【工装夹具类】CA6140杠杆加工工艺规程专用铣小平台Φ12.7夹具及数控编程设计【4张图纸】【毕业论文】
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【工装夹具类】CA6140杠杆加工工艺规程专用铣小平台Φ12.7夹具及数控编程设计【4张图纸】【毕业论文】,工装,夹具,ca6140,杠杆,加工,工艺,规程,专用,平台,数控,编程,设计,图纸,毕业论文
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呼伦贝尔学院 专 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 题 目： 杆加工工艺规程专用夹具 及 数控编程设计 专 业： 机械制造与自动化 姓 名： _李晶 学 号： 2008173130 指导教师 王晓霞 2010 年 12 月 呼伦贝尔学院 专科生毕业论文（设计）指导计划书 指导教师签名：王晓霞、宋国岩、谭振义 2010 年 12 月 19 日 题目 杆加工工艺规程及专用夹具设计；数控编程设计 内容： 1、 杆加工工艺规程设计。 2、 杆专用 夹具的设计。 3、数控的编程设计 应达到的要求或技术指标： 设计思路清晰；设计说明书、设计资料完整，符合机械加工工艺规程及方法，设计的专 用夹具满足零件加工精度及生产批量的要求；机械制图符合国家规定要求及标准。 主要写作思路或设计方法： 按照机械加工工艺及夹具设计规律、通过查阅资料，按照机械加工工艺路线设计零件加 工具方案，并按零件加工特点及加工精度和生产批量的要求设计专用夹具。 数控加工零件按照机械加工标准进行加工工艺分析、编程、加工。 完成本课题应具备的理论及技术环境（软件、硬件） 机 械加工工艺及夹具等资料 计算机 各阶段任务安排：毕业设计时间： 2010 年 11 月 22 日 2010 年 12 月 19 日 第一阶段，分析零件图，考虑设计的经济性和可行性。 第二阶段，初步确定加工方案，制定工艺加工路线。 第三阶段，确定加工工艺方案，绘制零件图和夹具装配图。 第四阶段，编写数控加工程序。 第五阶段，完成设计说明书并检验。 参考资料：机械制图、机械制造工艺学、金属工艺学、机械制造工艺设计简明手册、 机械制造工艺学课程设计指导书、机床数控技术、机械制造技术基础课程设计指南 任务完成后须上交的成果 ： 设计任务说明书 加工零件图 加工工艺卡片 夹具装配图 数控加工零件图 呼伦贝尔学院毕业论文（设计）评阅单 姓 名 李晶 专 业 机械制造与自动化 班 级 08 机制专 毕业论文 （设计）题目 杆加工工艺规程及专用夹具设计；数控编程设计 评阅 教师 综合 评语 评阅成绩 是否可以 参加答辩 评阅教师 签 名 年 月 日 呼伦贝尔学院 毕业论文（设计）学生 答辩记录单 呼伦贝尔学院工程技术 学院 08 级 机械制造与自动化 专业 机制专 班 答辩人 李晶 论文（设计）题目 杆加工工艺规程及专用夹具设计； 数控编程设计 答辩小组成员 答辩人概述： 答辩小组提问及答辩人答辩： 答辩秘书签名 记录时间 年 月 日 呼伦贝尔学院毕业论文（设计）学生成绩评定单 工程技术 系、分院 08 级 机械制造与自动化 专业 机制专 班 答辩人 李晶 论文（设计）题目 杆加工工艺规程及专用夹具设计；数控编程设计 成绩评定 序号 评分项目 满分 得分 1 在毕业论文（设计）工作期间，工作态度，遵守纪律 等方面 表现 20 2 是否 能按时、全面、独立地完成与毕业论文（设计 ）有关的各项 任务 ，综合分析问题和解决问题的能力 表现 10 3 论文立论 、 理论分析 、 解决问题方案 、 结论 、 创新性 、 学术水平或实用价值 等方面的程度表现 10 4 论文使用的概念，语言表达，结构，条理，逻辑性 等方面的程度表现 5 5 论文中使用的图表，设计图纸 的 书写和制作， 是否 严格执行国家相关标准 10 6 独立查阅文献资料并运用的能力，原始数据搜集 能力 ，实验或计算结果 准确可靠 性等方面的程度表现 10 7 答辩时， 是否 能够简明和正确地阐述论文的主要内容，思路 是否 清晰，论点 是否 正确 15 8 回答问题 是否 准确、深入， 是否 有自己的见解，应变力 如何 10 9 是否 有较强的语言表达能力 10 10 总分 答辩小组成员签名 组长签名 年 月 日 备注 1、各系、分院可根据本专业实际，适当增减以上评分项目及分值，但总分必须调整为 100 分。 2、“ 在毕业论文（设计）工作期间，工作态度，遵守纪律 等方面 表现 ”一项由指导教师填写，其余各项由答辩教师填写。 呼伦贝尔学院工程技术学院 零件号 零件名称 生产类型 材 料 毛坯重量 毛坯种类 编 制 李 晶 日 期 机械加工工艺过程卡片 831001 托架 成批生产 件 指 导 王晓霞 核 工序 工步 工 序 说 明、定 位 基 准 机 床 夹 具 刀 具 主轴转速(r/切削速度(m/进给 速度(mm/工时定额 (1 1 粗铣宽度为 25的下表面 立式铣床)52( 专用夹具 硬质合金端铣刀 150 16 精铣宽度为 25的下表面 立式铣床)52( 专用夹具 硬质合金端铣刀 190 00 1 钻 23式钻床用夹具 高速钢，磨出双锥和修磨横刃钻头 140 6 扩 式钻床用夹具 硬质合金扩孔钻 1100 27 铰孔 25式钻床用夹具 标准高速铰刀 68 1 粗铣宽度为 30下平台 立式铣床合夹具 高速钢立铣刀粗齿铣刀 7 75 精铣宽度为 30下平台 立式铣床合夹具 高速钢 立铣刀细齿铣刀 312 49 75 序 工步 工 序 说 明、定 位 基 准 机 床 夹 具 刀 具 主轴转速(r/切削速度(m/进给 速度(mm/工时定额 ( 4 1 钻孔 12式钻床用夹具 标准高速钢麻花钻 195 扩孔 式钻床用夹具 标准高速钢扩孔钻 100 2 1 加工 孔 纹 立式钻床合夹具 准高速钢麻花钻 400 0 攻 螺纹 立式钻床合夹具 275 锪钻 14 阶梯孔 立式钻床合夹具 锪孔钻 275 1 粗铣 2端面 卧式铣床合夹具 硬质合金端粗齿铣刀 235 00 精铣 2端面 卧式铣床合夹具 硬质合金端细齿铣刀 300 75 1 钻 2纹底孔 立式钻床用夹具 5 高速钢标准钻头 530 攻 2纹 立式钻床用夹具 1 细柄机用丝锥攻螺纹 400 00 I 六、 数控 编程 1、数控机床的加工工艺及编程简介 （ 1） 常用编程指令及编程方法 1)00 对工件进行加工，可以在几个轴上同时执行快速移动，该指令没有运动轨迹的要求，也不需特别规定进给速度。其编程格式为： _ _ 或 _ _ 。 使用 令 床的进给速率由机床参数指定； 使用 具的实际运动路线并不一定是直线，而可能是折线。因此， 要注意刀具是否与工件或夹具发生干涉，对不适于联动的场合可采取每轴单动。 2)01 直线插补指令 命令刀具在坐标轴间以插补联动方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动，该指令为模态指令。其编程格式为： _ _ _ _ 说明： 刀具运动的进给速度由 态）决定； 可取增量尺寸，由 91 决定。 3)02/圆弧插补指 令命令刀具在指定平面内按给定的进给速度 削出圆弧轮廓。 使用圆弧插补指令 03的编程格式有两种： 第一种，用 I、 J、 18/03 _ _ _ 第二种，用圆弧半径 18/03 _ _ 说明： 18/令为坐标平面选择指令， 别为 控车削时，由于刀具 工作平面仅为 不必书写； 圆弧插补指令分为顺时针圆弧插补（ 逆时针圆弧插补（ 令，圆弧插补的顺逆可如下判断：向圆弧所在平面（如 面）的垂直坐标轴的负方向（ 去，顺时针方向为 时针方向为 X、 Y、 Z 为圆弧终点坐标值。绝对编程时， X、 Y、 Z 为圆弧终点在工件坐标系中的坐标值，相对编程时则为圆弧终点相对于圆弧起点的增量坐标值； 无论 91,I、 J、 圆心坐标 I、 J、 、 Y、 Z 坐标轴方向上的分矢 量， I、 J、 K 为增量值，且当分矢量的方向与坐标轴的方向不一致时取 -” 号； 用半径 R 指定圆心位置时，不能描述整圆。 同一半径 R 所描述的圆弧，从圆弧起点到终点有两个圆弧的可能性，为此规定圆心角 180 o 时，用 “+R”表示，如图 8； 180 o 时，用 “ 表示，如图 8。 4)41、 数控加工中，刀具切削刃的运动轨迹形成工件表面轮廓。当采用圆柱形（或其它圆形）刀具时，切削刃与刀具的中心距离一个刀具半径值，这将使得 刀具中心的运动轨迹偏离工件轮廓，但实际编程中的移动指令（如 03等）均是对刀具中心而言。为了编程方便，一般数控装置都具有刀具半径补偿功能，即编程时不需计算刀具中心运动轨迹，只按零件轮廓编程。执行刀具半径补偿指令后，数控装置便能自动计算并使刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而使切削刃加工出所要求的工件轮廓。 刀具半径左补偿，即刀具沿工件左侧运动方向时的半径补偿，如图8a ） 所示； 刀具半径右补偿，即刀具沿工件右侧运动方向时的半径补偿，如图 8b ） 所 示； 用该指令后， 42指令无效。 须和 42成对使用。 5)43、 当使用不同规格及类型的刀具加工或刀具磨损时，为了不必重新调整刀具或重新对刀，可在程序中用刀具长度补偿指令补偿刀具尺寸的变化。其编程格式为： 44 Z H 。 说明： 值为刀具长度补偿值，补偿量（或称偏置量）存入由 与偏置号相 对应（与前述刀具偏置意义相同）。 6) 在数控加工中，加工余量较大的表面或多次走刀才能完成的轮廓表面，采用循环编程，可以缩短程序段的长度，减少程序所占内存。各类数控系统复合循环的形式和编程方法相差很大，下面仅就 统的外圆粗车固定循环作一简单论述。其它复合循环（如钻孔循环、深孔加工循环等）读者可参阅各类数控系统说明书。 在 统中， 精车循环， 外圆粗车循环， 端面粗车循环， (Q(U(u) W(w) D(d) _ 说明： 循环程序段中第一个程序段的顺序号； 循环程序段中最后一个程序段的顺序号； u 径向（ 精车余量，以直径值指定； w 轴向（ 精车余量； d 每次吃刀深度。 图 871粗车外圆的加工路径。图中， w 是轴向（ Z 轴方向）的精车余量， u/2是径向（ 精车余量， d 是切削深度， 由参数设定）， （ 2） 、 数控车削工艺 1） 轮廓形状复杂或尺寸、形状精度难于稳定控制的回转体零件； 精度要求特别高的回转体零件； 其它零件。 2） 普通车床受控于操作工人，车床的切削用量、走刀路线、工序的工步等一般都是由操作工人自行选定。因此，在普通车床用的工艺规程实际上只是一个工艺过程卡。数控车床加工的程序 是数控车床的指令性技术文件。数控车床受控于数控指令，加工的全部过程都是按程序指令自动进行的。所以，数控车床加工程序与普通车床加工工艺规程有较大差别，涉及的内容也较广。数控车床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及车床的运动过程。因此，要求编程人员对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。工艺方案的好坏在很大程度上会影响车床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。 3） 数控车削加工工 艺主要包括如下内容： 选择适合在数控车床上加工的零件 ， 确定工序内容。 分析被加工零件的设计图纸，明确加工内容及技术要求。 确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序、处理与非数控加工工序的衔接等。 加工工序的设计。如选取零件的定位基准、选择装夹方案、划分具体工步、选择刀具和确定切削用量等。 数控加工程序的调整。如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿量及确定加工路线等。 4） 工件坐标系零点设置及对刀问题 为使基准重合并便于计算和编程，一般选择工件回转中心为径向零点（ X=0），工件某一端面为轴向零点（ Z=0）。 数控加工中较常用对刀方法有定位对刀法、光学对刀法、 前，数控车床大多采用试切对刀法，其得到的结果更加准确可靠。 控车削加工的试切对刀过程如下： ：移动车刀至工件表面，试切外圆表面， X 向不动，沿 Z 向退出车刀至安全位置，停车。实测 d 值，输入至刀具参数值（用 般为 5图 8 示； ：移动车刀至工件端面，试切端面， Z 向不动，沿 X 向退出车刀至安全位置，停车。将刀具参数值 （该端面设为工件 其他数值（考虑工件轴向零点及端面加工余量需要）。 车削圆弧表面时的过切问题 车 削圆弧表面时，若所选刀具不恰当，可能导致 “ 过切 ” 现象。如图 8主偏角 r=90 o 的车刀车削圆弧 圆弧的起点 A 及圆弧的前、中段，切削刃工作正常。刀具进入圆弧后段后，随着切削刃的径向切入，实际工作副偏角越来越小，刀具副切 削刃将逐步直接参与切削，直至副切削刃切入工件轮廓内部，形成过切。 过切会使工件产生形状和尺寸误差，加工中一定要避免。特别是微小的过切，往往容易被忽视，但它对工件和刀具都是有害的。由图 8知，形成过切的原因是因为工件轮廓的切平面与刀具副后刀面相交，所以选择刀具时一定要注意分析工件轮廓的尺寸与形状精度要求，并考虑刀具的结构特点。图 8选用 r 90 o 或刀尖角小一些的车刀，都可以有效地避免过切现象。当然，实际生产中还有很多方法，如采用圆弧刃、磨出过渡面等等，都可以解决这类问题。 （ 3）、 数控铣削加工工艺 1） 平面类零件。 变斜角类零件。 空间曲面轮廓零件。 箱体类零件。 螺纹。 2） . 数控铣削应注意的几个问题 加工平面选择 数控铣削加工时，对工件平面的加工首先要正确选择加工平面。一般通过在数控程序中由 Y、 安全距离与切削平面 数控铣削加工时，铣刀切削的工件实际表面为切削平面。为了保证快速进给或退刀行程中刀具与工件、夹具不发生干涉，在不进行工作进给时，刀具应与切削平面相距一个安全值，此即为安全距离，其大小可根据具体加工情况确定。加工工件的凹坑表面时，安全距离的设定要考虑实际切削表面与工件外轮廓表面的距离对切削行程的影响。 V 刀具半径补偿 刀具半径补偿的意义已如前述。加工中要注意左、右补偿的区分，即注意加工路径的方向，否则容易造成事故。 下刀点、切入点及切入与切出方式 切削工件表面轮廓时，如果直接从工件轮廓某处下刀切削，将会在该处留下较为明显的切削痕迹。这在精加工中（尤其是封闭轮廓）是不允许的。为此，有些数控系统铣削加工编程方法规定了轨迹延长，以使刀具下刀点离开工件轮廓一小段距离，并以某一方式移动至切入点，再开始切削工件轮廓。切削结束后，刀具以矢量方向相反的同一方式从切出点退出工件 轮廓。一般来说，数控系统规定了三种轨迹延长的切入切出方式： a. 沿工件轮廓的切入、切出点表面切线切入和切出工件，用 A 后的参数确定下刀点至切入点沿工件轮廓的切向距离； b. 沿工件轮廓的切入、切出点表面法向的 1/2圆弧切入和切出工件，用 为刀具移动的圆弧直径； c. 沿工件轮廓的切入、切出点表面法向的 1/4圆弧切入和切出工件，用 6 b）、c）分别表示了 定的刀具轨迹延长切入方式，图 b）中 A 后的参数为 2R，图 c）中 A 后的参数为 R。切出方式与此相同，但方向相反。 46、 需要说明的是，这里所指的 且多数数控系统的功能也不相同，使用时一定要按照数控系统说明书进行。如果数控系统不具备该项功能，精加工时建议按图 8示的方式预先编写一段程序，以便获得好的表面质量。 a) 直线切入 b) 1/2圆弧切 入 c) 1/4圆弧切入 对刀 在数控铣床或加工中心机床上，确定对刀点在机床坐标系中位置的操作称为对刀。它是使数控铣床（或加工中心）主轴中心与对刀点重合，利用机床坐标显示确定对刀点在机床坐标系中的位置，从而确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。简单地说，对刀就是告诉数控机床工件装夹在机床工作台的什么地方。 对刀方法应与零件的加工精度相适应，生产中常使用百分表、中心规、高度表、寻边器等工具。 图 8向对刀示意图。具体操作方法如 下： VI a. 机床主轴 装寻边器； b. 移动主轴至工件边缘，贴近工件时减缓移动速度（可用手摇脉冲发生器 ）； 电管闪烁，停止 Z 向（或 出寻边器，并记录机床 坐标显示值输入至数控系统（机床操作面板）。 Z 向对刀可使用高度表。图 8使用高度表 Z 向对刀示意图。高度表自身高度为标准值（图中表高 50其中间圆柱高出 10 m （用于校核）。当刀具底面接触中间圆柱上表面时， 将它向下推动，带动千分表表盘指针转动，指针转为 0 时即为标准高度。注意输入 Z 值时要将标准高度（如 50入机床显示的 在加工中心机床上进行数控加工时，工艺原则及方法与数控铣削大体相同。但由于加工中心的功能更全面、更复杂，所以考虑的问题会更多一些，如自动换刀、自动交换工作台等等 。 2、编程 1、选材： 1309022 的 45钢 2、选刀： 50 的立式粗铣刀 50 的立式精铣刀 、建立坐标系 :如图所示 主程序 01234 90 100 100 800 010 65 2; 0; 0123 90 300 54 2; 10; 100 100; 55 2 02 10; 100 100; 010 2; 0; 0124 100 100; 55 2; 370 0; 45 12; 25; 35 35; 25; 12; 25; 12; 12; 25; 12； 45 12; 25; 55 55 10; 90 300 （手动反过工件，重新装夹） 54 2; 780 10; 100 100; 1、 子程序 10 01 2、 子程序 10 01 12; 25; 12; 12; 25; 12; 12; 25; 12； X 12; 25; 10; 100 100; 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 1 页（共 46 页） 前言 加工工艺及夹具毕业设计是在学完了机械制造工艺学等专业相关知识后，对整个专业知识的一次综合运用。 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。 对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设 计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。 1、发展状况 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。 夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人的结合上，这是夹具主要是作为人的单纯的辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁， 夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧。人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能的提高有着密切的关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备。 随着机械工业的迅速发展，对产品的品种和生产率提出了愈来愈高的要求，使多品种，中小批生产作为机械生产的主流，为了适应机械生产的这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高的要求。 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 。 2、发展趋势 长时间以来，加工工艺及夹具设计都朝着标准化、自动化、高效率、高精度、低劳动强度方面发展。 （ 1）加工工艺的发展趋势 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 2 页（共 46 页） 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。 金属切削刀具作为数控机床必不可少的配套工艺装备，在数控加工技术的带动下，进入了 “ 数控刀具 ” 的发展阶段，显示出 “ 三高一专 ”( 即高效率、高精度、高可靠性和专用化 )的特点。 显而易见，在 21世纪初，尽管 近净成形技术、堆积成形技术是非常有前途的新工艺，但切削加工作为制造技术主要基础工艺的地位不会改变。从当前制造业发展的趋势中可以看到，制造业发展和人类社会进步对切削加工提出的双重挑战，这也是 21 世纪初切削加工技术发展的主要趋势。 （ 2）夹具的发展趋势 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 （ 1） 高精随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度对夹具的制造精度要求更高高精度夹具的定位 孔距精度高达 5m ，夹具支承面的垂直度达到 00行度高达 00国 美乐）公司制造的 42等高误差为 精密平口钳的平行度和垂直度在 5m 以内；夹具重复安装的定位精度高达5m ；瑞士 性夹具的重复定位精度高达 2 5m 。机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 （ 2） 高 效为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 1 2秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典3分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。采用美国 金斯）公司的球锁装夹系统， 1分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生 产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 （ 3） 模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 3 页（共 46 页） 夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地 改进和完善夹具系统。组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 （ 4） 通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 美乐）公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样 的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 3、评述 综上，根据机械加工工艺及夹具设计的发展方向，现在的一般加工条件已不能满足现在的技术要求。所以以后的多为数控技术、自动化技术、系统化。主要体现其高效率、高精度、高可靠性、专业化程度深。这就要求从事这方面的高科技人才，就我们现在所学的知识还远远不够。所以我们在以后的学习工作中要多学习这些方面的知识，不断的充实自己，使自己的综合能力不断提高，从而跟上科技发展的脚步 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 4 页（共 46 页） 目录 前言 . 1 第一章 机械加工工艺规程设计 . 5 1、零件的作用 . 5 2、零件的工艺分析 . 5 3、工艺规程设计 . 6 （ 1）确定毛坯的制造形式 . 6 （ 2）基面的选择 . 6 （ 3）确定工艺路线 . 6 （ 4）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 （ 5）确定切削 用量 . 10 第二章 机床夹具设计 . 29 1、问题的提出 . 29 2、夹具设计 . 30 （ 1）定位基准的选择 . 30 （ 2）定位误差的分析 . 30 （ 3）切削力的计算 . 30 （ 4）夹具设计及操作的简要说明 . 30 （ 5）铣床夹具的装配图及夹具体零件图 . 31 第三章 数控编程 设计 . 35 1. 数控机床的加工工艺及 编程 简介 . 35 2、数控编程 . 41 总结 . 45 参考文献 . 45 致 谢 . 46 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 5 页（共 46 页） 第一章 机械加工工艺规程设计 1、 零件的作用 题目给出的零件是 位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一段与制动带连接，另一端通过钢球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开始，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧，当左右离合器中任何一个接合时，杠杆都顺时针方向摆 动，使制动带放松，从而达到制动的目的。 2、 零件的工艺分析 零件图如下图所示： 旋 21 1 2 球 检 查其余零件的材料为 铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下： （ 1）以 45外圆面为基准的加工表面 这一组加工表面包括： 25 的孔、杠杆下表主要采用一个大平面限制面。三个自由度、一个窄 工呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 6 页（共 46 页） 件达到完全定位。这组加工表面的 主要要求是： 1） 25孔内壁的表面粗糙度为 m。 2）杠杆下表面的表面粗糙度为 m。 （ 2）以 25孔为中心的加工表面 这组加工表面包括： 14阶梯孔、 及 孔平台、 2 中主要加工面是 杠杆下表面及 25 孔为定位基准， 采用一个大平面限制三个自由度、一个短圆柱销限制两个自由度以及一个支承顶限制一个自由度，使工件达到完全定位。这组加工表面的主要要求是： 1） 25孔的轴线和杠杆上、下表面有垂直度要求。 2） 14阶梯孔、 0夹角。 3） 孔内壁的表面粗糙度为 m 以及 孔平台的表面粗糙度为 m， 4） 2纹孔的中心线与水平方向成 36m。 3、 工艺规程设计 （ 1） 确定毛坯的制造形式 零件的材料 考虑到灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，但塑性较差、脆 性高。由于年产量为 5000 件，达到中批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合中批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。 （ 2） 基面的选择 1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强肋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行夹紧，利用一个 45 圆的外轮廓作主要定位，以限制 2 个自由度，底板限制 3 个自由度，再以压 紧螺钉定位消除 1个自由度，达到完全定位 ,就可加工 25的孔。 2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用 25的孔作为精基准。 （ 3） 确定工艺路线 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 7 页（共 46 页） 表 工序 1 钻、扩、铰孔使尺寸到达 序 2 粗、精铣 25孔下表面 工序 3 粗 、 精铣宽度为 30下平台 工序 4 钻 工序 5 钻 纹、 锪钻 14阶梯孔 工序 6 粗 、 精铣 2工序 7 钻 2孔、 攻螺纹孔 2序 8 去毛刺 工序 9 检查 表 工序 1 粗 、 精铣 25孔下表面 工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 序 3 钻 工序 4 粗、精铣宽度为 30工序 5 钻 纹、锪钻 14阶梯孔 工序 6 钻 2螺纹孔 2序 7 粗、精铣 2工序 8 去毛刺 工序 9 检查 工艺方案的比较与分析： 上述两个工艺方案的特点在于： 方案一是先加工 25 的孔，然后以此为基准加工杠杆底面，而方案二则与此相反，先是加工杠杆底面，然后以此为基准加工 25 的孔。由于 25 孔的中心线与杠杆的上、下表面有垂直度要求，通过分析方案二更容易保证 25孔的尺寸精度与位置精度。考虑到零件的结构工艺性，钻孔表面应与孔的轴线垂直，要符合先加工表面再钻孔的原则。所以方案二的工序三与工序四调换，工序六与工序七调换。将两方案中的优点相结合，最终的加工路线确定为： 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 8 页（共 46 页） 表 终工艺过程 工序 1 粗、精铣 25孔下表面 以杠杆上表面及 45 外圆为粗基准，保证杠 杆下表面的粗糙度是 m，选用立式升降台铣床 工序 2 钻、扩、铰孔使尺寸到达 以杠杆下表面为基准， 45外圆为辅助基准，保证 25孔的轴线与杠杆上、下表面垂直且 25 孔的内壁的表面粗糙度是 用立式钻床 用专用夹具。 工序 3 粗、精铣宽度为 30下平台 以杠杆下表面及 25孔为基准，保证 孔平台的表面粗糙度为 然选用立式铣床 组合夹具。 工序 4 钻 孔 保证 孔内壁表面粗糙度 m，采用立式钻床 用专用夹具。 工序 5 钻 纹底孔、攻 纹、锪钻 14 阶梯孔 保证其中心线与垂直方向成 10夹角且 14 阶梯孔的表面粗糙度为 m，采用组合夹具。 工序 6 粗、精铣 2端面 用回转分度仪加工，保证其与水平成 36角且表面粗糙度要求为 m，用立式铣床 工序 7 钻 2纹底孔、攻 2纹 保证 2纹孔的中心线与其端面的垂直 度要求。采用立式钻床 用专用夹具。 工序 8 去毛刺 工序 9 检查 （ 4） 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 已知杠杆的材料是 坯的重量 产类型为中批生产。毛坯采用金属模铸造。 加工余量的大小对零件加工质量和生产效率均有较大的影响。加工余量过大，不仅影响了机械加工量、降低了生产效率，而且浪费原料和能源，增加刀具等工具的损耗，使加工成本升高。加工余量过小则不能保证各工序的各种误差和表面缺陷。 根据机械制造工艺设计简明手册表 ，杠杆选用的铸件尺寸公差（ 级为 9,铸件加工余量（ 级为 F。查机械制造工艺设计简明手呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 9 页（共 46 页） 册表 一侧为基准进行单侧加工的加工余量为 行双侧加工时每侧加工余量为 （ 1）加工杠杆下表面。 根据机械制造工艺设计简明手册 表 加工 2金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工 1可以满足加工要求。 （ 2）加工 25 由于内表面有粗糙度要求，查机械制造工艺学第241 页表 确定加工工序为：钻孔 扩孔 铰孔。据机械制造工艺设计简明手册表 确定各工序加工余量及工序尺寸，查机械制造工艺学表 表 1）。 25 工序名称 工序余量 工序尺寸 加工精度 粗糙度 钻 23 23m 2 T 10 25m 3）铣削 用铣削的方法加工台阶。由于台阶的加工表面有粗糙度要求 查机械制造工艺学表 铣 1机械制造工艺设计手册表 1确定各工序加工余量及工序尺寸。查机械制造工艺学表 表 2）。 加工杠杆 30平台的各工序加工余量及粗糙度的确定 工序名称 工序余量 工序尺寸 加工精度 粗糙度 毛坯 33T 8 粗铣 21铣 10 4）钻 要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，任然采用 12钻头，切削深度是 的要求，查机械制造工艺学表 用钻 扩的加工路线。经济精度为 面粗糙度 值为 工余量及工序尺寸（见表 3）。 钻 工序加工余量及工序尺寸的确定： 第 10 页（共 46 页） 工序名称 工序余量 工序尺寸 加工精度 粗糙度 钻孔 12T 12 孔 07 T 10 5） 查机械制造工艺设计简明手册 ，采用 麻花钻，一次钻削加工余量为 次攻螺纹 可达到要求。 （ 6）锪钻 14 阶梯孔。 由于表面粗糙度要求为 m，因此考虑加工余量 3一次锪钻 3可达到要求。 （ 7）加工 2端面。 根据机械制造工艺设计简明手册 铣 2，精铣 1可以满足加工要求。 （ 8）加工 2纹孔。 查机械制造工艺设计简明手册 知，其总的加工余量为 6用 5 的麻花钻，一次钻削加工余量为 5次攻螺纹 1可以满足加工要求。 因此毛坯尺寸的确定见下图： （ 5） 确定切削用量 工序一 5下平面 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 11 页（共 46 页） m i 31 5 fm 1工件材料： 200铸铁 机床： 1、选择刀具：硬质合金端铣刀（材料 据切削 用量简明手册第 96 页表 00 ，齿数为 14，粗齿铣刀，据切削用量简明手册第 84页表 5,20,9,0 00 ,45 2、选择切削用量 （ 1）决定切削深度为 （ 2）决定每齿进给量 据机械制造工艺设计手册第 187 页表 4 16 其功率为 据切削 用量简明手册第 88页表 3 5， 现取 。 （ 3）选择铣刀磨钝标准及其寿命 据切削用量简明手册第 88页表 刀刀齿后刀面最大磨钝量为 取 刀具寿命 。 （ 4）确定切削速度f 据切削用量简明手册第 96页表 4,1 6 00 ，时 m i i n ,172m i n ,86 。各修正系数为： m v 1 m m m i 据机械制造工艺设计手册第 176页附表 4 16 1及附表 4 16 3选择m 6m 1 5 0 因此实际切削速度和每齿进给量 （ 5）检查机床的功率 据切削用量简明手册 105 页，当硬度为i n ,325,00 2 。 据机床允许的功率故，因此决定的切削速度可以用，即m i i n ,1 5 0,2 ， ， f ，mv c 。 3、 计算基本工时 式中， 61 据切削用量简明手册第 106 页表 铣时入切量及超切量 y 则： 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 12 页（共 46 页） m 11612 i 40 0 fm 1、选择刀具：硬质合金端铣刀（材料 据切削用量简明手册第 96 页表 00 ，齿数为 14，细齿铣刀，据切削用量简明手册第 84页表 5,20,9,0 00 ,45 。 2、选择切削用量 （ 1）决定切削深度为 （ 2）决定每齿进给量 据机械制造工艺设计手册第 187 页表 416 其功率为 据切削用量简明手册第 88 页表 3 5， 现取 。 （ 3）选择铣刀磨 钝标准及其寿命 据切削用量简明手册第 88页表 刀刀齿后刀面最大磨钝量为 取 刀具寿命 。 （ 4）确定切削速度f 据切削用量简明手册第 96页表 4,1 6 00 ， 时 m i i n ,145m i n ,98 。各修正系数为： m v 1 m m m i 据机械制造工艺设计手册第 176页附表 4 16 1及附表 4 16 3选择m 0m 1 9 0 因此实际切削速度和每齿进给量 （ 5）检查机床的功率。据切 削用量简明手册 105 页，当硬度为i n ,4 0 0,1 0 0 2 。 据机床允许的功率故，因此决定的切削速度可以用，即m i i n ,1 9 0,1 ， ， f ， mv c 。 3、 计算基本工时 式中， 61 据切削用 量简明手册第 106页表 铣时入切量及超切量 161y 则： 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 13 页（共 46 页） m 6111612 械制造工艺设计手册表 知两次铣削的辅助工时： m 。 该工序的总工时为：m i 加工 25到要求尺寸 工件材料为 铁，查工程材料及热加工第 138页表 4 21确定抗拉强度为 60。 工艺要求：工件的壁厚为 的直径为 25深为 0 据工艺设计简明手册第 64页表 定公差为 面粗糙度 6.1 机床： 31、选择钻头 选择高速钢磨出双锥修磨横刃钻头，其直径为 30 ，钻头几何形状据切削用量简明手册第 44页表 , ,512,02 01 。 2、选择切削用量 （ 1）确定进给量 f 1）按加工要求确定进给量 f 据切削用量简明手册表 加工要求为 12H 精度，铸铁的强度 60， 时 。 由于 ，孔深系数为 1。 2）钻头强度决定进给量 据切削用量简明手册第 51 页表 p 3,160 0 钻头允许的进给量 。 3）按机床的进给机构决定进给量 据切 削用量简明手册第 52 页表 10， ，机床进给机构允许的轴向力为 16860N14120N （据机械制造工艺设计手册第 176页表 4 5， 床允许的轴向力为 15696N ）时，进给量为 f= 从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，其值为 r,据机械制 造工艺设计手册，第 177页表 4 5 2，取 f=r。 (2)决定钻头磨钝标准及寿命 由切削用量简明手册表 3头后刀面的最大磨钝量取为 1命为 T=75 (3)决定的切削速度 n 据切削用量简明手册表 度 200f=r,标准钻头，3， 2m 切削用量简明手册表 削用量修正系数呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 14 页（共 46 页） 88.0 1 75.0 1故 v=2 1 1=r 机械制造工艺设计手册第 176 页表 4 5 1，可以考虑选择 40r 因所选择转速较计算转速较高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取 f=r,也可选择较低一级转速 00r 用 r,比较这俩种方案： f=r, 40r 140= f=r, 00r 100=96为第一方案 本工时较少，故第一方案较好。 （ 4）检验机床扭矩及功率 据切削用量简明手册第 62 页表 25mm,f r 时，。 故 机械制造工艺设计第176页表 4 5， 据切削用量简明手册第 64页表 b=170 2133mm,f r,， 机械制造工艺手册第 176页表 4 5， 由于 选择的切削用量可用，即： f=n=140 r v= 3、计算基本工时 式中 l=L+y+ ,l=30由切削用 量简明手册表 出入切量及超切量y+ =12 查机械制造工艺设计手册的 表 表 知钻孔的 辅助工时：m 1、选择扩孔钻头 选择硬质合金扩孔钻，其直径 d,扩孔钻几何形状据切削用量简明手册表 5,30,10 00 0 。 2、选择切削用量 （ 1） 确定进给量 912 0 01 0 0 00 d 1m 2301 第 15 页（共 46 页） 1(45c o 削用量简明手册第 53页表 加工要求为 度，铸铁的硬度为 200 时， 0 . 8 4 ) 0. 7 00 . 7 1 . 2 )-( 1. 0f 据机械制造工艺设计手册第 176页表 4 5 2，取 f=r。 （ 2）确定扩孔钻磨钝标准及寿命 由切削用量简明手册第 54 页表 时，钻头后刀面最大磨损量取为 寿命 。 （ 3）决定切削速度 n 据机械制造工艺手册第 109页表 5 24得： 5,mv t ，查切削用量简明手册表 削速度的修正系数为1, 8.0故 m i m 3 0 01 0 0 00rd 据机械制造工艺学第 176页表 4 5 1选择 ，但因选择转速较计算转速高，会使刀具使用寿命下降，故可将进给量降低一级，转速rn c ，仍用 ，比较这俩种选择方案： m i 71 1 0 i n ,1 1 0 0,57.0 m i 07 5 i n ,7 5 0,72.0 因为第一方案的乘积较大，基本工时较少，故第一方案较好，实际切削速度 3、计算基本工时 2式中 21 ， 0 ， 取 ,42,1 取 所以 查切削用量简明手册第 275页表 7 33和表 7 34，可知扩孔的辅助时间： m 5孔 1、选择铰刀 选择高速钢铰刀，其直径 50 ，铰刀几何形状据切削用量简明手册第 49页表 ,156,0100 。 2、选择切削用量 m 302 11001000 呼伦贝尔学院工程技术学院机制专业毕业论文 第 16 页（共 46 页） m 0 01 0 0 00rd m 0 0 2（ 1）确定进给量 f 1）决定进给量 f 据切削用量简明手册表 硬度 50 ,时 ,.1 按该表注 4，进给量取小值查机械制造工艺设计手册附表 4。 2）决定铰刀磨钝及寿命 由切削用量简明手册表 50 命 T=120 3）决定切削速度 v 及转速 n 查 机械制造工艺设计手册第 176页表 4 实际切削速度 3、 计算基本工时 据机械制造技术基础课程设计指导教程 第 118 页表表 5 42 式中21 ， 0 ，由 p ， 以及表注 1 切入长度 l 增加 所以 1 ， 52 故 查机械制造工艺设计手册 275 页表 7 33 和 7 34，可知铰孔的辅助时间： m 该工序的总工时为： m i 工序三 0下平台 工件材料： 200铸造 加工要求：铣削两次，一次粗铣 2次精铣 1可达到表面粗糙度要求。机床： a. 粗铣 1、选择刀具 查机械制造技术基础课程设计指导教程表
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