方刀架零件的机械加工工艺规程及夹具设计设计说明书

内蒙古科技大学机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：方刀架零件的机械加工工艺规程及夹具设计设计者：指导教师：2014年6 月16内蒙古科技大学机械制造工艺学课程设计任务书题目：方刀架零件的机械加工工艺规程及夹具 设计张 张 套 张 张 份内容：1、零件图12 、毛坯图13 、机械加工工艺规程14 、夹具结构设计装配图15 、夹具结构设计零件图16 、课程设计说明书1班级学号学生指导教师:2014年6 月 日一 序 百机械工业是一种基本工业形式，对于我们国家来说，它关系到国计民 生的方方面面。近年来机械工业领域向着高精度、高质量、高效率、低成 本方向发展，数字化，自动化水平日益提高。同时由于机械工业的发展， 其他各工业部门也向着高深度迈进，机械工业的发展日趋重要。机械制造过程及检测，检验中，都要使用大量的夹具。为了达到提劳 动效率，提高加工精度，减少废品，扩大机床的工艺范围，改善操作的劳 动条件，如何设计好夹具则成了机械制造的一项重要任务。机床夹具是夹具中的一种，将其固定到机床上，可以使被加工件对刀 具与机床保持正确的相对位置，并克服切削力的影响。使加工顺利进行。 机床夹具分为通用夹具和专用夹具两种。夹具设计中的特点：1. 夹具的设计周期较短，一般不用进行强度和刚度的计算。2. 专用夹具的设计对产品零件有很强的针对性。3. 确保产品加工质量，提高劳动生产率”是夹具设计工作的主要任务，加工质量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者 主要用夹具来保证。4. 夹紧装置的设计对整个夹具的结局有具定性的影响。设计一个好的夹具可以减少废品率。因此，夹具设计要保证以下几个条件：1. 夹具的结构应与其用途及生产规模相适应。2. 保证工件的精度。3. 保证使用方便与安全。4. 正确处理作用力的平衡问题。5. 注意结构的工艺性，便于制造和维修。注意夹具与机床、辅助 工具、刀具、量具之间的联系。6. 在机械制造中，为了适应新产品的不断发展要求。因此，夹具计过程中有朝着下列方向发展的趋势：(1)发展通用夹具的新品种A.由于机械产品的加工精度日益提高，因此需要发展高精度 通用夹具。B.广泛的采用高效率夹具，可以压缩辅助时间，提高生产效 率。(2)发展调整式夹具(3)推广和发展组合夹具及拼拆夹具。(4)加强专用夹具的标准化和规范化。(5)大力推广和使用机械化及自动化夹具。(6)采用新结构、新工艺、新材料来设计和制造夹具。本设计属于工艺夹具设计范围，机械加工工艺设计在零件的加工制造过程 中有着重要的作用。工艺性的好坏，直接影响着零件的加工质量及生产成 本，在设计中为了适应中批批量的生产情况，以提高产品的生产效率，在 设计中所采用的零件尽量采用标准件，以降低产品的生产费用。机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术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，它在我们四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，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题 的能力，为自己今后从事的职业打下一个良好的基础。由于个人能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指零件的分析(一)零件的作用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。(二)零件的工艺分析从方刀架这个零件所给零件图可以看出，其主要有两组加工表面，且它们之间有一定的位置要求。现将这两组表面分述如下：1、以左端面为加工表面这一组加工表面包括：4个直径为 15mm的螺栓孔，尺寸为25mm的孔。2、以右端面为加工表面这一组的加工表面包括：8个12mm的螺纹通孔，尺寸为 35的 孔及倒角。这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：(1)两轴孔之间的平行度为0.008;(2)左端面相对于孔 25mm表面的垂直度为0.015,左端面的平面度为0.008;(3)定位销孔对轴孔的平行度为0.01。三 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为钢，有较好的刚度和耐磨性，零件的轮廓尺寸 135mmM 135mmM 82mm,可以采用锻件，这样可以方便快捷的进行生产， 提高生产率。（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合 理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺 过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常 进行。粗基准的选择：粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工表面 与非加工面（作为粗基准的非加工面）的位置关系具有重要影响。AC如图1所示，零件的毛坯锻造时其两端面难免有平行度的误差。加工时若以小端面 A作为粗基准定位，则加工后大端面C能够与小端面平 行，可以保证零件壁厚均匀，但却保证不了 A、B两面的厚度及B、C两 面的厚度；若以大端面 C作为粗基准定位，A面作为非配合表面的要求不 高，这样以配合表面作为基准可以提高零件的精度，满足要求。由上面的 分析可知，我们要加工的零件必须保证壁厚均匀，对加工余量没有特殊要 求，所以可以选择以大端面做为粗基准。精基准的选择：选择精基准时，应重点考虑如何减少工件的定位误 差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。有任务书中给定 的零件图上可以看出零件的设计基准是左端面，如果我们选择左端面做为 精基准，符合基准重合的原则，同时又可以保证右端面和压刀槽端面的精 度要求，符合基准统一的原则，而且装夹也很便。故选择左端面作为精基 准。（三）制定工艺路线拟订工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的优略，对零件 的加工质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大影响。通 常情况下，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 能得到合理的保证。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，以便生产成本尽量下降。1 .工艺路线方案一工序1:粗车右端面。工序2:粗车左端面。工序3:半精铳右端面。工序4:半精铳左端面。工序5:钻、键 25mm孔及倒角1.5父45二。工序6:磨 25mm孔及左端面定位，磨右端面保证尺寸 39mm。工序7:以右端面定位，磨左端面保证尺寸 72m咻口 18mm工序8:以25mm孔及左端面定位，磨四侧，保证尺寸。工序9:钻、扩4一15mm的孔。工序10:钻8一10mm的螺栓孔，攻丝。工序11:钻扩 10mm,其入口深18mm处，扩至 10.2mm，攻螺纹M-126H。工序12:终检。2 .工艺路线方案二工序1:粗铳左端面。工序2:粗铳右端面，半精铳右端面，倒角 1.5父45：工序3:精铳左端面，倒角1.5父45 o工序4:钻通孔 22mml链 35mm孔，切内槽 38mm 2mm,倒角。粗链25mm孔，精链，金刚镇孔 25+；021mm至图样尺寸。工序5:倒左端面 25*；021 mm孔处倒角1M45一。工序6:粗铳四方，精铳四方。工序7:铳四方压刀槽，精铳 D面至尺寸。工序8:车环形槽。工序9:钻钱4-15mm孔。工序10:钻8-M12-6H通孔小径。工序11:攻8-M12-6H螺纹。工序12:钻较螺纹低孔 M12-6H。工序13:攻M12螺纹，深18mm。工序14：终检。3 .两种工艺路线方案的比较上述两个方案的特点在于：方案一是以右端面为粗基准，先铳右端面，然后以右端面粗基准铳左端面，然后再以大端面定位，进行孔的加 工；而方案二是以左端面为精基准，先铳左端面，再以左端面为基准铳右 端面，最后进行孔的加工。方案一以右端面粗基准，保证了零件壁厚均匀及平行度的技术要求， 装夹次数也较多，但是左端面没有进行精加工，从而不能保证右端面这一 配合表面的精度。方案二左端面为精基准，能保证零件的壁厚均匀，具装 火次数较少。综合两个方案，方案二更可行，因此选用第二种方案：工序1:粗铳左端面。X62W工序2:粗铳右端面，半精铳右端面，倒角1.5父45=。 X62W工序3:精铳左端面，倒角 1.5x45 oX62W工序4:钻通孔 22mnr|铝！35mm孔，切内槽 38mmM 2mm,倒 角。粗链25mm孔，精链，金刚镇孔 25,；021mm至图样尺寸。Z525工序5:倒左端面 25+；021mml处傕J角1父45二。C620工序6:粗铳四方，精铳四方。X62W工序7:铳四方压刀槽，精铳 D面至尺寸。X62W工序8:车环形槽。C620工序9:钻钱4-15mm孔。Z525工序10:钻8-M12-6H通孔小径。Z525工序 11:攻 8-M12-6H 螺纹。Z525工序12:钻较螺纹低孔 M12-6H。Z525工序13:攻M12螺纹，深18mm。Z525工序14：终检。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定方刀架”零件材料为刚，D表面淬火硬度HB4055,生产类型为中 批量生产。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、工序尺寸及毛坯如下：1 .毛坯尺寸由给定任务书中的零件图，锻件尺寸为135mmM 135mmM82mm,未加工表面锻造可达到精度。2 .左右端面的粗加工余量左端面加工余量取1mm,大端面加工余量2mm 见机械制造工艺手 册（以下简称手册）表1-243 .精铳左端面的加工余量左端面的精铳加工余量为0.5mm。见手册表1-244 .半精铳右端面的加工余量右端面的半精铳加工余量为1.3mm。见手册表1-245 .钻通孔 22mm孔余留加工余量单边1.5 mm,用链刀。精链再用金刚镇孔 25+0.021 mm至图样尺寸。6 .粗精铳四方126 mmx 126 mm （留加工余量1 mm ）7 .钻415mm孔选用 10mm的扩孔钻进行扩孔，切削深度为 1mm。即可达到加工 精度。8 .钻8一10mm通孔及攻螺纹至 M12-6H选用Z525立式钻床并用压板夹紧，用 10mm高速钢麻花钻孔，切 削深度为24mm。9 .钻较螺纹低孔 M12-6H,攻M12螺纹，深18mm。选用Z525立式钻床并用芯轴定位夹紧，用 10mm高速钢麻花钻通孔，攻螺纹深度为18mm。10 .终检（五）确定切削用量及基本工时本工序以左端面，425t.021mm孔为精基准，钻、攻10mm螺纹底孔，保证孔的精度达到IT12。1 .选择钻头选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=10mm,后角 第=12,二重刃长度be-mm,横刃长b=1mm,弧面长1 =2mm,棱带长度11 = 1.5mm , 25=120 , 口。=45 , P =30 2.选择切削用量（1）决定进给量f1）按加工要求决定进给量：查切削用量简明手册根据表 2.7,当钢 的强度 0b =600MPa , d0 =10mm时，f=0.220.28mm/r。由于 l/d=24/10=2.4 故 f=0.220.28mm/r2）按钻头强度选择f = 0.55mm/r3）按机床强度选择f = 0.96mm / r最终决定选择机床已有的进给量 f = 0.28mm/ r。由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿是钻头容易折断，故宜在孔即 将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较 来检验。由切削用量简明手册，查得机床轴向最大承载力Fmax=8830N, 经校验Ff =2520N Fmax校验成功，即f=0.28mm/r可用。（2）钻头磨钝标准及寿命钻头后刀面最大磨损限度（查切削用量简明手册 ）为0.50.8mm,寿 命 T =25min（3）决定切削速度查切削用量简明手册 0=600MPa的45钢属第5类由表 2.13 当 5 类 f=0.28mm/r d0 = 10mm时 vt = 14m/min 修正系数Ktv =1.0 Kmv =1.0 Ktv =1.0Kxv =1.0 K1V =1.0 Kapv =1.0 故vc =14m/min 。1000 v n= 445.86r/min ,&查切削用量简明手册根据Z525钻床说明书机床实际转速为nc = 54 5/m i n, c但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取f=0.22mm/r ；也可选择较低一级转数nc = 395r / min ,f=0.28mm/r,比较这两种方案：1)第一方案nc =5 45/m i n f=0.22mm/r,nc f =545 0.22 = 119.9mm/m i n2)第二方案nc = 3 9 5/m i n f=0.28mm/rnc f =395 0.28 = 110.6mm/m i n因方案一的nc f的乘积较大，基本工时较少，故方案一好。这时 vc u545 3.14 10 =17.1m/min, f =0.22mm/r。 1000(4)校验扭矩功率表 2.20 f 0.26mm/r,do 11.0,Mt =13.24N m根据Z525钻床说明书，考虑nc =545r/min时，Mm=52N m表 2.23 当 =600MPa do =10mm, f 0.75mm/r ,vc =17.4m/min 时，pc =1.1kW。根据Z525钻床说明书 PE = 2.8父0.81 = 2.26kW由于McMm RPe故满足条件，故选择之切削用量可用，即f=0.28mm/r, n = nc =545r/min , vc = 17.1m/min。tmL 1i l2nf3 .计算基本工时24 5 =0.24 min545 0.228个孔的基本工时为：0.24M8=1.92min由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时4 .攻丝孔 M12-6H :查切削用量简明手册，选用丝锤，f=0.2mm/r, v =1.5 5m/min, 取 v=4m/min=0.07m/s,1000v 1000 0.073.14 12=1.86r /s = 111r /min ,查切削用量简明手册机床实际转速为 nw =97r/min =1.62r/s,1000tm3.14 12 1.621000m/min =0.06m/sL 11 l2nwf24 597 0.2=1.5min8个孔的基本时间为：1.5 M8=12min综上，钻孔和攻丝的切削用量如下：钻孑L:n =545r/min f = 0.22mm/ r v = 17.1m/m i n d0 = 10mmco攻丝：n=97r/min f = 0.2mm/r v = 3.6m/m i n d0 = 12mm co四 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，需要设计通用 夹具。决定设计方刀架第 11道工序一一钻8-M12-6H螺纹通孔的钻床夹 具。本夹具将用于Z525立式钻床。刀具为M12丝锥，以及 M0的高速钢 麻花钻。（一） 卡具设计1 .定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择左端面，25 +0.021mm为基准，用一短销限制2个自由度，配合以两块压板压紧，再使用挡销限制工件的转 动。2 .切削力和卡紧力计算本步加工可按钻削估算卡紧力。实际效果可以保证可靠的卡紧。修正系数查机械加工工艺手册kF = kM =（左0）0.6=0.88190轴向力Fi =CFd0zFfyFkF =600 0.011.0 0.220.7 0.88 = 1.829N扭矩Mc =CMd。f yMkM =0.305乂 0.012.0 乂 0.220.8 乂 0.88 = 7.99乂 10.N.m 由于扭 矩很小，计算时可忽略。M K 3 7.99 10上则头际卡余力为F=6.4Nl f 0.22 0.017使用压板定位机构快速夹紧，调节压紧力调节装置，即可指定可靠的压紧力。（二）定位误差分析本工序采用左端面及 25+0021 mm定位，两侧的压板始终紧接着工件 夹紧，而工件自重会始终靠近底面，当然工件有一定的误差。但是，由于 加工是自由公差，故应当能满足定位要求。钻套选用快换钻套 10mm偏差为轲0：.040 mm（三）夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率和降低生产成本。尽管采用机动夹紧能提高夹紧速度，提高劳动生产率，但是题目中要 求设计的夹具使用固定夹紧，并且进行钻削加工时的轴向力大，故此我就 想到了使用压板机构及短销挡销。这样可以充分的利用一些标准件，还可 以使得制造夹具的制造工艺简单省事。由于选择的定位基准为零件的左端 面和孔，所以可以使用平面和孔的配合定位。止匕外，由于本零件是中批生产，随着加工零件个数的增加，夹具磨损 也将增大，这将导致零件加工误差的增大，废品率升高，间接地增加了生 产成本。为了解决这个问题，在设计时，采用压板机构可以防止这个问 题，方便更换，延长了夹具的使用寿命。五总 结为期三周的机械制造工艺学课程设计即将结束了，三周是时间虽然短 暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这三周的设计使我们不再是只知道 书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在 在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使 我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计 手册和AUTOCAD等制图软件，为我们的毕业设计打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应 该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤 指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它 将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。由于没有实习过，我们对工件的的形状概念存在很大的抽象，仅仅靠 资料上的说明是不够的，因此，让我们深刻认识到理论应该结合实际，我 们应该多一点实践操作，多下工厂去实习。大学的学习都有一个铺垫过 程，任何一个环节都可能在以后得到应用。可惜，教训来得太迟了。我希 望通过最后这个内容告诫我以后的学弟学妹们，不要忽视学校安排的任何 学习内容，不仅要踏踏实实学好课堂知识，对于实习也要提高重视，不要 以为时实习是课外内容，它是对课堂所学的一个补充。最后，衷心的感谢史红老师的精心指导和悉心帮助，使我顺利的完成 此次设计。谢谢！ ！六 参考文献11赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.机械工业出版社.199721艾星 肖诗纲 编.切削用量简明手册.机械工业出版社.2004【3】陈宏钧 方向明 马素敏 等编.典型零件机械加工生产实例.机械工业出版社.20054东北重型机械学院洛阳农业机械学院长春汽车厂工人大学编.机 床夹具设计手册.上海科学技术出版社.1987【5】陈明主编.机械制造工艺学.机械工业出版社.200561潘承怡 苏相国 冯新敏 编.机械设计课程设计.哈尔滨理工大学