典型零件毕业设计

第 1 页 共 26 页 毕 业 设 计 设计题目设计题目 经典零件的加工工艺 系系 别别 自动化工程系 专专 业业 机电一体化 班班 级级 106025 姓姓 名名 刘宏超 学学 号号 10602534 设计小组设计小组 指导教师指导教师 马海国 完成时间完成时间 2012 年 11 月 第 2 页 共 26 页 前前 言言 3 2 2 工艺方案的分析与拟定工艺方案的分析与拟定 6 2 12 1 分析零件图分析零件图6 2 22 2 毛坯的选择毛坯的选择6 2 2 12 2 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 6 2 2 22 2 2 毛坯的热处理毛坯的热处理 7 2 2 32 2 3 确定加工余量确定加工余量 7 2 32 3 加工方案选择各表面及孔加工方案选择各表面及孔 7 2 42 4 各表面及孔的加工方案各表面及孔的加工方案 8 2 4 12 4 1 平面的加工方案平面的加工方案 8 2 4 22 4 2 孔的加工方案孔的加工方案 8 2 52 5 切削用量的选择原则切削用量的选择原则 8 2 5 12 5 1 进给量进给量 f f 的确定的确定 8 2 5 22 5 2 切削深度切削深度 p p 的确定的确定 9 2 5 32 5 3 铣削速度 铣削速度 c c 的确定的确定 10 2 5 42 5 4 主轴转速主轴转速 n n 的确定的确定 10 2 62 6 拟订并确定加工工艺方案拟订并确定加工工艺方案 10 2 6 12 6 1 拟订加工方案拟订加工方案 10 2 6 22 6 2 比较并确定最终加工工艺方案比较并确定最终加工工艺方案 12 2 72 7 机床的选择机床的选择12 2 7 12 7 1 普通铣床的选择普通铣床的选择 13 2 7 22 7 2 加工中心的选择加工中心的选择 13 2 82 8 工件的装夹与定位工件的装夹与定位 15 2 8 12 8 1 工件的装夹方案工件的装夹方案 15 2 8 22 8 2 选择定位基准选择定位基准 15 2 92 9 夹具 刀具 量具的选择夹具 刀具 量具的选择 2 9 12 9 1 夹具的选择夹具的选择 17 2 9 22 9 2 刀具的选择刀具的选择 17 2 9 32 9 3 量具的选择量具的选择 18 4 4 工序内容拟定工序内容拟定 18 4 14 1 工序三的装夹方案工序三的装夹方案 18 4 24 2 工步 工步 3 3 的工艺分析 的工艺分析 19 4 2 24 2 2 工步 工步 5 5 的工艺分析 的工艺分析 20 结 束 语 25 谢 辞 26 参考文献参考文献 27 第 3 页 共 26 页 前前 言言 数控机床 Numerial Control Machine Tool 是用数字化信号对机床的运动 及其加工过程进行控制的机床 它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电 一体化加工设备 是数控技术与机床相结合的产物 它综合了应用计算机 自 动控制 自动检测及精密机械等高新技术 利用数控机床加工 其产品加工质 量好 加工精度和效率均比普通机床高 尤其在轮廓不规则 复杂的曲线或曲 面 多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时 其优点是传统机床所无法 比拟的 它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的重视 随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路 是未来工厂 自动化的基础 需要大批量能熟练掌握数控机床编程 操作 维修的人员和工 程技术人员 但是我们装备制造业仍存在 六有六缺 的隐忧 即有规模 缺 实力 有数量 缺巨人 有速度 缺效益 有体系 缺原创 有单机 缺成套 有出口 缺档次 目前 振兴我国机械装备制造业的条件已具备 时机也很有 利 我们要以高度的使命感和责任感 采取有效的措施 克服发展中存在的问 题 把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国 成为世界级制造业基地 之一 我的题目是配合件加工工艺及铣床夹具设计 包括铣端面 铣凸台 钻通孔 等 对我们学过的知识进行一个概括总结 这份毕业设计主要分为 4 个方面 1 抄 画零件图 2 工艺方案的分析与拟订 3 工艺设计 4 夹具设计 零件图通过在 AUTOCAD 上用平面的形式表现出来 更加清楚零件结构形状 然后具体分析零 件图由哪些形状组成 通过对零件的工艺分析 可以全面地了解零件 及时对 零件结构和技术要求等做必要的修改 进而确定该零件是适合在哪台数控机床 上加工 此零件我选择在加工中心上进行是因为加工中心具有自动换刀装置 在 一次安装中 可以完成零件上平面的铣削 孔系的钻削 镗削 铣削等多工位的 加工 加工的部位可以在一个平面上 也可以在不同的平面上 因此既有平面 又有孔系的零件是加工中心首选的加工对象 接着分析某台机床上应完成零件 哪些工序加工等 需要选择定位基准 零件的定位基准一方面要能保证零件经 多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性 另一方面要满足加工中心工序 集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工 定位基准最好是已 加工面或孔 再确定所有加工表面的加工方法 方案 选择刀具和切削用量 然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序 进行工序划分 先面后孔的加工 顺序 因为平面尺寸较大 用平面定位比较稳定 而且孔的深度尺寸又是以平 面为基准的 故先加工平面后加工孔 最后再将需要的其他工序如普通加工工 第 4 页 共 26 页 序插入 并衔接于数控加工工序序列之中 就得到了要求零件的数控加工工艺 路线 数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式 产品结构带来了深刻 的变化 也给传统的机械 机电专业的人才带来新的机遇和挑战 通过本次毕 业设计让我们毕业生更好的熟悉数控机床 确定加工工艺 学会分析零件 工 装设计 为即将走上工作岗位打下良好的基础 第 5 页 共 26 页 1 1 零件简图零件简图 零件一 第 6 页 共 26 页 零件二 2 2 工艺方案的分析与拟定工艺方案的分析与拟定 2 12 1 分析零件图分析零件图 该工件材料为 45 钢 其具有较高的强度 硬度 良好的耐磨性 塑性 韧性 切削性能较好 材料选取锻成型毛坯零件 1 120mm 100mm 30mm 毛坯 零件 2 120mm 100mm 30mm 从工件整体上看 该工件结构较简单 一个正方 形板块高为 20mm 板块两侧分别有深度为 5mm 的椭圆型凹槽 两侧钻有深 15mm 直径为 10mm 的通孔 上下分别有一段圆环形凹槽 中心有 18 通孔 另外 一个板块形板块高为 20mm 上还有一个复合型凹槽深 5mm 大径为 28mm 小径 为 18 的圆台形凹槽 凹槽和 18mm 相切 深度为 10mm 两侧有深为 10mm 的 半圆形凹槽 其中有一个 10mm 深为 5mm 的通孔 外边延伸一个宽为 5mm 的矩 形凹槽 上边和下边都有一个相同的矩形凹槽 整体零件精度要求不是太高 以上平面及 18mm 的通孔作为定位基准 2 22 2 毛坯的选择毛坯的选择 2 2 12 2 1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 数控铣床加工时 由于是自动化加工 除要求毛坯的余量要充分 均匀 毛坯除装夹要方便 可靠外 还应注意到数控铣床中最难保证的是加工面与非 加工面之间的尺寸 该零件为配合件 其形状较简单 但制造模具的材料 要 求具有高硬度 高强度 高耐磨性 适当的韧性 高淬透性和热处理不变形 或 少变形 及淬火时不易开裂等性能 铸造适用于形状较复杂的零件 而锻造适用 于强度较高 形状较简单的零件 最终根据该零件结构各特点的考虑 确定毛 坯的制造形式为锻造 据 机械加工技师综合手册 表 2 10 可查得合金工具钢 牌号为 45 主 要特性为经调质处理后 具有良好的综合力学性能 低温冲击韧度及低的缺口 敏感性 淬透性良好 油淬时可得到较高的疲劳强度 水淬时复杂形状的零件 易产生裂纹 冷弯塑性中等 正火或调质后切削性能好 一般在调质状态下使 用 还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理 一经调质处理后用于制造中速 中等载荷的零件 如机床齿轮 轴 蜗杆等 调质并高频表面淬火后用于制造 高硬度 耐磨的零件 如连杆 曲轴 套筒等 根据 金属机械加工工艺人员 手册 表 3 13 查得合金结构钢 45 淬火温度 850 冷却剂为油 回火温度 520 冷却剂为水 油 抗拉强度为 980Mpa 钢材退火或高温回火供应状态 下布氏硬度不大于 207HBS 从各方面考虑 所得毛坯的材料选用 45 的合金结 构钢 第 7 页 共 26 页 2 2 22 2 2 毛坯的热处理毛坯的热处理 由于毛坯锻造出来存在内应力 为了消除内应力的对工件的的影响 毛坯 锻造后应先缓冷 然后热处理淬火 850 中温回火 520 最后得到的 组织为回火索氏体 应该零件表层要求有很高的耐磨性 所以调质后再进行表 面淬火处理 2 2 32 2 3 确定加工余量确定加工余量 加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度 加工余量分为加工总余量 毛坯余量 和工序余量 加工总余量 毛坯余量 是毛坯尺寸与零件图样的 设计尺寸之差 工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差 加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响 加工余量 过大 会增加机械加工的劳动量和各种消耗 提高加工成本 加工余量过小 则不能消耗前工序的各种缺陷 误差和本工序的装夹误差 造成废品 所以要 合理地确定加工余量 总加工余量 自由锻件 3 5mm 工序余量 粗铣 1 1 5mm 高速精铣 0 4 0 5mm 低速精铣 0 1 0 15mm 粗铰 0 15 0 35mm 精铰 0 05 0 15mm 数控加工工艺 P101 2 32 3 加工方案选择各表面及孔加工方案选择各表面及孔 主要的因素 1 要考虑加工表面的精度和表面质量要求 根据各加工表面的加工要求 选择加工方法及分几次加工 2 根据生产类型选择 在大批量生产中可专用的高效率的设备 在单件小 批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法 如 柴油机连杆小头孔的加工 在 小批量生产时 采用钻 扩 铰加工方法 而在大批量生产时采用拉削加工 3 要考虑被加工材料的性质 例如 淬火钢必须采用磨削或电加工 而有 色金属由于磨削时容易堵塞砂轮 一般都采用精细车削 高速精铣等 第 8 页 共 26 页 4 虑工厂或车间的实际情况 同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备 推广新技术 提高工艺水平 5 还要考虑一些其它因素 如加工表面物理机械性能的特殊要求 工件形 状和重量等 2 42 4 各表面及孔的加工方案各表面及孔的加工方案 2 4 12 4 1 平面的加工方案平面的加工方案 查 机械加工技师综合手册 表 5 3 可以确定 加工方案 粗铣 精铣 经济加工精度等级为 IT7 IT9 加工表面粗糙度为 6 3 1 6um 一般不淬硬的 平面 端铣表面粗糙度可较低 2 4 22 4 2 孔的加工方案孔的加工方案 查 机械加工技师综合手册 表 5 2 可以确定 加工方案 钻 扩 粗铰 精铰 经济加工精度等级为 IT7 加工表面粗糙度为 1 6 0 8um 加 工未淬火钢及铸铁的实心毛坯 也可以用于加工非铁金属 粗糙度稍高 2 52 5 切削用量的选择原则切削用量的选择原则 数控编程时 编程人员必须确定每道工序的切削用量 并以指令的形式写 入程序中 切削用量包括主轴转速 背吃刀量及进给速度等 对于不同的加工 方法 需选用不同的切削用量 切削用量的选择原则是 保证零件加工精度和 表面粗糙度 充分发挥刀具切削性能 保证合理的刀具耐用度 并充分发挥机 床的性能 最大限度提高生产率 降低成本 2 5 12 5 1 进给量进给量 f f 的确定的确定 进给量是刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量 粗加工时 进给量的选择主要受切削力的限制 根据加工材料 刀杆尺寸 工件直径及已确定的背吃刀量来选取较大的进给量 在半精加工和精加工时 则按表面粗糙度要求 根据工件材料 刀尖圆弧 半径 切削速度来选择合理的进给量 当切削速度提高 刀尖圆弧半径增大 或刀具磨有修光刃时 可以选择较大的进给量以提高生产率 粗铣时 高速钢铣刀每齿进给量 f 0 10 0 15 mm z 硬质合金钢铣刀每齿进给量 f 0 10 0 25 mm z 精铣时 高速钢铣刀每齿进给量 f 0 02 0 05 mm z 第 9 页 共 26 页 硬质合金钢铣刀每齿进给量 f 0 10 0 15 mm z 数控加工工艺 P165 钻中心孔时 钻头每齿进给量 f 0 05 0 1mm r 钻孔时 钻头每齿进给量 f 0 1 0 2mm r 数控加工工艺 P165 扩孔时 钻头每齿进给量 f 0 2mm r 切削用量手册 表 2 10 粗铰时 铰刀每齿进给量 f 0 4mm r 切削用量手册 表 2 24 精铰时 铰刀每齿进给量 f 0 15mm r 切削用量手册 表 2 25 2 5 22 5 2 切削深度切削深度 p p 的确定的确定 切削深度是指在垂直于进给方向上 待加工表面与已加工表面间的距离 对于工艺系统刚性允许时 可以选取较大的切削深度 以减少走刀次数 提高生产效率 对于零件的精度要求较高时 考虑适当留出半精加工和精加工 的切削余量 然而对于数控加工所留的精加工余量一般情况下比普通加工时所 留余量小 铣削时 精加工余量通常为 0 2 0 8mm 和镗削加根据加工余量确 定 粗加工 Ra10 80 m 时 一次进给应尽可能切除全部余量 在中等功率机 床上 背吃刀量可达 8 10mm 半精加工 Ra 1 25 10 m 时 背吃刀量取为 0 5 2mm 精加工 Ra0 32 1 25 m 时 背吃刀量取为 0 1 0 4mm 在工艺系 统刚性不足或毛坯余量很大 或余量不均匀时 粗加工要分几次进给 一般第 一次走刀为总加工余量的 2 3 3 4 当工件表面粗糙度值要求为 Ra 0 8 3 2 m 时 铣削分为粗铣 半精铣 精铣三个阶段进行 精铣时面铣刀 的背吃刀量取 0 5 1 0mm 总结 本图的背吃刀量选取如下 粗加工时 p 3mm 切削用量手册 P43 精加工时 p 0 5mm 数控加工工艺 P216 粗铰通孔时 p 0 05mm 切削用量手册 表 2 24 第 10 页 共 26 页 精铰通孔时 p 0 02mm 切削用量手册 表 2 25 2 5 32 5 3 铣削速度 铣削速度 c c 的确定的确定 铣削速度是在进行铣削加工时 刀具铣削刃的某一点相对于待加工表面在主 运动方向上的瞬时速度 c 主要根据工件材料 刀具材料和机床功率来选择 刀具材料好 c 可选得高些 Ra 要求小的 要避开积屑瘤 鳞刺产生的 c 高速钢 c 刀取小于 5m min 硬质合金钢刀 c 取较高的 c 130 160m min 表面有硬皮或断续铣削时 应适当降低 c 工艺系统刚性差的 c 应减小 当主运动为旋转运动时 c 可按下式计算 c Dn 1000 D 为工件待加工表面或刀具的最大直径 mm n 为主运动的转速 rpm 或 r min 2 5 42 5 4 主轴转速主轴转速 n n 的确定的确定 在确定主轴转速时 要根据所选择的工件材料 刀具材料 机床功率和加 工性质 如粗 精加工 等条件下来确定其允许的铣削速度 铣削速度确定之 后 再根据 n 1000 c D 就可以计算出主轴转速了 2 62 6 拟订并确定加工工艺方案拟订并确定加工工艺方案 2 6 12 6 1 拟订加工方案拟订加工方案 根据零件图及相关技术要求和工艺 工步划分的原则来确定二个加工工艺 方案并选其较合理的一个作为最终加工方案 两个零件加工方案主要工序及工 步如下 零件一加工方案 工序 1 铣底面和四周侧面 工步 1 粗 精铣上平面 工步 2 粗 精铣侧面 工序 2 钻 12mm 的通孔与钻 M10mm 的通孔 工步 1 划线找正钻中心孔 工步 2 钻 2 10 M8 mm 的通孔 工步 3 扩 2 10mm M8 的通孔 工步 4 粗铰 2 10mm M8 的通孔 第 11 页 共 26 页 工步 5 精铰 2 10mm 攻丝 M8 的通孔 工序 3 粗精铣其配合面及钻铰中孔 加工深为 5mm 的凹槽 倒高 5mm 的 角 工步 1 粗精铣上表面与其他配合面 工步 2 铣 28mm 深为 5mm 的圆柱凹槽 工步 3 铣深为 5mm 的椭圆形凹槽 工步 4 铣 5mm 凹面 工步 5 铣宽为 5mm 的圆环形凹槽 工步 6 铣 2 30mm 槽 工步 7 钻 10mm 8 18mm 的通孔 16 该方案中工序 1 在普通铣床上加工完成各工步 工序 2 3 在加工中心上完 成各工步 在工序 1 中用平口虎钳夹持工件两侧 先加工出工件底面和侧面 A 再钻 扩 粗精铰 2 12mm 的通孔 然后在加工中心上完成工序 2 3 中 以一面两孔定位即以底面和 2 12mm 的通孔定位 符合互为基准原则 将粗精 铣其他四周侧面与上表面放在工序二的工步 1 中是为了尽量减少装夹次数 尽 可能避免或减少装夹时间和装夹产生的误差 在加工中心中用 Mastercam X 编 程 实现快速自动 便于达到精度要求 零件二加工方案 工序 1 加工底面和侧面 工步 1 粗 精铣上平面 工步 2 粗 精铣侧面 工步 3 粗 精铣其它 4 侧面 工序 2 粗精铣其配合面及钻铰中孔 加工深为 5mm 凹槽和半圆形凹槽 倒高 5mm 的角 工步 1 粗精铣上表面与其他配合面 工步 2 铣上位 28mm 下为 18 高为 5mm 的圆台形凹槽 工步 3 铣深为 5mm 的半圆形凹槽 工步 4 铣深为 5mm 长 22 5mm 的矩形槽 工步 5 钻 2 10mm 的通孔 工步 6 钻 18mm 16 的通孔 第 12 页 共 26 页 工序 3 钻 2 12 的通孔 工步 1 划线找正钻中心孔 工步 2 钻 2 10mm M8 的通孔 工步 2 扩 2 10mm M8 的通孔 工步 4 粗铰 2 10mm M8 的通孔 工步 5 精铰 2 10mm 攻丝 M8 的通孔 该方案中工序 1 在普通铣床上完成各工步 工序 2 3 4 在加工中心上完 成 工序 1 在普通铣床上采用平口虎钳夹持工件的两侧面先粗精铣工件的底面 和侧面 再铣其他 3 个侧面完成工序 1 工序 2 以工件的底面作为定位面 用 等高垫块来垫工件的底面定位 工件一侧面 A 用一挡块来定位并承受部分铣削 力 采用平口虎钳夹持工件的侧面 完成工序 2 3 4 在加工中心中用 Mastercam X 编程 实现快速自动 便于达到精度要求 2 6 22 6 2 比较并确定最终加工工艺方案比较并确定最终加工工艺方案 方案一中工序 3 在加工中心上完成 将钻 2 10 的通孔工步放在工序 2 上 使用普通机床完成 降低多次夹紧而产生的误差及工件变形 且遵守工序集中 原则 零件图上这两个孔的加工精度要求不是太高 上偏差为 0 035 下偏差为 0 的通孔 在普通机床上加工能够达到精度要求 加工工序 2 3 时采用一面两 孔定位 使工件在夹具中占有完全确定的唯一位置 不易造成基准误差和工件 变形 且方案一中加工该零件的效率高 精度高 能保证工件质量 保证精度 要求和尺寸要求 零件一加工工序 1 在普通铣床上完成 其中工序 1 2 在普通铣床上完成 遵守工序分散原则 零件二加工方案中工序 2 3 4 是在加工中心上完成 是 以一底面和侧面定位 限制了 5 个自由度 未使工件在夹具中占有完全确定的 唯一位置 因而这样定位夹紧容易造成工件变形 基准不能统一 造成定位误 差 难以达到加工精度要求 且零件二加工方案中加工时要多次装夹 从而产 生装夹误差 综上所述 从工序的工步及加工顺序来看 零件一加工方案能满足基准先 行 先粗后精 先主后次 先面后孔 先近后远 同一把刀尽量连续加工 最 短的空行程进给加工路线等原则 2 72 7 机床的选择机床的选择 选择机床要考虑以下因素 第 13 页 共 26 页 1 机床规格应与工件的外形尺寸相适应 2 机床加工精度应与工件加工精度要求相适应 3 机床的生产效率应与工件的生产类型相适应 4 与现有条件相适应 5 机床的加工范围 2 7 12 7 1 普通铣床的选择普通铣床的选择 根据工件的尺寸 精度要求 工件的加工类型等所选的普通铣床的型号为 X6132B 的卧式万能升降台铣床 该机床的技术参数 规格见下表 单位 mm 技术参数规格 工作台面积 宽 X 长 320 X 1320 主轴中心线至工作台面距离30 350 主轴中心线至垂直导轨距离215 470 纵向机 手680 700 横向机 手245 255工作台行程 垂向机 手300 320 级数18 主轴转速 范围 r min 30 1500 平面度0 02 工作精度 表面粗糙度 um1 6 主电动机功率 kW7 5 电动机 电动机总功率 kW10 毛重4000 重量 kg 净重2650 外形尺寸长 X 宽 X 高2324 X 1770 X 1685 生产厂江西省江东机床厂 第 14 页 共 26 页 2 7 22 7 2 加工中心的选择加工中心的选择 加工中心是一种集铣 镗 钻 扩 铰 攻螺纹和切螺纹等多种加工于一 体 具有刀库和自动换刀装置的数控机床 根据工件的尺寸 行程范围 精度 要求 工件的加工类型 主电动机功率和加工该工件所需的换刀次数等因素所 选立式加工中心 因为立式加工中心的主轴轴心线在空间处于垂直状态 最适 合加工 z 轴方向尺寸相对较小的单工位工件 且价格方面比卧式加工中心便宜 所以我选择立式加工中心 我所选的机床型号为 KT 1300VA 型立式加工中心 该机床的技术参数 规格见下表 技术参数规格备注 工作台工作面尺寸420X720mm 工作台最大承重500kg X 向510mm Y 向410mm Z 向460mm 切削进给速度1 4000mm min 工作行程 快速移动速度 X Y Z40 40 24m min 主轴锥孔BT40ISO 主轴转速35 12000r min 主轴端面至工作台的距离140 600mm 主轴 主轴至立柱导轨距离460mm 刀库容量24把 刀具最大直径 满库 80mm 刀具最大长度249mm 自动换刀 装置 刀具最大重量7kg 第 15 页 共 26 页 换刀时间 刀对刀 1 5s 定位精度 0 005 0 005mm 重复定位精度 0 002 0 002mm 主轴电动机功率18 5 22kW 长2920mm 宽1800mm外形尺寸 高2565mm 机床重量4 7t 制造厂北京机床研究所 该加工中心的系统为 FANUC Oi M 型系统 该加工中心采用流动导轨 运 动平稳 速度快 机床部件刚性好 主轴电机采用的是 FANUC AC 主轴交流伺 服电动机 主轴转速的恒功率范围宽 机床的主要构件刚度高 主轴箱内无齿 轮传动 主轴运转时噪声低 振动小 热变形小 该加工中心一方面可以节省 普通机床上加工所需的大量的工艺装备 缩短生产准备周期 另一方面能够保 证工件的加工质量 提高生产效率 2 82 8 工件的装夹与定位工件的装夹与定位 2 8 12 8 1 工件的装夹方案工件的装夹方案 工序 1 2 在普通铣床上完成 铣床用平口虎钳夹紧工件就能完成加工各工 步 工序 3 在加工中心上完成 所以只考虑工序 3 的装夹与定位 工序 3 只需 要一次装夹 用一面两孔定位 即以底面和 2 10mm M8 的通孔定位 工件 这样来完成定位 2 8 22 8 2 选择定位基准选择定位基准 1 粗基准选择原则 选择粗基准时 考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量 使不加 工表面与加工表面间的尺寸 位子符合图纸要求 粗精准选择应当遵循以下原则 1 非加工表面原则 目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系 第 16 页 共 26 页 精度 如果工件上表面上有好几个不需加工的表面 则应选择其中与加工表面 的相互位置精度要求较高的表面作为粗精准 以求壁厚均匀 外形对称 少装 夹等 2 加工余量最小原则 以余量最小的表面作为粗基准 这样可以保证各 表面有足够的加工余量 3 重要表面原则 为保证重要表面的加工余量均匀 应选择重要加工面 为粗基准 例如 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面 因而在加工 时选择导轨面作为粗基准 加工床身的底面 再以底面作为精基准加工导轨面 这样就能保证均匀地去掉较少的余量 使表层保留而细致的组织 以增加耐磨 性 4 不重复使用原则 粗基准未经加工 表面比较粗糙且精度低 二次安 装时 其在机床上 或夹具中 的实际位置可能与第一次安装时不一样 从而 产生定位误差 导致相应加工表面出现较大的位置误差 因此 粗基准一般不 应重复使用 5 便于工件装夹原则 做为粗基准表面 应尽量平整光滑 以保证定位 准确 夹紧可靠 有浇口 冒口 飞边 毛刺的表面不宜选作粗基准 必要时 需经初加工 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证配合件在整 个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从零件图结构特点分析可知 选 择两侧面作为配合件加工的粗基准 粗 精铣底面和另两侧面 钻 2 10 的定 位通孔并扩 粗铰 精铰 2 10 的通孔 2 精基准选择原则 1 基准重合原则 即尽可能选择设计基准作为定位基准 这样可以避免 定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差 2 基准统一原则 基准的统一有利于保证各加工表面间的相互位置精度 避免或减少因基准转换所带来的误差 并且各工序所采用的夹具比较统一 从 而可简化夹具的设计和制造工作 降低成本 缩短了生产准备周期 例如 轴 类零件常用顶针孔作为定位基准 车削 磨削都以顶针孔定位 这样不但在一 次装夹中能加工大多书表面 而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线 的垂直度 3 自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀 可以 选择加工表面本身为定位基准 例如 磨削机床导轨面时 是以导轨面找正定 位的 此外 像拉孔在无心磨床上磨外圆等 都是自为基准的例子 4 互为基准的原则 选择精基准时 有时两个被加工面 可以互为基准 第 17 页 共 26 页 反复加工 例如 对淬火后的齿轮磨齿 是以齿面为基准磨内孔 再以孔为基 准磨齿面 这样能保证齿面余量均匀 5 便于装夹原则 所选精基准应能保证工件定位准确稳定 装夹方便可 靠 夹具结构简单适用 操作方便灵活 同时 定位基准应有足够大的接触面 积 以承受较大的切削力 此外 还应选择工件上精度高 尺寸较大的表面为精基准 以保证定位稳 固可靠 并考虑工件装夹和加工方便 夹具设计简单等 要从保证孔与孔 孔与平面 平面与平面之间的位置 能保证配合件在整 个加工过程中基本上都能用统一的基准定位 从零件图结构特点分析可知 仅 用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度 如果使用典型的一面两孔定位 方法 则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位要求 所以选 择一面两孔即工件底面和通孔 2 10 M8 定位 选择精基准的原则时 考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹 准 2 92 9 夹具 刀具 量具的选择夹具 刀具 量具的选择 2 9 12 9 1 夹具的选择夹具的选择 我所选的夹具型号为 Q12160 的平口虎钳 夹具的技术规格见下表 加工中心采用专用铣床夹具 2 9 22 9 2 刀具的选择刀具的选择 产品名称 或代号 零件名称零件图号 序 号 刀具 编号 刀具规格名称刀具材料数量加工表面 备 注 技术规格 mm 型号 钳口宽 度 钳口最大 张开度 钳口高 度 定位键 宽度 紧固螺栓 直径 外形尺寸 长 mmX 宽 mmX 高 mm Q121601601255018M16404 X 230 X 155 第 18 页 共 26 页 1T01 80mm 镶齿套式面铣 刀 高速钢2 粗精铣工件上 下表面 粗精 铣其他 4 侧面 2T02 2mm R 型弧形中心 钻 高速钢1钻 2 12 M10 mm 的孔 3T03 11mm 直柄麻花钻高速钢1 钻 2 12mm M10 的通孔至 11mm 4T04 11 85mm 扩孔钻高速钢1 扩 2 12 M10 mm 的通孔至 11 85mm 5T05 11 95mm 直柄机用 铰刀 高速钢1粗铰 2 12 M10 mm 的通孔 6T06 12mm 直柄机用铰刀高速钢1精铰 2 12mm 的通孔 7T08 16mm 直柄立铣刀 硬质合金 钢 1 铣高为 9 5mm 30mm 的复合凸 台平面 9T09 8mm 直柄立铣刀高速钢1铣深为 4mm 的椭圆形槽 10T11M10 丝攻高速钢1攻丝 2 M10 2 9 32 9 3 量具的选择量具的选择 序号量具种类量具规格 mm数量 1游标卡尺0 1501 2深度千分尺0 1001 3内径百分表25 501 4外径百分表100 1251 5百分表0 101 4 4 工序内容拟定工序内容拟定 第 19 页 共 26 页 4 14 1 工序三的装夹方案工序三的装夹方案 工序一 二中加工出底面和两通孔是为了工序三 四采用一面两销定位来铣 各表面与凸台 平面支承限制 X Y 轴方向的转动 Z 轴的移动 限制了三个自 由度 而两个定位销分别限制了 X Y 轴方向的移动和 Z 的转动 限制了三个自 由度 工件六个自由度都被限制 使工件在夹具中占有完全确定的唯一位置 因此避免或减少定位误差 4 24 2 工步 工步 3 3 的工艺分析 的工艺分析 工步 3 铣高为 10 1mm 的复合凸台平面 工步 4 铣高为 10mm 的复合凸台平面 1 刀具的选择 1 铣刀 D 的选择 一般情况下 为减少走刀次数 提高铣削速度和铣削量 保证铣刀有足够的刚 性以及良好的散热条件 应尽量选择直径较大的铣刀 铣刀的选择还应考虑零件 材料 刚性 加工部位的几何形状 尺寸及工艺要求等因素 因此所选硬质合 金立铣刀 D 16mm 齿数 Z 3 硬质合金刀具的耐热性好加工时可以不用切削液 2 铣刀端刃圆角半径 r 的选择 铣刀端刃圆角半径 r 的大小一般应与零件上的要求一致 但粗加工铣刀因 尚未切削到工件的最终轮廓尺寸 故可适当选得小些 有时甚至可选为 清角 即 r 0 0 5mm 但不要造成根部 过切 的现象 因此所选硬质合金立铣 刀端刃圆角半径 r 1 8mm 3 立铣刀几何角度的选择 为使端面切削刃有足够的强度 在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边 根 据表 7 57 查得硬质合金立铣刀前角 ro 0 后角 o 17 副后角 o 6 过渡刃后角 17 刀体上齿槽斜角 22 40 副偏角 Kr 3 4 过渡刃偏角 45 过渡刃宽度 0 8 1 3mm 机械加工技师综合手册 2 选择切削用量 1 决定铣削深度 先粗铣高为 10mm 9 5mm 的复合凸台平面 其加工余量为 3mm 分两次走刀 内铣完 则切削深度 p 3mm 2 决定每齿进给量 fz 采用对称铣削 使用硬质合金立铣刀 D 16mm 齿数 Z 3 根据 金属机械 加工工艺人员手册 表 8 88 查得 KT 1300VA 型立式加工中心 其主轴功率 第 20 页 共 26 页 18 5 22kW 中等系统刚度 根据表 14 69 查得装螺旋刀片的硬质合金立铣刀粗 精铣钢时 切削深度 p 3mm 则 fz 0 05 0 08mm 但因采用对称铣削 故 fz 0 05mm 机械加工技师综合手 册 3 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表 3 7 查得硬质合金立铣刀后刀面最大磨损限度为 0 8 1 0mm 由于铣刀 D 16mm 再根据表 3 8 查得硬质合金立铣刀的平均寿命为 T 60min 切削用量简明手册 4 决定切削速度 V 和每分钟进给量 Vf 查表 14 79 得到当硬质合金立铣刀 D 16mm 齿数 Z 3 切削深度 p 3mm fz 0 05mm 时 V 172m min 在根据 V 3 14 D n 1000 算出 主轴转速 n 3423 57r min 在根据 Vf n fz z 算出每分钟进给量 Vf 513 54mm min 5 量具 用光切显微镜百分表检测表面粗糙度和侧面垂直度 4 2 24 2 2 工步 工步 5 5 的工艺分析 的工艺分析 工步 5 在高 24 5mm 的凸台上铣深为 10mm 的椭圆形槽 1 刀具的选择 1 铣刀的选择 一般情况下 为减少走刀次数 提高铣削速度和铣削量 保证铣刀有足够的刚 性以及良好的散热条件 应尽量选择直径较大的铣刀 铣刀的选择还应考虑零件 材料 刚性 加工部位的几何形状 尺寸及工艺要求等因素 因此所选高速钢 立铣刀 D 8mm 齿数 Z 5 2 铣刀端刃圆角半径 r 的选择 铣刀端刃圆角半径 r 的大小一般应与零件上的要求一致 但粗加工铣刀因 尚未切削到工件的最终轮廓尺寸 故可适当选得小些 有时甚至可选为 清角 即 r 0 0 5mm 但不要造成根部 过切 的现象 因此所选硬质合金立铣 刀端刃圆角半径 r 1 8mm 3 立铣刀几何角度的选择 为使端面切削刃有足够的强度 在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边 根 第 21 页 共 26 页 据表 7 57 查得硬质合金立铣刀前角 ro 15 后角 o 14 副后角 o 18 副偏角 Kr 3 过渡刃偏角 45 过渡刃偏角 45 过渡刃宽 度 0 5 1 0mm 机械加工技师综合手册 2 选择切削用量 1 决定每齿进给量 fz 采用对称铣削 使用高速钢立铣刀 D 8mm 齿数 Z 5 根据 金属机械加工 工艺人员手册 表 8 88 查得 KT 1300VA 型立式加工中心 其主轴功率 18 5 22kW 中等系统刚度 根据表 14 69 查得高速钢立铣刀粗铣槽时 槽深 e 5mm 则 fz 0 01 0 02mm 但因采用对称铣削 故 fz 0 01mm 机械加工技师综合手册 2 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据表 3 7 查得高速钢立铣刀后刀面最大磨损限度为 0 15 0 20mm 由于铣刀 D 8mm 再根据表 3 8 查得高速钢立铣刀的平均寿命为 T 60min 切削用量简明手册 3 决定切削速度 V 和每分钟进给量 Vf 查表 14 79 得到当硬质合金立铣刀 D 8mm 齿数 Z 5 fz 0 01mm 时 V 87m min 在根据 V 3 14 D n 1000 算出主轴转速 n 3463 38r min 在根据 Vf n fz z 算出每分钟进给量 Vf 173 17mm min 4 量具 用光切显微镜百分表检测表面粗糙度和侧面垂直度 5 切削液的选择 根据表 1 101 查得切削液是苏 苏 乳 苏 苏打水溶液 苏 带 有亚硝酸钠 磷酸三钠 水玻璃溶液 红矾等防腐添加剂中一种或其混合物的 苏打水溶液 乳 乳化液 金属机械加工工艺人员手册 4 34 3 切削的工时定额切削的工时定额 粗铣 38 20 22514 3 4 141000 14 3 1000 n V s 取 53 第 22 页 共 26 页 424 53204 0 n ff w zmz z 7152 0 424 2 5 81205 ti 半精铣 7193 0 424 230 8 270 2 1 f l t mz i l l 结合面的基本时间 粗铣 845 0 242 2 5 81275 21 f ll t mz i l 半精铣 849 0 424 230 8 275 21 f ll t mz i l 结合面 见 工艺手册 表 6 2 8 ff z ra b v klb t 1000 2 min43 1 24108 34364 0287 0 20421000 1 1712202 t 当加工两个面时min86 2 tm 钻12 孔 L 30mm mmmml l 13 21 r min960 nw min417 1 1 0960 1330 4 21 f l n ll t w m 当加工两组孔时 t min834 2 2417 1 2 tm 钻攻 2 M10 钻 L 25mm r minmm l 3 1 mm l 1 1 960 nw 第 23 页 共 26 页 f L n ll t w m 21 2 604 0 2 1 0960 1325 攻 L 25mm mm l 3 1 mm l 1 1 v 4 9r min195 nw f L n ll t w m 21 2 min636 0 1195 2 3325 136 nw 实切削速度 v min 68 10 1000 1362514 3 1000 14 3 m nd ww f L n ll t w m 21 min61 0 41 0 136 4525 铰孔12 f 0 35 v 21m min min 5 267 14 3 21000 r d n w s 按 工艺手册 表 4 2 2 min 260r nw 实切削速度 v min 4 20 1000 2602514 3 1000 14 3 m nd ww f L n ll t w m 21 min374 0 35 0260 4525 铣端面 v 0 45m r Z 20 相关手册225 dw min 38 14 3 21000 r d n w s 查 工艺手册 表 4 2 39 取r min53 nw 第 24 页 共 26 页 v min 4 37 1000 5322514 3 1000 14 3 m nd ww min 6053203 0mm f m f L n ll t w m 21 min3616 0 318 23110 因为有四面 所以 t 0 733min 半精铣 t 1 4465min 因为有四面 所以 t 5 76min 与孔端面的孔一样 铣时 0 405min 攻时 0 462min 铣倒角 由查表可知 n 68r min v 8 26m min L 2mm mm l 3 1 0 2 l f L n ll t w m 21 min236 0 4 1 068 032 第 25 页 共 26 页 结结 束束 语语 加工工艺主要是确定加工工艺路线 机械加工余量和切削用量 基本工时 的确定 加工工艺是实现产品设计 保证产品质量 节约能源 降低消耗的重 要手段 首先通过对零件图的分析 了解工件的结构形式 明确了具体的技术 要求 影响切削加工性的因素有工件材料的硬度 强度 塑性与韧性等 通过 采用适当的热处理工艺 合适的刀具材料和切削用量等途径来改善金属材料切 削加工性 根据切削用量选择原则 合理选择背吃刀量 进给量 切削速度 从而对工件各组成表面选择合适的加工方法 再拟订较为合理的工艺规程 充 分体现质量 生产率和经济性的统一 这次毕业设计在指导老师细心 耐心的指导和自