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机械制造技术课程设计说明书 设计题目： 制定方刀架零件（图 5加工工艺 设计钻 8 孔的钻床夹具 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械工程系 2013 年 12 月 10日 目 录 序言 . 1 第一章 刀架加工工艺 . 2 零件的分析 . 2 件的作用 . 2 件的工艺分析 . 2 毛坯的确定 . 2 坯加工方法的确定 . 2 坯尺寸及加工总余量的确定 . 3 经查阅工艺手册确定零件的毛坯尺寸，详见表毛坯图。 . 3 工艺规程设计 . 3 1 3 1 定位基准的选择说明 . 3 1 3 2 不同工艺路线的分析比较 . 3 . 5 序尺寸及其公差 . 5 . 6 . 6 第二章 机床夹具设计 . 16 2 1 机床夹具概念 . 16 2 1 1 机床夹具概念 . 16 2 1 2工件的安装 . 16 2 1 3 机床夹具的功用 . 16 2 2夹具设计的基本要求 . 17 2 3夹具设计方法和步骤 . 17 2 3 1 研究原始资料，明确设计任务 . 17 2 3 2 夹具结构方案的设计 . 17 2 4夹具总图的绘制 . 19 结 论 . 21 参考文献 . 22 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 1 序言 大学临近尾声，我们很多的基础课，比如机械原理 机械设计机械制造基础工装设计都已经结束了。机械制造工艺学课程设计就是我们学完了这些基础课，技术基础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之前对所学的各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此。它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 对我个人而言，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，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 由于知识范围的限制和能力的欠缺，在整个设计过程中我存在很多 的不足，但是在老师的知道下我真的学到了很多以前没有接触到的知识和能力。 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 2 第一章 刀架加工工艺 零件的分析 件的作用 题目所给定的零件是车床上的方刀架，其主要作用就是通过装在支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。 件的工艺分析 方刀架以下表面为基准加工加工其周围一系列的孔，孔之间有一定的位置要求，现将加工部位分述如下： 1、以下表面和中心通孔为基准的表面 这组表面先加工下表面，此表面精 度要求高，其表面粗糙度要求达到 求平面度 对于零件图中 此表面为基准加工 48 2、工件表面的孔 钻攻 8 ，钻孔 16通孔 2 26，攻 20,攻 30，扩孔 系列孔加工时通过钻模板来保证位置精度，其中 48必须在 16 16面 100： 内壁表面粗糙度要求达到 毛坯的确定 坯加工方法的 确定 根据零件加工工艺性及零件尺寸精度，在选择毛坯的加工方法时，要综合分析零件的轮廓，尺寸精度，形状，位置，加工表面技术要求，最终确定了采用模锻来制造毛坯，精度等级 2级。 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 3 坯尺寸及加工总余量的确定 经查阅工艺手册确定零件的毛坯尺寸，详见表毛坯图。 工艺规程设计 1 3 1 定位基准的选择说明 基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，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的问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进 行。 1 、粗基准的选择 粗基准的选择应满足以下的要求： 保证加工其他面时有足够的加工余量。 保证精加工时定位面有一定的精度。 为满足上述要求，应选下表面作为粗基准。 2、 精基准的选择 为了保证阶精度，采用底面为精基准，符合基准重合原则和基准统一原则。 1 3 2 不同工艺路线的分析比较 工艺方案 1 工序 1：备料 工序 2：锻造毛坯 工序 3：热处理（正火） 工序 4：车端面 粗镗孔至 精镗孔至 48镗孔 倒角 3 45 工序 5：掉头车 另一端面，精镗孔 60 车倒角 45 工序 6：铣四侧面 工序 7：铣通槽 工序 8：钻通孔 15，扩孔至 孔至 16 84底孔，攻螺纹 8尔滨理工大学荣成学院课程设计 4 钻通孔 2 26 攻螺纹 2 20，攻螺纹 30 扩底孔 工序 9：钻扩槽内斜孔至 斜孔至 10序 10：铣槽 序 11：铣槽 序 12：铣端面四周的倒棱 工序 13：精铣通槽基面 工序 14：磨下表面 工序 15：磨四周面 工序 16：终检：上表面的跳动允差 的基面平面度允差 面的平面度允差 动允差 序 17：倒锐角去毛刺 工序 18：清洗 工序 19：发兰 工艺方案 2 工序 1：备料 工序 2：锻造毛坯 工序 3：粗铣底面 工序 4：精铣上面（从底面为基准压紧） 工序 5：粗铣四侧面 工序 6：铣通槽 工序 7：半精磨上面（留量） 工序 8：半精磨另五面 工序 9：镗孔扩孔 48镗孔 倒角 3*45 工序 10：扩孔 60 倒角 45 工序 11：铣槽 序 12：铣油沟 序 13：钻攻 2 20 30 钻攻 8 工序 14：钻铰 10斜孔 工序 15：钻通孔 15，扩孔至 孔至 16孔 序 16：去毛刺 工序 17：磨六面 工序 18：清洗 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 5 工序 19：检验 工序 20：发兰 方案一基准易于选择，加工性比较好。综合对可得，工艺一优于工艺二。最终选择工艺路 线一为本次设计的加工工序。 择机床设备及工艺装备 为了适应成批量生产的要求，通常选择以通用机床为主，辅以少量专用机床的流水线，刀具量具围绕相关机床而具体定夺。详见工艺卡片。 （ 1）车端面及镗内孔时，考虑到生产效率及装夹方便，采用 床 。 车 端 面 时 ， 刀 具 采 用 端 面 车 刀 ， 刀 杆 尺 寸16*25r=90 ,5 ,2 ,孔时采用 90硬质合金 刀。倒角要求 3*45，采用成形车刀。夹具采用四爪夹盘和量具采用赛规及游标卡尺。 （ 2）铣工件四侧面 ，采用 式铣床，刀具采用锥柄立铣刀，夹具采用专用夹具，量具采用游标卡尺 . （ 3）钻孔及攻螺纹（工序简图 8），考虑到生产效率及装夹方便采用设备为组合钻床，进行多工位加工，夹具采用专用夹具，量具采用游标卡尺。 （ 4）磨工件下表面合磨四周面时的工序，选用加工设备为卧轴矩台平面磨床，磨削刀具选用砂轮，夹具采用电磁夹紧，量具为游标卡尺。 （ 5）铣槽 油沟 端面四周的倒棱、铣通槽基面等工序时采用 式铣床。夹具为专用夹具。铣槽 采用 18 的圆柱铣刀，铣油沟 采用 8 直柄立铣刀，倒棱时采 用 4 端面铣刀，铣通槽时采用周面圆柱铣刀。量具采用游标卡尺和样板。 （ 6）钻铰槽内斜孔 10，机床采用型号为 摇臂钻床，夹具采用专用夹具，刀具为 直柄麻花钻和 10 的锥柄机用铰刀，量具采用10的塞规。 定机械加工余量，工序尺寸及其公差 根据机械制造工艺手册， 分别确定机械加工余量，以及尺寸及其公差，如加工工序图表所示：结合毛坯图和零件图可知各轴径的总余量分布如下 8此孔精度 参照手册确定工序尺寸及余量为： 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 6 粗镗： 镗： Z 6 孔： 15孔： 2Z=孔： 16 2Z= 孔： 孔： 2Z=9 粗铣通槽 2Z 3铣通槽 2Z=2 2Z 1写工艺卡片和机械加工工序卡片 定切削用量及基本工时 车端面 粗镗孔至 精镗孔至 48精镗孔 倒角 3*45 本工序采用计算法 1. 加工条件 工件材料 :45 钢正火 , b=锻 加工要求 :车方刀架底面 ,粗镗 48镗孔至 48镗孔 角 3床 床 刀具 : 端面车刀 : 刀片材料 刀杆尺寸 160 ,5 ,2 ,质合金浮动镗刀 2. 计算切削用量 1). 车端面7 吃刀深度 刀量 f=r (表 3计算切削速度 (表 3耐用度 t=45 x v y a f （ =0 . 1 8 0 . 1 5 0 . 5292 0 . 8 1 1 1 . 5 44 5 5 0 . 6 =168m/(s) 确定机床主轴转速 （ = 1000 86=5r/s (300r/按机床选取 s (320r/ (表 4所以实际切削速度 v=86/1000=s (186m/切削工时 L=186/2 1 2 3l 2 l = 0 l = 3 m m 9 3 2 0 5t 5 . 3 0 . 6 =30s (2). 粗镗孔至 取刀杆直径 D= 25杆伸出量 125工余量 z=(2= 90硬质合 金 F=r (表 3V= (1 20% )（ s (表 3 19及手册第 102页“镗孔切削用量” ) ） 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 8 =1000 / s (513r/按机床选取 s (500r/所以实际切削速度 V= *000=s (74m/切削工时：（表 7 1） L=35 1 2 3 = 2 m mT m = L + l 1 / ( n w * f )9 3 2 0 5l 1 6 l = 4 m m l = 3 m m 3 0 . 6 1 8 57 . 9 0 . 1 5 6 1 1 （ = 35 =精镗孔至 48用同一刀杆， f=r (表 3 15) V= (1 20% ) s =1000 s (510r/按机床选取 s (500r/所以实际切削速度 V= *48*000=s (75m/切削工时：（表 7 1） L=35 1 = 35 =(精镗孔至 48.2 f=r (表 3哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 9 V=s =1000 s (507r/按机床选取 s (500r/所以实际切削速度 V= *000=s (75m/切削工时：（表 7 1） L=8 1l=2 = =( 倒角 3*45 f=r (参照表 3V=s (参照表 3 21) =1000 s (162r/按机床选取 s (160r/ （表 4 3） 切削工时：（表 7 1） L=31l=2 = 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 10 =(掉头车另一端面，精镗孔 60，车倒角 5 此端面与上一工序底面相同，即 f=r 20r/0s ( 精镗孔 60 取刀杆直径 D= 25杆伸出量 125工余量 z=(2= 90硬质合金 F=r (表 3V= (1 20% ) s (表 3 19 及手册第 102页“镗孔切削用量” ) =1000 s (513r/按机床选取 s (500r/所以实际切削速度 V= *000=s (74m/切削工时：（表 7 1） L=35 1l=2 35 =(倒角 5 f=r (参照表 3V=s (参照表 3 21) 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 11 =1000 =s (130r/按机床选取 s (125r/ （表 4 3） 切削工时：（表 7 1） L= 1l=2 =21s (铣四侧面 z (表 3 28) V=s (表 3 30) 采用高速钢锥柄立 铣刀， 0数 z=8 1 0 0 0 0 3 5 0 s (145r/按机床选取 s (150r/(表 4 17) 所以实际切削速度 V= *dw*000=0*000=s 切削工时： L=13312l 1 6 l = 4mmm 1 1 3 3 1 6 32 =(铣通槽 z (表 3 28) V=s (30m/(表 3 30) 采用高速钢铲齿锥柄立铣刀， 2数 z=5 000V/（ *=1000* *50) s (298r/哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 12 按机床选取 r/s (300r/(表 4 17) 所以实际切削速度 V= *dw*000=2*5/1000=s 切削工时 ： L=13212l 1 6 l = 4 m 3 1 3 3 1 6 35 0 =(攻螺纹 8 通孔 扩底孔 钻孔 15 扩孔 16此工序采用组合钻床，所以取其一计算 钻 15孔 f=r*r (表 3V=s =1000 5 s (318r/所以实际切削速度 V= *15*000=s 切削工时：（表 7 1） 切入 1l=10l=853 85 10 =66s ( 钻扩槽内斜孔 16钻 f=r*r (表 3哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 13 V=s =1000 s (487r/按机床选取 s (530r/(表 4 17) 所 以实际切削速度 V= *000=s 切削工时：（表 7 1） 切入 1l=5l=252 5 25 =( 铰孔 10 f=表 3V=s (表 3 1 0 0 0 0 83 1 0 s (454r/按机床选取 r/s (420r/ 所以实际切削速度 V= *10*7/1000=s 切削工时： 切入 1l=5l=252 5 2 257 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 14 =9s ( 铣槽 z (表 3 28) V=s (27m/(表 3 30) 采用高速钢圆柱铣刀， 8数 z=6 =1000 8 s (477r/按机床选取 s (457r/(表 4 17) 所以实际切削速度 V= *dw*000=8*6/1000=s 切削工时： L=458mm 2 4 5 1 8 57 6 =(铣油沟 R4 z (表 3 28) V=s (21m/(表 3 30) 采用工具钢立铣刀， 数 z=3 =1000 s (835r/按机床选取 5r/s (900r/ 所以实际切削速度 V= *dw*000=*15/1000=s 切削工时： L=851l 20l=5尔滨理工大学荣成学院课程设计 15 12 8 5 2 0 51 5 0 3 =(铣端面四周的倒棱 z (表 3 28) V=s (18m/(表 3 30) 采用高速钢端面铣刀， mm =1000 23r/s (1433r/按机床选取 s (1600r/ 所以实际切削速度 V= *dw*000=*000=s 切削工时： L=4*132 5281l 3l=02 ) 5 2 8 0 32 6 3 =(精铣通槽基面 z (表 3 28) V=s (21m/(表 3 30) 采用圆柱立铣刀 1000 2 s (179r/按机床选取 s (190r/ 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 16 所以实际切削速度 V= *dw*000=2*000=s 切削工时： L=1321l l=42 1 3 2 1 3 3 0 =95s (第二章 机床夹具设计 2 1 机床夹具概念 2 1 1 机床夹具概念 在机床制造厂的生产过程中用来安装工件使之固定在正确位置上 ,完成切削加工、检验、装配、焊接等工作 ,所使用的工艺装备称为夹具。 2 1 2 工件的安装 在机床上加工工件时 ,为了保证工件被加工表面的尺寸 ,几何形状及相互位置精度方面的要求 ,事先必须将工件正确地安装到机床加工位置上去工件的安装一般包括定位和夹紧两个过程：即首先应使工件相对于机床及刀具占有一个正确的位置，这就是工件的定位，然后将工件紧 固在这一既定位置上，使之不因受切削力、重力、离心力和惯性力作用发生位置改变，这就是工件的夹紧。工件的安装一般有两种方式：直接在机床工作台或通用夹具上安装；采用专用夹具安装。本次安装为第二种。 2 1 3 机床夹具的功用 （ 1）保证产品加工精度，稳定产品质量； （ 2）提高生产率，降低加工成本； 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 17 （ 3）改善工人劳动条件； （ 4）扩大机床的工艺范围。 2 1 4 机床夹具的组成 机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同的结构形式，但就机床夹具具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、夹 紧装置、导向对刀元件、连接元件、其它装置和元件、夹具体。 2 2 夹具设计的基本要求 （ 1）稳定地保证工件的加工技术要求； （ 2）提高机械加工的劳动生产率，降低工件的成本； （ 3）结构简单，便于制造和维修； （ 4）操作安全、方便。 2 3 夹具设计方法和步骤 2 3 1 研究原始资料，明确设计任务 本次是对 床的方刀架进行加工，根据任务说明书，采用组合钻床加工，夹具是安装在回转工作台上的。 2 3 2 夹具结构方案的设计 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。 定位方式 主要由面接触来完成 ， 由长销小平面加一定位板进行 定位，由液压系统进行压紧 ，以保证工件的加工精度。 工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，一般分为两类：一类是夹具有关的影响因素即定位误差，对刀误差。夹具在机床上的装配误差和夹具的制造误差。另一类还有工艺系统中其他影响加工精度的因素，称为加工方法误差。 （ 1） 定位误差 由于一批工件逐 个 在夹具体上定位时，各个工件所占的位置不完全一致，形成误差，这称为 定位误差。由于加工中基准重合，而基准不重合误哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 18 差不重要，重要在圆跳动 定位误差为 （ 2） 对刀误差 采用钻模进行钻孔加工时，由于钻套内孔径误差，使刀具轴线偏离规定的位置，其对加工尺寸影响为 23 ( 2 ) S H （ 2 刀具在钻套中倾斜引起的轴线偏移量 钻套的最大配合间隙 H 钻套的中高度 S 排屑的空间 B 被加工的孔深度 由公式 (2 0 1 5 (1 2 2 7 = 3） 加工方法的误差 由于机床精度，刀具的精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统的受力变形和热变形等因素造成的加工误差统称为加工方法误差，取 G=3K= = 2 2 23( ) ( )D T X=该夹具加工方法可取。 计定位元件 方刀架中心孔 48是通孔， 定位时可利用此孔，加上底面，在工件 侧面配以定位板即可达刀对工件的完全定位。即可保证工件不能旋转 ，不 会 上下窜动。 为了迅速准确地确定刀具与夹具的相互位置， 适应成批生产采用组合钻床，设计专用的钻模板。 当刀具进给时由 钻模板 来找正位置。 4 因为工件属于大批量生产，宜采用专用夹紧装置， 通过穿过零件中心的拉杆，由卡环卡住工件 ，采用液压传动， 拉紧工件。 。 5 具体 将定位、导向、夹紧机构连接在一体，并能正确的安装在机床上。由于液压缸中活塞杆为动力件， 考虑刀工件的加工方向，将其置于夹具体下方，夹 具体外围由肋板支起，中心为空。 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 19 2 4 夹具总图的绘制 （ 1）夹具总图应遵循机械制图国家标准绘制，图形大小的比例尽量去1： 1，为求使绘制的夹具总图具有良好的直观性，如工件过大时选用 1： 2等缩小比例，过小时取 2： 1的比例。 （ 2）在总图中应以最少数量视图清楚地表示出夹具的工作原理和结构，表示各种元件或装置之间的位置关系等。 （ 3）绘制总图的顺序：先用点划线绘出工件的轮廓外形及定位基准，并用网状线显示出加工余量；把工件轮廓视为透明体，然后按着工件的形状及位置依次画出定位、导向、夹紧及其它元件或装置的具体结构；最后绘制夹具体，形成一个完整的夹具。 （ 4）在夹具总图上标注出零件编号，按规定要求填写标题栏和明细表。 （ 5）确定并标注有关尺寸和夹具技术要求。 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 20 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 21 结 论 设计是我们每个大学生在通过大学学习后都会进行的一个必修课，在我们大学生的学习中，课程设计是我们大学生学习生活中的一个重要的、总结性的、理论和实践相结合的教学环节，是综合运用所学知识和技能的具体实践过程。通过本次课程设计，我对所学的专业知识有了更深 刻的理解和认识。我的课程设计内容源于生产实践，使得毕业设计和实践得到了充分的结合，有利于培养解决工程实际问题的能力。 在设计过程中，通过把自己几年来所学到的专业知识和实践相结合，并运用到设计中，我顺利的完成了这次的课程设计的各个项目的任务。但在设计过程中，我对一些理论问题掌握的不够充分，经过多次向指导老师请教才得以解决。在今后的学习和工作中，我会更多的吸取相关方面的知识，不断提高自己的专业水品平的能力。 通过本次课程设计，我了解和掌握了机械、液压等方面的诸多知识，锻炼了自己的分析问题和解决问题的能力，并积累 了一定的实践经验，为今后的工作打下了坚实的基础。但由于时间紧、任务重，再加上本人的知识水平和能力有限，以及经验不足，实际中难免存在一些缺点和错误，欢迎各位老师给予批评指正。 在设计过程中，我得到了老师的精心指导，以及其他老师和同学的大力帮助，感觉受益匪浅，在此我再一次的向他们表示我衷心的感谢！ 哈尔滨理工大学荣成学院课程设计 22 参考文献 1梅伶 模具课程设计指导 北京：机械工业出版社， 2010 2魏春雷 冲压工艺与模具设计 北京：北京理工大学出版社， 2008 3王卫卫 材料成形设备 北京：机械工 业出版社， 2010 4甘永立 几何公差与检测 上海：上海科学技术出版社， 2008 5杨占尧 冲压模具图册 北京：高等教育出版社， 2008 6. 孙桓，陈作模，葛文杰机械原理北京：高等教育出版社， 2006 7. 翁其金 冷冲压技术 北京：机械工业出版社， 2000 8. 丁松聚 冷冲模设计 北京：机械工业出版社， 1994 9. 成虹 冲压工艺与模具设计 北京：高等教育出版社， 2000 10. 杜东福 冷冲压模具设计 长沙：湖南科学技术出版社， 1985 11. 吴诗淳 冲压工 艺学 西安：西北工业大学出版社， 1995 12. 骆志斌 模具工实用技术手册 南京：江苏科学技术出版社， 学生姓名： 学 号： 专 业： 指导教师： 题 目： 制定方刀架零件（图 5加工工艺，设计钻 8 孔的钻床夹具 内 容 序号 文 件 名 称 数 量 1 说明书 22 页 2 夹具装配图 1 张 3 零件图 4 张 4 工艺过程卡 2 张 5 工序卡 2 张 哈理工荣成学院 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零 （部） 件图号 共 2 页 产品名称 零（部）件名称 第 1 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切 削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切 削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 1 钻 柄麻花钻 720 2 钻 孔 柄麻花钻 720 3 钻孔 8-14 柄麻花钻 720 14 1 4 攻螺纹 8牙机用丝锥 120 16 1 5 攻螺纹 牙机用丝锥 160 20 1 编制 （日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 孙长富 哈理工荣成学院 机 械 加 工 工 序 卡 产品型号 零（部）件图号 共 2 页 产品名称 零（部）件名称 第 2 页 车 间 工序号 工序名称 材料牌号 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 夹 具 编 号 夹 具 名 称 切 削 液 工序工时 准终 单件 序号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴 转速 (r/切削 速度 (m/进给 量 (mm/r) 切削 深度 (走刀次数 时间定额 机动 辅助 6 攻螺纹 牙机用丝锥 160 15 1 7 钻 15 孔 15 直柄麻花钻 720 15 1 8 扩孔至 孔钻 720 15 1 9 铰孔至 16 16 铰刀 720 15 1 编制（日期） 审核（日期） 会签（日期） 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 更改文件号 签字 日期 孙长富 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 产品型号 零（部）件图号 第 1 页 产品名称 零（部）件名