上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计

上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计1第一章绪论机械制造行业一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一，无论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各式各样的机械装备。在国民经济中占重要地位。在机械制造的切削加工、检验、装配、焊接和热处理等工艺过程中，要使用大量的夹具来安装加工对象，使其占有正确的位置，以保证零件和产品的加工质量，并提高生产率，从而提高经济性。在这次毕业设计中主要的设计内容，是关于上刀架的加工工艺以及专用夹具的设计。首先应该明确题目的要求，根据题目要求制定设计思路。综合考虑加工的效率，加工的经济性，制定出最佳的加工工艺路线，机床、刀具、夹具、量具、切削用量等，并以工艺过程卡和工序卡的形式反映出来。在夹具设计中题目要求设计出专用夹具，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计能力，能根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册及图表资料，掌握与设计有关的各种资料的名称、出处，且能熟练运用等目的。为今后在工作中提高自身能力打下坚实的基础。夹具的基本结构及设计要求：对机床夹具提出了如下新的要求：夹具是机械加工中的一种工艺装备。在生产中具有很大的作用，具体地表现在以下几个方面。1、保证工件的加工精度和稳定产品质量夹具在机床加工中的基本作用是，保证工件的相对位置精度。2、一般说，采用专用夹具可省去画线找正等工作，初进生产率的提高以及降低加工成本。近年来，由于夹具向标准化；可调化和组合等方面发展，在小批生产中也适当地使用了专用夹具，不仅可以提高劳动生产率，而且可以获得良好的技术经济习效果。3、改善工人劳动条件采用夹具后，工件的装卸显然要比不用夹具方便、省力、安全。为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。夹具保证加工精度的原理是加工需要满足三个条件：（1）一批工件在夹具中占有正确的位置；（2）夹具在机床上的正确位置；（3）刀具相对夹具的正确位置。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。工件的定位，是工件以定位面与家具定位元件的工作面保持接触或配合实现的。上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计2工件定位后，还要用夹紧装置将工件固定。因此要区分定位于夹紧的不同概念。上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计3第二章零件分析2.1零件的作用题目给定的零件是机床上刀架，它位于机床床身的上半部，与夹持刀具的分刀架相连，通过一系列的构件相互作用实现刀具的快速更换，以实现对工件的切削加工。2.2零件的工艺分析上刀架共有2组加工表面，它们之间有一定的尺寸和位置要求。现分述如下：（1）上刀架的上表面为一组的加工表面。这一组加工表面包括：上刀架的上表面及倒角，它对上刀架底面平行度公差为0.025/100，铣削平面及其倒角，钻孔。其中主要加工表面为铣上刀架的上表面和钻削各孔。（2）上刀架的下表面为一组的加工表面。这一组加工表面包括：铣上刀架的下表面的加工，铣燕尾导轨面和退刀槽，铣与螺母配合的表面及钻螺纹孔M8。其中主要加工表面为上刀架的下表面和燕尾导轨面。图2-1零件图上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计4第三章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式由于该零件形状复杂，根据零件材料为HT20-40，生产量为5000件，中批生产，因此采用金属型铸造毛坯。选择毛坯及毛坯制造方法。根据零件材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状、尺寸大小和材料性能毛坯的铸造方法选用----低压铸造毛坯公差等级---IT8级。最后查表确定出毛坯的尺寸如下图：图3-1毛坯图3.2基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，选择孔上表面与侧表面为粗基准。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。以经过加工的底面作为精上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计5基准。另外当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。3.2.1粗基准的选择根据有关粗基准选择原则，即当零件有不加工表面时应当以这些不加工表面作为粗基准。若零件有若干个不加工不加工表面时，则应以与加工表面相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准，由于上刀架的各个表面都要加工，应选余量均匀的重要表面作为粗基准，这里选择导轨面作为粗基准。3.2.2精基准的选择对于精基准的选择而言，主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，具体的精基准根据加工情况而定。3.3制定工艺路线工艺路线方案：表3-1工艺路线1铸造铸造成型2时效热处里3铣粗铣、精铣底平面4铣粗铣、精铣两侧平面5铣粗铣、精铣上端面6铣粗铣、精铣燕尾面7车车φ48外圆8钻钻、铰钻孔9钻钻φ6孔、φ5孔10钻钻扩φ22孔11钻钻攻M8螺纹孔12钳工钳工13检验检验制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批生产的条件下可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时必须考虑到加工质量，遵守先上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计6面后孔的加工原则，先加工重要面，基准先行原则，除此以外，还应当考虑经济效果以便使生产成本尽量下降。3.4加工方法的确定本零件的加工有上刀架的各个表面、螺纹孔、小孔、等，材料为HT20-40。参考《机械制造工艺设计简明手册》上的有关数据，其加工方法选择如下：（1）上刀架的前、后端面：参考《机械制造工艺设计简明手册》根据GB1800—79规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6需要进行粗铣、精铣表面。（2）上刀架的上、下表面：参考《机械制造工艺设计简明手册》根据GB1800—79规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6，需要进行粗铣、精铣表面。（3）上刀架的左、右表面：参考《机械制造工艺设计简明手册》根据GB1800—79规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2，需要进行粗铣、精铣表面。（4）上刀架的燕尾导轨面：参考《机械制造工艺设计简明手册》根据GB1800—79规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6，需要进行粗铣、精铣表面。（5）螺纹孔：参考《机械制造工艺设计简明手册》根据GB1800—79规定其公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra1.6，需要进行粗钻。螺纹的加工直接采用丝锥攻丝。3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定上刀架零件材料为铸铁HT20-40,最低抗拉强度为150MPa生产类型为成批生产采用砂型铸造，9级精度。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、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）上刀架上表面。由于零件材料为铸件，铸造方法为砂型铸造，且属于双边加工，表面粗糙度为aR1.6m要求粗加工和精加工，所以取其余量为Z=2mm。参照《机械制造工艺手册》表1-28和表1-38确定工序尺寸及余量为：粗铣上刀架的上表面Z=1.5mm精铣上刀架上表面Z=0.5mm（2）上刀架的下表面。查《机械制造工艺手册》表1-28，根据表面加工性质、工件材料、尺寸规格，表面粗糙度为aR1.6m要求粗加工和精加工，综合考虑选取表面加工余量为2mm。燕尾导轨面为单边加工加工余量确定为2.5mm，退刀小槽的表面粗糙度为余量为1.5mmaR12.5m,底面与螺纹相配合的平面加工余量确定为4mm。加工上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计70.0210227()H见《机械制造加工工艺手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔20扩孔22(3)上刀架的前、后表面。前后表面均属于加工表面又由于是双加工表面取加工余量为7mm（2Z=7mm）参见《机械制造加工工艺手册》2.2-4。加工孔0.038069()H和深小孔4见《机械制造加工工艺手册》表2.3-8确定工序尺寸及余量为：钻孔5.82Z=0.2铰孔6（4）上刀架的左、右表面。左右表面均属于加工表面又由于是双加工表面取加工余量为11mm（2Z=mm）参见《机械制造加工工艺手册》2.2-4。3.6确定切削用量及基本工时工序：粗铣上刀架下表面。切削用量。（1）加工条件工件材料：HT20-40,b=150MPa，砂型铸造。加工要求：粗铣上刀架下表面，表面粗糙度为aR1.6机床：X53T铣床。刀具：端面铣刀，刀具规格为直径D=80mm刀头长度L=36mm刀杆直径d=27mm齿数I=10选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见参考文献[9]表3.1－27）0.15/fmmZZ050dmm，180minT参考文献[5]表3.7和参考文献[5]表3.8）20/mincVm查参考文献[5]表3.9）01000100020127.4(/min)50cVnrd查查按机床选取160/minnr机实际切削速度：1605025.12(/min)10001000ncndVm机机上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计8工作台每分钟进给量：0.156160144(/min)fVfZnmmZ机铣床工作台进给量：150/minfVmm横向基本工时：45200.43(min)150t工序：粗铣燕尾导轨面。选用机床：X53T刀具：直柄燕尾铣刀，刀具规格为16,55d刀具长度为L=60mm，刀杆长度为6.3lmm刀具材料YG6。（1）计算切削用量确定进给量f0.09mm/r(见《工艺手册》表2.4-93)确定切削速v=0.1m/s（见《工艺手册》表2.4-93）确定机床主轴转速100010000.13.1416swvnd1.99r/s按机床选取118wnr/min（按《工艺手册》表3.1-75）所以实际切削速度v=0.099m/s（2）切削工时12izlllTifm1l0.5d+(12)=92l130130phia所以，1336912111860.09iTmin（3）检验机床功率：切削力按《工艺手册》表2.4-97所示公式计算1.00.650.830.8309.8130zzpfeFFaaazdk式中，0.95()190tFHBk=0.8（见《工艺手册》表2.4-94）所以，上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计91.00.650.830.839.810.09816zF=4770N切削时消耗的功率zp为4610zzFvp60.4kw由《工艺手册》表3.1-73中X53T机床说明书可知，X53T主电机功率为14.145kw，所以机床功率足够，可以正常加工。工序：粗铣上刀架上表面刀具：端铣刀，刀具规格直径D=125mm，铣刀内径d=40mm，刀盘宽度L=40mm，齿数Ⅰ=14，刀具材料高速钢。（1）计算切削用量确定进给量：f0.45mm/r（见《工艺手册》表2.4-73）确定切削速度：0.200.150.150.40.10.850.118.960vefpdkvTaaaz（见《工艺手册》表2.4-96）式中，1.34vk(见《工艺手册》表2.4-94)，T=10.8（见《工艺手册》表2.4-71）所以，0.20.150.150.40.10.850.11251.3410.81250.45260v=0.71m/s确定机床主轴转速100010003.14swvnd1.8r/s按《工艺手册》选取机床主轴转速为wn112r/min所以，实际切削速度v=0.73m/s（2）切削工时12izlllTfm上刀架机加工艺规程及双侧面铣夹具设计1010020.5()(14(1254)238.5(0.030.05