编制刹车支架零件机械加工工艺规程设计可转位机夹车刀刀具

前 言 本设计为刹车支架的机械加工工艺规程设计，是根据切削用量手册、机械制造工艺学课程设计指导书、机械制造技术等参考资料，在根据实际的生产加工需要的具体要求编写的。 本设计对零件的作用、基准选择、工序安排、加工方案、定位夹紧、工艺装备、余量确定、零件的校核与检测等内容均做出了不同程度的介绍。 本设计以拟定工艺问题为主线，在介绍金属切削基本知识和常用机床的基本结构与基本知识的基础上，介绍了常用加工方法、机床、刀具和夹具的合理选用、机械加工工艺规定的制订、机械加工质量的分析与保证等。 本设计综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、机械制造技术等）的理论知识，对零件的加工方案做出制定。机械制造中的生产实际问题往往会因生产的产品不同、批量不同、具体生产条件不同而千差万别，因此，在实际生产中要根据具体情况来处理加工中遇到的问题。目录前言1目录2一、S刀片75偏头外圆车头设计31.2选择刀片材料41.3选择车刀合理角度41.4选择切削用量41.5选择刀片型号和尺寸51.5.1选择刀片有无中心固定孔51.5.2选择刀片形状51.5.3选择刀片精度等级51.5.4选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L）51.5.5选择刀片厚度S51.5.6选择刀尖圆半径r51.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸61.6确定刀垫型号和尺寸61.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系61.7.1刀杆主偏角61.7.2刀槽刃倾角61.7.4验算车刀后角71.7.5刀杆副偏角K71.7.6检验车刀副后角81.8选择刀杆材料和尺寸91.8.1选择刀杆材料91.8.2选择刀杆尺寸10二、刹车支架工艺规程的设计102.1 有关零件的结构分析和功用112.1.1零件的功用112.1.2零件的结构分析112.2课题（提供的技术资料）112.2.1生产纲领112.2.2技术资料112.3毛坯的种类122,3,1确定毛坯的种类122.4定位基准的选择原则122.4.1粗基准的选择122.4.2精基准的选择122.5 工艺规程的拟定122.5.1制定工艺规程的原则122.5.2拟定工艺路线132.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定132.6.1确定加工余量和工序尺寸132.6.2 确定毛坯尺寸142.7确定切削余量及工时142.7.1确定和计算切削用量及工时14总结24一、S刀片75偏头外圆车头设计1 刀具部分 已知: 工件材料HT200，使用机床CA6140，加工后dm=240,Ra=3.2,需粗、半精车完成，加工余量4.0mm，设计装S刀片75偏头端面车刀。 设计步骤：1.1选择刀片夹固结构考虑到加工是在CA6140普通机床上进行，属于连续切削，参照表2-1典型车刀夹固结构简图和特点，采用杠杆式刀片夹固结构。 1.2选择刀片材料由原始条件结构给定：被加工工件材料为HT200，连续切削，完成粗车、半精车两道工序，按照硬质合金的选用原则，选取刀片材料（硬质合金牌号）为YG6。1.3选择车刀合理角度根据刀具合理几何参数的选择原则，并考虑到可转位车刀：几何角度的形成特点，选取如下四个主要角度(1)前角=10，(2)后角=8,(3)主偏角=75，(4)刃倾角=5后角的实际数值以及副后角和副偏角在计算刀槽角度时，经校验后确定。1.4选择切削用量根据切削用量的选择原则，查表确定切削用量为：粗车时：切削深度a=0.5 mm，进给量f=0.25mm/r，切削速度v=120m/min1.5选择刀片型号和尺寸1.5.1选择刀片有无中心固定孔由于刀片夹固结构已选定为杠杆式，因此应选用有中心固定孔的刀片。1.5.2选择刀片形状按选定的主偏角=75，选用正方形刀片。1.5.3选择刀片精度等级选用M级1.5.4选择刀片边长内切圆直径d（或刀片边长L）根据已选定的,k，可求出刀刃的实际参加工作长度。为； L= =0.52mm L1.5L=0.779mm因为是三角形，Ld0.7791.5.5选择刀片厚度S根据a,f，利用诺模图，得S2.41.5.6选择刀尖圆半径r根据a,f, 利用诺模图，得连续切削r=1.21.5.7选择刀片切屑槽型式和尺寸根据条件，选择A型。当刀片型号和尺寸确定后，断屑槽尺寸便可确定。确定刀片型号：SNUM120408A3，尺寸为L=12.70mm,d=12.70mm,S=4.76mm,d1=5.16mm,m=2.301mm, r=0.8刀片参数： 精车刀尖角=90，刃倾角=0，法后角=0，法前角=20，断屑槽宽W=3mm1.6确定刀垫型号和尺寸硬质合金刀垫型号和尺寸的选择，取决于刀片夹固结构的需要及刀片型号和尺寸：适合于杠杆式夹固结构的需要，并于刀片型号SNUM120408A3相对应的硬质合金刀垫得型号为：S12B,其具体尺寸为：L=d=11.70,S=3.18,d1=6.6,r=0.8,D=8,C=1.51.7计算刀槽角度可转位车刀几何角度、刀片几何角度和刀槽几何角度之间的关系1.7.1刀杆主偏角K=K=751.7.2刀槽刃倾角 =-51.7.3刀槽前角 刀槽底面可看作前刀面，则刀槽前刀角的计算公式为： tan=将=10，=20，=-5代入式得： tan=-0.1777则=-10,07 取=-10 1.7.4验算车刀后角车刀后角的验算公式为 tan=当=0时，则 tan=-tancos将=-10，=-5代入得: tan=-tan-10cos5=0.175则 =9.92与所选后角值相近，可以满足切削要求。而刀杆后角=故=9.92，取=101.7.5刀杆副偏角K Krg=Kr而 K=180-K-又=，K=KK=180-K-=180-K-车刀刀尖角的计算公式为 cot=cot 将=90，=-10，=-5代入得 cot=cot =cot80 cot=0.0153则 =89.123故 K= K=180-75-89.123 =15.877取 K=161.7.6检验车刀副后角车刀副后角的验算公式为 tan=当=0时，则式为 tan=-tancos而 tan=tancos+tansin tan=tansin+tancos将=-10，=5，=89.123代入得: tan=-tan（-10）cos89.123+tan（5）sin89.123=0.0902-则 =-5.153 tan=tan（-10）sin89.123+tan（5）cos89.123 =-0.175则 =-9.926 再将=5.153，=-9.926代入式得: tan=-tan（5.153）cos（-9.926）=-0.088则 =-5.001可以满足切削要求而刀杆副后角=故=-5.001，取=-5综合上述计算结果，可以归纳为：车刀的几何角度为:=10，=9.92，K =75，K=15.877，=5，=-5.001刀杆于刀槽的几何角度为；=-10，=10，K=75，K=16，=5，=-51.8选择刀杆材料和尺寸1.8.1选择刀杆材料选用45钢为刀杆材料，热处理硬度为HRC38-45。1.8.2选择刀杆尺寸1.选择刀杆截面尺寸因为加工使用CA6140普通车床，其中心高为200mm，并考虑到为提高刀杆，选取刀杆截面尺寸BH=2525mm由于切削深度a=0.5mm，进给量f=0.25mm/r，可以不必校验刀杆强度。2.选择刀杆长度尺寸选取刀杆长度为150mm二、刹车支架工艺规程的设计 2.1 有关零件的结构分析和功用2.1.1零件的功用前刹车支架的作用主要起导向和支撑作用，在刹车机构中起着重要作用。 零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。2.1.2零件的结构分析通过对零件图的重新绘制，知道原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。2.2课题（提供的技术资料） 2.2.1生产纲领题目给定的是刹车支架零件，该零件年产量为5000件，设其备品率为3%，机械加工废品率为5%，则该零件的年生产纲领为N=5000件/年*1件/年*（1+3%）*（1+0.5%）=5175.8件/年刹车支架重量为4.5kg，刹车支架属于轻型零件，该支架生产类型为大批生产。2.2.2技术资料由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性及减震性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件，同时灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差，脆性较高，不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工，根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下(1) 左端孔16。(2) 32的外圆及其端面与左端面有垂直度要求(3) 14与左端面的距离要求72mm(4) 右端斜面与水平夹角45 2.3毛坯的种类2,3,1确定毛坯的种类由于该零件支架结构复杂，所以毛坯选用铸件，用于铸造的材料为HT200，此刹车支架的轮廓尺寸不大，生产类型属于大批生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用金属膜机器造型方法制造毛坯，毛坯的拔模斜度为5度2.4定位基准的选择原则2.4.1粗基准的选择 按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准，现已零件的侧面做为主要定位粗基准2.4.2精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择以30H7孔为精基准。2.5 工艺规程的拟定2.5.1制定工艺规程的原则 1：以左端面为基准的加工面，这组加工面主要是铣32两端面，镗16孔，铣20两端面，钻14孔2：以16孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣斜面，钻M8螺纹孔，铣M6螺纹孔端面，钻M6螺纹孔和铣左端宽4mm的槽。 2.5.2拟定工艺路线工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣左端面工序4：铣2-12x22槽工序5：铣32两端面工序6：镗16孔工序7：铣20两端面工序8：钻14孔工序9：铣斜面 工序10：钻M8螺纹孔工序11：铣M6螺纹孔端面工序12：钻M6螺纹孔工序13：铣左端宽4mm的槽工序14：检验2.6机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.6.1确定加工余量和工序尺寸根据铸件质量、零件表面粗超度、形状复杂系数查表得，单边余量在厚度方向为1.02.0mm,水平方向亦为1.02.0mm，铸件孔的单面余量查表得0.7mm。2.6.2 确定毛坯尺寸毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。2.7确定切削余量及工时2.7.1确定和计算切削用量及工时切削用量的计算(1) 钻孔工步1、 被吃刀量的确定 取ap=5.8mm2、 进给量的确定由表查得 选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r3、 切削速度的计算 由表查得 按工件材料为HT200的条件选取，切削速度V可取为25m/min，由公式n=1000v/ 3.14d,可求得该工序转头转速n=265r/min,参照表所列Z550立式钻床的转速，取转速n=35r/min，再将此带入公式，可求出该工序的实际切削速度v=3.14nd/1000=33.06m/min(2) 精绞工步1、被吃刀量的确定 取ap=0.10mm2、进给量的确定由表查得 选取该工步的每转进给量f=0.40mm/r3、切削速度的计算 由表查得 按工件材料为HT200的条件选取，切削速度V可取为4m/min，由公式n=1000v/3.14d,可求得该工序绞刀转速n=42.4r/min,参照表所列Z550立式钻床的转速，取转速n=47r/min，再将此带入公式，可求出该工序的实际切削速度v=3.14nd/1000=4.42m/min确定切削用量及基本工时工序1：铸造工序2：时效处理工序3: 铣左端面选择刀具刀具选取高速钢镶齿三面刃铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=75mm,v=125m/min,z=4。2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*125/3,14*75=663.48r/min按机床标准选取nw=750r/minV=3.14dnw/1000=3.14*75*750/1000=141.3m/min当nw=750r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*750=600mm/r按机床标准选取fm=600mm/r3)计算工时切削工时：l=60mm,l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=60+9+3/750*0.2=0.481/min工序4 铣2-12*12的槽选择刀具刀具选取高速钢直齿精密级三面铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=50mm,v=75m/min,z=4。1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X62铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*75/3,14*50=1194.2r/min按机床标准选取nw=1450r/minV=3.14dnw/1000=3.14*50*1450/1000=477m/min当nw=1450r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*1450=1160mm/r按机床标准选取fm=1160mm/r3)计算工时切削工时：l1=40mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l1+l2/nwf=40+3/475=0.057/min工序5 铣两端32面选择刀具刀具选取标准镶齿圆柱铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=10.0mm,v=15m/min,z=4。2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*15/3,14*10.0=475r/min按机床标准选取nw=475r/minV=3.14dnw/1000=3.14*10.0*475/1000=15m/min当nw=475r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*475=380mm/r按机床标准选取fm=380mm/r3)计算工时切削工时：l=60mm,l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=60+9+3/475*0.2=0.75/min 工序6 镗16孔选择刀具刀具选取标准镶齿圆柱镗刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=20.4mm,v=32m/min,z=4。2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3.14d=1000*32/3.14*20.4=500r/min按机床标准选取nw=102r/minV=3.14dnw/1000=3.14*100*102/1000=32m/min当nw=102r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*102=81.6mm/r按机床标准选取fm=81.6mm/r3)计算工时切削工时：l=60mm,l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=60+9+3/102*0.2=3.52/min 工序7 铣20两端面选择刀具刀具选取标准镶齿圆柱铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=100mm,v=219.8m/min,z=4。2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*219.8/3,14*100=700r/min按机床标准选取nw=700r/minV=3.14dnw/1000=3.14*100*700/1000=219.8m/min当nw=700r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*700=560mm/r按机床标准选取fm=560mm/r3)计算工时切削工时：l=60mm,l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=60+9+3/700*0.2=0.51/min 工序8 钻14的孔选择刀具刀具选取标准镶齿圆柱铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=23mm,v=24.72m/min,z=4。2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*24.72/3,14*23=337.2r/min按机床标准选取nw=337.2r/minV=3.14dnw/1000=3.14*23*337.2/1000=24.72m/min当nw=337.2r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*337.2=269.76mm/r按机床标准选取fm=269.76mm/r3)计算工时切削工时：l=60mm,l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=60+9+3/269.76*0.2=1.33/min工序9铣斜面选择刀具刀具选取高速钢套式面铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=20mm,v=7.05m/min,z=4。2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*7.05/3,14*20=112.3r/min按机床标准选取nw=112.3r/minV=3.14dnw/1000=3.14*20*112.3/1000=7.05m/min当nw=3600r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*112.3=90mm/r按机床标准选取fm=90mm/r3)计算工时切削工时：l=60mm,l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=60+9+3/112.3*0.2=4/min工序10钻削M8螺纹孔1、 选择钻头选择高速钢麻花钻头，粗钻时d0=5mm,后角0=16度，二重刃长度2=12度0=45度 0=30度 2、 选择切削用量（1） 决定进给量 查切f=0.18-0.22mm/r 按钻头强度选择f=0.50mm/r 按机床强度选择f=0.53mm/r 最终决定选择机床已有的进给量f=0.22mm/r,经校验成功。（2） 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为0.5-0.8mm,寿命T=20min(3) 切削速度 查切 Vc=18mm/r 修正系数 KTv=1.0 Kmv=1.0 Ktv=1.0 Kxv=1.0 K1v=1.0 Kapv=10 Vc=18mm/rns=1000v/3.14d0=1432r/min查切机床实际转速为nc=1360r/min故实际的切削速度vc=3.14d0ns/1000=16.8mm/r3、 计算工时 Tm=l/nf=(12+0.5+3)/1360*0.22=0.013min工序11铣M6螺纹孔端面选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=75mm,v=150m/min,z=4。1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X51铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*150/3,14*75=796.1r/min按机床标准选取nw=750r/minV=3.14dnw/1000=3.14*75*750/1000=141.3m/min当nw=750r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*750=600mm/r按机床标准选取fm=600mm/r3)计算工时切削工时： l=70mm l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为Tm=l+l1+l2/nwf=70+9+3/750*0.2=0.485/min 工序12钻削M6螺纹孔4、 选择钻头选择高速钢麻花钻头，粗钻时d0=5mm,后角0=16度，二重刃长度2=12度0=45度 0=30度 5、 选择切削用量（3） 决定进给量 查切f=0.18-0.22mm/r 按钻头强度选择f=0.50mm/r 按机床强度选择f=0.53mm/r 最终决定选择机床已有的进给量f=0.22mm/r,经校验成功。（4） 钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度（查切）为0.5-0.8mm,寿命T=20min(4) 切削速度 查切 Vc=18mm/r 修正系数 KTv=1.0 Kmv=1.0 Ktv=1.0 Kxv=1.0 K1v=1.0 Kapv=10 Vc=18mm/rns=1000v/3.14d0=1432r/min查切机床实际转速为nc=1360r/min故实际的切削速度vc=3.14d0ns/1000=16.8mm/r6、 计算工时 Tm=l/nf=(12+0.5+3)/1360*0.22=0.013min工序13 铣左端宽4mm的槽选择刀具刀具选取高速钢直齿精密级三面铣刀，刀片采用YG8。ap=3.0mm, d0=50mm,v=75m/min,z=4。1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 ap=3.0mm。2)决定每次进给量及切削速度根据X62铣床说明书，其功率为7.5kw,中等刚性系统根据表查出 fz=0.2mm/齿则ns=1000v/3,14d=1000*75/3,14*50=1194.2r/min按机床标准选取nw=1450r/minV=3.14dnw/1000=3.14*50*1450/1000=477m/min当nw=1450r/min时Fm=fzZnw=0.2*4*1450=1160mm/r按机床标准选取fm=1160mm/r3)计算工时切削工时：l1=40