虎钳的数控加工工艺设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 题题目目 虎虎钳钳的的数数控控加加工工工工艺艺设设计计 二级学院 直属学部 专业 班级 学生姓名 学号 指导教师姓名 职称 评阅教师姓名 职称 2014 年 11 月 常州工学院毕业设计 摘摘 要要 机械毕业设计 即将结束 这 几周 把这 大学几年学 的机械制造技术基础的 理论知识与实际的操作能力相结合 在指导 老师的悉心指导下 我真正的掌 握了基本的工艺规程设计和夹具设计理论 机床专用夹具等工艺装备的设计等 并学会了使用和查阅各种设计资料 手册 和国家标准等 最重要的是综合运用 所学理论知识 解决现代实际工艺设计问题 巩固和加深了所学到的东西 并在 设计过程中 学到了很多课堂上没有学到的东西 为我以后的工作打下坚实的基 础 关关键键字字 虎钳 数控加工 工艺设计 虎钳的数控加工工艺设计 目目 录录 1 绪绪论论 1 1 1 引言 1 1 2 制造业信息化的发展 1 1 3 夹具的概述 1 1 3 1 夹具的一般概念 1 1 3 2 夹具设计的基本要求 1 1 3 3 机床夹具的分类 1 1 3 4 柔性夹具 2 1 4 国内外计算机辅助夹具设计发展现状 3 1 5 SOLIDWORKS软件模块简介 4 1 6 本论文的研究目的 意义 6 2 虎虎钳钳活活动动钳钳身身的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型的的确确定定 8 2 1 虎钳的用途 8 2 2 虎钳活动钳身的技术要求 8 2 3 审查虎钳活动钳身工艺性 9 2 4 确定虎钳活动钳身的生产类型 9 3 确确定定毛毛坯坯 绘绘制制毛毛坯坯简简图图 10 3 1 选择毛坯 10 3 2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 10 3 2 1 公差等级 10 3 2 2 零件表面粗糙度 10 3 2 3 绘制虎钳活动钳身铸造毛坯简图 11 4 拟拟定定虎虎钳钳活活动动钳钳身身工工艺艺路路线线 12 4 1 定位基准的选择 12 4 1 1 精基准的选择 12 4 1 2 粗基准的选择 12 4 2 表面加工方法的确定 12 4 3 加工阶段的划分 13 4 4 工序的集中和分散 13 4 5 工序顺序的安排 13 4 6 确定工艺路线 13 5 加加工工余余量量 工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的确确定定 15 5 1 加工余量等确定 15 常州工学院毕业设计 5 2 孔切削用量的计算 15 5 2 1 钻孔工步 15 5 2 2 粗铰工步 15 5 2 3 精铰工步 15 6 夹夹具具设设计计 17 6 1 设计要求 17 6 2 确定工件的定位方案 17 6 2 1 工件的定位基准及定位平面 17 6 2 2 定位原件的选用 17 6 3 确定刀具的对刀方案和引导方式 17 6 3 1 对刀装置 17 6 3 2 确定导向装置 17 6 3 5 确定夹紧机构 17 6 4 确定工件的夹紧方案 17 结结 论论 18 致致 谢谢 19 参参考考文文献献 20 常州工学院毕业设计 1 1 绪绪论论 1 1 引引言言 夹具作为制造企业中重要的基础工艺装备 广泛应用于加工 检测和装配等 制造过程中 作为生产准备的重要组成部分 夹具设计的效率直接影响到制造的 生产准备时间和产品成本 一般来说 夹具设计过程不仅需要大量的有关零件设 计 工艺和加工的数据 同时还需要设计人员具有很丰富的领域知识和设计经验 1 2 制制造造业业信信息息化化的的 发发展展 随着计算机技术的飞速发展 实现快速生产准备的计算机辅助夹具设计 CAFD 技术成为国际上竞相研究的热点 它已经越来越多的取代传统的手工 夹具设计 与传统的夹具设计相比 计算机辅助夹具设计有着无可比拟的优越性 1 设计者从繁琐的劳动中解放出来 提高了设计的效率和设计质量 使设 计者把更多的注意力放在创新性开发上面 2 可以把夹具设计人员的经验和智慧存入计算机 构成专家系统 有利于 夹具设计技术的继承和发展 3 由于计算机辅助夹具设计采用了统一的系统程序 可以获得相对统一的 设计与优化结果 有利于实现夹具设计的 三化 即通用化 标准化 系列 化 1 3 夹夹具具的的概概述述 1 3 1 夹夹具具的的一一般般概概念念 夹具广泛用于各种制造工序中 用以将工件定位并牢固地夹持在一定的位置 以便按照产品设计规定完成要求的制造过程 为了将工件可靠定位 经常用定位 件和支撑件与工件表面相接触 以限制工件包括移动和旋转在内的六个自由度 用夹紧来抵消切削力 以保证工件牢固定位 传统夹具以专用夹具为代表主要有 四种功能 定位 夹紧 导向和对刀 1 3 2 夹夹具具设设计计的的基基本本要要求求 对夹具的基本要求就是将工件定位并牢固的夹持在一定位置 并在机床工作 台上有一定的方位 其次 还要满足其他要求 如保证夹具的生产率 容易 装卸工件 采用自动或半自动夹紧装置 切屑容易排除 操作简单并安全 如对贵重工件采用防误功能的元件 有效降低成本 考虑夹具材料和制造过 程 优先选用标准件 因此 夹具设计是一个复杂的过程 在传统夹具设计中 这些基本原理应用于具体夹具设计中主要取决于设计者的经验 从夹具设计人员 的经验中收集和表达这些知识是开发计算机辅助夹具设计 CAFD 系统的关 键 1 3 3 机机床床夹夹具具的的分分类类 单件小批生产一般选用通用夹具 可调整夹具和组合夹具等 使用这类夹具 时的调整和测量需要依赖经验 而且需花费大量时间 虎钳的数控加工工艺设计 2 大批量生产使用以上夹具会使生产效率降低 对操作人员的操作技能要求提 高 生产成本提高 为了提高加工效率和制件精度 降低对操作人员的要求 一 般使用多轴加工的专用机床加工 这种机床包含相应夹具或者设计专用夹具与通 用机床配合使用 这两种方法都涉及专用夹具的设计问题 计算机辅助制造技术的发展 制造业越来越多的使用数控机床和加工中心组 成柔性制造单元 在使用CNC 机床修改产品设计时 只要变更NC 程序 加工工艺就能随之变化 而NC 程序借助于计算机辅助编程系统只要花一天或 数个小时就能完成修改 刀具是标准化的 随时可以从市场上购买 如果还使用 现有的夹具或不用柔性夹具 FMS 就不能实现真正的柔性 所以在FMS 和 计算机集成制造系统中迫切需要能适用产品变化的柔性夹具 1 3 4 柔柔性性夹夹具具 一般来说 柔性夹具是指用同一夹具系统装夹定位在形状与尺寸上有所变化 的多种工件 工件的变化可在小范围 即在相似形状和尺寸变动不大的范围内 也可在大范围 即零件形状完全不同 尺寸变化也很大 所以柔性的概念是模糊 的 笼统的说是指与NC 机床 加工中心配合使用的 具有加工多种不同工件 能力的夹具 自20 世纪 80 年代后柔性夹具的研究开发主要沿原理和结构均有 创新和传统夹具创新两大方向发展 下表1 1 为当前研究和应用的柔性夹具 的工作原理和分类的简表 表 1 1 中原理和结构均有创新的柔性夹具如相变和伪相变式 适应性夹具 模块化程序控制式 仿生抓夹式等正处于研究阶段 有许多问题尚未解决 如相 变升降温度引起工件变形对精度的影响 伪相变材料夹紧力不大 适应性夹具适 应范围小 模块化程序控制式夹具结构太复杂 成本过高 而柔性有限 不容易 在生产中普及 因此 到目前为止 尚没有找到结构上 经济上 实用上能与传 统夹具中己具柔性的一些夹具相匹敌的新型夹具 常州工学院毕业设计 3 表表 1 1 1 1 现现代代柔柔性性夹夹具具的的工工作作原原理理及及分分类类表表 分类 柔性工作原理 子分类 组合夹具 标准元件的机械装配 槽系组合夹具 孔系组合夹具 可调整夹具 在通用或专用夹具基础 通用可调夹具 上更换元件和调节元件 专用可调夹具 的位置 模块化程序控制式夹具 用伺服控制机构变动元 双转台回转式 件的位置 可移动拇指式 适应性夹具 将定位元件或夹紧元件 涡轮叶片式 分解为更小的元素以适 弯曲长轴式 应工件的连续变化 相变材料夹具 材料物理性质的变化 真相变材料夹具 伪相变材料流态床夹具 防生抓夹式夹具 形状记忆合金 用于机器人终端器也可 用于夹具 1 4 国国内内外外计计算算机机辅辅助助夹夹具具设设计计发发展展现现状状 CADICAM 系统中 计算机辅助夹具设计 CAFD 以其本身特点是相对独 立的一部分 并和其他部分尤其是CAPP 紧密连接 广义的说 CAFD 是新 兴的计算机辅助工艺装备CAT Computer Aided Tooling 范畴 准确的说 CAPP 和 CAFD 共同构成 CAD 和 CAM 的接口 而二者彼此之间又是相互独 立的 前苏联学者在20 世纪 70 年代开始了夹具CAD 的研究工作 由于计算机 硬件和软件的落后 进一步发展受到很大的阻碍 20 世纪 80 年代欧美学者 投入这一工作 80 年代中期以后我国也开始进行研究 到现在大约经历了三代 1 第一代是交互式夹具CAD 系统 该系统应用CAD 软件建立夹具元 件库 菜单驱动的夹具装配程序 借规定的坐标系统和X Y 平面内的转动角 度来执行夹具装配操作 实际操作时费时较多 但在工业上有实用价值 2 第二代 CAFD 是基于成组技术和基于知识的变异式和生成式系统 基 于 GT 的 CAFD 系统主要用零件及夹具分类编码系统进行检索 修改生成合乎 要 求的夹具 基于知识的 CAFD 系统 主要是搜集人类夹具专家的知识整理 虎钳的数控加工工艺设计 4 成知识库中的各种规则 然后通过专家系统推理机得到各种决策 这种系统主要 解决定位 夹紧方法的选择 位置的确定 有的系统已搜集了上千条规则 但因 工件的多样性和夹具设计的复杂性 只能设计一些简单的夹具 3 第三代能生成夹具结构的商品化夹具设计系统 如美国吴士脱理工学 院容亦鸣 教授和清华大学朱耀祥 罗振璧 教授合作开发的孔系数控组合夹具 设计系统 国内有中国航空工业总公司保定向阳机械厂用AUTOCAD 开发的 组合夹具设计系统 建有元件库 交互式生成组合夹具 1 5 SolidWorks 软软件件模模块块简简介介 Solidworks 的最新版本为SolidWorks2007 它可运行于Windows NT 和 UNIX 平台上 共有六大功能 1 配置管理 配置管理是 SolidWorks 软件体系结构中非常独特的一部分 它涉及到 零件设计 装配 设计和工程 配置管理使得你能够在一个CAD 文档中 通过对不同参数的变换和组合 派生出不同的零件或装配体 2 协同工作 SolidWorks 提供了技术先进的工具 使得你通过互联网进行协同工作 通过 eDrawings 方便地共享 CAD 文件 eDrawings 是一种极度压缩的 可通过电子邮件发送的 自行解压和浏览的特殊文件 通过三维托管网站展示生 动的实体模型 三维托管网站是SolidWorks 提供的一种服务 你可以在任何 时间 任何地点 快速地查看产品结构 SolidWorks 支持 Web 目录 使得你将设计数据存放在互联网的文件夹中 就象存本地硬盘一样方便 用 3D Meeting 通过互联网实时地协同工作 3D Meeting 是基于微软 NetMeeting 的技术而开发的专门为SolidWorks 设计人员提供的协同工作环境 3D ContentCentral 是一个崭新的在线资源库 集成在solidworks2003 内 用户可以通过此插件在互联网找到世界著名的零部件供货商 并下载库中的 几百万个零部件 用户只需查询供应商的产品在线目录 直接下载三维实体模型 而不需要二次建模 3D ContentCentral 同时还为全球的机械工程师提供实时更 新的模型零件库 便于设计时的共享 3 装配设计 在 SolidWorks 中 当生成新零件时 你可以直接参考其他零件并保持这种 参考关系 在装配的环境里 可以方便地设计和修改零部件 对于超过一万个零 部件的大型装配体SolidWorks 的性能得到极大的提高 SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动 并且可以对运动的零部件进行 动态的干涉检查和间隙检测 用智能零件技术自动完成重复设计 智能零件技术 是一种崭新的技术 用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中 而同时按 常州工学院毕业设计 5 照正确的顺序完成垫片和螺母的装配 镜像部件是 SolidWorks 技术的巨大 突破 镜像部件能产生基于已有零部件 包括具有派生关系或与其他零件具有关 联关系的零件 的新的零部件 SolidWorks 用捕捉配合的智能化装配技术 来加快装配体的总体装配 智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系 4 工程图 SolidWorks 提供了生成完整的 车间认可的详细工程图的工具 工程图是 全相关的 当你修改图纸时 三维模型 各个视图 装配体都会自动更新 从三 维模型中自动产生工程图 包括视图 尺寸和标注 增强了的详图操作和剖视图 包括生成剖中剖视图 部件的图层支持 熟悉的二维草图功能 以及详图中的属 性管理员 使用RapidDraft 技术 可以将工程图与三维零件和装配体脱离 进 行单独操作 以加快工程图的操作 但保持与三维零件和装配体的全相关 用交 替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置 以便了解运动的顺序 交 替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能 5 零件建模 SolidWorks 提供了无与伦比的 基于特征的实体建模功能 通过拉伸 旋转 薄壁特征 高级抽壳 特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计 通过对特征和草图的动态修改 用拖拽的方式实现实时的设计修改 三维草图功能为扫描 放样生成三维草图路径 或为管道 电缆 线和管线生成 路径 6 曲面建模 利用共享的布局草图和多样的多体结构 SolidWorks 2007 为用户设计过 程中提供了最大的灵活性 SolidWorks 2007 目前是世界上唯一一家机械设计 软件 能够在特征层面上对多体结构进行控制的 这使得用户能够在制造之前对 设计的潜在问题进行评估 在更高的层面上对设计进行控制 通过 SolidWorks 带控制线的扫描 放样 填充以及拖动可控制的相切操作 产生复杂的曲面 可以直观地对曲面进行修剪 延伸 倒角和缝合等曲面的操作 7 钣金设计 SolidWorks 提供了顶尖的 全相关的钣金设计能力 可以直接使用各种 类型的法兰 薄片等特征 正交切除 角处理以及边线切口等钣金操作变得非常 容易 8 有限元分析 SolidWorks 是世界上第一家将结构分析的功能嵌在CAD 环境中的软件 公司 COSMOSXpress 模块使得使用SolidWorks 软件的设计和工程队伍可 以直接对设计的零件进行有限元分析 对产品的性能进行评估 而不必花大量的 时间和金钱制造昂贵的样机 动态仿真 SolidWorks 2007 是世界上第一家能够直接模拟接触式的机械机 构运动干涉的运动情况的CAD 软件公司 减少了建造样机所需的时间和费用 虎钳的数控加工工艺设计 6 驱动机械运动的模型有 电机 弹簧 重力等 同时还增加了记录和播放的功能 用户化 SolidWorks 的 API 为用户提供了自由的 开放的 功能完整的开 发工具 开发工具包括Microsoft Visual Basic for Applications VBA Visual C 以及其他支持OLE 的开发程序 帮助文件 SolidWork 配有一套强大的 基于HTML 的帮助文件系统 包括超级文本链接 动画示教 在线教程 以及设计向导和术语 数据转换 SolidWorks 2007 能够帮助设计工程师将以前的二维数据 例如 AutoCAD 数据 方便地转换为三维模型 并对不同的数据格式的文件进行管理 用户只需将二维图形或草图形状直接拖到SolidWorks 的环境中 SolidWorks 就可以根据几何形状进行三维造型 SolidWorks 2003 还支 持 AutoCAD 所谓 块 的信息 包含文字和数字的几何信息 这在任何其他 三维设计软件中是无法实现的 SolidWork 提供了当今市场上几乎所有CAD 软件的输入 输出格式转 换器 IGES IPT Autodesk Inventor STEP DWG SAT ACIS DXF VRML CGR Catia graphic STL HCG Highly compressed Parasolid graphics Pro ENGINEER Viewpoint Unigraphics RealityWave PAR Solid Edge TIFF VDA FS JPG Mechanical Desktop 1 6 本本论论文文的的研研究究目目的的 意意义义 多年来 机械制造过程中把设计蓝图比喻成工程师的语言 对于机床专用夹 具而言 也总是利用众多视图的不同投影来描绘 采用标注各种线条和符号绘图 不仅费时费力 而且一旦理解有误或形体表现 将会影响产品的制造和质量 采用计算机辅助设计方法 零件的造型如同车间中加工零件的过程一样 设 计完成以后 零件就 加工 出来了 这样不需要很强的空间想象力就可以设 计出产品的真实三维模型 经过虚拟装配 可清楚地检验出产品结构的合理性 空间布置是否干涉等问题 造型结束后 将设计模型投影到二维图纸空间 就可 自动生成工程图纸的三视图 轴侧图 剖视图等 大大方便了设计过程 形象直 观易于接受 从而达到更快地设计机械产品 本课题在探讨机床专用夹具的基本知识和基本理论的同时 研究如何利用计 常州工学院毕业设计 7 算机图形学采用计算机辅助设计专用夹具以及如何对专用夹具进行可视化设计 形成专用夹具计算机辅助设计系统 虎钳的数控加工工艺设计 8 2 虎虎钳钳活活动动钳钳身身的的工工艺艺分分析析及及生生产产类类型型的的确确定定 图图 1 1 1 1 2 1 虎虎钳钳的的用用途途 虎钳 利用螺杆或其他机构使两钳口作相对移动而夹持工件的工具 一般由 底座 钳身 固定钳口和活动钳口 以及使活动钳口移动的传动机构组成 按使 用的场合不同 有钳工虎钳和机用虎钳等类型 钳工虎钳安装在钳工工作台上 供钳工夹持工件以便进行锯 锉等加工 钳工虎钳一般钳口较高 呈拱形 钳身 可在底座上任意转动并紧固 机用虎钳是一种机床附件 又称平口钳 一般安装 在铣床 钻床 牛头刨床和平面磨床等机床的工作台上使用 机用虎钳钳口宽而 低 夹紧力大 精度要求高 机用虎钳有多种类型 按精度可分为普通型和精密 型 精密型用于平面磨床 镗床等精加工机床 机用虎钳按结构还可分为带底座 的回转式 不带底座的固定式和可倾斜式等 机用虎钳的活动钳口也有采用气动 液压或偏心凸轮来驱动快速夹紧的 2 2 虎虎钳钳活活动动钳钳身身的的技技术术要要求求 加加工工表表面面 mm 尺寸及偏差公公差差及及精精度度 等等级级 Ra m 表面粗糙度 形形 位位公公差差 阶阶梯梯面面竖竖 直直面面 7 7I IT T8 86 6 3 3 常州工学院毕业设计 9 阶阶梯梯面面横横 面面 2 20 0I IT T8 86 6 3 3 内内侧侧左左端端 面面 0 074 0 80 I IT T9 96 6 3 3 内内侧侧右右端端 面面 0 074 0 80 I IT T9 96 6 3 3 内内底底面面 2 28 8I IT T8 81 1 6 6 外外底底面面 3 36 6I IT T8 86 6 3 3 顶顶端端孔孔 2 28 8 2 28 8 I IT T8 86 6 3 3 顶顶端端深深孔孔 2 20 0 0 052 0 20 I IT T9 91 1 6 6 2 2 M M8 8 盲盲 孔孔 8 8I IT T8 8 表表 2 2 1 1 2 3 审审查查虎虎钳钳活活动动钳钳身身工工艺艺性性 分析零件图可知 内侧左端面 内侧右端面 内底面和外底面都要求切削加 工 并在轴和阶梯面的方向上均要求较高 孔 和 孔的端面均为平 0 052 0 20 28 面 可以防止加工过程中钻头钻偏 以保证孔的加工精度 钳口板槽需进行铣削 加工 加工精度要求较高 除主要工作面外 其余表面加工精度均较低 通过铣 削和钻床的粗加工就可以达到加工要求 而主要工作表面也可以在正常的生产 条件下 采用较经济的方法保质保量的加工出来 由此可知 该零件的工艺性较 好 2 4 确确定定虎虎钳钳活活动动钳钳身身的的生生产产类类型型 已知此虎钳活动钳身零件的生产纲领为Q 5000 台 年 m 1 件 台 结 合生产实际 备品率a 废品率 b 非别取 3 和 0 5 带入公式得 N Q 5000 台 年1 件 台 1 3 1 0 5 5136 4 件 台 零件的质量是1 0Kg 个 查 机械制造技术基础课程设计指导书 第 3 页表 1 3 可确定该虎钳活动钳身为轻型零件 由表1 4 知 该虎钳活动钳 身的生产类型为大批生产 虎钳的数控加工工艺设计 10 3 确确定定毛毛坯坯 绘绘制制毛毛坯坯简简图图 3 1 选选择择毛毛坯坯 由于该工件在整体工作过程中不受较大 的冲击 可选灰铸铁做为材料 而且从其形状来看选择铸造也是比较好的 该虎钳活动钳身轮廓不是很大 且生 产属于大批生产 为提高生产率和铸件精度 宜采用金属模机器造型方法制造毛 坯 毛坯的拔模斜度为 5 3 2 确确定定毛毛坯坯的的尺尺寸寸公公差差和和机机械械加加工工余余量量 3 2 1 公公差差等等级级 查表 2 1 得 公差等级为8 12 级 查表 2 5 得 毛坯铸件的机械加工余量等级为E G 查表 2 4 得 整个铸件机械加工余量 RAM 为 1mm F 级 3 2 2 零零件件表表面面粗粗糙糙度度 由零件图可知 该虎钳活动钳身各加工表面的粗糙度Ra 均大于 1 6 m 根据上述诸因素 可查表确定该铸件的尺寸公差和机械技工余量 由公式 2 1 R F 2RMA CT 2 公式 2 2 R F 2RMA CT 2 可查表确定该铸件的尺寸公差和机械技工余量 所得结果列于下表中 项项目目 m mm m 基基本本尺尺 寸寸 m mm m F F 机机械械加加工工余余量量 m mm m R RM MA A 尺尺寸寸公公差差 m mm m C CT T 毛毛坯坯尺尺 寸寸 m mm m R R 阶阶梯梯面面竖竖直直 面面 7 7 1 12 24 4 阶阶梯梯面面横横面面 2 20 0 1 12 2 4 41 16 6 8 8 内内底底面面 2 28 8 1 12 2 6 63 31 1 3 3 外外底底面面 3 36 6 1 12 2 6 63 39 9 3 3 表表 4 4 2 2 阶梯面竖直面与阶梯面横面毛坯尺寸增量一致 考虑其尺寸较小 铸造困难 所以直接铸造成直角面 同理 内底面与外底面也是如此 如图所示2 1 毛 坯简图 常州工学院毕业设计 11 3 2 3 绘绘制制虎虎钳钳活活动动钳钳身身铸铸造造毛毛坯坯简简图图 图图 5 5 2 2 虎钳的数控加工工艺设计 12 4 拟拟定定虎虎钳钳活活动动钳钳身身工工艺艺路路线线 4 1 定定位位基基准准的的选选择择 定位基准有精基准和粗基准之分 通常先确定精基准 再确定粗基准 4 1 1 精精基基准准的的选选择择 根据该虎钳活动钳身的技术要求和装配要求 选择左端面和上表面作为精基 准 零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工 即遵循 基准统一 原则 顶面是设计基准 选用其作精基准定位加工内底面与外底面 实现了设计 基准和工艺基准的重合 保证了被加工表面的要求 选用左端面作为精基准同样 是遵循 基准重合 原则 4 1 2 粗粗基基准准的的选选择择 作为粗基准的表面应平整 没有飞边 毛刺或其他表面欠缺 本例选择虎钳 活动钳身的底面和R40 的轴线为粗基准 采用虎钳活动钳身R40 的轴线作 为粗基准加工左端面 以底面作为粗基准加工上表面 可以为后续工序准备好精 基准 4 2 表表面面加加工工方方法法的的确确定定 根据虎钳活动钳身简图各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度 确定加工件各 表面的加工方法 如表所示 加加工工表表面面尺尺寸寸精精度度等等级级 表表面面粗粗糙糙度度 m 加加工工方方案案 阶阶梯梯面面竖竖直直面面 I IT T8 86 6 3 3 粗粗铣铣 半半精精铣铣 阶阶梯梯面面横横面面 I IT T8 86 6 3 3 粗粗铣铣 半半精精铣铣 内内侧侧左左端端面面 I IT T9 96 6 3 3 粗粗铣铣 半半精精铣铣 内内侧侧右右端端面面 I IT T9 96 6 3 3 粗粗铣铣 半半精精铣铣 内内底底面面 I IT T8 81 1 6 6 粗粗铣铣 精精铣铣 磨磨削削 外外底底面面 I IT T8 86 6 3 3 粗粗铣铣 精精铣铣 顶顶端端孔孔2 28 8 I IT T8 86 6 3 3 钻钻 粗粗铰铰 顶顶端端深深孔孔2 20 0 I IT T9 91 1 6 6 钻钻 粗粗铰铰 精精 铰铰 2 2 M M8 8 盲盲孔孔 I IT T8 8 钻钻 粗粗铰铰 精精 铰铰 常州工学院毕业设计 13 表表 6 6 3 3 4 3 加加工工阶阶段段的的划划分分 该虎钳活动钳身加工质量要求较高 可将加工阶段划分成粗加工 半精加工 两个阶段 在粗加工阶段 首先将精基准准备好 使后续工序都可以采用精基准 定位加工 保证其他加工表面的精度要求 然后粗铣虎钳活动钳身的阶梯面竖直 面 阶梯面横面 内侧左端面 内侧右端面 在半精加工阶段 完成顶端孔 28 顶端深孔20 2 M8 盲孔的钻 铰加工 在精加工阶段 完成顶端深孔 20 的精铰 内底面的磨削加工 4 4 工工序序的的集集中中和和分分散散 本例选用工序集中原则安排虎钳活动钳身的加工工序 该虎钳活动钳身的生 产类型为大批生产 可以采用万能型机床配以专用工具 夹具 以提高生产率 而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少 不但可缩短辅助时间 而且由于在 一次装夹中加工了许多加工表面 有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要 求 4 5 工工序序顺顺序序的的安安排排 机械加工工序 1 遵循 先基准后其他 原则 首先加工精基准 2 遵循 先粗后精 原则 先安排粗加工工序 再安排精加工工序 3 遵循 先主后次 原则 先加工主要表面 后加工次要表面 4 遵循 先面后孔 原则 综上所述 该虎钳活动钳身的安排顺序为 粗加工及一些余量大的表面 半 精加工次要表面 精加工主要表面 以及精度要求较高的表面 4 6 确确定定工工艺艺路路线线 工 序号 工序名称机床设备刀具 1 粗铣 半精铣阶梯面 竖直面 卧式铣床端铣刀 2 粗铣 半精铣阶梯面 横面 立式铣床端铣刀 3 粗铣 半铣内侧左端 面 卧式双面 铣床 端铣刀 4 粗铣 半铣内侧右端 面 卧式双面 铣床 端铣刀 5 粗铣 半精铣内底面立式铣床 钻头复合铰 刀 虎钳的数控加工工艺设计 14 6 粗铣 半精铣外底面立式铣床端铣刀 7 钻 粗铰顶端孔28 四面组合 钻床 钻头复合铰 刀 8 钻 粗铰 精铰顶端 深孔20 四面组合 钻床 钻头复合铰 刀 9 钻 粗铰 精铰 2 M8 盲孔 四面组合 钻床 钻头复合铰 刀 10 去毛刺钳工台平锉 11 中检 12 磨削内底面 平面磨床 M7120A 砂轮 13 清洗清洗机 14 终检 表表 8 8 4 4 常州工学院毕业设计 15 5 加加工工余余量量 工工序序尺尺寸寸和和公公差差的的确确定定 5 1 加加工工余余量量 等等确确定定 由表 2 28 可查得 精铰余量 粗铰余量 钻 0 06Zmm 精铰 1 94Zmm 粗铰 孔余量 查表 1 20 可以确定各工序尺寸的加工等级为精铰 T9 18Zmm 钻 粗铰 T10 钻 T12 根据上述结果 再查标准公差数值表可确定各工步的公差 值分别为 精铰 0 021mm 粗铰 0 084mm 钻 0 21mm 综上所述 该工 序各工步尺寸及公差分别为 精铰 粗铰 钻 0 052 0 20mm 0 084 0 19 94mm 孔 0 21 0 18mm 5 2 孔孔切切削削用用量量的的计计算算 5 2 1 钻钻孔孔工工步步 1 背吃刀量的确定 取 18mm pa 2 进给量的确定 由表 5 22 选取该工步的每转进给量f 0 2mm r 3 切削速度的确定 由表 5 22 按工件材料 HT200 的条件选取 切削速度可取为14m min 由公式 5 1 n 1000v d 可求得该工序钻头转速n 247 7r min 参照表 4 9 所列的 Z535 型立式钻床的主轴转速 取转速n 275r min 再将此转速代入 公式 5 1 可求出该工序的实际钻削速度v nd 1000 15 54m min 5 2 2 粗粗铰铰工工步步 1 背吃刀量的确定 取 1 94mm pa 2 进给量的确定 由表 5 22 选取该工步的每转进给量f 1 2mm r 3 切削速度的确定 由表 5 22 按工件材料 HT200 的条件选取 切削速度可取为2m min 由 公式 5 1 n 1000v d 可求得该工序钻头转速n 31 94r min 参照表 4 9 所列的 Z535 型立式钻床的主轴转速 取转速n 68r min 再将此转速代入公 式 5 1 可求出该工序的实际钻削速度v nd 1000 4 25m min 5 2 3 精精铰铰工工步步 1 背吃刀量的确定 取 0 06mm pa 2 进给量的确定 由表 5 22 选取该工步的每转进给量f 1 0mm r 虎钳的数控加工工艺设计 16 3 切削速度的确定 由表 5 22 按工件材料 HT200 的条件选取 切削速度可取为4m min 由 公式 5 1 n 1000v d 可求得该工序钻头转速n 63 69r min 参照表 4 9 所列的 Z535 型立式钻床的主轴转速 取转速n 68r min 再将此转速代入公 式 5 1 可求出该工序的实际钻削速度v nd 1000 4 27m min 常州工学院毕业设计 17 6 夹夹具具设设计计 设计虎钳活动钳身加工过程中的第八道工序 钻 粗铰 精铰顶端深孔 20 的专用夹具 本夹具用于卧式钻床 6 1 设设计计要要求求 保证加工工序正常进行 对下步工序没有影响 比对加工要求没有影响 保 证加工精度 通过夹具的合理设计 可以提高生产效率 减轻工人劳动强度 并 扩大机床的使用范围 6 2 确确定定工工件件的的定定位位方方案案 6 2 1 工工件件的的定定位位基基准准及及定定位位平平面面 由零件图和前期的工序设计和工艺规程设计可知 20 孔与 80 的外 圆同轴 故把中心孔轴线作为基准 即以外圆为定位基准 以左端的阶梯面为定 位平面 6 2 2 定定位位原原件件的的选选用用 根据 机械制造技术基础课程设计指导书 及六点定位原理的工件分析 可采用长 V 型块定位 限制4 个自由度 分别为x z 轴方向的移动和 x z 轴的转动 由于加工的 20 孔为通孔 所以y 轴的移动可以不限制 因为 20 孔的中心轴线与V 型块定位基准的外圆中心轴线同轴 所以钻削时 工件沿 y 轴的转动 对工件的加工精度没有影响 所以可以不限制 即只需一 个长 V 型块即可 6 3 确确定定刀刀具具的的对对刀刀方方案案和和引引导导方方式式 6 3 1 对对刀刀装装置置 由于加工的是 20 孔 而且采用的钻削的加工方式 所以选用钻套对刀 6 3 2 确确定定导导向向装装置置 本工序要求对被加工孔进行钻 铰两个工步的加工 最终达到所规定的加工 要求 故选用快速钻套作为刀具的导向元件 快速钻套查表9 10 钻套用衬 套查表 9 11 钻套螺钉查表9 13 6 3 5 确确定定夹夹紧紧机机构构 针对成批生产的工艺特征 此夹具采用专用的夹紧机构 6 4 确确定定工工件件的的夹夹紧紧方方案案 1 针对此工件的特点 夹具采用专用的夹紧机构 2 画夹具装配图 3 夹具装配图上标注尺寸 配合及技术要求 1 V 形块上销的配合为基轴制配合 公差等级为7 级 公差 为 0 021 2 标注关键件的配合尺寸 F6 10 h5 虎钳的数控加工工艺设计 18 结结 论论 数控机床是机电一体化 高技术含量而价格又相对较高的机床 随着航空 航天 船 舶 汽车 电子 模具等行业的不断发展 在零件的加工难度 加工精度以及加 工效率等方面对数控机床设备 加工的工艺和使用者都提出了更高的要求 对于 数控机床的使用者来说 一台新购买的数控机床到位后 首先面临的就是机床的 就位 安装及调试 它是使机床恢复和达到出厂时的各项性能指标的重要环节 通过对数控机床的安装与调试 极大地提高了数控机床的工作精度 使数控机床 的使用性能发挥到极致 能够很好地了解和掌握数控机床的调试过程及日后的维 护保养 对今后更好的使用机床 延长机床使用寿命具有很好的现实意义 数控 机床的拥有量和技术水平的高低是一个国家现代制造业实力的重要标志 数控技 术是集机 电 仪 液技术于一体的高新技术 数控机床装调维修人员在机 床生产过程中 处于组装 调试 检测等关键环节 同时还承担着产品的售后服 务工作 在数控机 床的使用中 他们还负责数控机床性能的调整和数控机床维护与维 修 数控加工工 艺流程设计的参与和实施等 鉴于数控机床与普通机床的差异性 数控技术在现代制造业中的重要性 数控 机床装调维修人员很有必要从传统的机床装 调人员中独立出来 成为一个新兴的职业 常州工学院毕业设计 19 致致 谢谢 本论文成文过程中 我得到了许多师长 同学的大力帮助 这里需要特别感谢地是我 的导师 她在我遇到困难是给了我许多