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机械毕业设计全套

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GY02-131@定位支座数控加工夹具设计,机械毕业设计全套

内容简介：

1 1 零件的用途 支座是在整个机器中比较重要的一部分，主要安装在整个机器外轮廓的外面，水平安装在零件的右下角，起的是支撑轴承和轴承固定点磁铁。由电动机的转动带动轴的转动，来传动齿轮的传动，使整个机器的运转，在这里零件起的是传动的过程。 由于支座的外形不是很复杂，而且加工的余量不是很大，零件对于零件的性能，结构等都不是要求很大使，故而零件在选材这一方面比较广泛一些。而针对于整个机器的成本和工时还有经济性的考虑，零件的材料应广泛，材料对于零件的使用要求有很好的使用性能。而且材料也是比较容易加工，不容易 变形的 。因此经过这一方面的考虑，选择铸造来铸造零件的毛坯。因为可以直接的铸造出零件的外形，由于零件的加工面不是很多，这样有利于减少零件加工的工时，而且零件材料也比较容易得到，而且有很高的耐磨性和抗震性能，这是零件非常需要的要求。选择铸件可以节约零件的材料，加工起来也是非常方便的。而且零件出现废品可以在次回收利用。铸件加工出来的精度也是满足零件的使用性能的而且还可以有效地降低零件的成本，缩短零件的加工时的时间，从而有效的提高整体加工时间和整体的经济性。 零件在加工时，也不需要很多的要求采用数控铣床。数控铣床就可以完 成零件的加工。而且零件的要求量也不是很大，在设计零件的加工工艺路线时，可以在期间加入一点别的零件的加工。这样既不影响零件的生产也可以提高其它零件的生产效率。 1.1 计算零件生产纲领 确定零件的加工类型 零件的生产产量不是很高，由于每一台的双胶印染机上面对于支座的要求是每台机器上只有一个，故零件的产量是不高的。零件可以跟着机器的需要来灵活的变动。是比较方便的。由于双胶印染机是比较大一点的机器，年生产纲领并不是很高。故对于零件的需要也不是很大。所以从零件的年生产纲领上看，零件是很小一批的，不需要生产纲领。由于 零件的要求量少也不需要太多的机床和夹具来生产，故零件的加工类型可以选用单件小批量生产类型。 1.2 研究分析被加共零件图和被加工零件的原始资料，审查改善零件nts2 的结构工艺性。 零件的工艺路线的确定不是不变的。在零件的加工中是根据零件再加工中的变化和机器对零件的需要的，要对零件做一定的调整和工艺加工路线的改变。在零件的加工过程中应在实际的需要中可以对零件的加工工艺路线做一定的调整或改变零件的工艺路线，使零件的路线更合理化。故在加工是可以提出更合理的工艺方案和改进零件的结构工艺性。 1.3 毛坯种类的选 择 （ 1）毛坯的材料和性能 由于毛坯选择的是铸件铸造出来的，在使用中对于零件的性能有很多要求。最主要的零件在使用中要有很好的耐磨性，而且在机器的传动性中也要有很好的减震性，以此来提高零件的使用寿命和零件在长久的使用中不容易变形，导致影响机器的整体运转的协调性。还有耐热抗疲劳性能、抗氧化和零件的致密性。针对这些零件的需要，在铸件材料中选择即使用又来源广泛是很难找的，在此只有灰铸铁（ HT200）是比较符合零件的需要。所以毛坯的材料为灰铸铁（ HT200）。 1.4 零件毛坯的工艺性分析 ( 1 )毛 坯应有充分、稳定的加工余量 由于零件的毛坯是铸件，应主义铸造时因砂型误差，收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不均匀，还有铸造后的毛坯的挠曲与扭曲变形的不同也会造成加工余量不充分，不稳定。因此，除板料外，铸件还是型材，只要准备采用数控铣削加工，其加工面均应有充分的余量。由于数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸，这一点该引起特别的重视，而且一定要在零件的图样注明的非加工面出增加适当的余量，造出来的零件毛坯，由于零件懂得尺寸受温度，收缩等因素的影响，不容易保证零件应有的尺寸， 这样对零件的加工有了很大的难度外，而且也非常容易出现废品和影响零件生产的工时。所以，零件在铸造时候，一定要考虑毛坯的尺寸，稳定的加工余量，这一点是保证零件合格的标准之一。 ( 2 )分析毛坯的装夹适应性 由零件图可以看出，毛坯在加工底面时，毛坯的装夹不是很好装夹，因为在零件的上面有俩个相同大小的而且距离是对称的俩个圆。由于在零件加工的第一步是铣零件的平面，由此对装夹提出了很高的要求，第一步加工底面是为了确保nts3 其他工序基准的基础。由底面作为基准而选择其他零件的定位几转。而且在装配时，零件的底面不平整也会影响装配 的过程。所以在铣床上加工时，一定要用辅助装置把零件固定住，而且还应有平行。这样加工起来就比较方面准确。还有，当加工零件上的双孔时，一定要注意俩孔的圆心；由于是先加工一边然后加工另一边，所以对圆孔的圆度不是很容易把握，因此在装夹过程中一定要注意工件在装夹中保持同心度，在铣镗床上用基本的装夹就能满足。 ( 3 )分析毛坯的变形、余量大小及均匀性 由于工件在加工中很难避免零件在加工中不变形的从零件图纸上看，由于零件的材料为铸件，铸件的抗变形的能力是比较强的。但是零件的脆性比较大。所以应在加工时注意 这一点，应对零件的变形作一定的保护措施。零件的余量不是太大，因为零件是铸件铸造出来的，加工余量并不是很大，故余量可以不做重点考虑。还有就是在镗孔时，一定要注意孔的变形和俩孔的同轴度。由于俩个孔是分别加工的，同轴度不是很容易保持，所以在加工时一定要定好零件的位置，使在加工中精度控制在零件需要的范围。 nts4 2.数控加工工艺分析 2.1 零件介绍 本次设计的是 YP2A1G 机床的支座，该零件材料为 HT200，毛坯为铸件，该零件由结合面（基准 A 面），结合面（基准 B 面）两端面（ E， F 平面），轴孔（ 100K7，130， 105， 90J7， 120， 68J7， 115）。锥销孔 2-8， 30* 10的阶梯孔， 3-M6-7H深 20 的螺纹孔。螺纹孔 3-M6-7H（在两端面上）等表面组成，加工表面较多且都为平面和各种孔加工要求比较高，适合用铣削加工。 2.2 数控加工工艺的合理性分析 在科学技术飞速发展的今天，许多现代化的机械产品，如飞机，汽车，轮船等有许多零件是复杂的，普通机床难以加工的，要求的精度也达到人们预期的数值。如果采用自动车床，虽然也能达到对加工过程实行自动控制的目的，但其控 制方式是通过预先配置的凸轮，挡块或靠模来实现的，而数控铣床是根据零件和工序卡的要求，在加工过程中不断改变刀具与工件的相对运动轨迹和加工参数（位置，速度等），使刀具对工件进行铣削加工，从而得到所需要的合格零件，并且数控机床可以一次装夹中可以完成大部分工序内容甚至全部，而普通机床却需几次装夹才能完成。对于要求复杂的零件采用计算机自动编程，提高生产效率，简化工序，从而完成对特殊零件的加工。 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种手段和技术手段的综合，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床 的产生，发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。 数控加工工艺过程是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状 、 尺寸 、 表面位置 、 表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。 2.3 数控加工工艺的特点 2.3.1 数控加工的一般特点 由于数控加工具有加工自动化程度高 、 精度高 、 质量稳定 、 生产效率高 、 设备使用高等特点，使数控加工相应形成了以下特点： （ 1） 数控加工工艺内容要求具体 、 详细 ； （ 2） 数控加工工艺要求更严格 、 精确； nts5 （ 3） 制定数控加工工艺要求进行零件图 形的数学处理和编程尺寸设定值的计算； （ 4） 制定数控加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响； （ 5） 制定数控加工工艺选择切削用量时要特别强调刀具选择的重要性； （ 6） 数控加工程序的编写，检验和修改是数控加工工艺的一项特殊内。 2.3.2 数控加工工艺的特殊要求 （ 1） 由于数控机床较普通机床的刚度好，所配的刀具也较好。而在同等情况下，所采用的切削用量通常比普通机床大，加工效率也较高，因此，选择切削用量时要充分考虑这些特点； （ 2） 由于数控机床的功能复合化程度越来越高，因此，工序相 对集中是现代数控加工工艺的特点，明显表现为工序数目少、工序内容多，并且由于在数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容复杂； （ 3） 由于数控机床加工的零件比较复杂，因此在确定装夹方式，要特别注意刀具与夹具，工件的干涉问题。 2.4零件的工艺性分析 当选择并决定某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，而可能只是对其中某一部分进行数控加 工，因此必须对零件图纸进行认真的工艺性分析，确定那些是最适合，最需要进行数控加工的内容和工序。在选择并做出决定时，应结合本单位的实际，立足 于解决难题，攻克关键和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势，具体选择时，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首先选择内容 1） 由轮廓曲线构成的回转表面 2） 具有微小尺寸要求的结构表面 3） 同一表面采用多种设计要求的结构 4） 表面间有严格几何关系要求的表面 （ 2） 通用机床难加工质量难以保证的内容应作为重点选择内容 1） 表面间有样位置精度要求但在普通机床上无法一次安装加工的表面 2） 表面粗糙度要求很严的锥面，曲面，端面等 （ 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 床上存在富余能力的基础上进行选择，一般不宜选择采用数控加工 nts6 1） 需要通过较长时间占机调整的加工内容 2） 不能在一次安装中加工完成的其他零星部位，采用数控加 很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量，现场生产条件，生产周期等情况。 2.4.1零件图样的具体工艺分析 (1) 结构分析 由图纸可知 ,该零件的加工轮廓由圆和孔 ,平面 ,直线构成。形状复杂 ,加工 ,检验都较困难 ,除粗铣平面和划线钳工 工艺 ,其余的孔均需要镗床和钻床完成。 (2) 精度分析 该零件的底面尺寸公差为 0.2 mm 其余尺寸公差为 IT4 级 ,平面粗糙度不同 ,表面孔为 R3.2um,平面为 1.6um,比较不容易加工。加工时起定位的两孔处不宜加工和装夹 ,而还有中间的横梁之间不处理好会影响整个零件的整体尺寸还有两孔的加工 ,所以对装夹方式的确定有严格的要求 ,不能产生振动 ,处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。 (3) 毛坯余量分析 支座的材料为 HT200,毛坯为铸件 ,形状与零件相似 ,各处均有单边加工 2.5mm(毛坯图略 )。零件 加工后各处厚薄尺寸相差不大 ,只是孔和起固定孔处的加工。尤其是孔的加工 ,在镗孔过程中都会产生较大的变形 ,所以应特别的注意 ,和起固定四个孔的对称。 (4) 结构工艺性分析 该零件被加工轮廓表面最大高度为 H=50-20=30mm 转接圆弧为 R3,R3 略大于0.2H,故该处的铣削工艺性尚可。零件的圆角为 R3 到 R5 不统一 ,另外 ,加工列表曲线轮廓的铣刀底圆半径应尽可能小 ,故需要多把不同底圆角半径的铣刀。 (5) 定位基准分析 该零件只有底面及 100mm 孔 (铣平面 )可作定位基准。根据上述分析针对提出的主要问题 (变形及定位 孔的加工 )采取如下工艺措施。 1） 设定定板加工 ,对工件的定位和加紧。 2） 安排粗精加工及钳工矫形。 3） 采取平面铣刀尽可能一次铣完。 4） 镗孔尽可能安排到最好 ,有利于提高钢性防止推动。 nts7 5） 在毛坯中间对称轴线外增加了凸面 ,应解决缺少的定位基准。 2.5数控加工工艺过程的拟定 2.5.1 根据前述的工艺措施 ,制定支座加工主要工艺过程 : 1） 钳工 :对零件底面和零件的划线。 2） 数控铣床 :铣底平面。 3） 钳工 :对底面进行刮研。 4） 钳工 :对孔加工划线。 5） 普通镗床 :粗精镗零件支座孔。 6） 普通钻床 :对支座上的孔表面上钻孔。 7） 钳工 :对钻的孔攻丝。 8） 数控铣床 :用平铣铣槽。 9）钳工工序 2.5.2 工步顺序安排的一般原则 1）先粗后精 2）先近后远 3）内外交叉 4）保证工件加工刚度原则 5）同把刀具加工内容连续加工原则 2.6进给路线的确定 进给路线是指数控机床加工过程中刀具相对于零件的运动轨迹和方向，也称走刀路线。它泛指刀具从对刀点开始运动起，直至返回该点并结束加工工序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入 、 切出等非切削空行程，它不仅 反映出工步的内容，也反映出工步顺序。 2.6.1 确定进给路线的主要原则 1）首先按已定工步顺序确定各加工进给路线的顺序。 2）所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求。 3）寻求最短加工路线，减少走刀时间以提高加工效率。 4）要选择工件在加工时变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄壁零件采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排进给路线。 确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，这主nts8 要是精加工切削过程的进给路线基本上都是沿零件轮廓顺序进行的 2.7 工件的装夹 2.7.1 定位基准选择的一般原则 1) 基准重合原则 2) 基准统一原则 3) 便于装夹原则 4) 便于对刀原则 2.7.2 工件定位 方案 如前所述 ,在数控铣削加工工序中 ,选择底面 100mm 孔位置对支座上两处的孔为定位基准。夹具定位元件为一面两销 ,在先铣底面上 ,应选择压板进行装夹 ,不易产生振动。为了保证底面的精度 ,需另加辅助 夹紧装置 ,避免工件松动。 2.8 切削用量的确定 2.8.1背吃刀量pa和侧吃ea的确定 从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。由于吃刀量对刀具耐用度的影响最小，背吃刀量pa和侧吃刀量ea的确定主要根据机床、夹具、刀具、工件的刚度和被加工零件的精度要求来决定的。如果零件精 度要求不高，在工艺系统刚度允许的情况下，最好一次切净加工余量，即pa或ea等于加工余量， 以提高加工效率；如果零件精度要求高，为保证表面粗糙度和精度， 采用多次走 刀。 2.8.2主轴转速的确定 1)主轴转速 主轴转速 n（ r/min）要根据允许的切削速度cv（ m/min）来确定： n=dvc1000式中： d 铣刀直径，单位 mm cv 切削速度，单位 m/mi 主轴转速 n 要根据计算值在机床说明书中选取标准值，并填入程序单中。 nts9 从理论上讲，cv的值越大越好，因为这不仅可以提高生产效率，而且可以避开生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙值。 2.8.3进给速度的确定 进给速度是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离（单位为 mm/min）。有些数控铣床规定可以选用进给量（单位为 mm/z）表示进给速度。 1) 确定进给速度的原则 1 当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产率，可选择较高（ 2000mm/min以下）的进给速度。 2 镗孔，铣削车削或精车削时，宜选择较低的进给速度。 3 刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。 4 进给速度应与主轴 转速和背吃刀量相适应。 2) 进给速度的计算 切削进给速度 F 是切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位mm/min。它与铣刀转速 n、铣刀齿数 z及每齿进给量zf（ mm/z）的关系为： F= znfZ 式中： F-每齿进给量的选取（ mm/z）。 z-铣刀齿数。 n-铣刀转速，单位为 r/min 式中的进给量，粗车时一 般取为 0.12-0.20mm/z，精车时常取 0.02-0.3mm/z。 2.9加工刀具的选择 2.9.1选择数控刀具通常应考虑的因素 随着机床种类、型号、工件材料的不同以及其他因素而得到的加工效果是不相同的，选择刀具应考虑的因素归纳起来应为： 1) 被加工工件的材料及性能 2) 切削工艺的类别 3) 被加工件的几何形状 、 零件精度 、 加工余量等因素 4) 要求刀具能承受的背吃刀量 、 进给速度 、 切削速度等切削参数 5) 其他因素，如生产现场的实际状况（操作间断时间 、 振动 、 电力波动或突出nts10 中断）。 2.9.2面铣刀主要参数的选择 标准可转位面铣刀直径为 16-630mm。粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，选小直径铣刀可减少切削力扭矩，精铣时铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度，以提高精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。支座粗铣时选 20mm，精铣时选 30mm。 2.9.3钻孔刀具及其选择 普通麻花钻的应用最广泛，尤其是加工 30mm以下的孔时，以麻花钻为主，麻花钻有高速钢和硬质合金钢两种。它主要由工作部分和柄部组成，工作部分包括 切削部分和导向部分。 麻花钻导向部分起导向、修光、排削和输送切削液作用，也是切削液的后备，根据柄部不同，麻花钻有莫氏锥柄和圆柱柄两种，直径为 8 80mm 的麻花钻多为莫氏锥柄，可直接装在带有莫氏锥孔的刀柄内，刀具长度不能调节，直径为 0.1 20的麻花钻多为圆柱柄，可装在夹具头刀柄上，中等尺寸麻花钻两种形式均可选用。 麻花钻有标准型和加长型，为了提高钻头刚性，应尽量选用较短的钻头，但麻花钻的工作部分应大于孔深，以便排屑和输送切削液。 2.9.4镗孔刀具及其选择 镗孔刀具的选择，主要问题 是刀杆的刚性，要尽可能地防止或消除震动， 1) 尽可能选择大的刀杆直径，接近镗孔直径； 2) 尽可能选择短的刀杆臂（工作长度），当工作长度小于 4倍刀杆直径时可用钢制刀杆，加工要求高的孔时最好采用硬质合金刀杆，当工作长度为 4-7倍的刀杆直径时，小孔用硬质合金刀杆，大孔用减振刀杆，当工作长度为 7-10 倍的刀杆直径时，要采用减振刀杆。 3) 选择主偏角（切入角 kr）接近 90 或大于 75 4) 选择涂层的刀片品种（刀刃圆弧小）和小的刀尖圆弧半径（ 0.2mm） 5) 精加工采用正切 削刃（正前角）刀片和刀具，粗加工采用负切削刃刀片的刀具。 6) 镗深的盲孔时，采用压缩空气或冷却液来排屑和冷却。 7) 选择正确，快速的镗刀柄夹具 . nts11 3.工艺规程的制订 3.1零件的工艺性分 析 3.1.1 工序 10 划线 当从铸件车间去来毛坯之后 保证工件的加工精度需先对工件的毛坯进行划线在满足对 100mm 及 90mm 中心找正的情况下进行划线。同时 ,划出 A 平面 (69 尺寸 ),尺寸 315 两端面 , 40mm 键槽加工线及尺寸 42,51mm 内侧加工线。 3.1.2 工序 20 数控铣床 加工 当零件划完线以后，在数控铣床上进行 平面、侧面、端面加工，数控铣床用平铣，顺铣的方式来铣零件，零件加工时的找正方法是划线找正加工。零件的装夹是用虎钳把零件倒过来，里面放上垫块保持零件的平衡，在零件与虎钳接触的地方用软薄铝垫上来保护零件的完整性和平面度。第一遍先粗加工 一遍铣平面和侧面，加工完再把虎钳松开，第二遍粗铣加工再夹工件时，不要把工件夹的过紧，可以松点，这样是为了保证零件的 平整度。然后把零件放正过来，装夹要平稳，在旁边夹紧也要垫上薄铝，然后开始铣零件的端面。铣完后零件第二步就算完成。 3.1.3 工序 30 刮研 当零件加工完以后，由 工序 30 到工序开始，在加工过的地方钳工进行刮研。这样是为了保证零件底面和侧面的平面度，这一点是很重要的，因为在零件加工是以底面为基准的，所以零件的底面精度要保证准确。 3.1.4 工序 40 镗孔 零件的第四步是在 普通 镗床上完成， 在加工出两端平面后， 保证 100 mm 和 90 mm 两孔的中心孔的定位后对其进行镗孔 。零件的装夹是用普通的夹具压板装夹的，这里 一定要注意零件装夹的平稳。零件先横着装夹为了是在铣床上铣零件的端 面并不是很平整，这是为了修正使零件的端面平整。加工完以后 ，开始加工孔，孔的精度要求很高，加工孔时一定要注意量具和塞规之间的运用，这样就可以保证零件的相对精度，在加工时还需要一些基本的辅助工具来使孔的加工更准确。在孔加工时要用上检套和检棒的辅助来加工零件。以上加工完以后在以孔为中心，用同轴度和尺寸距离来保持凸耳的中心距离，先在镗床上钻中心孔然后开始镗孔这个孔的圆心保持是以大圆孔的同轴度来确定的，一定要注意零件之间的同轴度和距离的保持，在零件 两 个孔都nts12 镗完以后，需要加工孔的端面上的 3 M6 的螺纹孔，在端面上已经划过线，然后用镗床的分度功能来镗出每个圆孔端面的螺纹孔 ,先 由中心钻钻孔的中心，然后在由比孔小一号的钻头钻孔。最后在用 M6 的丝锥进行攻丝完成螺纹孔的加工。 3.1.5 工序 50 划键槽、中心线 在零件镗完孔以后，开始划零件的中心线，中心线的确定是根据两孔之间的距离来确定的，然后确定中心线开始计算键槽的中心，是由中心线和侧面的距离来确定中心的，开始划键槽的中心和键槽的形状。 3.1.6 工序 60 钻孔 当零件划完线以后，在摇臂钻床上来进行键槽孔的加工零件的装夹是用压板和钻模来相互辅助夹紧的，然后在划线的键槽上找正中心找中心孔，开始钻圆孔，钻孔时一定要注意孔的中心与侧面 之间的距离。 3.1.7 工序 70 铣键槽 在数控铣床上铣零件的四个键槽 4-10*18 长槽至要求 。 ，零件的装夹是用老虎钳固定的，老虎钳与工件接触的地方要用薄铝垫着夹紧。然后，用顺铣的方式来铣零件的四个键槽根据零件划线的形状，铣完以后去掉零件上的毛刺，看零件与图纸上的尺寸还有什么需要加工的，如没有的话零件已完成加工要求，然后检查合格入库 。 nts13 加工步骤拟定如下 : 1划重要尺寸的加工线 2 铣基准平面 A 面与 B 面 3 刮研基准平面 B 面 4 镗孔 100 mm 和 90 mm 的 中心孔 ,加工螺纹孔以及销孔 5 划槽、中心线 6 钻孔 7 铣 槽 nts14 结 束 语 本次毕业设计中我通过认真仔细地分析了零件图纸，熟悉产品的用途，性能及工作条件明确零件在产品中的位置和功用 ,找出主要技术要求与技术关键 ,以便保证在制订工艺规程时采取适当的措施。 本次毕业设计使我能综合运用机械制造工艺学和数控加工工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（ YP2A1G 机床的支座）的工 艺规程的能力，达到了本次设计学以致用的目的。在本次设计中也是熟悉和运用相关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为未来从事的工作打下良好的基础。