支承套零件的加工工艺及夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘  要
高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。
本课题对异性体、复杂的曲线、多工艺复合化加工进行探索，设计出三种切实可行的工艺流程及工艺装备。本文通过分析支承套的结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置，并对各工步进行数控编程。
关键词：数控加工   工艺流程   工艺装备   夹具设计

Abstract
High efficiency, high-precision machining is one of the dominant characteristic of CNC machining. Using CNC machining, the quality of their product processing consistency, accuracy and efficiency of processing much higher than general machine tools, especially in the outline of irregular, complex curves or surfaces, multi-technology composite processing and high-precision processing requirements When the advantage of the traditional tools can not match.
The subject of the anisotropic body, a complex curve, multi-composite processing technology to explore the design process, three kinds of practical and technical equipment. This paper analyzes the structural characteristics and supporting sets of processing requirements, developed a more reasonable fixture design, so as to ensure the machining accuracy will provide an economical and practical technique and equipment, have some practical value. Through a variety of positioning analysis and comparison of clamping device, a combination of both selected and processed to meet the requirements, and relatively simple device, and each step for NC programming.
Keywords: CNC machining   process   process equipment    fixture design

目 录
1 引言 5
2 数控加工技术概述 5
2.1  数控加工技术的发展 5
2.2  数控加工工艺的特点 6
2.3  数控机床与普通机床相比具有的优越性 7
3 夹具设计过程 8
3.1  设计夹具的目的 8
3.2  夹具的分类 9
3.3  专用夹具的组成 10
3.4  典型的定位元件 11
3.5  夹具中的夹紧机构 13
3.6  夹具的发展趋势 14
4 机械加工工艺规程的制订 16
4.1  机械加工工艺规程的作用 16
4.2  机械加工工艺规程的制定程序 16
4.3  毛坯的选择 16
4.4  定位基准的选择 18
4.5  零件表面加工方法的选择 19
4.6  加工顺序的安排 20
4.7  本零件工艺流程及夹具设计 21
4.7.1  零件加工工艺分析 21
4.7.2  毛坯的选择 22
4.7.3  数控加工工艺分析及工序设计 24
5 夹具设计 27
结 论 30
致谢 31
参考文献 32
附录 33
1 引言
随着科技的进步，机械制造业也正日新月异地变化着，对机械产品的要求也日趋严格，特别是在加工精度方面。为了保证产品的精度要求，必须协调产品加工中的每一个方面，因为任一方面的误差累积起来，将对产品的精度产生间接的影响。制造业中尤其是机械制造业，在产品生产过程中按照特定工艺，不论其生产规模如何，都需要种类繁多的工艺装备，而制造业产品的质量、生产率、成本无不与工艺装备有关。随着不规则形状零件在现代制造业中的广泛应用，如何保证这类零件的加工精度就显得尤为重要。
高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。数控加工取代传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势，但由于历史的原因，传统的加工设备与先进的数控机床并存，是目前乃至今后很长一段时期内大多数制造企业的设备现状。如何从工艺的角度根据各企业的设备现状、产品生产规模、零件结构形式与加工精度要求等方面来合理地进行产品工艺方案设计，充分发挥企业现有数控设备与传统设备的加工效率，使企业设备资源与人力资源得到充分利用，需要从多个方面来探讨。其中数控编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。
2 数控加工技术概述
2.1 数控加工技术的发展
数控加工的发展趋势是高速和精密，另一个发展趋势是完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。
数控加工中的程序编制也随着数控机床的更新而改变。50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
采用APT语言编制数控程序具有程序简练，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状，缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成化。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了像EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Master C A M， Pro/Engineering及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CAD和CAM向一体化方向发展。到了80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。
2.2  数控加工工艺的特点
数控加工工艺具有以下特点：
(1) 数控机床加工精度高。一般只需一次加工即能达到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。
(2) 在数控机床上工件一次装夹，可以进行多个部位的加工，有时甚至可完成工件的全部加工内容。
(3) 由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具，因此，在数控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程，使加工过程连续。
(4) 根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况，工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机床上加工工件的顺序也有很大的区别。
此外根据数控机床高速、高效、高精度、高自动化等特点，数控加工还具有以下工艺特点：
1) 切削量用比普通机床大。
2) 工序相对集中。
3) 较多地使用自动换刀(ATC)。
4) 首件需试切削。
5) 工艺内容更具体更详细，工艺要求更严密更精确。
高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其是在轮廓不规则、复杂空间曲面、 多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。数控加工另一个特点是产品装夹定位灵活，同一产品零件可能有多种加工方案。然而正是其灵活性和高精度要求对其高效应用带来了的局限性，如存在数控程序的编制、刀具工装夹具的准备周期长等不利因素。数控工艺的合理性与高质量数控程序的快速编制是限制数控加工的瓶颈问题之一。数控加工的成本相对较高也是制约其广泛应用的一个因素。数控加工对技术人员的水平要求相当高，数控工艺和程序的质量是保证产品加工质量合格最主要和最关键的因素。数控加工时，产品的质量完全靠数控工艺和数控程序来保证。产品加工的具体细节在进行工艺设计和程序编制时必须全面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求。在数控加工朝高速、超高速和复合化加工方向发展的趋势下，对技术人员就提出了更高的要求。