浅析支架类零件机械加工工艺及工装设计

浅析支架类零件机械加工工艺及工装设计

刘朝健 ,张波

青岛中车四方轨道车辆有限公司  山东省青岛市  266000

摘要：通过对支架类零件的加工工艺和工装设计的研究，可以更好地应对市场需求，提高产品质量和生产效率，降低生产成本。在支架类零件的加工工艺方面，需要考虑材料的选择、加工方式和刀具的选用等因素。通常情况下，支架类零件的材料有钢、铝等多种，需要根据材料的不同特点，选择合适的加工方法和切削工具。在工装设计方面，需要充分考虑支架类零件的形状、尺寸和加工要求等因素。设计出合理的夹具能够提高加工效率和精度，并且能够降低手工操作对零件带来的损伤，提高产品的一致性和稳定性。

关键词：支架类；零件机械；加工工艺；工装设计

支架类零件是机械制造领域中较为常见的一个类别。支架类零件广泛应用于各种大型机械设备和工具，承担着支撑、固定和保护作用。在支架类零件的加工和设计过程中，需要考虑制造过程的可行性、成本效益等因素，并需要利用合理的工艺和工装技术来实现最终产品的要求。在支架类零件的机械加工工艺及工装设计中，需要全面掌握材料加工的基本原理和技术，注重实践总结，加强对自动化设备的应用，不断提高制造技术水平。

一、支架类零件机械加工工艺

（一）材料切割

支架类零件通常采用高强度金属，进行机械加工之前需要进行材料切割。常用的方法包括激光切割、等离子切割和电火花线切割。

1.火焰切割：采用氧燃气或气化的石油气将金属材料加热至点燃温度，同时喷出高压氧气将金属材料融化并吹掉，以达到切割的目的。适用于厚度较大的钢材零件。

2.等离子切割：利用等离子弧将金属材料融化后喷出高压气体进行吹掉，达到切割的目的。可以对比较薄的钢板进行切割。

3.激光切割：利用激光束对金属材料进行融化切割。具有切割精度高、变形小、切口光滑等优点，适用于高精度要求的零件加工。

（二）粗加工

支架类零件的粗加工通常包括铣削、钻孔、拉削等工艺。这些工艺通常是将原材料进行初步成形，而后再进行下一道工序的加工。

1.铣削：铣削是将切屑从工件表面上切削下来得到所需形状的机械加工方法。常用的铣削方式旋转式铣削、直线式铣削、外径式铣削等[1]。

在支架类零件的粗加工中，通常采用钢质硬质合金铣刀，根据零件图纸要求进行铣削。一般铣削顺序如下：先进行圆形或平面的粗铣，再进行端面和通孔的铣削。

2.钻孔：钻孔是通过旋转式切削工具在工件上钻出螺旋线沿轴向的圆孔的一种机械加工方法。在支架类零件的粗加工中，一般采用钻头进行钻孔。

根据钻孔的要求，选用相应的钻头进行粗加工。常见的钻头有普通钻头、中心钻头、连续钻头等。通过设定相应的速度和进给量等参数，控制钻头进给的深度和速度。

3.拉削：拉削是一种孔加工方法，通过利用钻杆或者钳头把带有单点切削工具的工具头套到孔内轴向拉动，对孔进行加工。在支架类零件的粗加工过程中，通常采用锥度拉削、圆锥形拉削、圆柱形拉削等方式。

（三）热处理

为了提高支架类零件的硬度和强度，常常需要进行热处理。经过淬火、回火、正火等处理后，支架类零件可以获得更好的机械性能。

1.淬火：淬火可以使得材料快速冷却从而获得高硬度、高强度、耐磨损性和耐蚀性的性能特点。常见的淬火材料有汽车轴承钢、齿轮钢等，在支架类零件的制作中，一般采用耐震性较好的18CrNiMo7-6钢材进行淬火处理。

在淬火处理时，首先需要将零件加热到足够的温度，然后迅速放置在低温油或水中进行急速冷却。这样材料就可以获得高硬度的特点，并增强零件的韧性。

2.回火：回火是指在淬火后对材料进行加热以消除淬火过程中产生的内部应力并减少脆性的一种处理方式。在支架类零件的制造过程中，回火是一种常用的热处理方法，可以提高零件的韧性和延展性。

在回火的过程中，需要将淬火后的材料进行再加热，并控制温度和时间的关系以达到所需的机械性能。一般来说，温度越高，相应的韧性也会更高。

3.正火：正火是指在材料的加热过程中，将材料加热到一定温度，然后让其自然冷却到室温。在支架类零件的制造过程中，通过正火可以改善材料的力学性能，提高硬度和强度等特点。

二、支架类零件机械工装设计

（一）治具设计

治具是完成加工任务所必需的辅助工具。在制作支架类零件时，治具设计必须充分考虑零件形状、材料以及加工精度等因素。

1.工件的固定：在治具设计中，首先需要考虑到如何将工件固定在治具上以保证精度和安全。需要根据工件的形状、尺寸和材料等因素，选择合适的固定方式。常用的固定方式有夹紧、吸盘和螺丝等。

2.加工位置的确定：在制作治具时，需要确定工件的加工位置。这通常包括确定加工面、加工方向和加工角度等因素。同时还需要确定治具的相对位置和角度以确保加工准确性[2]。

3.材料选择：在治具设计中，所选材料的硬度、耐磨性、韧性等性能是非常重要的。需要考虑到材料的使用寿命、加工精度和经济效益等因素，选择合适的材料。

（二）夹具选择

针对具体形态的支架类零件，需要选择合适的夹具进行刀具夹持和切削加工。夹具的选择涉及到工艺效率和加工质量的成败。

1.工件尺寸和形状：在选择夹具类型时，需要考虑到工件的尺寸和形状。不同的工件可能需要不同类型的夹具，根据工件形状和尺寸选用合适的夹具可以保证工件夹紧稳定、加工精度和效率。

2.加工要求：选择夹具还需要考虑到加工的要求，如精度、表面光洁度等。对于加工要求比较高的工件，需要选择高精度和稳定的夹具，以确保加工精度和质量。

3.加工方式：选择夹具的方式还需要考虑加工方式，如钻孔加工、车削加工等。不同的加工方式需要不同的夹具，选择适合加工方式的夹具可以提高加工效率和质量。

（三）运载系统设计

在支架类零件机械工装设计中，运载系统设计也是非常重要的一环。运载系统主要用于将工件从一个工作位置转移到另一个工作位置，以完成加工、检测等不同的工序。

1.工件重量和尺寸：在设计运载系统时，需要考虑到工件的重量和尺寸。大型或重量较大的工件需要更强的载荷承受能力，需要设计更加牢固的运载系统。

2.工件形状和稳定性：选择合适的输送方式也要考虑到工件的形状和稳定性。对于形状不规则或者容易倾斜的工件，需要选择更加稳定的运载方式，以确保运载的稳定和安全。

3.加工需求：设计运载系统时还要考虑到加工的需要。不同的加工工艺需要不同的运载方式，例如车削加工、钻孔加工、表面处理等。需要根据加工需要，选择适合的运载方式。

（四）安全保障设计

在机械加工过程中，必须保证操作人员的生命安全和设备的正常运转。因此，在支架类零件的机械工装设计中，也要充分考虑安全保障因素。

1.安全风险评估：在开始设计之前，需要对设备进行全面的安全风险评估，对存在的危险源进行识别、评估和控制，并确定采取哪些安全保障措施以降低事故概率。同时，还应制定应急预案，以备不时之需[3]。

2.安全开关的设置：应在工装内设置安全防护开关，对相关安全参数进行检测，并及时处理异常情况，避免发生危险事件。

3.合理的布局设计：机械工装应进行合理的布局设计，减少操作人员直接接触机械设备的机会。需要确保所有移动部分都采取了适当的安全保障措施，有利于减少意外事故的发生。

结语

支架类零件的机械加工工艺及工装设计是一个重要的课题，需要投入更多的精力和时间去研究和实践。只有通过不断地探索和实践，不断地完善和提高加工工艺和工装设计，才能够更好地满足市场需求，提高产品的质量和竞争力。同时，还需要注重人才培养，加强对制造工艺和技术的培训和引导，吸引更多优秀的专业人才加入到这一领域中来，共同推进机械制造行业的发展和进步。

参考文献

[1]张磊,汤一龙.汽车支架类零件机械加工工艺研究[J].内燃机与配件,2021(19):94-95.

[2]寇兴华.支架零件孔加工变形难题的研究与解决[J].新技术新工艺,2021(01):23-26.

[3]康德.支架类零件机械加工工艺及工装设计技巧[J].湖北农机化,2020(11):151-152.