上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计

1、上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计第一章 绪论机械制造行业一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。在国民经济中占重要地位。在机械制造的切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工艺过程中，要使用大量的夹具来安装加工对象，使其占有正确的位置，以保证零件和产品的加工质量，并提高生产率，从而提高经济性。在这次毕业设计中主要的设计内容，是关于上刀架的加工工艺以及专用夹具的设计。首先应该明确题目的要求，根据题目要求制定设计思路。综合考虑加工的效率，加工的经济性，制定出最佳的加工工艺路线，机床、刀具、夹具、量具、切削用量等，并以工艺过程卡和工序卡的形

2、式反映出来。在夹具设计中题目要求设计出专用夹具，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计能力，能根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册及图表资料，掌握与设计有关的各种资料的名称、出处，且能熟练运用等目的。为今后在工作中提高自身能力打下坚实的基础。夹具的基本结构及设计要求：对机床夹具提出了如下新的要求：夹具是机械加工中的一种工艺装备。在生产中具有很大的作用，具体地表现在以下几个方面。1、保证工件的加工精度和稳定产品质量夹具在机床加工中的基本作用是，保证工件的相对位置精度

3、。2、一般说，采用专用夹具可省去画线找正等工作，初进生产率的提高以及降低加工成本。近年来，由于夹具向标准化；可调化和组合等方面发展，在小批生产中也适当地使用了专用夹具，不仅可以提高劳动生产率，而且可以获得良好的技术经济习效果。3、改善工人劳动条件采用夹具后，工件的装卸显然要比不用夹具方便、省力、安全。为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。夹具保证加工精度的原理是加工需要满足三个条件：（1）一批工件在夹具中占有正确的位置；（2）夹具在机床上的正确位置；（3）刀具相对夹具的正确位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。工件的定位，是工件以定位面与家具定位元件的

4、工作面保持接触或配合实现的。工件定位后，还要用夹紧装置将工件固定。因此要区分定位于夹紧的不同概念。17第二章 零件分析2.1零件的作用 题目给定的零件是机床上刀架，它位于机床床身的上半部，与夹持刀具的分刀架相连， 通过一系列的构件相互作用实现刀具的快速更换，以实现对工件的切削加工。2.2零件的工艺分析上刀架共有2组加工表面，它们之间有一定的尺寸和位置要求。现分述如下：（1）上刀架的上表面为一组的加工表面。这一组加工表面包括：上刀架的上表面及倒角，它对上刀架底面平行度公差为0.025/100，铣削平面及其倒角，钻孔。其中主要加工表面为铣上刀架的上表面和钻削各孔。（2）上刀架的下表面为一组的加工表

5、面。这一组加工表面包括：铣上刀架的下表面的加工，铣燕尾导轨面和退刀槽，铣与螺母配合的表面及钻螺纹孔M8。其中主要加工表面为上刀架的下表面和燕尾导轨面。图2-1 零件图上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计第三章 工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式由于该零件形状复杂，根据零件材料为HT20-40，生产量为5000件，中批生产，因此采用金属型铸造毛坯。选择毛坯及毛坯制造方法。根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸造方法选用-低压铸造毛坯公差等级-IT8级。最后查表确定出毛坯的尺寸如下图：图3-1毛坯图3.2基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择

6、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，是生产无法正常进行。（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。根据这个基准选择原则，选择孔上表面与侧表面为粗基准。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。以经过加工的底面作为精基准。另外当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。3.2.1粗基准的选择根据有关粗基准选择原则，即当零件有不加工表面时应当以这些不加工表面作为粗基准。若零件有若干个不加工不加工表面时

7、，则应以与加工表面相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准，由于上刀架的各个表面都要加工，应选余量均匀的重要表面作为粗基准，这里选择导轨面作为粗基准。 3.2.2精基准的选择 对于精基准的选择而言，主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，具体的精基准根据加工情况而定。3.3制定工艺路线工艺路线方案：表3-1 工艺路线1铸造铸造成型2时效热处里3铣粗铣、精铣底平面4铣粗铣、精铣两侧平面5铣粗铣、精铣上端面6铣粗铣、精铣燕尾面7车车48外圆8钻钻、铰钻孔9钻钻6孔、5孔10钻钻扩22孔11钻钻攻M8螺纹孔12钳工钳工13检验检验制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何

8、形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时必须考虑到加工质量，遵守先面后孔的加工原则，先加工重要面，基准先行原则，除此以外，还应当考虑经济效果以便使生产成本尽量下降。3.4加工方法的确定本零件的加工有上刀架的各个表面、螺纹孔、小孔、等，材料为HT20-40。参考机械制造工艺设计简明手册上的有关数据，其加工方法选择如下：（1）上刀架的前、后端面：参考机械制造工艺设计简明手册根据GB180079规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6需要进行粗铣、精铣表面。（2）上刀架的上、下表面：

9、参考机械制造工艺设计简明手册根据GB180079规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6 ，需要进行粗铣、精铣表面。（3）上刀架的左、右表面：参考机械制造工艺设计简明手册根据GB180079规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2 ，需要进行粗铣、精铣表面。（4）上刀架的燕尾导轨面：参考机械制造工艺设计简明手册根据GB180079规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6 ，需要进行粗铣、精铣表面。（5）螺纹孔：参考机械制造工艺设计简明手册根据GB180079规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6 ，需要进行粗钻。螺纹的加工直接采用丝锥攻丝。3.5机械加工余量、工序尺寸

10、及毛坯尺寸的确定上刀架零件材料为铸铁HT20-40,最低抗拉强度为150MPa生产类型为成批生产采用砂型铸造，9级精度。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）上刀架上表面 。由于零件材料为铸件，铸造方法为砂型铸造，且属于双边加工，表面粗糙度为1.6要求粗加工和精加工，所以取其余量为Z=2mm。参照机械制造工艺手册表1-28和表1-38确定工序尺寸及余量为：粗铣上刀架的上表面 Z=1.5mm精铣上刀架上表面 Z=0.5mm（2）上刀架的下表面。查机械制造工艺手册表1-28，根据表面加工性质、工件材料、尺寸规格，表面粗糙度为1.6要求粗加工和精

11、加工，综合考虑选取表面加工余量为2mm。燕尾导轨面为单边加工加工余量确定为2.5mm，退刀小槽的表面粗糙度为余量为1.5mm12.5,底面与螺纹相配合的平面加工余量确定为4mm。加工见机械制造加工工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔20扩孔22 (3)上刀架的前、后表面。前后表面均属于加工表面又由于是双加工表面取加工余量为7mm（2Z=7mm）参见机械制造加工工艺手册2.2-4。加工孔和深小孔4见机械制造加工工艺手册表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔5.8 2Z=0.2铰孔6（4）上刀架的左、右表面。左右表面均属于加工表面又由于是双加工表面取加工余量为11mm（2Z=mm）参见机

12、械制造加工工艺手册2.2-4。3.6确定切削用量及基本工时工序：粗铣上刀架下表面。切削用量。（1）加工条件工件材料：HT20-40,=150MPa，砂型铸造。加工要求：粗铣上刀架下表面，表面粗糙度为1.6机床：X53T铣床。刀具：端面铣刀，刀具规格为直径D=80mm 刀头长度L=36mm 刀杆直径d=27mm 齿数I=10选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见参考文献9表3.127），参考文献5表3.7和参考文献5表3.8）参考文献5表3.9）按机床选取实际切削速度：工作台每分钟进给量：铣床工作台进给量：基本工时：工序：粗铣燕尾导轨面。选用机床：X53T刀具：直柄燕尾铣刀，刀具规格为刀具长度为

13、L=60，刀杆长度为刀具材料YG6。（1）计算切削用量确定进给量0.09mm/r(见工艺手册表2.4-93)确定切削速v=0.1m/s （见工艺手册表2.4-93）确定机床主轴转速1.99r/s按机床选取r/min（按工艺手册表3.1-75）所以实际切削速度v=0.099m/s（2）切削工时 0.5d+(12)=9 1所以，min（3）检验机床功率：切削力按工艺手册表2.4-97所示公式计算式中，=0.8（见工艺手册表2.4-94）所以， =4770N切削时消耗的功率为0.4kw由工艺手册表3.1-73中X53T机床说明书可知，X53T主电机功率为14.145kw，所以机床功率足够，可以正常加

14、工。工序：粗铣上刀架上表面刀具：端铣刀，刀具规格直径D=125mm，铣刀内径d=40mm，刀盘宽度L=40mm，齿数=14，刀具材料高速钢。（1）计算切削用量确定进给量： 0.45mm/r（见工艺手册表2.4-73）确定切削速度： （见工艺手册表2.4-96）式中，(见工艺手册表2.4-94)，T=10.8（见工艺手册表2.4-71）所以，=0.71m/s确定机床主轴转速1.8r/s按工艺手册选取机床主轴转速为112r/min所以，实际切削速度v=0.73m/s（2）切削工时所以，（3）检验机床功率：铣削功率按工艺手册表2.4-96所示公式计算式中，=1.150.89=1.02所以 切削时消耗

15、的功率为=5.9kw工艺手册表3.1-73中X53T机床说明书可知，X53T主电机功率为14.145kw，所以机床功率足够，可以正常加工。工序：精铣上刀架上表面（1）计算切削用量刀具：端面刀，刀具规格直径D=80mm,刀盘宽度L=36mm,内径d=27齿数=10，刀具材料高速钢。 确定进给量：0.3mm/r(见工艺手册表2.4-73)确定切削速度: （见工艺手册表2.4-96）式中，(见工艺手册表2.4-94)，T=10.8（见工艺手册表2.4-71）所以，=1.8m/s确定机床主轴转速7.2r/s按工艺手册选取机床主轴转速为450r/min所以，实际切削速度v=1.88m/s（2）切削工时由

16、于是精铣，所以。于是1.05min工序：精铣上刀架下表面刀具：镶齿套式面铣刀，刀具规格直径D=80mm,刀盘宽度L=36mm,内径d=27齿数=10，刀具材料高速钢。（1）计算切削用量 确定进给量:确定切削速度: （见工艺手册表2.4-96）式中，(见工艺手册表2.4-94)，T=10.8（见工艺手册表2.4-71）=2.88m/s确定机床主轴转速11.5r/s按工艺手册选取机床主轴转速为710r/min所以，实际切削速度v=2.97m/s（2）切削工时由于是精铣，所以。于是2min工序：精铣燕尾导轨面刀具：直柄燕尾铣刀，刀具规格为刀具长度为L=60，刀杆长度为刀具材料YG6。（1）计算切削用

17、量确定进给量0.09mm/r(见工艺手册表2.4-93)确定切削速v=0.1m/s （见工艺手册表2.4-93）确定机床主轴转速1.99r/s按机床选取r/min（按工艺手册表3.1-75）所以实际切削速度v=0.099m/s （2）切削工时 0.5d+(12)=9 1所以，min工序：粗精铣上刀架两侧表面刀具：端铣刀，刀具规格直径D=125mm，铣刀内径d=40mm，刀盘宽度L=40mm，齿数=14，刀具材料高速钢。（1）计算切削用量 确定进给量： 0.45mm/r（见工艺手册表2.4-73）确定切削速度： （见工艺手册表2.4-96）式中，(见工艺手册表2.4-94)，T=10.8（见工艺

18、手册表2.4-71）所以，=0.68m/s确定机床主轴转速1.7r/s按工艺手册选取机床主轴转速为112r/min所以，实际切削速度v=0.73m/s（2）切削工时所以，检验机床功率：铣削功率按工艺手册表2.4-96所示公式计算式中，=1.150.89=1.02所以 切削时消耗的功率为=6.2kw工艺手册表3.1-73中X53T机床说明书可知，X53T主电机功率为14.145kw，所以机床功率足够，可以正常加工。精铣上刀架两侧表面（1）计算切削用量刀具：端面刀，刀具规格直径D=80mm,刀盘宽度L=36mm,内径d=27齿数=10，刀具材料高速钢。 确定进给量：0.3mm/r(见工艺手册表2.

19、4-73)确定切削速度: （见工艺手册表2.4-96）式中，(见工艺手册表2.4-94)，T=10.8（见工艺手册表2.4-71）所以，=1.8m/s确定机床主轴转速7.2r/s按工艺手册选取机床主轴转速为450r/min所以，实际切削速度v=1.88m/s（2）切削工时由于是精铣，所以。于是1.05min工序：钻孔6加工条件:机床：钻床Z3040（见工艺手册表3.1-30）刀具：直柄短麻花钻，刀具规格直径d=6mm，刀长=84mm，钻头长度=40mm刀具材料高速钢。计算切削用量确定进给量：0.25mm/r（见工艺手册表2.4-38）确定切削速度：v=0.5m/s（见工艺手册表2.4-41）确

20、定机床转速：17.7r/s按工艺手册选取机床主轴转速为1250r/min所以，实际切削速度v=0.59m/s切削工时：式中， D为孔径，钻中心孔和盲孔时所以，工序：钻孔刀具：直柄短麻花钻，刀具规格直径d=20mm，刀长=131mm，钻头长度=66mm刀具材料高速钢。锥柄扩孔钻直径D=22mm，刀长L=248mm，钻头长度=150mm莫氏号2，刀具材料高速钢。（1）计算切削用量确定进给量：0.45mm/r（见工艺手册表2.4-38）确定切削速度：v=0.46m/s（见工艺手册表2.4-41）确定机床转速：7.3r/s按工艺手册选取机床主轴转速为500r/min所以，实际切削速度v=0.52m/s

21、（2）切削工时：式中， D为孔径，钻中心孔和盲孔时所以，扩孔22计算切削用量确定进给量：1.0mm/r（见工艺手册表2.4-52）确定切削速度：v=0.32m/s(见工艺手册表2.4-53)确定机床转速：4.6r/s按工艺手册选取机床主轴转速为320r/min所以，实际切削速度v=0.37m/s（2）切削工时：式中， D为扩孔后的孔径，为扩孔前的孔径钻中心孔和盲孔时所以，工序：钻上刀架前表面上的螺纹孔M8钻孔M8刀具：直柄短麻花钻，刀具规格直径d=7mm，刀长=74mm，钻头长度=34mm刀具材料高速钢。（1）计算切削用量确定进给量：0.20mm/r（见工艺手册表2.4-38）确定切削速度：v

22、=0.48m/s（见工艺手册表2.4-41）确定机床转速：19.5r/s按工艺手册选取机床主轴转速为2000r/min所以，实际切削速度v=0.7m/s（2）切削工时：式中， D为孔径，钻中心孔和盲孔时所以，攻螺纹6-M812刀具：细柄机用丝锥代号M8，螺距P=1.25mm，丝锥直径d=8mm,刀杆直径6.30mm，刀头长度=22mm，刀长=72mm，方榫宽度a=5mm计算切削用量确定进计量：确定切削速度：v=0.133确定机床转速：5.3r/s按工艺手册选取机床主轴转速为320r/min所以，实际切削速度v=0.134m/s(2)切削工时：（攻盲孔时，为使用丝锥数量）所以，=0.08min上

23、刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计第四章 夹具的设计4.1机床夹具设计的基本要求和一般步骤4.1.1对专用夹具的基本要求1.保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3.工艺性好 专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4.使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可

24、靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。5.经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外。还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。4.1.2、专用夹具设计步骤1.明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等

25、，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。2.拟订夹具结构方案与绘制夹具草图确定工件的定位方案，设计定位装置。确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。确定和设计其它装置及元件的结构形式。如分度装置、预定位装置及吊装元件等。确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。4进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。5.审查方案与改进设

26、计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。6.绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1：1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、个种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总图绘制次序如下：用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。标注必要的尺寸、公差和技术要求。编制夹具明细表及标题栏。完整的夹具装配总图的参阅“

27、夹具图册”中的图。7绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。 4.2双侧面铣夹具夹具设计为了提高劳动生产率保证加工质量，降低劳动强度需设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计工序双侧面铣夹具夹具设计。本夹具将用于X53T铣床。刀具为一把高速钢铣刀加工，本夹具主要是用来对两侧面的加工，上刀架的两侧面相对于上刀架底面以及上刀架的对称中心有一定的技术要求。本道工序加工时主要考虑提高劳动生产率降低劳动强度以及加工精度等问题。4.2.1定位基准的确定由零件图可知，侧面应对上刀架底面有垂直度的要求且对对称中心有平行度要求，其设计基准为上刀架的底面。为了使定位误差为零应该以上平面与侧面为定位基准。为了节省辅助时间，降低劳动强度，决定采用液压杠杆夹紧方式。选用压力为16MPa,杆径为125mm的伸缩式液压缸。F=1610001.2523.14=78500N4.2.2切削力及夹紧力计算刀具：高速钢铣刀式中，所以=6929N刀具：铣刀，式中，所以 =213N在计算切削力的时候，必须要把安全系数考虑在内。安全系数K=。其中：K为基