方刀架的工艺设计说明.doc

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1、 课程设计题 目 方刀架的加工工艺设计1 / 25 目录摘要.2关键词 .2一、零 件图分析.2二、毛坯的确 定.3三、工艺分析.4四、工艺路线的拟定.5五、切削用量的选择5六、加工余量与公差.5七、机械加工过程.6八、结论.7附图：零 件图.9毛坯图.10机械加工工艺过程卡1.11机械加工工艺过程卡2.12机械加工工序卡1.13机械加工工序卡2.14参考文献.152 / 25 课程设计任务书设计题目：方刀架课程设计4 / 25 技术要求 1、C面淬火硬度 4045HRC。2、未注倒角 1 45。 3、材料 45。5 / 25 1、零件图样分析1）15 孔对基准 B的位置度公差为mm0.05m

2、m。+ 0.01902）图中左端面 (方刀架底面)平面度公差为 0.008mm。3）图中左端面对基准 B的垂直度公差为 0.05mm。4）C表面热处理 4045HRC。5）材料 45。2、方刀架机械加工工艺过程卡 (表 2-49)表 2-49方刀架机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容工艺装备锯床1 2 3 4 下料 棒料120mm 135mm自由锻，锻件尺寸 135mm 135mm 82mm锻造热处理 正火粗车用四爪单动卡盘装夹工作，粗车右端面，见平即可。钻22mm通 C620孔，扩孔至33mm，深 35mm，车孔至360+0.03mm，深 39.5- 0.30mm，切槽370.1mm 3

3、mm，倒角 1.5 455 6 7 粗车铣倒头，用已加工平面定位，四爪单动卡盘装夹工件，车左端面，保 C620证厚度尺寸 730-0.12mm（留 1mm余量）X62W以36+0.03mm孔及右端面定位，装夹工件，铣125mm 125mm至尺0组合夹具寸126mm 126mm（留加工余量1mm）铣X62W以360+0.03mm孔及右端面定位，装夹工件，铣四侧面槽，保证距右端面 24.5mm，距左端面 19mm（留加工余量大平面 0.5mm，槽面0.5mm），保证 750-0.4mm 750-0.4mm及 R3mm组合夹具8 9 铣铣X62W以360+0.03mm孔及右端面定位重新装夹工件，精铣

4、 C面，保证尺寸距左端面 18.5mm组合夹具X62W+0.03mm孔及右端面定位，装夹工件，倒八务边角1 45以3606 / 25 组合夹具10 热处理 C表面淬火 4045HRC11 车X62W以360+0.03mm孔及右端面定位，装夹工件，车250+0.023mm至图样尺寸，车环槽尺寸至103mm 67mm 2.5mm（因端面有 0.5mm组合夹具余量），倒角 1 4512 磨M7120以250+0.023mm孔及左端面定位，装夹工件，磨右端面保证尺寸组合夹具390-0.3mm13 磨14 磨M7120以右端面定位，装夹工作，磨左端面，保证尺寸 72-0.2mm和尺寸018mmM7120

5、以250+0.023mm孔及左端面定位，装夹工件，粗、精磨四侧面，保组合夹具证 125-0.6mm 125-0.6mm，并要对 B基准对称，四面要相互垂直0 015 钻16 钻ZA5025组合夹具以360+0.03mm孔及右端面定位，一侧面定向，装夹工件，钻 8M12-6H螺纹底孔10.2mm，攻螺纹 M12或专用钻模mm孔及左端面定位，一侧面定向，装夹工件，钻、扩、 ZA5025组合夹具以250+ 0.023或专用钻模铰 4 150+0.019mm孔17 钻360+0.03mm孔及右端面定位，一侧面定向，装夹工件，钻10+0.03mmZA5025组合夹具或专用钻模底孔9mm，扩、铰至10+0

6、.03mm，其入口深 18mm处，扩至10.2mm，攻螺纹 M12-6H按图样检查各部尺寸及精度涂油入库18 检验19 入库方刀架的加工工艺设计7 / 25 机械制造工艺学课程设计综合了机械制造工艺学和其它专业课知识，充分展现了学生在生产实习中的实践能力。本说明书是关于方刀架的一个简单工艺设计过程，在这次为期两个星期的设计，不仅让我们对所学课程进行了一次全面深入的总复习，而且为毕业设计提供了一次热身的机会，真正实现了理论了解实际。就我个人而言，在这次设计中，我最大的收获是我懂得了要当一名合格的设计师是多么的不容易，在此谢谢老师和同学们在设计过程中给我的帮助。本课程设计通过方刀架零件图的分析，确

7、定了该的毛坯材料及尺寸规格。通过对零件的加工工艺分析，确定了该的加工工艺路线，确定了该加工工具，编写了详细的机械加工工艺文件：工艺过程卡片和工序卡片。由于本人能力和经验有限，难免出现一些错误和不足。望各位读者和老师指正批评！.一.析 a 作用 题目所给定的零件是机床上的方刀架。其主要作用是稳固、可靠、准确的夹持刀具,换刀时能够转动。零件的25端面用于准确定位, 25孔与轴配合,用于夹紧. b析 25+0.023 0端面与25+0.023 0孔、36+0.03 0孔有一定的位置要求。 1.以36+0.03 0孔为中心加工的表面8 / 25 这一组加工表面包括: 25+0.023 0孔的端面，8条

8、边的倒角,四方,四侧压刀槽,环型槽,25+0.023 0孔及其倒角。 2.以25+0.023 0孔为中心加工的表面 这一组加工表面包括 : 4- 15+0.010 0 孔与9-M12-6H螺纹孔及其倒角。 3.以两个端面为基准加工的表面 这一组加工表面包括: 36+0.03 0端面, 25+0.023 0孔端面(互为基准),零件的四个侧面。 这三组表面之间有着一定的位置要求,主要是: (1) 25+0.023 0孔端面与25+0.023 0孔的垂直度公差为 0.05。 (2) 4- 15+0.010 0 孔与25+0.023 0孔的位置度公差为 0.05。 由以上分析可知,先精确加工出36孔，

9、再以其为基准加工其它表面，可保证精度要求。c、零件图分析方刀架是作用是通过用螺钉的紧固作用在机床上快速的实现车刀固定，夹紧、转换，为车工提供方便，同时也节省了大量的辅助时间，大大提高了生产效率.方刀架的主要功用就是通过装在刀架上的其它零件夹紧刀具，换刀时，在手柄转动下，带动方刀架回转，以达到换刀的目的。9 / 25 图一方刀架零件图中 A-A剖面图左端一面要求精度很高 ,平面度公差为0.008.零件图中以孔的轴线为基准,两大面与其有垂直公差.公差值为 0.04.图中 4和孔的轴线有位置度公差,公差值为.零件图中与孔的公差较小,两孔应同轴.所以加工时应注意保证同轴度.零件图技术要求对 C面淬火

10、4045HRC.零件图中孔偏离基准孔轴线 4,外端有 8 M15-6H深 18的螺纹孔.零件结构不复杂,单件小批量生产应用自由获得毛坯.二、毛坯的确定1该零件时属于箱壳类零件，结构比较简单规则，但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比较高，铸件适用于制造复杂形状的毛坯，锻件适用于形状简单，强度要求高的毛坯。但因此零件并不是很复，因此该零件选择制造的方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度毛坯为锻件，锻件高、加工余量小，生产率高、适用于中批以上生产的中小型零件毛坯。常用的锻造材料为中、低碳钢及

11、低合金钢。确定毛坯的制造形式零件材料为 45钢，方刀架用于夹持刀具,工作时受到的力与振动较大,因此应该选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,10 / 25 提高零件力学性能和强度,保证零件工作安全可靠。由于零件年产量为 2500件（中批生产）,而且零件属于轻型机械,故可采用模锻成型。这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。11 / 25 零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近，各孔不锻出。2确定毛坯尺寸的.确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图：钢质模锻件的机械加工余量按 JB3834-85和 JB3835-85确定。确定时，根据零件重量来初步估算零件毛坯锻件的重量

12、，加工表面的加工精度，形状复杂系数,由工艺手册中的表 2.2-25查得除孔以外各内外表面的加工总余量(毛坯余量)。孔的加工余量由表 2.2-24查得。注意表 2.2-24、表2.2-25中的余量值为单边余量值。本零件“方刀架”材料为45钢,硬度为207241HBS,毛坯重量估算约为 7kg,生产类型为中批量生产,采用在锻锤上合模模锻毛坯,锻件材质系数为 M 1(表 2.2-11)。(1) 25端面、36端面毛坯余量：加工表面形状比较简单，由工艺设计中表 2.2-10得锻件形状复杂系数为 S 1；由锻件重量为 7、加工精度为 F 1、形状复杂系数为 S 1、由材质系数为 M 1、长度方向尺寸72

13、,查工艺手册表 2.2-25得单边余量为 Z=211 / 25 2.5,取 Z=2.5即可。另查表 2.2-13得长度方向公差为+1.5 -0.7,则长度方向毛坯尺寸为77+1.5 -0.7。(2)四个侧面(125 125)毛坯余量:由毛坯重为 7、加工精度为 F 1、形状复杂系数为 S 1 、材质系数为 M 1、长度方向尺寸125,查工艺手册表2.2-25得单边余量为 Z=22.5,取 Z=2.5即可。另查表2.2-13得长度方向公差 +1.9 -0.9,则长度方向毛坯尺寸为 130 +1.9 -0.9。 (3) 四侧压刀槽毛坯余量:36孔端面侧压刀槽毛坯余量:由毛坯重为 7、加工精度为 F

14、 1、形状复杂系数为 S 1 、材质系数为 M 1、长度方向尺寸24,查工艺手册表2.2-25得单边余量为 Z=22.5,取 Z=2.2即可。另查表2.2-13得长度方向公差+1.4 -0.6,则长度方向毛坯尺寸为26.2+1.4 -0.6。 25孔端面侧压刀槽毛坯余量:同理：由 F 1、S 1 、M 1、长度方向尺寸18,查工艺手册表 2.2-25得单边余量为 Z=22.5,取 Z=2.5即可。另查表 2.2-13得长度方向公差+1.4 -0.6,则长度方向毛坯尺寸为 20.5+1.4 -0.6。12 / 25 (4). 25孔、25孔、9-M12-6H螺纹孔、4X15孔、85环型槽均为实心

15、,未冲出孔二、基准与加工余量定位基准的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。.粗基准的选择对于本零件而言,每个表面都要加工, 故无法选取不加工表面为粗基准。由于工艺上的需要,粗加工阶段就要将36+0.03 0孔加工得很精确,故以毛坯四个侧面为粗基准,爪卡盘夹紧定位,以消除x, X,y,Y,z五个自由度(建立的空间坐标系为:以36+0.03 0内孔轴线和25+0.023 0内孔轴线方向为 x轴,两个 125边分别为 y轴、z轴,坐标原点

16、为25+0.023 0孔与25+0.023 0孔端面的交点，X、Y为25端面、36端面毛坯余量：加工表面形状比较简单，由工艺设计中表 2.2-10得锻件形状复杂系数为 S 1；由锻件重量为 7、加工精度为 F13 / 25 1、形状复杂系数为 S 1、由材质系数为 M 1、长度方向尺寸72,查工艺手册表 2.2-25得单边余量为 Z=22.5,取 Z=2.5即可。另查表 2.2-13得长度方向公差为+1.5 -0.7,则长度方向毛坯尺寸为 77+1.5 -0.7。(2)四个侧面(125 125)毛坯余量:由毛坯重为 7、加工精度为 F 1、形状复杂系数为 S 1 、材质系数为 M 1、长度方向

17、尺寸125,查工艺手册表2.2-25得单边余量为 Z=22.5,取 Z=2.5即可。另查表2.2-13得长度方向公差 +1.9 -0.9,则长度方向毛坯尺寸为 130 +1.9 -0.9。三、工艺分析零件图中A-A剖面图左端一面平面度为0.008，平面度非常高，所以加工须经磨削后刮削加工此平面。从零件图可以看出，该零件上的和孔用以装配其它零件，因此必须保证两孔的同轴度，一般采用一次装夹完成车削加工，同时切出 3的槽及孔口倒角 145。方刀架零件的最高表面粗糙度孔和四个侧面 Ra1.6，可通过粗车-半精车-精车及粗铣-半精铣-精铣可达到表面粗糙度要求。在加工和孔时应遵循“先面后孔”的原则。为了保

18、证轴线与A-A剖面图左右两端垂直度0.04，须在加工孔之前磨削两面，使其平行，并以此平面定位来加工孔。孔和孔的轴线应在方刀架的几何中心上，但因尺寸14 / 25 公差较大，以其定位会造成孔系单边，帮应设计自动定心夹具加工孔系。方刀架底面（A-A剖面图左端面）上的 4孔，应用夹具定位钻孔、铰孔获得位置度和孔径。铣削压槽时，首选三面刃铣刀提高切削效率，应对标准三面刃铣刀进行改制，将圆周切削刃两尖角磨成 R3的圆角，使其一次切削成型。方刀架的材料为45钢。锻件在粗加工之后进行调质处理，以消除粗加工产生的内应力。四、工艺规程的拟定该零件时属于箱壳类零件，结构比较简单规则，但某些加工面和孔的尺寸精度、平

19、面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比较高。因此方刀架的加工工艺为锻造-粗铣-热处理-精铣-磨削-刮研-车-钳-热处理-检验-入库。工艺分析1）该零件为车床用方刀架，中间周圈槽用于装夹车刀，其 C面直接与车刀接触，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火 4045HRC2）该零件左端面与车床拖板面结合，并可以转动，15+0.019mm孔用于刀架0定位时使用，以保证刀架与主轴的位置，其精度直接影响机床的精度。3）该零件在加工中，多次装夹，均以36 mm孔及右端面定位，保证了加+ 0.030工基准的统一，从而保证了工件的加工精度。4 15mm，可采用铣床加工，其精度可以得到更好的保证。+ 0.0190

20、4）工序中安排了，四个侧面和左、右两端面均进行磨削，其目的是保证定位时的精度。15 / 25 五、切削用量的选择1)在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工时切削用量的选择原则如下：粗加工时切削用量的选择原则 首先尽可能大的选取背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性等限制条件，尽可能大的选取进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。精加工时切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。2）确定切削用量：（切削用

21、量的确定全部采用查表法）a背吃刀量 a sp的确定：已知端面单边余量为 2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的确定：由切削手册表 1.4，加工材料为 45钢，车刀 B H=1625，a sp 3，工件尺寸为 125时：f=0.60.9/r，修正系数 k=0.8（有冲击加工），f=0.50.72/r，参看切削手册表 1.30，横向进给量取f=0.52mm/r。c选择车刀磨钝标准及耐用度：16 / 25 由切削手册表 1.9，取车刀后面最大磨损量为 1，焊接车刀耐用度 T=60min。d确定切削速度 V c：由切削手册表 1.10，当用 YT5硬质合金端面刀横车加工 b =560620MP

22、a钢料，a sp 3，f 0.54/r时，V c=138m/min。由切削手册表 1.28，V c的修正系数为：K=1.15，TVK=1.0，K=0.8，K=0.65，K=1.24，K =0.81，故MVSVtvkvkrvV =138 1.15 1 0.8 0.65 1.24C查0.81=82.9m/minN =1000V/ d=1000 82.9/（72）=336.498r/min查C查按 C620-1车床的转速选择与 337r/min相近的机床转速为：n =305r/min。机n d实际的切削速度为：V =lC机 1000=30572=69 m/min1000l机a背吃刀量 a sp的确定

23、：已知端面单边余量为 2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的确定：由切削手册表 1.4，加工材料为 45钢，车刀 B H=1625，a sp 3，工件尺寸为 125时：f=0.60.9/r，修正系数 k=0.8（有冲击加工），f=0.50.72/r，参看切削手册表 1.30，横向进给量取f=0.52mm/r。17 / 25 c选择车刀磨钝标准及耐用度：由切削手册表 1.9，取车刀后面最大磨损量为 1，焊接车刀耐用度 T=60min。d确定切削速度 V c：由切削手册表 1.10，当用 YT5硬质合金端面刀横车加工 b =560620MPa钢料，a sp 3，f 0.54/r时，V c=

24、138m/min。由切削手册表 1.28，V c的修正系数为：K=1.15，TVK=1.0，K=0.8，K=0.65，K=1.24，K =0.81，故MVSVtvkvkrvV =138 1.15 1 0.8 0.65 1.24C查0.81=82.9m/minN =1000V/ d=1000 82.9/（72）=336.498r/min查C查按 C620-1车床的转速选择与 337r/min相近的机床转速为：n =305r/min。机n d实际的切削速度为：V =lC机 1000=305721000=69 m/minl机e校验机床功率：车削时的功率 P采用查表法。C由切削手册表 1.24，当 b

25、 =600Mpa、HBS=207241，a sp 3.4，f 0.6/r，V 86m/min时，PC18 / 25 =2.4kw。C由切削手册表 1.29-2，切削功率修正系数为：K =0.5，K =0.89，K =K =1.0。KrPCKrFroPC roFC实际切削时功率为：P =2.4 0.5 0.89 1=1.07kw。C实由切削手册表 1.30，当 n =305r/min时，车床主轴机允许功率 P=5.9kw，因 PP，故所选择的切削用量可在EC实EC620-1车床上进行。f校验车床进给机构强度：车削时的进给力 Ff由切削手册表 1.21查出：当 b =600MPa，a sp=2.1

26、，f 0.53/r，VC100m/min时，F=630N，f由于实际车削过程使用条件的改变，由切削手册表1.29-2，进给力修正系数为：K =1.0，K =1.17，K =1.0，roFfkrFf sFf故实际进给力为：F =630 1.0 1.17 1.0=737.1N。f实由 C620-1车床说明书，进给机构的进给力 F =5100N（横mex走刀），Ff实F，故所选择的 f =0.52/r可用。最后确mex机定的切削用量为：a =2.1（一次走刀），f =0.52/r，n =305r/min，sp机机V =69m/min。C机19 / 25 七、机械加工过程1、自由锻制造出零件毛坯。2、

27、热处理去应力3、粗、精铣上盖接合面，以平口定心卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端定位，同时按用平口钳装夹工件毛坯粗铣六个平面，保证足够的加工余量，而且要保证相邻面一定的相互垂直。4、钻内孔至 mm；调头以平口定心卡盘夹一端，大头顶尖顶另一端定位，同时按内孔作为基准加工，取总长（留加工余量 1mm）。5、把工件固定在夹具中，半精镗孔至；精镗孔图纸要求；表面粗糙度 Ra值为 2.5 m。6、在夹具中，以内孔为基准攻 8个 M12 18 mm螺纹，车倒角 1 45，。 7、热处理；8、检验。9、入库。三夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。经与指导老师协商，决定设计第道

28、工序钻9-M12-6H(8个)小径至10.1的夹具。本夹具将用于Z302520 / 25 摇臂钻床，刀具为高速钢锥柄麻花钻。21 / 25 （一）问题的提出本夹具用于第道工序钻 9-M12-6H孔，与其它表面并无技术要求。因此，加工本工序时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度不是主要问题。（二）夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，这 8个孔要与 36端面垂直、与 36孔中心线平行，其设计基准为36孔中心线。为使定位误差为零，应选择以36孔中心定位的夹具。2切削力及夹紧力计算钻头：高速钢锥柄麻花钻，10，Ra=12.5微米，f=0.126。F=C FdzF 0fyF k F(见切

29、削手册表 2.32) =600 101 0.120.7 0.75=1020NC F=600,d 0=10,k F=( b/600)X n F=0.75安全系数 k=k MFk xFk Xmk nFk hM=1 1 0.90.87=0.783( 查表 2.33，k MF=1,k xF=1,k Xm=1,k nF=0.9,k hM=0.87)八、结论21 / 25 本次毕业设计是围绕着 CA6140机床方刀架的工艺工装来展开的。内容主要包括以下几个方面：设计零件的加工工艺（包括切削用量工时等计算）。方刀架的主要功用就是通过装在刀架上的其它零件夹紧刀具，换刀时，在手柄转动下，带动方刀架回转，以达到换

30、刀的目的。因为工件属于小批量生产，宜采用一般夹紧装置。所以为了适应生产需要，采用 Z304016型摇臂钻床，在工作台上进行多工位加工。机床夹具的确定是一次十分重要的设计程序，方案的设计优劣往往直接决定夹具设计的可行性。所以，方案的确定需经充分的研究和讨论来确定最佳方案。机械加工工艺设计在零件的加工制造过程中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成本，在设计中为了适应小批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计

31、之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论了解实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。22 / 25 参考文献1.最新实用机械加手册彭激流主编，广东科技出版社， 1995年2.机械加工工艺实用手册张耀宸主编，航空工业出版社，1993年3.机械制造工艺课程设计指导书华侨大学机电学院，2004年4.公差与配合手册任嘉卉主编，机械工业出版社，1990年5机械制造工艺设计简明手册李益民主编，机械工业出版社，1994年23 / 25