钻模板工艺设计及数控编程.doc

毕业设计（论文）题目：钻模板工艺设计专 业: 机械制造及其自动化班 级: 机制* 姓 名： * 指导教师 : * 毕业时间 ： 2017年04月 2摘要本次毕业设计是为了让我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和放法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也能熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践。本设计是一个中等复杂零件的钻模板工艺设计。零件的主要加工表面是平面及孔。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔的加工精度。基准的选择以杠杆 外圆面作为粗基准，以 孔及其下表面作为精基准。先将底面加工出来，然后作为定位基准，在以底面作为精基准加工孔。整个加工过程选用组合机床。在夹具方面选用专用夹具。考虑到零件的结构尺寸简单，夹紧方式多采用手动夹紧，夹紧简单，机构设计简单，且能满足设计要求。关键词：工艺；夹具；设计AbstractThis graduation design is to enable us to comprehensive use of machinery manufacturing technology basic theory, and combining with the production practice middle school to the practice knowledge, independent analysis and solve process problems and have the ability to process the design of a moderately complex parts and using the basic principle of fixture design and method to design the scheme of the fixture, ability to complete the design of fixture structure, can also be a practice basic skills and familiar with the application of the manual, charts and other technical data and technical documentation etc.This design is a medium complex parts of the drilling template process design. Parts of the main processing surface is flat and hole. Generally speaking, it is easy to guarantee the machining precision of the plane than the hole. Therefore, the design follows the principle of the first face and the back hole. The machining of the hole and the plane is divided into rough machining and finish machining to ensure the machining precision of the hole. The selection of the datum is based on the external surface of the lever as the coarse datum, and the hole and the lower surface as the precise datum. First, the bottom surface processing, and then as the positioning benchmark, in the bottom of the hole as a fine benchmark. The whole process of the combination of machine tools. In the fixture selection of special fixture. Taking into account the simple structure of the parts of the size, clamping methods are more manual clamping, clamping simple, simple design, Keywords: plug; machining; programming; process目 录第一章 前言61.1 ZM-钻模板国外的发展61.2 ZM-钻模板国内的发展81.3 小结12第二章 ZM-34钻模板工艺路线的确定132.1 ZM-34钻模板工程图132.1.1 ZM-34钻模板结构特点132.1.2 ZM-34钻模板的工艺分析142.2 加工精度分析142.3 加工方法的确定142.4 工艺路线的拟定15第三章 ZM-34钻模板各工序规程设计163.1 毛坯的选择163.2 确定机床及装夹方法173.3 工步设计173.4 钻模板各工序的加工193.4.1 加工底面（基准面A）193.4.2 加工轮廓203.4.3 钻孔223.5 制作刀具卡片233.6 制订工序卡片23第四章 程序264.1 程序分析264.2 程序代码264.2.1 工序1、2、3程序代码（见附录）26总结27参考文献28致谢29第一章 前言1.1 ZM-钻模板国外的发展中国是世界上机械生产大国，但离机械强国的距离较远，一方面国产机械产品的技术、质量距国际先进水平还有较大差距，行业的生产集中化程度很差，企业经营效率仍很低，自主开发能力和企业盈利能力差距仍大，还缺乏在国际市场上有竞争力的品牌。虽然经过多年的市场经济的引导，通过引进技术、与跨国公司合资和合作生产，在技术要求上力争贯彻ISO质量管理体系标准，全行业总体的产品质量水平有所提升，但我国工程机械产品质量水平依然不能令人满意，这一积极因素使得我国机械行业市场竞争力在国际市场上处于一定的地位，但是相比于欧美发达国家而言，仍然处于二流水平，现实不容乐观。作为市场核心因素的产品技术质量上看，问题依然很严峻，主要表现为可靠性差，寿命低，早期故障多;从产品的市场包装上看，外观造型呆板，设计单一不够鲜明;这些来自产品的直接的低恶因素，导致工程机械产品的市场反应差，在国际市场上而言，其占有率相比发达国家而言，差别较大。同时，部分工程机械行业由于仅仅限制于国内市场，在量上大做文章，使得生产的机械产品存在着产能过剩的危机；尽管“十五”规划的实施，使得产能过剩得到一定的条件，逐渐降低80%以下，但20%的过剩产能仍然是一个很为严重的问题，它不仅仅暗示着国内企业的效益低下，另一方面也指示了目前国内企业所必须面临的企业生存以及优化发展的困境。而且随着我国加入WTO以后，外资企业的不断涌进，必将对行业生存状况带来更大的压力，因此着眼机械行业长远发展是非常重要的工程机械行业的长远发展依然得从产品技术质量着手，工程机械作为技术含量很高的机械产品，它的质量水平受制于国内整个经济技术水平。随着中国加入WTO以后，中国已逐步融入全球一体化的经济范畴，实施全球采购已成必然趋势，在国家“十五”优厚内部环境以及国际大熔炉的大好时机下，我们应该完全有条件在短期内把中国工程机械产品的质量提高一步，加快脚步对工程机械行业进行产业结构调整，这是提高企业竞争力的必由之路全行业水平有待进一步提高，这是很明了的。抓紧发展的大好时机，踏实认真地改善自己的工作，增强危机意识、竞争意识和质量意识，共同努力把行业水平再提高一步，这才是现在的关键机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别是近年来计算机的高度集成化，开始采用了计算机集成制造系统，大大加快了机械自动化的发展，但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。目前国外工程机械发展总的趋势:发展快，水平高，工程机械产品向着系列化、模块化、大型化和微型化方向发展;电子化、信息化、智能化水平不断提高，而且这几个方面高度交叉融合，彼此间的界限越来越模;环保节能新技术将得到推广;可靠性、安全性、舒适性、将得到高度重视;面向工程机械产品生命周期的系统设计将广泛采用、面向施工工艺的研究将不断加强。工程机械发展正由动力革命变成控制革命，由液压手动控制发展为机群集中控制，电气设计由仪表检测、断电器控制发展到现场总线控制系统。产品的发展走过了从工程机械机电一体化发展到机器人化的过程。工程机械机器人20世纪90年代发展的重要标志，也将21世纪各类工程机械发展的总趋势。1.2 ZM-钻模板国内的发展改革开放以来，机械工业充分利用国内外两方面的技术资源，有计划地进行企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平以及经济效益有了很大的提高，为繁荣国内市场、扩大出口创汇、推动国民经济的发展起了重要作用。 目前，大批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种模式中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间、降低生产成本，所以，按手动夹紧的方法已不能满足生产发展的要求，而气动、液压夹紧等夹具正是适应这一生产模式的工装设备。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式,也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。加工工艺作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在20世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的加工工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。它是制造业中重要工业部门，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等部门主要的加工技术，也是这些工业部门迅速发展的重要因素。因此，在制造业发达的美、德、日等国家保持着快速发展的势头。本次课题研究的钻模在机械加工中应用比较广泛，其中钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具加工占相当多数。这时，除了要保证孔的尺寸精度外，还要达到孔的位置尺寸要求。在单间小批生产中，用划线后找正孔轴线位置方法加工，更因钻头刚性差、易变形，因此生产效率低且精度差。在批量成产中一般都采用钻床夹具装夹加工。钻床夹具又称钻模，它有引导元件（钻套）以导引定尺寸孔加工刀具。刀具由钻套引不但可以保证孔的位置精度，而且也提高了刀具的刚性，有利于保证孔的尺寸精度。因此在机床夹具设计当中，钻模也是经常遇到的夹具之一。钻模的结构形式繁多，归类方法各异。按照钻模有夹具体，结合使用方面的特点，通常可分为以下五种形式：（1）固定式钻模 这种钻模在使用时被固定在钻床工作台上，钻模的位置固定不动。它可用于立式钻床、摇臂钻床和多轴钻床上。（2）翻转式钻模 夹具整体在钻床工作台上翻转，顺序钻削各孔。（3）分度钻模 有些零件被加工孔时围绕回转轴线均匀分布的轴向或径向孔系，尤其对于无法采用翻转式钻模的重量较大的工件，则采用分度钻模加工。这种钻模带有分度装置。（4）盖板式钻模 盖板式钻模是由钳工的划线样板演变来的，它没有夹具体。定位元件、导引元件和夹紧装置全部安装在钻模板上，使用时象盖子一样盖在工件加工部位上，是最简单的一种钻模。（5）滑柱式钻模 滑柱式钻模由标准通用底座为主体组成的钻模。该标准通用底座由升降钻模板、升降机机构和夹具体组成。它的结构已标准化，规格尺寸也系列化、可由制造部门预先批量生产备用。钻模设计中，除了要解决一般夹具所共有的定位、夹紧等问题之外；它所特有的是专供导引刀具的钻套和安装钻套的钻模板。这里着重讨论这两个问题，并兼顾各种钻模的结构设计的特点。1.钻套的主要作用是确定定尺寸孔加工刀具的加工位置，保证加工孔的轴线位置尺寸。当然，钻套也起导引刀具，增强刀具系统刚性的作用，它是钻模的重要元件。钻套的结构和尺寸已经标准化了，设计中主要是根据使用特点来选用钻套。当必须采用非标准钻套时，其大部分结构参数也可参照标准结构进行设计。钻套结构可分为以下四种形式：（1）固定钻套（2）可换钻套（3）快换钻套（4）特殊钻套2.钻模板主要用来安装钻套，有的还兼有夹紧功能，故应有一定的强度和刚度。通常有以下四种:（1）固定式钻模板（2）铰链式钻模板（3）可卸式钻模板（4）悬挂式钻模3.让开孔口的钻孔毛刺 钻孔时，在工件起钻孔及钻透口周边都会产生毛刺，尤其是任韧性材料，情况更为严重。设计夹具时若不让出毛刺空隙，则钻孔后因被毛刺卡主孔口而取不下工件，有时还会刮伤定位表面，影响定位精度。经过多年的迅速发展，中国机械行业取得了很多可喜的成绩，在国内和国际上已取得一定地位，从业企业在市场、资金、人才和技术等方面都初具特色，为中国机械行业的进一步发展奠定了良好的基础，但我们仍要对行业形势及企业自身发展有一个清醒、客观的认识。机械未来的行业发展趋势显的至关重要，它很大程度上牵制和引领着中国机械行业的发展现状以及未来方向，因此有针对性的研究和分析国内外机械的发展趋势以及对我国机械行业的影响非常重要，机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。中国是世界上机械生产大国，但离机械强国的距离较远，一方面国产机械产品的技术、质量距国际先进水平还有较大差距，行业的生产集中化程度很差，企业经营效率仍很低，自主开发能力和企业盈利能力差距仍大，还缺乏在国际市场上有竞争力的品牌。虽然经过多年的市场经济的引导，通过引进技术、与跨国公司合资和合作生产，在技术要求上力争贯彻ISO质量管理体系标准，全行业总体的产品质量水平有所提升，但我国工程机械产品质量水平依然不能令人满意，这一积极因素使得我国机械行业市场竞争力在国际市场上处于一定的地位，但是相比于欧美发达国家而言，仍然处于二流水平，现实不容乐观。作为市场核心因素的产品技术质量上看，问题依然很严峻，主要表现为可靠性差，寿命低，早期故障多;从产品的市场包装上看，外观造型呆板，设计单一不够鲜明;这些来自产品的直接的低恶因素，导致工程机械产品的市场反应差，在国际市场上而言，其占有率相比发达国家而言，差别较大。同时，部分工程机械行业由于仅仅限制于国内市场，在量上大做文章，使得生产的机械产品存在着产能过剩的危机；尽管“十五”规划的实施，使得产能过剩得到一定的条件，逐渐降低80%以下，但20%的过剩产能仍然是一个很为严重的问题，它不仅仅暗示着国内企业的效益低下，另一方面也指示了目前国内企业所必须面临的企业生存以及优化发展的困境。而且随着我国加入WTO以后，外资企业的不断涌进，必将对行业生存状况带来更大的压力，因此着眼机械行业长远发展是非常重要的工程机械行业的长远发展依然得从产品技术质量着手，工程机械作为技术含量很高的机械产品，它的质量水平受制于国内整个经济技术水平。随着中国加入WTO以后，中国已逐步融入全球一体化的经济范畴，实施全球采购已成必然趋势，在国家“十五”优厚内部环境以及国际大熔炉的大好时机下，我们应该完全有条件在短期内把中国工程机械产品的质量提高一步，加快脚步对工程机械行业进行产业结构调整，这是提高企业竞争力的必由之路全行业水平有待进一步提高，这是很明了的。抓紧发展的大好时机，踏实认真地改善自己的工作，增强危机意识、竞争意识和质量意识，共同努力把行业水平再提高一步，这才是现在的关键机械自动化技术从上个世纪20年代开始发展应用以来，已经得到了迅速的发展，特别是近年来计算机的高度集成化，开始采用了计算机集成制造系统，大大加快了机械自动化的发展，但我国仍处于初级操作阶段的自动化。目前，世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外，大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外，我国的产业结构层次低。我国机械制造业目前有11.4万个企业，发展很不平衡，有大量落后于现代水准的产业，大部分企业还比较落后，手工劳动占有相当的比重，我国能独立开发现代机械自动化技术的企业可以说没有；我国机械制造业企业中自动化装备少、水准低，不仅在数量上同世界先进国家有较大差距，而且在品种上、质量上、使用上，同世界先进水准也存在阶段性差距。实现我国机械自动化技术是一个长期的过程，不可能一蹴而就。需要循序渐进，不断努力，创造条件，向自动化的高级理想阶段迈进。当前，我国还处在社会主义初级阶段，经济、财力、生产力水准、国民素质等，与世界主要国家的差距是很大的；我国有丰富的劳动力资源，每年城镇新增就业人口达两千多万，且今后每年的就业人数还会增加。机械自动化最大限度地提高劳动生产率，劳动力的过剩和分工的转移就是一个现实问题。目前工程机械发展总的趋势:发展快，水平高，工程机械产品向着系列化、模块化、大型化和微型化方向发展;电子化、信息化、智能化水平不断提高，而且这几个方面高度交叉融合，彼此间的界限越来越模;环保节能新技术将得到推广;可靠性、安全性、舒适性、将得到高度重视;面向工程机械产品生命周期的系统设计将广泛采用、面向施工工艺的研究将不断加强。工程机械发展正由动力革命变成控制革命，由液压手动控制发展为机群集中控制，电气设计由仪表检测、断电器控制发展到现场总线控制系统。产品的发展走过了从工程机械机电一体化发展到机器人化的过程。工程机械机器人20世纪90年代发展的重要标志，也将21世纪各类工程机械发展的总趋势。功能多样化是近年来工程机械的一个新特点。多功能化作业装置改变了单一作业功能，为完成更多的作业功能，工程机械主机作业功能将尽可能扩大，单一功能将向多功能转化，扩大了工程机械的应用领域系列化是工程机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了从微型到特大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短同样随着行业越来越深入到更为具体更为实际的工作环境，不同层次用户的需求为求方便，逐渐向小型化及微型化方向发展。几年来，中等型号工程机械基本上没有大的发展，近几年来还有下降趋势。但小型工程机械一直呈快速发展之势，特别是在欧美发展很快。显然紧跟市场信息是万能的钥匙1.3 小结改革开放以来，机械工业充分利用国内外两方面的技术资源，有计划地进行企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平以及经济效益有了很大的提高，为繁荣国内市场、扩大出口创汇、推动国民经济的发展起了重要作用。目前，大批量生产正逐渐成为现代机械制造业新的生产模式。在这种模式中，要求加工机床和夹具装备具有更好的柔性，以缩短生产准备时间、降低生产成本，所以，按手动夹紧的方法已不能满足生产发展的要求，而气动、液压夹紧等夹具正是适应这一生产模式的工装设备。它对缩短工艺装备的设计、制造周期起到至关重要的作用。国外为了适应这种生产模式,也把柔性制造系统作为开发新产品的有效手段，并将其作为机械制造业的主要发展。 加工工艺作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在20世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的加工工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。它是制造业中重要工业部门，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等部门主要的加工技术，也是这些工业部门迅速发展的重要因素。因此，在制造业发达的美、德、日等国家保持着快速发展的势头。第二章 ZM-34钻模板工艺路线的确定2.1 ZM-34钻模板工程图图2-1工程图该零件的结构特点是除有工件的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，以用来顺利引导刀具的位置，并防止刀具在加工过程中偏斜，从而保证加工孔的位置精度。在加工时注意平面与基准面的平行度，以及导向孔和定位孔的位置精度。2.1.1 ZM-34钻模板结构特点首先要认真分析与研究整台产品的用途、性能和工作条件，了解零件在产品中的位置、装配关系及其作用，弄清各项技术要求对装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。（1）该零件有两个30孔，其作用为引导钻头刀具的位置，所以对30孔位置精度要求较高。 （3）该零件有三个20的孔，其作用是定位，是为了保证30导向孔能顺利引导刀具在工件上准确的位置。（4）上表面与底面有平行度误差且公差不超过0.02，为了保证安装面的良好接触；（5）该零件中40孔口45的倒角，要求精度高，也要精加工铣。根据对钻模板的特征分析，30孔的位置度要求较高，所以先确定基准面，然后上表面进行精铣，再对30导向孔进行加工，最后对20定位孔进行加工。2.1.2 ZM-34钻模板的工艺分析零件结构的工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求制造的可行性和经济性. 零件结构的工艺性好是指零件的结构形状在能满足使用要求按现有的生产条件能用较经济的方法方便地加工出来.在不同的生产条件下对零件结构的工艺性要求也不一样：（1）该零件视图表达完整、清晰，尺寸、公差、表面粗糙度及有关技术要求齐全、明确。（2）该零件以底面为基准A，为保证其它孔的位置，所以对精度要求比较高，采用数控精铣来加工。（3）该零件对平行度要求，是为了保证钻孔时的位置精度。（4）该零件有三个20的定位孔，是为了保证钻模板能顺利引导刀具在工件上准确的位置。（5）该零件有两个30的导向孔，其位置精度要求较高，采用精铣加工。（6）对20、30的孔壁有Ra1.6的粗糙度要求，故采用精加工。（7）该零件中40孔口45的倒角，要求精度高，也要精加工铣。（8）该图的技术要求有未注的粗糙度都是3.2。 该零件的结构特点是除有工件的定位、夹紧装置外，还有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，以用来顺利引导刀具的位置，并防止刀具在加工过程中偏斜，从而保证加工孔的位置精度。在加工时注意平面与基准面的平行度，以及导向孔和定位孔的位置精度。2.2 加工精度分析 根据图纸分析，该零件对孔的位置精度、粗糙度要求较高，对平面的平行度要求较高。因此在加工过程中尽量保证装夹次数少，对刀点保持一致，基准的统一原则。(1)300+0.021内孔尺寸，精度等级IT7，表面粗糙度Ra1.6；(2)100+0.022定位孔尺寸，精度等级IT8，表面粗糙度Ra1.6；(3)400+0.039为导向孔位置尺寸，精度等级IT8；(4) 1200.043为定位孔位置尺寸，精度等级IT9；(5)80+0.15为台阶面距上表面的位置尺寸，精度等级IT8；2.3 加工方法的确定根据特征分析、工艺分析、尺寸精度分析可以确定加工方式：孔类加工: 30导向孔的精度要求较高、表面粗糙度要求也较高，所以采用粗铣精铣；10定位孔的精度要求较高，采用粗细精铣；40孔的精度为IT9，表面粗糙度为Ra1.6，所以先粗铣，再精铣；面的加工：基准面为底面，由于此零件的孔比较多，对孔位置精度要求较高，所以基准面的精度需要较高尺寸，采用先粗铣，再精铣；上表面与底面有平行度公差，且不超过0.02，根据机械加工手册可知采用精铣。2.4工艺路线的拟定工艺路线的拟订是制订工艺规程的关键，它制订的是否合理，直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。工艺路线拟订的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度、合理选用机床和刀具、确定所用夹具的大致结构等。关于工艺路线的拟订，经过长期的生产实践已总结出一些带有普遍性的工艺设计原则，但在具体拟订时，特别要注意根据生产实际灵活应用。根据图纸要求，零件加工时是以底面为基准面。在装夹工件时，应减少装夹次数，保证基准的统一原则。根据装夹的位置不同也就有不同的工序，工序:工序号工序内容10粗、精铣下表面15粗、精铣轮廓20钻孔25半精铰孔第三章 ZM-34钻模板各工序规程设计3.1 毛坯的选择 ZM-30钻模板需要有较高耐磨性、耐高温性、高硬度等力学性能，所以毛坯的选择需要根据钻模板的力学性能来确定毛坯种类，毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中常用的毛坯有以下几种。 1.铸件 形状复杂的毛坯零件，宜采用铸造方法制造。目前铸件太多用砂型铸造，它又分为木模手工造型和金属模机器造型。木模手工造型铸件精度低，加工表面余量大，生产率低，适用于单件小批生产或大型零件的铸造。金属机器造型生产率高，铸件精度高，但设备费用高，铸件的重量也受到限制，适用于大批量生产的中小铸件。其次，少量质量要求较高的小型铸件可采用特种铸造（如压力铸造、离心制造和熔模铸造等）2. 锻件机械强度要求高的钢制件，一般采用锻件毛坯。锻件有自由锻造锻件和模锻件两种。自由锻造铸件可用手工锻打（小型毛坯）、机械锤锻（中型毛坯）或压力机压锻（大型毛坯）等方法获得。这种断锻件的精度低，生产率不高，加工余量较大，而且零件的结构必须简单；适用于单件和小批生产，以及制造大型锻件。模锻件的精度和表面质量都比自由锻件好，而且锻件的形状也可较为复杂，因而能减少机械加工余量。模锻的生产率比自由锻高得多，但需要特殊的设备和锻模，故适用于批量较大的中小型锻件。3.型材型材按截面形状可分为:圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢及其他特殊截面的型材。型材有热轧和冷拉两类。热轧的型材精度低，但价格便宜，用于一般零件的毛坯；冷拉的型材尺寸小、精度高，易于实现自动送料，但价格高，多用于批量较大的生产，使用于自动机床加工。毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。毛坯和零件的主要差别，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造时，同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精化，使毛坯的形状和尺寸尽量和零件一致，力求作到少、无切削加工。毛坯加工余量和公差的大小，与毛坯的制造方法有关，生产中可参考有关工艺手册或有关企业、行业标准来确定。在确定了毛坯加工余量以后，毛坯的形状和尺寸，除了将毛坯加工余量附加在零件相应的加工表面上以外，还要考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响。由于该组件力学性能要求较高，故材料选用45#钢。45#钢属于中碳钢，这类钢调质处理后具有良好的综合力学性能，即既具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，是优质碳素结构钢中应用最广泛的一类。根据图纸要求，毛胚为矩形，从图上可知，长为150mm，宽为120mm，高为28mm，因此选择该零件的毛胚为:长为152mm，宽为122mm，高为30mm的矩形毛胚。3.2 确定机床及装夹方法数控车床上零件安装方法与普通车床一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工表面都加工出来。零件定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格平衡，具有高转速(极限转速可达40006000rmin)、高夹紧力(最大推拉力为20008000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，其定心精度可达0.03。此外，数控车床加工中还有其他相应的夹具，它们主要分为两大类，即用于轴类工件的夹具和用于盘类工件的夹具。根据零件的工艺要求对加工设备的选择，工序10、15选用数控铣床对下表面和轮廓进行粗、精加工，工序20选用普通钻床钻10孔三个，工序25选用普通车床对三个8的孔进行铰孔。铣床采用KX6140。3.3 工步设计工步是工序的组成单位。在被加工的表面，切削用量(指切削速度，背吃刀量和进给量)，切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工时。该零件主要就是对孔、平面的加工，所以工步分为：（1）粗、精铣底面；（2）粗、精铣轮廓及侧面；（3）孔类的加工；工步的设计原则：1. 划分方法工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则：a.同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。b.对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，减少由变形引起的对孔的精度的影响。c.按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。 总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。2. 安排原则a. 先粗后精b. 先近后远c. 内外交叉d. 保证工件加工刚度原则d. 同一把车刀尽量连续加工原则。3. 顺序确定先加工定位面，即前道工序的加工能够为后面的工序提供精加工基和合适的装夹表面。制定零件的整个工艺路线实质上就是从最后一道工序开始从后往前推，按照前道工序为后道工序提供基准的原则来进行安排。先加工平面，后加工孔，先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状。对于零件精度要求高，粗、精加工需要分开的零件，先进行粗加工，后进行精加工。以相同定位、夹紧方式安装的工序，应该连续进行，以便减少重复定位次数和夹紧次数。加工中间穿插有通用机床加工工序的零件加工，要综合考虑合理安排加工顺序。通过一次工件的加工，能够总结出很多的东西，而这些东西就正是我们以后在零件加工中更应该注意的地方，只有不断的进行设计分析，不断的总结，才能更好的完善零件加工的流程，加工出更加标准的工件。3.4 钻模板各工序的加工3.4.1 加工底面（基准面A）1.夹具的选择:根据零件的结构，所用的夹具为平口虎钳。2.切削用量的确定：由于切削用量直接影响加工表面质量，所以该加工过程中用的主轴转速为1000r/min,进给量是0.3mm/r。3.刀轨的设置：该零件是以底面为基准面，所以底面的加工精度要求较高，所用铣刀为10mm的立铣刀，刀号为T1，刀轨的设置如图3-1：图3-1 刀轨设置加工前的毛胚，尺寸是长：152mm，宽：120mm，高：30mm的矩形毛胚料。走刀路线如图3-2：图3-2 走刀路线加工后的结果图3-3： 图3-3 加工后零件3.4.2 加工轮廓1夹具的选择：由于此工序为轮廓加工，且以底面为基准面，所以还选择用虎钳作为夹具。2.切削用量的确定：切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等, 粗加工选：低转速、小刀量、大吃深，即切削速度小，进给量小，背吃刀量大；精加工选：高转速、大刀量、小吃深，即切削速度大，进给量大，背吃刀量小. 铣削加工时S1000，F100 (mm/min) 。3.工步设计：工步号工步内容刀具主轴转速进给量01铣上表面10mm1000r/min100mm/min05铣22mm台阶面10mm800r/min100mm/min10铣14mm台阶面10mm800r/min100mm/min15铣30孔10mm800r/min100mm/min4刀轨的设置：该零件对平面平行度要求比较高，以及34孔的位置要求比较高，刀号T1，刀具直径10mm，刀轨如图3-4所示：图3-4刀轨设置5. 加工前的毛胚如图3-5：图3-5 毛坯图6.走刀路线如图3-6：图3-6走刀路线加工后如图3-7：图3-7加工后零件3.4.3 钻孔1夹具的选择：由于孔的位置精度要求较高，所以采用一次性装夹，尽量避免由装夹次数导致孔位置精度的误差，采用虎钳作为夹具。2.切削用量的确定：钻孔时，如果速度S500，使切削力较大，容易造成刀具崩刃，S0.2（mm/r）会使钻头产生较大切削力，切屑排不出去，温度过高，导致零件达不到要求。根据以上分析钻孔时：S400，F0.1mm/r3刀轨的设置：定位孔是保证钻孔精度的重要工艺，所以精度要求较高，选用刀具T2。 加工毛坯为上道工序加工完的零件。 刀轨如图3-8：图3-8 刀轨设置加工后如图3-9：图3-9 加工后零件3.5 制作刀具卡片西安航空学院数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号钻模板钻模板45#钢1工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间平口钳XK6330、普通钻床数控实训中心序号刀具号规格名称数量加工表面刀尖半径备注10T110mm立铣刀1下表面415T110mm立铣刀1侧面以及轮廓420T210mm锥柄麻花钻1三个10mm定位孔编 制审 核批 准共 页第 页3.6 制订工序卡片 （单位）数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号钻模板钻模板45#刚1工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间工序10平口虎钳XK6330数控实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速r/min进给量mm/r深度备注1铣底面T110mm立铣刀8000.310自动工序15铣轮廓、34mm孔平口虎钳XK6330数控实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速r/min进给量mm/r深度备注1铣侧面T110mm立铣刀8000.310自动2铣轮廓T110mm立铣刀8000.310自动3铣34mm孔T110mm立铣刀8000.310自动工序20钻10mm定位孔平口虎钳普通钻床数控实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速r/min进给量mm/r深度备注1钻10mm定位孔T210mm锥柄麻花钻4000.328手动工序25铰孔平口虎钳普通车床数控实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速r/min进给量mm/r深度备注1铰10mm孔T310mm铰刀 8000.328手动编 制审 核批 准共 页第 页第四章 程序4.1 程序分析程序分析是对产品生产过程的工序状态进行记录、分析和改善的必要有效的IE手法，它是把工艺过程中的物流过程及人的工作流程以符号形式进行记录、设计的方法，通过它可以反映工序整体的状态，从而有效地掌握现有流程的问题点，并研究制定改善对策，以提高现有流程效率。程序分析的目的是1、准确掌握工艺过程的整体状态工艺流程的顺序； 明确工序的总体关系； 各工序的作业时间确认； 发现总体工序不平衡的状态。 2、发现工序问题点发现并改进产生浪费的工序； 发现工时消耗较多的工序，重排简化此工序； 减少停滞及闲余工序； 合并一些过于细分或重复的工作。 4.2 程序代码程序代码是由各个数控机床生产厂家所用的标准尚未完全统一，其所用的代码、指令及其含义不完全相同，因此在编制程序时必须按所用数控机床编程手册中的规定进。4.2.1 工序1、2、3程序代码（见附录）48总结作为一名机械制造与自动化专业的大学应届毕业生，回首校园的生活和社会实践活动,我始终以提高自身的综合素质为目标、以自我的全面发展为努力方向，在这期间我学到了许多书本上学不到的知识和能力。我自信能凭自己的能力和学识在毕业以后的工作和生活中克服各种困难，不断实现自我的人生价值和追求的目标。通过两个多月的辛苦奋斗，终于完成了本次的毕业设计。本次毕业设计主要针对钻模板的成形工艺规程设计分析。钻模板是通过导向孔引导刀具到达指定位置，钻模板主要在毛坯选择上主要考虑材料的种类、材料的精度、材料的成本、毛坯的尺寸形状。45#的毛坯精度高、成本较低。所以选用毛坯一般经过调质处理为HQC28-39。对零件进行工艺分析的基础上，为了保证平行度和尺寸精度，制定加工工序，并且对各工序加工余量、工序尺寸及公差的确定做了详细的计算，根据零件的分析，选择合适的加工设备，此次选择的设备有数控铣床KX6140,并且选定了其刀具、夹具、量具。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。通过一个多月的毕业设计的学习，给我最深的感受就是我的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。 通过本次设计我学到的不仅仅是钻模板零件这单一方面的了解，让我熟悉了设计的各个方面的流程，学会了把自己大学所学的知识运用到实际工作中的方法。从以前感觉学的许多科目没有实际意义，到现在觉得以前的专业知识不够扎实，给自己的设计过程带来了很大的麻烦。钻模板比较广泛，涉及了与专业结核性较强的课题，是一个综合机械专业的全面性课题，培养了自己的综合能力、自学能力，从而适应未来社会的需要与科学技术的发展需要。培养了自己综合的、灵活的运用的发挥所学的知识。总之，这次毕业设计让我学习到很多。虽然结束了，但这只能是一个开始。我们只有对自己有了更高的要求，才能作为动力不断取得新的成绩！参考文献谢家瀛组合机床设计简明手册第一版北京：机械工业出版社，1994赵如福金属机械加工工艺人员手册第三版上海：上海科学技术出版社，1990大连组合机床研究所编组合机床设计（机械部分）第一版机械工业出版社，1995沈阳工学院，大连工学院，吉林工学院组合机床设备第一版科学技术出版社，1987