工工序的安排
一、确定零件的生产类型
按设计任务书,东方红——75 推土机年产量为 4500 台/年,其上有左、右支
架各一件。若右支架备品率为 8%,机械加工废品率为 1%,则该零件的年生产
纲领为
� � � �
%1%8114000%%1 ��������
��
QnN
4500×(1+8%+1%)件/年=4905 件/年 (3-1)
可见,右铲臂支架的年生产量为 4905 件。推土机铲臂支架可看成独立的一
部分,属轻型机械。因此,根据表,有生产纲领与生产类型的关系可确定该零件
的生产为中批生产,其毛坯制造、加工设备及工艺装备的选择应呈现中批生产的
工艺特点,如多采用通用设备配以专用的工艺装备等。
二、确定毛坯制造形式
由该零件的功用及推土机的工作状况知,铲臂支架与连接支架上盖与支架座
的螺钉承受的都是冲击性载荷,故要求该支架材料应具备较高的强度与抗冲击能
力。因此,原设计单位选用了既满足要求,价格有相对低廉的铸钢材料 ZG310-570,
因此可以确定毛坯的制造形式为铸造。一般工程用铸钢的特性和应用见表。由于
该支架为成批生产,由表可知,选择砂型机器造型,铸钢件的公差等级为 CT9
级。
该零件的形状不是十分复杂,因此毛坯的形状与零件的形状应尽量接近。由
于在 Φ55mm 孔的轴线方向上还有一个 Φ49mm 孔,从减少加工余量考虑,此
处的毛坯孔可以与 Φ55mm 的毛坯孔一起铸成阶梯孔。2 个 Φ43.5mm 孔径也较
大,因此在铸造时也应铸成出毛坯孔。
三、选择定位基准
定位基准的选择是工艺规程制定中的重要工作,它是工艺路线是否正确合理
的前提。正确与合理地选择定位基准,可以确保加工质量、缩短工艺过程、简化
工艺装备结构与种类、提高生产率。
⑴ 精基准的选择
精基准的选择原则为:基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为
基准原则。可根据以上原则进行精基准的选择。
右支架是带孔的零件。Φ55mm 孔不但是精度要求最高的孔,而且也是零件
的设计基准。装配基准与测量基准。为避免由于基准不重合而产生的误差,保证
加工精度,应选 Φ55mm 孔为基准,即遵循“基准重合”的原则。同时为了定位可
靠,使加工过程稳定、减小振动,还可选 B、C 平面为精基准。即选 Φ55mm 孔
及地面 B、工艺凸台面 C 所构成的组合平面作为精基准,以一个长孔与一个大端
面定位。为了避免过定位可采用 Φ55mm 孔一段短孔与端面的组合,或采用
Φ55mm 孔长孔与 Φ55mm 孔一小部分端面的组合。考虑到该零件精度不是太
高以及加工时的稳定性,最终选底面 B 和工艺凸台 C 作为第一定位基准,限制
三个自由度,Φ55mm 短孔作为第二定位基准,限制二个自由度。为了限制右支
架绕 Φ55mm 孔中心线的旋转自由度,还可选二个 Φ43.5mm 孔之一的外缘表面
作为第三定位基准,在此设置一个挡销。在右支架的加工过程中,该组合表面还
可作为大部分工序的定位基准,加工其他的次要表面,体现了“基准统一”的选择
原则。
⑵ 粗基准的选择
粗基准的选择原则为:合理分配加工余量的原则、保证相互位置的要求的原
则、便于装夹的原则。
Φ55mm 孔为重要表面,加工时要求余量小而均匀,因此应选择该 Φ55mm
长孔为粗基准。但此时的定位、夹紧装置结构复杂。考虑到该零件精度要求不是
太高,可选底面 B 与工艺凸台面 C 的组合表面作为粗基准,这样可使定位和加
紧方便、可靠。由于采用机械造型,铸件有一定的精度,基本可以保证 Φ55mm
孔的加工余量均匀。
由上可看出,粗、精基准选择结果基本上是一致的,均选择了底
面 B 与工艺凸台面 C 所构成的组合表面。
四、选择加工方法
⑴ 平面的加工
平面的加工方法很多,有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架,面 A 与面 B
的粗糙度要求 Ra12.5µm,其距离尺寸 100mm 为未注公差尺寸。由表 5-11,根据
GB/T1804-2000 规定,选用中等级﹙m﹚,相当于 IT13 级,故可考虑粗车或粗端
铣,但车削加工底面的工艺凸台 C 时会出现断续车削,冲击较大,故选择端铣
加工方式。
⑵ 孔及退刀槽的加工
孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于已铸出 Φ55mm 孔和 Φ49mm
孔的阶梯型毛坯,可采取在车床上镗孔的方式。原因之一是该零件的结构紧凑,
重量也不大,适用于车削加工;原因之二是该零件精度不是很高,使用车床镗孔
较为经济。
对于 Φ49mm 孔,其公差等级为 IT14,退刀槽属未注公差尺寸,两孔都可
一次镗出。Φ55mm 孔的公差等级为 IT8 级,表面粗糙度要求为 Ra1.6µm,可采
取 粗镗—半精镗—精镗的加工方式。
对于右支架座上四个 M20mm 螺纹底孔及 6 个 Φ20mm 孔,都属于未注公差
尺寸,可在实体上一次钻出。对于二个 Φ43.5mm 孔,要求其轴线与 Φ55mm 孔
轴线垂直,且二个 Φ43.5 孔轴线夹角成 46°±10′,考虑到毛坯上已有预铸孔,可
采取一次扩孔实现。加工方法有两种:①用麻花钻扩孔;② 用扩孔钻扩孔。在
实际生产中常用经修磨的麻花钻当扩孔钻使用。由表 5-12 知钻孔的公差等级为
IT12~IT13,可以满足加工要求,故这里使用锥柄麻花钻进行扩孔。
⑶ 螺纹加工
右支架座上 4 个 M20mm 螺纹孔应采取攻螺纹的方式。在攻螺纹工序之前应
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