1、 北京大學課程設計題 目 方刀架的加工工藝設計系 別： 專 業： 班 級： 學生姓名： 學 號： 指導教師：  目 錄 摘要.2關鍵詞.2一、零件圖分析.2二、毛坯的確定. .3三、工藝分析.4四、工藝路線的擬定.5五、切削用量的選擇5六、加工余量與公差. .5七、機械加工過程 .6八、結論. . . .7附圖：零件圖.9毛坯圖.10機械加工工藝過程卡1. . 11機械加工工藝過程卡2.12機械加工工序卡1.13機械加工工序卡2.14參考文獻.15  課程設計任務書設計題目：方刀架課程設計技術要求 1、C面淬火硬度4045HRC。2、未注倒角1×

2、;45°。 3、材料45。 1、零件圖樣分析 1）15mm孔對基準B的位置度公差為0.05mm。 2）圖中左端面 (方刀架底面)平面度公差為0.008mm。 3）圖中左端面對基準B的垂直度公差為0.05mm。 4）C表面熱處理4045HRC。 5）材料45。 2、方刀架機械加工工藝過程卡 (表2-49)表2-49 方刀架機械加工工藝過程卡工序號工序名稱工序內容工藝裝備1下料棒料120mm×135mm鋸床2鍛造自由鍛，鍛件尺寸135mm×135mm×82mm3熱處理正火4粗車用四爪單動卡盤裝夾工作，粗車右端面，見平即可。鉆22mm通孔，擴孔至33mm，深3

3、5mm，車孔至36mm，深39.5mm，切槽37mm×3mm，倒角1.5×45°C6205粗車倒頭，用已加工平面定位，四爪單動卡盤裝夾工件，車左端面，保證厚度尺寸73mm（留1mm余量）C6206銑以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，銑125mm×125mm至尺寸126mm×126mm（留加工余量1mm）X62W組合夾具7銑以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，銑四側面槽，保證距右端面24.5mm，距左端面19mm（留加工余量大平面0.5mm，槽面0.5mm），保證75mm×75mm及R3mmX62W組合夾具8銑以36mm孔及右端面定位

4、重新裝夾工件，精銑C面，保證尺寸距左端面18.5mmX62W組合夾具9銑以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，倒八務邊角1×45°X62W組合夾具10熱處理C表面淬火4045HRC11車以36mm孔及右端面定位，裝夾工件，車25mm至圖樣尺寸，車環槽尺寸至103mm×67mm×2.5mm（因端面有0.5mm余量），倒角1×45°X62W組合夾具12磨以25mm孔及左端面定位，裝夾工件，磨右端面保證尺寸39mmM7120組合夾具13磨以右端面定位，裝夾工作，磨左端面，保證尺寸72mm和尺寸18mmM712014磨以25mm孔及左端面定位，

5、裝夾工件，粗、精磨四側面，保證125mm×125mm，并要對B基準對稱，四面要相互垂直M7120組合夾具15鉆以36mm孔及右端面定位，一側面定向，裝夾工件，鉆8×M12-6H螺紋底孔10.2mm，攻螺紋M12ZA5025組合夾具或專用鉆模16鉆以25mm孔及左端面定位，一側面定向，裝夾工件，鉆、擴、鉸4×15mm孔ZA5025組合夾具或專用鉆模17鉆36mm孔及右端面定位，一側面定向，裝夾工件，鉆10mm底孔9mm，擴、鉸至10mm，其入口深18mm處，擴至10.2mm，攻螺紋M12-6HZA5025組合夾具或專用鉆模18檢驗按圖樣檢查各部尺寸及精度19入庫涂油

6、入庫方刀架的加工工藝設計機械制造工藝學課程設計綜合了機械制造工藝學和其它專業課知識，充分展現了學生在生產實習中的實踐能力。本說明書是關于方刀架的一個簡單工藝設計過程，在這次為期兩個星期的設計，不僅讓我們對所學課程進行了一次全面深入的總復習，而且為畢業設計提供了一次熱身的機會，真正實現了理論聯系實際。就我個人而言，在這次設計中，我最大的收獲是我懂得了要當一名合格的設計師是多么的不容易，在此謝謝老師和同學們在設計過程中給我的幫助。本課程設計通過方刀架零件圖的分析，確定了該零件的毛坯材料及尺寸規格。通過對零件的加工工藝分析，確定了該零件的加工工藝路線，確定了該零件的加工工具，編寫了詳細的機械加工工藝

7、文件：工藝過程卡片和工序卡片。由于本人能力和經驗有限，難免出現一些錯誤和不足。望各位讀者和老師指正批評！.一.零件的分析  a 零件的作用 題目所給定的零件是機床上的方刀架。其主要作用是穩固、可靠、準確的夾持刀具,換刀時能夠轉動。零件的25端面用于準確定位, 25孔與軸配合,用于夾緊. b零件的工藝分析 25+0.023 0端面與25+0.023 0孔、36+0.03 0孔有一定的位置要求。 1.以36+0.03 0孔為中心加工的表面 這一組加工表面包括: 25+0.023 0孔的端面，8條邊的倒角,四方,四側壓刀槽,環型槽,25+0.023 0孔及其倒角。 2.以25+0.023

8、0孔為中心加工的表面 這一組加工表面包括: 4-15+0.010 0 孔與9-M12-6H螺紋孔及其倒角。 3.以兩個端面為基準加工的表面 這一組加工表面包括: 36+0.03 0端面, 25+0.023 0孔端面(互為基準),零件的四個側面。 這三組表面之間有著一定的位置要求,主要是: (1) 25+0.023 0孔端面與25+0.023 0孔的垂直度公差為0.05。 (2) 4-15+0.010 0 孔與25+0.023 0孔的位置度公差為0.05。 由以上分析可知,先精確加工出36孔，再以其為基準加工其它表面，可保證精度要求。 c、零件圖分析方刀架是作用是通過用螺釘的緊固作用在機床上快速

9、的實現車刀固定，夾緊、轉換，為車工提供方便，同時也節省了大量的輔助時間，大大提高了生產效率. 方刀架的主要功用就是通過裝在刀架上的其它零件夾緊刀具，換刀時，在手柄轉動下，帶動方刀架回轉，以達到換刀的目的。 圖一 方刀架零件圖中A-A剖面圖左端一面要求精度很高,平面度公差為0.008.零件圖中以 孔的軸線為基準, 兩大面與其有垂直公差.公差值為 0.04.圖中4× 和 孔的軸線有位置度公差,公差值為 .零件圖中 與 孔的公差較小,兩孔應同軸.所以加工時應注意保證同軸度.零件圖技術要求對C面淬火4045HRC.零件圖中 孔偏離基準孔 軸線4,外端有8×M15-6H深18的螺紋孔

10、.零件結構不復雜,單件小批量生產應用自由獲得毛坯. 二、毛坯的確定1該零件時屬于箱殼類零件，結構比較簡單規則，但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比較高，鑄件適用于制造復雜形狀的毛坯，鍛件適用于形狀簡單，強度要求高的毛坯。但因此零件并不是很復，因此該零件選擇毛坯為鍛件，鍛件制造的方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產率低，適用于單件小批量生產以及大型零件毛坯。模鍛毛坯精度高、加工余量小，生產率高、適用于中批以上生產的中小型零件毛坯。常用的鍛造材料為中、低碳鋼及低合金鋼。確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，方刀架用于夾持刀具,工作時受

11、到的力與振動較大,因此應該選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,提高零件力學性能和強度,保證零件工作安全可靠。由于零件年產量為2500件（中批生產）,而且零件屬于輕型機械,故可采用模鍛成型。這從提高生產率,保證加工精度上考慮,也是應該的。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可與零件形狀盡量接近，各孔不鍛出。2 確定毛坯尺寸的.確定毛坯余量、毛坯尺寸及其公差，設計、繪制毛坯圖：鋼質模鍛件的機械加工余量按JB3834-85和JB3835-85確定。確定時，根據零件重量來初步估算零件毛坯鍛件的重量，加工表面的加工精度，形狀復雜系數,由工藝手冊中的表2.2-25查得除孔以外各內外表面的加工總余量(毛坯余量)。

12、孔的加工余量由表2.2-24查得。注意表2.2-24、表2.2-25中的余量值為單邊余量值。本零件“方刀架”材料為45鋼,硬度為207241HBS,毛坯重量估算約為7kg,生產類型為中批量生產,采用在鍛錘上合模模鍛毛坯,鍛件材質系數為M 1(表2.2-11)。(1) 25端面、36端面毛坯余量：加工表面形狀比較簡單，由工藝設計中表2.2-10得鍛件形狀復雜系數為S 1；由鍛件重量為7、加工精度為F 1、形狀復雜系數為S 1、由材質系數為M 1、長度方向尺寸>72,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差為+1.5 -0.7,則長

13、度方向毛坯尺寸為77+1.5 -0.7。(2)四個側面(125×125)毛坯余量:由毛坯重為7、加工精度為F 1、形狀復雜系數為S 1 、材質系數為M 1、長度方向尺寸>125,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差 +1.9 -0.9,則長度方向毛坯尺寸為130 +1.9 -0.9。 (3) 四側壓刀槽毛坯余量:36孔端面側壓刀槽毛坯余量:由毛坯重為7、加工精度為F 1、形狀復雜系數為S 1 、材質系數為M 1、長度方向尺寸>24,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.2即可。另查表2.

14、2-13得長度方向公差+1.4 -0.6,則長度方向毛坯尺寸為26.2+1.4 -0.6。 25孔端面側壓刀槽毛坯余量:同理：由F 1、S 1 、M 1、長度方向尺寸>18,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差+1.4 -0.6,則長度方向毛坯尺寸為20.5+1.4 -0.6。(4). 25孔、25孔、9-M12-6H螺紋孔、4X15孔、85環型槽均為實心,未沖出孔 二、基準與加工余量定位基準的選擇定位基準的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。定位基準選擇得正確與合理,可以使加工質量得到保證,生產率得到提高。否則,

15、加工工藝過程中會問題百出,更有甚者,還會造成零件大批報廢,使生產無法正常進行。.粗基準的選擇對于本零件而言,每個表面都要加工, 故無法選取不加工表面為粗基準。由于工藝上的需要,粗加工階段就要將36+0.03 0孔加工得很精確,故以毛坯四個側面為粗基準,利用四爪卡盤夾緊定位,以消除x, X,y,Y,z五個自由度(建立的空間坐標系為:以36+0.03 0內孔軸線和25+0.023 0內孔軸線方向為x軸,兩個125邊分別為y軸、z軸,坐標原點為25+0.023 0孔與25+0.023 0孔端面的交點，X、Y為25端面、36端面毛坯余量：加工表面形狀比較簡單，由工藝設計中表2.2-10得鍛件形狀復雜系

16、數為S 1；由鍛件重量為7、加工精度為F 1、形狀復雜系數為S 1、由材質系數為M 1、長度方向尺寸>72,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差為+1.5 -0.7,則長度方向毛坯尺寸為77+1.5 -0.7。(2)四個側面(125×125)毛坯余量:由毛坯重為7、加工精度為F 1、形狀復雜系數為S 1 、材質系數為M 1、長度方向尺寸>125,查工藝手冊表2.2-25得單邊余量為Z=22.5,取Z=2.5即可。另查表2.2-13得長度方向公差 +1.9 -0.9,則長度方向毛坯尺寸為130 +1.9 -0.

17、9。 三、工藝分析零件圖中A-A剖面圖左端一面平面度為0.008，平面度非常高，所以加工須經磨削后刮削加工此平面。從零件圖可以看出，該零件上的 和 孔用以裝配其它零件，因此必須保證兩孔的同軸度，一般采用一次裝夾完成車削加工，同時切出 ×3的槽及孔口倒角1×45°。方刀架零件的最高表面粗糙度 孔和 四個側面Ra1.6，可通過粗車-半精車-精車及粗銑-半精銑-精銑可達到表面粗糙度要求。在加工 和 孔時應遵循“先面后孔”的原則。為了保證 軸線與A-A剖面圖左右兩端垂直度0.04，須在加工 孔之前磨削兩面，使其平行，并以此平面定位來加工孔。 孔和 孔的軸線應在方刀架的幾何

18、中心上，但因尺寸 公差較大，以其定位會造成孔系單邊，幫應設計自動定心夾具加工 孔系。方刀架底面（A-A剖面圖左端面）上的4× 孔，應用夾具定位鉆孔、鉸孔獲得位置度 和孔徑 。銑削壓槽時，首選三面刃銑刀提高切削效率，應對標準三面刃銑刀進行改制，將圓周切削刃兩尖角磨成R3的圓角，使其一次切削成型。方刀架的材料為45鋼。鍛件在粗加工之后進行調質處理，以消除粗加工產生的內應力。 四、工藝規程的擬定該零件時屬于箱殼類零件，結構比較簡單規則，但某些加工面和孔的尺寸精度、平面度，垂直度、位置精度、表面粗糙度要求比較高。因此方刀架的加工工藝為鍛造-粗銑-熱處理-精銑-磨削-刮研-車-鉗-熱

19、處理-檢驗-入庫。工藝分析 1）該零件為車床用方刀架，中間周圈槽用于裝夾車刀，其C面直接與車刀接觸，所以要求有一定的硬度，因此表面淬火4045HRC2）該零件左端面與車床拖板面結合，并可以轉動，15mm孔用于刀架定位時使用，以保證刀架與主軸的位置，其精度直接影響機床的精度。3）該零件在加工中，多次裝夾，均以36mm孔及右端面定位，保證了加工基準的統一，從而保證了工件的加工精度。 4×15mm，可采用銑床加工，其精度可以得到更好的保證。4）工序中安排了，四個側面和左、右兩端面均進行磨削，其目的是保證定位時的精度。五、切削用量的選擇1)在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，充分發揮機床性能

20、和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工時切削用量的選擇原則如下：粗加工時切削用量的選擇原則 首先盡可能大的選取背吃刀量；其次要根據機床動力和剛性等限制條件，盡可能大的選取進給量；最后根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。精加工時切削用量的選擇原則 首先根據粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據已加工表面的表面粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。 2）確定切削用量：（切削用量的確定全部采用查表法）a背吃刀量a sp的確定：已知端面單邊余量為2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的確定：由切削手冊表1.4，加工材料為45

21、鋼，車刀B×H=16×25，a sp3，工件尺寸為125時：f=0.60.9/r，修正系數k=0.8（有沖擊加工），f=0.50.72/r，參看切削手冊表1.30，橫向進給量取f=0.52mm/r。c選擇車刀磨鈍標準及耐用度：由切削手冊表1.9，取車刀后面最大磨損量為1，焊接車刀耐用度T=60min。d確定切削速度V c：由切削手冊表1.10，當用YT5硬質合金端面刀橫車加工 b =560620MPa鋼料，a sp3，f0.54/r時，V c=138m/min。由切削手冊表1.28，V c的修正系數為：KTV=1.15，KMV=1.0，KSV=0.8，Ktv=0.65，Kk

22、v=1.24，Kkrv=0.81，故VC查=138×1.15×1×0.8×0.65×1.24×0.81=82.9m/minN查=1000VC查/d=1000×82.9/（×72）=336.498r/min按C620-1車床的轉速選擇與337r/min相近的機床轉速為：n機=305r/min。實際的切削速度為：VC機= m/mina背吃刀量a sp的確定：已知端面單邊余量為2.1，一次走刀走完，a sp=2.1。bf的確定：由切削手冊表1.4，加工材料為45鋼，車刀B×H=16×25，a sp3，

23、工件尺寸為125時：f=0.60.9/r，修正系數k=0.8（有沖擊加工），f=0.50.72/r，參看切削手冊表1.30，橫向進給量取f=0.52mm/r。c選擇車刀磨鈍標準及耐用度：由切削手冊表1.9，取車刀后面最大磨損量為1，焊接車刀耐用度T=60min。d確定切削速度V c：由切削手冊表1.10，當用YT5硬質合金端面刀橫車加工 b =560620MPa鋼料，a sp3，f0.54/r時，V c=138m/min。由切削手冊表1.28，V c的修正系數為：KTV=1.15，KMV=1.0，KSV=0.8，Ktv=0.65，Kkv=1.24，Kkrv=0.81，故VC查=138×

24、;1.15×1×0.8×0.65×1.24×0.81=82.9m/minN查=1000VC查/d=1000×82.9/（×72）=336.498r/min按C620-1車床的轉速選擇與337r/min相近的機床轉速為：n機=305r/min。實際的切削速度為：VC機= m/mine校驗機床功率：車削時的功率PC采用查表法。由切削手冊表1.24，當 b =600Mpa、HBS=207241，a sp3.4，f0.6/r，VC86m/min時，PC=2.4kw。由切削手冊表1.29-2，切削功率修正系數為：KKrPC=0.5，K

25、KrF=0.89，KroPC=KroFC=1.0。實際切削時功率為：PC實=2.4×0.5×0.89×1=1.07kw。由切削手冊表1.30，當n機=305r/min時，車床主軸允許功率PE=5.9kw，因PC實PE，故所選擇的切削用量可在C620-1車床上進行。f校驗車床進給機構強度：車削時的進給力Ff由切削手冊表1.21查出：當 b =600MPa，a sp=2.1，f0.53/r，VC100m/min時，Ff=630N，由于實際車削過程使用條件的改變，由切削手冊表1.29-2，進給力修正系數為：KroFf=1.0，KkrFf=1.17，KsFf=1.0，故實

26、際進給力為：Ff實=630×1.0×1.17×1.0=737.1N。由C620-1車床說明書，進給機構的進給力Fmex=5100N（橫走刀），Ff實Fmex，故所選擇的f機=0.52/r可用。最后確定的切削用量為：asp =2.1（一次走刀），f機=0.52/r，n機=305r/min，VC機=69m/min。 七、機械加工過程1、自由鍛制造出零件毛坯。2、熱處理去應力3、粗、精銑上蓋接合面，以平口定心卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端定位，同時按用平口鉗裝夾工件毛坯粗銑六個平面，保證足夠的加工余量，而且要保證相鄰面一定的相互垂直。4、鉆 內孔至 mm；調頭以

27、平口定心卡盤夾一端，大頭頂尖頂另一端定位，同時按 內孔作為基準加工 ，取總長 （留加工余量1mm）。5、把工件固定在夾具中，半精鏜孔 至 ；精鏜 孔圖紙要求；表面粗糙度Ra值為2.5m。6、在夾具中，以 內孔為基準攻8個M12×18 mm螺紋，車倒角1×45°，。 7、熱處理；8、檢驗。9、入庫。 三夾具設計為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動成本，需要設計專用夾具。經與指導老師協商，決定設計第道工序鉆9-M12-6H(8個)小徑至10.1的夾具。本夾具將用于Z3025搖臂鉆床，刀具為高速鋼錐柄麻花鉆。（一）問題的提出本夾具用于第道工序鉆9-M12-6H孔，與其它表面并無技術要求。因此，加工本工序時，主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度不是主要問題。（二）夾具設計1 定位基準的選擇由零件圖可知，這8個孔要與36端面垂直、與36孔中心線平行，其設計基準為36孔中心線。為使定位誤差為零，應選擇以36孔中心定位的夾具。2 切削力及夾緊力計算鉆頭：高速鋼錐柄麻花鉆，10，Ra=12.5微米，f=0.126。F=C FdzF 0fyF k F(見切削手冊表2.32)=600×101 ×0.120