设计背光框架的数控加工工艺设计说明书毕业论文.doc

毕 业 设 计（论 文）背光框架零件的数控加工工艺设计 题目 设计背光框架的数控加工工艺设计内容 1、Mastercam 三维建模过程 2、Mastercam 加工过程 3、加工工艺过程卡 4、必要的夹具选用与设计 5、加工程序与说明书设计的目的：数控加工工艺学毕业设计,是在学完大学将近3年的有关学科，经过生产实习取得感性知识后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程的训练。通过毕业设计达到以下目的：1、能熟练的运用数控加工工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力。2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。3、毕业设计的过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强解决工程实际问题的独立工作能力。目 录目录.（4）摘要.（6）绪论.（8）第1章 概述.（9）1.1数控加工的特点.（9）1.2数控机床.（9）1.3数控加工.（10）第2章 工艺方案分析.（11）2.1 零件图.（11）2.2零件图纸描述.（12）2.3毛坯的选择.（12）2.4 机床的选择.（12）2.5 确定加工方案.（14）2.5.1 工艺路线的确定. (14)2.5.2数控加工工艺路线的确定.（14）第3章 确定刀具及切削用量.（16）3.1 刀具的选择.（16）3.1.1刀具选择应考虑的主要因素.（16）3.1.2刀具材料的选择.（17）3.1.3刀具形式结构的选择.（17）3.1.4 确定加工刀具.（17）3.2 切削用量选择.（17）3.2.1 切削用量的选择原则.（17）3.2.2确定切削用量.（18）第4章 加工顺序和加工路线仿真及加工过程.（21）4.1加工顺序的确定. （21）4.2 加工路线的仿真及造型、加工过程. （22）第5章 夹具设计.（34）5.1 问题的提出. (34)5.2 专用夹具设计步骤. （35）5.3 夹具的设计. . (36)5.4 数控加工刀具卡片. (39)附加工程序 . (39)结论与体会 . . .（61）致谢.（62）参考文献.（63）摘 要数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及到计算机辅助设计和制造技术，计算机模拟及仿真加工技术，机床仿真及后置处理，机械加工工艺，装夹定位技术与夹具设计与制造技术，金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益，对国家整个制造业的技术进步，提高制造业的市场竞争力有着重要的意义。数控技术是用数字或数字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一门技术，简称数控（Numerical Control即NC）。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果，通过程序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制，位移和相对坐标的自动控制，速度、转速及各种辅助功能的自动控制。数控系统是指利用数控技术实现自动控制的系统，而数控机床则是采用数控系统进行自动控制的机床。其操作命令以数字或数字代码即指令的形式来描述，其工作过程按照指令的控制程序自动进行。数控加工，主要是指用记录在媒体上的数字信息对机床实施控制，使它自动地执行规定的加工任务。数控加工可以保证产品达到较高的加工精度和稳定的加工质量；操作过程容易实现自动化，生产率高；生产准备周期短，可以大量节省专用工艺装备，适应产品快速更新换代的需要，大大缩短产品的研制周期；数控加工与计算机辅助设计紧密结合在一起，可以直接从产品的数字定义产生加工指令，保证零件具有精确的尺寸及准确的相互位置精度，保证产品具有高质量的互换性；产品最后用三坐标测量机检验，可以严格控制零件的形状和尺寸精度。当零件形状越复杂，加工精度要求越高，设计更改越频繁，生产批量越小的情况下，数控加工的优越性就越容易得到发挥。数控加工系统在现代机械产品中占有举足轻重的地位，得到了广泛的应用。数控技术是发展数控机床和先进制造技术的最关键技术，是制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础，应用数控技术是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。数控机床作为数控技术实施的重要装备，成为提高加工产品质量，提高加工效率的有效保证和关键。关键词：计算机辅助设计和制造技术 机械加工工艺 毛坯制造 数控加工绪 论毕业设计是我们大学学习生活的很重要一部分，是我们在校学习的最后一个环节，是评价我们是否是一个合格大学生的一个很重要标准，因此在做毕业设计时，我都是怀着很重视的态度去做的。数控加工就是采用数控程序控制机床进行零件加工的一种加工方法，相对于普通机床加工，数控加工加工具有加工效率高、劳动强度低、加工精度高、柔性好等一系列有点。数控技术简而言之就是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。他广泛应用于机械制造和自动化领域，较好的解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产自动化问题。随着计算机、自动化技术的飞速发展，数控技术已广泛应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区（如广东、浙江、江苏、山东）拥有很多数控加工企业，虽然对数控操作人员的需求趋于饱和，但对于能熟练掌握工艺过程的高技术人才还是紧缺的。接到毕业设计的任务后，初步看了图纸，感到任务艰巨。经过认真分析、多方请教、并查阅大量资料最终得以完成，近两个月的设计我学到了很多，锻炼了解决问题的能力。第1章 概述1.1数控加工的特点数控加工，也称之为NC加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已经成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术，数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致，也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的，数控加工具有以下特点：l 提高生产效率；l 提高加工精度并且保持加工质量l 可以减少工装夹具；l 可以减少各工序间的周转，缩短加工周期，提高生产效率；l 容易进行加工过程管理；l 可以减少检查工作量；l 可以降低废，次品率；l 容易实现操作过程自动化，一个人可以操作多台机床；l 操作容易，减轻劳动强度等。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于计算机辅助设计和制造系统的质量。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，美国麻省理工学院伺服机构实验室成功研制出世界上第一台数控铣床，并于1957年投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代开始。数控加工是现在制造技术的基础，这一发明对制造业而言，具有划时代的意义和深远的影响。我国于1985年开始研制数控机床，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的应用。数控机床种类繁多，有：数控车床、铣床、加工中心、数控电火花成形机床、数控电火花线切割机床等。数字控制（Numerical Control)符或其他符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。数控技术（Numerical Control Technology）是指用数字量及字符发出指令并实现自动控制的技术，它已经成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术。数控系统（Numerical Control System）是指采用数字控制技术的控制系统。计算机数控系统（Computer Nunerical Control是以计算机为核心的数控系统。数控机床（Numerical Control Machine Tools）是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。国际信息处理联盟（IFIP）第五技术委员会对数控机床定义如下：数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。定义中所说的程序控制系统即数控系统。也可以这么说：把数字化的刀具移动轨迹的信息输入数控装置，经过译码、运算，从而实现控制刀具与工件相对运动，加工出所需要的零件的一种机床即为数控机床。1.3数控加工数控加工是将待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，从而实现零件的加工过程。被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示，CAM系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输介质传给数控机床，进而控制刀具运动，完成零件的加工。在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。 第2章 工艺方案分析2.1 零件图分析零件图如下图所示： 技术要求1、 未注公差IT122、 未注圆角R33、 去毛刺，锐边4、 表面无划痕或划伤5、 整体组合后要抛光外处理6、 结构件要进行导电氧化处理此零件需要加工的部位多，形状较为复杂，通过分析，决定首先用压板固定铣出正面，再用精密平口钳装夹加工反面。侧面由于孔及轮廓位置较深，普通刀具无法加工，决定用电脉冲进行加工。因而在机床上须多次更换装夹方式再能完成。由于很多部位壁厚较薄，需着重考虑工件在加工过程中的变形问题，给加工带来一定困难，但精度要求不是很高，部分精度要求高的地方误差允许也在0.1mm，一定程度上降低了加工难度。2.2零件图纸描述该图为背光框架，尺寸完整，标注齐全，材料为LY12。2.3毛坯的选择合理的选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和时间及费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。因此，选择毛坯时间应从毛坯制造和机械加工两方面综合考虑以求得最佳效果。毛坯的选择主要包括：1） 毛坯种类的选择；2） 毛坯形状与尺寸的确定；3） 选择毛坯时应考虑的因素，主要包括：a）零件的材料及力学性能要求；b）零件的结构形状与尺寸；c）现在有的工艺设备。根据零图纸选择毛坯。综合多方面考虑选毛坯为297*226*50mm的铝板，型号为LY12。2.4 机床的选择工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下：首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具)；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。所以选择的机床外观如下：主要参数及规格2.5 确定加工方案2.5.1工艺路线的确定数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程图如下所示：毛坯热处理通用机床加工数控机床加工普通机床加工成品通过分析零件图设计本次工艺路线如下：备料热处理普铣CNC钳工钻孔攻丝去毛刺抛光外表面导电氧化处理2.5.2数控加工工艺路线的确定数控加工工艺路线的设计应注意以下几个问题：1工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。2、顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行外形加工，后进行正面各处型腔加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；3、数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。该毛坯为297*226*50mm的铝板，考虑到单件加工，为了节省时间选择通用夹具来完成，由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。该零件首先需要铣出毛坯上下平行面，保证厚度50.5mm，保证平行度在0.1mm以内。4、数控加工工艺方案 （1）下料：外形比实际尺寸单边约大5mm用普铣，厚度为50mm （2）普铣：铣外形及厚度 先铣一对边:287mm ,均匀铣削，保证平行度 再铣另一对边:216mm,均匀铣削，保证垂直度 铣工件厚度，两边铣，保证平行度 （3）加工中心： 加工底面凹面，外形265*185.6mm，深13.5mm及260*5mm的槽 装夹：基础板、四周采用螺钉和压板。（压板压工件不可超程10mm） 确定定位基准：四面分中 （以一个比较光滑面作为基准面放在基础板上） 工步顺序：由浅至深逐步加工，分粗、精加工，粗加工。粗加工余量单边0.1mm 加工正面各处型腔：装夹：基础板、四周采用螺钉和压板。（压板压工件不可超程10mm）定位：在基础板上铣265*185.6mm，深2mm的凸台与加工的凹面配合。(凸台外形尺寸司负0.05mm) 第3章 确定刀具及切削用量在数控加工中，刀具的选择是数控加工工序设计的主要内容之一，它不但影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控机床主轴转速比普通机床高1-2倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善，数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的的改善。从如何加工的角度看加工刀具类型与工艺方案的选择则极为重要。所谓合理的铣削用量，是指充分利用铣刀的切削能力和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产效率和低的加工成本的铣削用量。选择铣削用量的原则四是在保证加工质量，降低生产成本和提高生产率的前提下，使铣削宽度（或深度）进给量 铣削速度的乘积最大。这时工序的切削工时最少。3.1刀具的选择数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。3.1.1刀具选择应考虑的主要因素（1）被加工工件的材料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。（2）工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。（3）刀具能承受的切削用量。（4）辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。3.1.2刀具材料的选择常用刀具材料为高速钢、硬质合金。非金属材料刀具使用较少。 （1）高速钢刀具。高速钢刀具易磨损，价格便宜，常用于加工硬度较低的工件。（2）硬质合金刀具。 硬质合金刀具耐高温，硬度高，主要用于加工硬度较高的工件，硬质合金刀具需较高转速加工，（但要注意冷却，防止忽刀）否则容易崩刀。硬质合金刀具加工效率和质量比高速钢刀具好。3.1.3刀具结构形式选择铣刀可分为整体立铣刀、机夹刀、焊接铣刀。其中立铣刀及机夹刀的应用日益广泛，在铣削领域中比例逐渐增加。（1）焊接式铣刀，就是在碳钢刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选择的几何参数刃磨后使用的铣刀。（2）机夹刀是采用硬质合金刀片，用机械夹固的方法将刀片夹持在刀杆上使用的铣刀（3）波纹铣刀，波纹铣刀具有切削韧性好，散热及排屑性好等优点。3.1.4确定加工刀具根据零件的材料、形状，加工需要用到铣平面、轮廓、钻孔及扩孔等加工遂使用面铣刀、普通立铣刀、钻头等。3.2切削用量的选择3.2.1切削用量的选择原则数控铣削加工中心的切削用量包括切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。切削用量的选择原则是：在保证零件的加工精度和表面粗糙度的前提下，允许充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具耐用度并发挥机床的性能，最大程度地提高生产率，以降低成本。1） 粗加工切削用量的选择原则粗加工时一般以提高生产效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度，加大进给量和背吃刀量都能提高生产效率。由于切削速度对刀具的使用寿命影响比较大，背吃刀量和进给量对刀具寿命影响相对较小，所以粗加工时首先选用较大的背吃刀量和进给量，最后根据刀具的质量和机床的刚性、功率及切削环境等确定合适的切削速度。2） 半精加工、精加工切削用量的选择原则半精加工和精加工的切削用量选择既要保证加工质量，又要兼顾生产效率和刀具的使用寿命。半精加工和精加工的切削用量的选择要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求，及粗加工后所留下的加工余量来确定。一般采用小的吃刀量和进给量，在保证刀具磨损极限的情况下，尽可能采用大的切削速度。3.2.2切削用量的确定1.背吃刀量与侧吃刀量的确定：在要求工件表面粗糙度值Ra为3.2um12.5um时，可分粗铣与半精加工两步进行，粗铣后留0.2mm0.5mm的余量，在半精铣时完成。依据刀具性能及经验确定：粗铣的侧吃刀量与背吃刀量为刀具直径的75%，背吃刀量则可根据刀具条件与加工条件酌情加减。 2.切削速度与主轴转速的确定：不同直径的铣刀，其转速虽相同，但线速度是不同的。而影响刀具使用寿命考虑的主要因素是铣削速度，根据铣削速度来计算转速。已知工件的材料为LY12铝，刀具材料为硬质合金。根据查资料可知：铝的切削速度范围在80120m/min左右。现实加工则可根据实际情况酌情加减，在设计中初步确定为80m/min。 主轴转速的计算为： n= 其中 Vc切削线速度（m/min）； n主轴转速（r/min）； D刀具直径（mm）。 根据公式计算，再综合经验值确定数值如下：2.5立铣刀转速8000 r/min； 4立铣刀转速6500 r/min； 6立铣刀转速4500 r/min； 16立铣刀转速2000 r/min。50槽刀转速650 r/min。8钻头800 r/min 3.进给速度的确定： 进给速度U与每齿进给量Fz有关，即 U=nzFz 式中 U进给速度（mm/min）； n主轴转速(r/min)； z铣刀齿数； Fz每齿进给量(mm/z)。 根据公式计算，再结合经验确定如下：3立铣刀进给速度950mm/min；4立铣刀进给速度800mm/min；6立铣刀进给速度650mm/min；16立铣刀进给速度500mm/min，50槽刀进给速度300mm/min。、4.切削用量的确定不同直径的铣刀，其转速虽相同，但线速度是不同的。而影响刀具使用寿命考虑的主要因素是铣削速度，根据铣削速度来计算转速。已知工件的材料为LY12铝，刀具材料为硬质合金。以铣削29722650mm外形举例确定切削用量如下。a. 确定切削速度vc。由查表得铝合金的粗铣切削速度vc200m/min。b. 计算主轴转速n。n根据计算主轴转速n取3500r/min。c. 由查表得铝合金的进给量为0.15-0.38mm/r（1）粗铣第II面槽265185.6mm加工条件：工件材料： 铝板，铸造。机床：加工中心查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀，材料：，D=16mm ，齿数，此为粗齿铣刀。 因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：=13.5mm每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取铣削速度：参照参考文献7表3034，取v=2.92m/s。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：n=3487r/min按照参考文献3表3.1-74 n=3500实际铣削速度：v=2.92m/s=175.84m/min进给量：= 169mm/min 工作台每分进给量： = 169mm/min：根据参考文献7表2.4-81, （2）粗铣第II面上方2575mm的槽工件材料： 铝板，铸造。机床： 加工中心参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀：，D=4mm，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1mm铣削深度：=13.5mm每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取v=1.256m/s机床主轴转速，由式（2.1）有：n=6000r/min按照参考文献7表3.1-31 n=6000r/min实际铣削速度：v=75.36m/min进给量，由式（1.3）有：=72mm/min工作台每分进给量： =72mm/min粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， =20mm刀具切入长度： 刀具切出长度：取机动时间：=1.47min根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间为1.4min第4章 加工顺序和加工路线仿真4.1加工顺序的确定确定加工顺序的原则:为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。精车要保证加工精度，按产品图样尺寸切出零件的轮廓形状。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于铣削加工，先基准后其他有利于保持工件的尺寸精度，先近后远有利于改善其切削条件。加工路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。4.2加工路线仿真4.2.1 铣第II面中间凹槽 切深为-13.54.2.2 铣第II面左右两侧外形4.2.3 铣第II面上方2575mm的槽4.2.4 铣第II面的部分外形4.2.5 钻3孔4.2.6 第I面挖槽4.2.7 第I面左下方挖槽4.2.8 第I面右下方挖槽4.2.9 第I面下方挖槽4.2.10 第I面下方挖槽4.2.11 第I面勒板处挖槽4.2.12 第I面左右两侧外形铣削4.2.13 第I面下方挖槽4.2.14 第I面左右两侧外形铣削4.2.15 第I面钻3孔4.2.16 第I面中间部分槽铣削4.2.17 第I面挖槽4.2.18 第I面上方粗铣外形4.2.19 第I面上方精铣外形4.2.20 第I面凸台外形铣削4.2.21 第I面上方槽铣削4.2.22 第I面挖中间部分槽4.2.23 第I面钻孔4.2.24 第IV面粗挖槽4.2.25 第IV面精挖槽4.2.26 第IV面钻孔CAM造型 以零件的主视图为基础，在Mastercam 软件中，根据主视图，利用拉伸切除，将零件的基本槽形和孔拉伸切除出来，完成初步的造型。以零件的第II面为基准，根据俯视图，将第II面上的槽孔切除，之后利用曲面造型，将II面的中间轮廓完成曲面造型的过程。CAM加工过程 第II面挖槽、外形铣、钻孔 加工勒板，左右两侧凹槽 加工内部型腔、挖槽、钻孔 加工侧面、钻孔第5章 夹具设计5.1问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具经过与指导老师协商，决定设计一个类似于平口钳的铣床夹具。本夹具将用立体加工中心。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。本夹具主要用来铣外形与各型腔，由于采用宽为80+0。022mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，一次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度5.2专用夹具设计步骤1.明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计手册等，还可收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。2.拟订夹具结构方案与绘制夹具草图1） 确定工件的定位方案，设计定位装置。2） 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。3） 确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。4） 确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。5） 确定和设计其它装置及元件的结构形式。6） 确定夹具体的结构形式及夹具在机床上的安装方式。7） 绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。1. 进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有动力装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。3.审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。4.绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。绘图比例尽量采用1：1。主视图按夹具面对操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、个种装置的结构及其相互关系表达清楚。夹具总图绘制次序如下：1） 用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。在总图中，工件可看作透明体，不遮挡后面夹具上的线条。2） 依次绘出定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、其它装置、夹具体及连接元件和安装基面。3） 标注必要的尺寸、公差和技术要求。4） 编制夹具明细表及标题栏。完整的夹具装配总图的参阅“夹具图册”中的图。5.绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工箱体零件时，需要设计专用夹具。5.3 夹具的设计 1定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为一个比较光滑的面为定位基准。 2切削力及夹紧力的计算刀具：硬质合金钢铣刀，63mm, Z=14Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (见切削手册3-56表)解得 Fz =200 (N)其中CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60 (N)其中： k1为基本安全系数1.5 k1为加工性质系数1.1 k1为刀具钝化系数1.1 k1为断续切削系数1.1F,=KFH =1.5 X 1.1 X 1.1 X 1.1 X 200=400 (N)实际加紧力为WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O405 (N)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm此时螺母的加紧力W已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。3.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的制造精度和安装精度。4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。 本套夹具用于加工零件的外形及其上面的孔。定位采用常见的一面两销定位方案。箱体上平面（一面）及其内孔来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用活动垫板夹紧。工件加工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到带大端面的长圆柱销和固定定位销处，然后将移动垫板上移，压紧工件，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。 这次夹紧设计主要设计了零件平放加工的夹具，夹具图见图纸。至于零件竖放的夹具方案，根据夹具的外形，将零件的第面，用销和压板夹紧定位，如图所示 ： 5.4数控加工刀具卡片刀具表刀具号刀具名称刀片刀尖半径（mm）备注型号牌号T0116立铣刀0.4T0218立铣刀0.4T034立铣刀0.2T043麻花钻0.2T056立铣刀0.2T064立铣刀0.2T073立铣刀0.2部分加工程序N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S2000 M3N106 G0 G90 G54 X-100.7 Y78.65N108 Z50.N110 G98 G81 Z-1.5 R1. F100.N112 X-9.N114 X42.N116 X100.5 Y78.25N118 X79.75 Y89.3N120 X70.85N122 X0.N124 X-79.75N126 Y-89.5N128 X-70.85N130 X0.N132 X79.75N134 X100.5 Y-73.75N136 X42. Y-74.15N138 X-9.N140 X-100.7N142 G80N144 G91 G28 Z0.N146 M05N148 M30N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S2000 M3N106 G0 G90 G54 X-28.5 Y0.N108 Z50.N110 G98 G81 Z-1.5 R1. F100.N112 X28.7N114 G80N116 G91 G28 Z0.N118 M05N120 M30N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S2000 M3N106 G0 G90 G54 X-94.4 Y67.45N108 Z50.N110 G98 G81 Z-21. R-18.5 F100.N112 X-31.2 Y70.5N114 X32.3N116 X72.336 Y60.636N118 X95.2 Y60.35N120 X72.336 Y20.141N122 X10. Y18.966N124 X0. Y20.866N126 Y17.066N128 X-1.9 Y18.966N130 X-10.N132 X-27.917 Y40.388N134 X-71.917N136 X-54.2 Y7.466N138 X-94.4 Y-60.55N140 X-31.2 Y-66.6N142 X32.3N144 X95.2 Y-67.65N146 G80N148 G91 G28 Z0.N150 M05N152 M30N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S2000 M3N106 G0 G90 G54 X-139.7 Y-98.N108 Z50.N110 G98 G81 Z-1.5 R1. F100.N112 Y0.N114 Y90.N116 X139.N118 Y5.N120 Y-98.N122 X3. Y-104.N124 G80N126 G91 G28 Z0.N128 M05N130 M30N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S2000 M3N106 G0 G90 G54 X-54.2 Y-7.466N108 Z50.N110 G98 G81 Z-15. R-12.5 F100.N112 X-1.9 Y-19.N114 X0. Y-17.1N116 Y-20.9N118 G80N120 G91 G28 Z0.N122 M05N124 M30N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S2000 M3N106 G0 G90 G54 X-132.5 Y-21.2N108 Z50.N110 G98 G81 Z-1.5 R1. F100.N112 X-64.5N114 X-50.95 Y-21.5N116 X-24.95N118 X-8.5 Y-21.189N120 X133. Y-21.2N122 G80N124 G91 G28 Z0.N126 M05N128 M30该部分程序为所有孔的加工程序N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N101 M06 T1D1N102 G91G28 Z0.N104 S0 M5N106 G0 G90 G54 X-20. Y78.N108 Z50.N110 Z10.N112 G1 Z-2.333 F7.2N114 Y58.N116 G3 X0. Y38. R20.N118 G1 X23.N120 G2 X47. Y14. R24.N122 G1 Y4.788N124 X44.088 Y0.N126 X47. Y-4.788N128 Y-14.N13