车床方刀架的研究Word格式.docx

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为此人们也做了大量的工作，由于种种原因至今效果并不明显。

随着市场经济逐步建立，我国加入WTO和市场竞争的日益加剧，社会的发展必须注入新的科技含量，产品结构必须要向精优方向发展，在我国的加工工业行业当中，特别是在数控高速发展的今天，车床刀架的设计以及工艺参数的选择对零件的加工精度有着十分重要的意义，因此研制一个结构优质的刀架及工艺参数对工业的发展有着重要的作用。

就目前我国的加工行业的现状而言，刀架方面存在一些不足可大体分为以下几种情况：

1）刀架加工精度不能满足工作要求。

2）在数控发展如日中天的时代，刀架的样式及功能和工艺参数过于老化，不能适应发展的需要。

3）刀架作为车床的主要部分，其旋转及加工不方便，耗时费力，给零件的加工还来许多不便。

基于上述等等原因，我对车床刀架的结构以及部分工艺参数做了一些优化和整理。

我将针对普通车床的刀架以及加工过程和刀具、零件及其相配套的工艺参数等数据进行科学整理、归纳和完善。

本课题的主要研究目的，一方面是通过对普通车床的研究对刀架及工艺参数采取一个优化策略，研制一个好的刀架一个好的车床和刀架不但能够缩短生产周期，降低制造成本，提高加工精度，延长刀具寿命，而且依据优化了的工艺及刀具参数，可以建立或完善高速切削工艺数据库，将切削工艺实践中积累的合理选择切削参数与刀具的经验和数据收集起来，为现场加工提供准确及优化的高速切削数据，从而更大程度上提高切削加工水平，获取更大的经济利益；

另一方面是有了优质的切削工艺可以使我国的工业在原有的基础上有进一步的提高为我国工业的发展做出一定的贡献，使我国的工业水平，也就是在切削加工方面能够向前进步，也使我国的工业水平能够在世界水平范围内更上一个台阶。

1.2课题背景

发展优为重要，在保证加工质量的基础上，提高生产率、提高自动化是当今世我国是一个农业大国，但是工业的飞速发展给我国带来的进步却功不可没，要想一个国家真正的强大起来，必须要有发达的工业基础，在加工行业这个大领域当中，车床加工优为普遍，而一个优质的加工机床以及好的工艺参数对我国工业的界制造业发展的总目标。

作为机床行业的主要用户群——制造业的经营者为了更大的盈利目标，对机床行业不断地提出加工质量稳定、提高生产效率、降低生产成本的要求。

作为机床行业首先考虑到的是对现有机床的机种提高速度，减少加工时间，减少辅助时间，以提高生产率，因此机床行业已在高速化上不断提高。

而做为车床上的主要辅助元件——刀架，也必须要有相当完善的结构和性能。

就目前的现状而言，我国与国外的工业悬殊在机床设备方面也占一大部分，我国的技术水平与国外相差并不很大，但是加工的产品却没有国外设备所生产的优质，这在设备的加工上存在着过多的误差，正因为如此，国内现在许多厂家都采用国外进口设备，只有这样才能满足加工需求，所以能够研制一个优质的车床及加工工艺参数是我国工业发展的当务之急，而车床刀架方面虽然目前已经相继出现了许多改进和发展，但是还有一部分未能得到满足，例如现在的自动刀架以及同时装夹多把刀具的刀架等等，但是这些都只是暂时性的，也就是说，国外的技术也在不断的向前提升，我国只有付出更多的努力才能与国外相持恒，所以，我们一方面也要在技术方面向前探索，一方面我们也应花费相当的精力去投身于设备当中，只有这两项成果同时相前发展，我国的工业水平才能不断的相前，不致落后。

2、零件分析

2.1零件的作用

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.

2.2零件的工艺分析

Φ25+0.0230㎜端面与Φ25+00.025㎜孔、Φ36+0.030㎜孔有一定的位置要求。

1.以Φ36+0.030㎜孔为中心加工的表面

这一组加工表面包括:

Φ25+0.0230㎜孔的端面，8条边的倒角,四侧压刀槽,环型槽,Φ25+0.0230㎜孔及其倒角。

2.以Φ25+0.0230㎜孔为中心加工的表面

4-Φ15+0.0100㎜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

Φ36+0.030㎜端面,Φ25+0.0230㎜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+0.0230㎜孔端面与Φ25+0.0230㎜孔的垂直度公差为0.05㎜。

（2）4-Φ15+0.0100㎜孔与Φ25+0.0230㎜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。

3工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形式

零件材料为45钢，方刀架用于夹持刀具,工作时受到的力与振动较大,因此应该选用锻件,以使金属纤维尽量不被切断,提高零件力学性能和强度,保证零件工作安全可靠。

由于零件年产量为2500件（中批生产）,而且零件属于轻型机械,故可采用模锻成型。

这从提高生产率,保证加工精度上考虑,也是应该的。

零件形状并不复杂，因此毛坯形状可与零件形状尽量接近，各孔不锻出。

3.2定位基准的选择

定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

定位基准选择得正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。

否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。

3.2.1粗基准的选择

对于本零件而言,每个表面都要加工,故无法选取不加工表面为粗基准。

由于工艺上的需要,粗加工阶段就要将Φ36+0.030㎜孔加工得很精确,故以毛坯四个侧面为粗基准,螺钉夹紧定位,以消除x,X,y,Y,z五个自由度（建立的空间坐标系为:

以Φ36+0.030㎜内孔轴线和Φ25+0.0230㎜内孔轴线方向为x轴,两个125㎜边分别为y轴、z轴,坐标原点为Φ25+0.0230㎜孔与Φ25+0.0230㎜孔端面的交点，X、Y为转动）。

3.2.2精基准的选择

考虑基准重合的原则,以Φ36+0.030㎜孔作为精基准,在下一次安装加工出来的孔与平面保证了位置度。

3.3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粗铣Φ36+0.030㎜端面,钻Φ25+0.0230㎜孔至Ф23㎜,镗Φ36㎜孔至Φ36+0.030㎜孔深390-0.3㎜,切内槽Φ37±

0.1㎜×

3㎜,孔口倒角1×

45°

工序Ⅴ铣四方1250_0.6㎜×

1250_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㎜；

8条边各倒角1×

工序Ⅵ热处理,C表面淬火HRC40∽45.

工序Ⅶ车Φ25+0.0230㎜端面,留加工余量0.3∽0.4㎜,车环型槽,镗Φ25+0.0230㎜孔至尺寸,倒角1.5×

。

工序Ⅷ钻、铰4-Φ15+0.0100㎜孔至尺寸；

钻9-M12-6H小径至Φ10.1㎜（8个）；

钻、铰Φ10+0.0300㎜至尺寸，扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角1×

；

攻M12-6H螺纹.

工序Ⅸ磨Φ36+0.030㎜端面,保证390-0.3㎜；

磨Φ25+0.0230㎜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Ⅳ粗车Φ36+0.030㎜端面,钻Φ25+0.0230㎜孔至Ф23㎜,镗Φ36㎜孔至Φ36+0.030㎜,孔深Φ390-0.3㎜,切内槽Φ37±

掉头车底面,高度留加工余量1至5㎜；

车Φ25+0.0230㎜端面,留加工余量0.3∽0.4㎜,车环型槽,镗孔至尺寸,倒角1.5×

.

工序Ⅴ铣四方1250-0.6㎜×

1250-0.6㎜,去毛刺；

倒角1×

8条边.

工序Ⅵ钻、铰4-Φ15+0.0100㎜孔至尺寸；

钻9-M12-6H小径至Φ10.1㎜（8个）；

钻、铰Φ10+0.0300㎜至尺寸,扩M12-6H螺纹孔的小径,孔口倒角1×

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Φ25+0.0230㎜端面,保证720-0.12㎜；

工序Ⅸ检验

工艺路线方案三:

工序Ⅳ粗车Φ36+0.030㎜端面,钻Φ25+0.0230㎜至Φ23㎜,镗Φ36㎜孔至Φ36+0.030㎜,孔深Φ390-0.3㎜,切内槽Φ37±

掉头车底面,高度留加工余量1∽5㎜.

铣四侧压刀槽,保证尺寸24㎜,C面留加工余量0.2∽0.3㎜；

工序Ⅵ车Φ25+0.0230㎜端面,留加工余量0.3∽0.4㎜,车环型槽,镗孔至尺寸,倒角1.5×

工序Ⅶ钻、铰4-Φ15+0.0100㎜孔至尺寸；

钻9-M12-6H小径至Φ10㎜（8个）；

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Φ25+0.0230mm端面,保证720-0.12mm；

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+0.0230㎜端面技术要求较高，粗、精加工不能在同一台机床上完成。

3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

3.4.1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M1（表2.2-11）。

1）Φ25㎜端面、Φ36㎜端面毛坯余量：

加工表面形状比较简单，由《工艺设计》中表2.2-10得锻件形状复杂系数为S1；

由锻件重量为7㎏、加工精度为F1、形状复杂系数为S1、由材质系数为M1、长度方向尺寸>

72㎜,查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜,取Z=2.5㎜即可。

另查表2.2-13得长度方向公差为+1.5-0.7㎜,则长度方向毛坯尺寸为77+1.5-0.7㎜。

2）四个侧面（125㎜×

125㎜）毛坯余量:

由毛坯重为7㎏、加工精度为F1、形状复杂系数为S1、材质系数为M1、长度方向尺寸>

125㎜,查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜,取Z=2.5㎜即可。

另查表2.2-13得长度方向公差+1.9-0.9㎜,则长度方向毛坯尺寸为130+1.9-0.9㎜。

3）四侧压刀槽毛坯余量:

①Φ36㎜孔端面侧压刀槽毛坯余量:

24㎜,查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜,取Z=2.2㎜即可。

另查表2.2-13得长度方向公差+1.4-0.6㎜,则长度方向毛坯尺寸为26.2+1.4-0.6㎜。

②Φ25㎜孔端面侧压刀槽毛坯余量:

同理：

由F1、S1、M1、长度方向尺寸>

18㎜,查《工艺手册》表2.2-25得单边余量为Z=2∽2.5㎜,取Z=2.5㎜即可。

另查表2.2-13得长度方向公差+1.4-0.6㎜,则长度方向毛坯尺寸为20.5+1.4-0.6㎜。

4）Φ36㎜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见毛坯图。

3.4.2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（或工步）名称

工序（或工步）余量

工序（或工步）基本尺寸

工序（或工步）经济精度

工序（或工步）尺寸及其偏差

表面粗糙度（微米）

公差等级

公差值

Φ25+0.0230㎜孔

精镗

2Z=0.2

Φ25

IT7∽IT8

0.023

Φ25+0.0230

Ra3.2

粗镗

2Z=1.8

Φ24.8

IT9

0.052

Φ24.8+0.0520

Ra6.3

钻孔

2Z=23

Φ23

IT10

0.084

Ф23+0.0840

Ra12.5

毛坯

实心

Φ36+0.030㎜孔

2Z=0.3

Φ36

0.03

Ф36+0.030

2Z=12.7

Φ35.7

0.062

Φ35.7+0.0620

Φ23+0.0840

Φ25+0.0230㎜孔端面

磨削

Z=0.4

72

0.12

720-0。

12

Ra0.8

半精车

Z=1

73.4

IT11

0.19

73.40-0。

19

Z=2.5

74.5

+1.5-0.7

74.5+1.5-0.7

Φ36+0.030㎜端面

720-0.12

粗铣

Z=2.1

72.4

72.40-0。

切内槽Φ37±

0.1㎜

车削

Φ37

IT11∽IT12

0.2

Φ37±

0.1

镗孔

2Z=13.7

Φ36.7

IT13

0.39

Φ36.70-0.03

IT14

0.62

Φ230-0.62

4个侧面

2Z=0.8

125

IT12∽IT13

0.6

1250-0。

6

铣削

2Z=4.2

125.8

1

2Z=5

130

+1.3-0.7

130+1.3-0.7

4侧压刀槽（24㎜侧）

铣削

Z=2.2

24

26.2

4侧压刀槽（18㎜侧）

精铣

Z=0.3

18

18.3

4-Φ15+0.0100㎜孔

铰孔

Φ15

0.019

Φ15+0.0190

2Z=14.8

Φ14.8

0.043

Φ14.8+0.0430

8-M12-6H螺纹孔

攻螺纹

M12

Ra3.2

扩孔

2Z=0.9

Φ11

2Z=10.1

Φ10.1

实心

1-M12-6H螺纹孔

2Z=1

Φ10

IT8∽IT9

Φ10+0.030

2Z=9

Φ9

0.07

Φ9+0.070

环型槽

2Z=2

2

3.5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αsp、进给量f及切削速度vc。

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αp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vc,用公式（1.1-10）换算出查表或计算法所得的转速nc,根据nc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αsp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。

3.5.1工序Ⅳ切削