四方刀架的加工工艺及夹具设计

徐州工业职业技术学院毕业设计说明书四方刀架的加工工艺及夹具设计- 47 -前 言机床四方刀架，它是一种应用广泛的夹持刀具的部件，它可以同时夹持四把刀具，并可以通过旋转位置以实现换刀的功能。功能就是夹持刀具可实现转位换刀。四方刀架由于经常旋转接触面而需较高的精度。持刀时要较高的压紧力，因此持刀面要一定的硬度和强度。零件材料为45钢，零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性，因此应选择煅造，提高零件的刚度和强度，以增强刀具加工的位置精度。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要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，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，以便使生产成本尽量下降。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，可以使加工质理得到保证，生产得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。分析毛坯的余量大小及均匀性 ，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削，也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理后的淬火板坯。总之，经过一段时间的调研，参阅大量的资料，根据学校提供的技术资料，确定做四方刀架的加工工艺及夹具设计。目录摘要2Abstrac3第一章 概述41.1四方刀架的作用41.2四方刀架的要求41.3加工四方刀架的机床选择41.4加工四方刀架的刀具选择7第二章 四方刀架的工艺性分析92.1工艺路线的拟定：92.2加工阶段的划分：102.3工序的集中与分散112.4加工顺序的安排：11第三章 四方刀架工艺规程的设计153.1确定四方刀架毛坯的制造方式153.2四方刀架基准面的选择153.3加工四方刀架工艺路线的确定163.4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：193.5确定切削用量及工时203.6 四方刀架C表面淬火38第四章 四方刀架零件加工的夹具设计394.1设计夹具的方法和步骤：394.2夹具设基本要求计的：394.3设计步骤如下：404.4夹具总图上尺寸，公差及技术要求的标注404.5工件在夹具中加工的精度分析414.6夹具总体方案的设计：42第五章 结 论44参考文献45致谢46摘要本设计的课题是四方刀架的加工工艺和夹具设计，工艺学是机械制造类的一项主要专业知识，它是研究如何科学地最优地生产各种机械装备的一门技术学科，也就是研究在机械制造中优质、高产、低消耗地生产机械装备的原理和方法的学科。是进入社会前，在大学最后一次理论联系实际的综合性训练。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的档次和精度标准供选择。经过搜集大量的资料、数据及参考文献，制定了四方刀架加工工艺及夹具设计的方案。经过一段时间的设计，绘制加工零件图一张，绘制工艺流程图一张（包括毛胚图），编制工艺过程卡一张，编制工序卡片八张，绘制指定的夹具装配图两张，绘制夹具零件（包括夹具体）图一张，完成论文。关键词 四方刀架 工艺规程 夹具 表面粗糙度 机床 Abstrac this design topic is the square tool rest processing craft and the jigdesign, the technology is a machine manufacture class main specializedknowledge, how is it studies scientifically superiorly produces atechnical discipline which each kind of machinery equips, also is theresearch in the machine manufacture high quality, the high production,the low consumption produces the principle and the method disciplinewhich the machinery equips. Is enters in front of the society, in university last apply theory toreality comprehensive nature training. The jig is themachine-finishing essential part, in engine bed to high speed, highlyeffective, precise, compound, intelligent, under environmentalprotection direction impetus, the jig technology is facing Gao Jing,highly effective, the module, the combination, is being general, theeconomical direction develops. In order to adapt the different profession demand and the efficiency,the jig has the different scale and the precision standard suppliesthe choice. After the collection massive materials, the data and thereference, have formulated the plan which the square tool restprocessing craft and the jig designs. After period of time designs, plan processing detail drawing, (A3)draws up flow chart (including Mao Peitu), (A1) establishestechnological process card, establishment working procedure card two,jig assembly drawing two which the plan assigns, (2*A1) draws up thejig components (including to clamp concretely) attempts, (A2)completes the paper. Key word Square tool rest Technological process，Jig Surface roughness Engine bed第一章 概述1.1四方刀架的作用机床四方刀架，是一种应用广泛的夹持刀具的部件，它可以同时夹持四把刀具，并可以通过旋转位置以实现换刀的功能。四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 功能：夹持刀具可实现转位换刀。1.2四方刀架的要求四方刀架由于经常旋转接触面而需较高的精度。持刀时要较高的压紧力，因此持刀面要一定的硬度和强度。零件材料为45钢，零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性，因此应选择煅造，提高零件的刚度和强度，以增强刀具加工的位置精度。1.3加工四方刀架的机床选择1数控车床CAK6150DJ： 本机床是借鉴国内外先进设计思想开发生产的一种高性能，高精度，低噪音的数控车床。具有高精度、高速度、高刚性、操作方便、运转可靠、用途广泛、经济适用等优点。能够完成各种车削加工如各种零件的内、外圆柱表面、端面、切槽、倒角、任意圆锥面、球面、曲面、各种螺纹（公、英制，左、右旋，单、多头，）圆柱、圆锥螺纹和钻、铰、镗孔等。特点：（1）机床采用传统的卧式车床布局整体设计，密封性好，符合国家安全标准。（2） 全机铸件均采用树脂砂铸造，并经退火处理消除应力，独有的床脚连体设计刚性好。（3） 机床Z轴、X轴采用伺服电机驱动、采用精密滚珠丝杠副、高刚性精密专用轴承传动，导轨采用国际流行的超音频淬火和“贴塑”工艺。各运动轴摩擦力小、反应快、精度高、寿命长。（4） 机床控制系统采用国、内外优质系统控制，功能齐全、操作简便、精度稳定、工作可靠。（5） 机床的床头箱采用模块化设计，经过有限元分析，结构先进合理。主轴系统的前后支承均采用高精度专用轴承，所有主传动齿轮都经过磨削精加工，具有转速高、刚性强、精度高、热变形小、运转平稳，噪音低等显著特点。（6） 机床采用自动润滑，定时、定量向丝杠、滑台供油，防止丝杠遇热膨胀，延长丝杠和轴承使用寿命，保证加工质量常年稳定。（7） 机床防护装置采用流线型设计，美观、大方、防水、防屑。（8） 机床标准配置采用国内名牌的立式四工位电动刀架。（9） 机床可根据用户要求配置手动、液压卡盘或手动、液压尾。主要技术参数：最大加工外径：500mm最大加工长度：120mmX轴行程：125mmZ轴行程：250mm主轴孔径：52mm棒材容纳直径：42mm主轴转速：631800r/sX轴快速移动：15000mm/minZ轴快速移动：15000mm/min重复定位精度：0.002mm定位精度：0.005mm刀具数量：4换刀时间：0.4s2TK7640立式铣床用途：该机床具有精度高、刚性好、噪音小，操作简单、维修方便等优点。工件一次装夹可以完成平面、槽、斜面及各种复杂三维曲面的铣削，及钻孔，扩孔、铰孔和镗孔等。是复杂型腔、模具、箱体类零件加工的理想设备。特点：（1）全机铸件采用高品质米汉钠铸件，并经退火处理消除应力。（2）三轴采用线性导轨,具有高刚性，低噪音，低摩檫等特性，适合于快速移动和高速切削。（3）三轴均采用预拉式功能，当高速运转时可以防止热变形，确保加工精度。.（4）三轴导轨采用全封闭防护罩，防护性能好。（5）合理的配重导向设计，避免配重块晃动，可以保证快速移动或啄钻提升精度。（6）气动换刀装置，换刀方便快捷，生产效率高。（7）采用自动润滑，定期向丝杠供油，防止丝杠遇热膨胀，延长丝杠和轴承使用寿命，保证加工质量常年稳定。（8）机床重要部件采用进口产品，保证机床的高精度，长寿命。主要技术参数：工作台尺寸（长X宽）:800X400mm工作台行程（X向）:600mm工作台行程（Y向）:400mm主轴头垂直行程（Z向）:600mm主轴端面距工作台面距离:180-780mm主电机功率:5.5kw主轴转速范围（无级调速）:63-3000r/min主轴最大输出扭距:150NM主轴最大轴向抗力:10000N快速移动速度（X、Y、Z方向）:X、Y:12m/minZ:6m/min进给速度范围:1-2500mm/min工作台承重:400kg刀柄:BT40坐标定位精度:X:0.025,Y/Z:0.022重复定位精度:X:0.015,Y/Z:0.012坐标控制:三轴控制数控系统:FANUC-0i-MATE 1.4加工四方刀架的刀具选择刀具材料： 刀具材料一般是指刀具切削部分的材料。它的性能优劣是影响加工表面质量，切削效率，刀具寿命的重要因素。选用新型刀具材料不但能有效地提高切削效率，加工质量和降低成本，而且往往是解决某些难加工材料的工艺关键。刀具材料类型： 当前使用的刀具材料分4大类：工具钢（包含碳素工具钢，合金工具钢，高速钢），硬质合金，陶瓷，超硬刀具材料。一般机加工使用最多的是高速钢与硬质合金刀具选择应具备的性能1）硬度和耐磨性硬度是刀具材料应具备的基本特性。刀具要从工件上切下切屑，其硬度必须比工件材料的硬度大切削金属所用刀具的切削刃硬度一般都在60HRC以上。 耐磨性是材料抵抗磨损的能力。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。组织中硬质点（碳化物，氮化物）的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越高。但刀具材料的耐磨性还取决于和他的化学成分，强度，显微组织及摩擦区的温度有关。2）足够的强度和韧性要使刀具在承受很大压力，以及在切削过程中通常要出现的冲击和振动的条件下工作，而不产生崩刃和折断，刀具就必须具有足够的强度和韧性。3）高的耐热性耐热性是衡量刀具材料切削性能的主要标志。它是指刀具材料在高温条件下保持硬度，耐磨性，强度和韧性的性能，刀具材料的高温硬度愈高，则刀具的预热性能愈好，允许的切削速度愈高。 除高温硬度外，刀具材料还应具备在高温下抗氧化的能力，以及良好的抗粘结的能力，即刀具材料应具有良好的化学稳定性。4）良好的热物理性能和耐热冲击性能刀具材料的导热性愈好，切削热愈容易从切削区散走，有利于降低切削温度。刀具在断续切削或使用切削液时，常常受到很大的热冲击（温度变化剧烈）因而刀具内部会产生裂纹导致断裂。5）良好的工艺性能为便于刀具制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如铸造性能，热处理性能，高温塑性变形性能，磨削加工性能。6）经济性经济性是刀具材料的重要指标之一，刀具材料的发展应结合本国资源。有的刀具虽然单成本很贵，但因其使用寿命很长，所以费用不一定很高，。因此在选用时，要考虑经济效果，同时要保证他的稳定性和可靠性。数车所需刀具选择：表11 数车刀具序号名 称规 格数量1车刀2020 mm；主偏角：9395；副偏角35；刀尖圆角R2.5；122020 mm；主偏角：9395； 副偏角5055；刀尖圆角R1.6；132020 mm；主偏角：9395； 副偏角5055；刀尖圆角R0.8；14内孔车刀四方刀杆2020 mm；孔径范围22-40 mm；60mm刀杆伸长40mm；15麻花钻23，36，10，14各16直槽镗刀17中心钻31数控铣床所需刀具选择: 表12 数铣刀具序号名 称规 格数量1直柄立铣刀20 , 16,8各12镶齿套式面铣刀18齿(160)，20齿(200)各1第二章 四方刀架的工艺性分析 在生产中，凡是改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。如毛坯制造工艺过程，机械加工工艺过程，热处理工艺过程及装配工艺过程等。在许多情况下，工艺过程不是一成不变的，但在一定的生产条件下，应尽量使工艺过程制定的最为合理，最符合生产实际。将合理的，确定的工艺过程写成工艺文件，作为组织生产，管理和进行技术准备的依据，即为工艺规程。工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。2.1工艺路线的拟定： 拟定工艺路线是制定工艺规程中关键的一步，它与定位基准的选择有着密切的关系。它包括选定各个表面的加工方法，确定是否要划分加工阶段，确定工序集中与分散程度，确定各个表面的加工顺序和装夹方法，详细拟定工序的具体内容等。应提出几套方案加以比较。工艺路线不但影响加工的质量和效益，而且影响工人的劳动强度，设备投资，车间面积，生产成本等，必须认真考虑。在分析研究零件土的基础上，对各加工表面选择相应的加工方法和方案。（1） 端面的加工： 端面的加工方法主要有车削和磨削。当表面粗糙度要求较小时，则采用光整加工。根据表面加工要求的不同，采用不同的加工方案。（2） 孔加工：孔加工方案要根据被加工孔的技术要求和具体的生产条件选用（3）平面加工平面一般采用铣削和刨削加工。当有滑动表面和要求较高的平面时，还需在此基础上进行精加工。平面的精加工方法通常有以下几种。1) 刮研 适用于在单件小批生产中加工大型零件上的配合表面。2) 磨削 广泛应用于中小型零件平面的精加工。3）精铣和精刨 未淬硬的中小型零件常常采用高速精铣的方法，大型零件则多采用宽刃精刨。 此外，对于配合精度要求特别高的小型零件的精密平面，常采用研磨的方法作为最后的精加工工序。在选择表面的加工方法时，应与生产规模，零件材料及硬度，零件的结构形状，加工表面的尺寸等许多因素统一考虑。必须结合生产实际，全面考虑，才能得到最佳的加工方案。而各种加工方案所能达到的精度都有一个较大的范围。对于每一种加工方法，所能达到的加工精度越高，所消耗的工时和成本也越大。但两者之间并不完全成正比关系当一种加工方法的加工精度超过一定的限度后，所需要的加工工时就会迅速增加，这就大大降低了生产率，增加了生产成本，所以是不经济的。各种加工方法在正常条件下能经济的达到加工精度称为这种加工方法的经济加工精度。所谓正常的生产条件是指：完好的设备，使用合适的刀具和夹具，一定熟练程度的工人，合理的工时定额等。2.2加工阶段的划分：零件的加工质量要求较高时，必须把整个加工过程划分为几个阶段。1) 粗加工阶段2) 半精加工阶段3) 精加工阶段4) 光整加工阶段应注意的是，光整加工是以提高加工精度和减小表面粗糙度为主的，一般不能纠正被加工表面的形状误差和位置误差。加工阶段的划分有如下及格优点：1) 有利于保证加工精度。2) 有利于合理地使用机床设备。3) 粗加工安排在前，可及早发现毛坯的缺陷，以免继续加工造成工时的浪费。4) 为了在机械加工工序中插入必要的热处理工序，同时使热处理发挥充分的效果，这就自然的要求把机械加工工艺过程划分为几个阶段，而每个阶段各有其特点及达到的目的5) 精加工工序安排在最后，可有效的使竟加工后的表面不受或少受损伤。2.3工序的集中与分散1.工序集中的特点是：1) 减少了设备的数量，减少了操作工的数量和生产面积；2) 减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期；3) 减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产效率，而且在一次装夹下加工了许多表面，也易于保证这些被加工表面之间的位置精度；4) 因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而且复杂，因此机床和工艺装备的调整，维修工作量大2.工序分散的特点是：1) 采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易；2) 对工人的技术要求低，仅需对其进行短时间的培训即可上岗3) 生产准备工作量小，产品更新换代容易；4) 设备及操作工数量较多，所需生产面积大。单件小批量生产一般采用工序集中的方式，而大批大量生产既可以集中，也可以分散，应根据具体情况进行分析随着加工中心的快速发展，采用工序集中的生产方式是发展趋势。2.4加工顺序的安排：1.加工工序的安排 在安排加工工序时，一般应遵循如下几个原则。1)先粗后精。2)先主后次。3)基面先行。4)先面后孔。 一般零件的加工顺序为：精准面的加工主要表面的粗加工次要表面的加工热处理主要表面的精加工最后检验。2.热处理工序的安排热处理主要用来改善材料的性能和消除内应力。一般热处理工序在工艺过程中的安排如下。1) 为改善金属的组织和加工性能而进行的预先热处理，如退火，正火等，一般安排在机械加工之前。2) 为消除内应力而进行的时效处理工序，常安排在粗加工之后，精加工之前，或在各加工阶段之间安排几次，应根据零件的加工要求和刚性而定。3) 为提高零件的力学性能而进行的最终热处理，如淬火，氮化等，一般应安排在工艺过程的后期，但在该表面的最终加工之前。淬火前应安排去毛刺工序。4) 装饰性热处理如发蓝等，一般安排在工艺过程的最后进行。3.辅助工序的安排 工序是主要的辅助工序，它是监控产品质量的主要措施。在每道工序中，操作者必须进行自检，同时在下列情况下必须安排单独的检验工序：1) 粗加工阶段结束之后；2) 重要工序之后；3) 零件从一个车间转到另一个车间之时；4) 特种性能检验之前；5) 零件全部加工结束之后。四方刀架的加工主要是有较高的定位配合，表面接触精度高。（1） 零件图工艺性分析: 该零件主要由平面，孔系及外轮廓组成，内孔的加工方法有钻孔，扩孔，绞孔，镗孔，拉孔，磨孔和光整加工等。根据加工方法选择原则。中间36孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案。两端15mm和12mm孔处没有尺寸公差要求。平面轮廓常用的加工方法有数控铣，线切割及磨削等。在本设计中，平面及外轮廓表面粗糙度要求R2.5mm，可采用粗铣精铣刮研方案。选择以上方法完全可以保证尺寸，形状精度和表面粗糙度的要求。（2） 确定装夹方案: 由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能够保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。根据零件的结构特点，加工上表面，36mm内圆及其端面和孔系时，可采用专用夹具夹紧；铣削外轮廓时，应采用一面两孔定位方式。选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。（3） 确定加工顺序: 加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量，生产效率和加工成本。按照基面先行，先面后孔，先主后次，先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（36端面）粗，精加工25端面粗加工 C面 孔系加工 精铣C面 刮研各表面。（4） 切削用量选择: 切削用量包括主轴转速（切削速度），切削深度或宽度，进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力，切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是: 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 切削深度ap: 在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度ae: 一般ae与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般ae的取值范围为：ae=（0.60.9）Dc。切削速度Vc: 提高Vc也是提高生产率的一个措施，但Vc与刀具耐用度的关系比较密 随着Vc的增大，刀具耐用度急剧下降，故Vc的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，Vc可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，Vc可选200m/min以上。主轴转速n(r/min): 主轴转速一般根据切削速度Vc来选定。计算公式为：n=1000Vc/d式中，d为刀具或工件直径（mm）。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。进给速度Vf。Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，Vf可选择得大些。在加工过程中，Vf也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。 背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上。背吃刀量可达810mm。半精加工时，背吃刀量取为0.52mm。精加工时，背吃刀量取为0.20.4mm。1) 以25 +0.023 0端面与25 +0.023 0孔的轴线垂直要求不大于0.023mm，让刀架表面转位灵活。25 +0.023 0端面平面度要求不大于0.008mm, 高精度可保证接触及润滑性好。15 +0.019 0与25 +0.023 0孔的同轴度高为0.05mm，以及以25 +0.023 0为对称的两个15 +0.019 0孔的位置精度为0.02mm。2) 36与25 +0.023 0对接处加工退刀槽至370.mm1距36端面为390 -0.8宽3mm侧面10 +0.030 0螺栓孔将刀架锁紧在手柄上推动旋转提出尺寸公差要求。C表面淬火以保证接触面强度和硬度及耐磨性。3) 25 +0.023 0表面进行磨削加工以满足平面度要求。4) 分析毛坯的余量大小及均匀性 ，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削，也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形，最好采用经预拉伸处理后的淬火板坯。5) 毛坯的加工余量是否充分，批量生产时的毛坏余量是否稳定。毛坯主要指锻、铸件，因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量多少不等，铸造时也会因沙型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不等。此外，锻、铸后，毛坯的翘曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。在通用铣削工艺中，对上述情况常常采用划线时串位借料的方法来解决。但是在采用数控铣削时，次定位将决定工件的“命运”，加工过程的自动化很难照顾到何处余量不足的问题。因此，除板料外，不管是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有较充分的余量。经验表明，数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点应该引起特别重视。在这种情况下，如果已确定或准备采用数控铣削，就应事先对毛坯的设计进行必要更改或在设计时就加以充分考虑，即在零件图纸注明的非加工面处也增加适当余量。 第三章 四方刀架工艺规程的设计3.1确定四方刀架毛坯的制造方式零件材料为45钢，零件在工作中需较大夹持力和较好的耐磨性，因此应选择煅造，提高零件的刚度和强度，以增强刀具加工的位置精度。由于产量为中批量并毛坯外形简单，采用模煅。下图为毛坯图 图（一）图31 毛坯3.2四方刀架基准面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面选择得正确与合理，可以使加工质理得到保证，生产得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。基准的选择毛坯为锻件，从结构的要求看，选36端面作粗基准，加工25端面，然后以25端面为精基准，加工所有面。（基准重合原则）3.3加工四方刀架工艺路线的确定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要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，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，以便使生产成本尽量下降。a)工艺路线方案一：铣36端面铣四个侧面铣四个侧面压力槽，留精加工余量，精铣C面粗、精车25端面，车环形滑槽，钻25孔至23，扩24.8，铰25+0.023 0,倒角.精车36端面,镗孔36,车退刀槽,倒角.孔14,扩孔14.85, 铰孔14.95,精铰15+0.019 0. 钻8-10.2,攻8-M12-6H,翻钻9.8,扩10.2,铰孔10+0.03 0,攻M12-6H.倒角C面淬火,HRC40-45刮25端面终检,清洗b)工艺路线方案二：粗、精车36端面，钻孔25+0.023 0 至23,镗36孔,车退刀槽370.13,倒角.铣四个侧面铣压力槽,C面留加工余量,精铣C面.在25+0.023 0端面,车环形槽,镗25+0.023 0孔至尺寸,倒角中检钻铰415+0.019 0钻8M12-6H至10.2、攻丝，钻9.8,铰10+0.03 0扩10.2,攻丝倒角表面C淬火磨25端面,磨36端面磨四侧面刮25端面清洗、终检工艺方案比较和分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案一应先粗铣25端面以36端面为粗基准然后以加工好的25端面为精基准，相应铣四侧面和压力槽，工序比较集中、合理，但精铣C面应另设一道工序，25端面还要磨削。方案二：先加工36端面并可以便于加工侧面和压力槽时利于装夹，但要经常换用机床影响效益。并精铣C面和铣压力槽分成两道工序。改过后具体工艺过程如下：工艺路线方案：粗铣25端面粗精铣四侧面铣四侧压力槽C面，留精加工余量粗精车36端面，钻孔23，扩孔36，镗370.1退刀槽,倒角精车25端面,车环形滑槽,扩孔24.8,粗铰24.94,精铰25 +0.023 0倒角钻孔14,扩孔14.85,粗铰14.95,精铰15+0.019 0钻孔810.2,攻丝8-M12-6H,钻孔9.8,扩孔10.2,铰孔10+0.030 0攻丝M12-6H精铣C面C面淬火HRC40-45磨面倒角刮面去毛刺,清洗,终检图32 铣床装夹方式4套筒 5定位销 6支乘板7六角螺钉 8垫圈 9手柄螺母10内六角螺母 11定位键表31 机械加工工艺过程卡片徐工院产品名称四方刀架零件名称方刀架每台件数材料牌号45b=0.67Gpa毛坯种类模煅毛坯毛坯外形尺寸13077每毛坯可制件数名称45钢工序号工序名称工 序 内 容车间设备名称及型号夹具名称及编号切削刀具01铣粗铣25端面铣工车间TK7640数控铣床镶齿套式面铣刀02铣粗精铣四侧面铣工车间TK7640数控铣床镶齿套式面铣刀03铣铣四侧压力槽铣工车间TK7640数控铣床镶齿三面刃铣刀04车粗精车36端面,钻23通孔,扩钻36孔,镗退刀槽车工车间CAK6150DJ数控车床锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、车刀、直槽镗刀05车精车25端面，车环形滑槽, 扩孔24.8,粗铰24.94, 精铰25+0.023 0，倒角车工车 间CAK6150DJ数控车床专用夹具成形车刀06钻钻孔14,扩孔14.85,粗铰14.95,精铰15+0.019铣工车间TK7640数控铣床07钻钻8-10.2,攻8-M12-6H,翻钻9.8,扩10.2,铰孔 10+0.03 0,攻M12-6H.铣工车间TK7640数控铣床08铣精铣C面铣工车间TK7640数控铣床专用夹具直柄立铣刀09C面淬HRC40-4510磨面11倒角12刮面13去毛刺,清洗,终检设计张进指导徐鲲鹏审 核3.4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、毛坯尺寸据机械制造工艺简明手册（以下称：工艺手册）据表2.2-252.2-20查得:尺寸125 0 -0.6单边加工余量为2.02.5mm偏差为1.0mm尺寸720 -0.12单边加工余量为2.02.5mm偏差为0.5mm则取毛坯尺寸为130x130x77的方块2、25+0.023 0和36的内孔加工:毛坯为实心不冲孔25+0.023 0孔精度界于IT-IT8之间参表2.3-8或表2.3-9确定工序尺寸和余量钻孔:23mm镗孔:36 深390 -0.8 2Z=13mm扩小孔:24.8mm 2Z=1.8mm铰孔: 25+0.023 0 2Z=0.2mm3、定位孔15+0.019 0X4的加工 精度参表2.3-8钻孔: 14mm扩孔: 14.85mm 2Z=0.85mm粗铰: 14.95mm 2Z=0.1mm精铰: 15+0.019 04、9-M12-6H并攻丝 查表2.3-8及2.3-20钻孔：8X10.2mm 攻丝: 8-M12 5、M12-6H定位销孔 查表2.3-9钻孔: 9.8mm 扩孔: 10.2mm 2Z=0.4mm铰孔: 10+0.030 0 2Z=0.2mm攻丝:M12-6H 6、25+0.023 0端面nP=0.015mm3.5确定切削用量及工时工序一：粗铣25端面：用计算法确定切削用量及工时工件材料：45号钢 b=0.67Gpa 模煅加工要求：粗铣130X130端平面 深度ap=1-2mm量具:游标卡尺，千分尺机床：TK7640刀具：镶齿套式面铣刀 铣刀直径200mm 齿数Z=20fz=0.08mm/齿 ap=1.5mm 参（以下简称：）V=CvD0.25/T0.2t0.1fz0.2B0.5Z0.1Cv=73 D=200 T=240 t=1.5 B=135 Z=20 参表10-106 得 V=51.82m/min Kmv=1.0 Ksv=1.0 KTv=0.87 KBv=1.0 KZv=1.0所以 V=45.08m/minn= 1000v d =1000x45.08 3.14x200=71.78r/s 参表4.2-36 取 n=75r/s 则 v=47.1m/min工作台每分钟进给量 fm=fzZnw=0.08x20x75=120mm/min 参 l1=28.5mm l2=4mm tM=l+l1+l2/fm=130+28.5+4/120=1.35 (min) 表32 机械加工工序卡片徐州工院产品型号零件图号工序号01共 8 页产品名称四方刀架零件名称方刀架工序名称粗铣25端面第1页材 料硬 度牌号名称4545 钢207241HBS毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数铸造毛坯130*771设备名称设备型号同时加工件数数控铣床TK76401夹具编号夹具名称切削液乳化液工步号工步内容（单位：mm）刀具量具走刀长度走刀次数主轴转数( r/s )切削速度（m/min）进给量（mm/min）背吃刀量（mm）工步工时1粗铣25端面镶齿套式面铣刀游标卡尺12002754512051.35编制张进校对审核工序二:铣四侧面量具:游标卡尺，千分尺刀具：镶齿套式面铣刀 铣刀直径200mm 齿数Z=20fz=0.08mm/齿 ap=1.5mm 参（以下简称：）V=CvD0.25/T0.2t0.1fz0.2B0.5Z0.1Cv=73 D=200 T=240 t=1.5 B=135 Z=20 参表10-106 得 V=51.82m/minKmv=1.0 Ksv=1.0 KTv=0.87 KBv=1.0 KZv=1.0所以 V=45.08m/minn= 1000v d =1000x45.08 3.14x200=71.78r/s 参表4.2-36 取 n=75r/s 则 v=47.1m/min工作台每分钟进给量 fm=fzZnw=0.08x20x75=120mm/min 参 l1=28.5mm l2=4mm tM=2x(l+l1+l2/fm)=2x(75.5+28.5+4/120)=1.8 (min) 表33 机械加工工序卡片徐州工院产品型号零件图号工序号02共 8 页产品名称四方刀架零件名称方刀架工序名称铣四侧面第2页材 料硬 度牌号名称4545 钢207241HBS毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数铸造毛坯130*771设备名称设备型号同时加工件数数控铣床TK76401夹具编号夹具名称切削液乳化液工步号工步内容（单位：mm）刀具量具走刀长度走刀次数主轴转数( r/s )切削速度（m/min）进给量（mm/min）背吃刀量（mm）工步工时1铣四侧面镶齿套式面刀游标卡尺1752754512051.8编制张进校对审核工序三:铣四侧压力槽刀具：镶齿三面刃铣刀 铣刀直径160mm 齿数Z=18fz=0.05mm/齿 ap=25mm ae=29mm T=150 参表10-106量具:游标卡尺，千分尺参表3.4及3.27V=CvdqvKv/Tmaxv pfyv zauv ezpvCv=48 qv=0.25 xv=0.1 yv=0.2 uv=0.3 pv=0.1 m=0.2 Kmv=1.15 Ksv=1.0 KTv=1.0 KBv=1.0 得 V=26.8m/minn= 1000v d =1000x45.08 3.14x200=53.4r/s 参表4.2-36 取 n=60r/s 则 v=30m/min工作台每分钟进给量 fm=fzZnw=0.02x20x60=24mm/min 参表3.25 y+=60mm L=125mm tM=2x(L+y+/fm)=2x(125+60/24)=15.4 (min) 表34 机械加工工序卡片徐州工院产品型号零件图号工序号03共 8 页产品型号四方刀架零件名称方刀架工序名称铣四侧压力槽第3页材 料硬 度牌号名称4545 钢207241HBS毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数铸造毛坯130*771设备名称设备型号同时加工件数铣床TK76401夹具编号夹具名称切削液乳化液工步号工步内容（单位：mm）刀具量具走刀长度走刀次数主轴转数( r/s )切削速度（m/min）进给量（mm/min）背吃刀量（mm）工步工时1铣四侧面镶齿三面刃铣刀游标卡尺15002603024515.4编制张进校对审核工序四:粗精车36端面,钻23通孔,扩钻36孔,镗退刀槽机床:CAK6150DJ刀具:车刀刀片材料YT15 刀杆尺寸BxH=16x25 o=15o o=8o Kr=90o r=0.5mm s=0o Kr/=10o 参表1.3孔加工刀具:锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻 （材料：W18Cr4V）参表3.1-6及3.1-8镗刀:方形尺寸 10x10 长 50mm 直槽镗刀 YT15量具:游标卡尺，千分尺1、粗车36 已知道总的加工余量为3.5mm,留两面加工精加工余量各1mm,粗车深ap=1.5mm。进给量查表1.4 当刀杆16x25 ap3mm 工件直径400mm 时f=0.8-1.2mm/r参表1.31 取f=0.86mm/r参表1.27 V=CvKv/TmaXv pfyvCv=235 Xv=0.15 yv=0.45 m=0.2 KTv=1.0 KMv=1.0 Ksv=1.0 Ktv=1.0 Kkrv=0.81 Kfc=1.0 参表1.9 T=60 得 V=87.9 m/min主轴转速: n=1000v/d=158.4 r/min查表1.31 取n=160 r/min 得 V=88.8 m/min切削工时节:L=125x21/2/2=88.4mm 参表1.26 y+=1.0T=(L+ y+)/nf=0.65 (min)2、精车36端面 Ra2.5 ap=1.0mm参表1.6 f=0.2mm/r (V100m/min)参表1.27 V=CvKv/TmaXv pfyvCv=291 Xv=0.15 yv=0.2 m=0.2 KTv=1.0 KMv=1.0 Ksv=1.0 Ktv=1.0 Kkrv=0.81 Kfc=1.0 参表1.9 T=60 得 V=143.4 m/min主轴转速: n=1000v/d=258.3 r/min 查表1.31 取n=250 r/min V=138.8 m/min切削工时节: L=125x21/2/2=88.4mm 参表1.26 y+=1.0 T=(L+ y+)/nf=1.78 (min)3、钻23通孔 参表2.7 b800Mpa d=23mm 时f=0.39-0.47mm/rL/f=73/233 Klf=1参表2.8 b=670Mpa 钻头强度允许f=1.32mm/r 取 f=0.4mm/r参表2.12 T=50参表2.30 V=CvdZvKv/TmaXv pfyvCv=6.6 Zv=0.4 xv=0 yv=0.5 m=0.2 KTv=1.0 KMv=1.0 Ktv=1.0 Kxv=1.0 Klv=1.0 得 V=16.7 m/min主轴转速: n=1000v/d=231.6 r/min参表1.31 取 n=250r/min参