方刀架零件的加工工艺-设计钻8×M16底孔的钻床夹具

机械制造技术课程设计说明书设计题目：制定方刀架零件（图5-9）的加工工艺设计钻8XM16底孔的钻床夹具专业： 机电一体化技术 班 级： 112 学 号： 1130320209 姓 名： 甘鹏飞 指导教师： 张学伟 机械工程系2013年11月20日TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"序言 0...\o"CurrentDocument"CA6140方刀架加工工艺 1.零件的分析 1..零件的作用 1..零件的工艺分析 1..毛坯的确定 2..毛坯加工方法的确定 2..毛坯尺寸及加工总余量的确定 2.工艺规程设计 2..．3．1 定位基准的选择说明 2.3．2不同工艺路线的分析比较 3.1.4选择机床设备及工艺装备 5..1.5确定机械加工余量，工序尺寸及其公差 6.1.6填写工艺卡片和机械加工工序卡片 7.1.7确定切削用量及基本工时 7..\o"CurrentDocument"2机床夹具设计 1..91机床夹具概念 1..91．1 机床夹具概念 1..91．2 工件的安装 1..91．3机床夹具的功用 1..91．4 机床夹具的组成 1..9\o"CurrentDocument"2夹具设计的基本要求 2..0\o"CurrentDocument"3夹具设计方法和步骤 2..03．1研究原始资料，明确设计任务 2.03．2夹具结构方案的设计 2.0\o"CurrentDocument"4夹具总图的绘制 2..2结 论 2..3.\o"CurrentDocument"参考文献 2..5.序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的、综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言 ,我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练 ,从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力,为今后参加祖国“四化”建设打下一个良好的基础。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教。CA6140方刀架加工工艺零件的分析零件的作用题目所给定的零件是车床上的方刀架， 其主要作用就是通过装在支架上的其它零件夹紧刀具，换刀时，在手柄转动下，带动方刀架回转，以达到换刀的目的。零件的工艺分析方刀架以下表面为基准加工加工其周围一系列的孔，孔之间有一定的位置要求，现将加工部位分述如下：1、以下表面和中心通孔为基准的表面 这组表面先加工下表面，此表面精度要求高，其表面粗糙度要求达到 0.8,要求平面度0.05,相对于零件图中A面的跳动为0.05。以此表面为基准加工①48H7、①48.2孔。2、工件表面的孔钻攻8—M16孔，钻孔①16H7,钻通孔①10.2,钻2一①10.2X26,攻M12X20,攻M12X30,扩孔①19.2,此系列孔加工时通过钻模板来保证位置精度，其中①48H7孔必须在①16H7和①19.2孔中心连线上。①16H7孔垂直度要求相对于B面100:0.1,孔内壁表面粗糙度要求达到1.6。毛坯的确定毛坯加工方法的确定根据零件加工工艺性及零件尺寸精度，在选择毛坯的加工方法时，要综合分析零件的轮廓，尺寸精度，形状，位置，加工表面技术要求，最终确定了采用模锻来制造毛坯，精度等级 2级。毛坯尺寸及加工总余量的确定经查阅工艺手册确定零件的毛坯尺寸，详见表毛坯图。工艺规程设计．3．1定位基准的选择说明基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成大批零件报废，使生产无法正常进行。、粗基准的选择粗基准的选择应满足以下的要求：保证加工其他面时有足够的加工余量。保证精加工时定位面有一定的精度。为满足上述要求，应选下表面作为粗基准。、 精基准的选择为了保证阶精度，采用底面为精基准，符合基准重合原则和基准统一原则。工序工序15：磨四周面1．3．2不同工艺路线的分析比较工艺方案1工序1：备料工序2：锻造毛坯工序3：热处理（正火）工序4：车端面粗镇孔至①47.7 精链孔至①48H7精链孔①48.2倒角3X45°工序5:掉头车另一端面，精镇孔①60车倒角1.5X45°工序6：铣四侧面工序7：铣通槽工序8:钻通孔①15,扩孔至①15.85,钱孔至①16H7钻8-①14底孔，攻螺纹8-M16钻通孔①10.2,钻2—①10.2X26攻螺纹2—M12X20,攻螺纹M12X30扩底孔①19.2工序9:钻扩槽内斜孔至①9.8,较斜孔至①10H7工序10：铣槽 R9工序11：铣槽 R4工序12：铣端面四周的倒棱工序13：精铣通槽基面工序14：磨下表面工序16：终检：上表面的跳动允差 0.05槽的基面平面度允差0.1底面的平面度允差0.05跳动允差0.05工序 17：倒锐角去毛刺工序 18：清洗工序 19：发兰工艺方案2工序1：备料工序 2：锻造毛坯工序 3：粗铣底面工序 4：精铣上面（从底面为基准压紧）工序 5：粗铣四侧面工序 6：铣通槽工序 7：半精磨上面（留量）工序 8：半精磨另五面工序9:键孔扩孔①48H7键孔①48.2倒角3*45°工序10:扩孔①60倒角1.5X45°工序11：铣槽R9工序 12：铣油沟 R4工序13:钻攻2—M12X20M12X30钻攻8－M16工序14:钻钱①10斜孔工序15:钻通孔①15,扩孔至①15.85,钱孔至①16H7扩孔①19.2工序 16：去毛刺工序 17：磨六面工序 18：清洗工序 19：检验工序 20：发兰方案一基准易于选择，加工性比较好。综合对可得，工艺一优于工艺二。最终选择工艺路线一为本次设计的加工工序。1.4选择机床设备及工艺装备为了适应成批量生产的要求，通常选择以通用机床为主，辅以少量专用机床的流水线，刀具量具围绕相关机床而具体定夺。详见工艺卡片。(1)车端面及链内孔时，考虑到生产效率及装夹方便，采用 CA6140a床。车端面时，刀具采用YT15的端面车刀，刀杆尺寸16*25mmKr=90°,r0=15 ,a0=12°,re=0.05mm。链孔时采用90°硬质合金YT5链刀。倒角要求3*45°,采用成形车刀。夹具采用四爪夹盘和量具采用赛规及游标卡尺。(2)铳工件四侧面，采用X62Vf卜式铳床，刀具采用锥柄立铳刀，夹具采用专用夹具，量具采用游标卡尺 .(3)钻孔及攻螺纹(工序简图 8)，考虑到生产效率及装夹方便采用设备为组合钻床，进行多工位加工，夹具采用专用夹具，量具采用游标卡尺。(4)磨工件下表面合磨四周面时的工序，选用加工设备为卧轴矩台平面磨床，磨削刀具选用砂轮，夹具采用电磁夹紧，量具为游标卡尺。(5)铳槽R9铳油沟R4铳端面四周的倒棱、铳通槽基面等工序时采用X52K立式铳床。夹具为专用夹具。铳槽 R9时采用①18的圆柱铳刀，铳油沟R4时采用①8直柄立铳刀，倒棱时采用①4端面铳刀，铳通槽时采用周面圆柱铣刀。量具采用游标卡尺和样板。(6)钻钱槽内斜孔①10,机床采用型号为Z35的摇臂钻床，夹具采用专用夹具，刀具为①9.8的直柄麻花钻和①10的锥柄机用钱刀，量具采用①10的塞规。1.5确定机械加工余量，工序尺寸及其公差根据《机械制造工艺手册》，分别确定机械加工余量，以及尺寸及其公差，如加工工序图表所示：结合毛坯图和零件图可知各轴径的总余量分布如下.孔小48H7此孔精度IT6,Ra=1.6，参照手册确定工序尺寸及余量为：粗镇：小47.7mm精镇：小4800.025 2Z =0.3mm.孔616H7 Ra=1.6钻孔：615mm扩孔：小15.85mm 2Z=0.15mm钱孑L:616H7 2Z=0.15mm.孑1419.2 Ra=3.2钻孔：小10.2mm扩孔：619.2mm2Z=9mm.铣通槽 Ra=3.2粗铳通槽 2Z =3mm精铣通槽 2Z=2mm.磨表面 Ra=0.82Z=1mm

填写工艺卡片和机械加工工序卡片确定切削用量及基本工时车端面粗链孔至①47.7 精链孔至①倒角3*45°本工序采用计算法.加工条件工件材料：45钢正火，（rb=0.35Gpa,模锻加工要求：车方刀架底面，粗链①48H7孔至47.7,精链孔①48.2，倒角3X45机床CA614/床刀具：端面车刀：刀片材料YT15,Kr=90°,r0=15°,a0=12°,re=0.05mm硬质合金浮动链刀.计算切削用量.车端面tm吃刀深度ap=5mm走刀量f=0.6mm/r（表3-13）48H7精链孔①48.2精链孔至48H7,Ra1.6,杆尺寸16X25mmi48H7精链孔①48.2精链孔至48H7,Ra1.6,杆尺寸16X25mmiV=—tmxvyvapfkv二292450.1850.150.60.50.81(1.1)1.54=168m/min(2.8m/s)确定机床主轴转速(1.2)1000v(1.2)ns二

10002.83.14186=5r/s(300r/min)按机床选取nw=5.3r/s(320r/min)(表4-3)所以实际切削速度v=5.3*3.14*186/1000=3.1m/s(186m/min)切削工时L=186/2l12mml2=013=3mmt 93205m5.30.6=30s(0.5min).粗镇孔至①47.7取刀杆直径D=025mm刀杆伸出量125mm加工余量z=(47.7-38.8)/2=4.85选900硬质合金YT15链刀F=0.21mm/r(表3-15)(1.3)1.6m/s(1.3)V= s(120%)=1.28m/s(表3—19及手册第102页“链孔切削用量”)1000V、ns——)

dw10001.28/= /47.7=8.55r/s(513r/min)按机床选取nw=8.3r/s(500r/min)所以实际切肖触2mm/=Tt*47.7*8.3/1000=1.24m/s(74m/min)切削工时：Tm=7L+11)/(nw*f)切削工时：Tm=7L+11)/(nw*f)L=35l116mml2=4mml3=3mmtm932055.30.6l12mmll1l2

nwf451857.90.156

tm (1.4)nwf=3528.30.21=21.2s(0.35min)精链孔至①48H7选用同一刀杆，f=0.2mm/r(表3—15)1.6m/sV= =1.28m/s1000vnss(11000vnsdw二10001.28

48=8.49r/s(510r/min)按机床选取nw=8.3r/s(500r/min)所以实际切削速度V=tt*48*8.3/1000=1.25m/s(75m/min)切削工时：(表7—1)L=35l12mm广ll1

nwf=3528.30.21=22.2s(0.37min)精链孔至①48.2f=0.2mm/r(表3-15)1000vns1000vnsdw10001.2848.2=8.45r/s(507r/min)按机床选取nw=8.3r/s(500r/min)所以实际切削速度V=tt*48.2*8.3/1000=1.26m/s(75m/min)切削工时：(表7—1)L=811=2mmtm1l1nw f828.30.2=6.02s(0.1min)倒角3*450f=0.08mm/r(参照表3-17)V=0.41m/s(参照表3—21)1000vnsF=10000.4148.2=2.7r/s(162r/min)按机床选取nw=2.66r/s(160r/min)(表4—3)切削工时：(表7—1)L=3mml1=2mmtmll1nwf二322.660.08=23.5s(0.39min)掉头车另一端面，精链孔①60,车倒角1.5*450此端面与上一工序底面相同，即f=0.6mm/rnw=320r/mintm=30s(0.5min)精链孔①60取刀杆直径D=025mm刀杆伸出量125mm加工余量z=(47.7-38.8)/2=4.85选900硬质合金YT15链刀F=0.21mm/r(表3-15)1.6m/sV= s(120%)=1.28m/s(表3—19及手册第102页“链孔切削用量”)1000vnsdwJ0001.2847.7=8.55r/s(513r/min)按机床选取nw=8.3r/s(500r/min)所以实际切削速度V=tt*47.7*8.3/1000=1.24m/s(74m/min)切削工时：(表7—1)L=35l1=2mmtmll1

nwf3528.30.21=21.2s(0.35min)倒角1.5*450f=0.08mm/r(参照表3-17)V=0.41m/s(参照表3—21)1000vnsF=10000.4160=2.17r/s(130r/min)按机床选取nw=2.08r/s(125r/min)(表4—3)切削工时：(表7—1)L=1.5mml1=2mm广l11nwf1.522.080.08=21s(0.35min)铳四侧面af=0.1mm/z(表3——28)V=0.38m/s(22.8m/min)(表3-30)采用高速钢锥柄立铳刀，dw=50mm,J数z=81000vnsdw10000.383.1450=2.42r/s(145r/min)按机床选取nw=2.5r/s(150r/min)(表4—17)所以实际切削速度V=tt*dw*nw/1000=3.14*50*2.5/1000=0.39m/s切削工时：L=133mm1116mml2=4mtm1ltm1linw f1331632.50.18=76.5s（1.28min）铳通槽af=0.2mm/z（表3——28）V=0.5m/s（30m/min）（表3-30）采用高速钢铲齿锥柄立铳刀，dw=32mm齿数z=5ns=1000V/（兀*dw）=1000*0.38/（兀*50）=4.97r/s（298r/min）按机床选取nw=5r/s（300r/min）（表4—17）所以实际切削速度V=tt*dw*nw/1000=3.14*32*5/1000=0.5m/s切削工时：L=132mml116mml2=4mmtml1il3nwf13316350.25=29.9s（0.5min）攻螺纹8-M16钻通孔①10.2扩底孔①19.2钻孔①15扩孔①15.85较孔①16H7此工序采用组合钻床，所以取其一计算钻①15孔f=0.28mm/r*kt=0.28*0.9=0.25mm/r（表3-15）V=0.25m/s1000vnsF525252528.80.10510000.25

3.1415=5.3r/s(318r/min)所以实际切削速度V=tt*15*5.3/1000=0.24m/s切削工时：(表7—1)切入l〔=10mml2=2mml=85mmtm1 11l3nwf851025.30.28=66s(1.09min)钻扩槽内斜孔①16H7钻①9.8孔f=0.21mm/r*kt=0.21*0.5=0.105mm/r(表3-15)V=0.25m/s1000vns--dw=10000.253.149.8=8.1r/s(487r/min)按机床选取nw=8.8r/s(530r/min)(表4—17)所以实际切削速度V=tt*9.8*8.8/1000=0.27m/s切削工时：(表7—1)切入l1=5mml2=2mml=25mmtmll1l2nwf=34.6s(0.57min)钱孔①10H7孔f=0.5(表3-46)V=0.238m/s(表3-49)1000vnss dw10000.2383.1410=7.57r/s(454r/min)按机床选取nw=7r/s(420r/min)所以实际切削速度V=tt*10*7/1000=0.21m/s切削工时：切入l1=5mml2=2mml=25mmtmll1l2nwf522570.5=9s(0.15min)铳槽R9af=0.15mm/z(表3——28)V=0.45m/s(27m/min)(表3—30)采用高速钢圆柱铳刀，dw=18mm齿数z=6nsnsdw二10000.453.1418=7.9r/s(477r/min)按机床选取nw=7.9r/s(457r/min)(表4—17)所以实际切削速度V=tt*dw*nw/1000=3.14*18*6/1000=0.44m/s切削工时：L=45mml1=18mml2=5mml ll 12nw f451857.90.156=9.5s(0.16min)铳油沟R4af=0.12mm/z(表3—28)V=0.35m/s(21m/min)(表3—30)1000vns采用工具钢立铳刀，dw=8mm齿数1000vnsdw10000.53.148=13.9r/s(835r/min)按机床选取nw=15r/s(900r/min)所以实际切削速度V=tt*dw*nw/1000=3.14*8*15/1000=0.38m/s切削工时：L=85mml1=20mml2=5mmtmll1l2nwf85205150.123=20.3s(0.34min)铳端面四周的倒棱af=0.12mm/z(表3—28)

V=0.30m/s(18m/min)(表3—30)采用高速钢端面铳刀，dw=4mm1000vnsF=10000.33.144=23r/s(1433r/min)按机床选取nw=26.6r/s(1600r/min)所以实际切削速度V=tt*dw*nw/1000=3.14*4*26.6/1000=0.33m/s切削工时:L=4*132=528mm11=3mmlL=4*132=528mm11=3mml2=0mmtm1 1112)nwf5280326.60.123=55.5s(0.92min)精铳通槽基面af=0.1mm/z(表3—28)V=0.3m/s(21m/min)(表3-30)采用圆柱立铳刀1000vnsF10000.33.1432=2.98r/s(179r/min)按机床选取nw=3.16r/s(190r/min)所以实际切削速度V=tt*dw*nw/1000=3.14*32*3.16/1000=0.31m/s切削工时：L=132mm11=13.6mml2=4mmtm1l1 12nwf13213.643.140.10.5=95s(1.5min)2机床夹具设计2．1机床夹具概念2．1．1机床夹具概念在机床制造厂的生产过程中用来安装工件使之固定在正确位置上,完成切削加工、检验、装配、焊接等工作 ,所使用的工艺装备称为夹具。2．1．2工件的安装在机床上加工工件时 ,为了保证工件被加工表面的尺寸,几何形状及相互位置精度方面的要求 ,事先必须将工件正确地安装到机床加工位置上去．工件的安装一般包括定位和夹紧两个过程：即首先应使工件相对于机床及刀具占有一个正确的位置，这就是工件的定位，然后将工件紧固在这一既定位置上，使之不因受切削力、重力、离心力和惯性力作用发生位置改变，这就是工件的夹紧。工件的安装一般有两种方式：直接在机床工作台或通用夹具上安装；采用专用夹具安装。本次安装为第二种。2．1．3机床夹具的功用1）保证产品加工精度，稳定产品质量；2）提高生产率，降低加工成本；3）改善工人劳动条件；4）扩大机床的工艺范围。2．1．4机床夹具的组成机床夹具因被加工工件的加工表面不同或使用机床种类的不同而有各种不同的结构形式，但就机床夹具具体结构而言，大致可分为以下几个部分：定位元件、夹紧装置、导向对刀元件、连接元件、其它装置和元件、夹具体。2．2夹具设计的基本要求1）稳定地保证工件的加工技术要求；2）提高机械加工的劳动生产率，降低工件的成本；3）结构简单，便于制造和维修；4）操作安全、方便。2．3夹具设计方法和步骤2．3．1研究原始资料，明确设计任务本次是对CA6140机床的方刀架进行加工，根据任务说明书，采用组合钻床加工，夹具是安装在回转工作台上的。2．3．2夹具结构方案的设计机床夹具的确定是一次十分重要的设计程序，方案的设计优劣往往直接决定夹具设计的可行性。所以，方案的确定需经充分的研究和讨论来确定最佳方案。定位方式主要由面接触来完成，由长销小平面加一定位板进行定位，由液压系统进行压紧，以保证工件的加工精度。.加工精度的分析.使用夹具夹工件进行机械加工时，在工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，一般分为两类：一类是夹具有关的影响因素即定位误差，对刀误差。夹具在机床上的装配误差和夹具的制造误差。另一类还有工艺系统中其他影响加工精度的因素，称为加工方法误差。(1)定位误差由于一批工件逐个在夹具体上定位时，各个工件所占的位置不完全一致，形成误差，这称为定位误差。由于加工中基准重合，而基准不重合误差不重要，重要在圆跳动0.015mm,则定位误差为0.015mm。(2)对刀误差采用钻模进行钻孔加工时，由于钻套内孔径误差，使刀具轴线偏离规定的位置，其对加工尺寸影响为X2X3= (2-1)X3(BSH2)X3——刀具在钻套中倾斜引起的轴线偏移量X2——钻套的最大配合间隙H——钻套的中高度S——排屑的空间B——被加工的孔深度015由公式(2-1)得X3=[5(10575)=0.02mm(3)加工方法的误差由于机床精度，刀具的精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统的受力变形和热变形等因素造成的加工误差统称为加工方法误差，取△G=-=0.00932 2 2△二,(VD)(VT)X3=0.026<0.027故该夹具加工方法可取。.确定定位方案，设计定位元件方刀架中心孔小48mmi是通孔，定位时可利用此孔，加上底面，在工件侧面配以定位板即可达刀对工件的完全定位。即可保证工件不能旋转，不会上下窜动。.确定设计导向元件为了迅速准确地确定刀具与夹具的相互位置，适应成批生产采用组合钻床，设计专用的钻模板。当刀具进给时由钻模板来找正位置。.确定夹紧方式和设计夹紧机构因为工件属于大批量生产，宜采用专用夹紧装置，通过穿过零件中心的拉杆，由卡环卡住工件，采用液压传动，拉紧工件。。.确定夹具体将定位、导向、夹紧机构连接在一体，并能正确的安装在机床上。由于液压缸中活塞杆为动力件，考虑刀工件的加工方向，将其置于夹具体下方，夹具体外围由