1、铣刀头支承座体毕业设计 说明书毕业设计任务书 系 机械制造与自动化专业 班 姓名： 学号： 题目：铣刀头支承座体的机械加工工艺与工装设计 （年生产1500件、备品率3%、废品率0.5%） 任务下达日期： 2014 年 1 月 7 日 任务完成日期： 2014 年 6 月 6 日 主要内容与目标：一、设计题目：铣刀头支承座体的机械加工工艺与工装设计二、主要内容：（一）明确生产类型，熟悉零件及各种资料，对零件进行工艺分析；（二）绘制零件图。（三）确定毛坯的制造形式，尺寸公差与加工余量；1.毛坯的种类2.铸件或锻件制造方法的选择3.铸件或锻件的尺寸公差与加工余量（四）拟订机械加工工艺路线1.定位基准
2、的选择2.加工方法的确定3.加工顺序的安排4.热处理、检验及其他工序的安排 （据上述步骤1-4确定二套加工工艺路线，并进行比较，选择其中一套作为本零件的加工工艺）。（五）确定满足各工序要求的工艺装备（机床、刀具、夹具、量具）对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体的设计要求。（六）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差（七）确定切削用量（八）填写工艺文件（九）提交文件1.产品零件图 1张 2.产品毛坯图1张3.机械加工工艺过程卡片1份 4.机械加工工序卡片1份5.夹具设计装配总图* 1张 6.毕业设计说明书 1份三、目标通过零件的加工工艺设计，让学生熟悉零件工艺设计过程，初步掌握设计方法
3、和步骤，为学生毕业后能胜任工作打下基础。 毕业设计指导教师审阅书 系 机械制造与自动化专业 班 姓名： 学号： 题目：铣刀头支承座体的机械加工工艺与工装设计 （年生产1500件、备品率3%、废品率0.5%）审阅意见：审阅成绩：指导教师（签字）： 年 月 日 毕业设计评阅教师评阅书 系 机械制造与自动化专业 班 姓名： 学号： 题目：铣刀头支承座体的机械加工工艺与工装设计 （年生产1500件、备品率3%、废品率0.5%） 评阅意见：评阅成绩：评阅人（签字）： 年 月 日 毕业设计答辩评定书 系 机械制造与自动化专业 班 姓名： 学号： 题目：铣刀头支承座体的机械加工工艺与工装设计 （年生产150
4、0件、备品率3%、废品率0.5%）提出问题回答问题正确基本正确有一般性错误有原则性错误回答不清1.2.3.4.5.6.评定意见：答辩成绩： 答辩小组组长（签字）： 年 月 日答辩等级： 100优秀90；90良好80；80中等70；70合格60；不及格60山西煤炭职业技术学院毕业答辩委员会主任委员（签字）： 年 月 日 摘 要铣刀头座体是铣床加工的重要组成元件之一，它的制造工艺对铣削加工的尺寸精度有显著的影响。本课题的目的是对铣床的铣刀头座体的机械制造工艺及工装设计。在第一部分的制造工艺设计中，主要的工作是铣刀头座体的毛坯件的铸造，加工工艺路线的设定，机件的工艺查阅和计算和编制主要的工艺文件等。
5、铣刀头座体的工装设计是这次课题的重要部分，铣刀头座体工艺分析基本路线的制定也是本次设计的难点部分，从网上和书本上查阅了相关的重要信息和资料，设计了本次铣刀头座体机械制造工艺及工装设计的课题内容。本课题是在我们完成了大学的基础课程，技术基础课程以及专业课程之后进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于：巩固我们大学里所学的知识，也是对所学知识综合性的检验；加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；通过对铣刀头座体的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方
6、案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面都受到了一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 关键词：铣床；铣刀；铣刀头座体；制造工艺 1课题背景1.1了解铣刀头 功用：铣刀头是一种用于大件切削的机床附件，可装在龙门铣床上进行铣削加工等。 构造：基础件为座体，两端由圆锥滚子轴承支撑轴，轴承外侧有轴承盖；左边带轮为动力输入端，带轮和轴由键连接，带轮的左侧有销、挡圈、螺钉实现定位和紧固；轴的右边动力输出给铣刀盘，刀盘带动铣刀切削，轴与刀盘由键连接，挡圈、垫圈、螺钉把刀盘与轴紧固住。1.2机械加工简介 机械制造可分为热加工和冷加工，热加工
7、指铸造、塑性加工、表面处理等；在金属工艺学中，冷加工则指在低于再结晶温度下使金属产生塑性变形的加工工艺。一般机械制造多指研究各种机械制造冷加工和方法的学科，其内容是：机械制造的基础理论、机械加工和装配工艺过程设计、工艺装备设计以及各种传统加工方法、特种加工方法、精密加工和超精密加工等；机械制造系统的自动化、柔性化、集成化及智能化。计算机科学、微电子技术、控制技术、传感技术与机电一体化技术的迅速发展，对机械制造科学的发展产生了深远的影响。由系统论、信息论和控制论形成科学与方法论，从系统中各组成部分之间的相互的关系，相互作用，相互约束的关系来分析对象，这是一种重要的突破，机械制造科学与管理科学的结
8、合更丰富了机械制造科学的内容，出现了质量保证系统等，成为保证产品质量的重要举措。因此，机械制造的发展已经从一个经验、技艺、方法逐步成为一门传统的工程科学。1.3设计内容及目的 本课题设计的主要内容为：首先运用AutoCAD软件绘制铣刀头座体的零件图，根据图纸的技术要求等确定生产类型、切削加工方法、工艺路线的拟定，分析可得该零件的年产量为1500件，属于大批量生产。其次，进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，铣刀头座体的材料为铸铁，拟采用铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，绘制毛坯图和零件图。 本课题是在我们完成了大学的基础课程
9、，技术基础课程以及专业课程之后进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关绘图软件的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于：巩固我们大学里所学的知识，也是对所学知识综合性的检验；加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；通过对铣刀头座体的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面都受到了一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 2铣刀头座体的机械加工工艺规程设计2.1铣刀头座体的工艺分析及生产类型的
10、确定2.1.1铣刀头座体的工艺分析 从铣刀头座体的零件图中可以得到座体的零件图结构比较复杂，有内孔、螺纹孔、外部有肋条，并且是平面孔系，要求的加工精度较高，因此在加工过程中主要表面的粗、精加工工序分阶段进行。加工中先加工平面，可以为孔的加工提供稳定可靠的基准面。在定位方式的选择中选择底面和一个工艺孔，即“一面一孔”定位。这种定位方式，夹具结构简单，装卸工件方便，定位稳定可靠，并且在一次安装中，可以加工多个平面和孔系，也可作为从粗加工到精加工大部分工序的定位基准，实现“基准统一”。孔系加工是座体零件加工的关键。由于该座体是大批量生产，利用模板在机床上加工孔系，既保证了加工精度又提高了生产效率。铣
11、刀头座体零件图如下：图2-12.1.2铣刀头座体的生产类型 从设计的要求可查知:Q=1500件/年，n=1件/台，取备品率=3%；废品率=0.5%，由机械加工工艺与工装选择式： N=Qn（1+）（1+）得：N=15001（1+3%）（1+0.5%）=1552件/年由铣刀头座体是轻型零件，生产数量在500-5000之间，查机械加工工艺与工装选择表1-2可知属轻型零件，生产类型为大批量生产。2.2确定毛坯的制造类型确定毛坯的制造形式：由于零件年产量为1552件，为大批生产水平，为了提高生产率，保证加工质量所以毛坯采用铸造。由于铣刀头座体的要求比较高，所以选择铸铁的压力铸造，较好的耐磨性、可铸性、可
12、切削性和吸振性所以零件材料选用铸铁，根据金属机械加工工艺设计手册可选牌号为HT200。铣刀头座体毛坯图如下：图2-22.3铸件的热处理 HT的热处理：不能改变石墨形状和消除片状石墨的有害作用，只用于消除铸件的铸造应力，稳定尺寸，消除白口组织，降低硬度以改善其加工性能，增加表面硬度和耐磨性。 时效处理：形状复杂的铸件由于各部位壁厚均匀，而在铸造过程中产生内应力使铸件产生变形和开裂，时效处理的目的就是消除这种应力。时效处理分自然时效和人工时效，自然时效就是将铸件露天放置几个月或半年甚至更长，让铸件自然缓慢发生变形从而消除应力，这种方法生产周期长，消除应力不彻底，已较少采用。人工时效也就是低温退火，
13、将铸件以缓慢的升温速度（60100/h）加热到520-550，保温一段时间后随炉以缓慢的速度（2030/h）冷却至150-200，出炉空冷，此时铸件应力基本消除，若加热过高（超过560）或保温时间过长，反而使珠光体分解从而导致铸件强度和硬度降低。2.4基准的选择 基准是用以确定生产对象几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。对于铣刀头座体而言，基准就是确定座体上其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。在铣刀头座体的设计和加工过程中，按照不同要求选择哪些点、线、面作为基准，是影响零件加工工艺性和表面间尺寸、位置精度的主要因素之一。2.4.1粗基准的选择 座体零件加工面较多，粗基准选择时主要考虑
14、各加工面能否分配到合理的加工余量，以及加工面与非加工面之间是否具有准确的相互位置关系。座体零件上一般有一个（或几个）主要的大孔，为了保证孔的加工余量均匀，应用该毛坯孔作为粗基准。2.4.2精基准的选择 精基准选择时应该尽量符合“基准重合原则”、“基准统一原则”、“互为基准原则”、“自为基准原则”、“便于夹装原则”，保证主要加工表面（主轴的支撑孔）的加工余量的均匀，同时定位基面应形状简单、加工方便，以保证定位质量和加紧可靠，故选底面作为精基准。2.5零件表面加工方法的确定 本零件的加工表面有孔、面等，参考机械加工工艺与工装选择表1-10和表1-11得加工方法选择如下： 底面：表面粗糙度为3.2，
15、采用粗铣精铣的加工方法 80孔两端面：表面粗糙度为3.2，采用粗铣精铣的加工方法 孔80：表面粗糙度为1.6，采用粗镗半精镗精镗的加工方法 孔11、22：表面粗糙度为12.5，采用钻扩的加工方法 6M8螺纹孔：表面粗糙度为6.3，采用钻攻螺纹的加工方法。2.6工艺路线的制定与分析2.6.1工艺路线的拟定 制定工艺路线应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证，并尽量使工序集中来提高生产率和降低生产成本。工艺方案如下：方案一工序1铸造工序2时效处理工序3粗铣座体底面工序4精铣座体底面工序5粗铣80孔两端面工序6精铣80孔两端面工序7粗镗80孔工序8半精镗80孔工序9精镗80
16、孔工序10钻底孔11，扩孔22工序11钻螺纹孔6M8，攻螺纹工序12去毛刺工序13检验入库方案二工序1铸造工序2时效处理工序3粗刨座体底面工序4精刨座体底面工序5粗刨80孔两端面工序6精刨80孔两端面工序7粗镗80孔工序8半精镗80孔工序9精镗80孔工序10钻底孔11，扩孔22工序11钻螺纹孔6M8，攻螺纹工序12去毛刺工序13检验入库2.6.2工艺方案的分析与确定 上述两工艺方案的特点在于：方案一是采用铣削加工平面的，生产效率较高，适用于大批量的生产；方案二是采用刨削的方式加工平面的，可以保证加工精度，但生产效率低，适用于单件、小批量生产。在满足加工精度及生产效率两个条件下采用方案一较好。因
17、此最终确定工艺路线如下：工序1铸造工序2时效处理工序3粗铣座体底面工序4精铣座体底面工序5粗铣80孔两端面工序6精铣80孔两端面工序7粗镗80孔工序8半精镗80孔工序9精镗80孔工序10钻底孔11，扩孔22工序11钻螺纹孔6M8，攻螺纹工序12去毛刺工序13检验入库2.7机械加工余量、毛坯工序尺寸的确定 铣刀头座体零件的材料为铸铁，硬度为200HBS，生产类型为大批量生产，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（单位：mm）：2.7.1孔的加工余量 由于96孔无加工要求，所以直接铸造即可。80孔的直径大于30mm，所以采用铸造加工，而
18、螺纹孔和底孔小于30mm，就不适合采用铸造加工。由最新机械设计制造常用数据与新旧标准对照手册表2.1-41、表2.1-44和表2.1-46可以确定孔和平面的加工余量如下：80孔: 粗镗加工余量3mm 半精镗加工余量0.4mm 精镗加工余量0.1mm6M8螺纹孔: 钻削加工余量6.8mm底孔: 钻削加工余量5.5mm 扩孔加工余量5.5mm2.7.2平面加工余量底面: 粗铣加工余量2.5mm 精铣加工余量1.0mm80孔两端面：粗铣加工余量2.0mm 精铣加工余量1.0mm2.7.3切削用量的计算工序1铸造工序2时效处理工序3粗铣座体底面（1）机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的
19、零件尺寸采用型号为X6132型卧式万能升降台铣床。 刀具：采用材料为YG6硬质合金钢的标准面铣刀，参考GB/T611.7-1996选择基本尺寸D=60mm 螺旋角=10 后角=15 前角=12 齿数Z=10。 夹具：虎钳。 量具：游标卡尺、直角尺。（2）切削深度及进给量的选择 由于底面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取p=2.5mm。查金属机械制造加工工艺设计手册表8-13和表8-14机床的主电机功率为4.5KW，每齿进给量fz取0.10.2mm/z故取fz=0.15mm/z。（3）计算切削速度Vc，及每分钟进给量Vf 根据切削用量简明手册表3.16，当d0=60mm，z=10，ap7.
20、5mm，fz0.24mm/z时，Vc=90m/min，n=320r/min，Vf=386mm/min。选取：n=315r/min，Vf=386mm/min即： （4）检验机床的功率 根据金属机械制造加工工艺设计手册表8-12，当工件的硬度在HBS=208248时，ae35mm，ap5.0mm，d0=60mm，z=10，Vf=250mm/min。查得Pcc=1.5kw，由X6132型卧式万能升降台铣床的主电机功率为4.5kw大于1.5kw。因此，所选的切削用量是可以采用的，即：ap=2.5mm，Vf=386mm/min，n=315r/min，Vc=59.35m/min，fz=0.12mm/z工序
21、4精铣座体底面（1）机床、刀具夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X6132型卧式万能升降台铣床。刀具：采用材料为YG6硬质合金钢的标准面铣刀，参考GB/T611.7-1996选择基本尺寸D=60mm 螺旋角=10 后角=15 前角=12 齿数Z=10。 夹具：虎钳。 量具：游标卡尺、直角尺。（2）切削深度及进给量的选择 由于底面的加工余量较少，一次走刀可完成切削，故取p=1.0mm。查金属机械制造加工工艺设计手册表8-13和表8-14机床的主电机功率为4.5KW，每齿进给量fz取0.030.075mm/z故取fz=0.055mm/z(3)计算切削速度Vc，及每分钟进给量
22、Vf 根据切削用量简明手册表3.16，当d0=60mm，z=10，ap2.5mm，fz0.1mm/z时，Vc=196m/min，n=390r/min，Vf=217mm/min。选取：n=364r/min Vf=217mm/min即： Vc=68.58m/minfz=0.06mm/z（4）检验机床的功率 根据金属机械制造加工工艺设计手册表8-12，当工件的硬度在HBS=208248时，ae35mm，ap5mm，d0=60mm，z=10，vf=217mm/min。查得Pcc=1.5kw，由X6132型卧式万能升降台铣床的主电机功率为4.5kw大于1.5kw。因此，所选的切削用量是可以采用的，即：a
23、p=1.0mm，Vf=217mm/min，n=364r/min，Vc=68.58m/min，fz=0.06mm/z工序5粗铣80孔两端面（1）机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X6132型卧式万能升降台铣床。刀具：采用材料为YG6硬质合金钢的标准面铣刀，参考GB/T611.7-1996选择基本尺寸D=37.5mm 螺旋角=10 后角=15 前角=12 齿数Z=8。 夹具：压板。 量具：游标卡尺。（2）切削深度及进给量的选择 由于80孔两端面的加工精度较高，一次走刀可完成切削，故取p=2.0mm。查金属机械制造加工工艺设计手册表8-13和表8-14机床的主电机
24、功率为4.5KW，每齿进给量fz取0.140.24mm/z，故取fz=0.2mm/z(3)计算切削速度Vc，及每分钟进给量Vf 根据切削用量简明手册表3.16，当d0=37.5mm，z=8，ap2.5mm，fz0.1mm/z时，Vc=35m/min，n=224r/min，Vf=247mm/min。选取：n=224r/min Vf=247mm/min即： Vc=26.38m/min fz=0.14mm/z（4）检验机床的功率 根据金属机械制造加工工艺设计手册表8-12，当工件的硬度在HBS=208248时，ae35mm，ap5mm，d0=37.5mm，z=8，Vf=247mm/min。查得Pcc
25、=1.5kw，由X6132型卧式万能升降台铣床的主电机功率为4.5kw大于1.5kw。因此，所选的切削用量是可以采用的，即：ap=2.0mm，Vf=247mm/min，n=224r/min，Vc=26.38m/min，fz=0.14mm/z。工序6精铣80孔两端面（1）机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为X6132型卧式万能升降台铣床。刀具：采用材料为YG6硬质合金钢的标准面铣刀，参考GB/T611.7-1996选择基本尺寸D=37.5mm 螺旋角=10 后角=15 前角=12 齿数Z=8。 夹具：压板。 量具：游标卡尺。（2）切削深度及进给量的选择 由于80
26、孔两端面的加工精度较高，一次走刀即可完成切削，故取p=1.0mm。查金属机械制造加工工艺设计手册表8-13和表8-14机床的主电机功率为4.5KW，每齿进给量fz取0.040.10mm/z故取fz=0.075mm/z(3)计算切削速度Vc，及每分钟进给量Vf 根据切削用量简明手册表3.16，当d0=37.5mm，z=8，ap2.5mm，fz0.1mm/z时，Vc=118m/min，n=368r/min，Vf=136mm/min。选取：n=368r/min Vf=136mm/min即： Vc= 43.33m/min fz=0.05mm/z（4）检验机床的功率 根据金属机械制造加工工艺设计手册表8
27、-12，当工件的硬度在HBS=208248时，ae35mm，ap5mm，d0=37.5mm，z=8，Vf=136mm/min。查得Pcc=1.5kw，由X6132型卧式万能升降台铣床的主电机功率为4.5kw大于1.5kw。因此，所选的切削用量是可以采用的，即：ap=1.0mm，Vf=136mm/min，n=368r/min，Vc=43.33m/min，fz=0.05mm/z。工序7粗镗80孔（1）机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为TP619型卧式铣镗床。 刀具：采用装夹式可调单刃镗刀，刀杆直径D=60mm。 夹具：压板。 量具：游标卡尺、百分表。（2）切削深
28、度及进给量的选择 由于80孔两端的加工精度较高，一次走刀可完成切削，故取p=3.0mm。查实用金属切削加工工艺设计手册表9-2机床的主电机功率为5.5KW，主轴进给量fz取0.044.28mm/z故取fz=0.7mm/z(3)计算切削速度Vc 根据切削用量简明手册表4.1，Vc=68m/min，切削直径到79.5mm n=361.0r/min选取：n=320r/min 即： Vc= 60.29m/min工序8半精镗80孔（1）机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为TP619型卧式铣镗床。 刀具：采用装夹式可调单刃镗刀 夹具：压板。 量具：百分表。（2）切削深度及
29、进给量的选择 由于80孔两端的加工精度较高，一次走刀可完成切削，故取p=0.4mm。查实用金属切削加工工艺设计手册表9-2机床的主电机功率为5.5KW，主轴进给量fz取0.044.28mm/z故取fz=0.2mm/z (3)计算切削速度Vc 根据切削用量简明手册表4-1，Vc=108m/min，切削直径到79.9mm n=573.25r/min选取：n=465r/min即： Vc= 87.61m/min工序9精镗80孔（1）机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：根据铣刀头座体的零件尺寸采用型号为TP619型卧式铣镗床。 刀具：采用装夹式可调单刃镗刀 夹具：压板。 量具:百分表、塞规。（2）切削深
30、度及进给量的选择 由于80孔两端的加工精度较高，一次走刀可完成切削，故取p=0.1mm。查实用金属切削加工工艺设计手册表9-2机床的主电机功率为5.5KW，主轴进给量fz取0.044.28mm/z故取fz=0.08mm/z(3)计算切削速度Vc 根据切削用量简明手册表4-1，Vc=146m/min，切削直径到80K7mm n=774.95r/min选取：n=600r/min即： Vc= 113.04m/min工序10 钻底孔11，扩孔221、钻底孔11(1)机床、刀具、夹具和量具的选择 机床：选用Z3050摇臂钻床。刀具：高速钢麻花钻。 夹具：虎钳、钻夹头、压板。 量具：游标卡尺。(2)选择切削用量确定进给量f 查阅实用金属切削加工工艺手册表5-2、表5-6，取f=0.20.4mm/r。取f=0.3mm/r，可以查出钻孔时的轴向力，当f0.60mm
