虎钳底座的设计与加工论文.doc

毕业论文虎钳底座的设计与加工姓 名： 指导教师： 专 业： 班 级： 2011年11月15日目 录摘 要1前 言21 虎钳底座示意图3虎钳底座尺寸图4 1.1工具材料的选择51.1.1 毛坯的选择5 1.1.2 量具的选择5 1.1.3 夹具的选择52 虎钳底座工艺方案分析6 2.1 虎钳底座结构分析62.2 确定虎钳底座加工方案62.3 确定虎钳底座装夹方案6 2.3.1 定位基准选择6 2.3.2 虎钳底座定位及夹紧63 虎钳底座加工顺序的安排64 走刀路线的确定7 4.1 刀具的选择75 切削用量的选择8 5.1 背吃刀量的选择8 5.2 进给量（进给速度）的选择8 5.3 切削速度的确定86 虎钳底座加工工序卡97 虎钳底座加工程序107.1 去除不需要的铝料程序107.2 虎钳底座8毫米阶梯槽加工程序107.3 虎钳底座7毫米阶梯槽加工程序107.4 虎钳底座152mm74mm外轮廓加工107.5 虎钳底座工型通孔加工程序117.6 虎钳底座耳型外轮廓加工程序117.7 虎钳底座耳型轮廓孔的加工程序117.8 虎钳底座口型凹槽加工程序12 7.9 虎钳底座前端孔的加工程序12 7.10虎钳底座尾端孔的加工程序127.11虎钳底座2个8mm通孔加工程序137 模拟仿真加工138 虎钳装备总图14结 论15参考文献16致 谢17虎钳底座的设计与加工摘 要： 本课题通过对虎钳工艺的分析，设计了虎钳底座。针对虎钳底座的加工特点详细地叙述了对虎钳底座工艺性、工艺方案的选择，包括刀具背吃刀量的选择，确定加工路线和程序的编制并运用caxa制造工程师进行了实体仿真。关键词：底座，加工，选择，仿真前 言机械式人类生产劳动的重要工具在数控机床不断地发展的今天，相应的夹具技术也在不断地发展。虎钳的种类也日益增多，所需要的工序也在不断增加。本人设计的虎钳底座是根据市场要求所设计的，该底座所选用的材料是吕块，生产批量为中批量生产，比较容易加工又便于经济；在加工之前分析计算出虎钳底座的数据并确认虎钳底座的加工方案，紧接着根据数控加工的要点进行对虎钳底座的数控加工，在加工过程中可以找出工件的设计和制造不足，找出原因并给与纠正，并进行适当的修改与调整。1.虎钳底座示意图虎钳底座尺寸图图1 虎钳底座正视图图2 虎钳底座左视图图3 虎钳底座俯视图1.1工具材料的选择1.1.1毛坯的选择根据虎钳底座尺寸图，虎钳底座的毛坯应选为152mm136mm58mm的吕块毛坯最为加工材料。1.1.2量具的选择根据虎钳底座尺寸图，所选量具为 精度0.01mm量程200mm的游标卡尺1.1.3夹具的选择根据虎钳底座尺寸图，机用虎钳。2工具材料的选择2.1 虎钳底座结构分析此虎钳底座的主要结构是由正方体外轮廓、带耳朵的外轮廓及梯形台阶组成，正方体外轮廓上有工型通孔、有2个宽度分别为8mm和7mm的梯形台阶，在侧面有2个8mm的通孔、在前部有25mm深2mm的圆和12mm的通孔，右侧有30mm深2的圆、22mm深4mm的圆以及18mm的通孔，在耳朵型的外轮廓上有口型长87mm宽40mm深14mm的凹槽。在耳朵上还有2个11mm的通孔。 2.2 虎钳底座加工方案首先根据示意图及尺寸图用20mm的盘刀将方形铝块去除余料深度预留2mm，然后用20mm的端铣刀加工宽度为8mm和7mm的阶梯槽，阶梯槽加工完毕后加工工型凹槽。然后卸下工件翻面加工深14mm的口型凹槽，加工完凹槽加工耳型的外轮廓，加工耳朵上的2个11mm的通孔，卸下工件，将工件竖起用虎钳夹住两侧，加工25mm深2mm的圆形，加工12mm的通孔。卸下工件倒转过来装夹并加工30mm的深2mm的圆形和22mm深4mm的圆形以及18mm的通孔，加工完毕后加工2个8mm的通孔。2.3 确定虎钳底座装夹方案2.3.1 定位基准的选择在进行虎钳底座加工工艺的制定中，正确的选择出虎钳底座的定位基准有着很重要的意义。如果定位基准选择的不好，就会影响到虎钳底座加工的位置精度，从而会使虎钳底座各表面的加工受到很大的影响。所以在进行加工工艺制定中保证合理选择定位基准具有很大的意义，同时也关系到虎钳底座加工的精度，选好定位基准不仅能提高加工的效率还能简化加工的工序，避免了不必要的工步。2.3.2 虎钳底座定位及夹紧装夹方法：首先夹住长152mm边的两端进行外轮廓及阶梯槽的加工，然后卸下工件，翻面夹紧加工耳型外轮廓及2个11mm的通孔，卸下工件将工件立起夹紧宽16mm的边两端，进行25mm和12mm两个孔的加工，然后卸下工件翻面夹紧进行18mm，22mm和2个8mm的孔加工。刀具定位：工件的上表面为Z轴，左表面X轴负方向有表面为X轴正方向。注：X,Y轴的选取根据实际情况拟定。3.虎钳底座加工顺序的安排1. 用20mm盘刀去除多余铝料2. 虎钳底座8mm阶梯槽加工3. 虎钳底座7mm阶梯槽加工4 虎钳底座152mm74mm外轮廓加工5. 虎钳底座工型通孔加工6. 翻面进行虎钳底座耳型外轮廓加工7. 虎钳底座耳型轮廓孔的加工8. 虎钳底座口型凹槽加工 9. 虎钳底座尾端孔的加工10.翻面进行虎钳底座前端孔的加工11. 2个8mm通孔加工4.走刀路线的确认在数控加工中，刀具相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径。走刀路线包括平面进给和深度进给两部分平面进给时，外轮廓从切线方向切入，内轮廓刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，此时刀具的切入切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素的交点处。4.1刀具的选择根据虎钳底座的加工工艺，外轮廓用20mm的立铣刀，工型采用6mm的立铣刀，口型采用8mm的立铣刀加工，耳型外轮廓用20mm的立铣刀加工，耳朵11mm的通孔及口型深10mm的凹槽用8的立铣刀加工，宽8mm和7mm的阶梯槽采用6mm的端铣刀加工，25mm和12mm的孔用12mm的立铣刀加工，22mm和18mm的孔用16mm的立铣刀加工，侧面2个8的通孔用8mm的立铣刀打孔加工。产品名称及代号零件名称零件图号01序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量1T120mm盘刀1去除不需要的铝料2T220mm立铣刀1加工152mm74mm外轮廓及耳型外轮廓3T316mm立铣刀1加工22mm和18mm圆孔4T48mm立铣刀1加工25mm，12mm圆孔、耳朵通孔加工虎钳底座工型通孔及口型凹槽加工5T58mm钻头1加工侧面2个8mm的通孔6T66mm立铣刀1阶梯槽的加工5.切削用量的选择切削用量包括主轴转速，进给量，背吃刀量，常称为切削用量三要素。数控加工种选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率提高，加工成本最低，所以切削用量大小的选择会对加工效率、加工质量、刀具磨损和加工成本有着很大的影响。5.1背吃刀量的选择（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5m25m时，如果数控加工的加工余量小于5mm6mm，粗加工一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。（2）在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2m12.5m时，可分粗加工和半精加工两步进行。粗加工时的背吃刀量选取同前。粗加工后留0.5mm1.0mm余量，在半精加工时切除。（3）在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8m3.2m时，可分粗加工、半精加工、精加工三步进行。半精加工时的背吃刀量取1.5mm2mm。精加工时背吃刀量取0.3mm0.5mm。5.2进给量（进给速度）的选择根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，可以参考切削用量手册选取。对于多齿刀具, 其进给速度vf、刀具转速n、刀具齿数Z 及每齿进给量fz的关系为: Vf=fn=fzn。5.3切削速度的选择根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。在选择切削速度时，还应考虑：应尽量避开积屑瘤产生的区域；断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；加工大件、细长件和薄壁工件时, 应选用较低的切削速度；加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度；工艺系统刚性差的，应减小切削速度。6虎钳底座加工工序卡 数控加工工工序卡零件名称虎钳底座零件图号JH-001夹具名称机用虎钳设备名称及型号数控铣床HNC-22材料名称及牌号铝工序名称虎钳底座加工工序号008工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm量具1去除不需要的铝料T120mm盘刀10004005游标卡尺2加工8mm阶梯槽T66mm立铣刀7201000.5游标卡尺3加工7mm阶梯槽T66mm立铣刀7201000.5游标卡尺4加工152mm74mm外轮廓T220mm立铣刀80020055虎钳底座工型通孔加工T48mm立铣刀60010010深度尺6虎钳耳型外轮廓加工T220mm立铣刀80020057虎钳耳朵通孔加工T48mm立铣刀600500.58虎钳底座口型孔凹槽加工T48mm立铣刀6001005深度尺925mm，12mm圆孔加工T412mm立铣刀8001000.5深度尺1022mm，18mm圆孔加工T316mm立铣刀8001000.5深度尺112个8mm通孔加工T58mm钻头8001000.57.虎钳底座加工程序O1（去除多余铝料）分6次下刀每次下5mmG54G90 X-80. M03S1000F400 Y-22. G00Z10. X48. X0Y0 Y-70.X-100.Y100. X-80.Z-5. G00Z10.G41G01X-80.D01 G40G00X0Y0G01Y50. M05X48. M30Y32.Y14.X48.Y-4.O2(加工8mm阶梯槽)分10次下刀每次下2mmG54G90 G42G01Y70.D06M03S720F100 G01Y-72.G00Z10. G00Z10.X0Y0 G40G00X0Y0Y80. M05X56. M30Z-2.O3（加工7mm阶梯槽）G54G90 G42G01Y70.D06M03S720F100G01Y-72.G00Z10. G00Z10.X0Y0 G40G00X0Y0Y80. M05X48. M30Z-1.O4(加工152mm74mm外轮廓)分4次下刀每次4mmG54G90 G01Y35.M03S800F200 G03X72.Y37.R2.G00Z10. G01X-74X0Y0 G03X-76.Y35.R2.X-100.Y80. G01Y-80.Z-4. G40G01Y85.G42G01X76.D02 G00Z10.G01Y-35. X0Y0G03X-74.Y-37.R2. M05G01X74. M30G03X76.Y-35.R2.O5(虎钳底座工型通孔加工)分10次下刀每次3mmG54G90 X33.M03S600F100 Y-12.G00Z10. X-54.X0Y0Y-22.5Z1.X-64.G01Y10.Z-3. Y22.5G42G01Y0D04X10.G01Y12.G00Z10.X33.G40G00X0Y0Y22.5M05X48.M30Y-22.5O6(虎钳耳型外轮廓加工)分3次下刀每次5mmG54G90 G01Y-47.G01X-80.M03S800F200 G02X23.Y-37.R10.G40G01X-85.G00Z10.G01X74.G00Z10.X0Y0G03X76.Y-35.R2.X0Y0X-100.Y80.G01Y35.M05G42G01X-76.D02G03X74.Y35.R2.M30Y-35.G01X23.G03X-74.Y-37.R2.G02X13.Y47.R10.G01X-12.G01Y52.G02X-2.Y-47.R10.G03X-2.Y-52.R13.G01Y-52.G01Y47.G03X13.Y-52.R13.G02X-12.Y37.R10.O7(虎钳耳朵通孔加工)运用偏置命令加工G54G90G00X0Y0M03S600F50G00Z10.G00Z10.M05X0Y0M30Z1. G01X-1.5G02X-1.5Y0I1.5J0Z-4.G02X-1.5Y0I1.5J0Z-8.G02X-1.5Y0I1.5J0Z-12.G02X-1.5Y0I1.5J0Z-16.G02X-1.5Y0I1.5J0O8(虎钳底座口型凹槽加工)分7次下刀每次2mmG54G90X-64.M03S600F100G00Z10.G00Z10.G40G00X0Y0X0Y0M05Z-2. M30G42G01X-10.D04G01X-64.Y20.X48.Y-20.O9(25mm，12mm圆孔加工）G54G90 G00X0Y0 M30M03S800F100 G01X-2.G00Z10.G02X-2.Y0I2.J0Z-4.X0Y0 G02X-2.Y0I2.J0Z-8.Z1. G02X-2.Y0I2.J0Z-13.GZ-2. G00X0Y0G01X-8.5 Z10.G02X-8.5Y0I8.5J0 M05O10(22mm，18mm圆孔加工)G54G90G02X-1.Y0I1.J0Z-5.M03S800F100G02X-1.Y0I1.J0Z-10.G00Z10.G02X-1.Y0I1.J0Z-15.X0Y0G02X-1.Y0I1.J0Z-20.Z1.G02X-1.Y0I1.J0Z-25.Z-2.G02X-1.Y0I1.J0Z-30.G01X-3.G02X-1.Y0I1.J0G02X-3.Y0I3.J0 G00X0Y0G00X0Y0 Z10.G01X-1. M05 M30O11(2个8mm通孔加工)运用偏置功能加工G54G90M03S800F100G00Z10.X0Y0Z-22.G00X0Y0Z10.M05M307.模拟仿真加工根据以上所得部分程序及加工方案，将其输入法兰克实体仿真软件进行较验仿真，修改加工程序，并将校验后的程序输入到数控机床中，将数控系统界面调整到图形校验界面，机床z轴远离工件并对所编制的图形进行校验，发现错误即使改正，保证证加工顺利进行。1加工准备（1）开机。（2）回机床参考点。（3）检查毛坯料是否符合加工要求。（4）安装工件。在平口虎钳中间位置安装工件，并夹紧。（5）安装刀具并对刀。在自紧式钻夹头刀柄中，安装20mm盘刀、20mm立铣刀、16mm立铣刀、8mm立铣刀、8mm钻头、6mm立铣刀完成零件的对刀。（6）工件坐标系的设置。把对刀得到的X、Y、Z坐标值分别输入到相应的G54工件坐标系偏置寄存器中。2模拟加工模拟校验编制的程序走刀轨迹是否符合图纸要求。3自动加工将输入至数控机床中的程序自动运行，加工虎钳底座。4结束准备加工程序结束完成零件加工后，去除毛刺，打扫、清理机床和周围设施，并做好机床保养等工作。8.虎钳装配总图如图结 论根据所选材质和加工设