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上海工程技术大学凸轮轴半圆形键槽零件数控工艺与夹具设计(带CAD图）,上海,工程技术,大学,凸轮轴,半圆形,键槽,零件,数控,工艺,夹具,设计,CAD

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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零件名称凸轮轴材料牌号45#钢毛坯种类模锻件毛坯外形尺寸x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，夹持外圆机加工车28.45外圆右端面机加工二CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)粗车半精车精车28.45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车调头装夹，夹持零件外圆机加工车凸轮轴左侧端面，保证总长机加工二CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)粗车半精车精车40mm的外圆，并倒角机加工二CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，车刀(T01)40 铣粗铣-精铣凸轮轮廓外形 机加工二XH714加工中心铣夹具，量具，成型铣刀(T02)50 铣铣宽为5mm， R14半圆弧键槽 机加工二XH714加工中心铣夹具，量具，键槽铣刀(T03)60 钳工去毛刺70 检验 入库检验入库编制审核共 1 页第 1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零件名称凸轮轴材料牌号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20车数控车床CKA6136KAPAN01/02三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车28.45外圆右端面T01机夹可转位车刀游标卡尺60035.513322粗车28.45外圆T01机夹可转位车刀游标卡尺60035.51332半精车28.45外圆T01机夹可转位车刀游标卡尺80069.31671.5精车28.45外圆并倒角T01机夹可转位车刀游标卡尺8001023451编制审核批准共 4 页第 1 页12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零件名称凸轮轴材料牌号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CKA6136KAPAN03/04三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）备注调头装夹，夹持零件外圆1车凸轮轴左侧端面，保证总长T01机夹可转位车刀游标卡尺60035.513322粗车40mm的外圆T01机夹可转位车刀游标卡尺60035.51332半精车40mm的外圆T01机夹可转位车刀游标卡尺80069.31671.5精车40mm的外圆，并倒角T01机夹可转位车刀游标卡尺8001023451编制审核批准共 4 页第 2 页附表2-3 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凸轮轴材料牌号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40铣数控铣床XH714XJJ01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1粗铣-精铣凸轮轮廓外形T02成型铣刀游标卡尺60019.51342编制审核批准共 4 页第 3 页附表2-4 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凸轮轴材料牌号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50铣数控铣床XH714XJJ02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1铣宽为5mm， R14半圆弧键槽T03键槽铣刀游标卡尺60019.51342编制审核批准共 4 页第 4 页附表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零件名称凸轮轴材料牌号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 硬质合金0.4MCLNR2020K12125T01机夹可转位车刀MCLNR2020K12CNMG090308-DM 硬质合金0.4MCLNR2020K1212530T01机夹可转位车刀MCLNR2020K12CNMG090308-DM 硬质合金0.4MCLNR2020K12125T01机夹可转位车刀MCLNR2020K12CNMG090308-DM 硬质合金0.4MCLNR2020K1212540T02成型铣刀SVJBR1616H11VBMT160408-HM硬质合金0.4SVJBR1616H1110050T03键槽铣刀MCLNR2020K12YBM151硬质合金0.4BT40-TW50-20125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零件名称凸轮轴材料牌号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20车数控车床CKA6136KAPAN01/02三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零件名称凸轮轴材料牌号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CKA6136KAPAN03/04三爪卡盘数控加工附表4-3 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凸轮轴材料牌号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40铣数控铣床XH714XJJ01专用夹具数控加工附表4-4 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凸轮轴材料牌号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50铣数控铣床XH714XJJ02专用夹具数控加工附录5 数控加工程序%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-.3174 Y4.366 S0 M03N0050 G43 Z1.3976 H00N0060 Z.9252N0070 G1 Z.8071 F9.8 M08N0080 X-.0024N0090 Y4.6925N0100 X-.0022 Y4.7244N0110 G2 X.0001 Y4.7268 I.0024 J0.0N0120 G1 X.0308 Y4.727N0130 X.7613N0140 X.7805 Y4.7268N0150 X.7997 Y4.727N0160 X.8173 Y4.7267N0170 G2 X.8197 Y4.7243 I0.0 J-.0024N0180 G1 X.8196 Y4.5191N0190 G2 X.4544 Y4.028 I-.5252 J.0093N0200 X.2615 Y4.0034 I-.1772 J.6204N0210 G1 X.0693N0220 X.0501 Y4.0032N0230 X.0308 Y4.0034N0240 X0.0 Y4.0037N0250 G2 X-.0024 Y4.0061 I0.0 J.0024N0260 G1 Y4.366。N2800 X.8197 Y.0126N2810 X.8194 Y-.0033N2820 G2 X.817 Y-.0057 I-.0024 J0.0N2830 G1 X.7998 Y-.0059N2840 X.0693N2850 X.05 Y-.0057N2860 X.0308 Y-.0059N2870 X.0005 Y-.0057N2880 G2 X-.0018 Y-.0034 I0.0 J.0024N2890 G1 X-.0024 Y.0126N2900 Y.3552N2910 X.3126N2920 Y.4013N2930 G2 X.3472 Y.3962 I-.0351 J-.3612N2940 X.4699 Y.3091 I-.0518 J-.2028N2950 G1 X.3126N2960 Y.3552N2970 X-.3173N2980 Z.8465N2990 G0 Z1.3976N3000 M02% 说明书引言 1 课题背景1.1 背景（产品的由来用途）1.2 零件图分析（零件用CAD画一下载截图。不让用拍下来的贴图）1.3 零件的技术要求分析2 零件的加工工艺过程的分析2.1 零件的工艺分析（加工的步骤 用什么机床什么方案加工 做一个表格或者路线图 先干什么后干什么）2.2 拟定工艺路线（简单的说一下工艺路线 然后把工艺表格加进去）3. 数控加工工艺分析3.1数控加工内容的确定（那些部分做数控加工）3.2数控加工设备的选用（用哪些设备 什么机床 设备的型号）3.3加工工序及工步制定（数控加工的工序和工步 说明结论 做一个数控的工序表格）3.4进给路线确定3.5刀具的选择3.6切削用量的确定及计算4 夹具设计4.1定位方案及定位元件的设计（定位原理 附一个夹具图 定位精度计算一下 定位元件限制了几个自由度 限制了几个轴的自由度）4.2夹紧方案及夹紧装置的设计（夹紧的动作过程）4.3对刀装置/导向装置/分度装置（根据夹具的实际情况确定）（对刀原理）4.4夹具的总体设计（在机床上怎么安装 定位，4.5夹具精度分析5. 仿真加工或课题制作（根据夹具的实际情况确定）（防UG的仿真结果图）6. 结论上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）凸轮轴半圆形键槽零件数控工艺与夹具设计学 院高职学院专 业数控技术班级学号164912213学 生孙伊宁指导教师王凌云上海工程技术大学毕业设计（论文） 凸轮轴半圆形键槽零件数控工艺与夹具设计目 录摘 要I1 课题背景21.1 背景（产品的由来用途）21.2 零件图分析41.3 零件的技术要求分析42 零件的加工工艺过程的分析62.1 零件的工艺分析62.2 拟定工艺路线63.数控加工工艺分析93.1数控加工内容的确定93.2数控加工设备的选用93.3加工工序及工步制定113.4进给路线确定133.5刀具的选择143.6切削用量的确定及计算164 铣半圆键槽夹具设计214.1定位方案及定位元件的设计214.2夹紧方案及夹紧装置的设计224.3对刀装置244.4夹具的总体设计244.5 定位误差分析245 仿真加工26总 结27致 谢28参考文献29摘 要凸轮轴加工工艺规程及其铣键槽夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解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。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。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。I凸轮轴半圆形键槽零件数控工艺与夹具设计孙伊宁 1649122131 课题背景1.1 背景（产品的由来用途）凸轮轴是活塞发动机里的一个部件。它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半（在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同），不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此设计中对凸轮轴在强度和支撑方面的要求很高，其材质一般是优质合金钢或合金钢。由于气门运动规律关系到一台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。凸轮轴的加工工艺规程及铣键槽的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、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。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。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。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。 在20余年间，我国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。1.2 零件图分析凸轮轴为内燃机配气机构的零件，其主要工作表面是两个凸轮面，推动顶杆移动，从而控制进、排气门的开合。该零件图表达尺寸清晰，粗糙度加工要求等信息都表达完整，可进行数控加工分析。在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于UG的数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。1.3 零件的技术要求分析正火处理，硬度为240-290HBS。凸轮表面及表面应高频淬火，硬化层深1.53，凸轮顶部允许达6，淬硬层硬度为55-63HRC。淬火层金相组织应为细针状和中等针状回或马氏体及少量屈氏体；进、排气凸轮均为对称形，对于表中所列理论升程之偏差：-，范围内不大于0.04。在-范围内不大于；升程变化率公差在-范围内0.004/，在-范围内0.006/。进、排气凸轮用平面测量头从凸轮对称中心为处向两侧测量；凸轮轴精加工后，各支承轴颈和凸轮表面应光洁。不允许有碰伤，凹痕，毛刺，裂缝等缺陷存在；凸轮轴精加工后应经磁力探伤，探伤后退磁；去锐边，尖角（包括凸轮两侧）；按JB/T510482-92柴油机凸轮轴检验方法检验。292 零件的加工工艺过程的分析2.1 零件的工艺分析以11和20孔（一面2销）为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。因此我们采用孔做为精基准.工序号工序名称工序内容设备工艺装备10备料1. 45#钢模锻件2、时效去应力20车安装零件，夹持外圆车28.45外圆右端面CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)粗车半精车精车28.45外圆并倒角CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)30车调头装夹，夹持零件外圆车凸轮轴左侧端面，保证总长CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，外圆车刀(T01)粗车半精车精车40mm的外圆，并倒角CKA6136 数控车床三爪卡盘，量具，车刀(T01)40铣粗铣-精铣凸轮轮廓外形XH714加工中心铣夹具，量具，成型铣刀(T02)50 铣铣宽为5mm， R14半圆弧键槽XH714加工中心铣夹具，量具，键槽铣刀(T03)2.2 拟定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序号工序名称工序内容车间工段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，夹持外圆机加工车28.45外圆右端面机加工二粗车半精车精车28.45外圆并倒角机加工二30车调头装夹，夹持零件外圆机加工车凸轮轴左侧端面，保证总长机加工二粗车半精车精车40mm的外圆，并倒角机加工二40 铣粗铣-精铣凸轮轮廓外形 机加工二50 铣铣宽为5mm， R14半圆弧键槽 机加工二60 钳工去毛刺70 检验 入库检验入库方案二工序：锻造工序：退火处理工序：粗车左右端面工序：粗车30，26，40，28.45外圆工序：精车左右端面工序：精车30，26，40，28.45外圆工序：线切割凸轮工序：铣半圆键槽工序：检验，入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一是中有中频淬火这一工序，而方案二没有中频淬火这一工序，中频淬火可以保证应力和光洁度，有利于提高加工精度，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下工序号工序名称工序内容车间工段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，夹持外圆机加工车28.45外圆右端面机加工二粗车半精车精车28.45外圆并倒角机加工二30车调头装夹，夹持零件外圆机加工车凸轮轴左侧端面，保证总长机加工二粗车半精车精车40mm的外圆，并倒角机加工二40 铣粗铣-精铣凸轮轮廓外形 机加工二50 铣铣宽为5mm， R14半圆弧键槽 机加工二60 钳工去毛刺70 检验 入库检验入库3.数控加工工艺分析3.1数控加工内容的确定 本零件的要加工的工序都要进行数控加工，不采用普通机床进行加工。20车安装零件，夹持外圆车28.45外圆右端面CKA6136 数控车床粗车半精车精车28.45外圆并倒角CKA6136 数控车床30车调头装夹，夹持零件外圆车凸轮轴左侧端面，保证总长CKA6136 数控车床粗车半精车精车40mm的外圆，并倒角CKA6136 数控车床40铣粗铣-精铣凸轮轮廓外形XH714加工中心50 铣铣宽为5mm， R14半圆弧键槽XH714加工中心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CKA6136 数控车床和XH714加工中心系列数控立式加工中心。CKA6136 数控车床，其主要技术参数如下：主要技术参数床身上最大工件回转直径 360 mm刀架上最大工件回转直径（非排刀架） 180 mm最大工件长度 750mm / 1000 mm最大加工长度 580mm / 830 mm最大车削直径（立式四工位刀架）360 mm（卧式六工位刀架） 300 mm（特殊定货）主轴中心高 186 mm床身导轨宽度 300 mm主轴孔直径 48 mm主轴孔锥度 莫氏6号主轴头A2-6主轴前端轴承内径 90 mm主轴转速范围(12级) 322000 r/min32/62/140/160/230/270/320/450/720/1000/1400/2000 r/min工件加工精度 IT6 IT7工件表面粗糙度 Ra1.6标准配置：电动立式四位刀架特殊选择配置：电动卧式六位刀架XH714加工中心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3.4进给路线确定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)刀柄型号型号牌号20T01机夹可转位车刀MCLNR2020K12CNMG090308-DM 硬质合金0.4MCLNR2020K1220T02成型铣刀SVJBR1616H11VBMT160408-HM硬质合金0.4SVJBR1616H1130T03键槽铣刀MCLNR2020K12YBM151硬质合金0.4BT40-TW50-203.6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。数控车削加工切削用量：1、加工条件（1）选择刀具1） 选择直头焊接式外圆车刀2）依据，根据表1.1，车床CKA6136的中心高度，所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为4.5mm。3）依据，根据表1.2，粗车毛坯为45钢，可以选择YT15硬质合金刀具。4）依据，根据表1.3，车刀几何形状如表12表12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角kr304545副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10倒棱宽度0.4（0.30.8）f10.40.80.5（2）选择切削用量 1）、确定切削深度ap 由于粗加工余量仅为3mm，可在一次走刀内切完，故 ap=3mm2）、进给量依据，根据表1.4，在粗车钢料，刀杆的尺寸为16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直径小于40mm时， 依据，根据CKA6136车床的使用说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验依据，根据CKA6136车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据，根据表1.21，当钢的强度=570670MPa， (预计)时，进给力为N。依据，根据表1.29-2，切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.0，故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度T依据，根据表1.9，车刀的后刀面最大磨损量取为1.0mm（1.01.4），车刀的寿命T=60min。4）、确定切削速度依据，根据表1.28，切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依据，根据表1.27，切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据，根据CKA6136车床的使用说明书，选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。数控铣削加工切削用量：机床的选择：XH714加工中心（1）选择刀具：查，根据表2.1-72，因为铣削宽度，可查得立铣刀 2）查，根据表2.1-20，选择7:24锥柄立铣刀，标准系列L=198mm，标准系列l=63mm，粗齿数为4。（2）选择切削用量1）决定铣削深度 铣削深度由工序决定，因为每次的铣削深度不大，故均可以一次性走完，则粗铣削时为3.4mm。2）决定每齿进给量 查，根据表2.1-72，当铣削宽度=12mm时，铣刀的每齿进给量，取，所以。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 查，根据表2.1-75，可选择高速钢立铣刀，粗铣，后刀面的最大磨损限度为0.30.5mm，查，根据表2.1-76，可选用的高速钢立铣刀，其耐用度T=90min。4）决定切削速度 查，根据表2.1-77可查得：=1.18，=1.0，=0.9，=1.2，=1.0，=1.25（铣削余量较小时，） 铣削速度计算公式： 查，根据表2.1-77可查得： 所以 m/min r/min 查，根据表3.30，XK5532型数控铣床的使用说明书，选择： 这时实际切削速度为 m/min4 铣半圆键槽夹具设计4.1定位方案及定位元件的设计基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4）定位基准工件定位时所采用的基准，称为定位基准。需要说明的是，作为基准的点、线、面在工件上并不一定具体存在。如轴心线、对称面等，它们是由某些具体表面来体现的。用以体现基准的表面称为定位基准。采用26外圆和端面定位，定位元件的选择根据工序简图规定的定位基准，选用V型块定位方案，两个短V型块限制四个自由度，利用一端面用支撑钉限制轴向自由度，进而限制了六个自由度,用铰链压板压紧后实现工件正确定位。定位方案如下：4.2夹紧方案及夹紧装置的设计夹紧方案：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：螺旋机构切削力计算 (1)刀具： 半圆键槽铣刀 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 (2)夹紧力的计算 选用移动压板螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=6mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋铰链压板机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.3对刀装置 由于本工序采用的是XH714加工中心进行加工，数控机床采用首件试切的方式和首件进行对点数控编程的方式，无需设计对刀装置。4.4夹具的总体设计采用2个V型块和支撑钉定位，用铰链压板夹紧，2个V型块限制空间5个自由度，一个支撑钉限制一个自由度，这样就实现了完全定位，最后用铰链压板压紧即可开始加工，加工完毕可以松开螺母，卸开铰链压板，取出工件。操作简单，装卸方便，适合批量生产。4.5 定位误差分析 注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求5 仿真加工加工键槽程序O0010N10 M43 /起始N20 M3 S600 /主轴转速N30 T0303 /调用3号刀N40 G0 X50 Z-28N50 G1 X44.6 N60 G1 Z-35 F200 /N70 X40N80 G0 Z6N90 G1 X39.5N100 Z-3