车床轴套零件数控工艺及其夹具设计[三维UG][CAD高清图纸和文档]
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数控加工刀具卡片1产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01麻花钻D28mm1钻孔高速钢2T02外圆车刀：901车端面及粗车轮廓硬质合金3T03外圆车刀：601车端面及精车轮廓硬质合金4T04镗孔刀1钻孔硬质合金5T05切断刀1车内槽硬质合金编制 审核 批准 13年6月2日共2页第1页数控加工刀具卡片2品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T1D5mm立铣刀1铣槽硬质合金编制 审核 批准 13年6月2日共2页第2页机械加工工艺卡片一 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘数控车床CAK6140安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1手工操作钻打中心孔游标卡尺6.71200802钻28孔 游标卡尺200803粗加工端面及其外圆柱轮廓T0101游标卡尺2110002004镗孔T0101游标卡尺2110001505切断T0202游标卡尺600100设计者 指导老师 共7页第 1页机械加工工艺卡片二 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘 安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1热处理2退火设计者 指导老师 共 7页第 2页机械加工工艺卡片三 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘 安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1 车端面T01010.512001502镗孔T02020.51200120设计者 指导老师 共 7页第 3 页机械加工工艺卡片四 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘 安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1 车端面T01010.512001502倒角T02020.51200120设计者 指导老师 共 7页第 4 页机械加工工艺卡片五 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘 安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1精加工外圆留0.5mm余量T01010.51200160设计者 指导老师 共 7页第 5 页机械加工工艺卡片六 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘 安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1铣5mm宽槽1T10.31800300铣5mm宽槽2T10.31800300设计者 指导老师 共7页第6 页械加工工艺卡片七 机械加工工艺卡片工序名称工序号1零件名称零件号零件重量同时加工工件数材料毛坯牌号硬度型式重量40CR 45-52HRC设备夹具辅助工具名称型号三爪卡盘 安装工步安装及工步说明刀具号量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/mim主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1磨外圆60+0.02 -0.05设计者 指导老师 共 7页第 7 页数控加工工工艺规程卡片产品名称零件名称材料零件图号 40cr01程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间 CAK6140工序号号工步内容刀具号主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/mm备注1手工操作钻打中心孔15001002钻28孔T0101 20080高速钢3粗加工端面及其外圆柱轮廓T020210002001硬质合金4镗孔T030310001801硬质合金5切断T040460050硬质合金工艺规程卡1工艺规程卡2数控加工工工艺规程卡片产品名称零件名称材料零件图号 40cr01程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间 工序号号工步内容刀具号主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/mm备注1热处理2退火3精加工端面T010112001500.5硬质合金4精加工内孔32+0.02 -0.05T020212001200.5硬质合金工艺规程卡3数控加工工工艺规程卡片产品名称零件名称材料零件图号 40cr01程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间 工序号号工步内容刀具号主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/mm备注1翻面车端面T010112001500.5硬质合金2倒内孔角1X45T020212001200.5硬质合金工艺规程卡4数控加工工工艺规程卡片产品名称零件名称材料零件图号 40cr01程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间 工序号号工步内容刀具号主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/mm备注1上工装夹具车外圆60+0.02 -0.05留0.5mm磨削余量T010112001200.5硬质合金工艺规程卡5数控加工工工艺规程卡片产品名称零件名称材料零件图号 40cr01程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间 工序号号工步内容刀具号主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/mm备注1上工装夹具铣5mm宽槽T118003000.3硬质合金2铣另一个5mm宽槽T118003000.3硬质合金工艺规程卡6数控加工工工艺规程卡片产品名称零件名称材料零件图号 40cr01程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间 工序号号工步内容刀具号主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/mm备注1磨削60+0.02 -0.05使其达到Ra0.4表面粗糙度工艺附图产品型号零件图号产品名称零件名称 共 1页第 1 页 描图描校底图号装订号编制 阶段标记校对标检审核更改标记更改单号签名日期批准%1234M03ST0101S600G0X0Z5G01Z-25F100G0Z5G0Z100X100M03T0202S1000G0X30Z3G01Z0F150X60X61W-1Z-23G0X100Z100M03T0303S1000G0X30Z3G01X31F150Z-23X30G0Z100M03S600T0404G0X65Z-23G01X30F60G0X100Z100M30%2345M03T0101G0X30Z1G01Z0F150X58X60.5W-1G0X100Z100M03T0202G0X30Z4G01X34F150Z0X32W-1Z-20X30G0Z100M30%3456M03T0101G0X61Z3G01X58F150Z0X60.5W-1Z-21G0X100Z100M03T0202G0X30Z2G01X34F150Z0X31W-1.5G0Z100M30毕业设计说明书课题名称： 车床轴套零件数控工艺及其夹具设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2013 年 月 日目 录摘 要1Abstract2前 言3第一章 工艺性分析51.1零件图51.2 工艺设计及零件图分析61.3零件的工艺分析61.4审查零件的结构工艺性7第二章 加工工艺方案的制定72.1定位基准的选择72.2零件表面加工方法的确定92.3加工阶段的划分102.4加工顺序的安排102.5零件工艺路线的确定11第三章 机床设备的选用123.1机床设备的选用123.2工艺装备及夹具的选用133.2.1 选择夹具133.2.2 铣槽、磨削夹具的设计特点143.2.3 夹具装配草图153.3定位原理的几种情况16第四章 确定工序的刀具及切削用量174.1选择数控刀具的原则174.2 选择数控车、铣削用刀具184.3 选择数控车削用刀具194.4 选择数控铣削用刀具194.5设置对刀点和换刀点204.6车削用量的选择214.7铣削用量的选择224.8磨削外圆面234.9主轴转速的确定234.10冷却液的选择25第五章 数控加工程序的编制255.1确定编程坐标系及编程原点255.2加工程序编制26总 结31参考资料32摘 要本文是对零件的加工技术的应用及数控加工的工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词：工艺分析 ；装夹；加工工艺；切削用量AbstractThis article is to parts of the application and technology of nc machining processing technology analysis, mainly on the analysis of the part drawing, the choice of blank, the clamping parts, craft route formulation, selection of cutting tool, cutting dosage, the nc machining process file fill in, writing of the nc machining program. To select the correct processing methods, design the reasonable machining process, give full play to the quality of the numerical control processing, the characteristics of high efficiency and low cost.In this paper, according to the characteristics of the nc machine tool, in view of the specific parts, process analysis, scheme of equipment, cutting tool and cutting parameter selection, determine the processing order and processing line, processing efficiency, simplify the working procedure such as advantage.Key words: process analysis; The clamping; Processing technology; Cutting parameter前 言毕业设计，它是对我的一次锻炼，我认为数控机床集计算机技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是一种典型的机电一体化产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。在制造业领域广泛采用数控技术，有利于提高制造能力和水平，提高对动态市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为各发达国家加速经济发展，提高综合国力的重要途径。数控技术也是关系我国制造业发展和综合国力提高的关键技术，尽快加速培养掌握数控技术的应用型人才已成为当务之急。改革开放以来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，我国制造业开始有了飞跃的发展，基本工业体系的建立也得到了保证，同时也为我国制造业的发展注入了长久活力，与发达家的差距正在逐步缩小。基于现代制造业的发展，大批产业工人和技能工人也发展起来了，数控专业就是为了适应现代制造业而诞生的新兴专业，作为一名数控专业的学生要想成为一名合格工人，就必须真正懂得数控与普通加工的差异，并掌握现代技术。数控加工与普通机床加工的差异，在于数控加工具有自动化程度高，具有加工复杂形状的能力，生产准备周期短，加工精度高，质量稳定，生产效率高，易于建立计算机通信网络的特点。当然，数控加工在某些方面也有不足之处，这就是数控机床价格昂贵，加工成本高，技术复杂，对工艺编程要求较高，加工中难以调整，维修困难等。毕业设计在我大学生活和学习中占有极其重要的位置。它是对我几年学习的一次综合的全方位的考核，尤其是对专业知识的一次巩固和提高。同时毕业设计区别与课程设计的是侧重于与实际的相连。在设计的制作过程中需要查阅大量资料，还要把所学知识与实践紧密地联系起来，它是走入工作岗位前的一次演练，是一次很好的锻炼机会。因此，要格外重视设计，同时还要注意理论联系实际。通过这次毕业设计我学到了很多东西，同时培养了解决实际问题的能力，为自己以后在工作中奠定了坚实的基础。毕业设计所涉及到的方面很多，而且内容也很多。例如:参数输入方法，刀具补偿的方法，坐标原点的设定方法，加工操作方法等等。这次的毕业设计正是检验我们在这几年中是否真正学到了知识，是否真正学到了本领，是否真正学到了技能的一次绝好机会。这不仅是自我检验的机会，更是自我展示的机会，用我们所学过的东西去展示自我。这次复杂零件配合的加工工艺分析和数控编程毕业设计是我学生时代做的最后一次作业了，我会尽我最大的力把它做好，在此我深深感谢大学里教我的各位老师。第一章 工艺性分析1.1零件图CAD零件图UG三维图1.2 工艺设计及零件图分析（1）工艺设计 1）对零件进行工艺分析 2）选择毛坯和机床 3）确定加工方案 4）选择刀具并填写工具单 5）确定零件装夹方式 6）确定粗、精车加工切削用量 7）确定工序内容并填写工序卡（2）编写加工程序 1）建立工件坐标系 2）基点尺寸计算与确定 3）位置度尺寸及其精度计算 4）编写加工程序（3）零件加工与精度检测 1）加工程序输入与仿真 2）零件加工 3）零件精度检测，填写零件加工质量检验单 1.3零件的工艺分析（1）零件的毛坯材料为40CR合金结构钢，综合机械性能良好。该材料是优质碳素钢，经调质处理之后具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。（2）该零件，其结构复杂程度一般。根据表面粗糙度要求和生产类型，表面加工分为粗加工和精加工。加工时应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工以后逐渐减少零件的变形误差。（3）该零件的加工以车削、铣削和磨削为主，铣削时应保证键槽的对称度。（4）在精车前安排了热处理退火工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。（5）同一轴心线上各轴孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。所以在车削和磨削过程中，要保证其同轴度。此零件毛坯为60mmX100mm采用材料为40CR合金结构钢，要求粗糙等级为0.4、1.6、3.2和12.5，有60mm的外圆，32内孔，宽5mm的2个键槽组成。1.4审查零件的结构工艺性（1）结构力求简单、对称，横截面尺寸不应该有突然地变化（2）应有合理的模面和倒角（3）40cr具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性第二章 加工工艺方案的制定2.1定位基准的选择正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定位基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。（1）粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为粗基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为粗基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工件装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其它不加工表面之间的位置精度。为使所有加工表面都有足够的加工余量和保证各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度，粗基准选择应遵守以下原则：A、为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求应选用不加工表面为粗基准，如果零件上有不需加工的表面，则应选择该面作粗基准，以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置精度。当零件上有几个不需加工的表面时，应选择与加工表面之间相互位置精度要求较高的表面作粗基准；B、为保证工件某重要表面的余量均匀，选择该表面为粗基准，选择重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准，若工件所有表面都需加工，应选择工件上的重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准，可使各加工表面都有足够的加工余量，并使重要表面的余量均匀；C、选择较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准，这是为了保证定位的准确，夹紧牢靠。不宜选择有浇口、冒口、飞边的表面和分型面等作粗基准；D、粗基准应避免重复使用，特别是主要定位基准，因为粗基准本身是毛坯面，精度和表面粗糙度很差，重复使用会导致加工表面产生较大的位置误差。依据以上原则本设计粗车时以外圆和两端面为粗基准。（2）精基准的选择 选择精基准应丛整个工艺过程考虑如何保证工件的尺寸精度与位置精度，并使装夹方便可靠。其选择原则如下： A、用工序基准做精基准，实现基准重合，以免产生基准不重合误差；B、当用一组精基准定位可以较方便加工其它各表面时，应尽可能多采用此组精基准定位，实现基准统一，减少工装费用，避免基准转换误差；C、当精基准要求加工余量小而且均匀时，应选择加工表面自身为精基准，实现自为基准原则；D、为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准，反复加工原则； E、选择定位准确、稳定、夹紧可靠，使夹具结构简单原则。根据传动轴的技术要求和装配要求，应选择轴左端面34.5和右端面17为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定位基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准。依据以上原则本设计精车时以两侧端面中心孔为精基准。2.2零件表面加工方法的确定 根据零件的加工要求和零件的结构特点等因素选用相应的加工方法。选用加工方法时，还要考虑到现有加工方法的改进和发展、新加工方法的推广以及毛坯制造新技术发展等。具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只加工一次就能达到图样要求的，对于精密零件的主要表面往往要通过几次加工才能逐步达到规定的精度。而达到同一精度要求所采用的加工方法有多种方案可供选择，但在选择某一表面的加工方法时，一般总是首先选定它的最佳加工方法，然后再逐一选定各前道工序的加工方法。但是，无论何种加工表面，在考虑它的加工时，都应注意如下几个方面：一、所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。经济加工精度是指在正常加工条件下（采用标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、不延长加工时间）所能保证的加工精度。二、所选加工方法要能确保加工面的几何形状精度和表面间相互位置精度的要求。某些加工方法如拉削、珩磨、超精加工等，一般不能提高加工面的位置精度，而只能提高加工面的尺寸精度、形状精度及降低表面粗糙度的要求。三、加工方法要与零件材料的可加工性相适应。如硬度很低而韧性较高的金属材料（如非铁金属）一般不宜采用磨削方法加工，而淬火钢、耐热钢因硬度高则最好采用磨削加工方法。四、加工方法要与生产类型相适应。大批量生产时，应采用高效率的机床设备和先进的加工方法。如加工内孔和平苗时，可采用拉床和拉刀；轴类零件加工可采用半自动液压仿形车床和常规加工方法。五、加工方法要与企业现有生产条件相适应。选择加工方法不能脱离本厂现有设备状况和工人技术水平。既要充分利用现有设备，也要注意不断地对原有设备和工艺进行技术改造，适应生产的发展。六、几种加工方法要互相配合。对精度高和表面粗糙度小的表面，若单独采用某一种加工方法，都难以经济高效地加工出来。所以，应根据零件表面的具体要求，考虑各种加工方法的特点以及应用，将几种加工方法结合起来，逐步地完成零件表面的加工。根据零件图上各表面的加工要求以及材料性质等因素，要经过车削、铣削和磨削等过程，由于60+0.02 -0.05粗糙度Ra为0.4m，必须采用磨削加工。其它表面都可通过车削或者铣削来达到。2.3加工阶段的划分划分的原因：保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便于热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表面。阶段的划分：该零件的加工质量要求较高，其中表面粗糙度要求最高为Ra 0.4m，另外几处对称度也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定，可将加工阶段分为粗加工，半精加工，精加工，精密加工阶段等几个阶段。粗加工阶段主要是为了切除各加工表面上的大部分余量，提高生产量。车削加工完成后进行调质退火处理，之后进行车削精加工，铣削加工和磨削加工。2.4加工顺序的安排（1）机械加工工序 按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，然后车表面外圆。按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。先外后内，先大后小原则：加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。次要表面的加工安排：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。对于60+0.02 -0.05加工质量要求较高的表面，必须安排精磨，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。先面后孔原则：先加工端面，再加工孔。（2）热处理工序的安排 在粗加工后进行调质处理，能提高轴的综合性能。最终热处理安排在铣键槽之后磨削之前。这样能够提高材料强度、表面硬度和耐磨性。（3）辅助工序的安排 在粗加工和热处理后，安排校直工序。在半精车加工之后安排去毛刺和中间检验工序。在精加工之后安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该零件的工序安排顺序为：锻造基准加工主要表面粗加工热处理退火主要表面半精加工主要表面的精加工车孔上工装夹具车外圆上工装夹具铣5mm宽槽精磨去毛刺检验。2.5零件工艺路线的确定根据以上的加工工艺过程的分析确定零件的工艺路线如表2-1表3-1 工艺路线工序号工序名称机床设备刀具量具00模锻10粗车左右端面CAK6140YT15 90游标卡尺20粗车外圆粗车内孔CAK6140YT15 90游标卡尺30调质处理退火处理40精车32+0.02 -0.05内孔CAK6140YT15 60千分尺50半精车60+0.02 -0.05外圆CAK6140YT15 90 千分尺60铣5mm宽槽XD-40A5mm立铣刀游标卡尺70精磨60+0.02 -0.05外圆磨床M1412细砂轮千分尺80去毛刺钳工90检查游标卡尺/千分尺第三章 机床设备的选用3.1机床设备的选用机床选择的原则：一、机床的加工范围应与零件的尺寸相适应；二、机床的精度应与工序要求的精度相适应；三、机床生产效率应与零件的生产类型相适应。经以上选用原则，又知生产类型是单件小批量生产，故加工设备采用砂轮切割机、普通车床、数控车床、铣床及磨床，具体安排如下：一、下料用带锯床二、本设计为小批量生产，不要求很高的生产率，车削故选用卧式车床就能满足要求，零件的外廓尺寸不大，此段工序精度要求不高，选用最常用的CAK6140卧式数控车床即可。四、零件需铣键槽，键槽，本设计采用XD-40数控铣床。五、该零件外圆表面粗糙度要求较高，采用M1412型磨床。在本方案中，选用较高效率的专用机床和通用机床。根据该零件的大小要求，选用卧式车床CAK6140，外圆磨M1412，铣床XD-40A。3.2工艺装备及夹具的选用在本方案中，所用的刀具有通用道具和特殊刀具，量具有游标卡尺、千分尺等。另外还要用到夹具。采用三爪卡片卡盘装夹进行车削，万能分度头和专用夹具进行车削、铣削和磨削。3.2.1 选择夹具在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。 （1）专用夹具：一般在产品相对稳定、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。除大批量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计设计时要进行具体的技术经济分析；（2）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的精度和赖磨性，可组装成各种夹具。夹具用完可拆卸，清洗后可留、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；（3）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。其尺寸、结构已经规范化，而且具有一定的通用性，这类夹具适应性强，可用于一定形状和尺寸范围内的各种工件，价格便宜。其缺点是夹具精度不高，生产效率也比较低，较难装夹。一般适用于单件小批量生产中。选择装夹方法的要点：（1）尽可能的选择箱体的设计基准为精基准；粗基准的选择要保证重要表面的加工余量均匀，使不加工表面的尺寸、位置符合图纸的要求，且便于装夹；（2）加工中心高速强力切削时，定位基准要有足够的接触面积和分布面积，以承受大的切削力且定位移动可靠；（3）夹具本身要以加工中心工作台上的基准槽或基准孔来定位并安装到机床上，这可确保零件的工件坐标系与机床坐标系固定的尺寸关系，这是和普通机床的一个重要区别。3.2.2 铣槽、磨削夹具的设计特点铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。A、机床夹具的安装 铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，万能分度头一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。 作为定位键的安装是夹具过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。B、铣床夹具的对刀装置 铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B11.25为宜。磨削时须打表校正，调整机床的锥度，再进行精磨。3.2.3 夹具装配草图图3.3 夹具装配图3.3定位原理的几种情况(1)完全定位工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。 （2）部分定位工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 （3）过定位（重复定位）几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。A、一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。B、过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。第四章 确定工序的刀具及切削用量确定切削用量的原则：首先应选去尽可能大的背吃刀量，其次在机床动力和刚度允许的条件下，又满足以加工表面粗糙度的情况下，选取尽可能大的进给量。最后根据公式确定最佳切削速度。数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。4.1选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选的低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒质硬质合金）并使用可转位刀片。4.2 选择数控车、铣削用刀具切削用刀具材料应具备的性能有：（1）高速钢 比工具钢硬，用于低速或不连续切削，刀具寿命较长；（2）高性能高速钢 强韧、抗边缘磨损性强，用于可粗切或精切任何材料，包括钢、不锈钢、非铁和非金属材料，切削速度可比高速钢高，强度和韧性较粉末冶金好；（3）粉末冶金高速钢 良好的抗热性和抗碎片磨损，用于切削钢、高温合金、不锈钢、铝、碳钢及合金钢和其他不易加工的材料，切削速度可比高性能高速钢高15%；（4）硬质合金 耐磨损、耐热，用于可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工，寿命比一般工具钢高10-20倍；（5）陶瓷 高硬度、耐热冲击性好，用于高速粗加工，铸铁和钢的精加工，也适合加有色金属和非金属材料不适合加工铝、镁、钛及其合金，还可用于高速加工；（6）立方氮化硼 超强硬度、耐磨性好，用于硬度大于450HBW材料的高速切削，刀具寿命长，可实现超精表面加工；（7）聚晶金刚石 超强硬度、耐磨性好，用于粗切和精切铝等有色金属和非金属材料，刀具寿命长，可实现超精表面加工。4.3 选择数控车削用刀具 数控车削刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成，如90度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。综上所述选择以下刀具：外圆车刀：90外圆粗车刀外圆车刀：60外圆精车刀麻花钻镗孔刀切断刀4.4 选择数控铣削用刀具数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。对刀具的基本要求：（1）铣刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二：一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点；（2）铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶。除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。综上所述选择D5mm立铣刀。4.5设置对刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对与工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床时，可以通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合，所谓“刀位点”是指刀具定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。用手动对到操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”时指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其他部件为准。以车削加工中举例，一般采用试切对刀法。首先对Z轴，当刀走到如下图时，进入“刀具补偿”“刀偏表”“试切直径”，光标移动到刀具所在到位号，输入所测d的值按“测量”，此时X轴就对好了，如图4-1图4-1再对Z轴，当刀走到如下图时，主轴停，用卡尺测量d，“刀具补偿”“刀偏表”“试切长度”，光标移动到刀具所在刀位号，输入所测L的值，按“测量”，此时Z轴就对好了，如图4-2。图4-24.6车削用量的选择主轴转速S/(r/min)进 给 量F/(mm/r)吃 刀 量F/(mm/r)背 吃 刀 量ap/mm粗车端面80015011.5精车外圆及端面12001000.050.2钻孔3001000.10粗镗孔80015011.5精镗孔10001000.050.24.7铣削用量的选择数控切削用量即切削参数包括主轴转速、铣削深度与宽度、进给量、行距、残留高度、层高等。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。切削用量是加工过程中重要的组成部分，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。切削用量的因素包括：（1）机床 机床刚性、最大转速、进给速度等；（2）刀具 刀具长度、刃长、刀具刃口、刀具材料、刀具齿数、刀具直径等；（3）工件 毛坯材质、热处理性能等；（4）装夹方式 压板、台钳、托盘等；（5）冷却情况 油冷、水冷、气冷等。(1)主轴转速(n)。硬质合金刀具材料切削钢件时，切削速度v取80220mmin，根据公式n=1000vD及加工经验，并根据实际情况，粗加工主轴转速在4001000rmin的范围内选取，精加工的主轴转速在8002000rmin的范围内选取。(2)进给速度粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下，可选择较高的进给速度，一般取100200mmmin。当进行切槽、切断、车孔加工或采用高速钢刀具进行加工时，应选用较低的进给速度，一般在50100mmmin的范围内选取。精加工的进给速度一般取粗加工进给速度的12。刀具空行程的进给速度一般取G00速度，或在G01时选取F1201500mmmin。背吃刀量(aP)背吃刀量根据机床与刀具的刚性及加工精度来确定，粗加工的背吃刀量一般取25mm(直径量)，精加工的背吃刀量等于精加工余量，精加工余量一般取0.20.5mm(直径量)。4.8磨削外圆面 查表取磨削纵向进给量为0.03mm磨削横向进给量为0.01mm 工件的运动速度为20m/min， 背吃刀量等于磨削余量0.1mm4.9主轴转速的确定4.9.1车削主轴转速的选择加工参数的确定取决于实际加工经验、工件的加工精度及表面质量、工件的材料性质、刀具的种类及刀具形状、刀柄的刚性等诸多因素。(1)主轴转速(n)。硬质合金刀具材料切削钢件时，切削速度v取80220mmin，根据公式n=1000vD及加工经验，并根据实际情况，粗加工主轴转速在4001000rmin的范围内选取，精加工的主轴转速在8002000rmin的范围内选取。(2)进给速度粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下，可选择较高的进给速度，一般取100200mmmin。当进行切槽、切断、车孔加工或采用高速钢刀具进行加工时，应选用较低的进给速度，一般在50100mmmin的范围内选取。精加工的进给速度一般取粗加工进给速度的12。刀具空行程的进给速度一般取G00速度，或在G01时选取F1201500mmmin。背吃刀量(aP)背吃刀量根据机床与刀具的刚性及加工精度来确定，粗加工的背吃刀量一般取25mm(直径量)，精加工的背吃刀量等于精加工余量，精加工余量一般取0.20.5mm(直径量)。4.9.1铣削主轴转速的选择主轴转速应根据允许的切削速度和工件的（或刀具）的直径来选择，其计算公式为： （公式5-1）公式中：为切削速度，单位为m/min由刀具的耐用度决定；n为主轴的转速，单位为r/min；D为铣刀的直径，单位为mm。切削速度的选取如表5-2所示:表5-2 铣削时切削速度工件材料硬度/HBS切削速度/(m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢2251842661502253251236541203254256213675铸铁190 21366615019026091845901603204.5102130铝70120100200200400由于每把刀计算方式相同，现选取粗、精铣平面5的立铣刀为例说明其计算过程。 根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。从理论上讲，切削速度的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑： 取粗铣时=200m/min 精铣时=150m/min4.10冷却液的选择为了刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件，使用切削液可以有效的降低温度还可以防止切削层金属的变形。减少切削与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦，现有冷却液分为：水溶液、乳化液和切削油三大类。根据零件材料和刀具材料分析，为了得到较高的表面质量和精度，并且减少水与铝的化学反应。所以选取10乳化液效果较好。 冷却液表4-3如下所示： 表4-3 冷却液主要成分及作用冷却液名称主要成分主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化悸冷却、润滑、防锈切削油矿物油、动植物油、极压油添加剂或油性润滑第五章 数控加工程序的编制5.1确定编程坐标系及编程原点数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、T、Z直角坐标系，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。编程原点也称工件原点，一般用G92或G54-G59（对于数控镗/铣床）和G50（对于数控车床）设置。根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求：1.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。2.编程原
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