推動架夾具、刀具課程設(shè)計

1、制 造 技 術(shù) 項 目 綜 合 訓 練設(shè) 計 說 明 書設(shè)計題目 設(shè)計 “推動架”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 (年產(chǎn)量為 4 0 0 0件) 設(shè)計者 黃歡、夏中秋、江治均、付靖、王順利、龍貞元指導教師 奚曉鳳、汪惠群 上 海 電 機 學 院機械設(shè)計制造及自動化系2015年 12 月 30 日上海電機學院制造技術(shù)項目綜合訓練任務書題目： 設(shè)計 “推動架”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備(年產(chǎn)量為 4 0 0 0件) 內(nèi)容 : 1.零件圖1張 2、毛坯圖1張3、機械加工工藝過程綜合卡片 1套4、專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張5、專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張6、可轉(zhuǎn)位車刀刀桿設(shè)計圖 1套7、實訓

2、設(shè)計說明書一份（包括工藝規(guī)程的制定、專用夾具的設(shè)計計算、機床的選擇、可轉(zhuǎn)位車刀的設(shè)計說明等）班 級 BJ1203 學 生 黃歡、夏中秋、江治均、付靖、王順利、龍貞元指導教師 奚曉鳳、汪惠群 系 主 任 2015年 12 月一、零件的分析（一）零件的作用據(jù)資料所示，可知該零件是B6065牛頭刨床推動架，是牛頭刨床進給機構(gòu)的中小零件，32mm孔用來安裝工作臺進給絲杠軸，靠近32mm孔左端處一棘輪，在棘輪上方即16mm孔裝一棘爪，16mm孔通過銷與杠連接桿，把從電動機傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪杠桿使推動架繞32mm軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進給。推動架如圖所示：（二）零件

3、的工藝分析由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。由零件圖可知，32、16的中心線是主要的設(shè)計基準和加工基準。該零件的主要加工面可分為兩組：1. 32mm孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：32mm的兩個端面及孔和倒角，16mm的兩個端面及孔和倒角。以32為中心的一組加工表面這一組加工表面包括：45、60、16孔2.以16mm孔為加工表面是16孔為中心的一組加工表面這一組加工表面包括：40、25、6x1槽、6x9槽孔、M8孔16mm的端面和倒角及內(nèi)孔10mm、M8-6H的內(nèi)螺紋，6mm的孔及120°倒

4、角9.5mm的溝槽。這兩組的加工表面有著一定的位置要求，主要是：2.132mm孔內(nèi)與16mm中心線垂直度公差為0.10；2.232mm孔端面與16mm中心線的距離為12mm。由以上分析可知，對這兩組加工表面而言，先加工第一組，再加工第二組。由參考文獻中有關(guān)面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 經(jīng)過分析，為了保證加工精度和降低加工成本，將32孔和16作為定位基準，以他為工藝基準能很好保證其他各個尺寸要求，完全可以達到圖紙要求。加工時應先加工第一組表面，再以第一組加工后表面為精基準加工另外一組加工面。二、工藝規(guī)程設(shè)計1 確定毛坯的制造形

5、式零件材料為HT200，考慮零件受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。2 基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中回問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。2.1 粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。2.2 精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。為了使基準統(tǒng)一，先選擇32孔和16孔作為基準.3 制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精

6、度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.1 工藝路線方案一工序一 砂型鑄造工序二 時效處理工序三 粗車、半精車、精車50左端面工序四 半精車、精車32內(nèi)孔工序五 粗銑、半精銑、精銑50右端面工序六 粗銑35左、右端面工序七 銑深9.5mm寬6mm的槽工序八 車10mm孔和16mm的基準面工序九 鉆10mm和鉆、半精鉸、精鉸16mm孔 工序十 鉆、擴、鉸32mm，倒角45°工序十一 鉆半、精鉸、精鉸16mm,倒角45°工序十二

7、鉆螺紋孔6mm的孔，攻絲M8-6H 工序十三 鉆6mm的孔，锪120°的倒角工序十四 拉溝槽R3工序十五 檢驗工序十六 入庫3.2 工藝路線方案二工序一 砂型鑄造工序二 時效處理工序三 粗車、半精車、精車50右端面工序四 半精車、精車32內(nèi)孔工序五 粗銑、半精銑、精銑50左端面工序六 粗銑35左、右端面工序七 鉆擴鉸16孔工序八 鉆孔10，擴鉸16孔工序九 銑深9.5mm寬6mm的槽工序十 鉆6mm的孔，锪120°的倒角工序十一 鉆螺紋孔6mm的孔，攻絲M8-6H工序十二 拉溝槽R3工序十三 檢驗工序十四 入庫3.3 工藝路線分析比較 工藝路線一與工藝路線二的差別在于對16

8、銷孔和銑槽6x1、6x9的加工安排的不同，工藝路線一將16銷孔基準，加工槽6x1、6x9，準統(tǒng)一，能很好的保證槽6x1、6x9的精度要求，所以此次設(shè)計依據(jù)工藝路線一來開展設(shè)計。4.工藝方案的比較與分析上述兩個工藝方案的特點在于：兩個方案都是按加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一是先加工鉆10mm和鉆、半精鉸、精鉸16mm的孔，然后以孔的中心線為基準距離12mm加工鉆、擴、鉸32mm,倒角45°，而方案二則與此相反，先鉆、擴、鉸32mm,倒角45°，然后以孔的中心線為基準距離12mm鉆16mm的孔，這時的垂直度容易保證，并且定位和裝夾都很方便，并且方案二加工孔是在同一鉆床上

9、加工的.因此，選擇方案二是比較合理的。(三)具體工藝過程如下：表 3.1 擬定工藝過程工序號工序內(nèi)容簡要說明010一箱多件沙型鑄造020進行人工時效處理消除內(nèi)應力030粗車、半精車、精車50右端面040半精車、精車32內(nèi)孔先加工面050粗銑、半精銑、精銑50左端面060粗銑35左、右端面070鉆、擴、精鉸16孔080鉆孔10，擴、鉸16孔090粗銑端面、銑深9.5mm寬6mm的槽0100鉆6mm的孔，锪120°的倒角0110鉆螺紋孔6mm的孔，攻絲M8-6H0120拉溝槽R30130檢驗0140入庫 (四)機械加工余量、工序及寸.毛坯尺的確定4.1面的加工（所有面）根據(jù)加工長度的為5

10、0mm，毛坯的余量為3mm，粗加工的量為2mm。根據(jù)機械工藝手冊表2.3-21加工的長度的為50mm、加工的寬度為50mm，經(jīng)粗加工后的加工余量為0.5mm。對精度要求不高的面，在粗加工就是一次就加工完。4.2孔的加工1.32mm.毛坯為空心，通孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7IT8之間。查機械工藝手冊表2.確定工序尺寸及余量。鉆孔：31mm. 2z=0.75mm擴孔：31.75mm 2z=0.18mm粗鉸：31.93mm 2z=0.07mm精鉸：32H72.16mm.毛坯為實心，不沖孔，孔內(nèi)要求精度介于IT7IT8之間。查機械工藝手冊表2.3-8確定工序尺寸及余量。鉆孔：15mm. 2z=0.85

11、mm擴孔：15.85mm 2z=0.1mm粗鉸：15.95mm 2z=0.05mm精鉸：16H73.16mm的孔毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8IT9之間。查機械工藝手冊表2.3-8確定工序尺寸及余量。鉆孔：15mm 2z=0.95mm粗鉸：15.95mm 2z=0.05mm精鉸：16H84.鉆螺紋孔8mm毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8IT9之間。查機械工藝手冊表2.3-8確定工序尺寸及余量。鉆孔：7.8mm 2z=0.02mm精鉸：8H75.鉆6mm孔毛坯為實心、不沖出孔，孔內(nèi)要求精度介于IT8IT9之間。查機械工藝手冊表2.3-8確定工序尺寸及余量。鉆孔：5.8m

12、m 2z=0.02mm精鉸：6H7 表4.1 加工余量計算表 (mm) 工序加工尺寸及公差鍛件毛坯（39mm二端面，零件尺寸118mm）粗銑二端面磨二端面加工前尺寸最 大124.6118.4最小120.6118.18加工后尺寸最大124.6118.4118最小120.6118.18117.93加工余量（單邊）2最大3.10.2最小1.210.125加工公差（單邊）-0.02/2-0.07/2(五)確理切削用量及基本工時5.1 切削用量 本工序為鉆、半精鉸，精鉸16mm的孔。鉸刀選用15.95的標準高速鋼鉸刀，r0=0,a0=8°,kr=5°鉸孔擴削用量：確定進給量f 根據(jù)參

13、考文獻三表10.4-7查出f表=0.651.4.按該表注釋取較小進給量，按Z525機床說明書，取f=0.72。確定切削速度v和轉(zhuǎn)速n 根據(jù)表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系數(shù)可按表10.4-10查出，kmv=1。故K=0.87 故V=14.2×0.87×1=12.35m/minN=根據(jù)Z525機床說明書選擇n=275r/min.這時實際的鉸孔速度V為： V= 根據(jù)以上計算確定切削用量如下： 鉆孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精鉸：d0=15.85mm, f=0.5mm/r, n=574r/min, v

14、=25.8m/min 精鉸：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min5.2時間計算：1.鉆孔基本工時：T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 2.半精鉸基本工時：l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精鉸基本工時：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mmT= (六)車削計算6.1粗車端面 1.已知毛坯長度方向的加工余量為2mm，端面粗糙度要求較高且余量較小，采用一次走刀。ap=2mm.2.進給量 f根據(jù)切削用量簡明手冊(

15、第3版)(以下簡稱切削手冊表1.4，當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，ap3mm以及工件直徑為50mm時 f =0.50. 7mm/r按CA6140車床說明書(見切削手冊表1.30取 f =0.5 mm/r3.計算切削速度 按切削手冊表1.27，切削速度的計算(壽命選T=60min）。 vc=(m/min)其中: Cv= 242, xv=0.15 , yv = 0. 35, m=0.2。修正系數(shù)kv見切削手冊表1.28，即 kMv=1.21, ktv=1.0,ksv=0.83, kkrv=0.87, kkv=1.0, kTv=1.0。 所以 ve= =107.1(m/min)4.確定機

16、床主軸轉(zhuǎn)速 ns= =(r/min)按機床說明書（見工藝手冊表4.2-8，與682 r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為 700 r/min。所且實際切削速度v =109.9 m/min。5.切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 l=25(mm),l1=2mm, l2=0, l3=0 tm=0.07(min)6.2半精車端面 1.已知毛坯長度方向的加工余量為1mm，端面粗糙度要求較高且余量較小，采用一次走刀。ap=1mm.2.進給量 f根據(jù)切削用量簡明手冊(第3版)(以下簡稱切削手冊表1.4，當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm，ap3mm以及工件直徑為50mm時 f =0.40. 5mm/r按CA6

17、140車床說明書(見切削手冊表1.30取 f =0.4 mm/r3.計算切削速度 按切削手冊表1.27，切削速度的計算(壽命選T=60min）。 vc=(m/min)其中: Cv= 242, xv=0.15 , yv = 0. 35, m=0.2。修正系數(shù)kv見切削手冊表1.28，即 kMv=1.21, ktv=1.0,ksv=0.83, kkrv=0.87, kkv=1.0, kTv=1.0。 所以 ve= =115.9(m/min)4.確定機床主軸轉(zhuǎn)速 ns= =(r/min)按機床說明書（見工藝手冊表4.2-8，與682 r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為 800 r/min。所且實際切削速度v

18、 =115.9 m/min。5.切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 l=25(mm),l1=2mm, l2=0, l3=0 tm=0.06 (min)三、 夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商， 決定設(shè)計第七道工序鉆16mm孔的專用夾具。本夾具將用于鉆床。 (一)問題的提出在給定的零件中，對本序加工的主要考慮尺寸16，由于公差要求較低，因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上。 (二)夾具設(shè)計1. 定位基準的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔32和端面為基準定位，側(cè)面加定位銷輔助定位，使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機構(gòu)進行卡緊。2.

19、切削力及夾緊力計算本步加工按鉆削估算卡緊力。實際效果可以保證可靠的卡緊。鉆削軸向力 ：扭矩 卡緊力為取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實際卡緊力為 F=S1*S2*S3*S4*F=6.189N使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。3.定位誤差分析： D=B+Y孔尺寸32 心軸尺寸32本工序采用孔32和端面為基準定位，使加工基準和設(shè)計基準統(tǒng)一，B=0；D=Y=ESD-EId=0.027+0.009=0.036<1/3 X 0.46=0.1533所以可以保證定位的精度。4. 夾具設(shè)計及操作的簡要說明卡具的卡緊力不大，故使用手動卡緊。為了提高

20、生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機構(gòu)。四、高速鋼可轉(zhuǎn)位車刀設(shè)計加工推動架工序1中粗車50外圓端面，工件材料為HT200鑄件。表面粗糙度要求達到Ra6.3，需采用粗車完成其端面車削，單邊總余量為2 mm，使用機床為CA6140普通車床。試設(shè)計一把高速鋼可轉(zhuǎn)位外圓車刀。設(shè)計步驟為：1.選擇刀片夾固結(jié)構(gòu)?？紤]到加工在CA6140普通車床上進行，且屬于連續(xù)切削，參照表2.1典型刀片夾固結(jié)構(gòu)簡圖和特點，采用偏心式刀片夾固結(jié)構(gòu)。2.選擇刀片材料。由原始條件給定：被加工工件材料為鑄鐵，連續(xù)切削，完成粗車及倒角，粗車工序，按照高速鋼的選用原則，選取刀片材料為YG6。 3.選擇車刀合理角度。根據(jù)刀具合理幾何參數(shù)的選擇原則，

21、并考慮到可轉(zhuǎn)位車刀幾何角度的形成特點，選取如下四個主要角度：前角o= 12°；后角ao = 5°；主偏角kr = 45°；刃傾角s= -10°。后角ao的實際數(shù)值以及副后角a¢o 和副偏角k¢rg 在計算刀槽角度時，經(jīng)校驗后確定。4.選擇切削用量。根據(jù)切削用量的選擇原則，查表確定切削用量。粗車時：切削深度ap=2mm，進給量f= 0.5mm/r，切削速度v= 107m/min ；5.選擇刀片型號和尺寸：選擇刀片有無中心固定孔。由于刀片夾具結(jié)構(gòu)已選定為偏心式，因此應選用中心有固定孔的刀片。選擇刀片形狀。按選定的主偏角kr = 45

22、76;，參照文獻5中2.4.4.2節(jié)刀片形狀的選擇原則，選用正方形刀片。選擇刀片精度等級。參照文獻5中2.4.4.3節(jié)刀片精度等級的選擇原則，選用U級。選擇刀片內(nèi)切圓直徑d（或刀片邊長L）。根據(jù)已確定的ap=2mm，kr = 45°和s=- 10°，將ap、kr和s代入文獻5公式（2.5），可求出刀刃的實際參加工作長度Lse為Lse =2.872mm則所選用的刀片邊長L應為L1.5 Lse=1.5×2.872=4.308mm因為是正方形刀片，所以 L=d4.308mm選擇刀片厚度s。根據(jù)已選定的ap=2mm、f=0.5mm/r及通過文獻5圖2.3（選擇刀片厚度的諾

23、模圖），求得刀片厚度s4.8mm。選擇刀尖圓弧半徑r。根據(jù)已選定的ap=2mm、f=0.5mm/r及通過文獻5圖2.4選擇刀片厚度的諾模圖，求得連續(xù)切削時的r=1.2mm。選擇刀片斷屑槽型式和尺寸，參照文獻5中2.4.4.4節(jié)中刀片斷屑槽型式和尺寸的選擇原則，根據(jù)已知的原始條件，選用A型斷屑槽，斷屑槽的尺寸在選定刀片型號和尺寸后，便可確定。綜合以上七方面的選擇結(jié)果，確定選用的刀片型號是：SNUM150612R-A4（見文獻5表2.10），其具體尺寸為L=d=15.875mm；s=6.35mm；d1=6.35mm；m=2.79mm；r=1.2mm刀片刀尖角b= 90°；刀片刃傾角sb=

24、 0°；斷屑槽寬Wn =4mm；取法前角nb= 20°。6.選擇硬質(zhì)合金刀墊型號和尺寸。硬質(zhì)合金刀墊形狀和尺寸的選擇，取決于刀片夾固結(jié)構(gòu)及刀片的型號和尺寸。本題選擇與刀片形狀相同的刀墊，正四方形，中心有圓孔。表2.18，S15B，其尺寸為：L= 14.88mm；厚度s=4.76mm；中心孔直徑d1=7.6mm。材料為YG6。7. 計算刀槽角度?？赊D(zhuǎn)位車刀幾何角度、刀片幾何角度、刀槽幾何角度之間的關(guān)系，如文獻5圖2.5所示。刀槽角度計算步驟是；刀桿主偏角krg krg = kr = 45° 刀槽刃傾角sg sg =s= -10°刀槽前角og 將o= 12&

25、#176;、nb= 20°、s= -10°代入式（2.8），得 tana¢o = = - 0.092 則og= -5.297°(5°1752)，取og= -5°。驗算車刀后角ao。車刀后角ao的驗算公式為tanao = ( 1 )當anb = 0°時，則式（1）成為tanao = - tanog coss ( 2 )將og= -5°、s= -10°代入式（2），得tanao = - tan（-5°）cos2（-10°）=0.87，則 ao =4.946°(4°564

26、4)與所選角度值相近，可以滿足切削要求。而刀桿后角aog ao ，故aog = 5°。刀槽副偏角 k¢rg = kr = 180°- kr - r因為 r g =r ，krg= kr 所以 k¢rg = 180°- krg -r g = 180°- kr -r ( 3 )車刀刀尖角r的計算公式為： cosr = cosrb- tangog sinls cosls ( 4 )當rb=90°時，式（4）成為 cosr = -tangog sinlscosls ( 5 )將gog = -5°、ls=-10°代入

27、式(5 )，得cosr = -tan（-5°）sin（-10°）cos（-10°）= -0.0149r = 90.85°(90°5117)故 k¢rg k¢r = 180°- 45°- 90.85°= 44.15°(44°90)取 k¢rg = 44.2° 驗算車刀副后角a¢o。車刀副后角a¢o的驗算公式為 tana¢o = ( 6 )當anb= 0°時，式( 6 )成為 tana¢o = - tan

28、62;og cos2¢sg ( 7 )而 tan¢og = - tanog cosrg + tansg sinrg ( 8 ) tan¢sg = tanog sinrg + tansg cosrg ( 9 ) 將og = -5°、lsg = -10°、rg =r =90.52° 代入式（8 ）、( 9 )中，得 tan¢og = - tan（-5°）cos90.85°+ tan（-10°）sin90.85°= -0.0888所以 ¢og = - 5.08°(-5&#

29、176;434) tan¢sg = - tan（-5°）sin90.85°+ tan（-10°）cos90.85°= 0.090所以 ¢sg = 5.14°(5°824)再將¢og = -5.08°、¢sg = 5.14°代入式( 7 )，得 tana¢o = - tan（- 5.08°）cos2（5.14°）= 0.088所以a¢o = 5.04°(5°221)，可以滿足切削要求。刀槽副后角a¢og a&

30、#162;o ，故a¢og =5.04°，取a¢og =5°。綜合上述計算結(jié)果，可以歸納出：車刀的幾何角度 o= 12°，ao = 4.946°，kr =45°，k¢r = 44.2°，ls= -10°，a¢o =5.04° 刀槽的幾何角度 og= -5°，og= 5° ，krg =45°，k¢rg = 44.2°，lsg= -10°，a¢og =5°8. 計算銑制刀槽時需要的角度計算刀槽最大負前

31、角gg及其方位角gg。將og= -5°、lsg= -10°代入文獻5公式（2.9)，得 tangg = - = - 0.196 gg = -11.13°(-11°88.39)將og= -5°、lsg= -10°代入式(2.10)，得 tangg = tan(-5°)/tan(-10°) = 0.496 gg = 26.38°(26°2321.7)計算刀槽切深剖面前角pg和進給剖面前角fg 。將og= -5°、lsg= -10°，kr =45°代入式( 8 ) 和式( 9 )，可得tanpg