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加工 中心 工装 夹具 结构设计

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车铣加工中心的工装夹具结构设计,加工,中心,工装,夹具,结构设计

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泉州信息学院专科生毕业论文 2013摘要作为机械系的一名学生，将来工作学习都会以机械为主，所以必须掌握好各种机械的专业知识，从这学期开始，开始接触机械专业基础课。我会本着认真的态度对待专业课的学习，提高自己的专业素养.接下来我将介绍一下我对数控机床发展史的认识。关键词：数控机床,数控车床，数控铣床，加工中心，夹具20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。 采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到0.0381mm（0.0015in），达到了当时的最高水平。 1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。 这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。 在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。 数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。 到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。 1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystemFMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。 80年代，国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCellFMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。 目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。 所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。 为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。 第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。 车床依用途和功能区分为多种类型。 普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。 转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高35倍。 仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高1015倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。 铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。 专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在19601980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100进口。机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。 美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少?借钱总是要还的。韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。 目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。1.美国的数控发展史美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。2.德国的数控发展史德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。3.日本的数控发展史日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。 4.我国的现状我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代， 中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。 由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是58，目前预计是1520之间。 什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后1015年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名 数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。 机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。 目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。 2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。22004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。32002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。 军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾阿扁上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，阿扁如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。其实，胡锦涛总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。 第1章 概述1.1数控加工中心的特点随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在计算机辅助设计和制造（CAD/CAM)系统的质量。数控机床是一种技术密集及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高，质量容易保证，发展前景十分广阔。因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要。当前数控加工的重点发展方向是无图化生产、单件高度精度并行加工、少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性、高稳定性、高可靠性、网络化以及与之配套的控制系统，最重要的是模具三维型面加工特别注重机床的动态性能国内已有一些公司引进了高速车床，并开始应用。国内机床厂陆续开发出一些高速的车床，并正开发高速加工机床。不需要熟练的机床操作人员；提高加工精度并且保持加工质量；可以减少工装卡具；可以减少各个工序间的周转，原来需要用多到工序完成的工件，数控加工一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；1.2数控机床20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院（MIT)伺服机构实验室成功研制出第一台数控机床，并与1957年投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重要突破，标志着制造领域中数控加工时代开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发到国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。我国于是1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。经过几十年的发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。数控机床种类繁多，模具制造常用数控加工机床有:数控铣床、数控电火花成形机床、数控电火花切割机床、数控磨床和数控车床。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：（能进行重复加工）、自动换刀（可交换指定的刀具）、传动间隙补偿（补偿机械传动系统产生的间隙误差）等等。 1.机床夹具是由定位元件,夹紧装置,对刀元件,夹具体部分组成,机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计,其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。 2.定位就是确定工件在夹具种的正确位置,是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的.工件的定位有完全定位和不完全定位,要根据其具体加工要求而定,欠定位在夹具设计种是不容许的,而过定位则有条件地采用。 3. 通常，由于定位副制造不准确或采用了基准不重合定位等原因,定位过程中会引入定位误差,定位误差的计算要根据具体情况分析计算。 4.夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种段.夹紧一般在定位步骤之后,有时定位与夹紧是同时进行的,入膨胀式定心夹紧机构。 5.车,铣,钻,磨等不同的机床其夹具设计具有各自典型特点,应根据具体设计任务,遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。1.3数控加工数控加工是将带加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示，CAD系统在零件集合体基础上生成轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输给数控机床，数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。其过程如下图所示：【零件信息】【CAD系统造型】【CAD系统生成加工代码】【数控机床】【零件】（1）零件数据准备：系统自设计和造型功能或通过数据连接口传入CAD数据，如STEP,IGES,SAT,DXF,X-T等；在实际的数控加工中，零件数据不仅仅来自图纸，特别在广泛采用Internet网的今天，零件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。（2）确定粗加工、半精加工和精加工方案。（3）生成各加工步骤的刀具轨迹。（4）刀具轨迹仿真。（5）后期处理输出加工代码。（6）输出数控加工工艺技术文件。（7）传给机床实现加工。 数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。1. 合理选择切削用量 对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。 切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。 进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。 用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。 最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。 然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。2. 合理选择刀具1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。3. 合理选择夹具1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。4. 确定加工路线 加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。 1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。5. 加工路线与加工余量的联系 目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。6. 夹具安装要点 目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图1。液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。1.4数控编程系统数控加工机床与编程技术两者的发展是精密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。一个好的编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承和发展。北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统。这套系统集CAS、CAM与一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。CAXA制造工程师数控编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。第2章数控加工工艺技术2.1数控加工工艺分析程序编制人员在进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料，确定零件的加工顺序，各工序所用的刀具，夹具和切削用量等。此外，编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，编写出高质量的数控加工程序。2.1.1数控合理选用在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的因素重要有，毛坯的材料和类零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点：要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本（加工费用）。有效节省加工时间 Index公司的G200车削中心集成化加工单元具有模块化、大功率双主轴、四轴联动的功能，从而使加工时间进一步缩短。与其他借助于工作轴进行装夹的概念相反，该产品运用集成智能加工单元可以使工件自动装夹到位并进行加工。换言之，自动装夹时，不会影响另一主轴的加工，这一特点可以缩短大约10的加工时间。 此外，四轴加工非常迅速，可以同时有两把刀具进行加工。当机床是成对投入使用的时候，效率的提高更为明显。也就是说，常规车削和硬车可以并行设置两台机床。 常规车削和硬车之间的不同点仅仅在于刀架和集中恒温冷却液系统。但与常规加工不同的是：常规加工可用两个刀架和一个尾架进行加工；而硬车时只能使用一个刀架。在两种类型的机床上都可进行干式硬加工，只是工艺方案的制造者需要精心设计平衡的节拍时间，而Index机床提供的模块结构使其具有更强的灵活性。 随着生产效率的不断提高，用户对于精度也提出了很高的要求。采用G200车削中心进行加工时，冷启动后最多需要加工4个工件，就可以达到6mm的公差。加工过程中，精度通常保持在2mm。所以Index公司提供给客户的是高精度、高效率的完整方案，而提供这种高精度的方案，需要精心选择主轴、轴承等功能部件。 G200车削中心在德国宝马Landshut公司汽车制造厂的应用中取得了良好的效果。该厂不仅生产发动机，而且还生产由轻金属铸造而成的零部件、车内塑料装饰件和转向轴。质量监督人员认为，其加工精度非常精确：连续公差带为15mm，轴承座公差为6.5mm。 此外，加工的万向节使用了Index公司全自动智能加工单元。首批的两台车削中心用来进行工件打号之前的预加工，加工后进行在线测量，然后通过传送带送出进行滚齿、清洗和淬火处理。最后一道工序中，采用了第二个Index加工系统。由两台G200车削中心对转向节的轴承座进行硬车。在机床内完成在线测量，然后送至卸料单元。集成的加工单元完全融合到车间的布局之中，符合人类工程学要求，占地面积大大减少，并且只需两名员工看管制造单元即可。数控车削加工中妙用G00及保证尺寸精度的技巧 数控车削加工技术已广泛应用于机械制造行业，如何高效、合理、按质按量完成工件的加工，每个从事该行业的工程技术人员或多或少都有自己的经验。笔者从事数控教学、培训及加工工作多年，积累了一定的经验与技巧，现以广州数控设备厂生产的GSK980T系列机床为例，介绍几例数控车削加工技巧。程序首句妙用G00的技巧 目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 X Z作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(X Z)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。1. 对刀后，装夹好工件毛坯；2. 主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；3. Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点；4. 程序录入方式，输入G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶；5. X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径，输入G50 X，电脑记忆该点；6. 程序录入方式下，输入G00 X Z，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 X Z，电脑记忆该程序原点。 上述步骤中，步骤6即刀具定位在XZ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到XZ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XZ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XZ改为G00 X Z后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 X Z程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线控制尺寸精度的技巧1. 修改刀补值保证尺寸精度由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下：a. 绝对坐标输入法根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。 b. 相对坐标法如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。2. 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U-0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。3. 程序编制保证尺寸精度a. 绝对编程保证尺寸精度 编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。 数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。b. 数值换算保证尺寸精度 很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中， 29.95mm、16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。4. 修改程序和刀补控制尺寸数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下：a. 修改程序原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm；b. 改刀补在1号刀刀补001处输入U-0.06。 经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。 数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。数控机床故障排除方法及其注意事项 由于经常参加维修任务，有些维修经验，现结合有关理论方面的阐述，在以下列出，希望抛砖引玉。2.1.2 生产类型该课题生产类型为中小批量生产，加工过程中划分阶段，工序适当集中，加工设备以我院现有机床为主，设计工装夹具，这样生产准备工作及投资较少、投产快、生产效率较高，转产容易。2.1.3 毛坯确定2.1.4确定毛坯种类及余量根据零件材料确定毛坯为铸件。并依其结构形状、尺寸大小和生产类型，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型及壳型。 根据1表15-5铸件尺寸公差等级采用CT9级。根据1表19-8，取加工余量为MA-G级。查表得各表面的铸件机械加工余量。如表基本尺寸加工余量等级加工余量说明88G3底面，单侧加工100H3.5顶面，降一级，单侧加工90G2.5侧面，双侧加工119H6孔，降一级，单侧加工90H10孔，降一级，单侧加工2.1.5绘制毛坯余量图（附AutoCAD毛坯余量图）第3章 工艺规程3.1 工艺安排原则和方法 首先要保证产品质量，在保证质量的前提下，最大限度地提高生产率，满足生产要求，并应尽可能节约耗费、减少投资、降低制造成本、保证良好的经济性。3.2工序卡片安排原则 机械加工工艺卡片是在工艺过程卡片的基础上，按每道工序所编制的一种工序文件。主要内容有工序简图，该工序中每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。 工序卡片主要用于大批量生产中所有的零件，中批生产中复杂产品的关键零件以及单件小批生产中的关键工序。3.3加工顺序安排原则零件上需要加工的表面很多，而且每个需要加工的表面往往不是一次加工就能达到设计要求。安排机械加工工序的任务，一是为各个表面的加工排先后顺序，二是在加工路线中为每个表面的各个加工工序，安排具体的位置。首先，为零件上各个需要加工的表面选择合理的加工方案；然后，将次要表面性质相同的加工工序，放在与主要表面加工性质相同的工序中完成。这样，大多数次要表面的终加工一般在主表面的粗、半精加工即可完成。但对于那些与主要表面有密切位置关系的次要表面的加工，应该在主要表面的精加工后进行。如前述，大多数箱体零件上面重要孔周围的坚固螺纹孔，多安排在重要孔精加工后进行钻孔和攻螺纹。其次，零件的机械加工路线中，第一道工序往往都是加工精基准，然后使用精基准定位，进行后续加工。例如，对轴类零件，应先钻钻中心孔；箱体类零件先加工平面、定位销孔等。3.4滑片泵加工面和加工参数分析由于滑片泵的的原料是灰铸铁，材料型号为HT150，能承受中等应力，材料符合泵壳要求。经铸造后毛坯外型大致如图。该工件主要的加工面为：底面、顶面、前面、后面、左面、右面、曲线型腔和119台阶孔。除了曲线型腔、119台阶孔、前面和后面外，其它的加工面的精度要求都不是很高（Ra 为12.5），所以只在普通铣床上进行粗加工就能达到技术要求。前面和后面的粗糙度要求较高（Ra 为3.2），在普通铣床上进行精加工，也可达到技术要求。而曲线型腔和台阶孔的精度要求很高(Ra 为3.2)，是这个产品的加工难点，特别是曲线型腔，它是由六段曲线光滑过度连接而成，其中有函数曲线也有规则曲线。如果用普通机床加工的话，要用靠模法来加工，它先是加工一个凸轮，然后用仿形法加工。这样的方法既复杂，生产效率又底，而且精度也不高。加工比较困难，在普通铣床上难以到达技术要求。因此，要用软件自动编程或者是用宏程序在数控铣床上加工。其余的面都不用进行加工，铸造以后，去毛刺、上漆就可以了。3.5分析重要工序以及泵体加工方案滑片泵的重要加工工序是曲线型腔和119 台阶孔。因为型腔和台阶孔的精度要求高，需在数控机床上加工，所以把它作为最后加工的工序，这是为了防止在加工其它面时划伤。台阶孔分前面和后面，其粗糙度要也比较高（R为3.2）为更有较地保证其粗糙度和保证前后面与型腔的垂直度，前后面在普通机床进行粗加工以后，再在数控机床上进行精加工。加工时可将曲线型腔和其中一面及台阶孔做为一道工序在数控机床上进行加工。先铣一个面及台阶孔，再工件反过来，加工另一个面、曲线型腔和台阶孔。3.6确定工艺过程方案由于各加工表面加工方法及粗基准已基本确定，现按照“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”、“基准先行”的原则，初步拟订工艺过程方案，如表所示：工序号工序内容定位基准010铸坯020清洗030上漆040铣底面顶面+侧面050铣顶面底面+侧面060铣左右端面底面+后面070钻底面4-11孔顶面+侧面080钻左右端面2-11孔底面+后面090镗90孔底面+侧面100铣前119孔及前端面一面两孔110镗曲面孔，铣后119孔及后端面一面两孔120钻、攻顶面4-M10螺孔底面+侧面130钻、攻前面3-M8螺孔一面两孔140钻、攻后面3-M8螺孔一面两孔150钳，去毛刺160终检170油封180入库第4章 加工设备和工装设备4.1 选择机床与夹具在设计工序时需要具体选定所用的机床、夹具、和量具。机床的选择对产品的加工质量，生产率和经济性有有很大的影响，为使所选的机床能满足工序的要求，必须考虑以下因素：a.机床的工作精度和工序的加工精度相适应。b.机床工作的功率与刚度和工序的性质相适应。另外，机床的加工用量范围应和工件要求的合理切削用量相适应。c机床工作区的尺寸和应和工件的轮廓尺寸相适应。d.机床的生产生产率应和工件的生产计划相适应。综上所述：工序040工序050为铣上下面，采用专用铣夹具，选用X5032型铣床。工序060铣左右侧面，采用专用铣夹具，选用卧式组合机床。工序070钻底面4-11孔，采用专用钻夹具，选用Z5025型钻床。工序080为钻左右端面2-11孔，采用钻用钻夹具，选用卧式组合机床。工序090为镗90的孔，采用专用镗夹具，选用T4151型镗床。工序100为铣前119孔及前端面，采用钻用镗铣夹具，选用XK5040型立式数控铣床工序110为镗曲面孔和铣后面119孔及后端面，采用钻用镗铣夹具，选用XK5040型立式数控铣床。工序120为钻、攻顶面4-M10螺孔，采用专用钻夹具，选用Z5025型钻床。工序130为钻、攻前面3-M8螺孔，采用专用钻夹具，选用Z5025型钻床。工序140为钻、攻后面3-M8螺孔，采用专用钻夹具，选用Z5025型钻床。4.2 选择刀具1、工序040工序060为铣平面，采用80盘铣刀2、工序070工序080为钻11孔，采用11麻花钻3、工序090为镗90的孔，采用镗刀4、工序100为铣前119孔及前端面，采用16立铣刀5、工序110为镗曲面孔和铣后面119孔及后端面，采用镗刀及16立铣刀6、工序120为钻、攻顶面4-M10螺孔，采用8.5麻花钻及10丝锥7、工序130为钻、攻前面3-M8螺孔，采用6.5麻花钻及8丝锥8、工序140为钻、攻后面3-M8螺孔，采用6.5麻花钻及8丝锥4.3 选择量具选择测量工具时，首先要考虑所要求检验工件的精度，以便正确的反映工件的实际加工情况。本次设计可采用游标卡尺、长度样板、非全形塞规、螺纹塞规进行检测。4.4 选择切削用量4.4.1切削用量的选择原则：从金属切除率公式Qz=100Vc apf(mm/s)看，增大三要素中任何一个似乎都可以提高生产率，但从刀具寿命与三要素关系式T=Ct/(Vcfap)看，三者影响程度是不同的，Vc影响最大，f其次，ap最小。在刀具寿命已确定的条件下，欲使Vc、ap、f三者乘积既金属切削率最大，无疑应首选择尽量大的ap。其次选尽量大的f，最后依据三要素与刀具寿的关系计算，确定切削速度Vc.4.4.2 选择方法(1)粗加工切削用量选择a.确定背吃刀量ap：ap是根据工序余量来确定。除留给以后的工序的余量外，其余的粗加工余量尽可能一次切除使走刀次数最少？b.确定进给量f：f的选择手切削力的限制，在工艺系统强度和刚度允许的情况下选择较大的进给量，一般：f=0.3-0.9mm/rc.确定切削速度Vc：Vc是在确定ap、f之后，再根据规定达到合理寿命T。就可确定切削速度。(2)半精加工、精加工切削用量的选择：a.确定背吃刀量ap：半精加工的余量较小，约在1-2mm左右，精加工余量更小，约在0.05-0.80mm之间，在半精加工时，应在一次进给中切除工序余量。b.确定进给量f：半精加工和精加工的ap值较小产生的切削力不大，故进给量主要受到表面粗糙的限制，一般选得较小，常取f=0.08-0.50mm/rc.确定切削速度Vc：半精加工、精加工的ap和f较小，切削力对工艺系统刚度影响较小，消耗功率较少，故切削速度Vc值主要受刀具寿命和已加工表面质量的限制。第5章 3D造型1、特征-创建-加材料-实体完成，选择TOP平面，进入草绘平面绘制如图6.1 图4.1 图4.2 单击完成，输入值88，确定，如图4.2所示2、特征-创建-筋-完成-选择TOP面-双侧都-完成，进入草绘平面，绘制二维图形，完成-输入值10-确定，形成图4.3 图4.3 图4.4 3、复制-镜象-选取筋-完成-选择RIGHT面-完成，筋完成复制4、依次单击特征-创建-实体减材料-拉伸-单侧-完成，选取底面，单击正向-缺省，绘制二维图形 4-11孔，穿过所有完成，确定，如图4.4所示。5单击-偏距-选取FRONT面-输入值-85，完成创建DTM1平面，在该平面上绘制顶面，完成如图4.5所示 图4.5 图4.66、依次单击特征-创建-实体-加材料-扫描-完成-草绘轨迹，选取TOP面，单击正向-缺省，绘制草绘轨迹，完成，再次进入草绘平面，绘制截面图形，至曲面-完成，确定，如图4.6所示。7、特征-创建-加材料-实体完成，选择平面，进入草绘平面绘制二维图形，完成-至曲面，如图4.7 图4.7 图4.88、复制-镜象-选取需复制图形-完成-选择RIGHT面-完成，图形完成复制，如图4.89、依次单击特征-创建-实体减材料-拉伸-单侧-完成，选取底面，单击正向-缺省，绘制二维图形 2-11孔，穿过所有完成，确定，复制-镜象，如图4.9所示。图4.9 图4.1010、特征-创建-加材料-实体完成，选择泵体前面，进入草绘平面，绘制所需图形，完成，输入深度7，确定，如图4.1011、绘制如图4.11所示图形，并用直径为148圆切减，切减顶面4-8.5孔，如图4.12所示， 图4.11 图4.12 图4.1312、创建DTM2平面，穿过8.5孔轴平行与RIGHT面。13、特征-创建-加材料-高级完成-螺旋扫描完成-穿过轴-草绘平面-正向-缺省，进入草绘平面，绘制扫描轨迹线-输入节距1-绘制截面为正三角形，边为0.85-完成。并进行复制，如图4.1314、复制镜象至前后面相同，切减119圆，复制完成，如图4.14 图4.14 图4.1515、分别切减90孔，及内腔，镜象如图4.1516、切减顶面两方孔，复制镜象如图4.16图4.16 图4.1717、切减内腔，复制完成，如图4.1718、依次单击特征-创建-实体减材料-拉伸-单侧-完成，选取侧面，单击正向-缺省，绘制二维图形，如图4.18穿过曲面完成，确定，复制-镜象，如图4.19所示。 图4.18 图4.1919、加材料，完成如图4.20所示红色图形绘制，并复制镜象 图4.20 图4.2120、切减出前面3-6.5孔，并镜象至后面。如图4.2121、特征-创建-加材料-高级完成-螺旋扫描完成-穿过轴-草绘平面-正向-缺省，进入草绘平面，绘制扫描轨迹线-输入节距1-绘制截面为正三角形，边为0.85-完成。并进行复制，如图4.22，4.23 图4.22 图4.23经过旋转，完成，如图4.24，并将特征镜象至后面。图4.24 图4.253D造型完成，如图4.25所示第6章 夹具设计6.1 方案比较本次设计的夹具主要是针对加工型腔、119台阶孔及一个平面这道工序，根据以上的设计要则，拟订以下两种夹具的设计方案：面方案1：如图51所示面A面图5-1本方案采用的是：面以三个支承钉为定位元件，支承钉装配前表面淬火，装配后在磨床上将其磨平，来限制了X、Y轴的转动和Z轴的移动，然后B面用两个定位削来限制Z轴方向的转动和X轴的移动，再在C面以一个定位销来限制Y轴的移动。这样定位就完成了。夹紧方向由上往下，用一块压板来夹紧。在压板上要有一个比台阶孔尺寸大的孔，这样才能加工下面的台阶孔。方案采用的是压板式的，夹紧方向由上往下。面方案：如图52所示面A面图52本方案采用的是：面以两个支承钉为定位元件，来限制了X轴的转动和Z轴的移动，然后B面先用一块角铁，将三个支承钉与角铁进行装配，支承钉装配前表面淬火，装配后在磨床上将其磨平，再将角铁与底板进行装配，来限制Z、Y轴的转动和X轴的移动，再在C面以一个定位销来限制Y轴的移动。这样定位就完成了。夹紧方向由左往右，通过四颗螺钉将工作与角铁进行连接，从而到达平夹紧的作用。方案采用螺栓夹紧，夹紧方向由左向右。方案比较：方案1：采用的是压板式的，夹紧方向由上往下，所以压板必需是放在上的平面上，因此，就不能在数控机床上对该面进行加工，从而降低了该面的粗糙度及该面与型腔的垂直度。同时，由于采用了压板式的夹紧方式，增加了整个夹具的高度，从而也增加了主轴与工件底部的距离，使刀具长度增加，减少了刀具的刚性，最终影响加工质量。方案：采用的简单的螺栓式夹紧方式，夹紧方向由左向右，夹具体的总体高度比较小，刀具的长度减少，刚性提高，从而提高了加工质量。而且，上平面可与台阶孔及型腔一起进行加工，保证了上平面的粗糙度及该面与型腔的垂直度。本方案的缺点是：由于夹紧力方向与加工作用力方向是垂直的，且夹紧力集中在一侧，所以在加工时可能会带来一些振动。综上所述，本人认为方案要比方案更合理，所以选择方案。6.2细化方案在上述已经提到方案存在着加工时会产生振动的不足，为了减少这个问题，我将对此方案进行细化。上面所述的振动是由加工作用力方向与夹紧力方向相互垂直且紧力过于集中在右侧造成的，而且面上的两个支承钉只能安装在与轴平行的位置，又因受到工件形状的限制，两个支承钉只能安装在工件的右侧，所以很容易产生振动。些问题解决的方法就是，在面的左侧再增加一个辅助支承，加工前只要调整辅助支承，使其与工件有良好的接触，就可以减少加工时带来的振动。6.3 夹具体综合分析夹具体是夹具的基础件，在夹具体上要安装组成该夹具所需要的各种元件和机构。夹具体因满足以下基本要求：(1) 应有足够的刚度和强度。(2) 结构简单，具有良好的工艺性。(3) 要便于安装，经济性高。(4) 要便于排屑。因此，本次设计的夹具体根据全方位的考虑，材料为HT150，加工前为了改变组织，降低硬度，改善加工性能，消除内应力，应进行退火处理。夹具体的外形尺寸为长291mm，宽272mm，高40mm。夹具体的上下表面都要进行加工表面粗糙度要达到3.2Ra。夹具体顶部要有个10深24的螺纹孔，用于安装可调支承。个的沉孔，用于安装定位销。个12H7的沉孔，用于安装个支承钉。个M10深24的螺纹孔，用于角铁与夹具体的连接。个10H7通孔，用于固定角铁的位置。还有2个形槽，用于夹具体与机床工作台的连接。具体装配过程如下：首先将定位销和支承钉装到夹具体上，再把整个夹具体拿到磨床上，把圆形支承钉磨平。然后把夹具体安装到机床工作台上定位锁紧，把支承钉装到角铁上，再把整个角铁放到磨床上，把支承钉磨平。再将角铁装到夹具体上，调整角铁与夹具体的垂直度在0.03mm之内，再将其拧紧。接下去再把整个夹具安装到机床的工作台上。最后将可调支承装到夹具体上，整个安装就完成了。6.4 夹具使用说明附：夹具装配图A0图纸6.5 夹具公差制定6.5.1与工件被加工部位尺寸公差有直接关系的夹具公差。夹具总装配图上标注的定位元件之间，定位元件与引导元件或对刀元件之间，以及其他相关尺寸（孔间距）和相互位置（如同轴度、垂直度、平行度等的公差）一般取工件上相公差，最常用的是。本次夹具设计有公差要求的地方不是很多，主要是两个销孔间的距离为1910.01，螺孔轴线的平行度为0.02。还有就是夹具体角铁之间的垂直度为0.0。6.5.2与工件被加工部位尺寸公差无直接关系的夹具公差。这类公差的制定应按其在夹具中的功用和装配要求来选用。6.6 定位误差分析机械加工过程中，生产加工误差的因素很多。在这些因素中，有一项因素是与机床夹具有关，使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上对定及工件在夹具上定位密切相关。为了满足工序的加工要求，必须使工序所规定的工序公差。j + w g j:与机床有关的加工误差w：与工序中除夹具外其他因素g ：工序公差j=w.z+D.A+D.W+j.j+j.m w.z:夹具相对于机床成形运动的位置误差D.A：夹具相对于刀具位置的误差D.W：工件在夹具中的定位误差j.j：工件在夹具中夹紧时产生的夹紧误差j.m：夹具磨损所造成的加工误差由式可知，使用夹具加工工件时，因尽量减少与夹具有关的加工误差，在保证工序工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大一些，以便较易控制加工误差。由式可知，正确地计算出工件在夹具中的定位误差和减小其他各项误差是设计夹具时必须认真考虑的重要问题之一。第7章 曲线证明及绘制曲线A方程1.0028.5X=（46+0.001642*）*Cos(60) =（46+0.001642*）*Cos180(120+) =（46+0.001642*）*Cos(120+)Y=（46+0.001642*）*Sin(60) =（46+0.001642*）* Sin 180(120+) =（46+0.001642*）* Sin(120+)2. 28.5085.5X=（44.666667+0.093567*）*Cos(60) =（44.666667+0.093567*）*Cos180(120+) =（44.666667+0.093567*）*Cos(120+) Y=（44.666667+0.093567*）* Sin (60) =（44.666667+0.093567*）* Sin 180(120+) =（44.666667+0.093567*）* Sin (120+)3. 85.50114X=540.001642*（114）*（114）* Cos(60) =540.001642*（114）*（114）* Cos180(120+) =540.001642*（114）*（114）* Cos(120+)Y=540.001642*（114）*（114）* Sin (60) =540.001642*（114）*（114）* Sin 180(120+) =540.001642*（114）*（114）* Sin(120+)曲线方程 1.0028.5X=（46+0.001642*）*Cos(120+)Y=（46+0.001642*）* Sin(120+)2. 28.5085.5X =（44.666667+0.093567*）*Cos(120+)Y=（44.666667+0.093567*）* Sin (120+)3. 85.50114X=540.001642*（114）*（114） * Cos(120+)Y=540.001642*（114）*（114）* Sin(120+)由上综述：两条曲线沿着Y轴对称。绘制曲线在电子图版中绘制曲线，“绘图”“公式曲线”如图所示。 同理完成曲线绘制 由于两条曲线沿着Y轴对称。所以选择镜像功能可完成另一曲线绘制，如上图所示。保存文件，便可在中导入。第8章 编制数控程序8.1 CAM编程1、先在Mastercam中导出画好的曲线，档案档案转换IGES读取，找到所需要的图形行，类型是IGES，在按确定即可。出现如下对话框，选OK 将会出现以下图形。如图所示。再按否即可。就会导出曲线。如图所示。2、 再绘制直径为148的圆，如图 3、在菜单管理器中，单击“实体”“挤出”“串连”“部分串连”“选择要的图形”“执行” “执行”就会出来以下的图形，再按“确定”3、 挖槽铣削，“刀具路径”“曲面加工”“粗加工”“ 挖槽粗加工”的命令，选择30的平刀。在弹出的“曲面粗加工”视窗口选择“曲面加工参数”选项卡，设置图框里的参数，如下图所示。 单击“确定”“执行”“执行”。系统进行计算。5、曲面精加工采用等高外形6、刀具路径操作管理全选实体验证，如上图所示。7、在“操作管理员”视窗中，单击“执行后处理”，在“后处理程式” 视窗中，选择储存。得到程序如下：8.2导出程序（华中系统） %1G54G00Z100 X0Y0M3S1200 设定参数；X-65Y46 指定下刀点；Z2 G01Z0F100 G41D1X-60Y46 刀补；M98P100L22 调用子程序；G01X60 G00Z100 G40X0Y0 取消刀补；M30 程序结束；%100 子程序；G91G01Z-2F100 G90G02X23Y39.837R46 加工圆弧；#1=0 设定变量；WHILE #1 LE 0.497 28.5；#2=46+0.001642*#1*#1*COS1.047-#1 X坐标；#3=46+0.001642*#1*#1* SIN1.047-#1 Y坐标；G01X#2Y#3 #1=#1+0.01 每次进给0.01弧度ENDW#1=0.497 WHILE #1 LE 1.492 85.5度#2=44.6666667+0.093567*#1*#1*COS1.047-#1 X坐标；#3=44.6666667+0.093567*#1*#1* SIN1.047-#1 Y坐标；G01X#2Y#3#1=#1+0.01ENDW#1=1.492WHILE #1 LE 1.989 114.5度；#2=1.989-#1 #3=54-0.001642*#2*#2*COS1.047-#1 X坐标；#4=54-0.001642*#2*#2*SIN1.047-#1 Y坐标；G01X#3Y#4#1=#1+0.01ENDWG01X31.470Y-43.687G02X-31.470R54 圆弧加工；#1=1.989WHILE #1 GE 1.492 85.5度；#2=1.989-#1#3=54-0.001642*#2*#2*COS1.047-#1 X坐标；#4=54-0.001642*#2*#2*SIN1.047-#1 Y坐标；G01X-#3Y#4#1=#1-0.01ENDW#1=1.492WHILE #1 GE 0.497 28.5度；#2=44.6666667+0.093567*#1*#1*COS1.047-#1 X坐标；#3=44.6666667+0.093567*#1*#1* SIN1.047-#1 Y坐标；G01X-#2Y#3#1=#1-0.01ENDW#1=0.497WHILE #1 GE 0 0度；#2=46+0.001642*#1*#1*COS1.047-#1 X坐标；#3=46+0.001642*#1*#1* SIN1.047-#1 Y坐标；G01X-#2Y#3#1=#1-0.01ENDWG01 X-23Y39.837G02X0Y36R46 加工圆弧；M99 8.1数控加工零件工艺性分析数控加工零件工艺性分析涉及面很广，在此仅从数控加工的可能性和方便性两方面加以分析。(1） 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则1. 零件图上尺寸标注方法应适合数控加工的特点在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的互相协调，在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的标注方法，这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可讲局部的分散标注法改为同一基准引标注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。2. 构成零件轮廓的几何元素的条件充分在手工编程时要计算基点或节点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。如圆弧与直线，变成了相交或相离状态。由于构成零件几何元素的不充分，使编程时无法下手。遇到这种情况时，应与零件设计者协商解决。（2） 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点1） 零件内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。2） 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。3） 零件铣削地平面时，槽底圆角半径的大小等有关。4） 应采用统一的基准定位，会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及不协调现象。因此要避免上述问题的产生，保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采取统一的基准定位。零件上最好有合适的孔作为定位基准孔，若没有，要设置工艺孔作为定位基准孔（如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设置工艺孔）。若无法制出工艺孔时，最起码也要用经过精加工的表面作为统一基准，以减少两次装夹产生的误差。(3） 加工方案确定的原则零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰孔时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。 引言总其中总为多种原因产生的误差总和，是工件被加工尺寸的公差，总包括夹具在机床上的装夹误差，工件在夹具中的定位误差和夹紧误差，机床调整误差，工艺系统的弹性变形和热变形误差，机床和刀具的制造误差及磨损误差等。定+其中，除定位误差外，其他因素引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。所以由和知道：定-（是验算加工工件合格与否的公式）或者：定1/3（也是验算加工工件合格与否的公式） 工件以平面定位时的定位误差定位基准：平面；定位元件工作面：平面=易加工平整，接触良好=所以基=0定=不（注：若位毛坯面，则仍有基）工件以外圆柱面定位时的定位误差（以V形块为例） 工序基准定位基准定H1尺寸：A0不0，基0H2尺寸：00不=0，基0H3尺寸：B0不0，基0 （1）H2尺寸：不=0，基为定位基准线0的在加工方向的最大变动量，即OO 所以基 =OO=OE-OE=dmax/2sin（/2）-dmin/2sin(/2)=d/2sin(/2） 即：定=不+基=0+d/2sin(/2）=d/2sin(/2） 对H1尺寸：不=d/2，基=d/2sin(/2） 或：定=AA=AO+OO-AO=dmax/2+d/2sin(/2）-dmin/2=d/21+1/sin(/2） 对H3尺寸：定=BB=BO+OO-OB=(dmin/2)+d/2sin(/2）-dmax/2=d/21/sin(/2）-1 综上所述：定（H3)定(H2)定(H1) 所以标注尺寸H3最好。 工件以内孔表面定位时的定位误差 主要介绍工件孔与定位心轴（或销）采用间隙配合的定位误差计算定=不+基 a.心轴（或定位销）垂直放置，按最大孔和最销轴求得孔中心线位置的变动量为：基=D+d+min=max (最大间隙） 工件以一面两孔定位时的定位误差 1”孔中心线在X，Y方向的最大位移为：定（1x)=定(1y)=D1+d1+1min=1max（孔与销的最大间隙） “2”孔中心线在X,Y方向的最大位移分别为: 定(2x)=定(1x)+2Ld(两孔中心距公差) 定(2y)=D2+d2+2min=2max 两孔中心连线对两销中心连线的最大转角误差: 定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L为两孔中心距) 以上定位误差都属于基准位置误差,因为不=0。8.2工序与工步的划分（1） 工序的划分在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部分工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。（2） 工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：1） 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。2） 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，是其一段时间恢复，减少由变形引起的精度的影响。3） 按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。 8.3零件的安装与夹具的选择(1) 定位安装的基本原则1） 力求设计、工艺与编程计算的基准统一。2） 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3） 避免采用占机人工调整加工方案，以充分发挥数控机床的效能。（2） 选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下四点：1） 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。2） 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。3） 零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。夹具上各零件部分应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。在编程时，应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。“对刀点”8.3刀具的选择与切削用量的确定（1） 刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。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；加工凸面、凹槽时，选高速钢力铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。选择立铣刀加工时，刀具的有关参数，推荐按经验数据选取。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。在单件或小批量生产中，为取代多坐标联动机床，常采用鼓形刀或锥形刀来加工飞机上一些变斜角零件加镶齿盘铣刀，适用于在五坐标联动的数控机床上加工一些球面，其效率比用球头铣刀高近十倍，并可获得好的加工精度。在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀工作。因此必须有一套连接普通刀具的接杆，以便使钻、镗、扩、铰、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。作为编程人员应了解机床上所用刀杆的结构尺寸以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其柄部有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀。（2） 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是把刀架转位换刀时的位置。该点也可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意一点（如车床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。合理选择切削用量时的原则是，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。8.4对刀点与换刀点的确定对刀点与换刀点的确定就是数控机床上加工零件时，刀具对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称“程序起点”或“起刀点”。对刀点的选择原则是:1.便于用数字处理和简化程序编制；2.在机床上找容易，加工中便于检查；3.引起的加工误差小。对刀点可选在工件上，也可以选在工件外面（如选在夹具上或机床上）但必须与零件的定位基准上有一定的尺寸关系。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。工厂常用的找方法是将千分表装在机床主轴上，然后转动机床主轴，以使“刀位点”与“对刀点”一致。一致性好，对刀精度越高。所谓“刀位点”是车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心。零件安装后工件坐标与机床坐标系统有了确定的尺寸关系。在工件坐标系设定后，从对刀点开始的第一个程序的坐标值；为对坐标系中的坐标值为（x0，Y0)。当按绝对值编程时，不管对刀点和工件原点是否重合，都是x2、Y2，不重合时，当按增量值编程时，对刀点与工件原点重合时，第一个程序段的坐标值是x2、Y2，不重合时，则为（x1+x2）（Y1+Y2）；对刀点即是程序的起点，也是程序的终点。因此在成批生产中药考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相聚机床原点的坐标值（x0，Y0)来校核。所谓“机床原点”是指机床上一个固定不变的极限点。例如，对机床而言，是指车床主轴回转中心与车头卡盘断面的交点。 8.5加工路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：1） 加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。2） 使数值计算简单，以减少编程工作量。3） 应使加工路线最短，这样既可以减少程序段，又可以减少空刀时间。铣削平面零件时，一般采用立铣刀侧刃进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心的设计，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面，而不应沿法向法向直接切入零件，以避免加工表面产生划痕，保证零件轮廓光滑。铣削内轮廓表面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件轮廓的法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。加工过程中，工件、刀具、夹具、机床系统平衡弹性形变的状态下，进给停顿时，切削力减小，会改变系统的平衡状态，刀具会在进给停顿处的零件便面留下划痕，因此在轮廓加工中应避免进给停顿。曲面时，常用球头刀采用“行切法”进行加工。所谓行切法是指刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行的，而行间的距离是按零件加工精度的要求确定的。8.6数控加工工艺路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：（1) 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。（2) 因尽量缩短加工路线，减少刀具空城移动时间。（3) 应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。对点位控制的数控机床，只要求定位精度高，定位过程尽可能的快，而刀具相对工件的运动路线是无关紧要的，因此这类机床应按空程最短来安排走道路线。除此之外还要确定刀具轴向的运动尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深来决定，但也应考虑一些辅助尺寸，如刀具的引入距离和超程量。对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。如图21所示，图a为零件图，在该零件上镗六个尺寸相同的孔，有两种加工路线。当按b图所示的路线加工时，由于1孔与2孔定位，y方向反向间隙会使定位误差增加，而影响2孔与其1孔的位置精度。按c图所示的路线，加工完2孔后往上多移一段距离到p点，然后在折回来加工2孔，这样方向一致，可避免反向间隙的引入，提高1、2孔的位置精度。铣削平面零件时，一般采用立铣刀进行切削。为减少接刀痕迹，保证零件表面质量，对刀具的切入和切出程序需要精心设计。如图22所示，铣削外表面轮廓时，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以避免加工表面产生划痕，保证零件轮廓光滑。铣削内轮廓标面时，切入和切出无法外延，这时铣刀可沿零件轮廓法线方向切入和切出，并将其切入、切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。图23所示为加工凹槽的三种加工路线。在轮廓铣削过程中要避免进给停顿，否则会因铣削力变化，将在停顿处轮廓表面上留下刀痕。8.7数控加工工艺卡设计8.8夹具的概念及作用 数控机床夹具的类型和特点应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证生产安全；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。1.机床夹具的特点机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹地应用于机械广泛机械制造过程的切削加工。热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。又必须满足三个条件：一批工件在夹具中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。（1） 按夹具的使用特点分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组夹具和拼接夹具五大类。通用夹具已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性。如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率不高。 专用夹具专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。一专用夹具般在批量生产中使用。除大批生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的经济分析。可调夹具夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需要调整或更换原来夹具或组成夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中，小批量生产中使用哟哟较好的经济效果。组合夹具采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中，小批量多种品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。拼装夹具用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。（2）按使用机床分类夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。（3）按夹紧的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。夹紧装置组成动力装置、夹紧元件、中间传力机构.2.5数控加工夹具的特点作为机床夹具，首先要满足机械加工时对工件的装夹要求。同时，数控加工的夹具还有它本身的特点。这些特点是：（1） 数控加工适用于多种品种、中小批量生产，为能装夹不同尺寸、不同形状的多种工件，数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多种形状和尺寸的工件。（2） 传统的专用夹具具有定位、夹紧、导向和对刀四种功能，而数控机床上一般都配备有接触式测头、刀具预调仪及刀部件等设备，可以有机床解决对刀问题。数控机床上由程序控制的准确地定位功能，就能满足使用要求，这样可简化夹具的结构。（3） 为适应数控加工的高效率，数控加工夹具尽可能使用气功、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间。（4） 夹具本身应有足够的刚度，以适用大切削用量切削。数控加工具有工序集中的特点，在工件的一次装夹中既要进行切削力很大的粗加工，又要进行达到工件最终精度要求的精加工，因此夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。（5） 为适应数控多方面加工，要避免夹具结构包括夹具上的组件对刀具运动鬼记得干扰，夹具结构不要妨碍刀具对工件各部分的多方面加工。（6） 家具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切削积留。如工件的定位面偏小，可考虑增设工艺凸台或辅助基准。1、对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形，如使夹紧点靠近支撑点，避免把夹紧力作用在工件的中空区域等，当粗加工和精加工同在一个工序内完成时，如果上述措施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内，应在精加工前使程序暂停，让操作者在粗加工后精加工前变换工前变换夹紧力（适当减少），以减少夹紧变形对加工精度的影响。对机床夹具的基本要求 对机床夹具的基本要求可总括为四个方面： 稳定地保证工件的加工精度；提高机械加工的劳动生产率；结构简单，有良好的结构工艺性和劳动条件；应能降低工件的制造成本。 2、常用的夹紧装置 夹具中常用的夹紧装置有楔块,螺旋,偏心轮等,它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。 3、楔块夹紧装置 它是最基本的夹紧装置形式之一,其他夹紧装置均是它的变形。它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。 (一）楔块夹紧装置特点: 自锁性(自锁条件1+2) 斜楔能改变夹紧作用力方向 斜楔具有扩力作用,ip=/p=1/tan2+tan(+1) 夹紧行程小 效率低(因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦,所 以夹紧效率低)所以适用范围:多用与机动夹紧装置中 夹紧力计算: =p/tan2+tan(+1) 其中p为原始力,为楔块升角,常数6度-10度 1:工件与楔块的摩擦角 2:夹具体与楔块的摩擦角 自锁条件: 原始力P撤除后,楔块在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁. 1+2 ,一般取10-15度或更小 传力系数: 夹紧力与原始力之比称为传力系数.用ip表示 ip=/p=1/tan2+tan(+1) 楔块尺寸与材料: 升角确定后,其工作长度应满足夹紧要求,其厚度保证热处理不变形,小头厚应为75mm.材料一般用20钢或20Cr,渗碳厚为0.8-1.2mm.HRC:56-62.Ra为1.6 （二）螺旋夹紧装置 它是从楔块夹紧装置转化而来的,相当于吧楔块绕在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作 (1) 旋夹紧装置特点: 结构简单,制造容易,夹紧可靠 扩力比ip大,夹紧行程S不受限制 夹紧动作慢,效率低 (2) 应用场合:手动夹紧装置常采用. (3) 螺杆夹紧力计算: =PL/r中tan(+1)+r1tan2 其中:P是原始力,L是原始力作用点到螺杆中心距离,r中是螺旋中经的一半,是螺旋升角,1螺母于螺杆的摩擦角,r1摩擦力矩计算半径,2工件与螺杆头部(或压块)间的摩擦角。 (4) 自锁性能: 因为楔块的自锁条件为11.5-17,而螺旋夹紧装的螺旋升角(2-4)很小,所以自锁性很好. 传力系数: ip=/p=PL/r中tan(+1)+r1tan2楔块的ip 多位或多件夹紧: 为了减小夹压的辅助时间和提高生产率,可采用多位或多件夹紧装置。 压块的材料一般位45钢,HRC:4348 螺杆的材料一般位45钢,HRC:3338 （3） 偏心夹紧装置 也是由楔块夹紧装的一种变形.（1） 圆偏心夹紧力: theta;=PL/tan(+1)+tan2 其中L为手柄长度,支承轴中心(回转中心)到夹紧点距离 1,2分别为偏心轮与支承轴及偏心轮与工件间的摩擦角. （2）传力系数ip: ip=L/tan(+1)+tan2,远小于螺旋夹紧的ip （3）特点及应用场合: 偏心夹紧与螺旋夹紧相比,夹紧行程小,夹紧力小,自锁能力差,但夹紧迅速,结构紧凑,所以常用与切削力不大,振动较小的的场合,常与其他夹紧元件联合使用. （四）定心夹紧结构 它是一种利用定位夹紧元件等速移动或弹性变形来保证工件准确定心或对中的装置.使工件的定位和夹紧过程同时完成,而定位元件与夹紧元件合二为 夹具设计的工作步骤：研究原始资料，明确设计任务 考虑和确定夹具的结构方案，绘制结构草图 绘制夹具总图 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 绘制夹具零件图 2.1夹紧装置的基本要求 (1)夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变 形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动； (2)足够的夹紧行程，夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力； (3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹 紧的自锁性和原动力的稳定性； (4)结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。 2.2确定夹紧力作用方向的原则 (1)夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位 准确可靠； (2)加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形； （3）加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致， 以减小加紧力。 2.3确定夹具力作用点的原则 (1)加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑 面内； （2）夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位 (3)夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对 夹紧点的 力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。 六点定位原理： 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度，指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。 工件定位的任务： 就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。 8.9夹具、刀具的选择及切削用量的确定 8.9.1夹具的选择、工件装夹方法的确定1. 夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：1） 尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。2） 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并减少机床的停机时间。3） 装卸工件要迅速方便，以减少机床停机时间。夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件上在正确地位置上加工。 2. 夹具的类型数控系床上，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。3. 零件的安装数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基