“刀架”零件的机械加工工艺

序言 机械制造工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。机械制造技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。未来的机械制造工业的发展将促进全社会的进步与发展。 机械制造工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。机械制造在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中6090的产品的零件和部件的生产加工。 此次机械制造课程设计，汇总所学专业知识如一体(如公差于配合、机械零件设计、金属切削机床、机械制造工艺等)。让我们对所学的专业课得以加强和巩固、复习及实用，是理论联系实践的一个重要环节，不但巩固了前面所学的基础理论知识。更重要把各学科知识联系起来，以达到融会贯通。增强自己解决问题、分析问题的能力。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。1、 零件的分析（1） 零件的作用 题目所给零件为一刀架，此刀架通过哦螺钉的紧固作用在机床上快速的实现车刀固定、加紧、转换，为车工提供方便，节省大量的辅助时间，大大的提高了生产效率。（2） 零件的工艺分析此刀架有两组加工表面1、 以32孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括：铣削32孔两端面，侧面需保留尺寸60mm，加工32孔，以及孔中心距底面距离550.02mm且平行度达到0.01。2、 以底面为中心的加工表面 这一组加工表面包括：铣削底面，与台阶面保留20mm的高度。 4x11 、4x16、2x6以及螺纹M8。2、 工艺规程设计（1） 确定毛坯的制造形式 零件材料选用45钢，考虑到刀架安装刀具在切削过程中承受交变负载荷一级冲击性载荷，阴齿选用铸件。由于零件年产量为4000件，艺术与大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，可采用铸造成行。对于提高生产率和保证加工质量也是有利的。（2） 基面的选择 基面的选择是工艺规程计划中的重要工作之一，几面选择得正确合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺过程问题百出。严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。1. 粗基准的选择 对本零件来说，从32孔的侧面作为粗精准，利用台面，是工件支承32孔端面做主要定位。2. 精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。（3） 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是是零件的集合形状，尺寸精度一级位置精度等技术要求能得到合理的保证，在升擦汗年纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。1. 工艺路线方案一01：铸造02：热处理工序1：粗铣底面工序2：精铣底面工序3：钻4X11、4X16、2X6的孔工序4：镗4X11的孔工序5：扩16孔工序6：钻2X6孔工序7：粗铣侧面工序8：精铣侧面工序9：钻32孔工序10：镗32孔工序11：精镗32孔工序12：钻、攻螺纹M8工序12j：终检2. 工艺路线方案二01：铸造02：热处理工序1：粗铣底面工序2：精铣底面工序3：粗铣侧面工序4：精铣侧面工序5：钻孔并扩、铰孔32工序6：钻孔并扩孔4X11、4X16、2X6工序7：钻并攻螺纹M8工序8：去毛刺工序9：刮研底面工序9j：终检3. 工艺方案的分析与比较 上述两个方案的特点在于：方案一是以先加工孔中心的一组表面，然后在加工孔；而方案二则是加工完所以面，在进行孔的加工。经比较可见，先加工表面，然后再进行加工孔，这样的话位置精度轻易保证，并且定位及夹装都比较方便。故决定选用方案二。 因此，最后的加工路线确定如下：01：铸造02：热处理工序1：粗铣底面，以侧面作定位基准。选用XA5032立式铣床和专用夹具。工序2：精铣底面，以侧面作定位基准。选用XA5032立式铣床和专用夹具。工序3：粗铣侧面，以侧面作定位基准。选用XA5032立式铣床和专用夹具工序4：精铣侧面，以侧面作定位基准。选用XA5032立式铣床和专用夹具工序5：钻孔并扩、铰孔32，选用Z535立式钻床及专用钻模。以侧面作定位基准。加工尺寸工序铸件毛坯 （32两端面，刀架底面）粗铣两侧面精铣两端面粗铣底面精铣底面加工前尺寸最大6460.489.0285.32最小6460.288.9885.48加工后尺寸最大6560.46085.3285.02最小6560.26085.4884.98加工余量（单边）2最大1.90.43.70.5最小1.80.23.50.3工序6：钻孔并扩孔4X11、4X16、2X6。选用Z535立式钻床及专用钻模。以台阶侧面做定位基准。工序7：钻并攻螺纹M8。选用Z535立式钻床及专用钻模。并攻螺纹M8。以台阶侧面做定位基准。工序8：去毛刺工序9：刮研底面工序9j：终检以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。（4） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 此刀架的材料为45钢，硬度为207241HBW，毛胚重量约为5kg，生产类型为大批量生产，可采用铸造毛坯。 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、工序尺寸以及毛坯尺寸如下表： 加工余量计算表（五） 确定切削用量及基本工时工序1：粗铣底面。本工序采用计算法确定切削用量。1加工条件：工件要求：45钢正火，b=670Mpa，铸造。加工要求：粗铣底面。机床：XA5032立式铣床。刀具：刀片材料为YT15，Kr=60，。=-5，。=80，rg=0.08mm2. 计算切削用量（1） 粗铣底面 1）根据切削用量简明手册（一下数据均来自此手册）表3.1。铣削深度ap4mm时，端铣刀直径d。为80mm，ae为60mm。但已知铣削宽度为64mm，故应根据铣削宽度90mm，选择d。=100mm。犹豫采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=5（表3.13）。 2）决定铣削深度ap，由于加工余量为4mm，故选择在两次走刀内铣完， 则ap=3.7mm 3）决定每齿进给量fz，采用对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5KW（表3.30，XA5032型立式铣床说明书）时，fz=0.090.18但因为采用对称端铣，故取 fz=0.18mm/z 4）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm：由于铣刀直径d。=100mm，故刀具的寿命T=180min（表3.8） 5）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，根据表3.13，当d。=100mm，z=5，ap4mm，fz0.24mm/z时，vt=120m/min，nt=300r/min，vft=250mm/min。各修正系数为：Kmv=Kmo=Kmv1.0 Kgv=Kgn=Kgv=0.8故 vc=vtKv=1201.00.8=96m/min N=ntkgn=30010.8=240r/min Vf=vftXKvt=25010.8=200mm/min根据XA5032型立铣说明书（表3.30）选择： nc=300rmin ， vfc=235mm/min 因此实际切削速度和每齿进给量为： 校验机床功率，根据表3.23，当b=560-1000Mpa，ae72mm，ap4.2mm，d。=100mm，z=5，vf=200mm/min，近似为： Pcc=4.6KW根据XA5032型立铣说明书（表3.30），机床主轴允许的功率为： Pcm=7.50.75=5.63KW4.6KW （可采用）即：ap=3.7mm，vf=235mm/min，n=300r/min，vc=94.25m/min，fz=0.16mm/s。 6）计算基本工时 因为采用对称安装铣刀，如切量及超切量y+=20mm，则：L=l+y+=124mm。 故： （2） 精铣底面 1）根据切削用量简明手册（一下数据均来自此手册）表3.1。铣削深度ap4mm时，端铣刀直径d。为80mm，ae为60mm。但已知铣削宽度为64mm，故应根据铣削宽度90mm，选择d。=100mm。犹豫采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=5（表3.13）。 2）决定铣削深度ap，由于加工余量为0.3mm，故选择在一次走刀内铣完， 则ap=0.3mm 3）决定每齿进给量fz，采用对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5KW（表3.30，XA5032型立式铣床说明书）时，fz=0.090.18但因为采用对称端铣，故取 fz=0.18mm/z 4）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3mm：由于铣刀直径d。=100mm，故刀具的寿命T=180min（表3.8） 5）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，根据表3.13，当d。=100mm，z=5，ap4mm，fz0.24mm/z时，vt=300m/min，nt=700r/min，vft=180mm/min。各修正系数为：Kmv=Kmo=Kmv1.0 Kgv=Kgn=Kgv=0.8故 vc=vtKv=3001.00.8=240m/min N=ntkgn=70010.8=560r/min vf=vftXKvt=18010.8=144mm/min根据XA5032型立铣说明书（表3.30）选择： nc=600r/min ， vfc=150mm/min 因此实际切削速度vc和每齿进给量fzc为： 校验机床功率，根据表3.23，当b=560-1000Mpa，ae72mm，ap4.2mm，d。=100mm，z=5，vf=150mm/min，近似为： Pcc=4.6KW根据XA5032型立铣说明书（表3.30），机床主轴允许的功率为： Pcm=7.50.75=5.63KW4.6KW （可采用）即：ap=0.3mm，vf=150mm/min，n=600r/min，vc=188.5m/min，fz=0.1mm/s。 6）计算基本工时 因为采用对称安装铣刀，如切量及超切量y+=20mm，则：L=l+y+=124mm。 故： （3） 粗铣侧面（单边） 1）根据切削用量简明手册（一下数据均来自此手册）表3.1。铣削深度ap4mm时，端铣刀直径d。为80mm，ae为60mm。但已知铣削宽度为104mm，故应根据铣削宽度120mm，选择d。=125mm。犹豫采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=4（表3.13）。 2）决定铣削深度ap，由于加工余量为2mm，故选择在两次走刀内铣完， 则ap=1.8mm 3）决定每齿进给量fz，采用对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5KW（表3.30，XA5032型立式铣床说明书）时，fz=0.090.18但因为采用对称端铣，故取 fz=0.15mm/z 4）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3mm：由于铣刀直径d。=125mm，故刀具的寿命T=180min（表3.8） 5）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，根据表3.13，当d。=125mm，z=4，ap4mm，fz0.24mm/z时，vt=123m/min，nt=300r/min，vft=260mm/min。各修正系数为：Kmv=Kmo=Kmv1.0 Kgv=Kgn=Kgv=0.8故 vc=vtKv=1231.00.8=98.4m/min n=ntkgn=30010.8X=240r/min vf=vftXKvt=2601X0.8=208mm/min根据XA5032型立铣说明书（表3.30）选择： nc=300rmin ， vfc=235mm/min 因此实际切削速度vc和每齿进给量fzc为： 校验机床功率，根据表3.23，当b=560-1000Mpa，ae120mm，ap4.2mm，d。=125mm，z=4，vf=235mm/min，近似为： Pcc=3.8KW根据XA5032型立铣说明书（表3.30），机床主轴允许的功率为： Pcm=7.50.75=5.63KW3.8KW （可采用）即：ap=1.8mm，vf=235mm/min，n=300r/min，vc=117.8m/min，fz=0.2mm/s。 6）计算基本工时 因为采用对称安装铣刀，如切量及超切量y+=44mm，则：L=l+y+=129mm。 故： （4） 精铣侧面（单边） 1）根据切削用量简明手册（一下数据均来自此手册）表3.1。铣削深度ap4mm时，端铣刀直径d。为80mm，ae为60mm。但已知铣削宽度为104mm，故应根据铣削宽度120mm，选择d。=125mm。犹豫采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=4（表3.13）。 2）决定铣削深度ap，由于加工余量为0.2mm，故选择在一次走刀内铣完， 则ap=0.2mm 3）决定每齿进给量fz，采用对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5KW（表3.30，XA5032型立式铣床说明书）时，fz=0.090.18但因为采用对称端铣，故取 fz=0.18mm/z 4）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3mm：由于铣刀直径d。=125mm，故刀具的寿命T=180min（表3.8） 5）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，根据表3.13，当d。=125mm，z=4，ap4mm，fz0.24mm/z时，vt=300m/min，nt=600r/min，vft=200mm/min。各修正系数为：Kmv=Kmo=Kmv1.0 Kgv=Kgn=Kgv=0.8+故 vc=vtKv=3001.00.8=240m/min n=ntkgn=60010.8=480r/min vf=vftXKvt=20010.8=160mm/min根据XA5032型立铣说明书（表3.30）选择： nc=600rmin ， vfc=190mm/min 因此实际切削速度vc和每齿进给量fzc为： 校验机床功率，根据表3.23，当b=560-1000Mpa，ae120mm，ap4.2mm，d。=125mm，z=4，vf=190mm/min，近似为： Pcc=2.3KW根据XA5032型立铣说明书（表3.30），机床主轴允许的功率为： Pcm=7.50.75=5.63KW2.3KW （可采用）即：ap=0.2mm，vf=190mm/min，n=600r/min，vc=235.62m/min，fz=0.08mm/s。 6）计算基本工时 因为采用对称安装铣刀，如切量及超切量y+=44mm，则：L=l+y+=129mm。 故： （5） 钻-扩-铰32孔1）钻孔15： F=0.310.37mm/r (表2.7）由于 ，故应乘孔深修正系数，Kf=0.95则: f=(0.310.37)0.95mm/r=0.29450.3515mm/r按Z535立式钻床机床说明书选取 f=0.32mm/r V=13m/min(表2.13、2.14） 按机床选取： nw=275r/min（工艺手册表4.2-15) 所以实际切削速度： 切量以及超切量l1=10mm，l2=4mm。 切削工时： 2）扩孔30 根据有关质料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量和切削速度与同样的尺寸的实心孔时的进给量和切削速度的关系为： f=（1.21.8）f钻 v=（1/21/3）v钻式中：f钻、v钻加工实心孔时的切削用量。已知 f钻=0.5mm/r（切削手册表2.7） V钻=14m/min（切削手册表2.13）令 ：f=1.35f钻=0.675mm/r 按钻床选取：f=0.68mm/r V=0.5v钻=6m/min按钻床选取nw=68r/min （工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度为：切削工时：切量以及超切量l1=7mm，l2=2mm。l=60mm 3）扩孔31.75 根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻孔扩31.75mm孔的进给量，并根据钻床规格选择：f=0.96mm/r扩孔钻孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为： v=0.5v钻式中，v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故： v=0.5v钻=0.514=7m/min 按钻床选取：nw=68r/min（工艺手册表4.2-15）切削工时：切入l1=3mm，切出l2=1.5mm，l=60mm。则： 4）铰孔32 根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻孔扩32mm孔的进给量，并根据钻床规格选择：f=0.55mm/r扩孔钻孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为： v=0.5v钻式中，v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故： v=0.5v钻=0.514=7m/min 按钻床选取：nw=68r/min（工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度： 切削工时：切入l1=7mm，切出l2=3mm，l=60mm。则： （6） 钻-铰411、416孔、26孔 1）钻孔10已知 f钻=0.27mm/r（切削手册表2.7） V钻=14m/min（切削手册表2.13按钻床选取nw=530r/min （工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度为：切削工时：切量以及超切量l1=5mm，l2=5mm。l=20mm 2） 扩孔11 根据切削手册表2.10规定，查得扩孔钻孔扩11mm孔的进给量，并根据钻床规格选择：f=0.5mm/r扩孔钻孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为： v=0.5v钻已知 ：V钻=14m/min（切削手册表2.13） V=0.5v钻=7m/min按钻床选取nw=275r/min （工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度为：切削工时：切量以及超切量l1=5mm，l2=5mm。l=20mm 3） 钻15 根据有关质料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量和切削速度与同样的尺寸的实心孔时的进给量和切削速度的关系为： f=（1.21.8）f钻 v=（1/21/3）v钻式中：f钻、v钻加工实心孔时的切削用量。已知 f钻=0.36mm/r（切削手册表2.7） V钻=124m/min（切削手册表2.13）令 ：f=1.35f钻=0.48