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车床小刀架毕业设计说明书
盐城纺织职业技术学院毕业设计（论文）
题目：
车床小刀架机械加工工艺
及镗孔的夹具设计
设计者：
班级纺机1202
专业机电一体化技术
所在系机电工程系
指导教师
完成时间2014年11月20日至2014年12月20日
摘要
车床小刀架是车床中的一个重要部件，有了它车床才能够对零件进行切削。
本次设计为车床小刀架加工工艺上的一个镗孔夹具（32H7）。
在设计夹具时，主要以燕尾槽进行定位。
利用螺栓与螺母进行夹紧操作。
在设计该夹具时，根据零件的形状与尺寸来进行对夹具的结构设计。
最后通过校核计算，来校核该夹具的强度是否满足要求。
该夹具的结构及操作简单，能大大提高劳动生产率。
关键词：
车床小刀架，机械加工工艺，夹具。
1.4其他元件及装置5
第一章绪论
机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。
它的主要作用是：
可靠地保证工件的加工位置，提高加工效率，以减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性性。
因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位。
而专用夹具是指专为某一工件的某一道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。
专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量大较的生产中。
专用夹具由定位装置、夹紧装置、对刀－引导装置、其他元件及装置、夹具体。
1.1定位装置
这种装置包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置，如支承钉、支承板、V形块、定位销等。
1.2夹紧装置
它的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移，同时防止或减小振动。
它通常是一种机构，包括夹紧元件（如夹爪、压板等），增力及传动装置（如杠杆、螺纹传动副、斜楔，凸轮等）以及动力装置（如气缸、油缸）等。
1.3对刀－引导装置
它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工，如对刀块、钻套、镗套等。
1.4其他元件及装置
如定位件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置，如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。
1.5夹具体
用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并与机床有关
部位连接，以确定夹具相对于机床的装置。
就我而言，我希望能通过这次做毕业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。
由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。
第二章零件的分析
2.1零件的作用
题目所给定的车床小刀架是车床的组成部件，它位于中拖板之上，主要作用是安装方刀架，并带动刀架作手动进给运动，转动小刀架还可以用来车削圆锥，倒角等，所以小刀架对于实现车床的功能，保证工件加工质量都是非常重要的。
2.2零件的工艺分析
为引导小刀架在中刀架上移动，此零件有一对燕尾导轨,它们之间有一定的位置要
求。
燕尾导轨主要用来导向，所以其加工精度较高，由于是狭小的平面，故应采用刮削来保其精度。
燕尾导轨定位属于组合表面定位，由于此零件生产批量较大，所以，设计一专用夹具来对其进行加工，以保证加工质量，提高生产率。
第三章工艺规程设计
3.1确定毛坯的制造形式
零件材料为HT２００，考虑到零件的材料是铸铁，形状比较复杂，所以选用砂型铸造。
3.2基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面的选择是正确与合理，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。
3.3基准的选择
3.3.1粗基准的选择
按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，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为粗基准）。
由于此零件的精度要求较高，每个面都需要加工，按照粗基准选择原则：
以要求加工余量均匀的重要加工表面作为粗基准，所以选择该零件上的燕尾形导轨面为粗基准。
3.3.2精基准的选择
主要考虑基准重合的问题，当定位基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
在镗φ32H7孔时，用燕尾形导轨的中心线和底面作为精基准，这样，符合“基准重合”的原则，可以避免定位误差。
3.4制订工艺路线
制订工艺路线的出发点，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能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应考虑选择经济效果，以便使生产成本尽量下降。
第四章车床小刀架工艺过程
根据以上分析，并结合零件形状结构等具体情况，制定如下工作过程：
工序1．划线划四周及导轨面的铣、刨线。
在划线平台上加工。
留加工余量。
工序2．铣粗精铣上面及搭子，A面留刮削余量。
翻面装夹，粗、精铣导轨顶面
粗、精铣四周各面，尺寸138留余量
工序3．铣校平直，对线铣燕尾导轨各面、倒角，刮削面均留余量
工序4．钳按图纸上要求，研刮燕尾导轨各面；以燕尾导轨支承面为基面，刮A平面
工序5．磨以燕尾导轨面校平垂直，磨138两侧面，保证对称
工序6．镗以燕尾导轨面定位，镗32H7（用镗孔夹具）
工序7．钻以燕尾导轨面定位，钻、扩、铰18H7孔，扩26H8台阶孔；钻、扩、铰20H7孔，扩23台阶孔
工序8．划线划2-M8、1-M6、2-10H8等孔的孔位线
工序9．钻钻、铰2-10H8孔；对线钻M8底孔1个，再钻M8底孔，锪1713孔；.对线钻M6底孔，锪114。
工序10．钳攻2-M8、1-M6等螺孔的螺纹；清除毛剌、锐角倒钝
工序11．检成品检验
入库
第五章 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“车床小刀架”零件材料为HT200，生产类型为大批生产，采用铸造毛坯。
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：
考虑其加工长度为365,宽度为138,高度为46,54,为简化铸造毛坯的外形，现直接取加工长度为400,宽度为143,高度为50,59。
除特殊几个表面外，其余的表面粗糙度值为12.5,只需要要求粗加工，但考虑到有些面要求精度较高。
为留有一定的加工余量，此时表面余量Z＝4mm,已能够满足加工要求。
第六章 确定切削和用量及基本工时
6.1工序1.划线划四周及导轨面的铣、刨线。
保证各个尺寸留有4mm的加工余量。
6.2工序2．铣 粗、精铣138×130、200×138、40×33的平面，翻转装夹，粗、精铣导轨顶面（即78×295平面），粗、精铣四周各面（即铣平面138×42,138×54,粗，精铣365×30的两平面。
6.2.1粗铣138×130平面，同时检验机床功率。
加工材料——HT200，200HBS铸件
工件尺寸——宽度 为130,长度为138的平面
加工要求——用标准锥齿圆柱铣刀粗铣，加工余量h=3,用乳化液冷却。
机 床——XA6132型
试求：
（1）刀具；
（2）切削用量；
（3）基本工时；
解：
1.选择刀具
1）铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，《切削用量简明手册》表3.1可作为参考，根据表3.1,铣削宽度ae<5mm时，直径为d0＝80mm,ap≤70mm.（由于高速刚圆柱铣刀最大铣削深度为小于100,本工序的铣削深度为138,所以分两次铣削）由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数为Z=6（表3.9）；
（2）铣刀几何形状（表3.2）：
ra=15°,a0=12°。
2．选择切削用量
（1）决定铣削宽度ae,由于加工余量不大，故可在一次走刀内切完，则ae=h=3mm.
（2）决定每齿进给量fz根据X6132型铣床说明书，其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根
据表3.3,fz=0.20～0.30mm/z,现取Fz=0.30mm/z
（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm,
镶齿铣刀（do=80mm）,刀具寿命T＝180min,（表3.8）；
（4）决定切削速度vc和每分钟进给量vr切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也
可直接由表中查出。
根据表3.9,当do=80mm时，z=6,ap=41～130mm,,ae=3mm,fz≤0.2～
0.3mm时,vc=18m/min,nt=72r/minvri=91mm/min。
各修正系数为：
kmv=kmn=kmvf=1.0
Kbv=kbn=kvb=0.8～0.85，取0.8
故：
vc=vikv=18×1.0×0.8＝14.4m/min
n=nikn=72×1.0×0.8＝57.6r/min
vi=vrikv=91×1.0×0.8＝72.8mm/min
根据XA6132机床说明书，选择nc=60r/min,vfc=75mm/min因此，切削速度和每齿进给量为：
vc=∏d0nc/1000=3.14×80×60÷1000＝15m/min
fxc=vfc/ncz=75/（60×6）mm/z=0.21mm/z
（5）检验机床功率 根据表3.28,当,ap=41～ 130mm,,ae=3mm,fz≤0.2～0.3mm时,vi=18m/min,nt=72r/minvri=91mm/min时，Pct=1.1kw.
切削功率的修正系数kmpo=1.故实际的切削功率为：
Pcc=pct=1.1kw
根据XA6132型铣床说明书，机床主轴允许的功率为：
Pcm＝7.5×0.75kw=5.63kw
故pccvc=18m/min,fa=0.3mm/z。
3.计算基本工时
tm=L/vt
vt:
切削速度L:
切削总长度tm:
切削时间
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（138+17）mm=155
故：
tm=155/75=2.06min
由于铣削深度较大，一次铣销不能铣削所有的，所以得分两次铣削，即基本工时为：
tm=2.06×2＝4.12min
6.2.2粗铣200×138的平面。
（由于粗铣各面的加工刀具选择和切削用量相同，所以就不再分析加工刀具和切削用
量，现只对其加工工进进行分析）。
铣削200×138平面的加工工时为：
Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=200mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（200+17）mm=217
故：
tm=217/75=2.89min
由于是两次铣削，所以基本工时为：
tm=2.89×2＝5.78min
6.2.3铣削40×33的平面
加工工时为：
m=L/vt
式中，L=l+y+△,l=40mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则L=（40+17）mm=57
故：
tm=57/75=0.76min
6.2.4精铣138×130平面。
1 .选择刀具
1）铣刀直径的大小直接影响切削力、扭矩、切削速度和刀具材料的消耗，不能任意选取，
《切削用量简明手册》表3.1可作为参考，根据表3.1,铣削宽度ae<5mm时，直径为d0
＝80mm,ap≤70mm.（由于高速刚圆柱铣刀最大铣削深度为小于100,本工序的铣削深度
为138,所以分两次铣削）由于采用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数为Z=6（表3.9）；
2） 铣刀几何形状（表3.2）：
ra=15°,a0=12°。
2．选择切削用量
（1）决定铣削宽度ae,由于加工余量不大，帮可在一次走刀内切完，则ae=h=1mm.
（2）决定每齿进给量fz根据XA6132型铣床说明书，其功率为7.5kw,中等系统刚度。
根
据表3.3,fz=0.10～0.15mm/z,现取Fz=0.10mm/z（由于是精铣，故选择细齿铣刀）
（3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命，根据表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm,
镶齿铣刀（do=80mm）,刀具寿命T＝180min,（表3.8）；
（4）决定切削速度vc和每分钟进给量vr切削速度vc可根据表3.27中的公式计算，也可直接由表中查出。
根据表3.9,当do=80mm时，z=6,ap=41～130mm,,ae=1mm,fz≤
0.1～0.15mm时,vc=26m/min,nt=102r/minvri=46mm/min。
各修正系数为：
kmv=kmn=kmvf=1.0，Kbv=kbn=kvb=0.8～0.85，取0.8
故：
vc=vikv=26×1.0×0.8＝20.8m/min
n=nikn=102×1.0×0.8＝81.6r/min
vi=vrikv=46×1.0×0.8＝36.8mm/min
根据X6132机床说明书，选择nc=95r/min,vfc=37.5mm/min
因此，切削速度和每齿进给量为：
vc=∏d0nc/1000=3.14×80×95÷1000＝23.86m/min
fxc=vfc/ncz=37.5/（95×6）mm/z=0.07mm/z
3.计算基本工时
Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（138+17）mm=155
故：
tm=155/37.5=4.12min
由于铣削深度较大，一次铣削不能完成，所以得分两次铣削，即基本工时为：
tm=4.12×2＝8.24min
6.2.5精铣200×138的平面
（由于刀具与切削用量与上一个平面精铣一样，故不再分析）。
故：
精铣200×138的平面的基本工时为：
Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=200mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（200+17）mm=217
故：
tm=217/37.5=5.77min
由于铣削深度较大，一次铣削不能完成，所以得分两次铣削，即基本工时为：
tm=5.77×2＝11.57min
6.2.6精铣40×33的平面
切削基本工时：
Tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=40mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则L=（40+17）mm=57
故：
tm=57/37.5=1.52min
6.2.7粗铣295×78的平面
由于粗铣的切削用量的刀具与前面粗铣时一样，所以不再分析
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=295mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（295+17）mm=312
故：
tm=312/75=4.16min
6.2.8精铣295×78的平面
由于精铣的切削用量的刀具与前面精铣时一样，所以不再分析
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=295mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（295+17）mm=312
故：
tm=312/37.5=8.24min
6.2.9粗铣138×42的平面
其基本工进为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（138+17）mm=155
故：
tm=155/75=2.06min
6.2.10精铣138×42的平面
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（138+17）mm=155
故：
tm=155/37.5=4.12min
6.2.11粗铣138×54的平面
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（138+17）mm=155
故：
tm=155/75=2.06min
6.2.12精铣138×54的平面
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=138mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（138+17）mm=155
故：
tm=155/37.5=4.12min
6.2.13粗铣365×30的平面
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=365mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（365+17）mm=382
故：
tm=382/75=5.09min
由于要铣两个一样的平面，所以：
m=5.09×2＝10.18min
6.2.14精铣365×30的平面
其基本工时为：
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=365mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则
L=（365+17）mm=382
故：
tm=382/37.5=10.18min
由于要铣两个一样的平面，所以：
tm=10.18×2＝20.36min
6.3工序3．铣燕尾槽及各面校平直，对线铣燕尾导轨各面及消气、倒
角，刮削面均留余量
6.3.1铣燕尾槽
加工材料——HT200，200HBS铸件
工件尺寸——宽度 为11,长度为143的平面
加工要求——用55°燕尾槽铣刀粗铣燕尾槽，ap=,用乳化液冷却。
机 床——
X6132型
燕尾槽铣刀的槽宽为ae=7,ap=11,根据《切削用量简明手册》表3.14,选择直径Ｄ＝16,刀
齿Ｚ＝3,铣刀每齿进给量选fz=0.13mm/z,所以：
Vc=14,n=279,vf=96,刀具寿命T=60min,
粗铣一次ae=3mm。
根据X6132机床说明书，选择nc=300r/min,vfc=95mm/min
因此，切削速度和每齿进给量为：
vc=∏d0nc/1000=3.14×16×300÷1000＝15.07m/min
fxc=vfc/ncz=95/（300×3）mm/z=0.11mm/z
由于ae=7mm,一次进给3mm,留一定的加工余量，分两次进给，又由于得铣两面，所以基本工时为：
tm=0.11×4＝0.44min
6.3.2对燕尾槽进行倒角２×２。
6.3.3铣砂轮越程槽
用切槽刀对燕尾槽进行铣削，铣削宽度为２。
深度为２，长度为295。
tm=L/vt
式中，L=l+y+△,l=295mm,根据表3.25,入切量与超切量y+△＝17mm,则L=（295+17）mm=312
故：
tm=312/75=4.16min
6.4工序4．钳按图纸上要求，研刮燕尾导轨各面；以燕尾导轨支承面
为基面，刮A平面
6.5工序5．磨以燕尾导轨面校平垂直，磨138两侧面，保证对称（即
磨削365×30的两平面）
（１）选择砂轮。
见《工艺手册》第三章中磨料选择各表，结果为WA46KV6P350×40×127 其含义为：
砂轮磨料为白刚玉，粒度为46＃，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350×40×127（D×B×d）。
（２）切削用量的选择。
砂轮转速n砂＝1500r/min（见机床说明书），V砂＝27.5m/s。
轴向进给量fa=0.5B=20mm（双行程）
工件速度Ｖw=10m/min
径向进给量fr=0.015mm/双行程
（３）切削工时。
当加工１个表面时
t1=2L*b*Zb*K/（1000v*fa*fr）*（见《工艺手册》
表6.2－8）
式中：
L——加工长度365mm
t——加工宽度30，
Zb——单面加工余量，0.2mm
Ｋ——系数，1.10；
v——工作台移动速度（m/min）
fa——工作台往返一次砂轮轴向进给量（mm）
fr——工作台往返一次砂轮径向进给量（mm）。
t1=2×365×30×1.1／（1000×10×20×0.015）＝8.03（min）
当加工两个面时：
tm=8.03×2＝16.06（min）
6.6工序6．镗以燕尾导轨面定位，钻，扩,镗32H7的孔（用镗孔夹
具）
6.6.1钻削20孔
材料：
HT200
工艺要求：
孔径d=20,孔深：
通孔。
机床：
选用Z525立式钻床加工
选择钻头
选择高速钢麻花钻头，其直径d0=30钻关几何形状为：
（表2.1及表2.2）,双锥修磨横刃2φ（°）＝9~150。
φ°＝45～35,α0=7~15,β=24~32，bg=5.5,b=3,l=6,l1=2,加工材料越硬，2φ应取最大值，α0则取较小值，β为一定值。
１． 选择切削用量
（1），决定进给量f
1）按加工工艺决定进给量，根据表2.7,当加工要求为H12~H13精度，铸件的强度为≤
200HBS，d0=20mm时，f=0.7~0.86mm/r
由于l/d＝34／20≈1.7,故应乘以修正系数 kiv=0.95,则f=（0.7~0.86）×0.95mm/r＝0.665~0.817m/r
（2）按钻头强度决定进给量，根据表2.8,当HBS=169~218，d0=20mm,钻头强度允许的进给量f=1.75mm/r
（3）按机床进给机构强度决定进给量，根据表2.9,当HBS≤210,d0≤20.5,机床进给机构的轴向力为6960N，进给量为0.41mm/r（Z525钻床允许的轴向力为8830N，见表2.36）
从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为0.665～0.817mm/r，根据Z550钻床说明书，选择：
f=0.81mm/r.
由于是加工通孔，为了避免孔即将钻穿进钻头容易折断，故宜在孔即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。
机床进给强度也可以根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验，由表2.19
可查出钻孔时的轴向力，当f=0.81mm/r，d0≤21mm时，轴向力Ff=8740,轴向力的修正
系数为1.0,故Ff=8740N.根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力
为：
Fmax=2.8KN,由于Ff２．决定钻头磨钝标准及寿命。
由表2.12,当d0=20mm时，钻头后刀面最大磨损量取0.8,寿命T=60min.
３．决定切削速度
由于2.15铸铁硬度200～217HBS,进给量0.81mm/r，切削速度为vc=14m/min.切削速度的修正系数为：
Ktv=1.0,kcv=1.0,kfv=0.85,k0v=1.0,故
V=vi*kv=14×1.0×1.0×1.0×0.85＝11.9m/min
n=1000V/（3.14*d0）=1000×11.9/（3.14×20）r/min=189.49r/min
根据Z525钻床说明书，可考虑195r/min,这时:
V=n*3.14*d0/1000=195×3.14×20/1000=12.25m/min
４．检验机床扭矩及功率
根据表2.20,当f<1.0,d0=20，扭矩Mc=109.4N.m.
扭矩的修正系数为1.0,故Mc＝109.4N.m
根据Z525钻床说明书，当n0=195r/min,扭矩为Mm=195.2N.m
根据表2.23,当灰
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