机械制造技术课程设计-制定图5-20所示刀架的加工工艺，设计钻M8底孔的钻床夹具【全套图纸】 .doc

机械制造技术课程设计说明书设计题目：制定图5-20所示刀架的加工工艺，设计钻m8底孔的钻床夹具 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械09-3班 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系2012年 12 月 14 日摘要 本次设计是刀架件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。刀架的主要加工表面是平面及孔。由加工工艺原则可知，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。所以本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。基准选择以32孔作为粗基准，以为刀架底面作为精基准。主要加工工序安排是先以30孔为基准加工出底面，再以底面定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用底面和工艺孔定位加工其他孔与平面。关键词：刀架；加工工艺；专用夹具 全套图纸，加153893706目录1零件的分析.4 1.1零件的作用4 1.2零件的工艺分析4 1.2.1零件图.4 1.2.2 加工表面及孔52 确定零件的生产类型5 2.1 零件的生产类型5 2.2 毛坯的确定6 2.2.1 毛坯的种类及制造方法.6 2.2.2 确定铸件加工余量.6 2.2.3 绘制毛坯图.73 定位基准的选择.73.1 选择粗基准.83.2 选择精基准.84 制定机械加工工艺路线.84.1 确定各加工表面的加工方法.94.2 拟定加工工艺路线.95 机械加工余量，工序尺寸及公差的确定105.1 加工余量和工序尺寸的确定105.2 确定切削用量及时间定额116 夹具设计 .297 参考文献 .31 1 零件的分析 1.1 零件的作用刀架是用于安装车刀的零件，镗孔的目的是为了和刀具相配合，台阶孔是用于固定刀架的，32孔是用来与刀具相连，支撑并固定刀具. 1.2 零件的工艺分析1.2.1零件图：零件的三维图，如下图所示1.2.2加工表面及孔（1）32及8两孔都具有较高的精度要求，表面粗糙度ra的值是1.6um，是加工的关键表面。（2）刀架的下表面的表面粗糙度ra为1.6um，16孔的下表面及内孔的表面粗糙度ra分别为3.2um和6.3um，以及刀架的后端面的表面粗糙度ra为6.3um，是加工的重要表面，刀架的下表面与轴承孔中心线有平行度要求，0.01um，也是粗糙度的加工表面。（3）m8螺纹加工主要保证其定位尺寸的要求。（4）其余表面要求不高。2 确定零件的生产类型 2.1 零件的生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的年产量。零件的年生产纲领n可按下式计算：式中：n零件的生产类型（件/年）； q产品的年产量（台、辆）； m每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； a备品率，一般取24； b废品率，一般取0.30.7根据上式计算求得零件的生产纲领，通过查表可得刀架的生产类型为中批生产。2.2 毛坯的确定 2.2.1 确定毛坯的种类及其制造方法 零件的材料为ht150，考虑零件在机床运行过程中所承受的冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，毛坯可选用铸造成型零件形状不复杂，因此毛坯形状可以与零件形状尽量接近。2.2 2确定注件加工余量查机械制造工艺设计简明手册，选用铸件尺寸公差等级ct-12,选用加工余量为ma-h级，并根据毛坯的基本尺寸可知：刀架底面的机械加工余量为6.5mm，后端面的机械加工余量为6.5mm。 2.2.3 绘制铸件毛坯图3 定位基准的选择 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为粗基准、精基准及辅助基准。选择定位基准时，既要考虑零件的整个加工工艺过程，又要考虑零件的特征、设计基准和加工方法，根据粗、精基准的选择原则，合理选定零件加工过程中的定位基准。通常在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，即先选择零件表面最终加工所用精基准和中间工序所用的精基准，然后在考虑选择合适的最初工序的粗基准把精基准面加工出来。3.1 选择粗基准 按照有关粗基准的选择原则，按照粗基准的选择原则：选择要求加工余量小而均匀的重要表面的粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。故选择32外轮廓面为基准，能方便的加工出32孔，保证孔中心与刀架下端面的平行度，32孔外轮廓面的面积较大，无浇口，冒口，飞边等缺陷，符合粗基准的要求。3.2 选择精基准经分析零件图可知，刀架底面为高度方向基准，刀架前端面为宽度方向基准，根据统一原则，考虑选择以加工的刀架底面为精基准，保证底面与孔32孔中心线的距离为55.，该基准面积较大，工件的装夹稳定可靠，容易操作，夹具结构也比较简单。4 制定机械加工工艺路线4.1 确定各加工表面的加工方法 该刀架的加工表面为：刀架的底面，后端面，32内孔，11，16台阶孔，8通孔，m8螺纹。根据各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要求，底面的加工路线为：粗铣-半精铣-精铣，后端面的加工路线为：粗铣-半精铣，32内孔的加工路线为：粗镗-精镗，11孔的加工路线为：由于该表面的粗糙度要求比较低，直接采取钻就可以了，16孔的加工路线为：钻-粗铰，8的加工路线为：钻-粗铰-精铰，m8螺纹的加工路线为：钻-攻螺丝。4.2 拟定加工工艺路线 根据零件的加工的几何形状，尺寸精度及位置精度，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能机床配以专用工具，并尽量使工序集中来提高生产率。查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7,1.4-8，1.4-11，选择零件的加工工艺路线如下：工序 1：时效处理工序 2：除去浇冒口、锋边及型砂工序 3：夹紧刀架孔两侧毛坯，铣刀架底面，照顾尺寸55mm和表面粗糙度，采用x51立式铣床加专用夹具。工序 4：以上下底面为基准，并夹紧，铣后端面，采用x51铣床加专用夹具。工序 5：以底面为基准，夹紧前后端面，钻11孔和16孔，保证16孔深为10mm，采用z525钻床加专用夹具。工序 6：以底面为基准，夹紧前后端面，钻，铰8孔，采用z525钻床加专用夹具。工序 7：以底面为基准，夹紧前后端面，钻，镗32孔，并保证孔中心到底面的距离为55mm和对孔的平行度，采用z525钻床和t616镗床加专用夹具。工序 8：以底面和后端面为基准，夹紧两侧面，钻m8螺纹底孔，攻m8螺纹，采用z525钻床加专用夹具。工序 9：车圆角r2和倒角1*45，采用ca6140车床和专用夹具。工序 10：去毛刺工序 11：终检，入库。5 机械加工余量，工序尺寸及公差的确定5.1加工余量和工序尺寸的确定 前面根据资料已初步确定工件各表面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量的如下：加工表面加工内容加工余量精度等级尺寸偏差表面粗糙度底面铸件6.5ct123.5粗铣4it1222.5-0.35012.5半精铣1.5it11210-0.226.3精铣1it7200-0.0351.6后端面铸件6.5ct123.5粗铣5.5it1266.50-0.3512.5半精铣1it8610-0.0546.311钻11it12110+0.1812.516钻15it12160+0.1812.5精铰1it10150+0.073.28钻7.8it127.80+0.1512.5粗铰0.16it107.960+0.0583.2精铰0.04it880+0.0221.632粗镗1.7it1131.70+0.166.3精镗0.3it1732-0.03501.6m8钻6.8it1280+0.1512.5攻螺纹1.212.55.2确定切削用量及时间按定额工序2铣刀架底面1. 粗铣刀架底面 1.1加工条件 工件材料：45 b =160180mpa 铸造 ；工件尺寸：aemax=60mm，l=104mm; 加工要求：粗铣刀架底面，加工余量为4mm， 机床：x51立式铣床 刀具：根据切削用量简明手册（后称切削手册）表1.2，选择yg硬质合金端铣刀，根据表.3.1 ，铣削宽度为60mm，故根据铣削宽度ae60,深度ap6,齿数z=10,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=80mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角05后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。1.2 切削用量1.2.1 确定切削深度 因为余量较小，故选择ap=4mm，一次走刀即可完成 1.2.2 确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用yg6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，x51立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。1.2.3 确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=80mm，故刀具使用寿命t=180min（据简明手册表3.8） 1.2.4 计算切削速度vc和每分钟进给量vf 根据切削手册表3.16，当d0=100mm，z=10，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=322r/min,vft=490mm/min。各修正系数为：kmv= 1.12，ksv= 0.8。切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据简明手册表4.2-36，选择nc=380r/min,vfc=510mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=119m/minf zc=v fc/ncz=510/38010 mm/z=0.13mm/z1.2.5 校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率pcm=4.50.75kw=3.375kwpcc。故校验合格。最终确定:ap=4.0mm，nc=380r/min，vf=510mm/s，vc=119m/min，fz=0.13mm/z。1.2.6 计算基本工时 tml/ vf，l=l+ y+，l=104mm.查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=12mm，则：tml/ vf=(104+12)/510=0.28min。2. 半精铣刀架底面 刀具：yg6硬质合金端铣刀；机床：x51立式铣床；切削深度ap： 1.5mm ；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用yg6硬质合金端铣刀，则：现采用x51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为： 3. 精铣刀架底面 刀具：yg6硬质合金端铣刀；机床：x51立式铣床；切削深度ap： 1.0mm ；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.4mm/r参考有关手册，确定，采用yg6硬质合金端铣刀，则：现采用x51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为： 工序3 铣刀架后端面 1.粗铣刀架后端面 1.1加工条件 工件材料：ht150 b =160180mpa 铸造 ；工件尺寸：aemax=80mm，l=104mm; 加工要求：粗铣刀架底面，加工余量为5.5mm， 机床：x51立式铣床 刀具：根据切削用量简明手册（后称切削手册）表1.2，选择yg硬质合金端铣刀，根据表.3.1 ，铣削宽度为80mm，故根据铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册（后简称简明手册）表3.1，取刀具直径d0=125mm。根据切削用量手册（后简称切削手册）表3.16，选择刀具前角05后角08，副后角0=10，刃倾角：s=10,主偏角kr=60,过渡刃kr=30,副偏角kr=5。1.2 切削用量1.2.1确定切削深度 因为余量较小，故选择ap=5.5mm，一次走刀即可完成 1.2.2 确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表3.5，使用yg6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，x51立式铣床）时： fz=0.090.18mm/z故选择：fz=0.18mm/z。1.2.3 确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直径d0=125mm，故刀具使用寿命t=180min（据简明手册表3.8） 1.2.4 计算切削速度vc和每分钟进给量vf 根据切削手册表3.16，当d0=125mm，z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=322r/min,vft=490mm/min。各修正系数为：kmv= 1.12，ksv= 0.8。切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据简明手册表4.2-36，选择nc=255r/min,vfc=300mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：vc=m/min=100m/minf zc=v fc/ncz=300/（25510） mm/z=0.12mm/z1.2.5 校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率pcm=4.50.75kw=3.375kwpcc。故校验合格。最终确定:ap=5.5mm，nc=255r/min，vf=300mm/s，vc=100m/min，fz=0.12mm/z。1.2.6 计算基本工时 tml/ vf，l=l+ y+，l=104mm.查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=17mm，则：tml/ vf=(104+17)/300=0.40min。2 半精铣刀架后端面 刀具：yg6硬质合金端铣刀；机床：x51立式铣床；切削深度ap： 1mm ；查切削手册表3.5，进给量为：，取为0.5mm/r参考有关手册，确定，采用yg6硬质合金端铣刀，则：现采用x51立式铣床，根据简明手册表4.2-36，取，故实际切削速度： 当时，工作台每分钟进给量：，取为980mm/min本工序切削时间为： 工序4 钻，铰11，16孔，保证孔的精度钻1 钻11孔通孔 1.1 钻选择钻头 根据切削手册表2.1，2.2，选择高速钢麻花钻头，由于11孔的粗糙度要求较低，故以此粗钻do=11mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12， 2.选择切削用量 2.1 确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，f=0.520.64 ，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330n时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.260.32mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力ff=1760n，轴向力修正系数为1.0，故ff=1760n。根据z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830nff，故所选进给量可用。2.2 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6mm，寿命2.3 切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： 2.4 检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.33, do11mm时，mt=31.78nm，修正系数均为1.0，故mc=31.78 nm。查机床使用说明书：mm =72.6 nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：pc=1.0kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时3 钻16孔，孔深为10mm，与11形成沉孔2.1 粗钻16孔 2.1.1选择钻头根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=15mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度， 2.2 选择切削用量 2.2.1 确定进给量按加工要求确定进给量：查切削手册，由切削手册表2.7,系数为0.5,则： 按钻头强度选择:查切削手册表2.8,钻头允许进给量为：；按机床进给机构强度选择：查切削手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330n时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：0.3050.375mm/r。根据简明手册表4.2-16,最终选择进给量。根据切削手册表2.19查出,钻孔时轴向力ff=2500n，轴向力修正系数为1.0，故ff=2500n。根据z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830nff，故所选进给量可用。2.2.2 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.62mm，寿命2.2.3 切削速度查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： 2.2.4 检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.41, do16mm时，mt=31.78nm，修正系数均为1.0，故mc=31.78 nm。查机床使用说明书：mm =52 nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：pc=1.3kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时3.2 粗铰16孔粗铰至16mm刀具：专用铰刀专用铰刀机床：z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.81.2mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=392r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=18mm，工序5 钻，铰8孔，保证孔的精度1. 钻8孔 1.1选择钻头根据切削手册表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=7.8mm，钻头采用双锥后磨横刀1.2 选择切削用量 查切削手册，f=0.360.44mm/r， l/d=20/8=2.5 ，由切削手册表2.7，系数为0.5，则f=（0.360.44）*0.5=0.180.22mm/r 根据简明手册表4.2-16 ，最终选择f=0.22mm/r 1.3 确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查简明手册）为0.6mm，寿命1.4 切削速度 查切削手册表2.30，切削速度计算公式为： （m/min）其中，查得修正系数：，故实际的切削速度： （4）检验机床扭矩及功率查切削手册表2.20，当f0.26, do11mm时，mt=10.94nm，修正系数均为1.0，故mc=10.94 nm。查机床使用说明书：mm =144.2 nm。查切削手册表2.23,钻头消耗功率：pc=1.0kw。查机床使用说明书，。由于，故切削用量可用，即：，3、计算工时2. 粗铰至7.96mm 刀具：专用铰刀机床：z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量为0.71.1mm/z,进给量取0.81mm/r，机床主轴转速取为=1360r/min，则其切削速度为：。机动时切削工时，=26mm，(2) 精铰至刀具：机床：z525立式钻床根据有关手册的规定，铰刀的进给量取0.22mm/r，机床主轴转速取为：=1136r/min，则其切削速度为：机动时切削工时，=26mm工序6 粗镗，半精镗32孔，以刀架底面为定位基准1. 粗镗32孔机床：t616卧式镗床单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.5查得，进给量取为0.52mm/r。由切削手册表1.1查得 vt=114,mm/min kv=1.0*1.2*0.8*0.8*1.2*1.0=0.92 则： vc=114*0.92=105m/min 查简明手册表4.2-20，取为1160r/min。加工基本工时：2半精镗32孔机床：t616卧式镗床单边余量,可一次切除，则 。由切削手册表1.5查得，进给量取为0.145mm/r。由切削手册表1.1查得 vt=163,mm/min kv=1.0*1.2*0.8*0.8*1.2*1.0=0.92 则： vc=163*0.92=150m/min 查简明手册表4.2-20，取为1160r/min。加工基本工时：工序7 钻m8底孔，攻螺纹1. 钻螺纹底孔6.80mm机床：z525立式钻床刀具：高速钢麻花钻根据切削手册查得，进给量为0.360.44mm/z, 系数为0.5，故f=（0.360.44）*0.5=0.180.22mm/z ，现取f=0.22mm/z，v=28m/min，则：查简明手册表4.2-15，取。所以实际切削速度为：计算切削基本工时：2攻螺纹m8机床：z525立式钻床刀具：丝锥m8，p=1.25mm切削用量选为：，机床主轴转速为：ns=1000v/3.14*8=239r/min， 按机床使用说明书选取：，则 ；机动时，计算切削基本工时：6.夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序7钻m8螺纹底孔的夹具。本夹具将用于z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。6.1 问题的提出夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用