数控夾爪毕业设计.doc

QQ740694182XX学院学生毕业设计（论文）报告系 别： XX系 XXXX 专 业： 数控技术应用 班 号： 数控XXXX 学 生 姓 名： XX XX 学 生 学 号： XXXXXXXX7 设计（论文）题目： 夹爪零件数控加工工艺设计 指 导 教 师： xxxxxx 设 计 地 点： xxxxxxxxxxxxxxx学院 起 迄 日 期： 夹爪零件数控加工工艺设计目 录一 设计内容总述. .7二 零件的工艺分析. 72.1零件图样基本分析72.1.1毛坯材料分析 72.1.2零件的结构工艺分析 72.1.3零件的作用 72.2零件图样工艺方案基本分析 . 82.3装夹方案分析 . 82.4加工方法与加工顺序及进给路线分析 .92.4.1加工方法的确定.92.4.2加工顺序.92.4.3加工工序选择原则.92.5刀具的选择122.6切削用量的选择13三 工艺规程设计133.1毛坯的选择133.2工艺路线的设计13 3.2.1确定基准.133.2.2制定工艺路线.133.2.3确定工序路线.143.2.4选择加工设备.153.2.5计算加工余量.163.2.6保证表面粗糙度.17四、技术要求与技术经济性分析.184.1.技术要求分析184.2.技术经济性分析.18五 数控加工程序的编制以及加工.18六 总结.19七 参考文献.2121专业代做数控 夹具 模具 机械 造型 机电 土木 等理工科毕业设计 另有大量毕业设计出售 质量保证价格优惠QQ740694182一、设计内容总述数控加工工艺课程设计是在我们学完了大学的全部基础课程。技术基础课程以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学的课程的一次深入的综合性的连接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。培养我们综合应用所学专业知识好专业技能，提高解决实际问题的能力，从儿达到巩固、深化所学知识好技能的目的。题目是给的个夹爪造型设计，我们设计的夹爪造型主要由曲面构成，这就需要数控机床来加工完成，需要对曲面加工的工艺分析，加工刀具的选择，专用夹具的设计。这样达到了做毕业设计的目的。在这次设计中，我们要综合运用到数控技术知识、机械设计与制造知识、机械制图知识、AutoCAD知识等所学过的课程知识中的相关理论，并结合平时在实习过程中的实践知识，独立的去分析和解决问题，以达到准确、全面、快速的完成设计任务的目的。在设计中，要对设计任务进行全面的分析，然后绘制零件图纸、夹具图纸、装配图纸等，然后要对各种工艺文件进行规范，最后将各技术文件装订成册。在设计中，为了能够解决各种问题，要懂得利用团队资源，大家协作才会容易做到全面。而对于疑难问题，除了向指导老师请教之外，自己也可以查阅各种资料和手册来解决，以增强我们的实际动手能力，使我们在向社会一线工作岗位过渡的过程中又进了一步。我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。从锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个坚实的基础。我也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。由于能力有限，设计尚有很多不足之处，恳请老师给予指教。二、零件图样基本分析零件图图12.1.1零件毛坯材料分析毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料，形状，生产性质以及在生产中获得可能性有关。毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、铸造3、锻造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，所以我们组选采用型材加工的方式加工毛坯。本零件的生产方式为小批量生产，所以加工方式中的铣削加工，它比较符合经济性。材料选择：铝， 强度极限b600MPa，屈服极限s 355 Mpa，伸长率16%，217HBS硬度229HBS，经适当的去毛刺以后。2.1.2零结构工艺分析该零件主要由平面、外轮廓,曲面及孔组成。上面主要由S弯曲型两个拨叉，四周由平面组成，四个角倒直角、及两圆角R6，夹爪零件是平面组成，有一个通孔，两个螺纹。图1所示的夹爪零件板，材料为铝，毛坯（长X宽X高）为143x50x35,小批量生产，该零件主要由平面、外轮廓及孔组成。其中长143、宽50、厚度35和各直角尺寸为定型尺寸，整个零件的上表面精度要求较高，整个零件的上表面的粗、精加工应分开进行，以保证粗糙度的要求。同时以底面定位，提高装夹刚度和精度以满足上表面的精度和保证上表面与四周的垂直度。先粗加工夹爪零件板四周、上表面的平面及大圆孔，再钻孔精加工小孔，最后在对夹爪零件板反面进行类似加工。2.1.3零件的作用该零件是一个夹爪零件，主要是一个外观造型，反应一个支架作用的功能造型。2.2零件图样工艺方案基本分析该零件粗、精加工分开，先加工四周再加工上表面，采用统一基准，都以下表面作为基准和点位。2.3装夹方案分析由于夹爪零件板的加工面比较多，不好装夹。为了提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度需要设计专用夹具，选用码仔装夹。根据前面定位基准的选择，决定使用码仔工艺夹具。其特点是，利于分中打表及校准，一次性装夹提高加工的精度，且主要使用于中小批量生产。码仔（夹具）如下图：专用夹具的设计：本设计中，采用两组夹具，分别对工件进行正反两面的铣削进行装夹，由于本次毕业设计以数控加工为主，在此就不一一列举夹具的设计，只说明夹具的装夹方案。一、第一次装夹方案如下：铣削工件左右方向，采用前后装夹的方式固定。二、第二次装夹方案如下：铣削工件第一面余量（第一步加工夹具位置），采用左右装夹的方式固定。三、拆下加工第二面，用另一套夹具前后装夹，成型小孔采用销钉定位。2.4加工方法与加工顺序及进给路线分析2.4.1加工方法的确定在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定，由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳方案。同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工具的具体情况和我们的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案：加工表面 表面粗糙度 公差/精度等级 加工方法四侧面 Ra3.2 IT8 外形铣削内部面 Ra3.2 IT8 挖槽、曲面铣削钻孔 Ra3.2 IT8 啄式铣削螺纹 Ra3.2 IT8 钳工附录（工艺过程卡片）。2.4.2加工顺序当零件的加工质量要求较高的时候，往往不可能用一道工序来满足要求，而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理的使用设备、人力，零件的加工过程通常按工序性质不同，可以分为粗加工 ，半精加工，精加工三个阶段。而对于这个夹爪零件板零件其工序可以分为粗加工、半精加工、精加工。其工序为：1. 铣侧面，主要作用是去除表面多余的毛坯材料。2. 铣内部曲面，主要作用是去除上曲面多余的毛坯材料，使毛坯接近零件外形。3. 半精加工外形，主要作用是去除利角处的铣削余量，进一步接近零件外形。4. 精加工外形，主要作用是达到零件要求的尺寸精度、表面质量，成形零件。5. 钻铣小圆孔，主要作用是到达零件要求的尺寸精度、表面质量，成形零件。2.4.3加工工序选择原则1、采取先加工外形，后加工轴孔的顺序2、先粗后精 加工零件时即要先安排粗加工工序及半精加工工序，再安排精加工工序，粗加工将在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削效率，另方面满足半精加工及精加工的余量均匀性要求，若粗铣后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精加工，以此为精加工做准备。3、工序划分的确定工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少了安装次数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产效率的机床。工序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比较简单，机床调整工作简化，对操作工的技术水平也要求低些。综上所述：考虑到工件是小批量生产的情况，采用工序集中。辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除锈，退磁，检验等。4先外形后圆孔该零件有外形和不同大小的孔，所以孔排后加工2.5刀具的选择铣刀的刀角有前角、后角、主偏角、副偏角、刀倾角。本零件选用平底白钢刀具及钻嘴刀具加工。铣刀的齿数为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种。由于零件要求切削时的稳定性所以采用齿数为4的铣刀。1.平底立铣刀加工时为了更好的去除四个侧面的多余材料而选用的刀具，由于其刀具直径为10mm，所以抗震强度差，加工时要尽量消除其震动。主偏角为8890前角采用双负前角。平底立铣刀如下图2.球头铣刀 为了更好的加工上曲面保证其表面质量而选用的刀具，其常常用于曲面的精加工，刀头和曲面的贴合性好能加工高表面质量的曲目零件，其直径5mm。（备注：刀杆的长度选用统一的长度根据实际而定）球头铣刀选择直径5.0 mm2.钻嘴 为了更好的加工孔，特别是小孔，常用钻嘴进行加工，也就是麻花钻。（备注：刀杆的长度选用统一的长度根据实际而定）钻嘴铣刀选择有: 1.直径6.0 mm；2. 直径4.2 mm。2.6切削用量的选择切削用量的选择，对切削功率，刀具磨损，加工质量和加工成品均有影响。切削用量的选择的一个总的原则：首先应选择尽量大的背吃刀量，其次选择最大的进给量，最后是选择最大的切削速度。在粗加工时，首先选用尽可能大的背吃刀量，其次要根据机床的动力和刚性等条件，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具的耐用度确定最佳的切削速度。在精加工时首先根据粗加工后的余量，确定背吃刀量，再根据已加工表面的粗糙度要求选取较小的进给量，最后再保证刀具的耐用度的前提下尽可能选择较高的切削速度。另外要据实际情况考虑周全，最后做出比较合理的最终方案。经察取资料与实际考虑1.铣削要素Vc铣削速度（m/min）Vc=(d0n)/1000d0铣刀外径（mm）n_铣刀转速（r/min）f铣刀每转工作台移动距离，即每转进给量（mm/r）fz铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量（mm/z）Vf进给速度（mm/min）Vf=fn= fzzn参考切削用量简明手册可以根据所选择的铣刀和材料来确定切削用量。通过以上公式来计算可以得到合理的切削用量。 三.工艺规程的设计3.1毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料，形状，生产性质以及在生产中获得可能性有关。毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、铸造3、锻造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，所以我们组选采用型材加工的方式加工毛坯。本零件的生产方式为小批量生产，所以加工方式中的铣削加工，它比较符合经济性。制定机械加工工艺规程时，正确选择毛坯，对零件的加工质量，材料消耗和加工工时有很大的影响。毛坯的尺寸、形状越接近成品零件，材料的加工余量越少；但是毛坯的制造成本就越越高。应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工成本来确定毛坯类型，以求最好的经济效益。机械加工中常用的毛坯有铸件、锻件、冲压件和型材等，选用时主要考虑以下几个因素：（1）零件的材料与力学性能 据此大致确定了毛坯种类。例如铸铁零件用铸造毛坯，形状简单的钢质零件，力学性能要求低，常用棒料，力学性能要求高的用锻件；形状复杂力学性能要求低用铸钢件。（2）零件的结构形状与外形尺寸 例如阶梯轴零件各台阶直径相差不大时可用棒料，相差大时可用铸件；外形尺寸大的零件一般用自由锻件或是砂型锻造，中小型零件可用模锻件或压力锻造；形状复杂的的钢质零件不宜用自由锻件。（3）生产类型 大批量生产中，应采用精度和生产率最高的毛坯制造方法。铸件采用金属模机器造型，锻件用模锻或精密的锻造，在单件小批量生产中用木模手工造型或自由锻造来制造毛坯。（4）毛坯车间的生产条件 在选择毛坯时应考虑工厂毛坯车间的生产条件。（5）利用新工艺、新技术、新材料的可能性，例如采用精密锻造、压铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等，可大大减少机械加工劳动量。综上，此夹爪零件板造型的材料为铝合金，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属小批量生产，推荐使用型材与锻件，但考虑到生产条件的局限性，我们尽量选择高效、低成本、制造周期短的毛坯生产方法。3.2工艺路线的设计3.2.1确定基准基面先行原则 由于该零件的定位原则不变，也就是基面不变。所以先加工哪个表面是看其他因素。零件从粗加工到精加工都是采用的夹具定位的，可以不考虑基面先行原则。该夹爪造型同时以底面为定位基准。定位表面为粗基准，即夹爪零件板造型的下表面。精基准的选择:精基准的选择原则：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则、便于装夹原则。我们主要考虑到凸模上表面精度比较高，因此我们以螺钉定位表面为精基准。3.2.2制定工艺路线根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步加工工艺路线，具体方案如下：方案：本零件加工需要二面加工。具体加工方案附表夹爪零件工艺分析性分析 1.零件图3.2.3确定工序路线零件的加工工序通常包括切削加工工序、和辅助工序。这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产率和生产成本。因此，在设计工艺路线时，应合理安排好切削加工、和辅助工序的顺序，并解决好工序之间的衔接问题。切削加工工序安排应遵循如下原则：A、外形先行原则：该零件进行加工时，要将夹爪零件板造型的外形先加工出来，再以已加工的外形为基准，在来加工大圆孔和小圆孔，先粗加工在精加工出来。B、先粗后精原则：即要求先安排粗加工工序，再安排精加工顺序。粗铣可以在较短时间内将工件表面上的大部分余量切掉，这样一方面能提高金属切削效率，另一方面可以满足精铣的余量的均匀性，若满足不了精加工的要求，则进行半精加工。C、先外形后圆孔原则：该夹爪零件板造型有大小不同的孔需要加工。D、先主后次原则：精基准外形要先加工，而夹爪零件板造型圆孔为主要表面。应先加工。3.2.4选择加工设备数控系统选择的是FANUC OiM系列，其基本构成是由主板和I/O两个模块构成。主板模块包括主CPU、内存、PMC控制、I/Olink控制、伺服控制、主轴控制、内存卡I/F、LED显示等；I/O模块包括电源、I/O接口、通信接口、MDI控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。机床名称数控铣床型号XK5032项目单位数值工作台面积mm3201220工作台纵向行程mm1050工作台横向行程mm560升降台垂向行程mm450T型槽数及宽度317.46T型槽间距mm80工作台允许最大承重Kg300主轴孔锥度莫氏锥度主轴套筒行程mm150主轴转速范围高速档（当用96.52mm/127mm带轮时）80-4500r/min低速档（当用71.12mm/162.56mm带轮时）45-2600r/min主轴中心至床身导柜面距离mm330主轴端面至工作台面距离mm90-490铣削进给速度范围m/min0.005-2.5快速移动速度m/min5主轴电机kw3.7/5.5进给电机kw3Nm AC；3.6Nm AC冷泵电机w40 AC润滑电机w3机床净重kg2200分辨率mm0.01定位精度mmX轴 0.06； Y轴 0.05； Z轴 0.04重复定位精度mm0.025平均反向值mm0.0153.2.5选择工艺准备该夹爪零件板造型采用夹具装夹，夹爪设计方案见CAD图和3D装配图3.2.6计算加工余量根据各资料及制定的零件加工工艺路线，我们采用计算与经验相结合的方法确定各加工余量，以保证尺寸精度，提高效率。具体如下表所示：加工表面毛坯余量（mm）加工余量(mm)粗加工精加工上表面00.250内槽面00.250左右表面10.2503.2.7保证表面粗糙度 该工件上表面粗糙度为3.2，其余的均为6.3。为了取得合适的表面 粗糙度值。我们应从一下几个方面考虑：1） 合理选择刀具的几何参数。2） 使用刀具时，应合理限制其后刀面的磨损程度。3） 合理选择切削用量 采用较高的切削速度、较小的进给量和较小的背吃刀量。4） 合理使用切削液。5） 采用合理的加工工艺，适当提高被加工零件的效率3.3加工方案比较与分析加工方案的选择，直接影响到技术经济性的好坏。对于本次所设计的夹爪造型零件，其加工方案是很多的，我们的已选方案是最为保险、最能保证其精度要求的，同时也是顾全经济性的一种合理的加工方案。加工路线的确定：a) 保证被加工工件的精度和表面质量。b) 尽量缩短走刀路线，减少刀具的空行程，提高生产效率。c) 应使数值简单，程序段少，以减少编程的工作量。从这三个方面的因数及经济的实用性考虑.具体方案分析见附表夹爪零件工艺性分析这种加工方案，对外表面的精度也有保证。工序简单，用UG自动生成的程序比较少，加工时间短，走的空刀比较少，这样效率比较高。故此采用方案。在经过种种方案的比较后，综合各方面因素，在保证零件精度的基础上，得到最好的经济性。四.技术要求与技术经济性分析4.1技术要求分析 夹爪零件板造型的上表面在平面与外形面接刀的地方没有刀痕，而且表面的粗糙度要求高，就需要选择合理的选择切削用量 采用较高的切削速度、较小的进给量和较小的背吃刀量，合理使用切削液采用，合理的加工工艺，适当提高被加工材料的硬度。刀具要选择平底立铣刀。4.2.技术经济性分析本次设计为夹爪零件板造型加工工艺规程及数控编程。由于此零件属于小批量零件生产，加工时需要考虑技术经济性，如选用数控铣床FANUC OiM大量的有次序的加工，可节约时间。另外在加工中合理安排工序，如采用减少加工工序和工序集中等方法，合理选用切削用量要素。Vc、do、n、vf都能保证零件质量，不易报废。五、 数控加工程序的编制以及加工数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，其分为手工编程和自动编程。其中手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。而对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，此则称为自动编程。此次设计的夹爪零件板造型零件，主要由外形倒角及圆孔构成，选用数控编程加工。具体来说，数控编程是指根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向、工艺参数及辅助动作等，用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件，并将程序单的信息制作成控制介质的整个过程。而其代码格式又因数控机床所采用的数控系统的不同而不同，但它们之间均有相通之处。应用了多把刀具，用到了刀具的补偿有刀具长度补偿与刀尖圆弧半径补偿。在加工时应该正确操作，正确的对刀，正确填写参数。六、总结与体会经过毕业设计这个过程之后,我才更深刻的体会到学习科学技术的必要性重要性以及艰难性，之前我是不可能想像一个毕业设计竟然涵盖了如此多和广的知识面，其复杂程度也是大大出乎我的意料的。也正因为如此，我对自己在专业方面所掌握的知识点也有了一个更清晰的认识，更全面的了解。这些体会是我在没有经历这个毕业设计之前所无法想像的。在此课题的设计过程中，我们以严谨、求实、科学、探索的态度去认真的完成设计的每一个步骤。通过此次对轴类零件的设计，不但巩固了我们所学习的基础知识，同时也学到了许多课本以外的东西；它不仅仅提高了我们的自学能力，也培养了我们的协作能力。在组员同学之间的相互探讨中，我明白了自己独立思考的不足，那么经过讨论也就弥补了这一点，使我知识面得以扩张，真是受益匪浅。在设计中，我明白了理论与实际相结合的重要性，它不仅包括课堂上学的有关知识要与技能练习相结合，还包括我们对于社会实际的了解与接触。在设计过程中，我们将所学的理论知识运用到实践中，不仅加深了我们对专业理论知识的理解，而且也丰富和发展了我们对于书本上知识的认知，只要我们去探索就可以将书本知识转化成为更高层次的经验、技能和技巧。此时为期一个多月的毕业设计即将结束了，在这段时间里受益非浅。在刚拿到这个课题时，的确心里很没底，看这零件图不知从何下手，在指导老师的指导下，经过几天的认真分析和查阅相关资料才有了点头绪。随着对零件图的全面理解，设计工作也全面展开，在本次设计过程中，我们查阅了大量的相关书籍，如：机械加工工艺手册、切削用量简明手册、机械制造工艺设计简明手册、机械制造技术等。通过对这些资料的查询，提高了我们的自觉动手能力。而且在此次设计中考虑