风扇支架的设计与数控加工工艺设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 河南工业职业技术学院毕业论文 题目： 风 扇 支 架 的 造 型 与 数 控 加 工 班 级： 04143 名： 侯 林 坡 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 杨 瑞 兰 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 I 摘 要 随着数控技术的发展，数控机床不仅在宇航、造船、军工等领域广泛使用，而且也进入了汽车、机床等民用机械制造行业。目前，在机械行业中，单件、小批量的生产所占有的比例越来越大，机械产品的精度和质量也在不断地提高。所以，普通机床越来越 难以满足加工精密零件的需要。同时，由于生产水平的提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用已很普遍。 数控机床 （ 是用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的机床 ， 或者说是装备了数控系统的机床。它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是数控技术与机床相结合的产物。 数控加工则是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制出以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加 工出合格零件的方法。在数控加工过程中，如果数控机床是硬件的话，数控工艺和数控程序就相当于软件，两者缺一不可。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生发展而逐步完善的一种应用技术。实现数控加工，编程是关键。编程前必须要做好必要的准备工作，编程后还要进行必要的善后处理工作。 数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化已经成为当今制造业的发展方向。专家们曾预言：机械制造的竞争，其实质是数控的竞争。我国 政府已充分意识到发展数控技术的重要性。正积极采取各种有效的措施大力发展中国数控产业，把发展数控技术作为振兴机械工业的重中之重。 关键词： 数控机床、数控加工、数控加工工艺 、数控技术、数控编程 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 录 摘 要 . I 1 绪 论 控技术 . (1) 控加工 . (3) 课题研究的对象 . (7) 2 零件材料选择及工艺分析 件材料选择的原则 . (7) 料选择 . (8) 3 主要参数设置及加工路径分析 述 . (11) 控机床刀具的选择 . (11) 具的选择 . (13) 械加工工序顺序的安排原则 . (15) 工阶段的划分 . (16) 削用量的确定 . (17) 工余量及其影响因素 . (17) 定加工工艺中的进给路线 . (19) 控编程的方法 . (22) 4 结论与展望 文总结 . (26) 来展望 . (27) 致 谢 . (29) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 考文献 . (30) 毕业设计任务书 . (31) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 V 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 1 绪 论 数控技术 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行 控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域： (1)机械制造技术； (2)信息处理、加工、传输技术； (3)自动控制技术； (4)伺服驱动技术； (5)传感器技术； (6)软件技术等。 数控机床的组成和分类 数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机 械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升。 1） 数控机床的系统组成及其功能 图 1控机床的系统组成框图 数控机床一般由数控系统、包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助 装置组成，如图 1示。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2 （ 1） 控制介质 控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中全部信息。 （ 2） 数控系统 数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输人装置、监视器、主控制系统、可编程控制器、各类输人输出接口等组成。主控制系统主要由 存储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量其控制方式又可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。其中主控制器 内的擂补模块就是根据所读入的零件程序，通过译码、编译等处理后，进行相应的刀具轨迹插补运算，并通过与各坐标伺服系统的位置、速度反馈信号的比较，从而控制机床各坐标轴的位移。而时序逻辑控制通常由可编程控制器 来完成，它根据机床加工过程中各个动作要求进行协调，按各检测信号进行逻辑判别，从而控制机床各个部件有条不紊地按顺序工作。 （ 3） 伺服系统 伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是 伺服电动机的动力源数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置带动工作台或刀架运动。 （ 4） 强电控制柜 强电控制柜主要用来安装机床强电控制的各种电气元器件，除了提供数控、伺服等一类弱电控制系统的输入电源，以及各种短路、过载、欠压等电气保护外，主要在 输出接口与机床各类辅助装置的电气执行元件之间起桥梁连接作用，控制机床辅助装置的各种交流电动机、液压系统电磁阀或电磁离合器等。此外它也与机床操作台有关手动按钮连接。强 电控制柜由各种中间继电器、接触器、变压器、电源开关、接线端子和各类电气保护元器件等构成它与一般普通机床的电气 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 3 类似，但为了提高对弱电控制系统的抗干扰性，要求各类频繁启动或切换的电动机、接触器等电磁感应器件中均必须并接 容吸收器；对各种检测信号的输人均要求用屏蔽电缆连接。 （ 5） 辅助装置 辅助装置主要包括自动换刀装置 、自动交换工作台机构 、工件夹紧放松机构、回转工 作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。 （ 6） 机床本体 数控机床的本体指其机械结构实体它与传统的普通机床相比较，同样由主传动系统、进给传动机构、工作台、床身以及立柱等部分组成，但数控机床的整休布局、外观造型、传动机构、工具系统及操作机构等方面都发生了很大的变化。为了满足数控技术的要求和充分发挥数控机床的特点，归纳起来包括以下几个方面的变化。 采用高性能主传动及主轴部件。其有传递功率大、刚度高、抗振性好及热变形小等优点。 进给传动采用高效传动件。 具有传动链短、结构简单、传动精度高等特点，一般采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨副等。 具有完善的刀具自动交换和管理系统。 在加工中心上一般具有工件自动交换、工件夹紧和放松机构 机床本身具有很高的动、静刚度。 采用全封闭罩壳。由于数控机床是自动完成加工，为了操作安全等，一般采用移动门结构的全封闭罩壳，对机床的加工部件进行全封闭。 数控加工技术 数控加工技术的发展 1） 高速化 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 4 数控系统采用高速的 32 位以上的微处理器，使其输人、译码、计算、输 出等环节都在高速下完成，并可提高数控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速加工。目前采用 64 位微处理器的新型数控系统，更增强了插补运算功能、快速进给功能，可进行更高速的加工，井实现了多轴控制功能，一般控制袖数为 3 15 铀，最多 24轴，同时控制轴数可达 3 6 轴。 2） 高精度化 以加工中心为例其主要精度指标 直线坐标的定位精度和重复定位精度都有了明显的提高：定位精度由土 5m 提高到土 (o 15 3)m，重复定位精度由土 2高到土 1了提高加工精度，对数控机床本身除了在结构总体 设计、主袖箱、进给系统中采用低热胀系数材料、通人恒温泊等措施外，还在控制方面采取了一系列措施。 3） 多功能 新型数控机床具有多种监控、检测及补偿功能，具有更强的通信功能、图像 编程和显示功能，比如刀具磨损的检测、系统的精度及热变形的捡测等，还具有刀具寿命管理、刀具长度偏置、刀具半径补偿、刀尖补偿、螺距补偿等功能。更先进的数控机床有自动编程能力，通过键盘和图像显示可近行人执对话，可根据图样自动编程并通过远距离串行接口输入给机床，使之实现自动加工。 4） 智能化 在现代数控系统中，引进了自适 应控制这种智能化技术。自适应控制简称（ 术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特征且能使切削加工过程达到井维持最佳状态的技术。在工艺系统中，大约有 30 余种变量直接或间接影响加工效果，如工件毛坯余量不均、材料硬度不一致、刀具磨损、工件变形、机床热变形、切削液的粘度、刀具与工件材料化学亲和力的大小等因素。这些变量一般事先难以预知，编制加工程序时常依据经验数据。实际加工中，很难选择最佳参数进行切削。而自适应控制技术则能根据切削条件的实时变化，自动调整并保持最佳工作状态，从而得到高的加工精度、较小的表面租糙 度值，并提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 5 现代数控系统智能化的发展，主要体现在： 1)工件自动定心、自动检测， 2)刀具破损检测及自动更换备用刀具； 3)刀具寿命及刀具保存情况管理； 4)负载监控；5)数据管理； 6)维修管理； 7)利用前馈控制实时补偿矢量的功能； 8)根据加工时的热变形，对滚珠处扛等的伸缩进行实时补偿功能等。 5）高可靠性 为了提高数控系统和数控机床的可靠性，人们采取了以下一些措施： (1)提高数控系统的硬件质量 选用高质量的集成电路芯片、印制电路板和其它元器件、呈亨并实施从 元器件筛选 b 稳定产品的制造和装配工艺到性能测试等一系列完整的质量保证体系。 (2)实现模块化、标准化和通用化 性能越来超完善，功能愈来愈丰富的现代数控系统互利地促进了其硬件、软件实现“三化”：模块化、标准化和通用化，包括数控机床的主轴部件，变速箱立校、工作台、刀架、刀库等都可模块化生产。“三化的实现，不仅便于组织开展、生产和应用，而且也提高了机床的质量和运行的可靠性，并便于用户的维修和保养。 (3)配备先进的检测、监控装置 红外线、声发射、温度测量、功率测量、激光检测等 控 加工的过程 利用数控机床完成零件数控加工的过程如图 示主要内容包括如下 ： 根据零件加工图样进行工艺分析，确定加 l 方案、工艺参数和位移数据。 用规定的程序代码和格式编写零件加上程序单：或用自动编程软件，进行作，直接生成零件的加工程序文件。 程序的输人或传输。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作，面板输入；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单儿（ 将输人传输到数控单元的加 1 程序，进 行试运行、刀具路径模拟等 通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件的加工。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 6 图 1控加工过程示意图 数控加工的适应性 数控机床是一种高度自动化的机床，有一般机床所不具备的许多优点，所以数控机床加工技术的应用范围在不断扩大，但数控机床这种高度机电一体化产品，技术含量高，成本 高，使用与维修都有较高的要求。根据数控加工的优缺点及国内外大量应用实践，一般适应数控加工的零件有： 1)形状复杂，加工精度要求高的零件。用通用机床很难加工或虽然能加工但很难保证加工质量的零件。 2)用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件。 3)具有难测量、难控制进给、难控制尺寸的不开敝内腔的壳体或盒形零件 4)必须在一次装夹中合并完成铣、螳、钮、铰或攻螺纹等多工序的零件。 5)在通用机床。 时极易受人为因素干扰，零件价值又高，易损失的零件。 6)在通用机床上加工时必须制造复杂的专用工装 的零件。 7)需要多次更改设计后才能定型的零件。 8)在通用机床上加工需要做长时间调整的零件。 9)用通用机床加工时，生产率根低或体力劳动强度很大的零件 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 7 本课题研究的对象 零件材料选择及工艺分析 零件材料选择 的原则 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： 载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承 受冲击载荷时应选择塑性材料。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 8 零件的工作条件 在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料，在高温下工作的零件应选耐热材料，在湿热环境下工作的零件，应选防锈能力好的材料，如不锈钢、铜合金等。零件在工作中有可能发生磨损之处，要提高其表面硬度，以增强耐磨性，应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢。金属材料的性能可通过热处理和表面强化（如喷丸、滚压等）来提高和改善，因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥材料的潜力。 零件的尺寸及质量 零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯制取方法有关，对外形复杂、尺寸 较大的零件，若考虑用铸造毛坯，则应选用适合铸造的材料；若考虑用焊接毛坯，则应选用焊接性能较好的材料；尺寸小、外形简单、批量大的零件，适于冲压和模锻，所选材料就应具有较好的塑性。 经济性 选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料，这对于大批量制造的零件尤为重要。此外还应考虑加工成本及维修费用。为了简化供应和储存的材料品种，对于小批制造的零件，应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格，使综合经济效益最高。 材料的选择 1） 灰铸铁 灰铸 铁的生产特点 ： 主要在冲天炉内熔化，一些高质量的灰铸铁可用电炉熔炼。灰铸铁的铸造性能优良，铸造工艺简单，便于制造出薄而复杂的铸件，生产中多采用同时凝固原则，铸型不需要加补缩冒口和冷铁，只有高牌号铸铁采用定向凝固原则。 灰铸铁件主要用砂型铸造，浇注温度较低，因而对型砂的要求也较低，中小件大多采用经济简便的湿型铸造。灰铸铁件一般不需要进行热处理，或仅需时效处理图 2风扇支架 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 9 即可。 灰铸铁的牌号 我国灰铸铁的牌号为 ,其中 “示 “灰铁 ”二字的汉语拼音字首，而后面的为最低抗拉强度值，单位为 铸铁牌 号共六种，其中 普通灰铸铁； 孕育铸铁。 表 2铸铁牌号和力学性能（摘自 9439 1988） 牌号 抗拉强度 b/压强度 微组织 基 体 石 墨 00 150 200 250 300 350 500 650 750 1000 1100 1200 F+P（少） F+P P 细 P S 或 T S 或 T 粗 片 较粗片 中等片 较细片 细小片 细小片 灰铸铁的用途 根据牌号的不同而选用： 负荷和不重要的零件，如防护罩、小手柄、盖板和重锤等； 受中等负荷的零件，如机座、支架、箱体、带轮、轴承座、法兰、泵体、阀体、管路、飞轮和电动机座等； 受较大负荷的重要零件，如机座、床身、齿轮、汽缸、飞轮、齿轮箱、中等压力阀体、汽缸体和汽缸套等； 受高负荷、要求耐磨和高气密性的重要零件，如重型机床床身、压力机床身、高压液压件、活塞环、齿轮和凸轮等。 由此可见 承受重载荷，故可满足工艺要求 2）关于铸造方法的选择 铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。铸件一般是毛坯，经切削加工等才成为零件。零件精度要求较低和表面粗糙度，参数值允许较大的零件，或经过特种铸造的铸件也可直接使用。 铸造生产方法很多，常见有两类： 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 10 (1) 砂型铸造 用型砂紧实成型的铸造方法。型砂来源广泛，价格低廉，且砂型铸造方法适应性强，因而是目前生产中用得最多、最基本的铸造方法。 (2) 特种铸造 与砂型铸造不同的其它铸造方法，如熔模铸造、 金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等。 铸造生产具有以下优点： (1) 可以制成外形和内腔十分复杂的毛坯，如各种箱体、床身、机架等。 (2) 适用范围广，可铸造不同尺寸、重量及各种形状的工件；也适用于不同材料，如铸铁、铸钢、非铁合金。铸件重量可以从几克到二百吨以上。 (3) 原材料来源广泛，还可利用报废的机件或切屑；工艺设备费用小，成本低。 (4) 所得铸件与零件尺寸较接近，可节省金属的消耗，减少切削加工工作量。 但铸件也有力学性能较差，生产工序多，质量不稳定，工人劳动条件差等缺点。随着铸造合金、铸造 工艺技术的发展，特别是精密铸造的发展和新型铸造合金的成功应用，使铸件的表面质量、力学性能郡有显著提高，铸件的应用范围日益扩大。 铸件广泛用于机床制造、动力、交通运输、轻纺机械、冶金机械等设备。铸件重量占机器总重量的 40 85。 铸造 生产常规工艺流 程 如图 2示 图 2于特种制造成本高，生产效率不如砂型铸造，故本设计采用砂型铸造。 在铸造工艺方案初步确定之后，还必须选定铸件的机械加工余量、起模斜度、收缩率、型芯头尺寸等具体参数。 铸件的孔、槽 ： 一般来说，较大的孔、槽应当铸出，以减少切削加工工时，节约金属材料，并可减小铸件上的热节；较小的孔则不必铸出，用机加工较经济。本清理 落砂 浇注 合型 型砂配制 合金溶炼 模样制作 芯盒制作 造型 制芯 检验 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 11 设计可铸出底座的大致轮廓然后进行机械加工。 主要参数设置及加工路径分析 述 数控加工的参数设置是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。 术的发展，使得在数控加工中直接利用 设计数据成为可能，特别是 统微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件 。 目前，许多 件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成 序并传输至数控机床完成加工。 因此，数控加工中参数的确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握参数设置的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择参数。 控机床刀具的选择 加工的刀具种类视加工对象而定 , 切削过程中，刀具直接完成切除余量 和形成已加工表面的任务。刀具切削性能的优劣，取决于构成切削部分的材料、几何形状和刀具结构。由此可见刀具材料的重要性，它对刀具使用寿命、加工效率、加工质量和加工成本影响极大。因此，应当重视刀具材料的正确选择和合理使用，重视新型刀具材料的研制。 在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 12 此刀具材料应具备以下基本要求：高的硬度、高的耐磨性、高的红硬性和足够的强度和韧性。 控加工常用刀具的种类及特点 1) 数控 刀具的种类 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。 根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为 ：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。 从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔 、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的 30% 40%，金属切除量占总数的 80%90%。 2) 数控刀具的特点 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应 能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 13 前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀 片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面 (模具 )加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注 意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻 ；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提 高生产效率等。 综上所述 , 加工所选机床为 802D 的数控铣床；加工风扇支架所需刀具为 : 直径为 12 毫米的平头刀和直径为 10 毫米的球刀。 夹具的选择 在机械加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力等的作用，为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件确定的加工位置，而不致发生振动或位移、夹具结构中应设置夹紧装置将工件可靠夹牢。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 14 1) 夹具的功用 夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其主要作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并且在加工过程中这个位置保持不变 ，具体功能主要有以下几个方面 (1) 保证工件的加工精度。 夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工而与定位面之间以及被加工表面相互之间的位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。 (2) 夹具类型与其生产规模相适应，提高生产效率，降低成本。 在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效结构，如多件夹紧、联动夹紧等，以缩短辅助时间，提高生产率 ;在中、小批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单、容易制造、以降低夹具制造成本。 (3) 夹具结 构与元件的标准化、模块化并可重复使用以保证低成本。 为了达到快速生产准备，及时向车间供应生产需用的夹具，夹具元件及夹具结构的标准化、模块化有十分重要的作用，这样可以大大加快夹具设计和制造的进度。又为了降低工件加工成本中的夹具费用，夹具是加工过程中的工具而非最终产品，夹具元件及部件的重复使用在单件、小批和大批生产中具有关键的经济意义。这项工作也是当代计算机辅助 夹具设计系统研究与开发的基础。 (4) 扩大机床工艺范围。 在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。例如在车床或钻床上 使用锉模可以代替锉 床键孔。 (5) 减轻工人劳动强度，保证使用方便和安全。 夹具机构应该满足便于装卸和夹紧工件，便于排屑和保证安全，需要时便于测量和调 整。本着及时、高效、适用和经济的原则。 2) 夹具的组成 根据夹具的作用，其结构常由以下几部分组成 . (1) 定位元件或定位装置 :它是用于确定工件在夹具中获得正确位置元件或装 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 15 置。 (2) 夹紧元件或模紧装置 :它是用于夹紧工件，使工件在受到外力作用后，仍能保持 其既定位置的元件或装置。 (3) 对刀元件和引导元件 :它是用于确定或引导刀具使其与夹具的定位元件保持某一 正确的相互位置关 系的元件。 (4) 连接元件 :它是用于保证夹具与机床间相互安装位置的元件。 (5) 夹具体 :它是用于连接夹具各组成部分，使之成为一个整体的基础件。 (6) 其它元件及装置 :根据工件加工要求，有些夹具除上述组成部分外，还需设置其它元件或装置，如分度装置、某些夹具的靠模装置、工件抬起装置等。 以上组成部分，并非所有机床夹具都缺一不可。但是，通常定位、锁紧和夹具体三部 分是夹具的主要组成部分。 由于本课题研究对象风扇支架的结构比较简单、外型不复杂所以夹具应选择通用夹具 三爪卡盘。如图 3示： 图 3三爪卡盘 机械加工工序顺序的安排原则 在安排加工顺序时一般应遵循以下原则： 1) 先基准面后其它 应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 16 基准为定位基准，安排其它表面的加工。该原则还有另外一层意思，是指精加工前应先修一下精基准。例如，风扇支架第一道加工工序就是以外圆面为粗基准加工底面，再以底面定位完成各表面的粗加工。 2) 先粗后精 指先安排各表面粗加工，后安排精加工。 3) 先主后次 主要表面一般指零件上的 设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。 4) 先面后孔 这主要是指箱体和支架类零件的加工而言。一般这类零件上既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系。此外，在毛坯面上钻孔或镗孔，容易使钻头引偏或打刀。此时也应先加工面，再加工孔，以避免上述情况的 发生。 加工阶段的划分 将其划分成几个阶段。对于一般精度零件，可划分成粗加工半精加工和精加工三个阶段。对精度要求高和特别高的零件，还需安排精密加工（含光整加工）和超精密加工阶段。 划分加工阶段的好处 1）有利于保证零件的加工质量。 2）便于及时发现毛坯的缺陷，可以避免以后精加工的经济损失。 3）可以合理安排加工设备和操作工人，有利于延长精加工设备的寿命。 4）便于组织生产。 风扇支架的各加工阶段及其主要任务是： 1）粗加工阶段 去除毛坯各加工表面的大部分余量。 2）半精加工阶段 减少粗加工阶段留下的误差，使加工面达到一定的精度， 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 17 为精加工做好准备，并完成一些精度要求不高表面的加工。 3）精加工阶段 保证零件的尺寸形状位置精度及表面粗糙度。 因风扇支架的加工精度要求不是特别高，故不需要精密和超精密加工阶段。 切削用量的确定 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成 本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，量化生产线的形成，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平具体要考虑以下几个因素： 切削深度 t。 切削宽度 L。 切削速度 v。 主轴转速 n(r/ 进给速度 工余量及其影响因素 在选择了 毛坯，拟订出加工工艺路线之后，就需确定加工余量，计算各工序的工序尺寸。加工余量大小与加工成本有密切关系，加工余量过大不仅浪费材料，而且增加切削工时，增大刀具和机床的磨损，从而增加成本；加工余量过小，会使前一道工序的缺陷得不到纠正，造成废品，从而也使成本增加，因此，合理地确定加工余量，对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 18 1）加工余量 在铸件上为切削加工而加大的尺寸称为机械加工余量。 数值取决于： 铸件生产批量、合金的种类、铸件的大小、加工面与基准面之间的距离及加工面在浇注时的位置等。采用机器造 型，铸件精度高，余量可减小；手工造型误差大，余量应加大。铸钢件因表面粗糙，余量应加大；非铁合金铸件价格昂贵，且表面光洁，余量应比铸铁小。铸件的尺寸愈大或加工面与基准面之间的距离愈大，尺寸误差也愈大，故余量也应随之加大。浇注时铸件朝上的表面因产生缺陷的机率较大，其余量应比底面和侧面大。灰铸铁的机械加工余量见表 3 表表 3灰 铸铸 铁铁 的的 机机 械械 加加 工工 余余 量量 （ 铸件最大尺寸 浇注时位置 加工面与基准面之间的距离 50 50120 120260 260500 500800 8001250 120 顶面 底、侧面 120260 顶面 底、侧面 260500 顶面 底、侧面 500800 顶面 底、侧面 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 19 8001250 顶面 底、侧面 0 2)确定加工余量应考虑的因素 为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层，又考虑到本工序可能产生的安装误差而不致使工件报废，必须保证一定数值的最小工序余量。为了合理确定加工余量，首先必须了解影响加工余量的因素。影响加工余量的主要因素有： 前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差，上工序的实际工序尺寸有可能出现最大或最小极限尺寸。为了使上工序的实际工序尺寸在极限尺寸的情况下，本工序也能将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除，本工序的加工余量应包括上工序的公差。 前工序的形状和位置公差 当工件上有些形 状和位置偏差不包括在尺寸公差的范围内时，这些误差又必须在本工序加工纠正，在本工序的加工余量中必须包括它。 前工序的表面粗糙度和表面缺陷 为了保证加工质量，本工序必须将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除。 本工序的安装误差 安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差，若用夹具装夹，还应有夹具在机床上的装夹误差。这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑安装误差的影响。如 图 3示用三爪自动定心卡盘夹持工件外圆加工孔时，若工件轴心线偏移机床主轴回转轴线一个 e 值，造成内孔切削余量不均匀，为使上工序的各项误差和缺陷在本工序切除，应将孔的加工余量加大 2 e 。 确定加工工艺中的进给路线 图 3河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 20 确定进给路线的原则有：加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度；应使加工路线最短，以减少空行程时间，提高加工效率；在满足工件精度、表面粗糙度、生产率等要求的情况下，尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作；当某段进给路线重复使用时，为了简化编程，缩短程序长度，应使用子程序。 此外，确定加工路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小， 机床与刀具的刚度等情况，以确定是一次进给还是多次进给来完成加工，以及设计刀具的切入与切出方向和在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。 以下结合具体情况来分析进给线路。 1）铣削方式选择 为便加工效率应有 2/3 的直径与工件接触，即铣刀直径等于被铣削宽度的 。顺铣时，使用这个刀具直径与直径切削宽度的比，保证切入工件时有非常适合的角度。如果不能肯定机床是否有足够的功率来维持铣刀在这样的比率下切削，可以把轴向切削厚度分两次或多次完成而尽可能保持铣刀直径与切削厚度的比值，如