C6161普通车床方刀架的结构及工艺设计.docx
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C6161普通车床方刀架的结构及工艺设计
C616-1普通车床方刀架的结构及工艺设计
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题目:
C616—1普通车床方刀架的结构及工艺设计
班级：
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指导教师：
答辩日期:
摘要
车床是指以工件旋转为主运动，车刀移动为进给运动加工回转表面的机床。
它可用于加工各种回转成型面，普通车床是车床中应用最广泛的一种,约占车床类总数的65％，而车床上的车刀架是必不可少的一部分，它的位置及精度直接影响着加工工件是否能满足工作要求。
一个优质的车床，可以提高制造业的综合效益和竞争力。
而一个好的刀架不但能够更精确的保证零件的要求，还能够省时省力，节省工时，所以研究和建立刀架对机械制造行业来说很有必要，为生产企业提供好的服务，对于改进我国机械行业的加工技术也具有非常重要的意义.
目前，国内的部分加工已经开始向数控方面靠近,但是数控机床同样需要刀架来装夹工件，也就是说,虽然技术得到了很大的提高但是他的本质要求并没有多大的变化，从反面来讲，由于他的技求精度要求很高，所以一个优质的刀架对数控机床来说是绝对必要的。
众所周知，由于我国的技术在不断的发展,加工技术对刀架的要求也越来越高，以前一个普通车床刀架只是装夹四把车刀，而现在有很大一批都将不能满足工作要求，因而，一部分能够同时装夹多把车刀的刀架也有待我们工作人员去研制,开发，这不担可以防止一部分不必要资源的浪费，也可是明显的减少换刀次数，多面性的提高工作效益。
C616型普通车床是一种加工效率高,操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。
本文的主要目标就是构建一个C616—1的普通车床的方刀架，将刀架的结构与车床的结构有机的结合起来，能够更加确切的了解刀架在车床中的作用以及它的加工方法。
关键词：
车床刀架数控加工
摘要I
1绪论
1。
1本课题的来源、目的及意义
（1）
1。
2课题背景
（2）
2零件的工艺性分析
2.1生产纲领、生产类型的确定（4）
2.2毛坯的选择（5）
2。
3单个表面及加工方法、步骤的确定（5）
2。
4加工顺序的确定（5）
2。
5定位基准的选择（6）
2.6工艺路线的选择（7）
2.7工序尺寸及加工余量的确定（8）
2。
8切削参数的确定（8）
2.9机床及工艺装备选择（11）
3夹具的设计
3。
1方案的分析（12）
3.2确定夹具结构，设计定位装置（13）
3。
3夹紧装置的设计（15）
3。
4对刀装置的设计（15）
3。
5夹具体的设计（15）
3。
6非标准件的设计（17）
3。
7夹具件的精度校核（19）
3.8加工程序
4结论与展望
4.1本文总结（20）
4.2将来展望（21）
致谢（23）
参考文献（24）
毕业设计任务书（25）
1绪论
1。
1本课题的来源、目的及意义
在当前制造环境中,过高的加工精度要求已成为困扰零件加工的一个大问题。
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C616-1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.文档为个人收集整理，来源于网络个人收集整理，勿做商业用途
2零件的工艺性
2。
1零件的工艺性分析
本次课程设计所给定的是C616-1（320X750）普通车床的方刀架，该刀架与车床拖板面结合，并可以转动,以便加工零件时可以换刀，当顺时针方向转动时，方刀架可以沿螺孔自动锁紧，当逆时针方向转动时，方刀架底部可以支撑起刀架上身与拖板面保持距离，从而进行旋转换刀,待确定刀号后，又会重新落下，并且顺时针方向锁定。
1）该零件为车床用方刀架,中间周圈槽用于装夹车刀，其C面直接与车刀接触，所以要求具有一定的硬度，所以该表面庆进行淬火处理40－50HRC。
2）该零件左端面与车床拖板面结合,并可以单方向转动，
mm孔用于方刀架定位时使用，以保证刀架与主轴的位置,其精度直接影响机床的精度。
3）该零件在加工中多次装夹，均以
孔及右端面定位，保证了加工基准的统一,从而保证了工件的加工精度，
可采用铣床加工,其精度可以得到更好的保证。
4）工序中安排了四个侧面和左右端面均进行磨削，其目的是保证定位时的精度要求。
2。
1。
1加工平面及其组合孔的加工方案
平面加工:
上下两平面
车床加工其余四侧面—---
铣
内孔----——-
车下座定位孔—-——--
钻，扩，铰
夹紧车刀用的螺纹孔——-----
钻、扩、铰
根据实际情况以及加工方便,工件加工时采用先车内孔，后铣平面，最后攻螺纹孔，加工小孔时用钻,加工大孔时用车。
2。
1.2零件的图样分析
图：
零件模型图
1）
孔对基准B的位置度公差为0.05
。
2）图中左端面（方刀架底面）平面度公差为0.008
。
3）图中左端面对基准B的垂直度公差为0。
05
。
4）C表面热处理40—50HRC.
5）材料为45号钢。
2。
1.3零件的尺寸分析
1）零件的基本尺寸为一个四方体：
。
2）内孔直径分别为
、
、
、
、
、
。
在加工
、
、
、时优先选用车床加工，而在加工
、
、
时刚选用钻。
3）螺纹孔均为M12-6H。
2.1。
4零件的技术要求分析
1）平面尺寸粗糙度要求为1.6，装夹槽粗糙度要求为3.2，内孔粗糙度要求为3.2，定位销粗糙度要求为3.2，其余未注明平面以孔径粗糙度要求均按1。
6计算.
2）位置精度要求：
方刀架底面对内孔
的垂直度要求为0.05，方刀架底面的平面度要求为0.008，底面定位孔对内孔
的同轴度误差为
0.05。
2。
2生产纲领、生产类型的确定
提高毛坯的质量,可以减少机械加工余量、降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。
毛坯的选择一般主要考虑以下因素：
材料的工艺性能；毛坯的尺寸、形状和精度要求；零件的生产纲领以及现有生产条件。
所谓生产纲领即某件商品（包括备品和废品在内）的年产量称为该零件的生产纲领，它的计算公式由《机械制造工艺设备与夹具》可知：
N＝Qn（1+a%+b%）=1000X1（1+2%+5%）=1070件
机械制造业的生产可分为三种类型:
单件生产，中批生产，及大量生产，由《机械制造工艺设备与夹具》可知该类型属于中批生产.
2.3毛坯的选择
1）在制定工艺规程时,正确的选择毛坯有着重大的技术经济意义.毛坯的种类选择不仅影响毛坯制造的工艺设备及制造费用,而且对零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额等都有很大的影响，毛坯的选择对机械加工有重要影响。
零件的材料在产品设计时已经确定，在制定零件的机械加工工艺规程时,毛坯的选择主要是选择毛坯的制造方法。
2）在制定工艺规程时，正确的选择毛坯具有重大的技术经济意义，在机械加工时常用的生产类型有（毛坯类型）：
a铸件b锻件c型材d焊接件
生产类型属中批生产,为提高生产率和锻件精度，故采用自由锻方法制造毛坯.自由锻件对材料纤维组织分布比较有利,机械强度高，生产率高，其形状可复杂一些，机械加工余量小。
由于车床上方刀架是加工零件时所放置刀具部分，因此在制造生产时，应考虑其受力情况，方刀架应具有一定的硬度，因此应选择锻件最合适。
3）毛坯的余量及技术要求的确定:
在编制工艺的过程当中，由于锻件加工时加工尺寸不好控制,所以留有较大的加工余量毛坯尺寸为135mmX135mmX82mm，单边分别留有5mm余量，在第一到工序粗车中一刀走完，为精加工留下1mm余量，考虑到其受精度的影响,因此安排有磨削余量，因此余量设置为
、
等,毛坯不允许有裂痕，加工表面不允许有气孔，疏松，不允许有杂质和其它方面的缺陷。
2.4单个表面及加工方法的确定
加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面工序的加工方法。
加工方法选择时主要考虑以下因素：
所选的加工方法能达到加工表面的技术要求；零件材料的性质和热处理要求；零件的生产类型以及本厂的现有设备情况和技术条件.
根据前面列举的技术要求，粗糙度及各种加工方法所能达到的精度要求，并参考有关资料，确定加工方案如下：
表一
加工表面
加工方案
上、下端面
粗车
半精车
其余四侧面
粗铣
精铣
磨削
装夹槽
粗铣
热处理
磨削
内孔
粗车
精车
底面定位孔
粗车
精车
钻
上表面螺纹孔
钻
扩
铰
2.5加工顺序的确定
零件的加工质量要求较高或结构较为复杂时，一般工艺路线较长、工序较多，通常在安排工艺路线时将其划分为几个阶段，一般可分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段以及精整和光整加工阶段.划分加工阶段具有如下几方面的意义：
有利于保证加工质量；便于合理使用设备；便于安排热处理工序；便于及时发现毛坯缺陷；避免损伤已加工表面。
在确定加工顺序的时候，参考教材《机械制造工艺与夹具》的原则知：
1）为保证精度应遵循先面后孔的加工顺序。
2）粗精加工分开完成，先粗后精的加工顺序。
3）合理安排热处理时间。
具体安排如下：
1）首先在车床上粗车左端面见平，然后钻Φ22通孔，扩孔Φ33深35，精车Φ33孔至
mm深
mm，切槽
最后倒角。
2）倒头,粗车另一端面,保证厚度73，留下1做加工余量。
3）以中心孔定位，铣刀架的基本结构四个侧面，留下加工余量。
4）粗铣四个侧面槽，留下距离左端面和右端面的加工余量0。
5。
5）精铣C面（如图所示）保证距离左端面加工尺寸。
6）为保证C面硬度，对工件C面进行淬火处理。
7）以右端面定位，精车中心孔以入4XΦ15所在的环形槽,并在端面为磨削留下加工余量。
8）分别磨削左端面和右端面以及四个侧面，保证尺寸如图所示。
9）以中心孔定位，钻八个螺纹孔,扩孔至图样要求,铰孔保证图样粗糙度，最后攻螺纹。
10）加工定位孔及侧面孔时,加工顺序如（9）所示，都要先粗加工基本尺寸,然后扩，铰保证图样尺寸，最后攻螺纹。
2.6定位基准的选择
拟定工艺路线的第一步是选择定位基准。
为了使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常先考率如何选择精基准加工各个表面精基准选择时,重点考虑如何减少工件的定位误差,并使夹具结构简单、工件装夹方便。
精基准选择时主要遵循以下原则——基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则以及便于装夹原则.粗基准主要是选择第一道机械加工工序或的定位基准,选择时主要遵循以下原则—-保证相互位置要求、保证加工表面加工余量合理分配、便于工件装夹并且粗基准在同一方向上只允许使用一次。
1）粗基准的选择:
在加工棒料的端面时，首先以棒料另一端面定位，在加工内中心孔时，以先前加工过的两端面做为粗基准，加工侧面以及装夹槽和定位孔时，均以加工过的中心孔及左、右端面定位.
2）精基准的选择：
端面磨削后和中心孔为以后加工时的精基准：
表二
加工表面
定位基准
可限制的自由度（个）
上端面加工
中心孔
6
下端面加工
已加工端面
6
中心孔加工
中心孔及左端面
6
装夹槽加工
中心孔及左端面
6
固定销加工
上端面及侧面
6
定位孔加工
上端面及中心孔
6
限位孔加工
上端面及中心孔
6
2。
7工艺路线的拟定
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状尺寸精度及位置精度，合理安排机械加工得到高质量的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用专用的机床夹具,并尽量使工序集中来提高生产率，除此之外,还应考虑提高经济效益和降低生产成本的要求。
详见工艺卡片和工序卡片。
2。
8工序尺寸及加工余量的确定
工件的加工工艺路线确定后，在进一步安排各工序的具体内容时,就要对每道工序进行详细设计，其中包括正确的确定每道工序应保证的工序尺寸。
而工序尺寸与加工余量有着密切的关系。
合理确定加工余量，对确保加工质量、提高生产效率和降低生产成本都有重要的意义。
余量确定的过小，不能完全切除上工序留在加工表面的缺陷层和各种误差，也不能补偿本工序加工时工件的装夹误差.余量过大，不仅增加了机械加工量，降低了生产效率而且浪费原材料和能源，增加刀具等工具的消耗,使加工成本升高。
所谓工序尺寸即工序应保证的加工尺寸，加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度，加工余量采用查表方法确定。
确定加工余量的方法有计算法、查表法、经验法。
计算法考虑问题全面，但由于计算时需要查阅大量的参考资料和齐全可靠的数据,因条件有限故不予采用，经验法虽然简单,但由于经验有限,也不适合于大批生产故也不采用。
因此本论文所选用的零件采用查表法确定加工余量、工序尺寸和公差，根据《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（吴拓，方琼珊编，机械工业出版社，2006年1月第一版第一次印刷）模锻件单面加工余量得：
最大边长120～180mm.单面加工余量为2mm.
平面加工余量：
精加工后磨削L小于300，余量a=0。
3
粗车及半精车外圆的加工余量：
零件局部放大图
图1
L基本尺寸120～180。
L小于等于200时，未经热处理时加工余量为1。
8经过热处理后加工余量为2.0.
在加工过程中，有部分尺不能直接测量，而要通过与相关的尺计算方可得到，较常用的是用尺寸链的方向求得，如图所示,图上只给出了A0和A2的尺寸，而没有给出A1的尺寸，所以要通过间接或得。
首先A1，A2，A3构成了一个封闭的尺寸链，其中A0为封闭链，A1为增环，A2为减环，
列出尺寸关系便是：
A1=A2-A0=39mm—3mm=36mm
A0max=A1max—A2max
A0min=A1min-A2min
带入相应尺寸得：
A1max=A0max+A2max=0
A1min=A0min+A2min=-0。
3mm，所以A1的尺寸应该为36mm，上偏差为0。
下偏差为—0。
03mm
2。
8。
1切削参数的确定
毛坯的材料为45钢，硬度为200，背吃刀量为Ap/mm=4加工时选用硬质合金刀具Yc/（m/min）=100f（mm/r）=0.50粗铣每齿的进给量fz的推荐值可参考如下:
工件材料为45钢，铣削速度可选用20—35（m/min）。
在进行钻削时高速钢钻头钻孔时的进给量可控制在3mm
1）粗车上平面：
为了确保机床功率足够，要考虑毛坯最大时的余量，即为：
Zb=135mm—125mm=4mm
所以采用一次走刀切削深度ap=4mm
根据切削用量手册表4取进给量f=1.12mm/rX0。
85=0.952mm/r再根据表27并考虑到机床功率足够,所以取f=0.86mm/r.
由切削用量手册表11知切削速度v=2。
05m/sX0.81X0。
65X0。
80X0。
96=0.829m/s
N=1000v/3。
14D=1000X0.829/3.14X195r/s=81r/min
2）精车Φ33孔到Φ36Zb=（36.03mm-33mm）/2=1。
52mm
根据切削用量手册表4和机械制造工艺设计手册表22取进给量取f=0.15mm/r。
根据机械制造工艺设计手册表19取v=2。
5X0.8m/s=120m/min。
N=1000X0.15/3.14X36r/s=1。
4r/s=84r/min
3）粗铣125X125mm到126X126mm
切削用量Zb=（135-126）mm/2=4.5mm,取ap=4.5mm,根据机械制造工艺设计手册取v=335X1.18X0。
8X0.65X0.8X0.98m/min=2。
68m/s
n=1000X2.68/3.14X125r/s=6.83r/s=410r/min
4）铣周边槽42mm，车刀定位面距左端面距离为18mm，底平面之间距离为75X75mm,
根据机械制造工艺设计手册查得Zb=（125-75）mm/2=25mm，取ap=5mm.根据机械设计手册得af=0。
10mm/z，查表30得v=0.5m/s。
n=（1000X0。
5）/（3。
14X160）r/s=0.99r/s=59.4r/min
5）磨右端面，根据机械加工工艺人员手册可取切削用量Zb=0.48mm，径向进给量fr=0。
03mm/单行程，轴向进给fa=20mm/单行程，工作台运动速度为v=5m/min。
2.9机床及工艺装备选择
一、机床与工艺装备是零件加工的物质基础,是加工质量和生产效率的重要保障。
机床与工艺装备的选择是制定工艺规程的一个重要环节，对零件加工的经济性也有重要影响。
为了合理的选择机床与工艺装备,必须对各种机床的规格、性能和工艺装备的种类、规格等进行详细的了解
在工件的加工方法确定以后,加工工件所需的机床类型就已基本确定，由于同一类型的机床有多种规格和型号，其性能也并不完全相同，所以加工范围和质量也不相同，只有合理地选择机床才能高效率的加工出合格的产品
在大批生产的条件下，可以选用高效的专用设备和组合机床，也可选用通用机床设备，所选用的通用设备应提出机床型号,所选用的组合机床应提出机床特征。
在加工过程中所选用的机床种类有以下几种:
表三
选用设备
规格
夹具
量具
立式钻床
Z5125A最大钻孔直径25mm
组合夹具
游标卡尺
0.02mm
立式升降台铣床
X52K工作面宽度320X1250
组合夹具
游标卡尺
0.02mm
CA6140车床
四爪单动卡盘
组合夹具
游标卡尺
0.02mm
外圆磨床
M1432A最大孔径320mm深度1000mm
组合夹具
游标卡尺
0.02mm
二、刀具的选择
一般优先采用标准刀具.若采用机械集中，则可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。
刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。
其次在选用刀具时还应注意以下几点:
1）在机床上铣削平面时,应采用镶装可转位硬质合金刀片的铣刀。
一般采用两次走刀,一次粗铣，一次精铣。
当连续切削时，粗铣刀直径要小一些，精铣刀直径要大一些，最好能包容待加工面的整个宽度。
加工余量大，且加工面又不均匀时,刀具直径要选得小些，否则当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量。
2）高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，刀具会很快被磨损。
3）加工余量较小，并且要求表面粗糙度值较低时，应采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀.
4）镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面.
5）镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削,铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。
6）精度要求较高的凹槽加工时,可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。
7）在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，钻孔深度为直径的5倍左右的深孔加工容易折断钻头,应注意冷却和排屑。
钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或用一个刚性好的短钻头锪窝引正。
锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问题外,还可以代替孔口倒角.
3夹具的设计
3.1方案的分析
3。
1.1设计任务
机械制造工艺与夹具是写作该论文的主要理论基础,要求掌握机械制造工艺的基本理论知识和夹具设计的方法及典型结构，学会对较复杂零件进行工艺分析和专用夹具设计的方法；能够制定中等复杂程度的机械加工工艺规程、分析工艺装备、设计专用夹具、指定一般产品的装配工艺.
机械制造工艺与夹具涉及到各门专业知识及专业基础知识。
论文写作需要用到机械工程材料、计算机应用技术、电工电子学、检测技术、公差配合、金属切削原理、机加设备、液压与气动等
本次设计是为加工方刀架的第16道工序即在ZA5025上钻4X
四个孔而专门设计的的专用夹具，设计要求定出夹具的结构,形状并绘制夹具总装图和一些非标准零件图。
3.1。
2零件要求
在车床上以
孔及左端面定位，一侧面定向钻4X
孔，
孔与
孔的同轴度误差应保证在
以内，两孔中心线距离应保证
.
3。
1.3生产纲领的要求
从设计任务书中得知,零件属于中批生产,所学用的设备为通用设备，故在保证加工质量和生产率的前提下，所采用设备为通用设备做到夹具结构恰当，工艺可行,经济合理，安全适用。
3.1。
4加工方案的选择
由于
孔在ZA5025钻床上加工而成，需要有专用的钻模来加工完成，一次加工一个孔
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