方刀架的工藝設(shè)計

1、 北京大學(xué)課程設(shè)計題 目 方刀架的加工工藝設(shè)計系 別： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師：  目 錄 摘要.2關(guān)鍵詞.2一、零件圖分析.2二、毛坯的確定. .3三、工藝分析.4四、工藝路線的擬定.5五、切削用量的選擇5六、加工余量與公差. .5七、機械加工過程 .6八、結(jié)論. . . .7附圖：零件圖.9毛坯圖.10機械加工工藝過程卡1. . 11機械加工工藝過程卡2.12機械加工工序卡1.13機械加工工序卡2.14參考文獻.15  課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：方刀架課程設(shè)計技術(shù)要求 1、C面淬火硬度4045HRC。2、未注倒角1×

2、;45°。 3、材料45。 1、零件圖樣分析 1）15mm孔對基準(zhǔn)B的位置度公差為0.05mm。 2）圖中左端面 (方刀架底面)平面度公差為0.008mm。 3）圖中左端面對基準(zhǔn)B的垂直度公差為0.05mm。 4）C表面熱處理4045HRC。 5）材料45。 2、方刀架機械加工工藝過程卡 (表2-49)表2-49 方刀架機械加工工藝過程卡工序號工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1下料棒料120mm×135mm鋸床2鍛造自由鍛，鍛件尺寸135mm×135mm×82mm3熱處理正火4粗車用四爪單動卡盤裝夾工作，粗車右端面，見平即可。鉆22mm通孔，擴孔至33mm，深3

3、5mm，車孔至36mm，深39.5mm，切槽37mm×3mm，倒角1.5×45°C6205粗車倒頭，用已加工平面定位，四爪單動卡盤裝夾工件，車左端面，保證厚度尺寸73mm（留1mm余量）C6206銑以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，銑125mm×125mm至尺寸126mm×126mm（留加工余量1mm）X62W組合夾具7銑以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，銑四側(cè)面槽，保證距右端面24.5mm，距左端面19mm（留加工余量大平面0.5mm，槽面0.5mm），保證75mm×75mm及R3mmX62W組合夾具8銑以36mm孔及右端面定位

4、重新裝夾工件，精銑C面，保證尺寸距左端面18.5mmX62W組合夾具9銑以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，倒八務(wù)邊角1×45°X62W組合夾具10熱處理C表面淬火4045HRC11車以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，車25mm至圖樣尺寸，車環(huán)槽尺寸至103mm×67mm×2.5mm（因端面有0.5mm余量），倒角1×45°X62W組合夾具12磨以25mm孔及左端面定位，裝夾工件，磨右端面保證尺寸39mmM7120組合夾具13磨以右端面定位，裝夾工作，磨左端面，保證尺寸72mm和尺寸18mmM712014磨以25mm孔及左端面定位，

5、裝夾工件，粗、精磨四側(cè)面，保證125mm×125mm，并要對B基準(zhǔn)對稱，四面要相互垂直M7120組合夾具15鉆以36mm孔及右端面定位，一側(cè)面定向，裝夾工件，鉆8×M12-6H螺紋底孔10.2mm，攻螺紋M12ZA5025組合夾具或?qū)Ｓ勉@模16鉆以25mm孔及左端面定位，一側(cè)面定向，裝夾工件，鉆、擴、鉸4×15mm孔ZA5025組合夾具或?qū)Ｓ勉@模17鉆36mm孔及右端面定位，一側(cè)面定向，裝夾工件，鉆10mm底孔9mm，擴、鉸至10mm，其入口深18mm處，擴至10.2mm，攻螺紋M12-6HZA5025組合夾具或?qū)Ｓ勉@模18檢驗按圖樣檢查各部尺寸及精度19入庫涂油

6、入庫方刀架的加工工藝設(shè)計機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計綜合了機械制造工藝學(xué)和其它專業(yè)課知識，充分展現(xiàn)了學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)中的實踐能力。本說明書是關(guān)于方刀架的一個簡單工藝設(shè)計過程，在這次為期兩個星期的設(shè)計，不僅讓我們對所學(xué)課程進行了一次全面深入的總復(fù)習(xí)，而且為畢業(yè)設(shè)計提供了一次熱身的機會，真正實現(xiàn)了理論聯(lián)系實際。就我個人而言，在這次設(shè)計中，我最大的收獲是我懂得了要當(dāng)一名合格的設(shè)計師是多么的不容易，在此謝謝老師和同學(xué)們在設(shè)計過程中給我的幫助。本課程設(shè)計通過方刀架零件圖的分析，確定了該零件的毛坯材料及尺寸規(guī)格。通過對零件的加工工藝分析，確定了該零件的加工工藝路線，確定了該零件的加工工具，編寫了詳細的機械加工工藝

7、文件：工藝過程卡片和工序卡片。由于本人能力和經(jīng)驗有限，難免出現(xiàn)一些錯誤和不足。望各位讀者和老師指正批評！.一.零件的分析  a 零件的作用 題目所給定的零件是機床上的方刀架。其主要作用是穩(wěn)固、可靠、準(zhǔn)確的夾持刀具,換刀時能夠轉(zhuǎn)動。零件的25端面用于準(zhǔn)確定位, 25孔與軸配合,用于夾緊. b零件的工藝分析 25+0.023 0端面與25+0.023 0孔、36+0.03 0孔有一定的位置要求。 1.以36+0.03 0孔為中心加工的表面 這一組加工表面包括: 25+0.023 0孔的端面，8條邊的倒角,四方,四側(cè)壓刀槽,環(huán)型槽,25+0.023 0孔及其倒角。 2.以25+0.023

8、0孔為中心加工的表面 這一組加工表面包括: 4-15+0.010 0 孔與9-M12-6H螺紋孔及其倒角。 3.以兩個端面為基準(zhǔn)加工的表面 這一組加工表面包括: 36+0.03 0端面, 25+0.023 0孔端面(互為基準(zhǔn)),零件的四個側(cè)面。 這三組表面之間有著一定的位置要求,主要是: (1) 25+0.023 0孔端面與25+0.023 0孔的垂直度公差為0.05。 (2) 4-15+0.010 0 孔與25+0.023 0孔的位置度公差為0.05。 由以上分析可知,先精確加工出36孔，再以其為基準(zhǔn)加工其它表面，可保證精度要求。 c、零件圖分析方刀架是作用是通過用螺釘?shù)木o固作用在機床上快速

9、的實現(xiàn)車刀固定，夾緊、轉(zhuǎn)換，為車工提供方便，同時也節(jié)省了大量的輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率. 方刀架的主要功用就是通過裝在刀架上的其它零件夾緊刀具，換刀時，在手柄轉(zhuǎn)動下，帶動方刀架回轉(zhuǎn)，以達到換刀的目的。 圖一 方刀架零件圖中A-A剖面圖左端一面要求精度很高,平面度公差為0.008.零件圖中以 孔的軸線為基準(zhǔn), 兩大面與其有垂直公差.公差值為 0.04.圖中4× 和 孔的軸線有位置度公差,公差值為 .零件圖中 與 孔的公差較小,兩孔應(yīng)同軸.所以加工時應(yīng)注意保證同軸度.零件圖技術(shù)要求對C面淬火4045HRC.零件圖中 孔偏離基準(zhǔn)孔 軸線4,外端有8×M15-6H深18的螺紋孔

10、.零件結(jié)構(gòu)不復(fù)雜,單件小批量生產(chǎn)應(yīng)用自由獲得毛坯. 二、毛坯的確定1該零件時屬于箱殼類零件，結(jié)構(gòu)比較簡單規(guī)則，但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比較高，鑄件適用于制造復(fù)雜形狀的毛坯，鍛件適用于形狀簡單，強度要求高的毛坯。但因此零件并不是很復(fù)，因此該零件選擇毛坯為鍛件，鍛件制造的方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產(chǎn)率低，適用于單件小批量生產(chǎn)以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小，生產(chǎn)率高、適用于中批以上生產(chǎn)的中小型零件毛坯。常用的鍛造材料為中、低碳鋼及低合金鋼。確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，方刀架用于夾持刀具,工作時受

11、到的力與振動較大,因此應(yīng)該選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,提高零件力學(xué)性能和強度,保證零件工作安全可靠。由于零件年產(chǎn)量為2500件（中批生產(chǎn)）,而且零件屬于輕型機械,故可采用模鍛成型。這從提高生產(chǎn)率,保證加工精度上考慮,也是應(yīng)該的。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可與零件形狀盡量接近，各孔不鍛出。2 確定毛坯尺寸的.確定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，設(shè)計、繪制毛坯圖：鋼質(zhì)模鍛件的機械加工余量按JB3834-85和JB3835-85確定。確定時，根據(jù)零件重量來初步估算零件毛坯鍛件的重量，加工表面的加工精度，形狀復(fù)雜系數(shù),由工藝手冊中的表2.2-25查得除孔以外各內(nèi)外表面的加工總余量(毛坯余量)。

12、孔的加工余量由表2.2-24查得。注意表2.2-24、表2.2-25中的余量值為單邊余量值。本零件“方刀架”材料為45鋼,硬度為207241HBS,毛坯重量估算約為7kg,生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn),采用在鍛錘上合模模鍛毛坯,鍛件材質(zhì)系數(shù)為M 1(表2.2-11)。(1) 25端面、36端面毛坯余量：加工表面形狀比較簡單，由工藝設(shè)計中表2.2-10得鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)為S 1；由鍛件重量為7、加工精度為F 1、形狀復(fù)雜系數(shù)為S 1、由材質(zhì)系數(shù)為M 1、長度方向尺寸>72,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差為+1.5 -0.7,則長

13、度方向毛坯尺寸為77+1.5 -0.7。(2)四個側(cè)面(125×125)毛坯余量:由毛坯重為7、加工精度為F 1、形狀復(fù)雜系數(shù)為S 1 、材質(zhì)系數(shù)為M 1、長度方向尺寸>125,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差 +1.9 -0.9,則長度方向毛坯尺寸為130 +1.9 -0.9。 (3) 四側(cè)壓刀槽毛坯余量:36孔端面?zhèn)葔旱恫勖饔嗔?由毛坯重為7、加工精度為F 1、形狀復(fù)雜系數(shù)為S 1 、材質(zhì)系數(shù)為M 1、長度方向尺寸>24,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.2即可。另查表2.

14、2-13得長度方向公差+1.4 -0.6,則長度方向毛坯尺寸為26.2+1.4 -0.6。 25孔端面?zhèn)葔旱恫勖饔嗔?同理：由F 1、S 1 、M 1、長度方向尺寸>18,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差+1.4 -0.6,則長度方向毛坯尺寸為20.5+1.4 -0.6。(4). 25孔、25孔、9-M12-6H螺紋孔、4X15孔、85環(huán)型槽均為實心,未沖出孔 二、基準(zhǔn)與加工余量定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。定位基準(zhǔn)選擇得正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得到提高。否則,

15、加工工藝過程中會問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產(chǎn)無法正常進行。.粗基準(zhǔn)的選擇對于本零件而言,每個表面都要加工, 故無法選取不加工表面為粗基準(zhǔn)。由于工藝上的需要,粗加工階段就要將36+0.03 0孔加工得很精確,故以毛坯四個側(cè)面為粗基準(zhǔn),利用四爪卡盤夾緊定位,以消除x, X,y,Y,z五個自由度(建立的空間坐標(biāo)系為:以36+0.03 0內(nèi)孔軸線和25+0.023 0內(nèi)孔軸線方向為x軸,兩個125邊分別為y軸、z軸,坐標(biāo)原點為25+0.023 0孔與25+0.023 0孔端面的交點，X、Y為25端面、36端面毛坯余量：加工表面形狀比較簡單，由工藝設(shè)計中表2.2-10得鍛件形狀復(fù)雜系

16、數(shù)為S 1；由鍛件重量為7、加工精度為F 1、形狀復(fù)雜系數(shù)為S 1、由材質(zhì)系數(shù)為M 1、長度方向尺寸>72,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差為+1.5 -0.7,則長度方向毛坯尺寸為77+1.5 -0.7。(2)四個側(cè)面(125×125)毛坯余量:由毛坯重為7、加工精度為F 1、形狀復(fù)雜系數(shù)為S 1 、材質(zhì)系數(shù)為M 1、長度方向尺寸>125,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差 +1.9 -0.9,則長度方向毛坯尺寸為130 +1.9 -0.

17、9。 三、工藝分析零件圖中A-A剖面圖左端一面平面度為0.008，平面度非常高，所以加工須經(jīng)磨削后刮削加工此平面。從零件圖可以看出，該零件上的 和 孔用以裝配其它零件，因此必須保證兩孔的同軸度，一般采用一次裝夾完成車削加工，同時切出 ×3的槽及孔口倒角1×45°。方刀架零件的最高表面粗糙度 孔和 四個側(cè)面Ra1.6，可通過粗車-半精車-精車及粗銑-半精銑-精銑可達到表面粗糙度要求。在加工 和 孔時應(yīng)遵循“先面后孔”的原則。為了保證 軸線與A-A剖面圖左右兩端垂直度0.04，須在加工 孔之前磨削兩面，使其平行，并以此平面定位來加工孔。 孔和 孔的軸線應(yīng)在方刀架的幾何

18、中心上，但因尺寸 公差較大，以其定位會造成孔系單邊，幫應(yīng)設(shè)計自動定心夾具加工 孔系。方刀架底面（A-A剖面圖左端面）上的4× 孔，應(yīng)用夾具定位鉆孔、鉸孔獲得位置度 和孔徑 。銑削壓槽時，首選三面刃銑刀提高切削效率，應(yīng)對標(biāo)準(zhǔn)三面刃銑刀進行改制，將圓周切削刃兩尖角磨成R3的圓角，使其一次切削成型。方刀架的材料為45鋼。鍛件在粗加工之后進行調(diào)質(zhì)處理，以消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 四、工藝規(guī)程的擬定該零件時屬于箱殼類零件，結(jié)構(gòu)比較簡單規(guī)則，但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比較高。因此方刀架的加工工藝為鍛造-粗銑-熱處理-精銑-磨削-刮研-車-鉗-熱

19、處理-檢驗-入庫。工藝分析 1）該零件為車床用方刀架，中間周圈槽用于裝夾車刀，其C面直接與車刀接觸，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火4045HRC2）該零件左端面與車床拖板面結(jié)合，并可以轉(zhuǎn)動，15mm孔用于刀架定位時使用，以保證刀架與主軸的位置，其精度直接影響機床的精度。3）該零件在加工中，多次裝夾，均以36mm孔及右端面定位，保證了加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一，從而保證了工件的加工精度。 4×15mm，可采用銑床加工，其精度可以得到更好的保證。4）工序中安排了，四個側(cè)面和左、右兩端面均進行磨削，其目的是保證定位時的精度。五、切削用量的選擇1)在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機床性能

20、和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工時切削用量的選擇原則如下：粗加工時切削用量的選擇原則 首先盡可能大的選取背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性等限制條件，盡可能大的選取進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的表面粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。 2）確定切削用量：（切削用量的確定全部采用查表法）a背吃刀量a sp的確定：已知端面單邊余量為2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的確定：由切削手冊表1.4，加工材料為45

21、鋼，車刀B×H=16×25，a sp3，工件尺寸為125時：f=0.60.9/r，修正系數(shù)k=0.8（有沖擊加工），f=0.50.72/r，參看切削手冊表1.30，橫向進給量取f=0.52mm/r。c選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度：由切削手冊表1.9，取車刀后面最大磨損量為1，焊接車刀耐用度T=60min。d確定切削速度V c：由切削手冊表1.10，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金端面刀橫車加工 b =560620MPa鋼料，a sp3，f0.54/r時，V c=138m/min。由切削手冊表1.28，V c的修正系數(shù)為：KTV=1.15，KMV=1.0，KSV=0.8，Ktv=0.65，Kk

22、v=1.24，Kkrv=0.81，故VC查=138×1.15×1×0.8×0.65×1.24×0.81=82.9m/minN查=1000VC查/d=1000×82.9/（×72）=336.498r/min按C620-1車床的轉(zhuǎn)速選擇與337r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為：n機=305r/min。實際的切削速度為：VC機= m/mina背吃刀量a sp的確定：已知端面單邊余量為2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的確定：由切削手冊表1.4，加工材料為45鋼，車刀B×H=16×25，a sp3，

23、工件尺寸為125時：f=0.60.9/r，修正系數(shù)k=0.8（有沖擊加工），f=0.50.72/r，參看切削手冊表1.30，橫向進給量取f=0.52mm/r。c選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度：由切削手冊表1.9，取車刀后面最大磨損量為1，焊接車刀耐用度T=60min。d確定切削速度V c：由切削手冊表1.10，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金端面刀橫車加工 b =560620MPa鋼料，a sp3，f0.54/r時，V c=138m/min。由切削手冊表1.28，V c的修正系數(shù)為：KTV=1.15，KMV=1.0，KSV=0.8，Ktv=0.65，Kkv=1.24，Kkrv=0.81，故VC查=138×

24、;1.15×1×0.8×0.65×1.24×0.81=82.9m/minN查=1000VC查/d=1000×82.9/（×72）=336.498r/min按C620-1車床的轉(zhuǎn)速選擇與337r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為：n機=305r/min。實際的切削速度為：VC機= m/mine校驗機床功率：車削時的功率PC采用查表法。由切削手冊表1.24，當(dāng) b =600Mpa、HBS=207241，a sp3.4，f0.6/r，VC86m/min時，PC=2.4kw。由切削手冊表1.29-2，切削功率修正系數(shù)為：KKrPC=0.5，K

25、KrF=0.89，KroPC=KroFC=1.0。實際切削時功率為：PC實=2.4×0.5×0.89×1=1.07kw。由切削手冊表1.30，當(dāng)n機=305r/min時，車床主軸允許功率PE=5.9kw，因PC實PE，故所選擇的切削用量可在C620-1車床上進行。f校驗車床進給機構(gòu)強度：車削時的進給力Ff由切削手冊表1.21查出：當(dāng) b =600MPa，a sp=2.1，f0.53/r，VC100m/min時，F(xiàn)f=630N，由于實際車削過程使用條件的改變，由切削手冊表1.29-2，進給力修正系數(shù)為：KroFf=1.0，KkrFf=1.17，KsFf=1.0，故實

26、際進給力為：Ff實=630×1.0×1.17×1.0=737.1N。由C620-1車床說明書，進給機構(gòu)的進給力Fmex=5100N（橫走刀），F(xiàn)f實Fmex，故所選擇的f機=0.52/r可用。最后確定的切削用量為：asp =2.1（一次走刀），f機=0.52/r，n機=305r/min，VC機=69m/min。 七、機械加工過程1、自由鍛制造出零件毛坯。2、熱處理去應(yīng)力3、粗、精銑上蓋接合面，以平口定心卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端定位，同時按用平口鉗裝夾工件毛坯粗銑六個平面，保證足夠的加工余量，而且要保證相鄰面一定的相互垂直。4、鉆 內(nèi)孔至 mm；調(diào)頭以

27、平口定心卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端定位，同時按 內(nèi)孔作為基準(zhǔn)加工 ，取總長 （留加工余量1mm）。5、把工件固定在夾具中，半精鏜孔 至 ；精鏜 孔圖紙要求；表面粗糙度Ra值為2.5m。6、在夾具中，以 內(nèi)孔為基準(zhǔn)攻8個M12×18 mm螺紋，車倒角1×45°，。 7、熱處理；8、檢驗。9、入庫。 三夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動成本，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第道工序鉆9-M12-6H(8個)小徑至10.1的夾具。本夾具將用于Z3025搖臂鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆。（一）問題的提出本夾具用于第道工序鉆9-M12-6H孔，與其它表面并無技術(shù)要求。因此，加工本工序時，主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。（二）夾具設(shè)計1 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，這8個孔要與36端面垂直、與36孔中心線平行，其設(shè)計基準(zhǔn)為36孔中心線。為使定位誤差為零，應(yīng)選擇以36孔中心定位的夾具。2 切削力及夾緊力計算鉆頭：高速鋼錐柄麻花鉆，10，Ra=12.5微米，f=0.126。F=C FdzF 0fyF k F(見切削手冊表2.32)=600×101 ×0.120