方刀架零件的加工工艺设计钻8M16底孔的钻床夹具

1、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5-9）的加工工艺 设计钻8×M16底孔的钻床夹具 专 业： 机电一体化技术 班 级： 11-2 学 号： 1130320209 姓 名： 甘鹏飞 指导教师： 张学伟 机械工程系2013年11月20日目 录序言11 CA6140方刀架加工工艺31.1 零件的分析3零件的作用3零件的工艺分析31.2 毛坯的确定4毛坯加工方法的确定4毛坯尺寸及加工总余量的确定41.3 工艺规程设计4131 定位基准的选择说明4132不同工艺路线的分析比较51.4选择机床设备及工艺装备71.5确定机械加工余量，工序尺寸及其公差81.6填写工艺卡片和机械

2、加工工序卡片91.7确定切削用量及基本工时92 机床夹具设计2021机床夹具概念20211机床夹具概念20212工件的安装20213机床夹具的功用21214机床夹具的组成2122夹具设计的基本要求2123夹具设计方法和步骤21231研究原始资料，明确设计任务21232夹具结构方案的设计2224夹具总图的绘制24结 论25参考文献26序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、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各课程的一次深入的、综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次

3、课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。1 CA6140方刀架加工工艺1.1 零件的分析零件的作用 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。零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0.8

4、，要求平面度0.05，相对于零件图中A面的跳动为0.05。以此表面为基准加工48H7、48.2孔。2、工件表面的孔 钻攻8M16孔，钻孔16H7，钻通孔10.2，钻210.2×26，攻M12×20,攻M12×30，扩孔19.2，此系列孔加工时通过钻模板来保证位置精度，其中48H7孔必须在16H7和19.2孔中心连线上。16H7孔垂直度要求相对于B面100：0.1，孔内壁表面粗糙度要求达到1.6。1.2 毛坯的确定毛坯加工方法的确定 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

5、模锻来制造毛坯，精度等级2级。毛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。1.3 工艺规程设计131 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。132不同工艺路线的分析比较

6、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47.7 精镗孔至48H7 精镗孔48.2 倒角3×45°工序5：掉头车另一端面，精镗孔60 车倒角1.5×45°工序6：铣四侧面 工序7：铣通槽 工序8：钻通孔15，扩孔至15.85，铰孔至16H7钻8-14底孔，攻螺纹8-M16 钻通孔10.2，钻210.2×26 攻螺纹2M12×20，攻螺纹M12×30 扩底孔19.2 工序9：钻扩槽内斜孔至9.8，铰斜孔至10H7工序10：铣槽R9工序11：铣槽R4工序12：铣端面四周的倒棱 工序13

7、：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0.05 槽的基面平面度允差0.1 底面的平面度允差0.05 跳动允差0.05工序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48H7 镗孔48.2 倒角3*45°工序10：扩孔60 倒角1.5×45°工序11：铣槽R9工序12：铣油沟R4工序13：钻攻2M12×20 M12×30

8、 钻攻8M16工序14：钻铰10斜孔工序15：钻通孔15，扩孔至15.85，铰孔至16H7 扩孔19.2工序16：去毛刺工序17：磨六面工序18：清洗工序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。1.4选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CA6140机床。车端面时，刀具采用YT15的端面车刀，刀杆尺寸16*25mm2,Kr=90°,r0=

9、15°,a0=12°,re=0.05mm。镗孔时采用90°硬质合金YT5镗刀。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X62W卧式铣床，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R9、铣油沟R4、铣端面四周的倒棱、铣通槽基面

10、等工序时采用X52K立式铣床。夹具为专用夹具。铣槽R9时采用18的圆柱铣刀，铣油沟R4时采用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Z35的摇臂钻床，夹具采用专用夹具，刀具为9.8的直柄麻花钻和10的锥柄机用铰刀，量具采用10的塞规。1.5确定机械加工余量，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 1.孔48H7 此孔精度IT6, =1.6，参照手册确定工序尺寸及余量为：粗镗：47.7mm精镗： 2Z0.3

11、mm2.孔16H7 =1.6 钻孔：15mm 扩孔：15.85mm 2Z=0.15mm 铰孔：16H7 2Z=0.15mm3.孔19.2 =3.2 钻孔：10.2mm 扩孔：19.2mm 2Z=9mm4.铣通槽 =3.2 粗铣通槽 2Z3mm 精铣通槽 2Z=2mm5.磨表面 =0.8 2Z1mm1.6填写工艺卡片和机械加工工序卡片1.7确定切削用量及基本工时 车端面 粗镗孔至47.7 精镗孔至48H7 精镗孔48.2 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=0.35Gpa,模锻加工要求:车方刀架底面,粗镗48H7孔至47.7,精镗孔至48H7, Ra1

12、.6,精镗孔48.2,倒角3X45机床CA6140车床刀具:端面车刀:刀片材料YT15,刀杆尺寸16X25mm2, Kr=90°,r0=15°,a0=12°,re=0.05mm 硬质合金浮动镗刀2. 计算切削用量1). 车端面吃刀深度ap=5mm走刀量f=0.6mm/r (表3-13)计算切削速度(表3-18),耐用度t=45min （1.1）=168m/min (2.8m/s)确定机床主轴转速 （1.2）= =5r/s (300r/min)按机床选取nw=5.3r/s (320r/min) (表4-3)所以实际切削速度v=5.3*3.14*186/1000=3.

13、1m/s (186m/min)切削工时L=186/2 =30s (0.5min)2). 粗镗孔至47.7取刀杆直径D=25mm,刀杆伸出量125mm加工余量z=(47.7-38.8)/2=4.85选90°硬质合金YT15镗刀F=0.21mm/r (表3-15)V= （1.3）1.28m/s (表319及手册第102页“镗孔切削用量”) ）=/8.55r/s (513r/min)按机床选取nw=8.3r/s (500r/min)所以实际切削速度V=*47.7*8.3/1000=1.24m/s (74m/min)切削工时：（表71）L=35 （1.4）=21.2s (0.35min)精镗

14、孔至48H7选用同一刀杆，f=0.2mm/r (表315)V=1.28m/s =8.49r/s (510r/min)按机床选取nw=8.3r/s (500r/min)所以实际切削速度V=*48*8.3/1000=1.25m/s (75m/min)切削工时：（表71）L=35 =22.2s (0.37min)精镗孔至48.2f=0.2mm/r (表3-15)V=1.28m/s =8.45r/s (507r/min)按机床选取nw=8.3r/s (500r/min)所以实际切削速度V=*48.2*8.3/1000=1.26m/s (75m/min)切削工时：（表71）L=8 =2mm= =6.02

15、s (0.1min) 倒角3*45°f=0.08mm/r (参照表3-17)V=0.41m/s (参照表321)=2.7r/s (162r/min)按机床选取nw=2.66r/s (160r/min) （表43）切削工时：（表71）L=3mm =2mm=23.5s (0.39min)掉头车另一端面，精镗孔60，车倒角1.5*45°此端面与上一工序底面相同，即f=0.6mm/rnw=320r/mintm=30s (0.5min) 精镗孔60取刀杆直径D=25mm,刀杆伸出量125mm加工余量z=(47.7-38.8)/2=4.85选90°硬质合金YT15镗刀F=0.

16、21mm/r (表3-15)V=1.28m/s (表319及手册第102页“镗孔切削用量”)=8.55r/s (513r/min)按机床选取nw=8.3r/s (500r/min)所以实际切削速度V=*47.7*8.3/1000=1.24m/s (74m/min)切削工时：（表71）L=35 =2mm=21.2s (0.35min)倒角1.5*45°f=0.08mm/r (参照表3-17)V=0.41m/s (参照表321)=2.17r/s (130r/min)按机床选取nw=2.08r/s (125r/min) （表43）切削工时：（表71）L=1.5mm =2mm =21s (0

17、.35min)铣四侧面 af=0.1mm/z (表328)V=0.38m/s (22.8m/min)(表330)采用高速钢锥柄立铣刀，dw=50mm,齿数z=82.42r/s (145r/min)按机床选取nw=2.5r/s (150r/min) (表417)所以实际切削速度V=*dw*nw/1000=3.14*50*2.5/1000=0.39m/s 切削工时：L=133mm m =76.5s (1.28min)铣通槽af=0.2mm/z (表328)V=0.5m/s (30m/min) (表330)采用高速钢铲齿锥柄立铣刀，dw=32mm,齿数z=5ns=1000V/（*dw）=1000*0

18、.38/(*50)4.97r/s (298r/min)按机床选取nw=5r/s (300r/min) (表417)所以实际切削速度V=*dw*nw/1000=3.14*32*5/1000=0.5m/s 切削工时：L=132mm =29.9s (0.5min)攻螺纹8M16 钻通孔10.2 扩底孔19.2 钻孔15扩孔15.85铰孔16H7此工序采用组合钻床，所以取其一计算钻15孔f=0.28mm/r*0.28*0.90.25mm/r (表3-15)V=0.25m/s =5.3r/s (318r/min)所以实际切削速度V=*15*5.3/1000=0.24m/s切削工时：（表71）切入 =10

19、mm=2mm l=85mm=66s (1.09min) 钻扩槽内斜孔16H7钻9.8孔f=0.21mm/r*0.21*0.50.105mm/r (表3-15)V=0.25m/s =8.1r/s (487r/min)按机床选取nw=8.8r/s (530r/min) (表417)所以实际切削速度V=*9.8*8.8/1000=0.27m/s切削工时：（表71）切入 =5mm=2mm l=25mm=34.6s (0.57min) 铰孔10H7孔f=0.5 (表3-46)V=0.238m/s (表3-49)7.57r/s (454r/min)按机床选取nw=7r/s (420r/min) 所以实际切

20、削速度V=*10*7/1000=0.21m/s切削工时：切入 =5mm=2mm l=25mm=9s (0.15min) 铣槽R9 af=0.15mm/z (表328)V=0.45m/s (27m/min) (表330)采用高速钢圆柱铣刀，dw=18mm,齿数z=6=7.9r/s (477r/min)按机床选取nw=7.9r/s (457r/min) (表417)所以实际切削速度V=*dw*nw/1000=3.14*18*6/1000=0.44m/s 切削工时：L=45mm l1=18mm l2=5mm=9.5s (0.16min)铣油沟R4af=0.12mm/z (表328)V=0.35m/s

21、 (21m/min) (表330)采用工具钢立铣刀，dw=8mm,齿数z=3=13.9r/s (835r/min)按机床选取nw=15r/s (900r/min) 所以实际切削速度V=*dw*nw/1000=3.14*8*15/1000=0.38m/s 切削工时：L=85mm 20mm =5mm=20.3s (0.34min)铣端面四周的倒棱af=0.12mm/z (表328)V=0.30m/s (18m/min) (表330)采用高速钢端面铣刀，dw=4mm=23r/s (1433r/min)按机床选取nw=26.6r/s (1600r/min) 所以实际切削速度V=*dw*nw/1000=

22、3.14*4*26.6/1000=0.33m/s 切削工时：L=4*132528mm 3mm =0mm)=55.5s (0.92min)精铣通槽基面af=0.1mm/z (表328)V=0.3m/s (21m/min) (表330)采用圆柱立铣刀2.98r/s (179r/min)按机床选取nw=3.16r/s (190r/min) 所以实际切削速度V=*dw*nw/1000=3.14*32*3.16/1000=0.31m/s 切削工时：L=132mm 13.6mm =4mm =95s (1.5min)2 机床夹具设计21机床夹具概念211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

23、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。212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。213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

24、产率，降低加工成本；（3）改善工人劳动条件；（4）扩大机床的工艺范围。214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。22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。23夹具设计方法和步骤231研究原始资料，明确设计任务 本次是对CA6140机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

25、上的。232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。1. 加工精度的分析2. 使用夹具夹工件进行机械加工时，在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

26、全一致，形成误差，这称为定位误差。由于加工中基准重合，而基准不重合误差不重要，重要在圆跳动0.015mm，则定位误差为0.015mm。（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X3= （2-1）X3刀具在钻套中倾斜引起的轴线偏移量X2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(2-1)得X3=0.02 mm（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=0.009=0.026<0.027故该夹具加工方法可取。

27、2.确定定位方案，设计定位元件方刀架中心孔48mm孔是通孔，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。3.确定设计导向元件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 .确定夹紧方式和设计夹紧机构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 .确定夹具体将定位、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。24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