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上海工程技术大学铰链零件加工工艺与钻夹具设计(带CAD图）,上海,工程技术,大学,铰链,零件,加工,工艺,夹具,设计,CAD

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上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）任务书学 院高职学院专 业数控技术班级学号学 生指导教师 题 目铰链零件加工工艺与钻夹具设计任务规定进行日期 自 2017 年 2 月 20 日起，至 2017 年 6 月 9日止一、题目来源、目的、意义本课题源于企业实际制造。选题目的在于通过本次毕业实践设计，培养学生综合运用所学知识解决本专业实际生产问题的能力，进一步培养调查研究、检索和阅读中外文献资料、方案选择和比较、理论分析、工装夹具设计和实验研究、计算机应用及写作等方面的能力。使得学生通过本次毕业实践设计，能够独立对中等复杂程度的零件技术要求进行分析，并能根据零件图进行专用工装夹具设计，设计加工工艺， 编写数控加工程序并通过仿真加工测试。本次毕业实践设计可以提高学生综合素质、培养学生认真刻苦的钻研精神和严格细致的工作作风，对学生未来的工作和学习起着相当重要的作用。二、主要工作内容（1） 分析零件图纸与技术要求；绘制零件三维模型。（2） 零件工程图绘制。根据零件三维模型绘制零件工程图。（3） 制定机械加工工艺文件。根据产品技术资料、生产条件与生产纲领，制定零件机械加工工艺规程，编写工艺规程卡片。（4） 夹具设计。夹具装配及夹具主要零件的工程图绘制。（5） 编制数控加工程序、仿真加工。（6） 完成说明书。三、主要技术指标（或主要论点）1. 编制的工艺文件完整，满足零件的加工技术要求，包括尺寸精度、形位公差、粗糙度、热处理及批量生产等；2. 所设计的机床夹具要求定位正确，定位精度满足加工要求，工件夹紧牢固可靠；操作安全方便；夹具机构的复杂程度要与生产纲领相适应；3. 绘制的夹具装配图及夹具零件图必须符合中华人民共和国国家标准：GB/T4457.4-2002、GB/T 1182-1996、GB/T 16948-1997等。四、进度计划2.20-3.13 分析零件图纸与技术要求，绘制零件三维模型和零件工程图。3.14-3.20 制定机械加工工艺文件。编写工艺规程卡片；制定零件数控加工工序卡、刀具卡，绘制数控加工进给路线图。3.21-4.17 夹具设计。绘制夹具装配图、零件图。4.18-5.8 编制零件数控加工程序，实施零件数控加工仿真。5.9-5.22 按毕业设计写作规范要求撰写毕业设计说明书。5.23-6.9 毕业设计的修改及答辩准备。五、主要参考资料（外文资料至少一篇）1 孙开元等机械工程制图手册（附赠标准图库）M北京：化学工业出版社，20122 洪如瑾UG NX6 CAD快速入门指导M北京：清华大学出版社，20093 数字化手册编委会机床夹具设计手册M北京：机械工业出版社，20044 于华等数控机床的编程及实例M北京：机械工业出版社，19965 吴明友等UG NX6.0中文版数控编程(M北京：化学工业出版社，20146 艾兴，肖诗纲切削用量简明手册(第3版) M北京：机械工业出版社，19857 李益民机械制造工艺设计简明手册M北京：机械工业出版社，20038 吴拓，方琼珊机械制造工艺与机床夹具课题设计指导M北京：机械工业出版社，20059 AMT Statistical Department. 1998-1999 Economic Handbook of the Machine Tool Industry. 1998六、系审批意见课题来源合理，内容符合毕业设计规范，能实现毕业设计的教学目标，同意执行。 系主任（签名）: 七、院领导审核意见 院领导（签名）: 八、学生实际完成日期 九、同组设计（论文）者 4附表1 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称铰链零件名称铰链材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时10 备料1. 45#钢模锻件2、时效去应力 锻造车间一20 车安装零件，夹持外圆机加工粗车半精车精车25外圆以及右端面机加工二CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)粗车半精车精车40外圆并倒角机加工二CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)30 铣安装零件，安装零件 粗铣-精铣上下端面外形 机加工二XH714加工中心铣夹具，量具，面铣刀(T02) 钻扩铰20孔（1）钻17孔 （2）扩19.7孔（3）铰20孔 机加工二XH714加工中心铣夹具，量具高速钢复合钻头，高速钢扩孔钻，高速钢铰刀40 钳工去毛刺50检验入库检验入库编制审核共 页第 页附表2-1 数控加工工序卡数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称铰链零件名称铰链材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间30车数控车床CKA6136KAPAN-01/02三爪卡盘数控加工工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注安装零件，夹持外圆1粗车25外圆以及右端面T01机夹可转位车刀游标卡尺60035.51332半精车25外圆以及右端面T01机夹可转位车刀游标卡尺80069.31671.5精车25外圆以及右端面T01机夹可转位车刀游标卡尺120015516.912粗车40外圆T01机夹可转位车刀游标卡尺60035.51332半精车40外圆T01机夹可转位车刀游标卡尺80069.31671.5精车40外圆并倒角T01机夹可转位车刀游标卡尺120015516.91编制审核批准共 2 页第 1 页2附表2-2 数控加工工序卡数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称铰链零件名称铰链材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间30铣/钻扩铰数控铣床XH714ZYJJ-01/02专用夹具数控加工工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注安装零件，安装零件1粗铣上下端面外形T02面铣刀游标卡尺60013.756.52精铣上下端面外形T02面铣刀游标卡尺80034.510922钻扩铰20孔钻17孔T0317钻头游标卡尺636402721扩19.7孔T0419.7扩孔钻游标卡尺636402721铰20孔T0520铰刀游标卡尺636402721编制审核批准共 2 页第 2 页8附表3 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片产品型号零件图号产品名称铰链零件名称铰链材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间工步号刀具号刀具各称刀具型号刀片刀尖半径(mm)刀柄型号刀具补偿量(mm)备注型号牌号直径/mm刀长mm)20T01机夹可转位车刀MCLNR2020K12CNMG090308-DM YG60.4MCLNR2020K1212530T02面铣刀SVJBR1616H11VBMT160408-HMYG60.4SVJBR1616H1180实测30T0317钻头P20YBM151YG60BT40-TW50-1517实测30T0419.7扩孔钻P20YBM151YG80BT40-TW50-1519.7实测30T0520铰刀P20YBM151YG90BT40-TW50-1520实测编制审核批准共 1 页第 1 页附表4-1 数控加工进给路线图数控加工进给路线图产品型号零件图号产品名称铰链零件名称铰链材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间30车数控车床CKA6136KAPAN-01/02三爪卡盘数控加工附表4-2 数控加工进给路线图数控加工进给路线图产品型号零件图号产品名称铰链零件名称铰链材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间30铣/钻扩铰数控铣床XH714ZYJJ-01/02专用夹具数控加工附录5 数控加工程序O0021 车外圆程序T0101;G00 X80 Z10;G01 Z0;X-0.6;Z10 X90;M03 S600 F100;M08;G01 Z0 F60;X-0.6;X90 Z1;G71 U3 R0.5; 固定G71循环指令G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F100;N10 G01 X30;Z-20;X30;Z-39;G02 R4Z-43N20 G00 X100;Z100;G70 P10 Q20 S800 F80;M05;M30;O0021 车外圆程序T0101; 换1号刀1号刀补M03 S500; 主轴正转，转速为800r/minM08; 打开切削液G00 X70 Z1; 靠近工件至循环起点 G71 U3 R0.5; 粗车循环G71固定格式，粗加工时每次径向进给 3mm，退刀0.5mm，F100为粗加工时的进给速度，G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F100; 精加工时的径向余量为0.5mm，轴向余量为0.1mmG01 Z0; X9.5; G03 X30 Z-20 R20; 切削外圆G01 Z-30;Z100;G00 Z50;M09;M05;上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）铰链零件数控加工工艺与夹具设计学 院高职学院专 业班级学号学 生指导教师上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计I目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV1 绪论.12 零件的图样分析.22.1 零件的结构特点分析.22.2 零件的技术要求分析.23 零件的工艺规程设计.43.1 毛坯的选择.43.2 定位基准的选择.43.3 装夹方式的选择.43.4 加工顺序的安排.44 设备及其工艺装备的确定.64.1 机床的选择.64.2 刀具的选择.65 切削用量的选取.86 数控加工程序的编制.107 钻孔夹具设计过程.127.1 工件的夹紧.127.1.1 夹紧基本原理理论.127.1.2 夹紧压板.137.1.3 夹紧螺钉.137.2 夹紧力的选择.147.2.1 夹紧力方向.147.2.2 夹紧力的作用点.147.2.3 夹紧力的计算.147.3 钻孔定位基准的选择.167.4 夹具精度计算与分析.167.5 夹具的导向.17上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计II7.6 确定夹具体结构和总体结构.207.7 夹具操作说明.21总 结.22致 谢.24参考文献.25上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计III摘摘 要要 本文主要是铰链零件加工工艺与钻夹具设计，在工艺设计中要首先对铰链零件进行分析，了解铰链零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。本文以加工为例，详细介绍了基于铰链编程的方法和创建数控后处理文件的方法,并且单独创建后置处理构造器来生成出符合加工人员实际操作的机床程序。在数控铣床上完成该铰链的加工，结果表明加工精度符合图纸要求、基于UC的自动编程可以提高NC程序的正确性和安全性、同时还能提高工作效率。关键词关键词：铰链、自动编程、数控上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计IVAbstractThis article is a hinge part process with the drill fixture design, must first hinge part in the process design analysis, to understand the process of the hinge parts redesign the structure of the blank, and the choice of a good part of the processing reference, design routing part ; Next, step for each process step size calculation part, the key is to determine the process equipment and cutting out each step; and a dedicated fixture design, select individual components designed fixture, such as positioning element, the clamping element, the guide member, the clamp member connected to the machine and other components; calculated positioning errors when positioning jig, at a reasonable analysis and shortcomings of the clamp structure, and improved in the future design attention. Paper processing, for example, a method described in detail the method of programming the rear hinge and creating NC processing based on the file, and create a separate post-processing machine is configured to generate the program complies with the actual operation of the processing personnel. Complete the processing of the hinge on CNC milling machines, machining accuracy results indicate that meet the requirements of the drawings, the automatic programming based UC can improve the accuracy and safety of the NC program, while improving productivity. Keywords: hinges, automatic programming, NC上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计1铰链零件数控加工工艺及夹具设计铰链零件数控加工工艺及夹具设计代国文 0111091191 绪论绪论机械制造加工工艺与机床夹具设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的一次理论联系实际的综合运用，进而使对机械有了进一步的认识，为以后的工作打下基础。它是主要是对零件的加工工艺和对零件的某几个工序加工进行专用夹具的设计，从零件的工艺来说，它主要是分析零件在进行加工时应注意什么问题，采用什么方法和工艺路线加工才能更好的保证精度，提高劳动生产率。就专用夹具而言，好的夹具设计可以提高产品生产率、精度、降低成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。通过这次设计，培养了编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，这也是在进行毕业之前对所学课程进行的最后一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练。机械制造工艺学课程设计综合了机械制造工艺学和其它专业课知识，充分展现了学生在生产实习中的实践能力。本说明书是关于方刀架的一个简单工艺设计过程，在这次为期两个星期的设计，不仅让我们对所学课程进行了一次全面深入的总复习，而且为毕业设计提供了一次热身的机会，真正实现了理论联系实际。本课程设计通过方刀架零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料及尺寸规格。通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，确定了该零件的加工工具，编写了详细的机械加工工艺文件，工艺过程卡片和工序卡片。就我个人而言，希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力。在这次设计中，我最大的收获是我懂得了要当一名合格的设计师是多么的不容易，在此谢谢老师和同学们在设计过程中给我的帮助。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计22 零件的图样分析零件的图样分析2.1 零件的结构特点分析零件的结构特点分析如图 2.1 所示零件图，图中有不清晰之处请查看附图，其毛坯材料为 45 钢，单件小批量生产，试运用所学知识对零件进行工艺分析，并编制出其数控加工程序。图 2.1 零件图从图 2.1 中可以看出，该零件的总体结构为一凸台类零件，零件主要由凸台、凹槽、孔等特征组成。其轮廓曲线较简单，主要由直线、圆弧组成，无复杂曲面，在编程时比较容易，为了提高编程效率，可以选择软件编程，这样不仅能节约时间，同时也能保证程序的准确性。2.2 零件的技术要求分析零件的技术要求分析 零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计3从图 2.1 分析得知，该零件的尺寸精度要求有：（1）外轮廓尺寸：104 的精度等级为未注尺寸公差按 IT12 控制，厚度尺寸 92的精度等级为未注尺寸公差按 IT12 控制，表面粗糙度为 Ra3.2um。（2）20 孔：尺寸精度等级为 IT78 级，表面粗糙度要求为 Ra0.8um。（3）凸台：尺寸精度等级为 IT7 级，表面粗糙度要求为 Ra3.2um。其余未注尺寸公差按 IT12 控制，未注表面粗糙度为 Ra3.2um。综上所述，该零件的加工精度要求一般，在数控加工中比较容易保证。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计43 零件的工艺规程设计零件的工艺规程设计3.1 毛坯的选择毛坯的选择毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯，该零件的毛坯类型可选择型材毛坯。毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理，这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致，对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。该零件为轴类零件，故其毛坯选择为模锻件，毛坯材料为 45#。3.2 定位基准的选择定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用己加工过的表面作为定位基准称为精加工。除第一道工序用粗基准外，其余工序都应使用精基准。选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求没计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。经分析，确定该零件的粗基准为毛坯底面及毛坯外轮廓；精基准以设计基准为精基准，即 40 外圆面。3.3 装夹方式的选择装夹方式的选择经分析，该零件需要进行两次装夹方能完成零件的加工。在第一次装夹时为铣削零件的底面，采用平口虎钳进行装夹；第二次装夹时加工零件的上表面，此次装夹可以以加工好的底面及外边进行定位，用虎钳压紧即可。3.4 加工顺序的安排加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。加工顺序的安排原则：先粗后精、先面后孔、基面先行。根据该以上原则，确定该零件的加工顺序为：上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计5工序号工序名称工序内容10 备料1. 45#钢模锻件2、时效去应力20 车安装零件，夹持外圆粗车半精车精车 25 外圆以及右端面粗车半精车精车 40 外圆并倒角30 铣安装零件，安装零件 粗铣-精铣上下端面外形 钻扩铰 20 孔（1）钻 17 孔 （2）扩 19.7孔（3）铰 20 孔40 钳工去毛刺上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计64 设备及其工艺装备的确定设备及其工艺装备的确定4.1 机床的选择机床的选择由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择 XH714 数控立式加工中心，其主要技术参数如下：系统配置： FANUC 工作台面积(mm)：460950(5001050) 行程(X-Y-Z)(mm)：800500550主轴锥孔：BT40 主功率(KW)：7.5/11 主轴变速系统转速(rpm)：50-6000 伺服 机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调 备注：16 把斗笠式刀库、20 把圆盘式刀库 机床重量(吨)：64.2 刀具的选择刀具的选择合理的选择数控加工的刀具、夹具，是工艺处理工作中的重要内容，在数控加工中产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀具、夹具的制约，虽其大多数刀具、夹具与普通加工中所用的刀具、夹具基本相同，但对一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊的零件加工，所选用的刀具、夹具必须具有较高要求，或需做进一步的特殊处理，以满足数控加工的需求。一般优先采用标准刀具，必要的时候可以采用各种提高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。此外，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷涂层刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工需求，刀具材料应与工件材料相适应。数控加工所用的刀具在刀具性能上应高于普通加工中所用的刀具。所以选择数控加工刀具时，还应考虑以下几个方面：切削性能好 数控加工能采用大的背吃刀量和高进给速度，刀具必须要有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度达到 0.005mm 等。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计7可靠性高 要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。耐用度高 数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀次数，从而提高数控机床的加工效率及保证加工质量。断屑及排屑性能好 数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样，能及时由人工处理，切屑易缠在刀具和工件上，会损坏刀具和划上工件上已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的顺利、安全，所以要求刀具应具有较好的断屑和排屑性能。综上所述，零件上、下表面加工时采用端铣刀加工，根据工件的宽度选择端铣刀直径，使得铣刀工作时有合理的切入/切出角；切铣刀直径应尽量包容整个工件加工宽度，以提高加工精度和效率，并减少相邻两次进给之间的接刀痕。表 4.1 就是该零件加工所需要用到的所有刀具。表 4.1 刀具卡片刀片刀具工步号刀具号刀具各称刀具型号型号牌号刀尖半径(mm)刀柄型号直径/mm刀长mm)20T01机夹可转位车刀MCLNR2020K12CNMG090308-DM 硬质合金0.4MCLNR2020K1212530T02面铣刀SVJBR1616H11VBMT160408-HM硬质合金0.4SVJBR1616H1180实测30T0317 钻头P20YBM151YG60BT40-TW50-1517实测30T0419.7扩孔钻P20YBM151YG80BT40-TW50-1519.7实测30T0520 铰刀P20YBM151YG90BT40-TW50-1520实测上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计85 切削用量的选取切削用量的选取数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。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。切削用量：“三要素”是指刀具在切削过程中的运动参数。“三要素”是指：切削速度，进给量，背吃刀量。选择切削用量时考虑的因素：（1）切削加工生产率在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素 ap、f、v 均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （2）刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为 v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。（3）加工表面粗糙度精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素 ap、f、v 均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （4）刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为 v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。（5）加工表面粗糙度 上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计9精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。根据以上因素，确定该零件的切削用量如数控加工工序卡所示。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计6 数控加工程序的编制数控加工程序的编制O0021 车外圆程序T0101;G00 X80 Z10;G01 Z0;X-0.6;Z10 X90;M03 S600 F100;M08;G01 Z0 F60;X-0.6;X90 Z1;G71 U3 R0.5; 固定 G71 循环指令G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F100;N10 G01 X30;Z-20;X30;Z-39;G02 R4Z-43N20 G00 X100;Z100;G70 P10 Q20 S800 F80;M05;M30;O0021 车外圆程序T0101; 换 1 号刀 1 号刀补M03 S500; 主轴正转，转速为 800r/minM08; 打开切削液G00 X70 Z1; 靠近工件至循环起点 G71 U3 R0.5; 粗车循环 G71 固定格式，粗加工时每次径向进给 3mm，退刀0.5mm，F100 为粗加工时的进给速度，G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F100; 精加工时的径向余量为 0.5mm，轴向余量为 0.1mm上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计11G01 Z0; X9.5; G03 X30 Z-20 R20; 切削外圆G01 Z-30;Z100;G00 Z50;M09;M05;上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计7 钻孔夹具设计过程钻孔夹具设计过程7.1 工件的夹紧工件的夹紧7.1.1 夹紧基本原理理论夹紧基本原理理论夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。夹紧对象特征加工信息特征夹紧要求特征动力源项元功能解项技术性经济性社会性应用实例技术参数夹紧功能原理方案设计功能项原理解项评价项备注项图 7.1 夹紧功能原理方案设计组成结构分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性，夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能。它们是：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计13力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。设计夹紧装置时，应满足下述主要要求：21.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。2.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。7.1.2 夹紧压板夹紧压板夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。5具体的结构见零件图。螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。7.1.3 夹紧螺钉夹紧螺钉根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。 建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里 仅作最基本的原理方案设计研究。为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧 .保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠的接触，防上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计14止在加工过程中移动、振动、或变形 。因为此套夹具加工的工件刚度较好 ，防止了切削力作用是所引起的振动 ，侧面在加上移动压板的定位 ，免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹具的夹 紧选用加工表面的松态夹紧 ，夹紧力的作用线不通过加工表面的周围 ，使加工表面的材料处在自由状态下 。 7.2 夹紧力的选择夹紧力的选择7.2.1 夹紧力方向夹紧力方向在保证安装的真确可靠 ，减少工件的变形 ，定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下 ，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面为垂直方向上 ，则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的移动压块完成 。夹紧力的方向为平行重力方向垂直夹紧 。2在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。7.2.2 夹紧力的作用点夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。考虑夹紧力作用点的一般要求：1 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转； 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。7.2.3 夹紧力的计算夹紧力的计算夹紧力的大小重要取决于切削 P和重力G，重力是可认为不变的 ，而切削力在切削的过程中是变化的 。影响切削力的大小因素很多 ，如工件质量的不均匀 ，加工质量的不均匀 ，刀具磨损以及切削用量的变化等等 。同时夹紧力也和其他因素有关 ，如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性等等 ，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。W:实际夹紧力 Wi:理论夹紧力 K:安全系数 安全系数 :K= K1K2K3K4式中: K1-基本安装系数 K2-加工安装系数 K3-刀具钝化系数 K4-切削特点系数 上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计15刀具：钻头 D=20。则轴向力：见 工艺师手册 表 28.4F=Cdfk 3.1F0FzFyF 式中： C=420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFF k =(F07. 1)190200()1903 . 1FnHBF=4201.00.8180.351.072123()N转矩T=C dfkT0TZTyT式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=0.2062.00.8180.351.0717.34()NM功率 P =m017.34 16.950.7263030 18VTKWd在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=K K KK1234式中 K 基本安全系数， 1.5;1 K 加工性质系数， 1.1;2K刀具钝化系数 , 1.1;3K 断续切削系数 , 1.14则 F =KF=1.5/)(423921231 . 11 . 11 . 1N钻削时 T=17.34 NM切向方向所受力 : F =1NLT267106534.173取1 . 0fF =4416f)(6 .4411 . 0NF Ff1所以,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计167.3 钻孔定位基准的选择钻孔定位基准的选择由零件图可知，加工夹紧时主要是限制工件的在平面上的转动，由于外表面基本上是不用加工的，所以在加工的时候采用不加工的面作为夹紧。（2）夹紧力的选择在钻孔是夹紧力产生的力矩，必须满足 （查资料1机床夹具设计手册 ）21MMMt其中 钻削时的扭矩，其值由切削原理的公式计算确定；tM 钻削时的时，左边压紧件产生力矩；1M 钻削时的时，右边压板产生力矩。2M为了提高夹紧的速度，而且工件较小，切削过程中的震动不太大。夹具图在后面画出。夹紧力 式（4.1）001llLWWkKN556. 59 . 0170701405000 式（4.2）)cos(sin)(0erRWMQmnMQ/50（3）定位误差定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位是孔的两端面，该端面与孔的垂直度有一定的要求。7.4 夹具精度计算与分析夹具精度计算与分析 精度等级的选择：首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具（即零件在夹具上的配合和装配来确定。表7-1 标准公差数值表（节录）基本尺寸IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计1750801319304674120190300801201522355487140220350120180182540563100160250400由国家标准推荐的各公差等级的应用范围可知：IT5IT12级用于配合尺寸公差。其中（1）IT5（孔到IT6）级用于高精度和重要的配合处； （2）IT6（孔到IT7）级用于要求精密配合的情况；（3）IT7（孔到IT8）级用于一般精度要求的配合。选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问题。.相关件配合的精度；.加工成本。在本次设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合，所以选择(1） ，而用于定位零件中间的孔和轴，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高的位置度，所以选择（ 2） ，钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零件钻孔装夹定位的，所以同样选（ 2） 。7.5 夹具的导向夹具的导向在钻床上加工孔时 ，大都采用导向元件或导向装置 ，用以引导刀具进入正确的加工位置 ，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性 ，从而保证零件上孔的精度 ，在钻床上加工的过程中 ，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件 钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图3.2-1 所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计18图 7.3 固定钻套主要尺寸有 机床夹具零、部件 国家标准 GB/T2262-91 选取钻孔时如表3.2-1.表 7.3-1 固定钻套标准尺寸1.钻套的尺寸、公差配合的选择上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计19钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸1） 钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻（扩孔）选 F7，粗铰 G7，精铰 G6。若引导的是刀具导柱部分不是切削部分，可按孔制选取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5 等。2）钻套高度 H：H=（13）D 斜孔 H=（46）DH 过长，磨损严重由表 1.5-1 可查得： 钻套高度 H 取 20mm3）排屑空间：h 措钻套底部与工件表面之间的空间。h 过大要引偏，过小不能排屑.铸铁：S=（0.30.7）D 小孔取小值钢： S=(0.71.5) D 大孔取大值斜孔：S=（00.2）D 所以排屑空间 h 为 30mm4）材料：性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或 20 渗碳淬火 D10mm CrMn D25mm T10A T12A HRC5864 D25mm 20 渗碳淬火 HRC5864因此，本处采用材料 T10A,热处理:T10A HRC5864。因钻孔 6.5H9；由表 1.5-1 可查得：钻套内径为 6.5F7；外径为 12D6；麻花钻选用 6.5f6钻套轴线对基面的垂直度允差为 0.02mm导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计20因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图7.4。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图7.4 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用 H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性 ，材料选择 20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套 :12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损 ，在模板定位孔之间套上两个固定衬套 。选取的标准件代号为 12*18 GB2263-1980。材料仍选取 T10A， 淬火HRC60。公差采用 H7/p6的配合。7.6 确定夹具体结构和总体结构确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计21（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。7.7 夹具操作说明夹具操作说明 通过铰链压板翻开，然后取出工件，操作方便。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铰链零件数控加工工艺及夹具设计总总 结结本次毕业设计是为了让我们更清楚地理解怎样确定零件的加工方案，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础，最后让我们在数控加工中心上加工出该零件并达到图纸要求。 数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机械专业的人才带来新的机遇和挑战。此次设计让我们毕业生更好的熟悉数控加工中心，确定加工工艺，学会分析零件为走上工作岗位打下基础。在大三的最后一个学期，我过得既充实又繁忙。从选题的那天起，我就开始了我的毕业设计。在毕业设计的这段时间里，我有很多的感触，它带给我的价值是巨