方刀架机械加工工艺及夹具设计[三维PROE]（全套含CAD图纸）
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刀架
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本科毕业论文 题 目 方刀架 零件加工工艺及夹具设计 学 院 机电与信息工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 2011 级 学 号 姓 名 指 导 教 师 成 绩 2015 年 11 月 10 日 西南大学育才学 院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 目 录 前 言 . 1 1 零件分析 . 2 件的作用 . 2 件的工艺分析 . 2 件图样分析 . 2 艺分析 . 2 2 确定毛坯、绘制毛坯简图 . 4 择毛坯 . 4 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . 4 刀架 锻造毛坯简图 . 5 3 工艺规程设计 . 6 位基准的选择 . 6 面的选择 . 6 基准的选择 . 6 基准的选择 . 6 订工艺路线 . 7 工余量、工序尺寸和公差的确定 . 11 削用量的计算 . 12 间定额计算 . 20 4 钻 . 25 具的夹紧装置和定位装置 . 25 模板与导引元件的设计 . 25 削力及夹紧力的计算 . 26 孔与工件之间的切屑间隙 . 28 模板 . 29 . 29 套、衬套、钻模板设计与选用 . 30 定夹具体结构和总体结构 . 32 结 论 . 34 参考文献 . 35 致 谢 . 36 西南大学育才学 院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 方刀架 零件加工工艺及夹具设计 摘要 ： 本课题主要是在 方刀架 零件加工过程的基础上 进行的 专用夹具设计。主要 加工部位是平面和 孔。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则 是先加工面后加工孔 。孔加工平面分明 显的阶段性保证粗加工和加工精度加工孔。通过底面作一个良好的基础过程的基础。主要的流程安排是支持在定位孔过程第一个，然后进行平面和孔定位技术支持上加工孔。在随后的步骤中，除了被定位在平面和孔的加工工艺及其他孔过程。整个过程是一个组合的选择工具。专用夹具夹具的选择，有自锁机 构， 因 此，对于大批量， 设计夹具会产生 更高的生产力， 提高生产效率， 满足设计要求。 关键词 ： 方刀架 类零件；工艺；夹具； of is in of of of on of is In it is to is is is of is of a is by is to in to In in to in is a of of 南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 1 页 共 39 页 前 言 方刀架 加工处理是指改变形状，尺寸，相对位置和取得良好份的全过程的性质的加工坯料的方法，该方法是基于所述工作者的处理。例如，该处理流程粗加工的共用部分 - 精加工 - 装配 - 检验 - 包装，是一般方法的过程。如上面所述原油处理可以包括空白的制造，研磨等，可被分成轿厢精加工，钳工，铣床，等等，必要的每个步骤进行了详细的数据，如粗糙度，以实现得多，公差来实现。 视产品与技术人 员，设备条件和工人的质量等的数量，以确定所使用的过程中，和写在过程的文件，这是所述处理的规划的内容。这是一个比较有针对性。每个工厂可能不一样，因为实际的情况是不同的。 总体来说，该过程是一个程序，过程是对于每个步骤详细参数，工艺规划是基于一个特定工厂编写过程的实际情况。 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 2 页 共 39 页 1 零件分析 件的作用 方刀架 是车床溜板箱中的一个主要零件。 方刀架 位于溜板箱上的小托板上用来安装刀具，小托板又固定在转盘上面，通过转盘的转动来带动 方刀架 的转动从而改变刀具的方向和进刀的角度。 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。 件的工艺分析 件图样分析 由零件图可知，其材料为 45钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，适用于承受弯曲应力和冲载荷作用的工作条件。 （ 1） 孔对基准 。 （ 2） 图中左端（ 方刀架 底面）平面度公差为 （ 3） 图中左端对基准 （ 4） 0 45（ 5） 材料为 45钢。 艺分析 从 方刀架 这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面，且它们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下： 1、以左端面为加工 表面 这一组加工表面包括： 4个直径为 15螺栓孔，尺寸为 2 5 2、以 右 端面为加工表面 这一组的加工表面包括： 8个 1 2 螺纹通孔 ， 尺寸为 35的孔及倒角。 这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是： （ 1）两轴孔之间的平行 度为 （ 2） 左 端面相对于孔 2 5直 度为 左 端面的平面度为 （ 3）定位销孔对轴孔的平行度为 3、该零件为车床用 方刀架 ，中建周围槽用于装夹车刀，其 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 3 页 共 39 页 以要求有一定的硬度。因此表面淬火 40 45 4、该零件左端面与车床托板面结合，并可以转动。 孔用于刀架定位时使用，以保证刀架与主轴的位置，其精度直接影响机床的精度。 5、零件中四个侧面和左右两端面均有较高的精度要求，因此在工序中安排磨削以保证定位时的精度。 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 4 页 共 39 页 2 确定毛坯、绘制毛坯简图 择毛坯 零件材料为 钢 ，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸 12512572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，因此该零件选择毛坯为锻件 ， 锻件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 、 低碳钢及低合金钢 。 综上所 述， 该零件应选择自由锻的方法制造毛坯 。 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 差等级 由 方刀架 的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 件重量 由毛坯图上基本尺寸估算机械加工前 方刀架 件锻件毛坯的重量为 11 件复杂系数 对 方刀架 零件图进行分析计算，可大 致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即2,135 ，该 方刀架 锻件的形状复杂系数为： )/(6/ t =6(1351358210 11 于 1之间，故该 方刀架 的形状复杂系数属 件材质系数 由于该 方刀架 材料为 45钢，是碳的质量分数小于 碳素钢，故该锻件的材质系数属 件分模线形状 根据该 方刀架 件的 形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属平直分模线。 件表面粗糙度 由零件图可知，该 方刀架 各加工表面的粗糙度 m。 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 5 页 共 39 页 根据上述诸因素，可查机械制造工艺设计简明手册表 13 锻件内外表面加工余量，确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表 表 方刀架 机械加工余量及锻造毛坯尺寸公差 加工表面 零件尺寸/械加工余量 /坯公差/坯尺寸 /下表面 0 取 ) 四周侧面 0 取 ) 制 方刀架 锻造毛坯简图 由表 制毛坯简图如附图 二 方刀架 毛坯图所示。 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 6 页 共 39 页 3 工艺规程设计 位基准的选 择 面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 基准的选择 粗基准的选择 ：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。 图 1所示，零件的毛坯 锻 造时其两端面难免有平行度的误差。加工时若以小端面 加工后大端面 C 能够与小端面平行，可以保证零件壁厚均匀，但却保证不了 A、 、 以大端面 C 作为粗基准定位， 样以配合表面作为基准可以提高零件的精度，满足要求。由上面的分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对加工余量没有特殊要求，所以可以选择以大端面做为粗基准。 基准的选择 精基准的选择 ：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。有任务书中给定的零件图上可以看出零件的 设计基准是 左 端面，如果我们选择 左 端面做为精基准，符合基准重合的原则，同时又可以保证 右 端西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 7 页 共 39 页 面和 压刀槽 端面的精度要求，符合基准统一的原则，而且装夹也很便。故选择 左 端面作为精基准。 订工艺路线 艺路线的确定 拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通常情况下，制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术 能得到合理的保证。在生产纲领已确定为 中 批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专 用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量下降。 1工艺路线方案一 工序 1：粗 车右 端面。 工序 2：粗 车左 端面。 工序 3：半精铣 右 端面。 工序 4：半精铣 左 端面。 工序 5：钻、镗 25 及倒角 45。 工序 6： 磨 25及左端面定位，磨右端面保证尺寸 39 工序 7： 以右端面定位，磨左端面保证尺寸 728 工序 8：以 25及左 端面定位，磨四侧，保证尺寸。 工序 9：钻、扩 4 15孔。 工序 10：钻 8 10螺栓孔 ，攻丝 。 工序 11： 钻扩 10其入口深 18至 攻螺纹 6H。 工序 12： 钻 10斜孔 工序 13：终检。 2工艺路线方案二 工序 1：粗铣 左 端面。 工序 2：粗铣 右 端面 ，半精铣右端面，倒角 45。 工序 3：精铣 左 端面 ，倒角 45。 工序 4： 钻通孔 22镗 35，切内槽 38 2角。粗镗 25，精镗，金刚镗孔 25 工序 5： 倒左端面 25 1 45。 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 8 页 共 39 页 工序 6： 粗铣四方，精铣四方。 工序 7： 铣四方压刀槽，精铣 工序 8： 车环形槽 。 工序 9： 钻铰 4 。 工序 10：钻 8 工序 11：攻 8 工序 12：钻铰 螺纹低孔 工序 13： 攻 18 工序 14： 钻 10斜孔 工序 15：终检。 3两种工艺路线方案的比较 上述两个方案的特点在于：方案一是 以 右 端面为粗基准，先铣 右 端面，然后以 右 端面粗 基准铣 左 端面，然后再以大端面定位，进行孔的加工；而方案二是以 左 端面 为精 基准，先铣 左 端面，再以 左 端面为基准铣 右 端面，最后进行孔的加工。 方案一以 右 端面粗基准，保证了零件壁厚均匀及平行度的技术要求，装夹次数也较 多 ，但是 左 端面没有进行精加工，从而不能保证 右 端面这一配合表面的精度。方案二 左 端面为精 基准，能保证零件的壁厚均匀，其装夹次数较 少 。综合两个方案， 方案二更可行，因此选用第二种方案 ： 工序 1：粗铣 左 端面。 序 2：粗铣 右 端面 ，半精铣右端面，倒角 45。 序 3：精铣 左 端面 ，倒角 45。 序 4： 钻通孔 22镗 35，切内槽 38 2角。粗镗 25，精镗 ，金刚镗孔 25 序 5： 倒左端面 25 1 45。 序 6： 粗铣四方，精铣四方。 序 7： 铣 四方压刀槽，精铣 序 8： 车环形槽 。 序 9： 钻铰 4 。 序 10：钻 8 南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 9 页 共 39 页 工序 11：攻 8 序 12：钻铰 螺纹低孔 序 13： 攻 18 序 14： 钻 10斜孔 序 15：终检。 工阶段的划分 该 方刀架 加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（ 方刀架 右端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣 方刀架 头四 周侧面、 方刀架 的四周环槽和倒角。在半精加工阶段，完成 方刀架 后进行各孔的钻、铰和螺纹的加工。 序的集中与分散 选用工序集中原则安排 方刀架 的加工工序。该 方刀架 的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 序顺序的安排 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准 方刀架 头右端面和孔 ；遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；遵循“先主后次”原则，先加工主要表面 方刀架 两端面和四周侧面，后加工次要表面 四周环槽和左端面环槽；遵循“先面后孔”原则，先加工 方刀架 头个表面最后加工各孔。由于 综合考虑上述工序顺序原则上，拟定 方刀架 机械加工工序安排如表 表 方刀架 机械加工工序安排 工序号 工序名称 工序内容 选定基准 1 下料 棒料 120 135 2 锻造 模锻，锻件尺寸 130 130 77 3 热处理 正火 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 10 页 共 39 页 4 粗车 粗车右端面钻 22孔，扩孔至 33深 35， 9 深 切槽 倒角 四侧面和左端面 5 粗车 到头车左端面保证厚度尺寸为 端面 6 铣 铣床 至尺寸孔及右端面 7 铣 9证37575 0 圆角 孔及右端面 8 铣 精铣 及端面 9 铣 倒八条面角 451 孔及右端面 10 热处理 0 45及右端面 11 车 车 451倒角 孔及右端面 12 磨 磨右端面保证 孔及左端面 13 磨 磨左端面保证 尺寸 孔及右端面 14 磨 粗精磨四侧面保证 要对 面相互垂直 孔及左端面 15 钻 攻螺纹钻 孔及右端面及一侧面 16 钻 钻粗精铰 孔及端面和一侧面 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 11 页 共 39 页 17 钻 钻粗精铰 攻螺纹 端面及两侧面 18 检验 按图样要求坚持各部分尺寸和精度 19 入库 涂油入库 工余量、工序尺寸和公差的确定 方刀架 零件材料为 刚 ， 度 55，生产类型为 小 批量生产。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械 加工余量、工序尺寸及毛坯如下： 1 毛坯尺寸 由给定任务书中的零件图， 锻件尺寸为 12512572未加工表面锻 造可达到精度 。 2 左右 端面的粗加工余量 左 端面加工余量取 1端面加工余量 2见机械制造工艺手册（以下简称手册）表 13精铣 左 端面的加工余量 左 端面的精铣加工余量为 见手册表 14半精铣 右 端面的加工余量 右 端面的半精铣加工余量为 见手册表 15钻 通孔 22余留加工余量单边 1.5 镗刀。 精镗再用金刚镗孔 25 6 粗精铣四方 126 126 加工余量 1 7 钻 4 1 5 选用 10扩孔钻进行扩孔，切削深度为 1可达到加工精度。 8钻 8 10及 攻螺纹至 用 夹紧，用 10，切削深度为 24 9 钻 铰 螺纹低孔 18 选用 10， 攻螺纹 深度为18 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 12 页 共 39 页 10终检 削用量的计算 序 4粗车 该工序分为 6个工步，工步 1是粗车右端面。工步 2是钻 孔工步 3是扩 孔，工步 4 是车孔 深 是切槽 工步 6是倒角。 粗车右端面 （ 1） 背吃刀量 工步 1的背吃刀量1l， 1= 2工步 2的背吃刀量22，故2 (2) 进给量 查切削用量手册表 62000 削用量手册表 H=16 25 切削用量手册表 刀计划形状查切削用量手册表 刀面 012610k ，查切削用量手册 H=16 25 .，背吃刀量1 5及工件直径为100 400给量 f=620f=r. (3)切削速度 根据切削用量手册表 1 进给量 时切削速度 09 。查切削用量手册表 切削速度的修正参 数 v 所以 m i n/i n/所以 m in/ 001 0 00 d vn 620转速6r 实际铣削速度 为：m 00 1961771 0 00 w 综上得 m i n/96,/i n ,/m m ,ap 钻 22孔 由工件材料 45号钢，孔 22选用高速钢，麻花钻头查切削用量手册表 016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 13 页 共 39 页 给量 f=r，取 46.0f mm/削用量手册表 。 m 5100010003 rd ，由于本工序在 ，而实际切削速度 m 。 扩 33深 由工件材料 45号钢，孔 12选用高速钢，扩孔钻由背吃刀量 233 查切削用量手册表 速钢和硬质合金扩 孔钻扩孔时得进给量 .0f mm/r，取由于和工步二在同一台机床上加工，所以机床转速 切削速度m 。 车 背吃刀量 336 ，可一次走刀完成，选用硬质合金车刀，查切削用量手册表 m m /.0f ，取 mm/f 查切削用量手册表 38 ，取 。 m 3810001000 rd ， 按机床 ，所以实际 m 。 切槽 背吃刀量 637 ，可一次走刀完成，选用硬 质合金车刀，查切削用量手册表 m m /.0f ，取 mm/f ，查切削用量手册表 56 ，取 。 m 561 0 001 0 00 rd ，按机床 ，所以实际m 。 序 5 工序 5和工序 4的第一工步，加工条件完 全一样，所以 ，西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 14 页 共 39 页 ， 。 序 6 铣四侧面 具选择 根据切削用量手册表 据表 削深度 时，端铣刀直径 ,60,800 e 为但已知铣削宽度 7，故应根据 铣削宽度0 ，选择 ,1250 由于采用硬质合金端铣刀，故 Z=4，铣刀几何形状查切削用量手册表 5,15,10,8,5,30,60000 。 择切削用量 由于加工余量不大，故可一次走刀内切完成，则 。 f ，采用不对称端铣以提高进给量查表 使用 ，但因采用不对称端铣刀，故取 。 3. 选择铣刀抹钝标准及刀具寿命，查切削用量手册表 由于铣刀直径 250 ，故刀具寿命 （见查切削用量手册表 削用量手册表 m 3m 3 1 3 c 根据 削用量手册表得 m 5m 3 0 0 因此实际切削速度和每次进给量为 综上 0.0,m i 7,m i 0,m i 5,2 2 序 7 铣四侧面环槽 择刀具 查工艺手册表 工艺手册表 6 00 齿数 Z=26 削用量的选择 西南大学育才学院 2016 届机械设计制造及其自动化专业本科毕业论文 第 15 页 共 39 页 8铣削宽度 削用量手册表 取 切削用量手册表 切削用量手 册表 4. 切削速度62削用量手册表得 m 0m 1 9 0 因此实际切削速度和每次进给量为 终上 6.0,m
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