上海工程技术大学腰形零件数控加工工艺及夹具设计(带CAD图）
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上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）腰形零件数控加工工艺及夹具设计学 院高职学院专 业数控技术班级学号164914234学 生韩金京指导教师王凌云 上海工程技术大学毕业设计（论文） 腰形零件数控加工工艺及夹具设计目 录摘 要1引言21 课题背景31.1 背景31.2 零件图分析31.3 零件的技术要求分析42 零件的加工工艺过程分析52.1 零件的工艺分析52.2 拟定工艺路线53 数控加工工艺分析63.1 数控加工内容的确定63.2 数控加工设备的选用63.3 加工工序及工步制订73.4 进给路线确定103.5 刀具的选择 123.6 切削用量的确定及计算 144 夹具设计 164.1 定位方案及定位元件的设计 164.2 夹紧方案及夹紧元件的设计 174.3 对刀装置设计 194.4夹具的总体设计 204.5 夹具的精度分析 205 仿真加工 215.1 CAM编程的一般步骤 215.2 编程坐标系的确定 226 结 论 28参考文献 29附 录 3029摘 要在机械产品中，单件与小批量产品占到70%80%,这类产品一般都采用通用机床加工,当产品改变时机床与工艺装备均需作相应的变换与调整,而且通用机床的自动化程度不高,基本上由人工操作,难以保证生产效率与产品质量。特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线或样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密监测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度、与高自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械加工中常规技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量、特别是复杂型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。目前应用数控技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造，并取得了巨大的经济效益。随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。 关键字：数控、发展途径、加工工艺、铣削腰形零件机械加工工艺及夹具设计164914234韩金京引言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。腰形零件机械加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1 课题背景1.1 背景机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通三年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。1.2 零件图分析零件图为腰形零件，该图表达清晰，有很多特征，结构相对复杂，图纸规范，是标准是三视图。如图1.1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1.1 零件图1.3 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。从图1.1分析得知，该零件的尺寸精度要求有：（1）外轮廓尺寸：100、80的精度等级为未注尺寸公差按IT12控制，厚度尺寸20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）凹槽：尺寸精度等级为IT78级，表面粗糙度要求为Ra3.2um。（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。2 零件的加工工艺过程分析2.1 零件的工艺分析从图1.1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 拟定工艺路线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：表2.1 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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1备料板材：100x80x202热热处理调质3铣粗铣、精铣4-R18圆弧以及65凸台数控加工数控铣床专用夹具50min4铣粗铣、精铣4-12开口槽数控加工数控铣床专用夹具50min5铣粗铣、精铣2个左右对称的腰形槽数控加工数控铣床专用夹具50min6铣粗铣、精铣侧面80X15深3的凹槽数控加工数控铣床专用夹具30min7钻钻6孔数控加工数控铣床专用夹具30min8钳工去毛刺9检验入库检验入库编制164914234韩金京审核共 1 页第 1 页3 数控加工工艺分析3.1 数控加工内容的确定 在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。 该零件特征比较多，需要加工的部位多，加工精度要求高，有些特征比较复杂，比如腰形槽，普通铣床很难加工到位。3.2 数控加工设备的选用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，确定选择由大连机床集团生产的VDL600A系列数控立式加工中心，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)：63.3 加工工序及工步制定表3.1 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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3铣加工中心HASSAO1J1专用夹具乳化液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1粗铣4-R18圆弧T0130端铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣4-R18圆弧T0130端铣刀游标卡尺3364016.91.53铣65凸台T0130端铣刀游标卡尺21319.50.052编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 2 页表3.2 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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4铣加工中心HASSAO2J2专用夹具乳化液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1粗铣4-12开口槽T0212键槽铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣4-12开口槽T0212键槽铣刀游标卡尺3364016.91.5编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 3 页表3.3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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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5铣加工中心HASSAO3J3专用夹具乳化液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1粗铣2个左右对称的腰形槽T0316键槽铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣2个左右对称的腰形槽T0316键槽铣刀游标卡尺3364016.91.5编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 5 页表3.4 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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6铣加工中心HASSAO4J4专用夹具乳化液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1粗铣侧面80X15深3的凹槽T0212键槽铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣侧面80X15深3的凹槽T0212键槽铣刀游标卡尺3364016.91.5编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 4 页表3.5 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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7钻加工中心HASSAZJJ-01铣夹具乳化液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1钻6孔T046键槽铣刀游标卡尺65613536.91.2编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 4 页3.4 进给路线确定表3.6 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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3铣加工中心HASSAO1J1专用夹具乳化液数控加工 表3.7 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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4铣加工中心HASSAO2J2专用夹具乳化液数控加工 表3.8 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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5铣加工中心HASSAO3J3专用夹具乳化液数控加工 表3.9 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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6铣加工中心HASSAO4J4专用夹具乳化液数控加工 表3.10 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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7钻加工中心HASSAZJJ-01铣夹具乳化液数控加工 3.5 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。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3.11就是该零件加工所需要用到的所有刀具。表3.11 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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)1T0130端铣刀 P20YT715硬质合金BT40-XM32-7530602T0212键槽铣刀 P20YBM151硬质合金BT40-TW50-1212603T0316键槽铣刀 P20YBM151硬质合金BT40-TW50-10P20604T0212键槽铣刀 P20YBM151硬质合金BT40-TW50-1212605T046键槽铣刀 P20YT715硬质合金BT40-FMA31.5-6660编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 6 页3.6 切削用量的确定及计算数控编程时，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 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。 粗、精加工平面选择CoroMill 245中的50的直柄立铣刀，经加工也可采用该立铣刀。图3.1 CoroMill 245中的50直柄立铣刀参数 4 夹具设计4.1 定位方案及定位元件的设计由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定块和滑动块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定块限制两个自由度，一个滑动块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。方案2：选底平面一面、棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔，以便刀具能加工工件上的小孔。方案3：选底平面一面、棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔，以便刀具能加工工件上的大孔。方案4：一面加固定块和固定块定位，这样既简单。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定块限制两个自由度，一个固定块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。可是这种方案无法调节。如果毛坯超差还得通过螺丝调节。最终确定为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两垫板的定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。定位元件：支撑板图4.1 支撑板 定位元件4.2 夹紧方案及夹紧元件的设计夹紧方案：方案1：螺旋压板机构方案2：螺旋螺丝调节机构方案3：联动夹紧机构最终选择方案3，效率高，操作方案，一次夹紧，两端受力，效率很高。夹紧元件：螺旋机构刀具：铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm 图4.3 夹紧元件4.3 对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表4.1：表4.1定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图4.2所示： 图4.2 平塞尺塞尺尺寸参数如表4.2：表4.2 塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.25上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.4 夹具的总体设计本夹具用在加工中心VMC850上铣削一排长条形零件的端面。被加工零件用装于夹具体中的气室来夹紧。在压缩空气作用下，气室隔板同时推动两个杠杆，通过柱塞杠杆将力传至压板上海，从而将工件夹紧并保持夹紧力相等。此夹具用于大批量生产。为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。4.5 夹具的精度分析为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和： 5 仿真加工5.1 CAM编程的一般步骤零件模型加工模块指定加工环境分析/生成辅助几何生成/修改“父”组程序次序 加工刀具 几何体 加工方法生成/修改操作产生刀具路径校核后处理表5.1 CAM编程的一般步骤数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。为了节省编程时间，提高效率，保证刀具路径的正确性，选择该零件程序使用ug软件进行自动编程。5.2 编程坐标系的确定由零件图可知，该零件的设计基准在零件的对称中心上，故在编程时将其编程原点设置在此处能够方便对刀和编程。（三）创建操作在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“mill-contour（铣型腔）”，然后在“操作子类型”中，选择型腔铣模板图标CAVITY-MILL铣型腔。在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具，选择刚刚建立的LIXIDAO16、几何体选择刚建立的几何体和毛坯。在“创建操作”对话框中单击“确定”，选择切削区域、设置切削层为0.5mm为一层，这样粗加工后精加工的余量比较小、最后按照工艺部分的设计填写进给率和主轴转速。最后如图5.2所示。图5.2图5.3图5.4图 5.6图5.7图5.8图5.9图5.10（四）后处理先在操作导航器中选中各铣削图标，然后在“加工操作”工具条中单击“后处理”按钮，在“后处理”对话框中，后处理选择“MILL-3-AXIS”，单位选择“公制/部件”，选择需要保存的路径为毕业论文的文件夹，单击“确定 ”后，系统就会生成型腔铣操作的NC加工代码。例如，图3-10 。图5.11生成数控铣程序结 论通过此次的毕业设计，使我对数控铣削零件的加工过程有了一定的了解，本文的主要目的是对板类零件进行工艺分析及编制。当一开始拿到图纸感觉特别繁琐，所以开始的一段时间，我仔细的在图纸上找与自己加工有关的地方，尽量弄明白，搞清楚整个的加工内容及工序，不明白的地方向指导老师和同学们请教，尽量使自己在加工之前把整个图纸内容搞清楚，这样有利于后期的加工。经指导老师和朋友的一些提示让我的思路豁然开朗。这对我的设计工作有很大的推动作用，特别是在工艺分析过程上老师更是不断的加以指导和分析，通过老师的悉心指导和自己的认真学习，刻苦分析，查阅相关资料，最终做完了此份毕业设计。根据图纸的具体要求，再结合我以前实际生产的经验，制定出一套加工的详细方案。本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，通过对该零件的加工设计，使自己能够运用UG进行实体绘制，并能够完成铣削零件的自动编程，对刀具路径有了更深一步的理解。此次毕业设计对我以后的学习和工作都有很大的帮助，不仅是因为通过设计我学到了很多原本不懂的知识，更是因为在设计中，我们遇到了很多的问题，老师又教会了我许多分析问题、解决问题的方法，这些经历将是我今后的人生道路上的助推剂。参考文献1曹永洁，王凌云.典型零件数控加工工艺项目式教学法.机械工业出版社，20152张幼军.UG CAD/CAM基础教程.清华大学出版社.20123王宝成.现代数控机床实用教程.天津：天津科技出版社.20144徐宏本.机床家居设计手册.沈阳：沈宁科学出版社.20135肖继德.机床夹具设计.机械工业出版社，20156陈立德.机械设计基础.北京：高等教育出版社，20127沈志雄.金属切削原理与刀具.北京：中央广播电视大学出版社，20168Jack A. Collins，Henry R. Busby，George H. Staab.Mechanical Design of Machine Elements and Machines，2009附 录1 机械加工工艺过程卡片2 数控加工工序卡3 数控加工刀具卡片4 数控加工进给路线图5 数控加工程序上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）腰形零件数控加工工艺及夹具设计学 院高职学院专 业数控技术班级学号164914234学 生韩金京指导教师王凌云 上海工程技术大学毕业设计（论文） 腰形零件数控加工工艺及夹具设计目 录摘 要1引言21 课题背景31.1 背景31.2 零件图分析31.3 零件的技术要求分析42 零件的加工工艺过程分析52.1 零件的工艺分析52.2 拟定工艺路线53 数控加工工艺分析63.1 数控加工内容的确定63.2 数控加工设备的选用63.3 加工工序及工步制订73.4 进给路线确定103.5 刀具的选择 123.6 切削用量的确定及计算 144 夹具设计 164.1 定位方案及定位元件的设计 164.2 夹紧方案及夹紧元件的设计 174.3 对刀装置设计 194.4夹具的总体设计 204.5 夹具的精度分析 205 仿真加工 215.1 CAM编程的一般步骤 215.2 编程坐标系的确定 226 结 论 28参考文献 29附 录 3031摘 要在机械产品中，单件与小批量产品占到70%80%,这类产品一般都采用通用机床加工,当产品改变时机床与工艺装备均需作相应的变换与调整,而且通用机床的自动化程度不高,基本上由人工操作,难以保证生产效率与产品质量。特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线或样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密监测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度、与高自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械加工中常规技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量、特别是复杂型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。目前应用数控技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造，并取得了巨大的经济效益。随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。 关键字：数控、发展途径、加工工艺、铣削腰形零件机械加工工艺及夹具设计164914234韩金京引言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。腰形零件机械加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1 课题背景1.1 背景机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通三年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。1.2 零件图分析零件图为腰形零件，该图表达清晰，有很多特征，结构相对复杂，图纸规范，是标准是三视图。如图1.1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1.1 零件图1.3 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。从图1.1分析得知，该零件的尺寸精度要求有：（1）外轮廓尺寸：100、80的精度等级为未注尺寸公差按IT12控制，厚度尺寸20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）凹槽：尺寸精度等级为IT78级，表面粗糙度要求为Ra3.2um。（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。2 零件的加工工艺过程分析2.1 零件的工艺分析从图1.1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 拟定工艺路线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：表2.1 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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1备料板材：100x80x202热热处理调质3铣粗铣、精铣4-R18圆弧以及65凸台数控加工数控铣床专用夹具50min4铣粗铣、精铣4-12开口槽数控加工数控铣床专用夹具50min5铣粗铣、精铣2个左右对称的腰形槽数控加工数控铣床专用夹具50min6铣粗铣、精铣侧面80X15深3的凹槽数控加工数控铣床专用夹具30min7钻钻6孔数控加工数控铣床专用夹具30min8钳工去毛刺9检验入库检验入库编制164914234韩金京审核共 1 页第 1 页3 数控加工工艺分析3.1 数控加工内容的确定 在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。 该零件特征比较多，需要加工的部位多，加工精度要求高，有些特征比较复杂，比如腰形槽，普通铣床很难加工到位。3.2 数控加工设备的选用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，确定选择由大连机床集团生产的VDL600A系列数控立式加工中心，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)：63.3 加工工序及工步制定表3.1 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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3铣加工中心HASSAO1J1专用夹具乳化液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1粗铣4-R18圆弧T0130端铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣4-R18圆弧T0130端铣刀游标卡尺3364016.91.53铣65凸台T0130端铣刀游标卡尺21319.50.052编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 2 页表3.2 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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4铣加工中心HASSAO2J2专用夹具乳化液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1粗铣4-12开口槽T0212键槽铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣4-12开口槽T0212键槽铣刀游标卡尺3364016.91.5编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 3 页表3.3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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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5铣加工中心HASSAO3J3专用夹具乳化液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1粗铣2个左右对称的腰形槽T0316键槽铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣2个左右对称的腰形槽T0316键槽铣刀游标卡尺3364016.91.5编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 5 页表3.4 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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6铣加工中心HASSAO4J4专用夹具乳化液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1粗铣侧面80X15深3的凹槽T0212键槽铣刀游标卡尺21319.50.0522精铣侧面80X15深3的凹槽T0212键槽铣刀游标卡尺3364016.91.5编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 4 页表3.5 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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7钻加工中心HASSAZJJ-01铣夹具乳化液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1钻6孔T046键槽铣刀游标卡尺65613536.91.2编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 4 页3.4 进给路线确定表3.6 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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3铣加工中心HASSAO1J1专用夹具乳化液数控加工 表3.7 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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4铣加工中心HASSAO2J2专用夹具乳化液数控加工 表3.8 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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5铣加工中心HASSAO3J3专用夹具乳化液数控加工 表3.9 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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6铣加工中心HASSAO4J4专用夹具乳化液数控加工 表3.10 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零件名称腰形零件材料牌号ABS塑料毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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7钻加工中心HASSAZJJ-01铣夹具乳化液数控加工 3.5 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。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3.11就是该零件加工所需要用到的所有刀具。表3.11 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零件名称腰形零件材料牌号45号钢毛坯种类板材毛坯外形尺寸100x80x20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)1T0130端铣刀 P20YT715硬质合金BT40-XM32-7530602T0212键槽铣刀 P20YBM151硬质合金BT40-TW50-1212603T0316键槽铣刀 P20YBM151硬质合金BT40-TW50-10P20604T0212键槽铣刀 P20YBM151硬质合金BT40-TW50-1212605T046键槽铣刀 P20YT715硬质合金BT40-FMA31.5-6660编制164914234韩金京审核批准共 10 页第 6 页3.6 切削用量的确定及计算数控编程时，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 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。 切削计算 粗铣、精铣4-R18圆弧以及65凸台选择30端铣刀，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8）（切削表3.9）按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量：基本工时：工序 粗铣、精铣4-12开口槽选用高速钢圆柱形铣刀，齿数Z=6第一次走刀： 按机床选取 工作台进给量： 基本工时：工序 粗铣、精铣2个左右对称的腰形槽 按机床选取 基本工时：工序 粗铣、精铣侧面80X15深3的凹槽进行两次铣削，第一次Z=2mm，第二次Z=1mm 选用主轴为 实际切削速度： 工作台进给量： 基本工时：工序 钻6孔刀具：根据参照参考文献3表4.39，选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取。实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取。加工基本时间： 4 夹具设计4.1 定位方案及定位元件的设计由零件图可知：在对加工前，平面进行了粗、精铣加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定块和滑动块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定块限制两个自由度，一个滑动块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。方案2：选底平面一面、棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔，以便刀具能加工工件上的小孔。方案3：选底平面一面、棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。该心轴需要在上面钻孔，以便刀具能加工工件上的大孔。方案4：一面加固定块和固定块定位，这样既简单。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定块限制两个自由度，一个固定块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。可是这种方案无法调节。如果毛坯超差还得通过螺丝调节。最终确定为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两垫板的定位的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。定位元件：支撑板图4.1 支撑板 定位元件4.2 夹紧方案及夹紧元件的设计夹紧方案：方案1：螺旋压板机构方案2：螺旋螺丝调节机构方案3：联动夹紧机构最终选择方案3，效率高，操作方案，一次夹紧，两端受力，效率很高。夹紧元件：螺旋机构刀具：铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm 图4.3 夹紧元件4.3 对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表4.1：表4.1定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。塞尺选用平塞尺，其结构如图4.2所示： 图4.2 平塞尺塞尺尺寸参数如表4.2：表4.2 塞尺公称尺寸H允差dC30.00
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