推动架夹具、刀具课程设计

1、制 造 技 术 项 目 综 合 训 练设 计 说 明 书设计题目 设计 “推动架”零件的机械加工工艺规程及工艺装备 (年产量为 4 0 0 0件) 设计者 黄欢、夏中秋、江治均、付靖、王顺利、龙贞元指导教师 奚晓凤、汪惠群 上 海 电 机 学 院机械设计制造及自动化系2015年 12 月 30 日上海电机学院制造技术项目综合训练任务书题目： 设计 “推动架”零件的机械加工工艺规程及工艺装备(年产量为 4 0 0 0件) 内容 : 1.零件图1张 2、毛坯图1张3、机械加工工艺过程综合卡片 1套4、专用夹具结构设计装配图 1张5、专用夹具结构设计零件图 1张6、可转位车刀刀杆设计图 1套7、实训

2、设计说明书一份（包括工艺规程的制定、专用夹具的设计计算、机床的选择、可转位车刀的设计说明等）班 级 BJ1203 学 生 黄欢、夏中秋、江治均、付靖、王顺利、龙贞元指导教师 奚晓凤、汪惠群 系 主 任 2015年 12 月一、零件的分析（一）零件的作用据资料所示，可知该零件是B6065牛头刨床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，32mm孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近32mm孔左端处一棘轮，在棘轮上方即16mm孔装一棘爪，16mm孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕32mm轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。推动架如图所示：（二）零件

3、的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，32、16的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：1. 32mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：32mm的两个端面及孔和倒角，16mm的两个端面及孔和倒角。以32为中心的一组加工表面这一组加工表面包括：45、60、16孔2.以16mm孔为加工表面是16孔为中心的一组加工表面这一组加工表面包括：40、25、6x1槽、6x9槽孔、M8孔16mm的端面和倒角及内孔10mm、M8-6H的内螺纹，6mm的孔及120°倒

4、角9.5mm的沟槽。这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是：2.132mm孔内与16mm中心线垂直度公差为0.10；2.232mm孔端面与16mm中心线的距离为12mm。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 经过分析，为了保证加工精度和降低加工成本，将32孔和16作为定位基准，以他为工艺基准能很好保证其他各个尺寸要求，完全可以达到图纸要求。加工时应先加工第一组表面，再以第一组加工后表面为精基准加工另外一组加工面。二、工艺规程设计1 确定毛坯的制造形

5、式零件材料为HT200，考虑零件受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。2 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得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，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。2.1 粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。2.2 精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。为了使基准统一，先选择32孔和16孔作为基准.3 制定工艺路线制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精

6、度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.1 工艺路线方案一工序一 砂型铸造工序二 时效处理工序三 粗车、半精车、精车50左端面工序四 半精车、精车32内孔工序五 粗铣、半精铣、精铣50右端面工序六 粗铣35左、右端面工序七 铣深9.5mm宽6mm的槽工序八 车10mm孔和16mm的基准面工序九 钻10mm和钻、半精铰、精铰16mm孔 工序十 钻、扩、铰32mm，倒角45°工序十一 钻半、精铰、精铰16mm,倒角45°工序十二

7、钻螺纹孔6mm的孔，攻丝M8-6H 工序十三 钻6mm的孔，锪120°的倒角工序十四 拉沟槽R3工序十五 检验工序十六 入库3.2 工艺路线方案二工序一 砂型铸造工序二 时效处理工序三 粗车、半精车、精车50右端面工序四 半精车、精车32内孔工序五 粗铣、半精铣、精铣50左端面工序六 粗铣35左、右端面工序七 钻扩铰16孔工序八 钻孔10，扩铰16孔工序九 铣深9.5mm宽6mm的槽工序十 钻6mm的孔，锪120°的倒角工序十一 钻螺纹孔6mm的孔，攻丝M8-6H工序十二 拉沟槽R3工序十三 检验工序十四 入库3.3 工艺路线分析比较 工艺路线一与工艺路线二的差别在于对16

8、销孔和铣槽6x1、6x9的加工安排的不同，工艺路线一将16销孔基准，加工槽6x1、6x9，准统一，能很好的保证槽6x1、6x9的精度要求，所以此次设计依据工艺路线一来开展设计。4.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工钻10mm和钻、半精铰、精铰16mm的孔，然后以孔的中心线为基准距离12mm加工钻、扩、铰32mm,倒角45°，而方案二则与此相反，先钻、扩、铰32mm,倒角45°，然后以孔的中心线为基准距离12mm钻16mm的孔，这时的垂直度容易保证，并且定位和装夹都很方便，并且方案二加工孔是在同一钻床上

9、加工的.因此，选择方案二是比较合理的。(三)具体工艺过程如下：表 3.1 拟定工艺过程工序号工序内容简要说明010一箱多件沙型铸造020进行人工时效处理消除内应力030粗车、半精车、精车50右端面040半精车、精车32内孔先加工面050粗铣、半精铣、精铣50左端面060粗铣35左、右端面070钻、扩、精铰16孔080钻孔10，扩、铰16孔090粗铣端面、铣深9.5mm宽6mm的槽0100钻6mm的孔，锪120°的倒角0110钻螺纹孔6mm的孔，攻丝M8-6H0120拉沟槽R30130检验0140入库 (四)机械加工余量、工序及寸.毛坯尺的确定4.1面的加工（所有面）根据加工长度的为5

10、0mm，毛坯的余量为3mm，粗加工的量为2mm。根据机械工艺手册表2.3-21加工的长度的为50mm、加工的宽度为50mm，经粗加工后的加工余量为0.5mm。对精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。4.2孔的加工1.32mm.毛坯为空心，通孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械工艺手册表2.确定工序尺寸及余量。钻孔：31mm. 2z=0.75mm扩孔：31.75mm 2z=0.18mm粗铰：31.93mm 2z=0.07mm精铰：32H72.16mm.毛坯为实心，不冲孔，孔内要求精度介于IT7IT8之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：15mm. 2z=0.85

11、mm扩孔：15.85mm 2z=0.1mm粗铰：15.95mm 2z=0.05mm精铰：16H73.16mm的孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：15mm 2z=0.95mm粗铰：15.95mm 2z=0.05mm精铰：16H84.钻螺纹孔8mm毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：7.8mm 2z=0.02mm精铰：8H75.钻6mm孔毛坯为实心、不冲出孔，孔内要求精度介于IT8IT9之间。查机械工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量。钻孔：5.8m

12、m 2z=0.02mm精铰：6H7 表4.1 加工余量计算表 (mm) 工序加工尺寸及公差锻件毛坯（39mm二端面，零件尺寸118mm）粗铣二端面磨二端面加工前尺寸最 大124.6118.4最小120.6118.18加工后尺寸最大124.6118.4118最小120.6118.18117.93加工余量（单边）2最大3.10.2最小1.210.125加工公差（单边）-0.02/2-0.07/2(五)确理切削用量及基本工时5.1 切削用量 本工序为钻、半精铰，精铰16mm的孔。铰刀选用15.95的标准高速钢铰刀，r0=0,a0=8°,kr=5°铰孔扩削用量：确定进给量f 根据参

13、考文献三表10.4-7查出f表=0.651.4.按该表注释取较小进给量，按Z525机床说明书，取f=0.72。确定切削速度v和转速n 根据表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系数可按表10.4-10查出，kmv=1。故K=0.87 故V=14.2×0.87×1=12.35m/minN=根据Z525机床说明书选择n=275r/min.这时实际的铰孔速度V为： V= 根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精铰：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v

14、=25.8m/min 精铰：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min5.2时间计算：1.钻孔基本工时：T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 2.半精铰基本工时：l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精铰基本工时：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mmT= (六)车削计算6.1粗车端面 1.已知毛坯长度方向的加工余量为2mm，端面粗糙度要求较高且余量较小，采用一次走刀。ap=2mm.2.进给量 f根据切削用量简明手册(

15、第3版)(以下简称切削手册表1.4，当刀杆尺寸为16mm×25mm，ap3mm以及工件直径为50mm时 f =0.50. 7mm/r按CA6140车床说明书(见切削手册表1.30取 f =0.5 mm/r3.计算切削速度 按切削手册表1.27，切削速度的计算(寿命选T=60min）。 vc=(m/min)其中: Cv= 242, xv=0.15 , yv = 0. 35, m=0.2。修正系数kv见切削手册表1.28，即 kMv=1.21, ktv=1.0,ksv=0.83, kkrv=0.87, kkv=1.0, kTv=1.0。 所以 ve= =107.1(m/min)4.确定机

16、床主轴转速 ns= =(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.2-8，与682 r/min相近的机床转速为 700 r/min。所且实际切削速度v =109.9 m/min。5.切削工时，按工艺手册表6.2-1。 l=25(mm),l1=2mm, l2=0, l3=0 tm=0.07(min)6.2半精车端面 1.已知毛坯长度方向的加工余量为1mm，端面粗糙度要求较高且余量较小，采用一次走刀。ap=1mm.2.进给量 f根据切削用量简明手册(第3版)(以下简称切削手册表1.4，当刀杆尺寸为16mm×25mm，ap3mm以及工件直径为50mm时 f =0.40. 5mm/r按CA6

17、140车床说明书(见切削手册表1.30取 f =0.4 mm/r3.计算切削速度 按切削手册表1.27，切削速度的计算(寿命选T=60min）。 vc=(m/min)其中: Cv= 242, xv=0.15 , yv = 0. 35, m=0.2。修正系数kv见切削手册表1.28，即 kMv=1.21, ktv=1.0,ksv=0.83, kkrv=0.87, kkv=1.0, kTv=1.0。 所以 ve= =115.9(m/min)4.确定机床主轴转速 ns= =(r/min)按机床说明书（见工艺手册表4.2-8，与682 r/min相近的机床转速为 800 r/min。所且实际切削速度v

18、 =115.9 m/min。5.切削工时，按工艺手册表6.2-1。 l=25(mm),l1=2mm, l2=0, l3=0 tm=0.06 (min)三、 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。经过与指导老师协商， 决定设计第七道工序钻16mm孔的专用夹具。本夹具将用于钻床。 (一)问题的提出在给定的零件中，对本序加工的主要考虑尺寸16，由于公差要求较低，因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。 (二)夹具设计1. 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择孔32和端面为基准定位，侧面加定位销辅助定位，使工件完全定位。再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。2.

19、切削力及夹紧力计算本步加工按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。钻削轴向力 ：扭矩 卡紧力为取系数 S1=1.5 S2=S3=S4=1.1则实际卡紧力为 F=S1*S2*S3*S4*F=6.189N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。3.定位误差分析： D=B+Y孔尺寸32 心轴尺寸32本工序采用孔32和端面为基准定位，使加工基准和设计基准统一，B=0；D=Y=ESD-EId=0.027+0.009=0.036<1/3 X 0.46=0.1533所以可以保证定位的精度。4. 夹具设计及操作的简要说明卡具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高

20、生产力，使用螺纹卡紧机构。四、高速钢可转位车刀设计加工推动架工序1中粗车50外圆端面，工件材料为HT200铸件。表面粗糙度要求达到Ra6.3，需采用粗车完成其端面车削，单边总余量为2 mm，使用机床为CA6140普通车床。试设计一把高速钢可转位外圆车刀。设计步骤为：1.选择刀片夹固结构。考虑到加工在CA6140普通车床上进行，且属于连续切削，参照表2.1典型刀片夹固结构简图和特点，采用偏心式刀片夹固结构。2.选择刀片材料。由原始条件给定：被加工工件材料为铸铁，连续切削，完成粗车及倒角，粗车工序，按照高速钢的选用原则，选取刀片材料为YG6。 3.选择车刀合理角度。根据刀具合理几何参数的选择原则，

21、并考虑到可转位车刀几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度：前角o= 12°；后角ao = 5°；主偏角kr = 45°；刃倾角s= -10°。后角ao的实际数值以及副后角a¢o 和副偏角k¢rg 在计算刀槽角度时，经校验后确定。4.选择切削用量。根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量。粗车时：切削深度ap=2mm，进给量f= 0.5mm/r，切削速度v= 107m/min ；5.选择刀片型号和尺寸：选择刀片有无中心固定孔。由于刀片夹具结构已选定为偏心式，因此应选用中心有固定孔的刀片。选择刀片形状。按选定的主偏角kr = 45

22、76;，参照文献5中2.4.4.2节刀片形状的选择原则，选用正方形刀片。选择刀片精度等级。参照文献5中2.4.4.3节刀片精度等级的选择原则，选用U级。选择刀片内切圆直径d（或刀片边长L）。根据已确定的ap=2mm，kr = 45°和s=- 10°，将ap、kr和s代入文献5公式（2.5），可求出刀刃的实际参加工作长度Lse为Lse =2.872mm则所选用的刀片边长L应为L1.5 Lse=1.5×2.872=4.308mm因为是正方形刀片，所以 L=d4.308mm选择刀片厚度s。根据已选定的ap=2mm、f=0.5mm/r及通过文献5图2.3（选择刀片厚度的诺

23、模图），求得刀片厚度s4.8mm。选择刀尖圆弧半径r。根据已选定的ap=2mm、f=0.5mm/r及通过文献5图2.4选择刀片厚度的诺模图，求得连续切削时的r=1.2mm。选择刀片断屑槽型式和尺寸，参照文献5中2.4.4.4节中刀片断屑槽型式和尺寸的选择原则，根据已知的原始条件，选用A型断屑槽，断屑槽的尺寸在选定刀片型号和尺寸后，便可确定。综合以上七方面的选择结果，确定选用的刀片型号是：SNUM150612R-A4（见文献5表2.10），其具体尺寸为L=d=15.875mm；s=6.35mm；d1=6.35mm；m=2.79mm；r=1.2mm刀片刀尖角b= 90°；刀片刃倾角sb=

24、 0°；断屑槽宽Wn =4mm；取法前角nb= 20°。6.选择硬质合金刀垫型号和尺寸。硬质合金刀垫形状和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构及刀片的型号和尺寸。本题选择与刀片形状相同的刀垫，正四方形，中心有圆孔。表2.18，S15B，其尺寸为：L= 14.88mm；厚度s=4.76mm；中心孔直径d1=7.6mm。材料为YG6。7. 计算刀槽角度。可转位车刀几何角度、刀片几何角度、刀槽几何角度之间的关系，如文献5图2.5所示。刀槽角度计算步骤是；刀杆主偏角krg krg = kr = 45° 刀槽刃倾角sg sg =s= -10°刀槽前角og 将o= 12&

25、#176;、nb= 20°、s= -10°代入式（2.8），得 tana¢o = = - 0.092 则og= -5.297°(5°1752)，取og= -5°。验算车刀后角ao。车刀后角ao的验算公式为tanao = ( 1 )当anb = 0°时，则式（1）成为tanao = - tanog coss ( 2 )将og= -5°、s= -10°代入式（2），得tanao = - tan（-5°）cos2（-10°）=0.87，则 ao =4.946°(4°564

26、4)与所选角度值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角aog ao ，故aog = 5°。刀槽副偏角 k¢rg = kr = 180°- kr - r因为 r g =r ，krg= kr 所以 k¢rg = 180°- krg -r g = 180°- kr -r ( 3 )车刀刀尖角r的计算公式为： cosr = cosrb- tangog sinls cosls ( 4 )当rb=90°时，式（4）成为 cosr = -tangog sinlscosls ( 5 )将gog = -5°、ls=-10°代入

27、式(5 )，得cosr = -tan（-5°）sin（-10°）cos（-10°）= -0.0149r = 90.85°(90°5117)故 k¢rg k¢r = 180°- 45°- 90.85°= 44.15°(44°90)取 k¢rg = 44.2° 验算车刀副后角a¢o。车刀副后角a¢o的验算公式为 tana¢o = ( 6 )当anb= 0°时，式( 6 )成为 tana¢o = - tan

28、62;og cos2¢sg ( 7 )而 tan¢og = - tanog cosrg + tansg sinrg ( 8 ) tan¢sg = tanog sinrg + tansg cosrg ( 9 ) 将og = -5°、lsg = -10°、rg =r =90.52° 代入式（8 ）、( 9 )中，得 tan¢og = - tan（-5°）cos90.85°+ tan（-10°）sin90.85°= -0.0888所以 ¢og = - 5.08°(-5&#

29、176;434) tan¢sg = - tan（-5°）sin90.85°+ tan（-10°）cos90.85°= 0.090所以 ¢sg = 5.14°(5°824)再将¢og = -5.08°、¢sg = 5.14°代入式( 7 )，得 tana¢o = - tan（- 5.08°）cos2（5.14°）= 0.088所以a¢o = 5.04°(5°221)，可以满足切削要求。刀槽副后角a¢og a&

30、#162;o ，故a¢og =5.04°，取a¢og =5°。综合上述计算结果，可以归纳出：车刀的几何角度 o= 12°，ao = 4.946°，kr =45°，k¢r = 44.2°，ls= -10°，a¢o =5.04° 刀槽的几何角度 og= -5°，og= 5° ，krg =45°，k¢rg = 44.2°，lsg= -10°，a¢og =5°8. 计算铣制刀槽时需要的角度计算刀槽最大负前

31、角gg及其方位角gg。将og= -5°、lsg= -10°代入文献5公式（2.9)，得 tangg = - = - 0.196 gg = -11.13°(-11°88.39)将og= -5°、lsg= -10°代入式(2.10)，得 tangg = tan(-5°)/tan(-10°) = 0.496 gg = 26.38°(26°2321.7)计算刀槽切深剖面前角pg和进给剖面前角fg 。将og= -5°、lsg= -10°，kr =45°代入式( 8 ) 和式( 9 )，可得tanpg