方刀架零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計設(shè)計說明書

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：方刀架零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計設(shè) 計 者： 指導(dǎo)教師： 2014年 6 月 日內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目：方刀架零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計內(nèi)容：1、零件圖 1張 2、毛坯圖 1張 3、機(jī)械加工工藝規(guī)程 1套 4、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖 1張 5、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計零件圖 1張 6、課程設(shè)計說明書 1份班 級：學(xué) 號：學(xué) 生：指導(dǎo)教師：2014年 6 月 日一 序 言機(jī)械工業(yè)是一種基本工業(yè)形式，對于我們國家來說，它關(guān)系到國計民生的方方面面。近年來機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域向著高精度、高質(zhì)量、高效率、低成本方向發(fā)展，數(shù)字化，自動化水平

2、日益提高。同時由于機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，其他各工業(yè)部門也向著高深度邁進(jìn)，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展日趨重要。機(jī)械制造過程及檢測，檢驗(yàn)中，都要使用大量的夾具。為了達(dá)到提勞動效率，提高加工精度，減少廢品，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動條件，如何設(shè)計好夾具則成了機(jī)械制造的一項(xiàng)重要任務(wù)。機(jī)床夾具是夾具中的一種，將其固定到機(jī)床上，可以使被加工件對刀具與機(jī)床保持正確的相對位置，并克服切削力的影響。使加工順利進(jìn)行。機(jī)床夾具分為通用夾具和專用夾具兩種。夾具設(shè)計中的特點(diǎn)：1 夾具的設(shè)計周期較短，一般不用進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的計算。2 專用夾具的設(shè)計對產(chǎn)品零件有很強(qiáng)的針對性。3 “確保產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率”是夾具設(shè)計工作的主

3、要任務(wù)，加工質(zhì)量包括被加工表面的本身精度和位置精度，后者主要用夾具來保證。4 夾緊裝置的設(shè)計對整個夾具的結(jié)局有具定性的影響。設(shè)計一個好的夾具可以減少廢品率。因此，夾具設(shè)計要保證以下幾個條件：1 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)與其用途及生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)。2 保證工件的精度。3 保證使用方便與安全。4 正確處理作用力的平衡問題。5 注意結(jié)構(gòu)的工藝性，便于制造和維修。注意夾具與機(jī)床、輔助工具、刀具、量具之間的聯(lián)系。6在機(jī)械制造中，為了適應(yīng)新產(chǎn)品的不斷發(fā)展要求。因此,夾具計過程中有朝著下列方向發(fā)展的趨勢：（1） 發(fā)展通用夾具的新品種A由于機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，因此需要發(fā)展高精度通用夾具。B廣泛的采用高效率夾具，可以

4、壓縮輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（2） 發(fā)展調(diào)整式夾具（3） 推廣和發(fā)展組合夾具及拼拆夾具。（4） 加強(qiáng)專用夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。（5） 大力推廣和使用機(jī)械化及自動化夾具。（6） 采用新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料來設(shè)計和制造夾具。本設(shè)計屬于工藝夾具設(shè)計范圍，機(jī)械加工工藝設(shè)計在零件的加工制造過程中有著重要的作用。工藝性的好壞，直接影響著零件的加工質(zhì)量及生產(chǎn)成本，在設(shè)計中為了適應(yīng)中批批量的生產(chǎn)情況，以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，在設(shè)計中所采用的零件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)費(fèi)用。機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次

5、深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后從事的職業(yè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。二 零 件 的 分 析（一）零件的作用方刀架的作用是通過用螺釘?shù)木o固作用在機(jī)床上快速的實(shí)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。（二）零件的工藝分析 從方刀架這個零件所給零件圖可以看出，其主要有兩組加工表面，且它們之間有

6、一定的位置要求。現(xiàn)將這兩組表面分述如下： 1、以左端面為加工表面 這一組加工表面包括：4個直徑為15mm的螺栓孔，尺寸為25mm的孔。 2、以右端面為加工表面 這一組的加工表面包括：8個12mm的螺紋通孔，尺寸為35的孔及倒角。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是：（1）兩軸孔之間的平行度為0.008；（2）左端面相對于孔25mm表面的垂直度為0.015，左端面的平面度為0.008；（3）定位銷孔對軸孔的平行度為0.01。三 工 藝 規(guī) 程 設(shè) 計（一）確定毛坯的制造形式 零件材料為鋼，有較好的剛度和耐磨性，零件的輪廓尺寸135mm135mm82mm，可以采用鍛件，這樣可以方便快捷的

7、進(jìn)行生產(chǎn)，提高生產(chǎn)率。（二）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，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工表面與非加工面（作為粗基準(zhǔn)的非加工面）的位置關(guān)系具有重要影響。 如圖1所示，零件的毛坯鍛造時其兩端面難免有平行度的誤差。加工時若以小端面A作為粗基準(zhǔn)定位，則加工后大端面C能夠與小端面平行，可以保證零件壁厚均勻，但卻保證不了A、B兩面的厚度及B、C兩面的厚度；若以大端面C作為粗基準(zhǔn)定位，A面作為非配合表面的要求不

8、高，這樣以配合表面作為基準(zhǔn)可以提高零件的精度，滿足要求。由上面的分析可知，我們要加工的零件必須保證壁厚均勻，對加工余量沒有特殊要求，所以可以選擇以大端面做為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇：選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)重點(diǎn)考慮如何減少工件的定位誤差，保證加工精度，并使夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝夾方便。有任務(wù)書中給定的零件圖上可以看出零件的設(shè)計基準(zhǔn)是左端面，如果我們選擇左端面做為精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合的原則，同時又可以保證右端面和壓刀槽端面的精度要求，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，而且裝夾也很便。故選擇左端面作為精基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線 擬訂工藝路線是工藝規(guī)程設(shè)計的關(guān)鍵步驟。工藝路線的優(yōu)略，對零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本以及工人

9、的勞動強(qiáng)度，都有很大影響。通常情況下，制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù) 能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便生產(chǎn)成本盡量下降。 1工藝路線方案一 工序1：粗車右端面。 工序2：粗車左端面。工序3：半精銑右端面。工序4：半精銑左端面。工序5：鉆、鏜25mm孔及倒角1.545。工序6：磨25mm孔及左端面定位，磨右端面保證尺寸39mm。工序7：以右端面定位，磨左端面保證尺寸72mm和18mm。工序8：以25mm孔及左端面定位，磨四側(cè)，保證尺寸

10、。 工序9：鉆、擴(kuò)415mm的孔。 工序10：鉆810mm的螺栓孔，攻絲。工序11：鉆擴(kuò)10mm，其入口深18mm處，擴(kuò)至10.2mm，攻螺紋M-126H。 工序12：終檢。 2工藝路線方案二 工序1：粗銑左端面。 工序2：粗銑右端面，半精銑右端面，倒角1.545。工序3：精銑左端面，倒角1.545。 工序4：鉆通孔 22mm，鏜35mm孔，切內(nèi)槽38mm2mm，倒角。粗鏜25mm孔，精鏜，金剛鏜孔25mm至圖樣尺寸。 工序5：倒左端面25mm孔處倒角 145。 工序6：粗銑四方，精銑四方。 工序7：銑四方壓刀槽，精銑D面至尺寸。工序8：車環(huán)形槽。工序9：鉆鉸4-15mm孔。工序10：鉆8-M

11、12-6H通孔小徑。 工序11：攻8-M12-6H螺紋。 工序12：鉆鉸螺紋低孔M12-6H。 工序13：攻M12螺紋，深18mm。 工序14：終檢。 3兩種工藝路線方案的比較上述兩個方案的特點(diǎn)在于：方案一是以右端面為粗基準(zhǔn)，先銑右端面，然后以右端面粗基準(zhǔn)銑左端面，然后再以大端面定位，進(jìn)行孔的加工；而方案二是以左端面為精基準(zhǔn)，先銑左端面，再以左端面為基準(zhǔn)銑右端面，最后進(jìn)行孔的加工。方案一以右端面粗基準(zhǔn)，保證了零件壁厚均勻及平行度的技術(shù)要求，裝夾次數(shù)也較多，但是左端面沒有進(jìn)行精加工，從而不能保證右端面這一配合表面的精度。方案二左端面為精基準(zhǔn)，能保證零件的壁厚均勻，其裝夾次數(shù)較少。綜合兩個方案，方

12、案二更可行，因此選用第二種方案：工序1：粗銑左端面。 X62W 工序2：粗銑右端面，半精銑右端面，倒角1.545。 X62W工序3：精銑左端面，倒角1.545。 X62W工序4：鉆通孔 22mm，鏜35mm孔，切內(nèi)槽38mm2mm，倒角。粗鏜25mm孔，精鏜，金剛鏜孔25mm至圖樣尺寸。Z525 工序5：倒左端面25mm孔處倒角 145。 C620 工序6：粗銑四方，精銑四方。 X62W 工序7：銑四方壓刀槽，精銑D面至尺寸。 X62W工序8：車環(huán)形槽。 C620工序9：鉆鉸4-15mm孔。 Z525工序10：鉆8-M12-6H通孔小徑。 Z525 工序11：攻8-M12-6H螺紋。 Z525

13、 工序12：鉆鉸螺紋低孔M12-6H。 Z525 工序13：攻M12螺紋，深18mm。 Z525 工序14：終檢。 （四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “方刀架”零件材料為剛，D表面淬火硬度HB4055，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)。 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯如下：1毛坯尺寸 由給定任務(wù)書中的零件圖，鍛件尺寸為135mm135mm82mm，未加工表面鍛造可達(dá)到精度。2左右端面的粗加工余量左端面加工余量取1mm，大端面加工余量2mm 見機(jī)械制造工藝手冊（以下簡稱手冊）表1-243精銑左端面的加工余量左端面的精銑加工余量為0.5mm。見手冊表1

14、-244半精銑右端面的加工余量 右端面的半精銑加工余量為1.3mm。見手冊表1-24 5鉆通孔22mm孔余留加工余量單邊1.5 mm，用鏜刀。 精鏜再用金剛鏜孔25mm至圖樣尺寸。6粗精銑四方126 mm 126 mm（留加工余量1 mm ）7鉆 415mm孔 選用10mm的擴(kuò)孔鉆進(jìn)行擴(kuò)孔，切削深度為1mm。即可達(dá)到加工精度。8鉆810mm通孔及攻螺紋至M12-6H選用Z525立式鉆床并用壓板夾緊，用10mm高速鋼麻花鉆孔，切削深度為24mm。9鉆鉸螺紋低孔M12-6H，攻M12螺紋，深18mm。選用Z525立式鉆床并用芯軸定位夾緊，用10mm高速鋼麻花鉆通孔，攻螺紋深度為18mm。10終檢（

15、五）確定切削用量及基本工時本工序以左端面，孔為精基準(zhǔn)，鉆、攻10mm螺紋底孔，保證孔的精度達(dá)到IT12。1. 選擇鉆頭選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時do=10mm，后角o12°，二重刃長度b=-mm,橫刃長b=1mm,弧面長=2mm,棱帶長度，° ，° ，° 2.選擇切削用量 （1）決定進(jìn)給量f1)按加工要求決定進(jìn)給量：查切削用量簡明手冊根據(jù)表2.7，當(dāng)鋼的強(qiáng)度，時，f=0.220.28mm/r。由于l/d=24/10=2.4 故f=0.220.28mm/r 2）按鉆頭強(qiáng)度選擇 3）按機(jī)床強(qiáng)度選擇最終決定選擇機(jī)床已有的進(jìn)給量。由于是加工通孔，為了避免孔即將

16、鉆穿是鉆頭容易折斷，故宜在孔即將鉆穿時停止自動進(jìn)給而采用手動進(jìn)給。機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度也可根據(jù)初步確定的進(jìn)給量查出軸向力再進(jìn)行比較來檢驗(yàn)。由切削用量簡明手冊，查得機(jī)床軸向最大承載力，經(jīng)校驗(yàn) 校驗(yàn)成功，即f=0.28mm/r可用。 （2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命鉆頭后刀面最大磨損限度（查切削用量簡明手冊）為0.50.8mm，壽命（3）決定切削速度查切削用量簡明手冊的45鋼屬第5類由表2.13 當(dāng)5類 f=0.28mm/r 時 修正系數(shù) 故。，查切削用量簡明手冊根據(jù)Z525鉆床說明書機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為，但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進(jìn)給量降低一級，即取f=0.22mm/r；也可選擇較低一級

17、轉(zhuǎn)數(shù)，f=0.28mm/r，比較這兩種方案：1） 第一方案 ，f=0.22mm/r， 2） 第二方案 ，f=0.28mm/r 因方案一的的乘積較大，基本工時較少，故方案一好。這時。（4）校驗(yàn)扭矩功率表2.20 根據(jù)Z525鉆床說明書，考慮時，表2.23 當(dāng) ，。根據(jù)Z525鉆床說明書 由于 故滿足條件，故選擇之切削用量可用，即f=0.28mm/r，。3.計算基本工時8個孔的基本工時為：0.248=1.92min由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。4.攻絲孔M12-6H：查切削用量簡明手冊，選用絲錘，f=0.2mm/r，5m/min，取v=4m/min=0.07m/s

18、,查切削用量簡明手冊機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速為,實(shí)際。，8個孔的基本時間為：1.58=12min綜上，鉆孔和攻絲的切削用量如下：鉆孔： 攻絲： 四 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(qiáng)度，需要設(shè)計通用夾具。決定設(shè)計方刀架第11道工序鉆8-M12-6H螺紋通孔的鉆床夾具。本夾具將用于Z525立式鉆床。刀具為M12絲錐，以及10的高速鋼麻花鉆。（一） 卡具設(shè)計1 定位基準(zhǔn)的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇左端面，25mm為基準(zhǔn)，用一短銷限制2個自由度，配合以兩塊壓板壓緊，再使用擋銷限制工件的轉(zhuǎn)動。 2 切削力和卡緊力計算本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。修正系數(shù)

19、查機(jī)械加工工藝手冊 = (=0.88軸向力 扭矩 由于扭矩很小，計算時可忽略。則實(shí)際卡緊力為 F= 使用壓板定位機(jī)構(gòu)快速夾緊，調(diào)節(jié)壓緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的壓緊力。（二） 定位誤差分析本工序采用左端面及25mm定位，兩側(cè)的壓板始終緊接著工件夾緊，而工件自重會始終靠近底面，當(dāng)然工件有一定的誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。鉆套選用快換鉆套 10mm。偏差為mm（三）夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。盡管采用機(jī)動夾緊能提高夾緊速度，提高勞動生產(chǎn)率，但是題目中要求設(shè)計的夾具使用固定夾緊，并且進(jìn)行鉆削加工時的軸向力大，故此我就

20、想到了使用壓板機(jī)構(gòu)及短銷擋銷。這樣可以充分的利用一些標(biāo)準(zhǔn)件，還可以使得制造夾具的制造工藝簡單省事。由于選擇的定位基準(zhǔn)為零件的左端面和孔，所以可以使用平面和孔的配合定位。此外，由于本零件是中批生產(chǎn)，隨著加工零件個數(shù)的增加，夾具磨損也將增大，這將導(dǎo)致零件加工誤差的增大，廢品率升高，間接地增加了生產(chǎn)成本。為了解決這個問題，在設(shè)計時，采用壓板機(jī)構(gòu)可以防止這個問題，方便更換，延長了夾具的使用壽命。五 總 結(jié) 為期三周的機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計即將結(jié)束了，三周是時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這三周的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且