方刀架_工艺课程设计

课程设计

机械制造工艺与夹具

课程设计说明书

设计题目： 设计 零件的

机械加工工艺规程及工艺装备

（生产纲领：4000件）

班 级：

设 计 者：快快下吧

指导教师： 520

评定成绩： 100

设计日期： 年 月 日至 年 月 日

目

设计任务书

一、零件的分析

二、工艺规程设计

(一)确定毛坯的制造形式

(二)基面的选择

(三)制定工艺路线

(四)确定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

(五)确定切削用量及基本工时

三、专用夹具设计

(一)设计主旨

(二)夹具设计

四、课程设计心得体会

录

方刀架

技术要求

1、C面淬火硬度40~45HRC。

2、未注倒角1³45°。

3、材料45。

1、零件图样分析

0.019 1）φ150mm孔对基准B的位置度公差为φ0.05mm。

2）图中左端面 (方刀架底面)平面度公差为0.008mm。

3）图中左端面对基准B的垂直度公差为0.05mm。

4）C表面热处理40~45HRC。

5）材料45。

2、方刀架机械加工工艺过程卡 (表2-49)

表2-49 方刀架机械加工工艺过程卡

13

磨

0 以右端面定位，装夹工作，磨左端面，保证尺寸 72 0.2 mm 和尺寸 M7120

18mm 14 磨+0.023

以φ25 0

mm 孔及左端面定位，装夹工件，粗、精磨四侧面，保

M7120 组合夹具

证 125 0 0.6 mm×125 0 0.6 mm,并要对 B 基准对称，四面要相互垂直 15 钻+0.03

以φ36 0

mm 孔及右端面定位，一侧面定向，装夹工件，钻 8× ZA5025 组合夹具 或专用钻模

M12-6H 螺纹底孔φ10.2mm,攻螺纹 M12 16 钻+0.023

以φ25 0

mm 孔及左端面定位， 一侧面定向， 装夹工件， 钻、 扩、 ZA5025 组合夹具 或专用钻模 ZA5025 组合夹具 或专用钻模 mm,其入口深 18mm

+ 铰 4×φ15 0 0.019 mm 孔

17

钻

+0.03

φ36 0 10+0.03

mm 孔及右端面定位，一侧面定向，装夹工件，钻φ+0.03

mm 底孔φ9mm,扩、铰至φ10

处，扩至φ10.2mm,攻螺纹 M12-6H 18 19 检验 入库 按图样检查各部尺寸及精度 涂油入库

3、工艺分析

1）该零件为车床用方刀架，中间周圈槽用于装夹车刀，其C面直接与车刀接

触，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火40~45HRC

0.0192）该零件左端面与车床拖板面结合，并可以转动，φ150mm孔用于刀架定

位时使用，以保证刀架与主轴的位置，其精度直接影响机床的精度。

0.033）该零件在加工中，多次装夹，均以φ360mm孔及右端面定位，保证了加工

基准的统一，从而保证了工件的加工精度。

0.019 4³φ150mm，可采用铣床加工，其精度可以得到更好的保证。

4）工序中安排了，四个侧面和左、右两端面均进行磨削，其目的是保证定位时

的精度。

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,它在我们四年的大学生活中占

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。

一、零件分析

(一)零件的作用

题目所给定的零件是机床上的方刀架。其主要作用是稳

固、可靠、准确的夹持刀具,换刀时能够转动。零件的Φ25㎜

端面用于准确定位, Φ25㎜孔与轴配合,用于夹紧.

(二)零件的工艺分析

Φ25+0.023 0㎜端面与Φ25+0.023 0㎜孔、Φ36+0.03 0

㎜孔有一定的位置要求。

1.以Φ36+0.03 0㎜孔为中心加工的表面

这一组加工表面包括: Φ25+0.023 0㎜孔的端面，8条边

的倒角,四方,四侧压刀槽,环型槽,Φ25+0.023 0㎜孔及其倒

角。

2.以Φ25+0.023 0㎜孔为中心加工的表面

这一组加工表面包括: 4-Φ15+0.010 0 ㎜孔与9-M12-6H

螺纹孔及其倒角。

3.以两个端面为基准加工的表面

这一组加工表面包括: Φ36+0.03 0㎜端面, Φ25+0.023 0

㎜孔端面(互为基准),零件的四个侧面。

这三组表面之间有着一定的位置要求,主要是:

(1) Φ25+0.023 0㎜孔端面与Φ25+0.023 0㎜孔的垂直

度公差为0.05㎜。

(2) 4-Φ15+0.010 0 ㎜孔与Φ25+0.023 0㎜孔的位置度

公差为0.05㎜。

由以上分析可知,先精确加工出Φ36孔㎜，再以其为基准

加工其它表面，可保证精度要求。

二.工艺规程设计

转动)。

2.精基准的选择

考虑基准重合的原则,以Φ36+0.03 0㎜孔作为精基准,在

一次安装下加工出来孔与平面保证了位置度。

(三)制定加工工艺路线

制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度和表面

质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批

生产的条件下,可以考虑采用效率较高的通用机床配以专用夹

具,并尽量使用工序集中来提高生产率。除此之外,还要考虑经

济效果,以便使生产成本尽量下降。

工艺路线方案一:

工序Ⅰ 备料.

工序Ⅱ 模锻,锻出压力槽.

工序Ⅲ 正火.

工序Ⅳ 粗车Φ36+0.03 0㎜端面,钻Φ25+0.023 0㎜孔

至Φ23㎜,镗Φ36㎜孔至Φ36+0.03 0㎜孔深390 -0.8㎜,切

内槽Φ37±0.1㎜³3㎜,孔口倒角1³45°；掉头车底面,高度

留加工余量1∽5 ㎜.

工序Ⅴ 铣四方1250 -0.6㎜³1250 -0.6㎜,去毛刺；

铣四侧压刀槽,保证尺寸24㎜,C面留加工余量0.2∽0.3㎜；

精铣C面至尺寸18㎜；倒角1³45°,8条边.

工序Ⅵ 热处理,C表面淬火HRC40∽45.

工序Ⅶ 车Φ25+0.023 0 ㎜端面,留加工余量0.3∽0.4

㎜,车环型槽,镗Φ25+0.023 0 ㎜孔至尺寸,倒角1.5³45°。

工序Ⅷ 钻、铰4-Φ15+0.010 0㎜孔至尺寸； 钻

9-M12-6H小径至Φ10.1㎜ (8个)； 钻、 铰Φ10+0.030 0㎜

至尺寸，扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角1³45°；攻M12-6H

螺纹.

工序Ⅸ 磨Φ36+0.03 0㎜端面,保证390 -0.3㎜； 磨Φ25+0.023 0㎜端面,保证720 -0.12㎜；磨四个侧面.

工序Ⅹ 检验.

工艺路线方案二:

工序Ⅰ 备料.

工序Ⅱ 模锻,锻出压力槽.

工序Ⅲ 正火.

工序Ⅳ 粗车Φ36+0.03 0㎜端面,钻Φ25+0.023 0㎜孔

至Φ23㎜,镗Φ36㎜孔至Φ36+0.03 0㎜,孔深Φ390 -0.8㎜,

切内槽Φ37±0.1㎜³3㎜,孔口倒角1³45°；掉头车底面,高

度留加工余量1至5 ㎜； 车Φ25+0.023 0㎜端面, 留加工余

量0.3∽0.4㎜,车环型槽,镗孔至尺寸, 倒角1.5³45°.

工序Ⅴ 铣四方1250 -0.6㎜³1250 -0.6㎜,去毛刺；

铣四侧压刀槽,保证尺寸24㎜,C面留加工余量0.2∽0.3㎜；

精铣C面至尺寸18㎜；倒角1³45°,8条边.

工序Ⅵ 钻、铰4-Φ15+0.010 0 ㎜孔至尺寸； 钻

9-M12-6H小径至Φ10.1 ㎜ (8个)； 钻、 铰Φ10+0.030 0㎜

至尺寸,扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角1³45°；攻M12-6H

螺纹.

工序Ⅶ 热处理,C表面淬火HRC40∽45.

工序Ⅷ 磨Φ36㎜端面,保证390 -0.3㎜；磨 Φ

25+0.023 0㎜端面,保证720 -0.12㎜；磨四个侧面.

工序Ⅸ 检验

工艺路线方案三:

工序Ⅰ 备料.

工序Ⅱ 模锻,锻出压力槽.

工序Ⅲ 正火.

工序Ⅳ 粗车Φ36+0.03 0㎜端面,钻Φ25+0.023 0㎜至

Φ23㎜,镗Φ36㎜孔至Φ36+0.03 0㎜,孔深Φ390 -0.8㎜,切内槽Φ37±0.1㎜³3㎜,孔口倒角1³45°；掉头车底面,高度留加工余量1∽5 ㎜.

工序Ⅴ 铣四方1250 -0.6㎜³1250 -0.6㎜,去毛刺；

铣四侧压刀槽,保证尺寸24㎜,C面留加工余量0.2∽0.3㎜；精铣C面至尺寸18㎜；倒角1³45°,8条边.

工序Ⅵ 车Φ25+0.023 0 ㎜端面,留加工余量0.3∽0.4

㎜,车环型槽,镗孔至尺寸,倒角1.5³45°.

工序Ⅶ 钻、铰4-Φ15+0.010 0 ㎜孔至尺寸； 钻

9-M12-6H小径至Φ10 ㎜(8个)； 钻、 铰Φ10+0.030 0㎜至尺寸,扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角1³45°；攻M12-6H螺纹.

工序Ⅷ 热处理,C表面淬火HRC40∽45.

工序Ⅸ 磨Φ36㎜端面,保证390 -0.3mm；磨 Φ

25+0.023 0mm端面,保证720 -0.12mm；磨四个侧面.

工序Ⅹ 检验.

工艺方案的比较与分析: 比较可知，“工艺路线方案一”

比较合理。镗φ36孔时粗加工、精加工序合并，将φ36孔加工得很精确，这是工艺上的需要。以φ36 ㎜孔为精基准，在一次安装下加工出来孔与端面保证了位置度。Φ25+0.023 0 ㎜端面技术要求较高，粗、精加工不能在同一台机床上完成。

(四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

1.确定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，设计、绘制毛坯图：

钢质模锻件的机械加工余量按JB3834-85和JB3835-85确

定。确定时，根据零件重量来初步估算零件毛坯锻件的重量，加工表面的加工精度，形状复杂系数,由《工艺手册》中的表

2.2-25查得除孔以外各内外表面的加工总余量(毛坯余量)。孔

的加工余量由表2.2-24查得。注意表2.2-24、表2.2-25中的余量值为单边余量值。

本零件“方刀架”材料为45钢,硬度为207∽241HBS,毛坯

重量估算约为7kg,生产类型为中批量生产,采用在锻锤上合模模锻毛坯,锻件材质系数为M 1(表2.2-11)。

(1)

(4). Φ25㎜孔、Φ25㎜孔、9-M12-6H螺纹孔、4XΦ15

㎜孔、Φ85㎜环型槽均为实心,未冲出孔.

最后,设计、绘制的方刀架的锻件毛坯图如下图所示。

2.确定工序余量,工序尺寸及其公差

确定工序(或工步)尺寸的一般方法是,由加工表面的最后

工序(或工步)往前推算,最后工序(或工步)的工序(或工步)尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时,同一表面多次加工的工序(或工步)尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。当基准不重合时, 工序(或工步)尺寸应用工艺尺寸链解算。

前面根据有关资料已查出本零件各加工表面的加工总余

量，应将加工总余量分配给各工序（或工步）加工余量，然后由后往前计算工序（或工步）尺寸。

本零件各加工表面的加工方法(即加工工艺路线)已在前面

根据有关资料已确定。本零件的各加工表面的各工序(或工步)的加工余量除粗加工工艺(或工步)加工余量之外,其余工序(或工步)加工余量可根据《工艺手册》表２.3-9、表2.3-12、表

2.3-20、表2.3-21等确定,粗加工工序(或工步)加工余量不是由表中查出确定,而为加工总余量(毛坯余量)减去其余(后续)工序(或工步)各加工余量之和。

本零件各加工表面的工序(或工步)的经济精度,表面粗糙度的确定,除最后工序(或工步)是按零件图样要求确定外,其余工序(或工步)主要是根据《工艺手册》表1.4-6、表1.4-7、表

1.4-8及参考表1.4-9表1.4-23等来确定公差等级(即IT)和表

面粗糙度。公差等级确定后,查《工艺手册》表1.4-24得出公差值,然后按 “入体”原则标注上下偏差。

本零件的各加工表面(除内外圆倒角处)的工艺路线、工序

(或工步)余量, 工序(或工步)尺寸及公差表面粗糙度如下表所示(未注单位：㎜)

加工表面 工 序 工序 (或 工 序 工序(或工 ( 或 工步) ( 或 步)经济精 余 工 量 工步) 度 步) 基 本 公差 公 差 名称 尺寸 等级 值 钻孔 2Z=23 Φ23

工 序 ( 或 工步) 尺 寸 及 其 偏差 IT10 0.084 Φ 23+0. 084 0 720 -0.12 72.40 -0.19 73.40 -0.3 74.5+ 1.5 -0.7 720 -0.12 72.40 -0.19 74.5+ 1.5 -0.7 Φ 37 ±0.1

表面粗 糙 度 ( 微 米)

Ra12.5

Φ 25+0.023 0 ㎜孔端 半 精 Z=1 面 车 粗车 Z=1.1 毛坯 Z=2.5

毛坯 实心 磨削 Z=0.4

72 72.4 73.4 74.5

IT10 0.12 IT11 0.19 IT12 0.30 +1.5 -0.7 IT10 0.12 IT11 0.19 +1.5 -0.7 IT11 0.2 ∽ IT12

Ra0.8 Ra6.3 Ra12.5

Φ 磨削 Z=0.4 36+0.03 0 ㎜端面 粗车 Z=2.1 毛坯 Z=2.5

72 72.4 74.5

Ra0.8 Ra12.5

切内槽Φ 车削 2Z=0.3 37 ± 0.1 ㎜

Φ37

Ra6.3

加工表面 工 序 工序 (或 工 序 工序(或工 ( 或 工步) ( 或 步)经济精 余 工 量 工步) 度 步) 基 本 公差 公 差 名称 尺寸 等级 值 镗孔 2Z=13.7 Φ 36.7 钻孔 2Z=23 毛坯 实心 4 个侧面 磨削 2Z=0.8 Φ23 IT13 0.39

IT14 0.62

工 序 ( 或 工步) 尺 寸 及 其 偏差 Φ 36.70 -0.39 Φ 230 -0.62 1250 -0.6

表面粗 糙 度 ( 微 米)

Ra3.2

Ra12.5

125

铣削 2Z=4.2 毛坯 2Z=5

IT12 0.6 ∽ IT13 125.8 IT14 1 130 +1.3 -0.7

Ra0.8

4 侧压刀 铣削 Z=2.2 槽 (24 ㎜ 毛坯 Z=2.2 侧) 4 侧压刀 精铣 Z=0.3 槽 (18 ㎜ 粗铣 Z=2.2 侧) 毛坯 Z=2.5

24 26.2 18 18.3

125.8 Ra6.3 0 -1 130+1 .3 -0.7 Ra12.5

Ra6.3 Ra12.5

加工表面 工 序 工序 (或 工 序 工序(或工 ( 或 工步) ( 或 步)经济精 余 工 量 工步) 度 步) 基 本 公差 公 差 名称 尺寸 等级 值 4Φ 铰孔 2Z=0.2 Φ15 15+0.010 0 ㎜孔 钻孔 2Z=14.8 Φ 14.8 IT7 ∽ IT8 IT9

工 序 ( 或 工步) 尺 寸 及 其 偏差 0.019 Φ 15+0. 019 0 0.043 Φ 14.8+ 0.043 0

表面粗 糙 度 ( 微

米)

Ra3.2

Ra12.5

毛坯 实心 8-M12-6H 攻 螺 M12 螺纹孔 纹 扩孔 2Z=0.9 Φ11 钻孔 2Z=10.1 Φ 10.1 毛坯 实心 1-M12-6H 攻 螺 M12 螺纹孔 纹 铰孔 2Z=1 Φ10 M12 Φ11 Φ 10.1 M12 IT8 0.03 ∽ IT9 IT10 0.07 Ra3.2 Ra6.3 Ra12.5

Ra3.2

钻孔 2Z=9

Φ9

Φ Ra3.2 10+0. 03 0 Φ Ra12.5 9+0.0 7 0 Ra6.3

环型槽

毛坯 实心 车削 2Z=2

2

（五）确定切削用量及基本工时（机动时间）：

在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量——背吃刀

量α sp、进给量f及切削速度v c。确定方法是先确定切削深度（由工序或工步余量确定切削深度——精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；而粗加工全部余量也最好在一次走刀中去除，在中等功率机床上一次走刀α p可达8∽10㎜）和进给量（按本工序或公步加工表面粗糙度确定进给量，对粗加工工序或工步， 按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度），再确定切削速度。可用查表法或计算法得出切削速度v c ,用公式（1.1-10）换算出查表或计算法所得的转速n c ,根据n c在选择的机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n 机作为实际的转速,用公式（1.1-10）再换算出实际的切削速度V机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 V机、实际进给量f 机和背吃刀量α sp之后，还要

校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。

1.工序Ⅳ切削用量及其基本尺寸的确定：

（1）加工条件：

工件材料：45钢正火，σ b =600MPa，硬度为207∽

241HBS。

加工要求：粗车φ36端面，钻φ25㎜孔至φ23㎜，镗

φ36㎜孔至Φ36+0.03 0㎜，孔深390 -0.8㎜，切内槽Φ37±0.1㎜³3㎜，孔口倒角1³45°;调头车底面。

机床为C620-1卧式车床，工件装夹在车床专用夹具上。

（2）切削用量及基本工时：

①粗车φ36端面：

1）选择刀具

选择端面车刀（焊接式可转位车刀）。车床中心高200㎜，

按《切削手册》表1.1选刀杆尺寸为16㎜³25㎜（宽³高），刀片厚度为4.5㎜；粗车毛坯（45钢锻件），选择YT5硬件合金刀具材料；选择刀具几何形状：前刀面形状为卷屑槽倒棱形，γ0=10°，α0=8°，Kγ=90°，K =10°，λs=0°，γε=0.5㎜。

2）确定切削用量：（切削用量的确定全部采用查表法）

a．背吃刀量a sp的确定：已知端面单边余量为2.1，一次

走刀走完，a sp=2.1㎜。

b．f的确定：由《切削手册》表1.4，加工材料为45钢，

车刀B³H=16㎜³25㎜，a sp≤3㎜，工件尺寸为125㎜时：f=0.6∽0.9㎜/r，修正系数k=0.8（有冲击加工），f=0.5∽0.72㎜/r，参看《切削手册》表1.30，横向进给量取f=0.52mm/r。

c．选择车刀磨钝标准及耐用度：

由《切削手册》表1.9，取车刀后面最大磨损量为1㎜，焊

接车刀耐用度T=60min。

d．确定切削速度V c： 0.0230'

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