铣刀头座体零件工艺及工装设计.doc

编 号 无锡太湖学院 毕 业 设 计 论 文 题目 铣刀头座体零件工艺及工装设计 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业 学 号 0923063 学生姓名 许 晓 峰 指导教师 许 文 职称 副教授 职称 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 铣刀头座体零件工艺 及工装设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果 其 内容除了在毕业设计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕业设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果作 品 班 级 机械 92 学 号 0923063 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 无 锡 太 湖 学 院 信 机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专 业 毕 业 设 计 论 文 任 务 书 一 题目及专题 1 题目 铣刀头座体零件工艺及工装设计 2 专题 二 课题来源及选题依据 机械制造工艺技术是人类在生产实践中产生并不断发展的 其涉及的内 容十分广泛 包括零件的毛坯制造 机械加工及热处理和产品的装配等 要 在满足质量要求的前提下 不断提高劳动生产率和降低成本 以优质 高效 低耗的工艺去完成零件的加工的工艺才是合理的和先进的工艺 本课题来自 某机床厂的成熟产品 旨在培养学生解决工程实际问题的能力 达到学以致 用的目的 3 本设计 论文或其他 应达到的要求 抄画零件图及绘制毛坯 零件综合图各一张 编制机加工工艺文件 绘制 80K7孔镗夹具装配图及全套夹具非标准零件图 绘制 6 M8 孔钻夹 具装配图及全套非标准零件图 编写设计说明书 30 页 翻译 8000 字以上外文印刷字符或译出 4000 汉字以上的有关技术资料或业 文献 四 接受任务学生 机械 92 班 姓名 许 晓 峰 五 开始及完成日期 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 铣刀头座体是铣床加工的重要组成元件之一 它的制造工艺对铣削加工的尺寸精度 有显著的影响 本课题的目的是对铣床的铣刀头座体的机械制造工艺及夹具设计 在第 一部分的制造工艺设计中 主要的工作是铣刀头座体的毛坯件的铸造 加工工艺路线的 设定 机件的工艺查阅和计算 编制主要的工艺文件 铣刀头座体的夹具设计是这次课题的重要的部分 也是本次课题的难点分 夹具的 设计主要是铣刀头的定位和夹紧 主要会影响加工元件的尺寸精度和位置精度 在本次 课题中主要采用的是不完全定位方式 这种通用的定位方式的夹具的结构比较简单 并 且有良好的定位的稳定性 夹紧机构主要采用螺旋式 这种结构的构成比较简单 自锁 性能好 可靠性能高 在确定夹紧方式后绘出主要的零件图和装配图 关键词 铣床 铣刀头座体 制造工艺 夹具设计 ABSTRACT Milling cutter head base is an integral component of milling manufacturing process and has a significant impact on the dimensional accuracy of milling The purpose of this project is generally milling cutter head base mechanical manufacturing process and fixture design In the first part of the manufacturing process design the main work is casting of milling cutter head base machining and line set mechanical inspection and calculation process the preparation of the main process documents The Fixture Block of milling cutter head base is an important part of this project and also is a part of this difficult subject mainly milling fixture design is clamping and positioning these will affect the processing of the dimensional accuracy and position accuracy of main components The issue is used three holes of the positioning in one surface the positioning of such a general way the fixture structure is relatively simple and has good positioning stability Clamping institutions are mainly spiral the composition of this structure is relatively simple self locking performance high reliability drawing three dimensional and assembly drawings Key words milling machine milling cutter head base manufacturing processes fixture design 目 录 摘要 III ABSTRACT IV 目录 V 1 绪论 1 1 1 课题背景 1 1 1 1铣刀头座体的概述 1 1 1 2铣刀头的现状和发展趋势 1 1 1 3铣刀的分类 1 1 1 4铣刀的结构和构成 2 1 1 5夹具的现状及发展趋势 2 1 2 本设计的内容及目的 3 2 铣刀头座体的机械加工工艺规程设计 5 2 1 铣刀头座体的工艺分析及生产类型确定 5 2 1 1 铣刀头座体的工艺分析 5 2 1 2 铣刀头座体的生产类型 6 2 2 确定毛坯的制造类型 6 2 3 基准的选择 6 2 3 1 粗基准的选择 6 2 3 2 精基准的选择 7 2 4 零件表面加工方法的确定 7 2 5 工艺路线的制定与分析 7 2 5 1 工艺路线的拟定 7 2 5 2 工艺方案的分析与确定 8 2 6 机械加工余量 毛坯工序尺寸的确定 10 2 6 1 孔的加工余量 10 2 6 2 平面的加工余量 10 2 6 3 切削用量及工时的计算 11 3 铣刀头座体专用夹具设计 23 3 1 夹具设计的原则和要求 23 3 1 1 夹具设计的要求 23 3 1 2 六点定位原则 23 3 2 镗夹具的设计 24 3 2 1 确定定位方案 24 3 2 2 设计夹紧机构 24 3 2 3 夹紧力的计算 25 3 3 4 确定镗夹具总体结构和尺寸 25 3 3 5 使用说明 26 3 3 钻孔夹具的设计 27 3 3 1 定位基准的选择 27 3 3 2 切削力和夹紧力的计算 27 3 3 3 定位误差分析 27 3 3 4 确定定位方案 28 3 3 5 设计夹紧机构 28 3 3 6 确定钻夹具总体结构和尺寸 28 3 3 7 使用说明 29 4 结论与展望 31 4 1 结论 31 4 2 不足之处与展望 31 致谢 32 参考文献 33 1 绪论 1 1 课题背景 1 1 1 铣刀头座体的概述 铣刀头座体是一种用于大件切削的机床附件 如装在龙门铣床上进行铣削加工 铣 刀装在铣刀盘上 铣刀盘通过键与轴连接 当动力通过V 带传给带轮 经键传到轴 即 可带动铣刀盘转动 对零件进行铣削加工 基础件座体 两端由圆锥滚子轴承支撑轴 轴承外测有轴承盖 左边带轮为动力输入端 带轮和轴由键连接 带轮的左侧有销 挡 圈 螺钉实现定位和紧固 1 1 2 铣刀头的现状和发展趋势 一 铣床是一种用途广泛的机床 在铣床上可以加工平面 水平面 垂直面 沟槽 键槽 T 形槽 燕尾槽等 分齿零件 齿轮 花键轴 链轮乖 螺旋形表面 螺纹 螺旋槽 及各种曲面 此外 还可用于对回转体表面 内孔加工及进行切断工作等 铣 床在工作时 工件装在工作台上或分度头等附件上 铣刀旋转为主运动 辅以工作台或 铣头的进给运动 工件即可获得所需的加工表面 由于是多刀断续切削 因而铣床的生 产率较高 用铣刀对工件进行铣削加工的机床 铣床除能铣削平面 沟槽 轮齿 螺纹 和花键轴外 还能加工比较复杂的型面 效率较刨床高 在机械制造和修理部门得到广 泛应用 二 铣床最早是由美国人E 惠特尼于1818年创制的卧式铣床 为了铣削麻花钻头的螺 旋槽 美国人J R 布朗于1862 年创制了第一台万能铣床 是为升降台铣床的雏形 1884年 前后出现了龙门铣床 20世纪20年代出现了半自动铣床 工作台利用挡块可完成 进给 快 速 或 快速 进给 的自动转换 1950年以后 铣床在控制系统方面发展很快 数字控制的 应用大大提高了铣床的自动化程度 尤其是70年代以后 微处理机的数字控制系统和自 动换刀系统在铣床上得到应用 扩大了铣床的加工范围 提高了加工精度与效率 三 随着机械化进程不断加剧 数控编程开始广泛应用与于机床类操作 极大的释 放了劳动力 数控编程铣床将逐步取代现在的人工操作 对员工要求也会越来越高 当 然带来的效率也越来越高 进入21世纪 军事技术和民用工业的发展对数控机床的要求 越来越高 应用现代设计技术 测量技术 工序集约化 新一代功能部件以及软件技术 使数控机床的加工范围 动态性能 加工精度和可靠性有了极大地提高 科学技术特别 是信息技术的发展迅速 高速高精控制技术 多通道开放式体系结构 多轴控制技术 智能控制技术 网络化技术 CAD CAM 与CNC 的综合集成 使数控机床技术进入了智 能化 网络化 敏捷制造 虚拟制造的更高阶段 1 1 3 铣刀的分类 圆柱形铣刀 用于卧式铣床上加工平面 刀齿分布在铣刀的圆周上 按齿形分为直齿和螺 旋齿两种 按齿数分粗齿和细齿两种 螺旋齿粗齿铣刀齿数少 刀齿强度高 容屑空间大 适 用于粗加工 细齿铣刀适用于精加工 面铣刀 用于立式铣床 端面铣床或龙门铣床上加工平面端面和圆周上均有刀齿也有粗 齿和细齿之分 其结构有整体式 镶齿式和可转位式3 种 立铣刀 用于加工沟槽和台阶面等 刀齿在圆周和端面上 工作时不能沿轴向进给 当立铣 刀上有通过中心的端齿时可轴向进给 三面刃铣刀 用于加工各种沟槽和台阶面其两侧面和圆周上均有刀齿 角度铣刀 用于铣削成一定角度的沟槽 有单角和双角铣刀两种 锯片铣刀 用于加工深槽和切断工件 其圆周上有较多的刀齿 为了减少铣切时的摩擦刀 齿两侧有15 1 的副偏角 此外还有键槽铣刀 燕尾槽铣刀 T 形槽铣刀和各种成形铣刀 等 1 1 4 铣刀的结构和构成 分为4种 整体式 刀体和刀齿制成一体 整体焊齿式 刀齿用硬质合金或其他耐 磨刀具材料制成并钎焊在刀体上 镶齿式 刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上 这种 可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头也可以是焊接刀具材料的刀头 刀头装在刀体上 刃磨的铣刀称为体内刃磨式 刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式 可转位式 见可 转位刀具 这种结构已广泛用于面铣刀 立铣刀和三面刃铣刀等 铣刀头是由座体 轴 皮带轮 端盖 调整片等五种非标准件和轴承 螺钉 平键 毛毡等四个标准件组成 铣刀装在铣刀盘上 铣刀盘通过键与轴连接 当动力通过V 带传 给带轮 经键传到轴 即可带动铣刀盘转动 对零件进行铣削加工 基础件座体 两端 由圆锥滚子轴承支撑轴 轴承外测有轴承盖 左边带轮为动力输入端 带轮和轴由键连 接 带轮的左侧有销 挡圈 螺钉实现定位和紧固 轴的右边动力输出给铣刀盘 刀盘 带动铣刀切削 轴与刀盘由键连接 挡圈 垫圈 螺钉把刀盘与轴紧固住 1 1 5 夹具的现状及发展趋势 夹具是机械加工不可缺少的部件 夹具是在产品加工过程中 保持产品零部件和加工工 具的相对位置 从而保证了最终产品技术要求中的位置精度 由于不同的工艺过程中使 用不同的夹具 各类夹具中以机床夹具发展最早 最成熟 精度要求最高 在各类夹具 中比重最大 夹具可以分为一下几类 1 专用机床这类夹具是针对某一工件的莫一工序而专门设计的 因其用途专一而设计而得 名 2 通用夹具如机床上常用的三爪自定心卡盘 四爪单动卡盘 顶尖 铣床上常用的平口钳 分度头 回转工作台等均属于此类夹具 该夹具由于具有较大的通用性 故得其名 通 用夹具一般已经标注化 并由专业工厂生产 常作为机床的标准附件提供给用户 3 可调整夹具和成组夹具这类夹具的特点是夹具的部件元件可以更换 部分装置可以调整 以适应不同零件的加工 用于相识零件零件成组加工的夹具 通常称为成组夹具 与成 组夹具相比 可调整夹具的加工对象不很明确 适用范围更广一些 4 组合夹具这类夹具有一套标准化的夹具元件 根据零件的加工要求拼装而成 根据零件 的加工定位要求的特点 不同的元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具 夹具用完后 元件可以拆卸重复使用 5 随行夹具这是一种在自动化线或柔性制造系统中使用的夹具 工件安装在随行夹具上 除完成对工件的定位和夹紧外 还载着工件随输送装置送往各机床 并在各机床上被定 位和夹紧 制造系统自动化 集成化 智能化 精密工程 特种加工方法 快速成型制 造 传统加工工艺的改造和革新 机械制造工艺和夹具是人类生产实践中产生并不断发 展的 目前机械制造工艺技术向着高精度 高效率 高自动化发展 精密加工精度已经 达到亚微米级 而超精密加工精度已经进入0 01 M 现在机械产品的特点是多种类多样 批量小 更新快 生产周期短 这就要求整个加工系统及机械制造工艺技术向着柔性 高效 自动化方向发展 由于成组技术理论的出现和计算机技术的发展 使计算机辅助 设计 计算机辅助工艺设计 计算机辅助制造 数控机床设计等在机械制造业中的广泛 应用 大大的缩短了机电产品的生产周期 保证了机械产品的高精度 高质量 机械制 造是一门有着悠久历史的科学 是国家建设和社会发展的支柱之一 机械制造可分为热 加工和冷加工 热加工指铸造 塑性加工 表面处理等 在金属工艺学中 冷加工则指 在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺 一般机械制造多指研究各种机械 制造冷加工和方法的学科 其内容是 机械制造的基础理论 机械加工和装配工艺过程 设计 工艺装备设计以及各种传统加工方法 特种加工方法 精密加工和超精密加工等 机械制造系统的自动化 柔性化 集成化及智能化 计算机科学 微电子技术 控制技 术 传感技术与机电一体化技术的迅速发展 对机械制造科学的发展产生了深远的影响 由系统论 信息论和控制论形成科学与方法论 从系统中各组成部分之间的相互的关系 相互作用 相互约束的关系来分析对象 这是一种重要的突破 机械制造科学与管理科 学的结合更丰富了机械制造科学的内容 出现了质量保证系统等 成为保证产品质量的 重要举措 因此 机械制造的发展已经从一个经验 技艺 方法逐步成为一门传统的工 程科学 现代夹具正向着一下方向发展 1 标准化 2 通用化 3 精密化 精密分度的多齿盘 高精度三爪自定心卡盘 4 高效化 常见的高效化夹具有自动化夹具 高速化夹具 具有夹紧动力装置的夹具等 例如 在铣床上使用电动虎钳装夹工件的效率可提高五倍 5 柔性化 具有柔性化特点的新型夹具种类主要有 组合夹具 通用夹具 成组夹具 数控机床夹具等 1 2 本设计的内容及目的 本课题设计的主要内容为 首先运用AutoCAD 软件绘制铣刀头座体零件的零件图 和毛坯 零件图 根据图纸的技术要求等确定生产类型 切削加工方法 工艺路线的拟定 分析可得改零件的年产量为5000 件 属于大批量生产 其次 进行工艺分析 确定毛 坯类型和制造方法 铣刀头座体的材料为铸铁 拟采用铸造的形式进行毛坯的制造 并 确定零件的机械加工工艺路线 完成机械加工工序设计 进行必要的经济分析 最后 对某道加工工序的夹具进行设计并绘制夹具装配图和主要零件图 本课题是在我们完成 了大学的基础课程 技术基础课程以及专业课程之后进行 此次的设计是对大学期间所 学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性的总复制 也是一次理论联系实际的训练 其目的在于 巩固我们大学里所学的知识 也是对所学知识色综合性的检验 加强我们 查阅资料的能力 熟悉有关资料 树立正确的设计思想 掌握设计方法 培养我们的实 际工作能力 通过对铣刀头座体的机械制造工艺设计 使我们在机械制造工艺规程设计 工艺方案论证 机械加工余量计算 工艺尺寸的确定 编写技术文件及查阅技术文献等 各个方面都受到了一次综合性的训练 初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程 的能力 根据被加工零件的技术要求 运用夹具设计的基本原理和方法 学会拟定夹具 设计方案 完成夹具结构设计 初步具备设计出高效 省力 经济合理并能保证加工质 量的专用夹具的能力 2 铣刀头座体的机械加工工艺规程设计 2 1 铣刀头座体的工艺分析及生产类型确定 2 1 1 铣刀头座体的工艺分析 从铣刀头座体的零件图 图2 1 中可以得到座体的零件图结构比较复杂有内孔 螺 纹 外部有肋条 并且是平面孔系 要求的加工精度较高 因此在加工过程中主要表面 的粗 精加工工序分阶段进行 加工中先加工平面 可以为孔系加工提供稳定可靠的基 准面 在一般壳体件的加工工艺 大多数采用 一面二销 定位的加工方式 但本铣刀 头座体的加工工艺路线主要以底面及两侧面定位加工的 主要原因由于铣刀头总成在使 用过程中 要进行校正工作 两侧面则提供了很好的测量校准基准面 在组装轴承的过 程中 也提供了很好的压合基准面 在整个加工工艺过程中 对各平面加工采用粗精铣 由于 80孔系两间距为255 采用 粗 半精镗及倒角复合刀具 选用 300立轴回转工作台旋转两头镗 精镗采用T611 单边 镗的工艺方法 附图2 2 工装设计上省去了镗模架和镗刀杆组合结构 这种方式 夹具 结构简单 制造成本低 在使用过程中 省去了抱镗杆的繁重工作及镗套的定期更换工 作 螺纹及 11 孔系采用三面钻夹具和 500 卧轴回转工作台配合使用 附图2 3 在摇臂 钻上加工 选用了快换钻套和攻丝夹头的高效的工件辅具 这种工艺方案工序集中 装 卸操作方便 并且在一此安装中 可以加工多个平面和孔系 是一种高效 节省劳动力 的工艺方法 由于配合了回转工作台 模具设计制造简单 成本低 在整个工艺布置中 大量采用了回转工作台 使整个工艺路线较短 很多工序上的工装实现了通用性 从整 个工艺路线来看 模具的品种较少 通用件多 大大的降低了模具的制造成本及管理维 修费用 图 2 1 铣刀头座体零件图 2 1 2 铣刀头座体的生产类型 从设计的要求可查知 Q 5000 件 年 n 1 件 台 取备品率 3 废品率 1 由 机械制造工艺学 1 1 1 式N Qn 1 1 得 N 5000 1 1 3 1 1 5200件 年 由铣刀头座体是轻型零件 生产数量在5000 50000 之间 查 机械制造工艺学 表1 6 可知属轻型零件 生产类型为大批生产 2 2 确定毛坯的制造类型 确定毛坯的制造形式 由于零件年产量为5200 件 为大批生产水平 为了提高生产 率 保证加工质量所以毛坯采用铸造 由于铣刀头座体的要求比较高 所以选择铸铁的 压力铸造 较好的耐磨性 可可铸性 可切削性和吸振性所以零件材料选用铸铁 根据 金属机械加工工艺设计手册 第三章可选牌号为HT200 2 3 基准的选择 基准是用以确定生产对象几何要素间的几何关系所依据的点 线 面 对于主轴箱 而言 基准就是确定主轴箱上其他点 线面位置所依据的那些点 线 面 在主轴箱的 设计和加工过程中 按照不同要求选择哪些点 线 面作为基准 是影响零件加工工艺 性和表面间尺寸 位置精度的主要因素之一 2 3 1 粗基准的选择 箱体零件加工面较多 粗基准选择时主要考虑各加工面能否分配到合理的加工余量 以 及加工面与非加工面之间是否具有准确的相互位置关系 箱体零件上一般有一个 或几 个 主要的大孔 为了保证孔的加工余量均匀 应用该毛坯孔作为粗基准 现选 孔和 孔为粗基准 2 3 2 精基准的选择 精基准选择时应该尽量符合 基准重合原则 基准统一原则 互为基准原 则 自为基准原则 便于夹装原则 保证主要加工表面 主轴的支撑孔 的加工余量 的均匀 同时定位基面应形状简单 加工方便 以保证定位质量和加紧可靠 2 4 零件表面加工方法的确定 本零件的加工表面有孔 面等 材料为HT200 参考 金属机械制造加工工艺设计手 册 2 表1 32 表1 33 和表1 34 前期加工方法选择如下 1 底平面 公差等级为IT9 表面粗糙度为3 2 采用粗铣 精铣的加工方法 2 80 两端面 面粗糙度为3 2 采用粗铣 精铣的加工方法 3 2 80孔公差等级为IT7 表面粗糙度为1 6 采用粗镗 半精镗 精镗的方法 4 6 M8 7H螺孔及4 11孔等 公差等级 表面粗糙度为未注公差等级 采用常规加 工方法 2 5 工艺路线的制定与分析 2 5 1 工艺路线的拟定 制定工艺路线应当使零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的 保证 在生产纲领确定为大批生产的条件下 可以考虑采用组合加工方式加工 并尽量 使工序集中来提高生产率 除此之外 还应当考虑经济效益 以便使生产成本尽量下降 工艺方案一 工序1 铸造 工序2 时效 工序3 粗铣铣刀头座体底面 工序4 精铣铣刀头座体底面 工序5 粗铣 80 孔两端面 工序6 精铣 80 孔两端面 工序7 钻 80 孔 工序8 粗镗 80 孔 工序9 精镗 80 孔 工序10 粗镗 96 孔 工序11 钻底孔 11 锪沉头孔 22 工序12 钻螺纹孔6xM8 攻螺纹 工序 13 去毛刺 工序14 终检 工艺方案二 工序1 铸造 工序2 时效 工序3 粗车 半精车底面 工序4 精车底面 工序5 粗车 半精车 80 孔两端面 工序6 精车 80 孔两端面 工序7 粗镗 80 孔 工序8 精镗 80 孔 工序9 粗镗 96 孔 工序10 钻底孔 11 工序11 铰孔 11 锪沉头孔 22 工序12 钻螺纹孔6xM8 攻螺纹 工序13 去毛刺 工序14 清洗 工序15 检验入库 工艺方案三 工序1 铸造 工序2 时效 工序3 铣190 x200下端面 工序4 铣200 13平面和190 13定位平面 工序5 铣 150两端面 工序6 粗镗 80K7的孔 孔口倒角 工序7 分别钻两端6 6 7孔 两端孔口分别倒角 两端分别攻6 M8 7H螺孔 钻4 11 孔 锪平4 22圆平面 工序8 精镗 80K7的孔 孔口倒角 工序9 去毛刺 清洗 工序10 钻螺纹孔6xM8 攻螺纹 工序11 去毛刺 工序12 清洗 工序13 检验入库 2 5 2 工艺方案的分析与确定 上述三种工艺方案的特点在于 方案一是采用铣削加工端面的生产效率较高适用于 大批量的生产 方案二是采用车削的方式加工面的可以保证加工精度但生产效率较方案 一低在满足加工精度及生产效率扥两个条件下采用方案一好些 方案三在整个加工工艺 过程中 对各平面加工采用粗精铣 由于 80孔系两间距为255 采用粗 半精镗及倒角 复合刀具 选用 300 立轴回转工作台旋转两头镗 精镗采用T611 单边镗的工艺方法 附 图2 2 工装设计上省去了镗模架和镗刀杆组合结构 这种方式 夹具结构简单 制造成 本低 在使用过程中 省去了抱镗杆的繁重工作及镗套的定期更换工作 螺纹及 11孔系 采用三面钻夹具和 500 卧轴回转工作台配合使用 附图2 3 在摇臂钻上加工 选用了 快换钻套和攻丝夹头的高效的工件辅具 这种工艺方案工序集中 装卸操作方便 并且 在一此安装中 可以加工多个平面和孔系 是一种高效 节省劳动力的工艺方法 由于 配合了回转工作台 模具设计制造简单 成本低 在整个工艺布置中 大量采用了回转 工作台 使整个工艺路线较短 很多工序上的工装实现了通用性 从整个工艺路线来看 模具的品种较少 通用件多 大大的降低了模具的制造成本及管理维修费用 因此最终 确定工艺路线如下 工序1 制造模具 工序2 造型 浇注 工序3 铸件清理 人工失效处理 底漆喷涂 工序4 铸件检验 工序5 铣190 x200下端面 工序6 铣200 13平面和190 13定位平面 工序7 铣 150两端面 工序8 粗 半精镗 80K7的孔 孔口倒角 工序9 分别钻两端6 6 7孔 两端孔口分别倒角 两端分别攻6 M8 7H螺孔 钻4 11 孔 锪平4 22圆平面 工序10 精镗 80K7的孔 孔口倒角 工序11 去毛刺 清洗 工序12 钻螺纹孔6xM8 攻螺纹 工序13 检验 工序14 入库 图2 2精镗孔机械加工工序附图 图2 3 三面孔系机械加工工序附图 2 6 机械加工余量 毛坯工序尺寸的确定 铣刀头座体零件的材料为铸铁 硬度为200HBS 毛坯的重量约为6KG 生产类型为 大批量生产 采用铸造毛坯 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 单位 mm 由于主轴箱是同轴孔系 孔线 较短 而且又是穿通孔 此时镗杆悬伸量小 镗杆轴线产生的挠曲度值适合工件的加工 要求 镗削加工出来的孔能达到图样规定的要求 在这里我们采用支撑镗孔法加工座体 的孔系 根据 金属机械制造加工工艺设计手册 表3 3 表3 4 确定毛坯的轮廓尺寸在 160 250mm 之间 为铸铁的砂型铸造机器造型 公差等级 CT8 故长度方向偏差为 2mm 2 6 1 孔的加工余量 由于 80 孔的直径大于30mm 所以采用铸造加工 而螺纹孔和底孔小于30mm 就 不适合采用铸造加工 由 金属机械制造加工工艺设计手册 2 表4 15 表4 16 和表4 17 可以确定孔的加工余量如下 80 孔 粗镗加工余量 3mm 半粗镗加工余量0 4mm 精镗加工余量0 1mm 96 孔 粗镗加工余量4 5mm 3xM8 螺纹孔 钻削加工余量 0 2mm 铰加工余量H9mm 底孔 钻削加工余量0 2mm 铰加工余量H9mm 锪孔加工余量H9mm 2 6 2 平面加工余量 底面 粗铣4mm 精铣1 5mm 80 孔两端面 粗铣4 5mm 精铣1mm 2 6 3 切削用量及工时的计算 工件材料 HT200 b 220MPa 铸模 查 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 2 表8 9 表8 12 工序3 粗铣底面面 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X8126 的万能工具铣床刀具 采用材料为 YG6 硬质合金钢的标准面铣刀 参考GB T 611 7 1996 选择基本尺寸D 60mm 螺旋角 10 后角 n 15 前角 0 12 齿数Z 10 2 切削深度及进给量的选择 由于底面的加工余量较少 一次走刀可完成切削 故取 5mm 查 金属机械制造加工pa 工艺设计手册 表8 13 和表8 14 机床的主电机功率为 3KW 每齿进给量 取zf 0 1 0 2mm z 故取 0 15mm zzf 3 计算切削速度 及每分钟进给量cvfv 根据 切削用量简明手册 表3 16 当 60 mm z 10 7 5mm 0dpazf 0 24mm z 时 90 m min n 390r min 386 mm min c fv 各修正系数 0 89MVK Ktv 1 0 Ksv 1 0 Ktv KsvV 所以 90 0 89 1 0 1 0 80 1 m min cvc n n 190 0 89 1 0 1 0 347 1 m min K 386 0 89 1 0 1 0 343 54 m min fVf 查 X8126 的万能工具铣床选取 n 364r min 396 mm minfvzmznvffzc1 0in57 68d0 4 检验机床的功率 根据 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 12 当工件的硬度在HBS 208 248 时 ae 35mm 5 0mm 60mm z 10 250mm min pa0dfv 查得P cc 1 5kw 由X8126 型铣床的主电机功率为3kw 大于1 5kw 因此 所选 的切削用量是以采用的 即 5 0mm pa 396mm min fv n 390r min 68 57m min c 0 11mm z vf 5 铣削加工计算 ifltm210 铣削轮的实际长度 mm l 0 5 2 mm 1pa 0 封闭轮廓铣切2l 1 3mm 非封闭轮廓铣切 i 走刀次数 已知 200mm 5 1 6mm 2mm i 1l1l2l 0 83miniftm 20 工序4 精铣底面面 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X8126 的万能工具铣床刀具 采用材料为 YG6 硬质合金钢的标准面铣刀 参考GB T 611 7 1996 选择基本尺寸D 60mm 螺旋角 10 后角 n 15 前角 0 12 齿数Z 10 2 切削深度及进给量的选择 由于底面的加工余量较少 一次走刀可完成切削 故取 1 5mm 查 金属机械制造加pa 工工艺设计手册 表8 13 和表8 14 机床的主电机功率为3KW 每齿进给量 取zf 0 03 0 075mm z 故取 0 055mm zzf 3 计算切削速度 及每分钟进给量 根据 切削用量简明手册 表3 16 当 60 cvfv 0d mm z 10 2 5mm pa 0 1mm z 时 196 m min n 320r min 217 mm min zfc f 各修正系数 0 87MVK Ktv 1 0 Ksv 1 0 Ktv KsvVKM 所以 196 0 87 1 0 1 0 170 52 m min cvc n n 320 0 87 1 0 1 0 278 4 m min 217 0 87 1 0 1 0 188 79 m min fVf 查X8126 的万能工具铣床选取 n 315r min 217mm minfvzmznvfdfzc06 in35 910 4 检验机床的功率 根据 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 12 当工件的硬度在HBS 208 248 时 35mm 5mm 60mm z 10 217mm min 查eapa0dfv 得Pcc 1 5kw 由X8126 型铣床的主电机功率为3kw 大于1 5kw 因此 所选的 切削用量是以采用的 即 1 5mm pa 217mm min fv n 315r min 59 35m min c 0 06mm z vf 5 铣削加工计算 ifltm210 铣削轮廓的实际长度 mm l 0 5 2 mm 1pa 0 封闭轮廓铣切2l 1 3mm 非封闭轮廓铣切 i 走刀次数 已知 200mm 5 1 6mm 2mm i 11l2l2l 0 66miniftm0 工序5 粗铣 80 孔两端面 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X5032 的立式升降台铣床 刀具 采用材料为YG6 硬质合金钢的标准面铣刀 参考GB T 611 7 1996 选 择基本尺寸D 37 5m 螺旋角 10 后角 n 15 前角 0 12 齿数Z 8 2 切削深度及进给量的选择 由于 80 孔两端面的加工精度较高 一次走刀可完成切削 故取 1 5mm pa 查 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 13 和表8 14 机床的主电机功率为 7 5KW 每齿进给量 取0 14 0 24mm z 故取 0 2mm zzf zf 3 计算切削速度 及每分钟进给量cvfv 根据 切削用量简明手册 表3 16 当 37 5 mm z 8 2 5mm 0dpa 0 1mm z 时 118 m min n 420r min 247 mm min zfc fv 各修正系数 0 89MVK Ktv 1 0 Ksv 1 0 Ktv KsvV 所以 118 0 89 1 0 1 0 105 02 m min cvc n n 420 0 89 1 0 1 0 373 8 m min K 247 0 89 1 0 1 0 219 83 m min fVf 查X8126 的万能工具铣床选取 n 368r min 136mm minfvzmznvfdfzc12 0in8 90 4 检验机床的功率 根据 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 12 当工件的硬度在 HBS 208 248 时 35mm 5mm 37 5mm z 8 217mm min 查eapa0dfv 得 1 5kw 由X5032 型铣床的主电机功率为7 5kw 大于1 5kw 因此 所选的切削用cp 量是以采用的 即 1 5mm pa 136mm min fv n 368r min 109 8m min c 0 122mm z vf 5 铣削加工计算 ifltm210 铣削轮廓的实际长度 mm l 0 5 2 mm 1lpa 0 封闭轮廓铣切2 1 3mm 非封闭轮廓铣切2l i 走刀次数 已知 115mm 5 1 6mm 0mm i 1l1l2lmin56 0210 mfT 工序6 精铣 80 孔两端面 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X5032 的立式升降台铣床 刀具 采用材料为YG6 硬质合金钢的标准面铣刀 参考GB T 611 7 1996 选 择基本尺寸D 37 5m 螺旋角 10 后角 n 15 前角 0 12 齿数Z 8 2 切削深度及进给量的选择 由于 80 孔两端面的加工精度较高 两次走刀可完成切削 故取 0 5mm pa 查 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 13 和表8 14 机床的主电机功率为 7 5KW 每齿进给量 取0 04 0 10mm z 故取 0 075mm zzf zf 3 计算切削速度 及每分钟进给量cvfv 根据 切削用量简明手册 表3 16 当 37 5 mm z 8 2 5mm 0dpa 0 1mm z 时 35 m min n 224r min 136 mm min zfc fv 各修正系数 0 87MVK Ktv 1 0 Ksv 1 0 Ktv KsvV 所以 35 0 87 1 0 1 0 30 45 m min cvc n n 420 0 87 1 0 1 0 194 8 m min K 136 0 87 1 0 1 0 118 32 m min fVf 查X8126 的万能工具铣床选取 n 242r min 136mm minfvmin8 210ndvc zzffz7 4 检验机床的功率 根据 金属机械制造加工工艺设计手册 表8 12 当工件的硬度在HBS 208 248 时 35mm 5mm 37 5mm z 8 217mm min 查得P cc 1 5kw eapa0dfv 由X5032 型铣床的主电机功率为7 5kw 大于1 5kw 因此 所选的切削用量是以采 用的 即 0 5mm pa 136mm min fv n 242r min 28 8m min c 0 071mm z vf 5 铣削加工计算 iflTm210 铣削轮廓的实际长度 mm l 0 5 2 mm 1pa 0 封闭轮廓铣切2l i 走刀次数 已知 115mm 5 1 6mm 0mm i 2l1l2l 1 12minifTm210 工序7 粗镗 80 孔 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为T162 的镗床 刀具 采用装夹式可调单刃镗刀 2 切削深度及进给量的选择 由于 80 孔两端的加工精度较高 一次走刀可完成切削 故取 2 5mm 查pa 实用金属切削加工工艺设计手册 表9 2 机床的主电机功率为5 5KW 主轴进 给量 取0 04 4 28mm z 故取 0 7mm zzf zf 3 计算切削速度 根据 切削用量简明手册 表4 1 68 m min 切削直径到cv cv 79 5mm 272 4r min 10nd 查T162 的镗床选取 n 320r min 79 88m min0vc 4 铣削加工计算 inflT 10 加工长度 mm l 刀具的切入长度 mm 1 0 5 22l i 走刀次数 已知 80mm 1mm i 1l1l 0 37mininfT 0 工序8 半精镗 80 孔 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为T162 的镗床 刀具 采用装夹式可调单刃镗刀 2 切削深度及进给量的选择 由于 80 孔两端的加工精度较高 一次走刀可完成切削 故取 0 4mm 查pa 实用金属切削加工工艺设计手册 表9 2 机床的主电机功率为5 5KW 主轴进 给量 取 0 04 4 28mm z 故取 0 2mm zzf zf 3 计算切削速度 cv 根据 切削用量简明手册 表4 1 108 m min 切削直径到79 9mmcv 429 96r min 01dnc 查X8126 的万能工具铣床选取 n 465r min 116 8m min10vc 4 铣削加工计算 加工长度 mm l 刀具的切入长度 mm 1 0 5 22l i 走刀次数 已知 80mm 1mm i 1l1l 0 87mininfT 10 工序9 精镗 80 孔 1 机床和刀具的选择 机床 根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为T162 的镗床 刀具 采用装夹式可调单刃镗刀 2 切削深度及进给量的选择 由于 80 孔两端的加工精度较高 一次走刀可完成切削 故取 p 0 1mm 查 实用金属切削加工工艺设计手册 表9 2 机床的主电机功率为5 5KW 主轴进 给量 取0 04 4 28mm z 故取 0 08mm zzf zf 3 计算切削速度 cv 根据 切削用量简明手册 表 4 1 146 m min 切削直径到 80H7mmcvmin21 5810rdnc 查X8126 的万能工具铣床选取 n 600r min 150 72m min 10nvc 4 铣削加工计算 inflT 10 加工长度 mm l 刀具的切入长度 mm 1 0 5 22l i 走刀次数 已知 80mm 1mm i 2l1l 3 37mininfT 0 工序10 钻底孔4 12 锪沉头孔 22 1 钻2 30 1 选择机床和刀具 机床 选用Z5125A 型号立式钻床 刀具 选用高速钢麻花钻 2 选择切削用量 确定进给量f 查阅 实用金属切削加工工艺手册 表5 2 表5 6 取f 0 2 0 4mm r 取 f 0 3mm r 可以查出钻孔时的轴向力 当f 0 60mm r 12mm 时 轴向力0d 4500N 轴向力的修正系数均为1 0 故 4500N 根据立式钻床Z5125A说明书 fF fF 机床进给机构强度允许的最大轴向力F max 9000N 由于 F max 故f 0 3mm r可f 用 确定切削速度 cv 查阅 切削用量简明手册 表2 15 根据 f 0 3mm r 铸铁硬度 HBS 200 220 12mm 取 25m min 根据 量切削用量简明手册 表2 31 切削0dcv 速度的修正系数为 1 0 MVK Ktv 0 88 Ksv 0 9 Ktv KsvVKM 故 v 25 1 0 0 88 0 9 19 8 mm minc 525 47 r min 01dnc 查阅 实用金属切削加工工艺手册 表5 2 选择转速为n 525r min 检验机床扭矩及功率 查阅 切削用量简明手册 表2 21 当f 0 3mm r 12mm 查得Mc 1250d N m Mm 392 N m 故Mc Mm 查阅 切削用量简明手册 表2 23 Pcc 1 7kw 而机床的主电机功率 2 3kw 故Pcc 因此 所选择的切削用量是可以采用的 cmpMCP 即 f 0 3mm r n 525r min 19 8m mincv 铣削加工计算 iflT 210 铣削轮廓的实际长度 mm l 0 5 2 mm 1pa 0 封闭2l 1 3mm 非封闭 i 走刀次数 已知 115mm 5 1 6mm 0mm i 2l1l2l 1 12miniflTm210 2锪 22 的沉头孔 1 选择机床和刀具 机床 选用Z5125A 型号立式钻床 刀具 选用高速钢麻花钻 2 选择切削用量 确定进给量f 查阅 实用金属切削加工工艺手册 表5 2 表5 6 取f 0 25 0 6mm r f 0 4mm r 可以查出钻孔时的轴向力 当f 0 60mm r 22mm 时 轴向力0d 5500N 轴向力的修正系数均为1 0 故 5500N 根据立式钻床Z5125A说明书 fF fF 机床进给机构强度允许的最大轴向力F max 9000N 由于 F max 故f 0 35mm r fF 可用 确定切削速度 cv 查阅 切削用量简明手册 表2 15 根据f 4mm r 铸铁硬HBS 200 220 22mm 取 30m min 根据 量切削用量简明手册 表2 31 切削速度的修正系数为 0dc 1 0 MVK Ktv 0 88 Ksv 0 9 Ktv KsvV 故 v k 30 1 0 0 88 0 9 23 76 mm minc 343 85r min 01dnc 查阅 实用金属切削加工工艺手册 表4 2 15 选择转速为n 365r min 检验机床扭矩及功率 查阅 切削用量简明手册 表2 21 当f 0 4mm r 22mm 查得Mc 1750d N m Mm 452 N m 故 Mc Mm 查阅 切削用量简明手册 表 2 23 Pcc 1 9kw 而机床的主电机功率PMc 2 3kw 故Pcc 因此 所选择的切削用量是可以采用MCP 的 即 f 0 4mm r n 365r min 23 75m mincv 钻削加工计算 iflT 210 钻削轮廓的实际长度 mm l 0 5d 刀具切入长度1 0 封闭2l 1 3mm 非封闭 i 走刀次数 已知 2mm 11mm 0mm i 1l1l2l 0 08mininfT 20 工序14 钻6 M8 并攻丝 1 钻 6 5 孔 1 选择机床和刀具 机床 经比较选用Z525 型号立式钻床 刀具 选用高速钢麻花钻 2 选择切削用量 确定进给量f 查阅 实用金属切削加工工艺手册 表5 2 表5 6 取f 0 15 0 3mm r 取f 0 2mm r 可 以查出钻孔时的轴向力 当f 0 60mm r 6 5mm 时 轴向力 3500N 轴向力的0dfF 修正系数均为1 0 故 3500N 根据立式钻床Z5125A说明书 机床进给机构强度允许fF 的最大轴向力F max 9000N 由于 F max 故f 0 2mm r可用 f 确定切削速度 cv 查阅 切削用量简明手册 表2 15 根据f 0 2mm r 铸铁硬度 HBS 200 220 6 5mm 取 35m min 根据 量切削用量简明手册 表2 31 切削0dcv 速度的修正系数为 1 0 MVK Ktv 0 88 Ksv 0 9 Ktv KsvV 故 v k 35 1 0 0 88 0 9 27 72 mm minc 1358 15r min 01dnc 查阅 实用金属切削加工工艺设计手册 表5 2 选择转速为n 1360r min 钻削加工计算 iflT 210 钻削轮廓的实际长度 mm l 0 5d 刀具切入长度1 0 封闭2l 1 3mm 非封闭 i 走刀次数 已知 23mm 3 25mm 2mm i 1l2l2l 0 1mininfT 10 2 攻6 M8 螺纹 1 选择机床和刀具 机床 选用型号为SZ4210 攻丝机 刀具 采用粗牙普通螺纹丝锥代号为M8 2 确定加工用量 由于加工螺纹孔螺距p 1mm 因此进给量f 1mm r 切削速度V 参照 实用金属切削加工工艺设计手册 表 取v 7 98m min 机床主轴转速n 取 314 1 01dvnc minr 丝锥回转转速ns 取 315r mins 3 加工计算 inflT 210 实际长度 mm l 0 5d 刀具切入长度1 0 封闭2l 1 3mm 非封闭 i 走刀次数 已知 23mm 4mm 2mm i 2l1l2l 0 92mininfT 20 3 铣刀头座体专用夹具设计 为了提高劳动生产率 保证加工质量 降低劳动强度 在加工铣刀头座体时需要设 计专用夹具 经过导师的指导 决定设计第45道工序 三面钻夹具 3502391 4 232 及第 50道工序 精镗夹具 3502391 4 431 3 1 夹具设计的原则和要求 3 1 1 夹具设计的要求 1 保证工件的加工精度的关键 首先在于正确地选择定位基准 定位方法和定位元件 必要时还需要进行定位误差分析 还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响 确保夹具能满足工件的加工精度要求 2 提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应 应尽量采用各种快速高效的 装夹机构 保证操作方便 缩短辅助时间 提高生产效率 3 工艺性能好专用夹具的结构应力求简单 合理 便于制造 装配 调整 检验 维修 等 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 整和修配结构 4 使用性能好专用夹具的操作应简单 省力 安全可靠 在客观条件允许且又经济使用 的前提下 应该采用气动 液压等机械化夹紧装置 以减轻操作者的劳动强度 专用夹 具还应排屑方便 必要时可设置排屑结构 防止切屑破坏工件定位和损坏刀具 防止切 屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形 5 经济性好专用夹具应尽可能采用标准结构 力求结构简单 制造容易 以降低夹具的 制造成本 因此 设计时根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析 以提高夹 具在生产中的经济效益 3 1 2 六点定位原则 如果要使一个自由刚体在空间有一个确定的位置 就必须设置相应的六个约束 分别限 制刚体的六个自由度 在讨论工件的定位时 工件就是我们所指的自由刚体 如果工件 的六个自由度都加以限制了 工件在空间的位置就完全被确定下来了 因此 定位实质 上就是限制工件的自由度 分析工件的定位时 通常是采用一个支撑点来限制工件的一 个自由度 用合理设置的六个支撑点 限制工件的六个自由度 使工件字夹具中的位置 完全确定 这就是六点定位原则 1 完全定位完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位 工件在三个坐标方 向均有尺寸要求或位置精度要求时 一般采用这种定位方式 2 不完全定位根据工件的加工要求 有时并不需要限制工件的全部自由度 这样的定位 方式称为不完全定位 工作在定位时应该限制的自由度数目应由工序的加工要求而定 不影响加工精度的自由度可以不加限制 采用不完全定位可简化定位装置 因此不完全 定位在实际生产中也广泛应用 3 欠定位根据工件的加工要求 应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位 欠定位无法保证加工要求 因此 在确定工件在夹具中的定位方案时 决不允许有欠定们的现象产生 4 过定位夹弄虚作假上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象 称 为过定位 消除或减少过定位引起的干涉 一般有两种方法 一是改变定位元件的结构 如缩小定位元件工作面的接触长度 或者减小定位元件的配合尺寸 增大配合间隙等 二是控制或者提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度 3 2 镗夹具设计 3 2 1 确定定位方案 由零件图可知 2 80K7两孔的同轴度较高 两孔间距为255 所以选用T611 镗床 以配较粗的镗刀杆 单边镗 保证精度要求 本夹具设计采用三面作为定位如图3 1 其中 底面为主定