自行车脚踏板的设计与加工(附件)【字数：7855】
自行车是常见的一种出行工具，脚踏板是自行车的一个重要零件。目前市面上常见的自行车脚踏板的制作方法是使用硬质塑料注塑成型，这种方法效率高、成本低，适用于同尺寸大批量生产。但是，随着人们物质生活水平的不断提高， 消费者们越来越倾向于实用精巧并且能凸显个性的商品，于是各式各样、各种材质的自行车脚踏板纷纷涌入市场，给消费者们提供了丰富的选择。本论文将研究使用铝合金作为制作材料来设计加工一款新颖的自行车脚踏板，由于此为试加工，所以脚踏板的数量要求并不多，因此加工方法选择为数控铣床加工。论文主要包括工件加工的工艺设计与分析、切削用量与基本工时的计算、设计夹具来解决工件装夹的问题等几个方面。
目录
引言 1
一、 自行车脚踏板的设计 2
（一）建模软件的选择 2
（二）平面图绘制过程 2
（三）脚踏板的结构分析 5
（四）加工难点与解决方案 5
（五）加工方法的确定 7
（六）毛坯、余量分析 8
二、自行车脚踏板数控加工刀路设计 8
（一）数控加工编程参数设置与工艺分析 8
（二）刀具的选择 8
（三）数控加工刀路设计与仿真铣削加工 9
1.素材设置 9
2.刀具库的设置 9
3.钻Φ6mm 孔 9
4.正面曲面平行加工 10
5.内轮廓 2D 挖槽 12
6.内轮廓外形铣削 13
7.反面曲面平行加工 14
8.外轮廓外形铣削 14
9.钻Φ8mm 通孔 15
10.钻Φ11mm 孔 16
11.铰Φ15mm 孔 17
12.钻Φ15mm 孔 18
13.铰Φ9mm 孔 19
三、自行车脚踏板的加工 20
（一）铣床的选择 20
（二）切削液的选择 21
（三）数控铣床对刀 21
（四）数控铣床自动化加工 22
四、加工过程中可能出现的失误分析与解决 22
总结 23
参考文献 24
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
近年来，由于倡导绿色出行和共享单车的普及，骑自行车出行渐渐成为人们生活中的新时尚。有越来越多的年轻人喜欢上骑行这项运动，积极加入到低碳生活的队伍中去。而脚踏板作为自行车将动力传递到车轮的重要零件之一，脚踏部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑行者放脚的位置是否合适、自行车的驱动能否顺利进行等等。可以说，一款优秀的脚踏板对骑行体验的影响是非常大的。市面上常见的自行车脚踏板主要是塑料制的通用样式，基本上千篇一律，容易给大众造成审美疲劳。而现在人们又追求个性化，老款的自行车脚踏板已经逐渐被人们所抛弃。现在自行车配件厂家都陆续推出新款的自行车脚踏板，以满足消费者对于舒适的骑行体验、彰显自己的个性化的需求。
本课题的主要背景是厂家为了适应社会要求，生产制造一款设计新颖、耐撞击、转动灵活、经得起摩擦、安全可靠并且具有一定的防滑性能的自行车脚踏板。同时考虑到加工数量与成本问题，确定加工方法为数控加工，加工材料为 6061 铝合金。
自行车脚踏板的设计
（一）建模软件的选择
目前专业的三维绘图软件很多，我在综合考虑下，我选择使用全球装机量最大的 SolidWorks 作为绘图软件用来绘制自行车脚踏板三维图。SolidWorks 拥有功能强大、容易学习与使用和技术创新三大特点，这便是使得它成为世界上主流领先的、主流使用的绘制三维 CAD 等图纸的绘图软件。并且 SolidWorks 也拥有 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核和良好的与第三方软件的集成技术，是一款极齐好用的不可多得的三维绘图软件[1]。
（二）平面图绘制过程
1.打开绘图软件绘制草图首先选择上视基准面，选择“草图绘制”，画一个边长为 110mm 的正方形，如图 11 所示。然后在功能页面上选择“拉伸凸台”命令，拉伸厚度为 20mm。拉伸出一块实体。
/
图11 主视图
2.选择前视基准面，选择“草图绘制”，画出脚踏板俯视图的形状，如图12所示，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，反向切除材料。图内未标倒角为 R0.5。
/
图12 俯视图
3.选择上视基准面，选择“草图绘制”，画出脚踏板主视图的形状，如图13所示，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，反向切除材料。通过以上操作脚踏板的外形已经全部画好了。其图内未标倒角为 R0.5。
/
图 13 主视图 1
4.选择上视基准面，选择“草图绘制”，画出如主视图 14 所示图形，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，切除材料，将脚踏板内部进行镂空加工。其图中未注倒角为R0.5。
/
图14 主视图 2
5.选择上视基准面，选择“草图绘制”，画出如主视图 15 所示图形，各圆直径为 3mm，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，切除材料。至此，自行车脚踏板已全部画完。图 16是脚踏板的三维图。
/
图15 主视图 3
/
图16脚踏板三维图
（三）脚踏板的结构分析
应为需要它满足轻便和耐撞击的设计要求，所以脚踏板的形体结构设计为镂空，选用经过热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金 6061 铝合金为加工材料，同时应考虑到成本价格问题， 应选择适合的工件尺寸，来避免浪费材料。
（四）加工难点与解决方案
4.1加工难点
（1）由于轴芯孔直径较小、较深，用加长的立铣刀加工时刀柄容易与孔的表面摩擦造成加工表面质量磨损和精度误差；
（2）由于该脚踏板形状较为特殊，使用通用夹具可能无法满足其装夹的要求，若无法夹稳工件，可能会导致脚踏板无法进行加工或者加工精度不高，所以该脚踏板加工时工件的装夹为一个难点。
4.2解决方案
（1）可以采用用 “避空”的方法来进行避免。只要用砂轮将刀具外径略微磨小，能有效地减少刀柄与工件之间的摩擦降低了精度与孔质量问题；
（2）为了确定工件的装夹，保证工件的加工精度、提高劳动生产率，需要设计一套夹具来固定工件以进行加工制造。但根据实际生产情况，考虑到成本问题；选择设计成组夹具来装夹工件。虽然加工完脚踏板的形状再加工孔会较为符合加工要求，但脚踏板的装夹又是一个问题。为了不设计两套夹具，降低生产成本；我经过综合考虑下提出以下两种装夹方案：
目录
引言 1
一、 自行车脚踏板的设计 2
（一）建模软件的选择 2
（二）平面图绘制过程 2
（三）脚踏板的结构分析 5
（四）加工难点与解决方案 5
（五）加工方法的确定 7
（六）毛坯、余量分析 8
二、自行车脚踏板数控加工刀路设计 8
（一）数控加工编程参数设置与工艺分析 8
（二）刀具的选择 8
（三）数控加工刀路设计与仿真铣削加工 9
1.素材设置 9
2.刀具库的设置 9
3.钻Φ6mm 孔 9
4.正面曲面平行加工 10
5.内轮廓 2D 挖槽 12
6.内轮廓外形铣削 13
7.反面曲面平行加工 14
8.外轮廓外形铣削 14
9.钻Φ8mm 通孔 15
10.钻Φ11mm 孔 16
11.铰Φ15mm 孔 17
12.钻Φ15mm 孔 18
13.铰Φ9mm 孔 19
三、自行车脚踏板的加工 20
（一）铣床的选择 20
（二）切削液的选择 21
（三）数控铣床对刀 21
（四）数控铣床自动化加工 22
四、加工过程中可能出现的失误分析与解决 22
总结 23
参考文献 24
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
近年来，由于倡导绿色出行和共享单车的普及，骑自行车出行渐渐成为人们生活中的新时尚。有越来越多的年轻人喜欢上骑行这项运动，积极加入到低碳生活的队伍中去。而脚踏板作为自行车将动力传递到车轮的重要零件之一，脚踏部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑行者放脚的位置是否合适、自行车的驱动能否顺利进行等等。可以说，一款优秀的脚踏板对骑行体验的影响是非常大的。市面上常见的自行车脚踏板主要是塑料制的通用样式，基本上千篇一律，容易给大众造成审美疲劳。而现在人们又追求个性化，老款的自行车脚踏板已经逐渐被人们所抛弃。现在自行车配件厂家都陆续推出新款的自行车脚踏板，以满足消费者对于舒适的骑行体验、彰显自己的个性化的需求。
本课题的主要背景是厂家为了适应社会要求，生产制造一款设计新颖、耐撞击、转动灵活、经得起摩擦、安全可靠并且具有一定的防滑性能的自行车脚踏板。同时考虑到加工数量与成本问题，确定加工方法为数控加工，加工材料为 6061 铝合金。
自行车脚踏板的设计
（一）建模软件的选择
目前专业的三维绘图软件很多，我在综合考虑下，我选择使用全球装机量最大的 SolidWorks 作为绘图软件用来绘制自行车脚踏板三维图。SolidWorks 拥有功能强大、容易学习与使用和技术创新三大特点，这便是使得它成为世界上主流领先的、主流使用的绘制三维 CAD 等图纸的绘图软件。并且 SolidWorks 也拥有 Windows OLE 技术、直观式设计技术、先进的 parasolid 内核和良好的与第三方软件的集成技术，是一款极齐好用的不可多得的三维绘图软件[1]。
（二）平面图绘制过程
1.打开绘图软件绘制草图首先选择上视基准面，选择“草图绘制”，画一个边长为 110mm 的正方形，如图 11 所示。然后在功能页面上选择“拉伸凸台”命令，拉伸厚度为 20mm。拉伸出一块实体。
/
图11 主视图
2.选择前视基准面，选择“草图绘制”，画出脚踏板俯视图的形状，如图12所示，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，反向切除材料。图内未标倒角为 R0.5。
/
图12 俯视图
3.选择上视基准面，选择“草图绘制”，画出脚踏板主视图的形状，如图13所示，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，反向切除材料。通过以上操作脚踏板的外形已经全部画好了。其图内未标倒角为 R0.5。
/
图 13 主视图 1
4.选择上视基准面，选择“草图绘制”，画出如主视图 14 所示图形，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，切除材料，将脚踏板内部进行镂空加工。其图中未注倒角为R0.5。
/
图14 主视图 2
5.选择上视基准面，选择“草图绘制”，画出如主视图 15 所示图形，各圆直径为 3mm，在功能指令中选择“拉伸切除”指令，切除材料。至此，自行车脚踏板已全部画完。图 16是脚踏板的三维图。
/
图15 主视图 3
/
图16脚踏板三维图
（三）脚踏板的结构分析
应为需要它满足轻便和耐撞击的设计要求，所以脚踏板的形体结构设计为镂空，选用经过热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金 6061 铝合金为加工材料，同时应考虑到成本价格问题， 应选择适合的工件尺寸，来避免浪费材料。
（四）加工难点与解决方案
4.1加工难点
（1）由于轴芯孔直径较小、较深，用加长的立铣刀加工时刀柄容易与孔的表面摩擦造成加工表面质量磨损和精度误差；
（2）由于该脚踏板形状较为特殊，使用通用夹具可能无法满足其装夹的要求，若无法夹稳工件，可能会导致脚踏板无法进行加工或者加工精度不高，所以该脚踏板加工时工件的装夹为一个难点。
4.2解决方案
（1）可以采用用 “避空”的方法来进行避免。只要用砂轮将刀具外径略微磨小，能有效地减少刀柄与工件之间的摩擦降低了精度与孔质量问题；
（2）为了确定工件的装夹，保证工件的加工精度、提高劳动生产率，需要设计一套夹具来固定工件以进行加工制造。但根据实际生产情况，考虑到成本问题；选择设计成组夹具来装夹工件。虽然加工完脚踏板的形状再加工孔会较为符合加工要求，但脚踏板的装夹又是一个问题。为了不设计两套夹具，降低生产成本；我经过综合考虑下提出以下两种装夹方案：
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/352.html
