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編 號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 銑刀頭座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923063 學(xué)生姓名： 許 曉 峰 指導(dǎo)教師： 許 文 （職稱(chēng)：副教授 ） （職稱(chēng)： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 銑刀頭座體零件工藝 及工裝設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其 內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外， 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作 品。 班 級(jí)： 機(jī)械 92 學(xué) 號(hào)： 0923063 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無(wú) 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專(zhuān) 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、題目 銑刀頭座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 2、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 機(jī)械制造工藝技術(shù)是人類(lèi)在生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生并不斷發(fā)展的。其涉及的內(nèi) 容十分廣泛，包括零件的毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理和產(chǎn)品的裝配等，要 在滿足質(zhì)量要求的前提下，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。以?xún)?yōu)質(zhì)、高效、 低耗的工藝去完成零件的加工的工藝才是合理的和先進(jìn)的工藝。本課題來(lái)自 某機(jī)床廠的成熟產(chǎn)品，旨在培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，達(dá)到學(xué)以致 用的目的。 3、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： ①抄畫(huà)零件圖及繪制毛坯-零件綜合圖各一張； ②編制機(jī)加工工藝文件； ③繪制 φ80K7 孔鏜夾具裝配圖及全套夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖；繪制 6-M8 孔鉆夾 具裝配圖及全套非標(biāo)準(zhǔn)零件圖； ④編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（30 頁(yè)） ； ⑤翻譯 8000 字以上外文印刷字符或譯出 4000 漢字以上的有關(guān)技術(shù)資料或業(yè) I 文獻(xiàn)。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 許 曉 峰 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 銑刀頭座體是銑床加工的重要組成元件之一，它的制造工藝對(duì)銑削加工的尺寸精度 有顯著的影響。本課題的目的是對(duì)銑床的銑刀頭座體的機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計(jì)。在第 一部分的制造工藝設(shè)計(jì)中，主要的工作是銑刀頭座體的毛坯件的鑄造，加工工藝路線的 設(shè)定，機(jī)件的工藝查閱和計(jì)算，編制主要的工藝文件。 銑刀頭座體的夾具設(shè)計(jì)是這次課題的重要的部分，也是本次課題的難點(diǎn)分，夾具的 設(shè)計(jì)主要是銑刀頭的定位和夾緊。主要會(huì)影響加工元件的尺寸精度和位置精度。在本次 課題中主要采用的是不完全定位方式，這種通用的定位方式的夾具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并 且有良好的定位的穩(wěn)定性。夾緊機(jī)構(gòu)主要采用螺旋式，這種結(jié)構(gòu)的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，自鎖 性能好，可靠性能高。在確定夾緊方式后繪出主要的零件圖和裝配圖。 關(guān)鍵詞：銑床；銑刀頭座體；制造工藝；夾具設(shè)計(jì) III ABSTRACT Milling cutter head base is an integral component of milling manufacturing process and has a significant impact on the dimensional accuracy of milling . The purpose of this project is generally milling cutter head base mechanical manufacturing process and fixture design. In the first part of the manufacturing process design, the main work is casting of milling cutter head base , machining and line set, mechanical inspection and calculation process, the preparation of the main process documents. The Fixture Block of milling cutter head base is an important part of this project and also is a part of this difficult subject, mainly milling fixture design is clamping and positioning. these will affect the processing of the dimensional accuracy and position accuracy of main components. The issue is used three holes of the positioning in one surface . the positioning of such a general way the fixture structure is relatively simple and has good positioning stability. Clamping institutions are mainly spiral , the composition of this structure is relatively simple, self-locking performance, high reliability. drawing three-dimensional and assembly drawings. Key words: milling machine; milling cutter head base; manufacturing processes;fixture design 目 錄 摘要................................................................................................................................................III ABSTRACT...................................................................................................................................IV 目錄.................................................................................................................................................V 1 緒論.............................................................................................................................................1 1.1 課題背景.............................................................................................................................1 1.1.1銑刀頭座體的概述.........................................................................................................1 1.1.2銑刀頭的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).............................................................................................1 1.1.3銑刀的分類(lèi).....................................................................................................................1 1.1.4銑刀的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成.........................................................................................................2 1.1.5夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).................................................................................................2 1.2 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及目的..........................................................................................................3 2 銑刀頭座體的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì).....................................................................................5 2.1 銑刀頭座體的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型確定..........................................................................5 2.1.1 銑刀頭座體的工藝分析...............................................................................................5 2.1.2 銑刀頭座體的生產(chǎn)類(lèi)型...............................................................................................6 2.2 確定毛坯的制造類(lèi)型..........................................................................................................6 2.3 基準(zhǔn)的選擇..........................................................................................................................6 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇...............................................................................................................6 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇...............................................................................................................7 2.4 零件表面加工方法的確定..................................................................................................7 2.5 工藝路線的制定與分析......................................................................................................7 2.5.1 工藝路線的擬定...........................................................................................................7 2.5.2 工藝方案的分析與確定...............................................................................................8 2.6 機(jī)械加工余量、毛坯工序尺寸的確定............................................................................10 2.6.1 孔的加工余量.............................................................................................................10 2.6.2 平面的加工余量.........................................................................................................10 2.6.3 切削用量及工時(shí)的計(jì)算.............................................................................................11 3 銑刀頭座體專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì).......................................................................................................23 3.1 夾具設(shè)計(jì)的原則和要求....................................................................................................23 3.1.1 夾具設(shè)計(jì)的要求.........................................................................................................23 3.1.2 六點(diǎn)定位原則.............................................................................................................23 3.2 鏜夾具的設(shè)計(jì)..................................................................................................................24 3.2.1 確定定位方案.............................................................................................................24 3.2.2 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu).............................................................................................................24 3.2.3 夾緊力的計(jì)算.............................................................................................................25 3.3.4 確定鏜夾具總體結(jié)構(gòu)和尺寸.....................................................................................25 3.3.5 使用說(shuō)明.....................................................................................................................26 3.3 鉆孔夾具的設(shè)計(jì)................................................................................................................27 3.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇.........................................................................................................27 3.3.2 切削力和夾緊力的計(jì)算.............................................................................................27 3.3.3 定位誤差分析.............................................................................................................27 3.3.4 確定定位方案.............................................................................................................28 3.3.5 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu).............................................................................................................28 3.3.6 確定鉆夾具總體結(jié)構(gòu)和尺寸.....................................................................................28 3.3.7 使用說(shuō)明.....................................................................................................................29 4 結(jié)論與展望...............................................................................................................................31 4.1 結(jié)論....................................................................................................................................31 4.2 不足之處與展望................................................................................................................31 致謝...............................................................................................................................................32 參考文獻(xiàn).......................................................................................................................................33 I 0 1 緒論 1.1 課題背景 1.1.1 銑刀頭座體的概述 銑刀頭座體是一種用于大件切削的機(jī)床附件，如裝在龍門(mén)銑床上進(jìn)行銑削加工。銑 刀裝在銑刀盤(pán)上，銑刀盤(pán)通過(guò)鍵與軸連接，當(dāng)動(dòng)力通過(guò)V 帶傳給帶輪，經(jīng)鍵傳到軸，即 可帶動(dòng)銑刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)零件進(jìn)行銑削加工?；A(chǔ)件座體，兩端由圓錐滾子軸承支撐軸， 軸承外測(cè)有軸承蓋；左邊帶輪為動(dòng)力輸入端，帶輪和軸由鍵連接，帶輪的左側(cè)有銷(xiāo)、擋 圈、螺釘實(shí)現(xiàn)定位和緊固。 1.1.2 銑刀頭的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 一、銑床是一種用途廣泛的機(jī)床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面） 、溝槽 （鍵槽、T 形槽、燕尾槽等） 、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈輪乖、螺旋形表面（螺紋、 螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對(duì)回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進(jìn)行切斷工作等。銑 床在工作時(shí)，工件裝在工作臺(tái)上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，輔以工作臺(tái)或 銑頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削，因而銑床的生 產(chǎn)率較高。用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋 和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門(mén)得到廣 泛應(yīng)用。 二、銑床最早是由美國(guó)人E.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺 旋槽，美國(guó)人J.R. 布朗于1862 年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬(wàn)能銑床，是為升降臺(tái)銑床的雛形。1884年 前后出現(xiàn)了龍門(mén)銑床。20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床，工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-快 速”或“快速-進(jìn)給 ”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的 應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度。尤其是70年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自 動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。 三、隨著機(jī)械化進(jìn)程不斷加劇，數(shù)控編程開(kāi)始廣泛應(yīng)用與于機(jī)床類(lèi)操作，極大的釋 放了勞動(dòng)力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對(duì)員工要求也會(huì)越來(lái)越高，當(dāng) 然帶來(lái)的效率也越來(lái)越高。進(jìn)入21世紀(jì)，軍事技術(shù)和民用工業(yè)的發(fā)展對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求 越來(lái)越高，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、工序集約化、新一代功能部件以及軟件技術(shù)， 使數(shù)控機(jī)床的加工范圍、動(dòng)態(tài)性能、加工精度和可靠性有了極大地提高?？茖W(xué)技術(shù)特別 是信息技術(shù)的發(fā)展迅速，高速高精控制技術(shù)、多通道開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)、多軸控制技術(shù)、 智能控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、CAD/CAM 與CNC 的綜合集成，使數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)入了智 能化、網(wǎng)絡(luò)化、敏捷制造、虛擬制造的更高階段。 1.1.3 銑刀的分類(lèi) 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 1 ①圓柱形銑刀:用于臥式銑床上加工平面。刀齒分布在銑刀的圓周上,按齒形分為直齒和螺 旋齒兩種。按齒數(shù)分粗齒和細(xì)齒兩種。螺旋齒粗齒銑刀齒數(shù)少,刀齒強(qiáng)度高,容屑空間大,適 用于粗加工;細(xì)齒銑刀適用于精加工。 ②面銑刀:用于立式銑床、端面銑床或龍門(mén)銑床上加工平面端面和圓周上均有刀齒也有粗 齒和細(xì)齒之分。其結(jié)構(gòu)有整體式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式3 種。 ③立銑刀:用于加工溝槽和臺(tái)階面等,刀齒在圓周和端面上,工作時(shí)不能沿軸向進(jìn)給。當(dāng)立銑 刀上有通過(guò)中心的端齒時(shí)可軸向進(jìn)給。 ④三面刃銑刀:用于加工各種溝槽和臺(tái)階面其兩側(cè)面和圓周上均有刀齒。 ⑤角度銑刀: 用于銑削成一定角度的溝槽,有單角和雙角銑刀兩種。 ⑥鋸片銑刀: 用于加工深槽和切斷工件,其圓周上有較多的刀齒。為了減少銑切時(shí)的摩擦刀 齒兩側(cè)有15′~1°的副偏角。此外還有鍵槽銑刀、燕尾槽銑刀、 T 形槽銑刀和各種成形銑刀 等。 1.1.4 銑刀的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成 分為4種：①整體式 :刀體和刀齒制成一體。②整體焊齒式:刀齒用硬質(zhì)合金或其他耐 磨刀具材料制成并釬焊在刀體上。③鑲齒式:刀齒用機(jī)械夾固的方法緊固在刀體上。這種 可換的刀齒可以是整體刀具材料的刀頭也可以是焊接刀具材料的刀頭。刀頭裝在刀體上 刃磨的銑刀稱(chēng)為體內(nèi)刃磨式;刀頭在夾具上單獨(dú)刃磨的稱(chēng)為體外刃磨式。 ④可轉(zhuǎn)位式(見(jiàn)可 轉(zhuǎn)位刀具):這種結(jié)構(gòu)已廣泛用于面銑刀、立銑刀和三面刃銑刀等。 銑刀頭是由座體、軸、皮帶輪、端蓋、調(diào)整片等五種非標(biāo)準(zhǔn)件和軸承、螺釘、平鍵、 毛氈等四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件組成。銑刀裝在銑刀盤(pán)上，銑刀盤(pán)通過(guò)鍵與軸連接，當(dāng)動(dòng)力通過(guò)V 帶傳 給帶輪，經(jīng)鍵傳到軸，即可帶動(dòng)銑刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)零件進(jìn)行銑削加工。基礎(chǔ)件座體，兩端 由圓錐滾子軸承支撐軸，軸承外測(cè)有軸承蓋；左邊帶輪為動(dòng)力輸入端，帶輪和軸由鍵連 接，帶輪的左側(cè)有銷(xiāo)、擋圈、螺釘實(shí)現(xiàn)定位和緊固；軸的右邊動(dòng)力輸出給銑刀盤(pán)，刀盤(pán) 帶動(dòng)銑刀切削，軸與刀盤(pán)由鍵連接，擋圈、墊圈、螺釘把刀盤(pán)與軸緊固住。 1.1.5 夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，夾具是在產(chǎn)品加工過(guò)程中，保持產(chǎn)品零部件和加工工 具的相對(duì)位置。從而保證了最終產(chǎn)品技術(shù)要求中的位置精度。由于不同的工藝過(guò)程中使 用不同的夾具，各類(lèi)夾具中以機(jī)床夾具發(fā)展最早、最成熟、精度要求最高。在各類(lèi)夾具 中比重最大。夾具可以分為一下幾類(lèi)： 1.專(zhuān)用機(jī)床這類(lèi)夾具是針對(duì)某一工件的莫一工序而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，因其用途專(zhuān)一而設(shè)計(jì)而得 名。 2.通用夾具如機(jī)床上常用的三爪自定心卡盤(pán)、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、頂尖，銑床上常用的平口鉗、 分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等均屬于此類(lèi)夾具。該夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通 用夾具一般已經(jīng)標(biāo)注化，并由專(zhuān)業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件提供給用戶(hù)。 3.可調(diào)整夾具和成組夾具這類(lèi)夾具的特點(diǎn)是夾具的部件元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整， 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 以適應(yīng)不同零件的加工，用于相識(shí)零件零件成組加工的夾具，通常稱(chēng)為成組夾具，與成 組夾具相比，可調(diào)整夾具的加工對(duì)象不很明確。適用范圍更廣一些。 4.組合夾具這類(lèi)夾具有一套標(biāo)準(zhǔn)化的夾具元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成。根據(jù)零件 的加工定位要求的特點(diǎn)，不同的元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。 夾具用完后，元件可以拆卸重復(fù)使用。 5.隨行夾具這是一種在自動(dòng)化線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具，工件安裝在隨行夾具上， 除完成對(duì)工件的定位和夾緊外，還載著工件隨輸送裝置送往各機(jī)床，并在各機(jī)床上被定 位和夾緊。制造系統(tǒng)自動(dòng)化、集成化、智能化；精密工程；特種加工方法；快速成型制 造；傳統(tǒng)加工工藝的改造和革新。機(jī)械制造工藝和夾具是人類(lèi)生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生并不斷發(fā) 展的。目前機(jī)械制造工藝技術(shù)向著高精度、高效率、高自動(dòng)化發(fā)展。精密加工精度已經(jīng) 達(dá)到亞微米級(jí)，而超精密加工精度已經(jīng)進(jìn)入0.01υμM 現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)品的特點(diǎn)是多種類(lèi)多樣、 批量小、更新快，生產(chǎn)周期短。這就要求整個(gè)加工系統(tǒng)及機(jī)械制造工藝技術(shù)向著柔性、 高效、自動(dòng)化方向發(fā)展。由于成組技術(shù)理論的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助制造，數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)等在機(jī)械制造業(yè)中的廣泛 應(yīng)用，大大的縮短了機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，保證了機(jī)械產(chǎn)品的高精度、高質(zhì)量。機(jī)械制 造是一門(mén)有著悠久歷史的科學(xué)， 是國(guó)家建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的支柱之一。機(jī)械制造可分為熱 加工和冷加工，熱加工指鑄造、塑性加工、表面處理等；在金屬工藝學(xué)中，冷加工則指 在低于再結(jié)晶溫度下使金屬產(chǎn)生塑性變形的加工工藝。一般機(jī)械制造多指研究各種機(jī)械 制造冷加工和方法的學(xué)科，其內(nèi)容是：機(jī)械制造的基礎(chǔ)理論、機(jī)械加工和裝配工藝過(guò)程 設(shè)計(jì)、工藝裝備設(shè)計(jì)以及各種傳統(tǒng)加工方法、特種加工方法、精密加工和超精密加工等； 機(jī)械制造系統(tǒng)的自動(dòng)化、柔性化、集成化及智能化。計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子技術(shù)、控制技 術(shù)、傳感技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。 由系統(tǒng)論、信息論和控制論形成科學(xué)與方法論，從系統(tǒng)中各組成部分之間的相互的關(guān)系， 相互作用，相互約束的關(guān)系來(lái)分析對(duì)象，這是一種重要的突破，機(jī)械制造科學(xué)與管理科 學(xué)的結(jié)合更豐富了機(jī)械制造科學(xué)的內(nèi)容，出現(xiàn)了質(zhì)量保證系統(tǒng)等，成為保證產(chǎn)品質(zhì)量的 重要舉措。因此，機(jī)械制造的發(fā)展已經(jīng)從一個(gè)經(jīng)驗(yàn)、技藝、方法逐步成為一門(mén)傳統(tǒng)的工 程科學(xué)。現(xiàn)代夾具正向著一下方向發(fā)展： (1) 標(biāo)準(zhǔn)化 (2) 通用化 (3) 精密化：精密分度的多齒盤(pán)，高精度三爪自定心卡盤(pán) (4) 高效化：常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具、具有夾緊動(dòng)力裝置的夾具等。 例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件的效率可提高五倍。 (5) 柔性化：具有柔性化特點(diǎn)的新型夾具種類(lèi)主要有：組合夾具、通用夾具、成組夾具、 數(shù)控機(jī)床夾具等。 1.2 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及目的 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為： 首先運(yùn)用AutoCAD 軟件繪制銑刀頭座體零件的零件圖 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 3 和毛坯-零件圖，根據(jù)圖紙的技術(shù)要求等確定生產(chǎn)類(lèi)型、切削加工方法、工藝路線的擬定， 分析可得改零件的年產(chǎn)量為5000 件，屬于大批量生產(chǎn)。其次，進(jìn)行工藝分析， 確定毛 坯類(lèi)型和制造方法，銑刀頭座體的材料為鑄鐵，擬采用鑄造的形式進(jìn)行毛坯的制造，并 確定零件的機(jī)械加工工藝路線，完成機(jī)械加工工序設(shè)計(jì)，進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析。最后， 對(duì)某道加工工序的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)并繪制夾具裝配圖和主要零件圖。本課題是在我們完成 了大學(xué)的基礎(chǔ)課程，技術(shù)基礎(chǔ)課程以及專(zhuān)業(yè)課程之后進(jìn)行。此次的設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所 學(xué)各課程及相關(guān)繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)制，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。 其目的在于：鞏固我們大學(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)所學(xué)知識(shí)色綜合性的檢驗(yàn)；加強(qiáng)我們 查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí) 際工作能力；通過(guò)對(duì)銑刀頭座體的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，使我們?cè)跈C(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)， 工藝方案論證，機(jī)械加工余量計(jì)算，工藝尺寸的確定，編寫(xiě)技術(shù)文件及查閱技術(shù)文獻(xiàn)等 各個(gè)方面都受到了一次綜合性的訓(xùn)練。初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程 的能力。根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具 設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理并能保證加工質(zhì) 量的專(zhuān)用夾具的能力。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 2 銑刀頭座體的機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 銑刀頭座體的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型確定 2.1.1 銑刀頭座體的工藝分析 從銑刀頭座體的零件圖（圖2.1）中可以得到座體的零件圖結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜有內(nèi)孔、螺 紋、外部有肋條，并且是平面孔系，要求的加工精度較高。因此在加工過(guò)程中主要表面 的粗、精加工工序分階段進(jìn)行。加工中先加工平面，可以為孔系加工提供穩(wěn)定可靠的基 準(zhǔn)面。在一般殼體件的加工工藝，大多數(shù)采用 “一面二銷(xiāo)”定位的加工方式。但本銑刀 頭座體的加工工藝路線主要以底面及兩側(cè)面定位加工的，主要原因由于銑刀頭總成在使 用過(guò)程中，要進(jìn)行校正工作，兩側(cè)面則提供了很好的測(cè)量校準(zhǔn)基準(zhǔn)面，在組裝軸承的過(guò) 程中，也提供了很好的壓合基準(zhǔn)面。 在整個(gè)加工工藝過(guò)程中，對(duì)各平面加工采用粗精銑，由于Φ80孔系兩間距為255，采用 粗、半精鏜及倒角復(fù)合刀具，選用Φ300立軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)兩頭鏜，精鏜采用T611 單邊 鏜的工藝方法（附圖2.2） 。工裝設(shè)計(jì)上省去了鏜模架和鏜刀桿組合結(jié)構(gòu)。這種方式，夾具 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，在使用過(guò)程中，省去了抱鏜桿的繁重工作及鏜套的定期更換工 作。螺紋及Φ11 孔系采用三面鉆夾具和Φ500 臥軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配合使用（附圖2.3） ，在搖臂 鉆上加工，選用了快換鉆套和攻絲夾頭的高效的工件輔具，這種工藝方案工序集中，裝 卸操作方便，并且在一此安裝中，可以加工多個(gè)平面和孔系，是一種高效、節(jié)省勞動(dòng)力 的工藝方法，由于配合了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，模具設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，成本低。在整個(gè)工藝布置中， 大量采用了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，使整個(gè)工藝路線較短，很多工序上的工裝實(shí)現(xiàn)了通用性，從整 個(gè)工藝路線來(lái)看，模具的品種較少，通用件多，大大的降低了模具的制造成本及管理維 修費(fèi)用。 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 5 圖 2.1 銑刀頭座體零件圖 2.1.2 銑刀頭座體的生產(chǎn)類(lèi)型 從設(shè)計(jì)的要求可查知: Q=5000 件/年，n=1 件/臺(tái)，取備品率α=3%；廢品率 β=1%，由《機(jī)械制造工藝學(xué)》 【1】 （1-1）式N=Qn（1+α%） （1+β% ）得： N=5000×1×（1+3% ）×（1+1%）=5200件/年 由銑刀頭座體是輕型零件，生產(chǎn)數(shù)量在5000-50000 之間，查《機(jī)械制造工藝學(xué)》表1-6 可知屬輕型零件，生產(chǎn)類(lèi)型為大批生產(chǎn)。 2.2 確定毛坯的制造類(lèi)型 確定毛坯的制造形式：由于零件年產(chǎn)量為5200 件，為大批生產(chǎn)水平，為了提高生產(chǎn) 率，保證加工質(zhì)量所以毛坯采用鑄造。由于銑刀頭座體的要求比較高，所以選擇鑄鐵的 壓力鑄造， 較好的耐磨性、可可鑄性、可切削性和吸振性所以零件材料選用鑄鐵，根據(jù) 《金屬機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三章可選牌號(hào)為HT200。 2.3 基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)是用以確定生產(chǎn)對(duì)象幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線、面。對(duì)于主軸箱 而言，基準(zhǔn)就是確定主軸箱上其他點(diǎn)、線面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。在主軸箱的 設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中，按照不同要求選擇哪些點(diǎn)、線、面作為基準(zhǔn)， 是影響零件加工工藝 性和表面間尺寸、位置精度的主要因素之一。 2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 箱體零件加工面較多， 粗基準(zhǔn)選擇時(shí)主要考慮各加工面能否分配到合理的加工余量，以 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 及加工面與非加工面之間是否具有準(zhǔn)確的相互位置關(guān)系。箱體零件上一般有一個(gè)（或幾 個(gè)）主要的大孔，為了保證孔的加工余量均勻，應(yīng)用該毛坯孔作為粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)選Ⅰ孔和 Ⅱ孔為粗基準(zhǔn)。 2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)該盡量符合“基準(zhǔn)重合原則” 、 “基準(zhǔn)統(tǒng)一原則”、 “互為基準(zhǔn)原 則”、 “自為基準(zhǔn)原則”、 “便于夾裝原則”，保證主要加工表面（主軸的支撐孔）的加工余量 的均勻，同時(shí)定位基面應(yīng)形狀簡(jiǎn)單、加工方便，以保證定位質(zhì)量和加緊可靠。 2.4 零件表面加工方法的確定 本零件的加工表面有孔、面等，材料為HT200。參考《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手 冊(cè)》 【2】表1-32、表1-33 和表1-34 前期加工方法選擇如下： （1） 底平面：公差等級(jí)為IT9，表面粗糙度為3.2，采用粗銑→精銑的加工方法。 （2） Φ80 兩端面：面粗糙度為3.2，采用粗銑→精銑的加工方法。 （3） 2-Φ80孔公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度為1.6 ，采用粗鏜、半精鏜→精鏜的方法。 （4） 6-M8-7H螺孔及4-Φ11孔等：公差等級(jí)、表面粗糙度為未注公差等級(jí)，采用常規(guī)加 工方法。 2.5 工藝路線的制定與分析 2.5.1 工藝路線的擬定 制定工藝路線應(yīng)當(dāng)使零件的幾何形狀， 尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的 保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用組合加工方式加工，并盡量 使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效益，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝方案一 工序1 鑄造 工序2 時(shí)效 工序3 粗銑銑刀頭座體底面 工序4 精銑銑刀頭座體底面 工序5 粗銑φ80 孔兩端面 工序6 精銑φ80 孔兩端面 工序7 鉆φ80 孔 工序8 粗鏜φ80 孔 工序9 精鏜φ80 孔 工序10 粗鏜φ96 孔 工序11 鉆底孔φ11，锪沉頭孔φ22 工序12 鉆螺紋孔6xM8，攻螺紋 工序 13 去毛刺 工序14 終檢 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 7 工藝方案二 工序1 鑄造 工序2 時(shí)效 工序3 粗車(chē)、半精車(chē)底面 工序4 精車(chē)底面 工序5 粗車(chē)、半精車(chē)φ80 孔兩端面 工序6 精車(chē)φ80 孔兩端面 工序7 粗鏜φ80 孔 工序8 精鏜φ80 孔 工序9 粗鏜φ96 孔 工序10 鉆底孔φ11 工序11 鉸孔φ11，锪沉頭孔φ22 工序12 鉆螺紋孔6xM8，攻螺紋 工序13 去毛刺 工序14 清洗 工序15 檢驗(yàn)入庫(kù) 工藝方案三 工序1 鑄造 工序2 時(shí)效 工序3 銑190 x200下端面 工序4 銑200×13平面和190×13定位平面 工序5 銑φ150兩端面 工序6 粗鏜Φ80K7的孔，孔口倒角 工序7 分別鉆兩端6-Φ6.7孔，兩端孔口分別倒角，兩端分別攻6-M8-7H螺孔。鉆4-φ11 孔，锪平4-φ22圓平面 工序8 精鏜Φ80K7的孔，孔口倒角 工序9 去毛刺，清洗 工序10 鉆螺紋孔6xM8，攻螺紋 工序11 去毛刺 工序12 清洗 工序13 檢驗(yàn)入庫(kù) 2.5.2 工藝方案的分析與確定 上述三種工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是采用銑削加工端面的生產(chǎn)效率較高適用于 大批量的生產(chǎn)， 方案二是采用車(chē)削的方式加工面的可以保證加工精度但生產(chǎn)效率較方案 一低在滿足加工精度及生產(chǎn)效率扥兩個(gè)條件下采用方案一好些。方案三在整個(gè)加工工藝 過(guò)程中，對(duì)各平面加工采用粗精銑，由于Φ80孔系兩間距為255，采用粗、半精鏜及倒角 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 復(fù)合刀具，選用Φ300 立軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)兩頭鏜，精鏜采用T611 單邊鏜的工藝方法（附 圖2.2） 。工裝設(shè)計(jì)上省去了鏜模架和鏜刀桿組合結(jié)構(gòu)。這種方式，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成 本低，在使用過(guò)程中，省去了抱鏜桿的繁重工作及鏜套的定期更換工作。螺紋及Φ11孔系 采用三面鉆夾具和Φ500 臥軸回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配合使用（附圖2.3） ，在搖臂鉆上加工，選用了 快換鉆套和攻絲夾頭的高效的工件輔具，這種工藝方案工序集中，裝卸操作方便，并且 在一此安裝中，可以加工多個(gè)平面和孔系，是一種高效、節(jié)省勞動(dòng)力的工藝方法，由于 配合了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，模具設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，成本低。在整個(gè)工藝布置中，大量采用了回轉(zhuǎn) 工作臺(tái)，使整個(gè)工藝路線較短，很多工序上的工裝實(shí)現(xiàn)了通用性，從整個(gè)工藝路線來(lái)看， 模具的品種較少，通用件多，大大的降低了模具的制造成本及管理維修費(fèi)用，因此最終 確定工藝路線如下： 工序1 制造模具 工序2 造型、澆注 工序3 鑄件清理，人工失效處理，底漆噴涂 工序4 鑄件檢驗(yàn) 工序5 銑190 x200下端面 工序6 銑200×13平面和190×13定位平面 工序7 銑φ150兩端面 工序8 粗、半精鏜Φ80K7的孔，孔口倒角 工序9 分別鉆兩端6-Φ6.7孔，兩端孔口分別倒角，兩端分別攻6-M8-7H螺孔。鉆4-φ11 孔，锪平4-φ22圓平面 工序10 精鏜Φ80K7的孔，孔口倒角 工序11 去毛刺，清洗 工序12 鉆螺紋孔6xM8，攻螺紋 工序13 檢驗(yàn) 工序14 入庫(kù) 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 9 圖2.2精鏜孔機(jī)械加工工序附圖 圖2.3 三面孔系機(jī)械加工工序附圖 2.6 機(jī)械加工余量、毛坯工序尺寸的確定 銑刀頭座體零件的材料為鑄鐵， 硬度為200HBS， 毛坯的重量約為6KG,生產(chǎn)類(lèi)型為 大批量生產(chǎn)，采用鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī) 械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下（單位：mm） ：由于主軸箱是同軸孔系，孔線 較短，而且又是穿通孔。此時(shí)鏜桿懸伸量小，鏜桿軸線產(chǎn)生的撓曲度值適合工件的加工 要求， 鏜削加工出來(lái)的孔能達(dá)到圖樣規(guī)定的要求，在這里我們采用支撐鏜孔法加工座體 的孔系。根據(jù)《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-3、表3-4 確定毛坯的輪廓尺寸在 160-250mm 之間，為鑄鐵的砂型鑄造機(jī)器造型，公差等級(jí) CT8，故長(zhǎng)度方向偏差為 2mm。 2.6.1 孔的加工余量 由于φ80 孔的直徑大于30mm，所以采用鑄造加工，而螺紋孔和底孔小于30mm，就 不適合采用鑄造加工。由《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 【2】表4-15、 表4-16 和表4-17 可以確定孔的加工余量如下： φ80 孔： 粗鏜加工余量 3mm 半粗鏜加工余量0.4mm 精鏜加工余量0.1mm Φ96 孔： 粗鏜加工余量4.5mm 3xM8 螺紋孔： 鉆削加工余量 0.2mm 鉸加工余量H9mm 底孔： 鉆削加工余量0.2mm 鉸加工余量H9mm 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 锪孔加工余量H9mm 2.6.2 平面加工余量 底面： 粗銑4mm 精銑1.5mm Φ80 孔兩端面： 粗銑4.5mm 精銑1mm 2.6.3 切削用量及工時(shí)的計(jì)算 工件材料：HT200 δb=220MPa 鑄模 查《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-2、表8-9、表8-12 工序3 粗銑底面面 （1）機(jī)床和刀具的選擇 機(jī)床：根據(jù)銑刀頭座體的零件尺寸采用型號(hào)為X8126 的萬(wàn)能工具銑床刀具：采用材料為 YG6 硬質(zhì)合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)面銑刀，參考GB/T 611.7-1996 選擇基本尺寸D=60mm 螺旋角 β=10°后角αn=15°前角γ0=12°齒數(shù)Z=10° （2）切削深度及進(jìn)給量的選擇 由于底面的加工余量較少，一次走刀可完成切削，故取 =5mm。查《金屬機(jī)械制造加工pa 工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-13 和表8-14 機(jī)床的主電機(jī)功率為3KW，每齒進(jìn)給量 取zf 0.1~0.2mm/z 故取 =0.15mm/zzf (3)計(jì)算切削速度 及每分鐘進(jìn)給量cvfv 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-16，當(dāng) =60 mm，z= 10 ， ≤7.5mm，0dpazf ≤0.24mm/z 時(shí)， = 90 m/min， n =390r/min， = 386 mm/min。c fv 各修正系數(shù)： =0.89MVK Ktv =1.0 Ksv =1.0 = · Ktv ·KsvV 所以 = · =90×0.89×1.0×1.0=80.1(m/min)cvc n= ·n=190×0.89×1.0×1.0=347.1(m/min)K = · =386×0.89×1.0×1.0=343.54(m/min)fVf 查 X8126 的萬(wàn)能工具銑床選取：n=364r/min =396 mm/minfvzmznvffzc1.0in57.68d0??π （4）檢驗(yàn)機(jī)床的功率 根據(jù)《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-12，當(dāng)工件的硬度在HBS=208~248 時(shí)， 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 11 ae≤35mm， ≤5.0mm， = 60mm，z =10， = 250mm/min。pa0dfv 查得P cc= 1.5kw，由X8126 型銑床的主電機(jī)功率為3kw 大于1.5kw。因此，所選 的切削用量是以采用的，即： = 5.0mm，pa = 396mm/min，fv n = 390r/min， = 68.57m/min，c = 0.11mm/z。vf （5）銑削加工計(jì)算 ifltm210?? ——銑削輪的實(shí)際長(zhǎng)度（mm）l = +(0.5-2)[mm]1pa =0 封閉輪廓銑切2l =1-3mm 非封閉輪廓銑切 i —走刀次數(shù) 已知 =200mm =5+1=6mm =2mm i=1l1l2l =0.83miniftm 20?? 工序4 精銑底面面 （1）機(jī)床和刀具的選擇 機(jī)床：根據(jù)銑刀頭座體的零件尺寸采用型號(hào)為X8126 的萬(wàn)能工具銑床刀具：采用材料為 YG6 硬質(zhì)合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)面銑刀，參考GB/T 611.7-1996 選擇基本尺寸D=60mm 螺旋角 β=10°后角αn=15°前角γ0=12°齒數(shù)Z=10° （2）切削深度及進(jìn)給量的選擇 由于底面的加工余量較少，一次走刀可完成切削，故取 =1.5mm。查《金屬機(jī)械制造加pa 工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-13 和表8-14 機(jī)床的主電機(jī)功率為3KW，每齒進(jìn)給量 取zf 0.03~0.075mm/z 故取 =0.055mm/zzf (3)計(jì)算切削速度 及每分鐘進(jìn)給量 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-16，當(dāng) =60 cvfv 0d mm，z= 10 ， ≤2.5mm，pa ≤0.1mm/z 時(shí)， = 196 m/min， n=320r/min， = 217 mm/min。zfc f 各修正系數(shù)： =0.87MVK Ktv =1.0 Ksv =1.0 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 = · Ktv ·KsvVKM 所以 = · =196×0.87×1.0×1.0=170.52(m/min)cvc n= ·n=320×0.87×1.0×1.0=278.4(m/min) = · =217×0.87×1.0×1.0=188.79(m/min)fVf 查X8126 的萬(wàn)能工具銑床選?。簄=315r/min = 217mm/minfvzmznvfdfzc06.in35.910??π （4）檢驗(yàn)機(jī)床的功率 根據(jù)《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-12，當(dāng)工件的硬度在HBS=208~248 時(shí)， ≤35mm， ≤5mm， = 60mm，z =10， = 217mm/min。查eapa0dfv 得Pcc= 1.5kw，由X8126 型銑床的主電機(jī)功率為3kw 大于1.5kw。因此，所選的 切削用量是以采用的，即： = 1.5mm，pa = 217mm/min，fv n = 315r/min， = 59.35m/min，c = 0.06mm/z。 vf （5）銑削加工計(jì)算 ifltm210?? ——銑削輪廓的實(shí)際長(zhǎng)度（mm）l = +(0.5-2)[mm]1pa =0 封閉輪廓銑切2l =1-3mm 非封閉輪廓銑切 i —走刀次數(shù) 已知 =200mm =5+1=6mm =2mm i=11l2l2l =0.66miniftm0 ?? 工序5 粗銑φ80 孔兩端面 （1）機(jī)床和刀具的選擇 機(jī)床：根據(jù)銑刀頭座體的零件尺寸采用型號(hào)為X5032 的立式升降臺(tái)銑床 刀具：采用材料為YG6 硬質(zhì)合金鋼的標(biāo)準(zhǔn)面銑刀，參考GB/T 611.7-1996 選 銑床座體零件工藝及工裝設(shè)計(jì) 13 擇基本尺寸D=37.5m 螺旋角β=10°后角αn=15°前角γ0=12°齒數(shù)Z=8 （2）切削深度及進(jìn)給量的選擇 由于φ80 孔兩端面的加工精度較高，一次走刀可完成切削，故取 =1.5mm。pa 查《金屬機(jī)械制造加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表8-13 和表8-14 機(jī)床的主電機(jī)功率為 7.5KW，每齒進(jìn)給量 取0.14~0.24mm/z 故取 =0.2mm/zzf zf (3)計(jì)算切削速度 及每分鐘進(jìn)給量cvfv 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-16，當(dāng) =37.5 mm，z= 8 ， ≤2.5mm，0dpa ≤0.1mm/z 時(shí)， = 118 m/min， n=420r/min，