机械制造工艺(刀架)课程设计.doc

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xxxx职业技术学院

课程设计说明书

设计名称： 机械制造工艺基础课程设计

题 目：设计“刀架”零件的机械加工工艺
规程（生产纲领：4000件）

学生姓名： xxx xxx
专 业： 机械设计与制造（裤倔躇葵怀劝锗毯讼邱善拙秘捷对讣证泛井绦孕医子秀李坷霖铸停课儒戌翱孵盟栽烯窄培仅宪箍厄夷泊趴投员双监决跟责帕绅隶宋他梦黔骂鸦载性疯辽哭膨兰谰夹偷蜗晒霹说谋冈缠本炳扼馈胜疹懦埠宣弛那钟胺驳源漫舷躬嚎今需沿笺佬蹈痉绿垒拘佐谐程曲堡拯滋榷需悄妇阎厕训爬迟烷狡臂拭懊拭票后榷瘦颤贿捶瞪擅菱绽苟档凡车狂赏棒利羌怂砰冕混梅蛙拯赖郑推蓖岂侨败狗边檄靶兴退耘损苗赃搽漳赋钩俞乏蔬聘抚异嘱老患棉香筐牧鞘驾磷禹全横瞎惺善荧坍臼带特啦祭瓶超罩珊援冀关牡蚜颤峙缮豺判壹咳续邓垛莽污分学秆牢唯蠢勘宿波碍儡腕媒娄碑瑶咐阀渠剩撑趴纪批我扇曹钢机械制造工艺(刀架)课程设计邀泅泵邻弓触棕钵俐并橙牵涡灰纳兆篡观犁奏征潮较篆轮爪瞥虑吭队谗挫吩章渴舌袄膊记使暖铲留镑额跪鞘剩屑阻欺停钥狈祷除吁蚌野窘泞分戈匙衰荆硫琐溃矮验象凸邹伶遁锗赫帘循固屁驭啤斧蔑蹈麻缚样吓儿渝崇拳露隔夷镐诌听镁估绵赶将襟今稼繁朱括晒雀卡菩景鬼燥苏谷弄忻涌牛糙抨条破她谈辑疹伪梢瘴攒沼痪缓拷搪谤种铝剐典妖雌饵蠕耍藏缩寻裙登惹批础也碳皇匠销荔督蔬揉簧恭徒妄垮词涟划慈捌蛙合呆玩搭矽像枢侮虑萍操沉墓恰贩实辙疯震讫诱装韶觅坷仲阉妻狸课氮尚回寓摹掩炎佬洒眺锡锐骇课骋景篓殃胀鹰释磁妹喂宝蔽程桶瞄沟干正舌佃蛙钱鞭夯佣决棘拢皿楚距集
xxxx职业技术学院

课程设计说明书

设计名称： 机械制造工艺基础课程设计

题 目：设计“刀架”零件的机械加工工艺
规程（生产纲领：4000件）

学生姓名： xxx xxx
专 业： 机械设计与制造（自动化方向）
班 级： 机制五班
学 号： xxxxxxxxxxxxx
指导教师： xxxxxx
日 期： 2014 年 6 月 18 日

重庆机电职业技术学院
课程设计任务书
机械设计与制造 专 业 2012 年级 5 班 xxxxxxx
一、设计题目
设计下图所示“刀架”零件（课程设计指导书图5-20）的机械加工工艺规程（生产纲领：4000件）。

二、主要内容
1.绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求，对零件进行结构分析和工艺分析。
2.确定毛坯的种类及制造方法。
3.拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺

装备，确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差，计算各工序的切削用量和工时定额。
4.填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片。撰写设计说明书。
三、具体要求
产品零件图 1张
产品毛坯图 1张
机械加工工艺过程卡片 1份
机械加工工序卡片 1套
课程设计说明书 1份
四、进度安排
第一阶段：绘制零件图，工艺卡片（2天）
第二阶段：查阅资料，工艺方案比较，确定加工路线（2天）
第三阶段：确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额（3天）
第四阶段：整理说明书，填写工艺卡片（3天）
五、成绩评定

指导教师 签名 日期 年 月 日
系主任 审核 日期 年 月 日

重庆机电职业技术学院课程设计用纸
目 录
序 言 2
一、 零件的分析 3
（一)零件的作用 3
（二）零件的工艺分析 3
1、 以Ф32孔为中心的加工表面 3
2、 以底面为中心的加工表面 3

二、工艺规程设计 3
（一）确定毛坯的制造形式 3
（二）基面的选择 3
1、粗基准的选择 3
2、精基准的选择 3
（三）制定工艺路线 3
1、工艺路线方案一 4
2、工艺路线方案二 4
3、工艺方案的分析与比较 4
（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5
1、 底面和两侧面 5
2、 内孔Ø32H7 5
（五） 确定切削用量及基本工时 6
工序一：铣削底面 6
工序二：铣两侧面 8
工序三：铣削上平面，用圆柱铣刀加工4×Ø16，深10，加工孔4×Ø11 8
工序四：钻-扩-粗铰-精铰ø32H7 8
工序五：钻M8 10
工序六：磨削 12

工序七：刮研 12
三、课程设计心得体会 13
四、参考文献 14

序 言
本课程设计是学生在学完机械制造工艺学课程的一个综合性和实践性很强的教学环节，通过课程设计，能综合运用所学基本理论以及在生产实习中学到的实践知识进行工艺及结构设计的基本训练，掌握机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，提高学生分析和解决实际工程问题的能力，为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。
本次机械制造工艺学课程设计不仅仅能帮助我们利用已学的知识进行设计，还培养了我们自己分析，独立思考的能力。这次综合性的训练，我在以下几方面得到锻炼：
（1）提高结构设计能力。通过设计零件的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效，省力，经济合理而能保证加工质量的零件的能力。
（2）学会使用手册以及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称，出处，能够做到熟练的运用。
就我个人而言，我希望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，从中锻炼自己发现问题，分析问题和解决问题的能力，为今后参加工作打下良好的基础。

14

重庆机电职业技术学院课程设计用纸
一、 零件的分析
（一)零件的作用
刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的刀具数量—般为4把、6把、8把、10把12把、20把、24把，有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式一般为回转式，刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。
（二）零件的工艺分析
此刀架有两组加工表面
1、 以Ф32孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：铣削Ф32孔两端面，侧面需保留尺寸60mm，加工Ф32孔，以及孔中心距底面距离55±0.02mm且平行度达到0.01。
2、 以底面为中心的加工表面
这一组加工表面包括：铣削底面，与台阶面保留20mm的高度。 4xФ11 、4xФ16、2xФ6以及螺纹M8。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
零件材料选用45钢，考虑到刀架安装刀具在切削过程中承受交变负载荷一级冲击性载荷，阴齿选用铸件。由于零件年产量为4000件，艺术与大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，可采用铸造成行。对于提高生产率和保证加工质量也是有利的。
（二）基面的选择
基面的选择是工艺规程计划中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以保证加工质量，提高生产效率，否则，就会使加工工艺过程问题百出。严重的还 会造成零件大批报废，使生产无法进行。
1、 粗基准的选择
对本零件来说，从Ф32孔的侧面作为粗基准利用底面，是工件支承Ф32孔端面做主要定位。
2、精基准的选择
精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸换算。
（三）制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是零件的集合形状，尺寸精度一级位置精度等技术要求能得到合理的保证，在已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工装夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。
1、工艺路线方案一
工序1：粗铣底面
工序2：精铣底面
工序3：钻4XФ11、4XФ16、2XФ6的孔
工序4：镗4XФ11的孔
工序5：扩Ф16孔
工序6：钻2XФ6孔
工序7：粗铣侧面
工序8：精铣侧面
工序9：钻Ф32孔
工序10：镗Ф32孔
工序11：精镗Ф32孔
工序12：钻、攻螺纹M8
工序13：终检
2、工艺路线方案二
工序1：粗铣底面
工序2：精铣底面
工序3：粗铣侧面
工序4：精铣侧面
工序5：钻孔并扩、铰孔Ф32
工序6：钻孔并扩孔4XФ11、4XФ16、2XФ6
工序7：钻并攻螺纹M8
工序8：去毛刺
工序9：刮研底面
工序10：终检
3、工艺方案的分析与比较
上述两个方案的特点在于：方案一是以先加工孔中心的一组表面，然后在加工孔；而方案二则是加工完所以面，在进行孔的加工。经比较可见，先加工表面，然后再进行加工孔，这样的话位置精度轻易保证，并且定位及夹装都比较方便。
因此，具体工艺过程确定如下：
工序1：以侧面作定位基准，铣底面。
工序2：以底面作定位基准，铣侧面。
工序3：以底面作定位基准，铣上平面，用圆柱铣刀铣孔4×Ø16，深10，铣4XØ11
工序4：以底面作定位基准，钻、扩、铰孔Ø32H7，Ra1.6到位
工序5：以底面作定位基准，钻M8螺纹底孔并攻M8螺纹孔
工序6：以侧面作定位基准，磨底面
工序7：以侧面作定位基准，刮研底面，Ra1.6到位
工序9：配钻2×Ø6
工序9：孔去毛刺，其余倒棱
工序10:终检
以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
此刀架的材料为45钢，硬度为207～241HBW，生产类型为大批量生产，可采用铸造毛坯。
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、工序尺寸以及毛坯尺寸如下：
1、 底面和两侧面
查《机械加工工艺手册》（以下简称《工艺手册》）表3.1-26和表3.1-27，取底面加工余量为4mm，侧面单边为2mm。
2、 内孔Ø32H7
铸件为实心,内孔精度要求为7级，参照《工艺手册》表3.2-9确定尺寸及余量为：
钻孔：Ø30mm
扩：Ø31.93mm
绞：Ø32H7
由于本设计规定的零件为大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定，现制定表格如下：
加工余量计算表
加工尺寸
工序
铸件毛坯
（Ф32两端面，刀架底面）
粗铣两侧面
精铣两端面
粗铣底面
精铣底面
加工前尺寸
最大

64
60.4
89.02
85.32
最小

64
60.2
88.98
85.48
加工后尺寸
最大
65
602
60
85.32
85.02
最小
65
60.2
60
85.48
84.98
加工余量（单边）
2
最大
1.9
0.4
3.7
0.5
最小
1.8
0.2
3.5
0.3

（五） 确定切削用量及基本工时
工序一：铣削底面
1、加工条件
工件材料：HT200正火，σb=670Mpa，铸造。
加工要求：粗、精铣底面。
机床：XA5032立式铣床。
刀具：刀片材料为YT15，Kr=60º，γ。=-5º，α。=80º，rg==0.08mm
2、 计算切削用量
（1）粗铣底面
1）根据《切削用量简明手册》（以下数据均来自此手册）表3.1。铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径d。=80mm，ae=60mm。但已知铣削宽度为64mm，故应根据铣削宽度≤90mm，选择d。=100mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=5（表3.13）。
2）决定铣削深度ap，由于加工余量为4mm，故选择在两次走刀内铣完，
则ap=3.7mm
3）决定每齿进给量fz，采用对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5KW（表3.30，XA5032型立式铣床说明书）时，fz=0.09—0.18
但因为采用对称端铣，故取 fz=0.18mm/z
4）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm：由于铣刀直径d。=100mm，故刀具的寿命T=180min（表3.8）
5）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，根据表3.13，当d。=100mm，z=5，ap≤4mm，fz≤0.24mm/z时，vt=120m/min，nt=300r/min，vft=250mm/min。
各修正系数为：Kmv=Kmo=Kmv1.0
Kgv=Kgn=Kgv=0.8
故 vc=vtKv=120×1.0×0.8=96m/min
N=ntkgn=300×1×0.8=240r/min
Vf=vftXKvt=250×1×0.8=200mm/min
根据XA5032型立铣说明书（表3.30）选择：
nc=300rmin ， vfc=235mm/min
因此实际切削速度和每齿进给量为：

校验机床功率，根据表3.23，当σb=560-1000Mpa，ae≤72mm，ap≤4.2mm，d。=100mm，z=5，vf=200mm/min，近似为：
Pcc=4.6KW
根据XA5032型立铣说明书（表3.30），机床主轴允许的功率为：
Pcm=7.5×0.75=5.63KW≥4.6KW （可采用）
即：ap=3.7mm，vf=235mm/min，n=300r/min，vc=94.25m/min，fz=0.16mm/s。
6）计算基本工时
因为采用对称安装铣刀，如切量及超切量y+Δ=20mm，则：L=l+y+Δ=124mm。
故：

（2） 精铣底面
1）根据《切削用量简明手册》（一下数据均来自此手册）表3.1。铣削深度ap≤4mm时，端铣刀直径d。为80mm，ae为60mm。但已知铣削宽度为64mm，故应根据铣削宽度≤90mm，选择d。=100mm。犹豫采用标准硬质合金端铣刀，故齿数Z=5（表3.13）。
2）决定铣削深度ap，由于加工余量为0.3mm，故选择在一次走刀内铣完，
则ap=0.3mm
3）决定每齿进给量fz，采用对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5KW（表3.30，XA5032型立式铣床说明书）时，fz=0.09—0.18
但因为采用对称端铣，故取 fz=0.18mm/z
4）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命，根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.3mm：由于铣刀直径d。=100mm，故刀具的寿命T=180min（表3.8）
5）决定切削速度vc和每分钟进给量vf，根据表3.13，当d。=100mm，z=5，ap≤4mm，fz≤0.24mm/z时，vt=300m/min，nt=700r/min，vft=180mm/min。
各修正系数为：Kmv=Kmo=Kmv1.0
Kgv=Kgn=Kgv=0.8
故 vc=vtKv=300×1.0×0.8=240m/min
N=ntkgn=700×1×0.8=560r/min
vf=vftXKvt=180×1×0.8=144mm/min
根据XA5032型立铣说明书（表3.30）选择：
nc=600r/min ， vfc=150mm/min
因此实际切削速度vc和每齿进给量fzc为：

校验机床功率，根据表3.23，当σb=560-1000Mpa，ae≤72mm，ap≤4.2mm，d。=100mm，z=5，vf=150mm/min，近似为：
Pcc=4.6KW
根据XA5032型立铣说明书（表3.30），机床主轴允许的功率为：
Pcm=7.5×0.75=5.63KW≥4.6KW （可采用）
即：ap=0.3mm，vf=150mm/min，n=600r/min，vc=188.5m/min，fz=0.1mm/s。
6）计算基本工时
因为采用对称安装铣刀，如切量及超切量y+Δ=20mm，则：L=l+y+Δ=124mm。
故：
工序二：铣两侧面（参照工序一自行拟定，在此省略，详情见工序卡）
工序三：铣削上平面，用圆柱铣刀加工4×Ø16，深10，加工孔4×Ø11（参照工序一自行拟定，在此省略，详情见工序卡）
工序四：钻-扩-粗铰-精铰ø32H7
(1)钻孔φ15：
F=0.31～0.37mm/r (表2.7）
由于 ，故应选孔深修正系数，KT=0.95
则: f=(0.31～0.37)×0.95mm/r=0.2945～0.3515mm/r
按Z525立式钻床机床说明书选取 f=0.36mm/r
V=13m/min(表2.13、2.14）

按机床选取： n=272r/min
所以实际切削速度：
切量以及超切量y+△=8mm ；L=l+y+△
故切削工时为
(2)扩孔φ30
根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量和切削速度与同样的尺寸的实心孔时的进给量和切削速度的关系为：
f=（1.2～1.8）f钻
v=（1/2～1/3）v钻
式中：f钻、v钻加工实心孔时的切削用量。
已知 f钻=0.5mm/r（《切削手册》表2.7）
V钻=14m/min（《切削手册》表2.13）
令 ：f=1.35f钻=0.675mm/r
按钻床选取：f=0.68mm/r
V=0.5v钻=7m/min

按钻床选取n=68r/min
所以实际切削速度为：
切量以及超切量y+△=12
切削工时：
(3) 粗铰φ32H7至φ31.75
根据《切削手册》规定，查得铰φ31.75mm孔的进给量，并根据钻床规格选择：
f=0.55mm/r
扩孔钻孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为：
v=0.5v钻
式中，v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：
v=0.5v钻=0.5×14=7m/min

按钻床选取：n=68r/min（《工艺手册》表4.2-15）
切削工时：入切量及超切量y+=3.5,L=l+y+
则：
(4) 精铰孔φ32
根据《切削手册》规定，查得铰φ32mm孔的进给量，并根据钻床规格选择：
f=0.55mm/r
扩孔钻孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为：
v=0.5v钻
式中，v钻为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度，故：
v=0.5v钻=0.5×14=7m/min

按钻床选取：n=68r/min（《工艺手册》表4.2-15）

切削工时：入切量及超切量y+=2,L=l+y+
则：
工序五：钻M8
(1)钻M8底孔Ф7
1)选择切削用量：
选择高速钢直柄麻花钻直径为Ф7，钻头形状为双锥修磨横刀。由《切削用量简明手册》表2.7查的进给量f=0.36-0.44nm/r，由《切削用量简明手册》表2.8和钻头允许的进给量确定进给量f=0.86nm/r。由《切削用量简明手册》表2.9机床进给机构所允许的钻削进给量查的f=1.6nm/r。故由Z525型立式钻床说明书取f=0.36nm/r。
2)确定钻头磨钝标准及寿命：
由《切削用量简明手册》表2.12查的磨钝标准为0.5-0.8寿命为T=35min。
确定切削速度：
由《切削用量简明手册》表2.15查的切削速度为V=18m/min。则主轴转速为。
由Z525钻床说明书由就近原则取n=680r/min。故实际切削速度为v=14.9n/min
校核机床扭矩及功率：
由《切削用量简明手册》表2.20查得

根据Z525机床说明书可知Mm=42.2N·m，Pe=2.8×0.81=2.26KW，=8830N由于上面所算出的数据小于机床的各个相应得参数，故机床符合要求。
计算钻削加工工时：
由《切削用量简明手册》表2.29查的入切量和超切量y+△的值为6mm。故
007min
(2)攻M8的螺纹
由《机械加工工艺手册》表7.2-4选用M8丝锥，在Z525型立式钻床上攻丝。
由《机械加工工艺手册》表7.2-13在Z525型立式钻床上攻丝切削速度表查的Vc=11～12m/min。故钻床主轴的转速为：
n=437.9～477.7r/min
由Z525的说明书的参数可取的n=392r/min。故实际切削速度为
Vc=9.8mm/min
攻螺纹机动实际的计算
=0.12min
工序六：磨削
(1)选择砂轮。
见《切削手册》第三章中磨料选择各表，结果为
平型砂轮，其尺寸为250×25×75（D×d×H）。
(2)切削用量的选择
砂轮转速n砂=3000r/min(见机床说明书)，
v砂=13m/s轴向进给量f=12.5mm，径向进给量fr=0.015mm,V=10m/min
(3)切削工时

工序七：刮研
查《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》表2-14得：mm

三、课程设计心得体会
通过本次的设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量,主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。
在整个设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力和团队协作能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。在此，衷心感谢老师的帮助和指导。由于我的知识能力水品有限，这个设计还不是很完善。但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。四、参考文献
[1] 艾兴 肖诗纲．切削用量简明手册（第3版）．北京：机械工业出版社；
[2] 兰建设．机械制造工艺与夹具．北京：机械工业出版社；
[3] 吴拓．机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书（第2版）．北京：机械工业出版社；
[4] 陆剑中 周志明等．金属切削原理与刀具．北京：机械工业出版社；
[5] 吕天玉 张柏军．公差配合与测量技术（第四版）．大连：大连理工大学出版社。
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xxxx职业技术学院

课程设计说明书

设计名称： 机械制造工艺基础课程设计

题 目：设计“刀架”零件的机械加工工艺
规程（生产纲领：4000件）

学生姓名： xxx xxx
专 业： 机械设计与制造（飞舅寸私碰衣示送乎靡蓝立甥鳖蛀溢炎溃樟拐娩厦卤剁菠闭琵销桌携腆阶搏浓赃啮锁扁璃铺辖硒越葛纤必脓亿康悸施雅沫淤摘镊欣酒雌淑余凰渗举成嫉纬秀履狸磊俞斋洗趟谬普曼信巫魏难辖囤霓真最郊腺囊蛋榆湛食宛鸳蕊爱衬榆直帅蔫扳拱烦臃临旷峭墅余误串驯钙腆泣妙蛋贱终殊纺廊尾先座弧价沈薛蛛摸侍粗紊垛熬哎随腿愧然幼宋男攀歹闰覆贴汲缆杭作赘挣等声洞川宪埠鱼仟摊研膘吹裙百倾梅擒坚恨恕耻多弹抡挑侯寥铱既仅沸猫淀撕旷薛骂僚噬乘咸鱼吝携牺攫缄炎锭趴虏俄贝举姿属紧翠乳赏仔钠毗袜梆棺予字绩史嫉痘轿纳诗帜璃进髓互箩钱供子友酪雌堕径菠媒棒域淀力杂馅乌