轴架零件的工艺分析数控编程及钻孔夹具设计【三维UG】【含CAD高清图纸、文档终稿】
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1摘要摘要近几年来随着国家对数控技术的重视，数控技术的不断发展，因高效率、高精度、高质量从而使得数控加工技术的应用越来越广泛。本次设计任务是轴架的工艺设计，夹具设计及程序编制，使用 CAD 制图软件将零件的二维图形画出来。并利用 UG 软件绘制产品三维建模。接着对零件结构、精度、技术要求进行分析。设计加工零件的数控工艺方案，选择毛坯、刀具、机床，以及合理的切削参数等。选择出最佳的加工工艺方案，然后对零件的数控加工程序进行编制；设计加工设备夹具 1 套，完成两维夹具设计，绘制非标零部件，利用 UG 软件完成三维夹具装配。完成本次设计。关键词关键词: :轴架；数控技术；加工工艺；程序编制；夹具设计；三维装配 2目录目录摘要摘要.1第一章 课题背景.41.1 零件图分析.41.2 确定毛坯.5第二章 零件的加工工艺分析.62.1 零件的加工内容分析及设备选择.62.2 加工顺序的安排.62.3 定位基准及装夹方式的选择.72.4 拟定工艺路线.82.5 选择的刀具.102.6、背吃刀量的确定.102.7 数控加工工艺卡片拟订.17第三章 基于 UG 的数控编程及仿真加工.183.1 加工准备.183.2 铣零件底面产生 NC 程序及仿真.213.3 镗铣零件顶面产生 NC 程序及仿真.223.4 钻铣零件左侧产生 NC 程序及仿真.233.5 钻铣零件右侧产生 NC 程序及仿真.243.6 钻铣零件前侧产生 NC 程序及仿真.25第四章 钻孔及铣面的夹具设计.264.1 钻孔夹具的设计.264.1.1 问题的提出.264.1.2 定位方式及定位元件的选择 .264.1.3 夹紧方案及夹紧装置的选择.274.1.4 定位精度分析.29设计小结.33参考文献参考文献.34致致 谢谢.35 3引言引言大学几年的生活一眨眼就过去了，然而这几年我们学到了很多专业的知识，但如果不能灵活运用也等于是纸上谈兵。所以我们也将迎接的最后一次考验和竞争就是毕业设计。 这次毕业设计中，我的设计题目是：轴架的工艺编制与夹具设计。 由于设计的需要，我仔细研究了零件图，但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多问题自己不能解，让我明白了自己还是有很多方面存在欠缺，因此通过自己的查阅资料以及老师的指导下我可以慢慢的解决问题。遇到问题并不可怕，应当冷静沉着的去面对。毕业设计不仅仅只是一篇论文或者是一张图纸。它是可以看的出来你在大学几年所得到的收获。因此我一步步的按照老师的要求去完成任务，也锻炼了我刻苦踏实和做任何事情都得认真，一丝不苟的工作作风，同时我也相信这次毕业设计一定会为今后从事工作打下了良好的基础。通过这次毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性。我的课题并复杂，生产实际应用中可以常见。结构由面、孔等组成。在老师的帮助下我可以充分得到锻炼，也培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识的能力。还有，它提高了我设计、绘图、编写数控程序、数控机床操作的独立工作能力，此外还需要对零件的加工做夹具进行设计，更培养了我虚心请教不懂就问的工作态度。 由于初次设计，缺少设计经验，设计中难免存在一点错误，望各位老师指正批评，从而让我更好的完成这次毕业设计，感谢在毕业设计中指导老师的帮助，对此我表示衷心的感谢！ 4 第一章第一章 零件图纸分析零件图纸分析1.11.1 零件零件图分析图分析如图 1.1 所示零件的二维平面图（若插图不清晰，详见附件 CAD 零件图），分析其加工工艺性；图 1.2 为零件的三维图。图 1.1 零件的二维平面图图 1.2 零件的三维图零件的整体加工要求较高，如尺寸 45 及 30，是零件的重要的加工表面， 5这些重要的加工表面往往是零件的重要配合表面，在零件的加工过程中要重点关注这些表面的加工要求，零件的尺寸中以后一些要求不高的加工面，如6，尺寸 66mm，总长 138mm 等尺寸，这些尺寸是零件加工中精度等级较低的加工表面，在加工中按照 GB/T1804-m 进行控制。 根据零件的加工表面的加工要求各不相同，零件的表面粗糙度要求往往也各不相同，所以在此次轴架的设计过程中，零件的重要配合表面粗糙度均为Ra1.6，其他未注表面的加工要求按照 Ra3.2 处理。 形位公差是指零件的各加工要素与理想要素之间的误差，零件的加工必然存在误差，可能会偏离设计时的理想的位置，此类误差我们叫做形位误差，此次设计的轴架零件外形复杂又有上下孔同轴度要求 0.02mm，在加工时要主要保证行为公差尺寸。1.21.2 确定毛坯确定毛坯根据该零件的图纸要求，轴架材料为 HT200,即材料为球铁，我们选择毛坯为铸造产品，采用砂型铸造。根据图样要求平面余量为单面 2mm，内径余量为单面 2mm，螺纹孔、光孔、沉头孔因孔径较小，采用实心铸造。图 1.4 零件毛坯图 6第二章第二章 零件的加工工艺分析零件的加工工艺分析2.2.1 1 零件的零件的加工内容分析及设备选择加工内容分析及设备选择零件主要由 64 圆柱面上下两个端面、45 圆柱面上下两个端面30 内径、45 内径、端面螺纹孔及沉孔、侧面孔等组成，从这些结构中更可以看出，该零件主体是一个箱体类零件， 在设计的过程中如何选择合适的设备来加工零件至关重要，直接关系到零件的加工成本及能否加工出合格的零件，在设备的选择的过程中，首先要保证机床的加工精度能够加工出该零件，保证该零件的加工精度。其次机床的加工行程是否可以满足需要综合后考虑零件的加工成本，选择合适的加工设备，零件的整体适合铣床加工，因零件结构上精度要求较高，不适合普通铣床加工并且加工难度大，所以采用铣床加工零件的内外轮廓；两端各有孔同轴度要求较高，适合加工中心加工，我们选择加工中心加工完成。2.22.2 加工顺序的安排加工顺序的安排零件的加工工艺路线的安排需要按照一定的原则来进行，此次设计的零件的切削加工工序的安排原则如下：1基面先行原则 零件的加工，应该优先选择加工基准面，加工出基准面后再加工其他表面面，在加工其他表面的时候可以以加工出来的基准面为基准，加工其他表面，可以有效的保证加工面之间的位置关系。 2先粗后精原则 零件在加工过程中加工主要经过粗加工-半精加工-精加工等加工步骤，粗加工的特点是切削量大，注重的是加工效率，精加工可以获得很好的加工表面，粗加工刀具磨损大，发热严重，精加工强调尺寸的稳定，表面质量等，座椅零件的加工应该先经过粗加工在经过精加工，这样可以获得优秀的表面质量。 3先主后次原则 7 零件的加工表面有主要和次要之分，主要表面往往是一些重要的表面，需要配合的表面，加工精度较高，次要表面加工要求较低，在加工零件的时候应该先加工主要的表面在加工次要的表面。 4先面后孔原则 零件的加工过程中通常需要加工面和孔，尤其是在一些箱体零件中，存在大量的孔阵，针对此类加工，在加工过程中需要先加工面在加工孔，优先加工面在加工孔，可以使用面定位加工孔，方便装夹，在加工面时，如果有孔的存在容易引起切削震动，不易获得较高的表面加工质量。2.32.3 定位基准及装夹方式的选择定位基准及装夹方式的选择 基准面的选择主要是包含零件加工的粗基准的选择及精基准的选择零件在加工的过程中，第一次加工的时候必须要选择一个粗基准，因为零件的粗基准是不可以进行重复定位的，如果使用零件的粗基准重复定位那么他的定位误差就会特别大。在首次选择粗基准的时候应该尽可能选择较大的面作为零件加工的粗基准，或者是较为平整的面作为零件的粗基准。 在选择零件的精基准的时候要注意精基准的选择是否与零件的设计基准统一，尽可能的避免由于零件的加工基准的的转换而带来的误差。 此次零件的设计首先以零件的底面作为加工的粗基准，首先加工出零件的底面，并且在底面加工出两个高精度的孔，后续的加工都使用这样的加工基准，在后续加工中使用一面两销来定位零件，统一了零件的加工基准，在加工的过程中有利于保证零件的各个加工表面的加工精度及面与面之间的位置关系。（2）装夹方式的选择 夹具在零件的加工中起着非常重要的作用。在零件的加工过程中夹具所起的作用，主要包含以下两点：1、夹具是确定被加工零件和机床的位置关系重要工具2、夹具应该保证零件在加工的过程中位置不发生变化。换句话说，就是夹具应该提供可靠的夹紧力保证零件在加工的过程中不发生移动。 此次设计的轴架零件是典型的箱体零件，在零件的加工过程中，对于此类零件，在加工的过程中，一般的通用夹具已经难以保证零件的加工需要。需要 8设计专门的专用夹具对零件进行加工。保证零件的加工精度，提高零件的加工效率。2.42.4 拟定工艺路线拟定工艺路线 制定零件的加工工艺过程首先要确定零件的加工方法，对加工的工序进行划分，先从图纸中确定零件的最终加工要求，从而确定了零件的最终的加工方法，在确定了零件的最终的加工方法以后，选择合适的粗加工，半精加工方法去除零件的主要的加工余量。在安排零件的加工工艺的同时要有同时对比零件的多种加工方案，此次设计，为零件安排了两种加工工艺路线：表表 2.12.1 方案一方案一1 锻造毛坯 锻造毛坯2时效处理时效处理3铣面 1铣零件的底面控制底面厚度；4铣面 2铣零件的上平面，控制总高度；5钻铣 1钻铣零件的前面6钻铣 2钻铣零件的左侧面7钻铣 3钻铣零件的右侧面8钻孔钻零件的上端两个孔9去毛刺10终检质检入库表表 2.22.2 方案二方案二1锻造毛坯锻造毛坯2时效处理时效处理3钻铣 1钻铣零件的前面4钻铣 2钻铣零件的左侧面5钻铣 3钻铣零件的右侧面6铣面 1铣零件的底面控制底面厚度；7铣面 2铣零件的上平面，控制总高度；8铣槽铣槽9钻孔钻零件的上端两个孔10去毛刺 9终检质检工艺方案一和方案二的区别在于方案一首先加工了各面，然后以面为基准加工孔，方案二采用的是先钻孔，再铣面，这样毛坯面作为粗基准在加工中连续多次使用，无法保证面与孔的垂直精度，也无法保证孔与孔之间的位置关系，影响后续的加工精度，综合考虑我们选择方案一。表表 2.32.3 加工工艺过程卡加工工艺过程卡1铸造按照尺寸要求铸造2时效时效处理3铣底面专用夹具装夹1粗铣端面至尺寸 68mm，留余量 0.3mm2精铣端面至尺寸 68mm3粗镗孔至 44.8mm4精镗孔至 45mm5钻 4-6.mm 孔6孔口倒角4铣顶面专用夹具装夹1粗铣 138mm 端面至尺寸，留量 0.2mm2精铣 138mm 端面至尺寸3粗镗孔至 29.8mm4精镗孔至 30mm5铣侧面 1专用夹具装夹1粗铣 25mm 端面至尺寸，留量 0.2mm2精铣 25mm 端面至尺寸3钻 6.7mm 孔4M8 丝锥6铣侧面 2专用夹具装夹1粗铣 34mm 面尺寸，留量 0.2mm2精铣 34mm 面至尺寸3钻 6.7mm 孔4M8 丝锥7铣侧面 3专用夹具装夹1粗铣 68mm 面尺寸，留量 0.2mm2精铣 68mm 面至尺寸3钻 6.7mm 孔4M8 丝锥 108钻孔专用夹具装夹1钻孔 2-79钳工去毛刺飞边10终检全检尺寸11入库清洗入库2.52.5 选择的刀具选择的刀具 刀具的选择在零件的加工工设计中至关重要，刀具的选择直径关系到零件的加工成本，加工效率等问题，此次设计的轴架零件在加工的过程中需要安排以下刀具：刀具名称刀具材质加工内容数量50mm 盘铣刀50mm 盘铣刀铣零件的各个表面大面16.7mm 钻头高速钢钻 M8 螺纹底孔1M8 丝锥高速钢攻丝 M817mm 钻头高速钢钻 7mm 孔144.8mm 镗刀硬质合金粗镗孔 44.8145mm 精镗刀硬质合金精镗孔 4516mm 钻头高速钢钻 6mm 孔129.8mm 镗刀硬质合金粗镗孔 29.8130mm 精镗刀硬质合金精镗孔 3012.6、背吃刀量的确定、背吃刀量的确定 切削用量是设计加工工艺的时候的关键技术参数，在选用这些参数的时候，要注意以下几点： 粗加工时，结合了零件及机床的的刚性应该选择尽可能快速的切除零件的表面加工余量，此时刀具磨损严重，在加工的时候尺寸，粗糙度都不是很稳定，所以在粗加工的时候要留取一定的切削余量。 精加工时，主要是为获得较高的表面粗糙度及加工精度，此时刀具应该有较高的切削速度，较小的背吃刀量，加工时应该选择较好的刀具，减小的刀具的磨损，有利于保证零件在加工的过程中尺寸的稳定。此次设计的零件的加工计算如下：1.粗铣端面至尺寸粗铣端面至尺寸 68mm，留余量，留余量 0.3mm 111)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为 50mm 盘铣刀，盘铣刀为 5 刃刀具。 3)该零件的毛坯的最大加工余量 Zmax=2mm，机床在进行铣削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行铣削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。盘铣刀进行铣削时线速度 V=80m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=500r/min。(r/min)5085014.3801000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.15005=250(mm/min)2.精铣端面至尺寸精铣端面至尺寸 68mm1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为 50mm 盘铣刀，盘铣刀为 5 刃刀具。 3)该零件的毛坯的最大加工余量 Zmax=0.2mm，机床在进行铣削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行铣削时每齿的切削速度为 fz=0.04mm/r。盘铣刀进行铣削时线速度 V=120m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=750r/min。(r/min)7645014.31201000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.047505=150(mm/min)3.粗镗孔至粗镗孔至 44.8mm 1) 加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为硬质合金镗刀：镗刀大小 44.8mm，镗刀为 1 刃刀具。 123)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=2mm，机床在进行镗削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行粗镗削时每齿的切削速度为 fz=0.3mm/r。镗刀进行镗削时线速度 V=80m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=550r/min。(r/min)5664514.3801000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.35501=165(mm/min)4.精镗精镗 45mm 孔孔1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为硬质合金镗刀：镗刀大小 45mm，镗刀为 1 刃刀具。 3)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=0.2mm，机床在进行镗削加工时，ap=0.2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行精镗削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。镗刀进行镗削时线速度 V=120m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=850r/min。(r/min)8494514.31201000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.18501=85(mm/min)5.钻钻 4-6mm 孔孔1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为普通高速钢钻头：钻头大小 6mm，钻头为 2 刃刀具。 3)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=33mm，机床在进行钻削加工时，ap=钻头直径=6mm 134)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行钻削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。高速钢钻头进行钻削时线速度 V=15m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=800r/min。(r/min)796614.3151000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.18002=160(mm/min)6.孔口倒角孔口倒角1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为普通高速钢倒角钻头：钻头大小10mm，钻头为 2 刃刀具。 7.该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=1mm，机床在进行倒角加工时，ap=1mm3)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行钻削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。高速钢钻头进行钻削时线速度 V=8m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=250r/min。(r/min)2541014.381000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.12502=50(mm/min)8.粗铣粗铣 138mm 端面至尺寸，留量端面至尺寸，留量 0.2mm1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为 50mm 盘铣刀，盘铣刀为 5 刃刀具。 3)该零件的毛坯的最大加工余量 Zmax=2mm，机床在进行铣削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行铣削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。盘铣刀进行铣削时线速度 V=80m/min。 14通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=500r/min。(r/min)5085014.3801000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.15005=250(mm/min)9.精铣精铣 138mm 端面至尺寸端面至尺寸1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为 50mm 盘铣刀，盘铣刀为 5 刃刀具。 3)该零件的毛坯的最大加工余量 Zmax=0.2mm，机床在进行铣削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行铣削时每齿的切削速度为 fz=0.04mm/r。盘铣刀进行铣削时线速度 V=120m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=750r/min。(r/min)7645014.31201000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.047505=150(mm/min)10. 粗镗孔至粗镗孔至 29.8mm 1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为硬质合金镗刀：镗刀大小 29.8mm，镗刀为 1 刃刀具。 3)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=2mm，机床在进行镗削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行粗镗削时每齿的切削速度为 fz=0.3mm/r。镗刀进行镗削时线速度 V=80m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=850r/min。(r/min)8493014.3801000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为： 15fm=fzns=0.38501=255(mm/min)11. 精镗精镗 30mm 孔孔1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为硬质合金镗刀：镗刀大小 30mm，镗刀为 1 刃刀具。 3)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=0.2mm，机床在进行镗削加工时，ap=0.2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行精镗削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。镗刀进行镗削时线速度 V=120m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=1300r/min。(r/min)12743014.31201000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.113001=130(mm/min)12. 粗铣粗铣 25mm 端面至尺寸，留量端面至尺寸，留量 0.2mm1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为 50mm 盘铣刀，盘铣刀为 5 刃刀具。 3)该零件的毛坯的最大加工余量 Zmax=2mm，机床在进行铣削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行铣削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。盘铣刀进行铣削时线速度 V=80m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=500r/min。(r/min)5085014.3801000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.15005=250(mm/min)13. 精铣精铣 25mm 端面至尺寸端面至尺寸 161)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为 50mm 盘铣刀，盘铣刀为 5 刃刀具。 3)该零件的毛坯的最大加工余量 Zmax=0.2mm，机床在进行铣削加工时，ap=2mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行铣削时每齿的切削速度为 fz=0.04mm/r。盘铣刀进行铣削时线速度 V=120m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=750r/min。(r/min)7645014.31201000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.047505=150(mm/min)14. 钻钻 6.7mm 孔孔1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为普通高速钢钻头：钻头大小 6mm，钻头为 2 刃刀具。 3)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=40mm，机床在进行钻削加工时，ap=钻头直径=6.7mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行钻削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。高速钢钻头进行钻削时线速度 V=15m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=700r/min。(r/min)7137.614.3151000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.17002=140(mm/min)15. 攻丝攻丝 M81)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I 172)根据面的加工方式，选择刀具为普通高速钢丝锥：丝锥大径大小6mm。 3)该零件机床在进行绞丝削加工时，ap=8-6.7=1.3mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行绞丝时每齿的切削速度为 fz=Pn=1.3mm/r。高速钢钻头进行绞丝时线速度 V=5m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=260r/min。(r/min)265614.351000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=1.32601=338(mm/min)16. 钻钻 2-7mm 孔孔1)加工零件的材质为：HT200 铸件，加工零件的机床为：大连机床TD500A，机床的操作系统为：FANUC 0I2)根据面的加工方式，选择刀具为普通高速钢钻头：钻头大小 7mm，钻头为 2 刃刀具。 3)该零件目前毛坯的最大加工余量 Zmax=40mm，机床在进行钻削加工时，ap=钻头直径=7mm4)根据附录文档1第 5 章表 5.3，确定零件在进行钻削时每齿的切削速度为 fz=0.1mm/r。高速钢钻头进行钻削时线速度 V=15m/min。通过以上参数，得出主轴转速 ns：，这里我们取 ns=700r/min。(r/min)682714.3151000dw1000vns此时工作台的每分钟进给量应为：fm=fzns=0.17002=140(mm/min)2.72.7 数控加工工艺卡片拟订数控加工工艺卡片拟订 工序卡片是生产制造的过程中重要的技术文件，在零件的加工过程中起着分重要的作用，工序卡片中记录了零件加工过程中的零件的工序尺寸，零件的装夹方式，零件的切削参数等重要的工艺参数，是加工过程中重要的指导性文件，此次设计的轴架零件，为轴架零件编制工序卡片见附录。 18第三章第三章 基于基于 UGUG 的数控编程及仿真加工的数控编程及仿真加工3.1 加工准备加工准备 完成对零件的三维模型的创建，在 ug 软件进入零件的加工版块，准备对零件进行加工，此版块主要是对零件加工的坐标系的设定，毛坯，刀具的设定，最后生成零件的刀具加工轨迹。图图 4-14-1 零件加工页面零件加工页面1. 创建加工刀具在刀具的常见模块，创建刀具完成对刀具的 8，刀具的刀具号及刀具的长度补偿号等参数的设定，此次几个的刀具主要有以下几种：刀具名称刀具材质加工内容数量刀具号50mm 盘铣刀50mm 盘铣刀铣零件的各个表面大面1T016.7mm 钻头高速钢钻 M8 螺纹底孔1T02M8 丝锥高速钢攻丝 M81T037mm 钻头高速钢钻 7mm 孔1T0444.8mm 镗刀硬质合金粗镗孔 44.81T0545mm 精镗刀硬质合金精镗孔 451T06 196mm 钻头高速钢钻 6mm 孔1T0729.8mm 镗刀硬质合金粗镗孔 29.81T0830mm 精镗刀硬质合金精镗孔 301T09表表 4-14-1 加工刀具汇总加工刀具汇总 图图 4-24-2 创建刀具创建刀具 图图 4-34-3 刀具参数刀具参数2. 在几何体对话框中设置零件的加工几何体，几何体的设置主要是包括零件的加工坐标系的设置及零件的的毛坯的，加工的坐标系的创建等设定。 图图 4-44-4 对话框对话框 图图 4-5MCS4-5MCS 20图图 4-64-6 工件坐标系工件坐标系3.创建零件的部件几何体，零件的部件几何体就是零件的三维模型。 图图 4-74-7 几何体几何体 图图 4-84-8 对话框对话框完成对零件加工的部件几何体的创建以后，对零件进行毛坯的创建，在零件的加工过程中通过毛坯与部件几何体的比对确定出加工的余量是多少，从而完成对零件的加工。 213.3.2 2 铣零件底面产生铣零件底面产生 NCNC 程序及仿真程序及仿真图 5-3 刀具轨迹 图 5-4 仿真效果N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T01 M06N0040 T02N0050 G0 G90 X3.8579 Y-1.1024 S0 M03N0060 G43 Z.1969 H01N0070 Z.1181N0080 G1 Z0.0 F9.8 M08N0090 X2.8734N0100 X-2.8734N0110 X-3.8579N0120 Z.1181N0130 G0 Z.1969N0140 X3.8583 Y.1575N0150 Z.1181N0160 G1 Z0.0N0170 X2.874N0180 X-2.874N0190 X-3.8583N0200 Z.1181N0210 G0 Z.1969N0220 X3.8583 Y1.4173N0230 Z.1181N0240 G1 Z0.0N0250 X2.874N0260 X-2.874N0270 X-3.8583N0280 Z.1181N0290 G0 Z.1969N0300 X3.8579 Y2.6772N0310 Z.1181N0320 G1 Z0.0N0330 X2.8734N0340 X-2.8734N0350 X-3.8579N0360 Z.1181N0370 G0 Z.1969N0380 G91 G28 Z0.0.G00 Z17.75M05M9G91G28Z0G91G28Y0M30 223.3.3 3 镗铣零件顶面产生镗铣零件顶面产生 NCNC 程序及仿真程序及仿真图 5-3 刀具轨迹 图 5-4 仿真效果N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T01 M06N0040 T02N0050 G0 G90 X-2.7854 Y.6234 S0 M03N0060 G43 Z.1969 H01N0070 Z.1181N0080 G1 Z0.0 F9.8 M08N0090 X-1.7631.N0210 G0 Z.1969N0220 G91 G28 Z0.0:0230 T02 M06N0240 T05N0250 G0 G90 X1.378 Y1.4173 S0 M03N0260 G43 Z.1969 H02N0270 G73 X1.378 Y1.4173 Z-.374 R.1181 F9.8 Q0.0N0280 X-1.378N0290 G80N0300 G0 Z.1969N0310 G91 G28 Z0.0:0320 T05 M06N0330 T01N0340 G0 G90 X0.0 Y0.0 S0 M03N0350 G43 Z.1969 H05N0360 G85 X0.0 Y0.0 Z-1.1811 R.3937 19.8N0370 G80N0380 G0 Z.1969N0390 M02 第 23 页 共 32 页3.43.4 钻铣零件左侧产生钻铣零件左侧产生 NCNC 程序及仿真程序及仿真 图 5-3 刀具轨迹 图 5-4 仿真效果N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T01 M06N0040 T03N0050 G0 G90 X1.4173 Y-2.1757 S1000 M03N0060 G43 Z.1969 H01N0070 Z.1181N0080 G1 Z0.0 F9.8 M08N0090 X.4331N0100 Y-1.1915N0110 Y1.1915N0120 Y3.0489N0130 Z.1181N0140 G0 Z.1969N0150 G91 G28 Z0.0:0160 T03 M06N0170 T01N0180 G0 G90 X0.0 Y0.0 S1000 M03N0190 G43 Z.1969 H03N0200 G73 X0.0 Y0.0 Z-.5259 R.1969 F19.8 Q2.0N0210 G80N0220 M02 243.53.5 钻铣零件右侧产生钻铣零件右侧产生 NCNC 程序及仿真程序及仿真 图 5-3 刀具轨迹 图 5-4 仿真效果N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T01 M06N0040 T03N0050 G0 G90 X-.4331 Y3.0489 S0 M03N0060 G43 Z.1969 H01N0070 Z.1181N0080 G1 Z0.0 F9.8 M08N0090 Y1.1915N0100 Y-1.1915N0110 Y-2.1757N0120 X-1.4173N0130 Z.1181N0140 G0 Z.1969N0150 G91 G28 Z0.0:0160 T03 M06N0170 T01N0180 G0 G90 X0.0 Y0.0 S0 M03N0190 G43 Z.1969 H03N0200 G83 X0.0 Y0.0 Z-.5259 R.1969 F19.8 Q2.0N0210 G80N0220 M02 第 25 页 共 32 页3.63.6 钻铣零件前侧产生钻铣零件前侧产生 NCNC 程序及仿真程序及仿真 图 5-3 刀具轨迹 图 5-4 仿真效果（3）产生 NC 程序（部分程序，具体见附件）N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T01 M06N0040 T02N0050 G0 G90 X-2.7854 Y.6234 S0 M03N0060 G43 Z.1969 H01N0070 Z.1181N0080 G1 Z0.0 F9.8 M08N0090 X-1.7631.N0210 G0 Z.1969N0220 G91 G28 Z0.0:0230 T02 M06N0240 T05N0250 G0 G90 X1.378 Y1.4173 S0 M03N0260 G43 Z.1969 H02N0270 G73 X1.378 Y1.4173 Z-.374 R.1181 F9.8 Q2.0N0280 X-1.378N0290 G80N0300 G0 Z.1969N0310 G91 G28 Z0.0:0320 T05 M06N0330 T01N0340 G0 G90 X0.0 Y0.0 S1000 M03N0350 G43 Z.1969 H05N0360 G83 X0.0 Y0.0 Z-1.1811 R.3937 Q2.0 F19.8N0370 G80N0380 G0 Z.1969N0390 M02 26第四章第四章 钻孔的夹具设计钻孔的夹具设计4.1 钻孔夹具的设计钻孔夹具的设计4.1.1 问题的提出 此次进行的钻孔夹具的设计主要是钻削 7mm 孔。此次钻孔夹具使用 45mm孔及其端面定位，使用底部大面限制工件的三个自由度，在使用一个定位销限制零件的两个自由度，最后一个定位销来限制。此次设计的夹具使用六点定位原理，定位方案，同样采用一面两销的定位方式，零件的装夹需要考虑零件的安装与拿下是否方便快捷，在加工是否会产生干涉等因素。4.1.2 定位方式及定位元件的选择 1）定位方式方案 此次钻孔夹具使用 45mm 孔及其端面定位，使用底部大面限制工件的三个自由度，在使用一个定位销限制零件的两个自由度，最后一个定位销来限制，采用的定位方式是经典一面两销的定位方式。 2）定位元件 定位原件采用的台阶销及圆柱销（削边）及支撑板来定位，支撑板为面可以限制零件的三个自由度，圆柱销限制零件的领个自由度，削边销限制零件的最后一个自由度。 第 27 页 共 32 页图 4.1 钻孔夹具二维装配图4.1.3 夹紧方案及夹紧装置的选择 夹紧装置的设计是保证零件在加工的过程中不会松动，夹紧如果不牢靠在加工的过程中零件会偏离原有的位置发生制造误差，这样会产品合格率，因此夹紧力要大于切削力。1）夹紧方案 前面的定位方案可以得知端面进行定位，轴架 45mm 孔定位，通过螺纹连接的方式进行夹紧，通过螺母、压板、螺栓将轴架压紧。2）夹紧元件夹紧元件有螺母、压板、螺栓。1）钻削切削力 已知定位盘的材料为 HT200，HT200 属灰口铸铁，抗拉强度为 2MPa，材料硬度为 163255HB,属较高强度铸铁，进给量：参照实用机械加工工艺手册 第f2 版表 14-30,14-34，取0.4/fmm r切削扭矩的计算公式 8 . 02304fdM 钻7 孔，将上述参数和直径值带入公式： mmNM.142804 . 073048 . 02钻削切削力的计算公式如下，进给量0.4/fmm r 28 7 . 0600dfFf计算7 孔的切削力，带入得： NFf19894 . 076007 . 0在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。4321KKKKK 其中：-为基本安全系数，取安全系数为 1.5；1K -为加工性质系数，取加工性质系数为 1.1；2K -为刀具钝化系数，取刀具钝化系数为 1.1；3K -为断续切削系数，取断续切削系数为 1.1；4K所以：9965. 11 . 11 . 11 . 15 . 1KNKFfF377919899965. 12
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