工艺夹具毕业设计81四方刀架的加工工艺及夹具设计
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机械毕业设计全论文
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工艺夹具毕业设计81四方刀架的加工工艺及夹具设计,机械毕业设计全论文
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徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 1 - 前 言 机床四方刀架，它是一种应用广泛的夹持刀具的部件，它可以同时夹持四把刀具，并可以通过旋转位置以实现换刀的功能。功能就是夹持刀具可实现转位换刀。四方刀架由于经常旋转接触面而需较高的精度。持刀时要较高的压紧力，因此持刀面要一定的硬度和强度。零件材料为 45 钢，零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性，因此应选择煅造，提高零件的刚度和强度，以增强刀具加工的位置精度。 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要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，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，以便使生产成本尽量下降。 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质理得到保证，生产得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。 分析毛坯的余量大小及均匀性 ， 主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削，也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好 采用经预拉伸处理后的淬火板坯。 总之，经过一段时间的调研，参阅大量的资料，根据学校 提供的技术资料，确定做四方刀架的加工工艺及夹具设计。 张进 2007年 12月 21日 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 2 - 四方刀架的加工工艺及夹具设计 摘要 本设计的课题是四方刀架的加工工艺和夹具设计，工艺学是机械制造类的一项主要专业知识，它是研究如何科 学地最优地生产各种机械装备的一门技术学科，也就是研究在机械制造中 优 质、高产、低消耗地生产机械装备的原理和方法的学科。是进入社会前，在大学最后一次理论联系实际的综合性训练。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向的带动下 ,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的档次和精度标准供选择。经过搜集大量的资料、数据及参考文献，制定了四方刀架加工工艺及夹具设计的方案。经过一段时间的设计，绘制加工零件图一张，绘制工艺流程图一 张（包括毛胚图），编制工艺过程卡一张，编制工序卡片八张，绘制指定的夹具装配图两张，绘制夹具零件（包括夹具体）图一张，完成论文。 关键词 四方刀架 工艺规程 夹具 表面粗糙度 机床 Abstrac this design topic is the square tool rest processing craft and the jigdesign, the technology is a machine manufacture class main specializedknowledge, how is it studies scientifically superiorly produces atechnical discipline which each kind of machinery equips, also is theresearch in the machine manufacture high quality, the high production,the low consumption produces the principle and the method disciplinewhich the machinery equips. Is enters in front of the society, in university last apply theory toreality comprehensive nature training. The jig is themachine-finishing essential part, in engine bed to high speed, highlyeffective, precise, compound, intelligent, under environmentalprotection direction impetus, the jig technology is facing Gao Jing,highly effective, the module, the combination, is being general, theeconomical direction develops. In order to adapt the different profession demand and the efficiency,the jig has the different scale and the precision standard suppliesthe choice. After the collection massive materials, the data and thereference, have formulated the plan which the square tool restprocessing craft and the jig designs. After period of time designs, plan processing detail drawing, (A3)draws up flow chart (including Mao Peitu), (A1) establishestechnological process card, establishment working procedure card two,jig assembly drawing two which the plan assigns, (2*A1) draws up thejig components (including to clamp concretely) attempts, (A2)completes the paper. Key word Square tool rest Technological process， Jig Surface roughness Engine bed nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 3 - 第一章 概述 1.1 四方刀架的作用 机床四方刀架，是一种应用广泛的夹持刀具的部件，它可以同时夹持四把刀具，并可以通过旋转位置以实现换刀的功能。 四方刀架的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 功能：夹持刀具可实现转位换刀。 1.2 四方刀架 的要求 四方刀架由于经常旋转接触面而需较高的精度。持刀时要较高的压紧力，因此持刀面要一定的硬度和强度。 零件 材料为 45 钢，零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性，因此应选择煅造，提高零件的刚度和强度，以增强刀具加工的位置精度。 1.3 加工四方刀架的机床选择 1 数控车床 CAK6150DJ： 本机床是借鉴国内外先进设计思想开发生产的一种高性能，高精度，低噪音的数控车床。具有高精度、高速度、高刚性、操作方便、运转可靠、用途广泛、经济适用等优点。能够完成各种车削加工如各种零件的内、外圆柱表面、端面、切槽、倒角、任意圆锥面、球面、曲面、各种螺纹（公、英制，左、右旋，单、多头，）圆柱、圆锥螺纹和钻、铰、镗孔等。 特 点 ： （ 1） 机床采用传统的卧式车床布局整体设计，密封性好，符合国家安全标准。 （ 2） 全机铸件均采用树脂砂铸造，并经退火处理消除应力，独有的床脚连体设计刚性好。 （ 3） 机床 Z 轴、 X 轴采用伺服电机驱动、采用精密滚珠丝杠副、高刚性精密专用轴承传动，导轨采用国际流行的超音频淬火和“贴塑”工艺。各运动轴摩擦力小、反应快、精度高、寿命长。 （ 4） 机床控制系统采用国、内外优质系统控制，功能齐全、操作简便、精度稳定、工作可靠。 （ 5） 机床的床头箱采用模块化设计，经过有限元分析，结构先进合理。主轴系统的前后支承均采用高精度专用轴承，所有主传动齿轮都 经过磨削精加工，具有转速高、刚性强、精度高、热变形小、运转平稳，噪音低等显著特点。 （ 6） 机床采用自动润滑，定时、定量向丝杠、滑台供油，防止丝杠遇热膨胀，延长丝杠和轴承使用寿命，保证加工质量常年稳定。 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 4 - （ 7） 机床防护装置采用流线型设计，美观、大方、防水、防屑。 （ 8） 机床标准配置采用国内名牌的立式四工位电动刀架。 （ 9） 机床可根据用户要求配置手动、液压卡盘或手动、液压尾 。 主要技术参数： 最大加工外径： 500mm 最大加工长度： 120mm X 轴行程： 125mm Z 轴行程： 250mm 主轴孔径： 52mm 棒材容纳直径： 42mm 主 轴转速： 63 1800r/s X 轴快速移动： 15000mm/min Z 轴快速移动： 15000mm/min 重复定位精度： 0.002mm 定位精度： 0.005mm 刀具数量： 4 换刀时间： 0.4s 2 TK7640立式铣床 用途： 该机床 具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。工件一次装夹可以完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。 特点： （ 1） 全机铸件采用高品质米汉钠铸件，并经退火处理消除应力。 （ 2） 三轴 采用线性导轨 ,具有高刚性，低噪音，低摩檫等特性，适合于快速移动和高速切削。 （ 3） 三轴均采用预拉式功能，当高速运转时可以防止热变形，确保加工精度。 . （ 4） 三轴导轨采用全封闭防护罩，防护性能好。 （ 5） 合理的配重导向设计，避免配重块晃动，可以保证快速移动或啄钻提升精度。 （ 6） 气动换刀装置，换刀方便快捷，生产效率高。 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 5 - （ 7） 采用自动润滑，定期向丝杠供油，防止丝杠遇热膨胀，延长丝杠和轴承使用寿命，保证加工质量常年稳定。 （ 8） 机床重要部件采用进口产品，保证机床的高精度，长寿命。 主要技术参数： 工作台尺寸（ 长 X 宽） : 800X400mm 工作台行程（ X 向） : 600mm 工作台行程（ Y 向） : 400mm 主轴头垂直行程（ Z 向） : 600mm 主轴端面距工作台面距离 : 180-780mm 主电机功率 : 5.5kw 主轴转速范围（无级调速） : 63-3000r/min 主轴最大输出扭距 : 150NM 主轴最大轴向抗力 : 10000N 快速移动速度（ X、 Y、 Z 方向） : X、 Y:12m/min Z:6m/min 进给速度范围 : 1-2500mm/min 工作台承重 : 400kg 刀柄 : BT40 坐标定位精度 : X:0.025,Y/Z:0.022 重复定位精度 : X:0.015,Y/Z:0.012 坐标控制 : 三轴控制 数控系统 : FANUC-0i-MATE 1.4 加工四方刀架的刀具选择 刀具 材料： 刀具材料一般是指刀具切削部分的材料。它的性能优劣是影响加工表面质量，切削效率，刀具寿命的重要因素。选用新型刀具材料不但能有效地提高切削效率，加工质量和降低成本，而且往往是解决某些难加工材料的工艺关键。 刀具材料类型： 当前使用的刀具材料分 4 大类：工具钢（包含碳素 工具钢，合金工具钢，高速钢），硬质合金，陶瓷，超硬刀具材料。一般机加工使用最多的是高速钢与硬质合金 刀具选择应具备的性能 1）硬度和耐磨性 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 6 - 硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大切削金属所用刀具的切削刃硬度一般都在 60HRC 以上。 耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。组织中硬质点（碳化物，氮化物）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性还取决于和他的化学成分，强度，显微组织及摩擦区的温 度有关。 2）足够的强度和韧性 要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程中通常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具就必须具有足够的强度和韧性。 3）高的耐热性 耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持硬 度，耐磨性，强度和韧性的性能，刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的预热性能愈好，允许的切削速度愈高。 除高温硬度外，刀具材料还应具备在高温下抗氧化的能力，以及良好的抗粘结的能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。 4）良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具 材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具在断续切削或使用切削液时，常常受到很大的热冲击（温度变化剧烈）因而刀具内部会产生裂纹导致断裂。 5）良好的工艺性能 为便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如铸造性能，热处理性能，高温塑性变形性能，磨削加工性能。 6）经济性 经济性是刀具材料的重要指标之一，刀具材料的发展应结合本国资源。有的刀具虽然单成本很贵，但因其使用寿命很长，所以费用不一定很高，。因此在选用时，要考虑经济效果，同时要保证他的稳定性和可靠性。 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 7 - 数 车所需刀具选择 ： 表 1 1 数车刀具 数控铣床所需刀具选择 : 表 1 2 数铣刀具 序号 名 称 规 格 数量 1 直柄立铣刀 20 , 16,8 各 1 2 镶齿套式面 铣刀 18齿 (160)， 20齿 (200) 各 1 序号 名 称 规 格 数量 1 车刀 2020 mm；主偏角： 93 95； 副偏角 3 5； 刀尖圆角 R2.5； 1 2 2020 mm；主偏角 ： 93 95； 副偏角 50 55； 刀尖圆角 R1.6； 1 3 2020 mm；主偏角： 93 95； 副偏角 50 55； 刀尖圆角 R0.8； 1 4 内孔车刀 四方刀杆 2020 mm； 孔径范围 22-40 mm； 60mm刀杆伸长 40mm； 1 5 麻花钻 23， 36， 10， 14 各 1 6 直槽镗刀 1 7 中心钻 3 1 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 8 - 第二章 四方刀架 的工艺性分析 在生产中，凡是改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。如毛坯制造工艺过程，机械加工工艺过程，热处理工艺过程及装配工艺过程 等。 在许多情况下，工艺过程不是一成不变的，但在一定的生产条件下，应尽量使工艺过程制定的最为合理，最符合生产实际。将合理的，确定的工艺过程写成工艺文件，作为组织生产，管理和进行技术准备的依据，即为工艺规程。 工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 2.1 工艺路线的拟定 ： 拟定工艺路线是制定工艺规程中关键的一步，它与定位基准的选择有着密 切的关系。它包括选定各个表面的加工方法，确定是否要划分加工阶段，确定工序集中与分散程度，确定各个表面的加工顺序和装夹方法，详细拟定工序的具体内容等。应提出几套方案加以比较。工艺路线不但影响加工的质量和效益，而且影响工人的劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本等，必须认真考虑。 在分析研究零件土的基础上，对各加工表面选择相应的加工方法和方案。 （ 1） 端面 的加工： 端面 的加工方法主要有车削和 磨削 。当表面粗糙度要求较小时，则采用光整加工。根据表面加工要求的不同，采用不同的加工方案。 （ 2） 孔加工： 孔加工方案要根据被加 工孔的技术要求和具体的生产条件选用 （ 3） 平面加工 平面一般采用铣削和刨削加工。当有滑动表面和要求较高的平面时，还需在此基础上进行精加工。 平面的精加工方法通常有以下几种。 1) 刮研 适用于在单件小批生产中加工大型零件上的配合表面。 2) 磨削 广泛应用于中小型零件平面的精加工。 3） 精铣和精刨 未淬硬的中小型零件常常采用高速精铣的方法，大型零件则多采用宽刃精刨。 此外，对于配合精度要求特别高的小型零件的精密平面，常采用研磨的方法作为最后的精加工工序。 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 9 - 在选择表面的加工方法时，应与生产规模，零件材料及硬 度，零件的结构形状，加工表面的尺寸等许多因素统一考虑。必须结合生产实际，全面考虑，才能得到最佳的加工方案。 而各种加工方案所能达到的精度都有一个较大的范围。对于每一种加工方法，所能达到的加工精度越高，所消耗的工时和成本也越大。但两者之间并不完全成正比关系 当一种加工方法的加工精度超过一定的限度后，所需要的加工工时就会迅速增加，这就大大降低了生产率，增加了生产成本，所以是不经济的。 各种加工方法在正常条件下能经济的达到加工精度称为这种加工方法的经济加工精度。所谓正常的生产条件是指：完好的设备，使用合适的刀具和夹 具，一定熟练程度的工人，合理的工时定额等。 2.2 加工阶段的划分： 零件的加工质量要求较高时，必须把整个加工过程划分为几个阶段。 1) 粗加工阶段 2) 半精加工阶段 3) 精加工阶段 4) 光整 加工阶段 应注意的是，光整加工是以提高加工精度和减小表面粗糙度为主的，一般不能纠正被加工表面的形状误差和位置误差。 加工阶段的划分有如下及格优点： 1) 有利于保证加工精度。 2) 有利于合理地使用机床设备。 3) 粗加工安排在前，可及早发现毛坯的缺陷，以免继续加工造成工时的浪费。 4) 为了在机械加工工序中插入必要的热处理 工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然的要求把机械加工工艺过程划分为几个阶段，而每个阶段各有其特点及达到的目的 5) 精加工工序安排在最后 ，可有效的使竟加工后的表面不受或少受损伤。 2.3 工序的集中与分散 1.工序集中的特点是： 1) 减少了 设备的数量，减少了操作工的数量和生产面积； 2) 减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期； 3) 减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产效率，而且在一次装夹下加工了许多表面，也易于保证这些被加工表面之间的位置精度； 4) 因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而且复杂，因此机床和工艺装备的调整，nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 10 - 维修工 作量大 2.工序分散的特点是： 1) 采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易； 2) 对工人的技术要求低，仅需对其进行短时间的培训即可上岗 3) 生产准备工作量小，产品更新换代容易； 4) 设备及操作工数量较多，所需生产面积大。 单件小批量生产一般采用工序集中的方式，而大批大量生产既可以集中，也可以分散，应根据具体情况进行分析随着加工中心的快速发展，采用工序集中的生产方式是发展趋势。 2.4 加工顺序的安排： 1.加工工序的安排 在安排加工工序时，一般应遵循如下几个原则。 1)先粗后精。 2)先主后次。 3)基面先行。 4)先 面后孔。 一般零件的加工顺序为：精准面的加工主要表面的粗加工次要表面的加工热处理主要表面的精加工最后检验。 2.热处理工序的安排 热处理主要用来改善材料的性能和消除内应力。一般热处理工序在工艺过程中的安排如下。 1) 为改善金属的组织和加工性能而进行的预先热处理，如退火，正火等，一般安排在机械加工之前。 2) 为消除内应力而进行的时效处理工序，常安排在粗加工之后，精加工之前，或在各加工阶段之间安排几次，应根据零件的加工要求和刚性而定。 3) 为提高零件的力学性能而进行的最终热处理，如淬火，氮 化等，一般应安排在工艺过程的后期，但在该表面的最终加工之前。淬火前应安排去毛刺工序。 4) 装饰性热处理如发蓝等，一般安排在工艺过程的最后进行。 3.辅助工序的安排 工序是主要的辅助工序，它是监控产品质量的主要措施。在每道工序中，操作者必须进行自检，同时在下列情况下必须安排单独的检验工序： 1) 粗加工阶段 结束 之后 ； 2) 重要工序之后； nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 11 - 3) 零件从一个车间转到另一个车间之时； 4) 特种性能检验之前； 5) 零件全部加工结束之后。 四 方刀架的加工主要是有较高的定位配合，表面接触精度高。 （ 1） 零件图工艺性分析 : 该零件主要由平面，孔系及外轮廓组成，内孔的加工方法有钻孔，扩孔，绞孔，镗孔，拉孔，磨孔和光整加工等。根据加工方法选择原则。中间 36 孔的尺寸公差为 H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案。两端 15mm和 12mm孔处没有尺寸公差要求。 平面轮廓常用的加工方法有数控铣，线切割及磨削等。在本设计中，平面及外轮廓表面粗糙度要求 R2.5mm，可采用粗铣精铣 刮研 方案。选择以上方法完全可以保证尺寸，形状精度和表面粗糙度的要求。 （ 2） 确定装夹方案 : 由于夹具确定了零件在数控机床坐 标系中的位置，因而根据要求夹具能够保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。根据零件的结构特点，加工上表面， 36mm 内圆及其端 面和孔系时，可采用专用 夹具夹紧；铣削外轮廓时，应采用一面两孔定位方式。选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。 （ 3） 确定加工顺序 : 加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量，生产效率和加工成本。按照基面先行，先面后孔，先主后次，先粗 后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（ 36 端面 ）粗，精加工 25 端面 粗加工 C 面 孔系加工 精铣 C 面 刮研各表面 。 （ 4） 切削用量选择 : 切削用量包括主轴转速（切削速度），切削深度或宽度，进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是 : 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 切削深度 ap: 在机床、工件和刀具刚度允许的情况下， ap 就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 切削宽度 ae: 一般 ae 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般 ae 的取值范围为： ae=（ 0.6 0.9） Dc。 切削速度 Vc: 提高 Vc 也是提高生产率的一个措施，但 Vc 与刀具耐用度的关系比较密 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 12 - 随着 Vc 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 Vc 的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚 30CrNi2MoVA 时， Vc 可采用8m/min 左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时， Vc 可选 200m/min 以上。 主轴转速 n(r/min): 主轴转速一般根据切削速度 Vc 来选定。计算公式为： n=1000Vc/d 式中， d 为刀具或工件直径（ mm）。 数控机 床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 进给速度 Vf。 Vf 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf 的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时， Vf 可选择得大些。在加工过程中，Vf 也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。 因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。 背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上。背吃刀量可达 810mm。半精加工时，背吃刀量取为 0.52mm。精加工时，背吃刀量取为 0.20.4mm。 1) 以 25 +0.023 0 端面与 25 +0.023 0 孔的轴线垂直要求不大于 0.023mm，让刀架表面转位灵活。 25 +0.023 0 端面平 面度要求不大于 0.008mm, 高精度可保证接触及润滑性好。 15 +0.019 0 与 25 +0.023 0 孔的同轴度高为 0.05mm，以及以 25 +0.023 0 为对称的两个 15 +0.019 0 孔的位置精度为0.02mm。 2) 36 与 25 +0.023 0 对接处加工退刀槽至 37 0.mm1 距 36 端面为 390 -0.8宽 3mm 侧面 10 +0.030 0 螺栓孔将刀架锁紧在手柄上推动旋转提出尺寸公差要求。 C 表面淬火以保证接触面强度和硬度及耐磨性。 3) 25 +0.023 0 表面进行 磨削加工以满足平面度要求。 4) 分析毛坯的余量大小及均匀性 ， 主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削，也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理后的淬火板坯。 5) 毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坏余量是否稳定。毛坯主要指锻、铸件，nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 13 - 因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量多少不等，铸造时也会因沙型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不等。此外，锻、铸后，毛坯的 翘曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。在通用铣削工艺中，对上述情况常常采用划线时串位借料的方法来解决。但是在采用数控铣削时， 次定位将决定工件的 “命运 ”，加工过程的自动化很难照顾到何处余量不足的问题。因此，除板料外，不管是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点应该引起特别重视。在这种情况下，如果已确定或准备采用数控铣削，就应事先对毛坯的设计进行必要更改或在设计时就加以充分考虑，即在零 件图纸注 明的非加工面处也增加适当余量 。 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 14 - 第三章 四方刀架 工艺规程的设计 3.1 确定 四方刀架 毛坯的制造方式 零件材料为 45 钢，零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性，因此应选择煅造，提高零件的刚度和强度，以增强刀具加工的位置精度。由于产量为中批量并毛坯外形简单，采用模煅。下图为毛坯图 图（一） 图 3 1 毛坯 3.2 四方刀架基准 面 的选择 基 准 面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基 准 面选择得正确与合理，可以使加工质理得到保证，生产得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。 基准的选择 毛坯为锻件，从结构的要求看，选 36 端面作粗基准，加工 25 端面，然后以 25 端面为精基准，加工所有面。（基 准重合原则） 3.3 加工四方刀架 工艺路线 的确定 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要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，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，以便使生产成本尽量下降。 a)工艺路线方案一： 铣 36 端面 铣四个侧面 铣四个侧面压力槽，留精加工余量，精铣 C 面 粗、精车 25 端面，车环形滑槽，钻 25 孔至 23，扩 24.8，铰 25+0.023 0 ,倒角 . 精车 36端面 ,镗孔 36,车退刀槽 ,倒角 . nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 15 - 孔 14,扩孔 14.85, 铰孔 14.95,精铰 15+0.019 0 . 钻 8- 10.2,攻 8-M12-6H,翻钻 9.8,扩 10.2,铰孔 10+0.03 0 ,攻 M12-6H. 倒角 C 面淬火 ,HRC40-45 刮 25端面 终检 ,清洗 b)工艺路线方案二： 粗、精车 36端面，钻孔 25+0.023 0 至 23,镗 36孔 ,车退刀槽 37 0.1 3,倒角 . 铣四个侧面 铣压力槽 ,C面留加工余量 ,精铣 C面 . 在 25+0.023 0 端面 ,车环形槽 ,镗 25+0.023 0 孔至尺寸 ,倒角 中检 钻铰 4 15+0.019 0 钻 8 M12-6H至 10.2、攻丝，钻 9.8,铰 10+0.03 0 扩 10.2,攻丝 倒角 表面 C 淬火 磨 25端面 ,磨 36端面 磨四侧面 刮 25端面 清洗、终检 工艺方案比较和分析： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一应先粗铣 25端面以 36端面为粗基准然后以加工好的 25端面为精基准，相应铣四侧面和压力槽，工序比较集中、合理，但精铣 C面应另设一道工序， 25端面还要磨削。方案二：先加工 36端面并可以便于加工侧面和压力槽时利于装夹，但要经常换用机床影响效益。并精铣 C面和铣压力槽分成两道工序。 改过后具体工艺过程如下： 工艺路线方案 ： 粗铣 25端面 粗精铣四侧面 铣四侧压力槽 C面，留精加工余量 粗精车 36端面，钻孔 23，扩孔 36，镗 37 0.1退刀槽 ,倒角 精车 25端面 ,车环形滑槽 ,扩孔 24.8,粗铰 24.94,精铰 25 +0.023 0 倒角 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 16 - 钻孔 14,扩孔 14.85,粗铰 14.95,精铰 15+0.019 0 钻孔 8 10.2,攻丝 8-M12-6H,钻孔 9.8,扩孔 10.2,铰孔 10+0.030 0 攻丝 M12-6H 精铣 C面 C面淬火 HRC40-45 磨面 倒角 刮面 去毛刺 ,清洗 ,终检 图 3 2 铣床 装夹方式 4 套筒 5 定位 销 6 支乘板 7 六角螺钉 8 垫圈 9 手柄螺母 10 内六角螺母 11 定位键 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 17 - 表 3 1 机械加工工艺过程卡片 徐工院 产品名称 四方刀架 零件名称 方刀架 每台件数 材料 牌号 45 b=0.67Gpa 毛坯 种类 模煅 毛坯 毛坯外形尺寸 13077 每毛坯 可制件数 名称 45 钢 工序号 工序 名称 工 序 内 容 车间 设备名称 及型号 夹具名称 及编号 切削刀具 01 铣 粗铣 25端面 铣工车间 TK7640 数控铣床 镶齿套式面铣刀 02 铣 粗精铣四侧面 铣工车间 TK7640 数控铣床 镶齿套式面铣刀 03 铣 铣四侧压力槽 铣工车间 TK7640 数控铣床 镶齿三面刃铣刀 04 车 粗精车 36 端面 ,钻 23 通孔 ,扩钻 36孔 ,镗退刀槽 车工车间 CAK6150DJ数控车床 锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、 车刀、直槽镗刀 05 车 精车 25端面，车环形滑槽 , 扩孔 24.8,粗铰24.94, 精铰 25+0.023 0 ，倒角 车工车 间 CAK6150DJ数控车床 专用夹具 成形车刀 06 钻 钻孔 14,扩孔 14.85,粗铰14.95,精铰 15+0.019 铣 工车间 TK7640 数控铣床 07 钻 钻 8- 10.2,攻8-M12-6H,翻钻9.8,扩 10.2,铰孔 10+0.03 0 ,攻M12-6H. 铣 工车间 TK7640 数控铣床 08 铣 精铣 C面 铣工车间 TK7640 数控铣床 专用夹具 直柄立铣刀 09 C面淬 HRC40-45 10 磨面 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 18 - 11 倒角 12 刮面 13 去毛刺 ,清洗 ,终检 设计 张进 指导 徐鲲鹏 审 核 3.4 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、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、 毛坯尺寸据机械制造工艺简明手册（以下称：工艺手册）据表 2.2-25 2.2-20 查得 : 尺寸 125 0 -0.6单边加工余量为 2.02.5mm 偏差为 1.0mm 尺寸 720 -0.12单边加工余量为 2.02.5mm 偏差为 0.5mm 则取毛坯尺寸为 130x130x77 的方块 2、 25+0.023 0 和 36的内孔加工 : 毛坯为实心不冲孔 25+0.023 0 孔精度界于 IT-IT8 之间参 表 2.3-8或表 2.3-9确定工序尺寸和余量 钻孔 : 23mm 镗孔 : 36 深 390 -0.8 2Z=13mm 扩小孔 : 24.8mm 2Z=1.8mm 铰孔 : 25+0.023 0 2Z=0.2mm 3、定位孔 15+0.019 0 X4的加工 精度参 表 2.3-8 钻孔 : 14mm 扩孔 : 14.85mm 2Z=0.85mm 粗铰 : 14.95mm 2Z=0.1mm 精铰 : 15+0.019 0 4、 9-M12-6H并攻丝 查 表 2.3-8及 2.3-20 钻孔： 8X 10.2mm 攻丝 : 8-M12 5、 M12-6H定位销孔 查 表 2.3-9 钻孔 : 9.8mm 扩孔 : 10.2mm 2Z=0.4mm 铰孔 : 10+0.030 0 2Z=0.2mm 攻丝 :M12-6H nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 19 - 6、 25+0.023 0 端面 nP=0.015mm 3.5确定切削用量及工时 工序一： 粗铣 25端面：用计算 法确定切削用量及工时 工件材料： 45号钢 b=0.67Gpa 模煅 加工要求 ：粗铣 130X130 端平面 深度 ap=1-2mm 量具 :游标卡尺，千分尺 机床： TK7640 刀具： 镶齿套式面铣刀 铣刀直径 200mm 齿数 Z=20 fz=0.08mm/齿 ap=1.5mm 参 （以下简称： ） V=CvD0.25/T0.2t0.1fz0.2B0.5Z0.1 Cv=73 D=200 T=240 t=1.5 B=135 Z=20 参 表 10-106 得 V=51.82m/min Kmv=1.0 Ksv=1.0 KTv=0.87 KBv=1.0 KZv=1.0 所以 V=45.08m/min n= 1000v d =1000x45.08 3.14x200 =71.78r/s 参 表 4.2-36 取 n=75r/s 则 v=47.1m/min 工作台每分钟进给量 fm=fzZnw=0.08x20x75=120mm/min 参 l1=28.5mm l2=4mm tM=l+l1+l2/fm=130+28.5+4/120=1.35 (min) nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 20 - 表 3 2 机械加工工序卡片 徐州工院 产品型号 零件 图号 工序号 01 共 8 页 产品名称 四方刀架 零件 名称 方刀架 工序名称 粗铣 25端面 第 1 页 材 料 硬 度 牌号 名称 45 45 钢 207241HBS 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 铸造毛坯 130*77 1 设备名称 设备型号 同时加工件数 数控铣床 TK7640 1 夹具编号 夹具名称 切削液 乳化液 工步号 工步内容（单位： mm） 刀具 量具 走刀长度 走刀次数 主轴转数 ( r/s ) 切削速度（ m/min） 进给量 （ mm/min） 背吃刀量（ mm） 工步工时 1 粗铣 25端面 镶齿套式面铣刀 游标卡尺 1200 2 75 45 120 5 1.35 编制 张进 校对 审核 工序二 :铣四侧面 量具 :游标卡尺，千分尺 刀具： 镶齿 套式面铣刀 铣刀直径 200mm 齿数 Z=20 fz=0.08mm/齿 ap=1.5mm 参 （以下简称： ） nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 21 - V=CvD0.25/T0.2t0.1fz0.2B0.5Z0.1 Cv=73 D=200 T=240 t=1.5 B=135 Z=20 参 表 10-106 得 V=51.82m/min Kmv=1.0 Ksv=1.0 KTv=0.87 KBv=1.0 KZv=1.0 所以 V=45.08m/min n= 1000v d =1000x45.08 3.14x200 =71.78r/s 参 表 4.2-36 取 n=75r/s 则 v=47.1m/min 工作台每分钟进给量 fm=fzZnw=0.08x20x75=120mm/min 参 l1=28.5mm l2=4mm tM=2x(l+l1+l2/fm)=2x(75.5+28.5+4/120)=1.8 (min) 表 3 3 机械加 工工序卡片 徐州工院 产品型号 零件 图号 工序号 02 共 8 页 产品名称 四方刀架 零件 名称 方刀架 工序名称 铣四侧面 第 2 页 材 料 硬 度 牌号 名称 45 45 钢 207241HBS 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 铸造毛坯 130*77 1 设备名称 设备型号 同时加工件数 数控铣床 TK7640 1 夹具编号 夹具名称 切削液 乳化液 nts徐州工业职业技术学院毕业设计说明书 - 22 - 工步号 工步内容（单位： mm） 刀具 量具 走刀 长度 走刀 次数 主轴转数 ( r/s ) 切削速度（ m/min） 进给量 （ mm/min） 背吃 刀量（ mm） 工步工时 1 铣四侧面 镶齿套式面刀 游标卡尺 175 2 75 45 120 5 1.8 编制 张进 校对 审核 工序三 :铣四侧压力槽 刀具： 镶齿三面刃铣刀 铣刀直径 160mm 齿数 Z=18 fz=0.05mm/齿 ap=25mm ae=29mm T=150 参 表 10-106 量具 :游标卡尺，千分尺 参 表 3.4及 3.27 V=CvdqvKv/Tmaxv p fyv z auv e zpv Cv=48 qv=0.25 xv=0.1 yv=0.2 uv=0.3 pv=0.1 m=0.2 Kmv=1.15 Ksv=1.0 KTv=1.0 KBv=1.0 得 V=26.8m/min n= 1000v d =1000x45.08 3.14x200 =53.4r/s 参 表 4.2-36 取 n=60r/s 则 v=30m/min 工作台每分钟进给量 fm=fzZnw=0.02x20x60=24mm/m
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