端盖类零件数控工艺分析及铣削编程及其夹具设计-[机械毕业设计论文A2090]
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端盖类
零件
数控
工艺
分析
铣削
编程
及其
夹具
设计
机械
毕业设计
论文
a2090
- 资源描述：
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文档包括:
说明书一份，42页，13500字。
任务书一份。
机械加工工序卡片一套。
机械加工工艺过程卡片一张。
UG工件图一张。
UG编程图一张。
图纸共4张，如下所示
A2-零件图.dwg
A2-毛坯图.dwg
A1-装配图.dwg
A1-夹具体.dwg
- 内容简介：
-
%000390 = = 91 49 90 500 00 0030. 09( = = 91 49 90 700 00 0030. = = 73 30. = = 73 30. = = 73 30. = = 73 30. = = 91 49 90 200 00 00 = = 84 = = 84 = = 84 = = 84 = = 91 49 90 3000 00 1250. 随着数控加工技术的不断发展，各种辅助加工编程软件运用而生，各种 提高数控编程效率与解决复杂几何形状的数控程序编制提供了保证。本课题 的 内容： 1、收集 整理有关 机械零件 设计、 装配工艺、机械加工 工艺、 制造技术等相关 资料 ； 2、学习和掌握运用三维参数化设计软件实现机械零件的几何建模技术和方法； 3、依据加工零件的技术要求进行数控加工工艺分析，确定数控加工零件的工艺方案； 4、掌握和运用 划及编辑的方法，生成加工零件的数控 5、运用 现数控加工零件的夹具设计。 二、毕业设计（论文）的要求与数据 具体要求： 1、完成典型端盖类零件（主要技术要求见零件图）的计算机建模，提供详细的零件建模过程及参数； 2、确定零件数控加工方案，指定数控加工工艺路线，设计数控加工工序（零件定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等），并提供完整、合理的工艺文件； 3、完成零件数控刀路的设计及仿真加工，合理优化刀具路径，生成 高效合理的数控加工程序 ，并提供 4、完成加工零件的夹具设计，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 。 三、毕业设计（论文）应完成的工作 应该完成的所有工作，包括： 1、 毕业生 完成 一万五千 字左右的毕业设计（论文）说明书； 2、 在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的 300 3、 独立完成与课题相关，不少于 18000字符的指定英文资料翻译（附英文原文）； 4、 完成并提交 典型端盖类零件 相关的计算机建模源文件、数控工艺文件、夹具结构图、数控加工程序等资料 ，绘图工作量折合 纸 1 张以上，其中必须包含两张 上的计算机绘图图纸 ； 5、 毕业设计 说明书（论文） 中参考文献数量 15。 四、 应收集的资料及主要参考文献 1 朱耀祥，浦林祥 . 现代夹具设计手册 M. 北京： 机械 工业出版社， 2010. 2 陈家芳，顾霞琴 . 典型零件机械加工工艺与实例 M. 上海 ： 上海科学技术出版社 ，2010. 3 陈宏钧 . 机械加工工艺设计员手册 M. 北京： 机械 工业出版社， 2013. 4 史俊友 . M. 北京 ：化学 工业出版社， 2009. 5 胡素云，孙中柏 . 2中文版数控加工实例精解 M. 北京：机械工业出版社， 2007. 6 汪玉平，王立新，刘德平 . J. 机床与液压 ，2010，（ 2）： 35. 7 2006. 五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件 计算机一台 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 2 产品名称 零件名称 端盖 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 12 铣端盖左端槽 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/动 辅助 1 粗车右端面 三爪卡盘 800 80 100 2 180大外圆 三爪卡盘 600 60 100 3 镗 60孔 三爪卡盘 1000 80 150 4 镗 80三爪卡盘 1000 80 120 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 2 产品名称 零件名称 端盖 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 12 铣端盖左端槽 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/动 辅助 1 掉头夹持 180大外圆 三爪卡盘 800 80 100 2 加工零件的左端 126三爪卡盘 600 60 100 3 130三爪卡盘 1000 80 150 4 130三爪卡盘 600 80 60 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 2 产品名称 零件名称 端盖 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 12 铣端盖左端槽 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式车床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/动 辅助 1 在铣床上钻 6x 12的孔 三爪卡盘 600 80 30 2 钻 4x 5三爪卡盘 800 60 50 3 攻丝 爪卡盘 200 80 4 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 2 产品名称 零件名称 端盖 共 页 第 页 车间 工序号 工序 名称 材 料 牌 号 12 铣端盖左端槽 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸件 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/动 辅助 1 粗铣槽至深度 12 、 速钢键槽铣刀 800 0 12 1 2 工件绕轴线顺时针旋转 60度，重复工步 1的动作 高速钢键槽铣刀 800 0 12 1 3 工件绕轴线再顺时针旋转 60度，重复工步 1的动作 高速钢键槽铣刀 800 0 12 1 4 工件绕轴线再顺时针旋转 60度，重复工步 1的动作 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 端盖 共 页 第 页 材 料 牌 号 坯 种 类 铸件 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 1 每 台 件 数 1 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 粗车端盖左端面 粗车端盖 左 端面 至 面车刀 、游标卡尺、专用夹具 2 粗车 126圆柱面 圆 车刀 、游标卡尺、专用夹具 3 粗车 180外圆柱面 圆 车刀 、游标卡尺、专用夹具 4 粗镗 60 孔 刀 、游标卡尺、专用夹具 5 精车端盖左端面 精 车端盖 左 端面 至 42 面车刀 、游标卡尺、专用夹具 6 粗车 130圆柱面 精车圆柱面至 130 圆 车刀 、游标卡尺、专用夹具 7 粗车、精车 180左端面 车至 30 面车刀 、游标卡尺、专用夹具 8 钻6- 12孔 钻 6- 12孔 、 麻花钻 9 粗铣、精铣 80沉孔 铣至 8、 卧式双面 铣床 三面刃铣刀 、游标卡尺、专用夹具 10 粗铣左 端槽 铣至 12、 立式 铣床 高速钢 键槽铣刀 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 端盖类零件数控铣削编程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件； 计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 so on C of In of of of a a of of to by on of of is to of of of of as is to in 目 录 摘 要 . I . 论 . 1 1 端盖的工艺性分析 . 3 盖的用途 . 3 盖的技术要求 . 3 查端盖的工艺性 . 4 定端盖的生产类型 . 5 定毛坯、绘制毛坯件图 . 5 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . 6 差等级及尺寸公差 . 6 求的机械加工余量 . 6 2 端盖三维造型 . 8 盖三维造型方法 . 8 盖三维造型过程 . 8 3 定位基准的选择 . 13 位基准选择的原则 . 13 基准的选择 . 13 基准的选择 . 14 4 加工方案的制定 . 16 面加工方法的确定 . 16 工阶段的划分 . 16 序的集中与分散 . 17 序顺序的安排 . 17 定工艺路线 . 17 5 加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 19 序 1、工序 4 和工序 7 . 19 序 12 的设计尺寸 的加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 21 6 刀具与切削液选择 . 22 具材料的选择 . 22 具类型的选择 . 22 择数控车削用刀具 . 23 铣刀主要参数的选择 . 23 削液的选择 . 24 7 切削用量的选择 . 26 吃刀量 . 26 给量 F 和进给速度 确定 . 26 削速度 . 27 定主轴转速 N . 28 8 专用铣床铣槽工序专用夹具设计 . 30 位方案 . 30 紧机构 . 30 刀装置 . 30 具与机床连接元件 . 30 具体 . 30 9 程序的编制 . 32 程的分类 . 32 C 程序 . 32 致 谢 . 37 参考文献 . 38 1 绪论 随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械 制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀 具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。 端盖类零件数控铣削编程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在 设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 夹具在其发展的 200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床 工件 工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是 高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面， 2 已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。 一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规 则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50% 80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 3 1 端盖的工艺性分析 二维图 盖的用途 端盖 作为一非常重要的机械零件之一，用途十分广泛。该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面，一般作用： （ 1）轴承外圈的轴向定位； （ 2）防尘和密封，除本身可以防尘和密封外，也常和密封件配合以表达到密封的作用； （ 3）位于车床电动机和主轴箱之间的端盖，主要起传送扭矩和缓冲吸震的作用，使主轴箱的转动平稳。 盖的技术要求 加工表面 尺寸及偏差/ 公差及精度等级 表面粗糙度Ra/位公差 / 80 80 60孔 60 4 80 180右端面外圆 30 . 0 3 A 6X 12孔 12 130圆柱面 130端盖左端面 42 . 0 3 42 该端盖结构看起简单，但是加工起来需要合理的安排加工工序，属典型的盘盖类零件，为实现轴向定位功能，端盖左端面与轴承外圈侧面有配合要求，因此，加工精度要求较高。为实现密封和防尘功能， 要求 130 圆柱面和箱体轴承孔有配合要求， 180 左端面和箱体表面也要有配合要求，所以要求 80 130g 轴线的同轴度公差为 盖左端面和 180 左端面对 130g 轴线的圆跳动公 差为 综上所述，该端盖件的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在变速箱中的功用。 查端盖的工艺性 （ 1）工艺设计 1）对零件进行工艺分析 2）选择毛坯和机床 3）确定加工方案 4）选择刀具并填写工具单 5）确定零件装夹方式 6）确定粗、精加工切削用量 7）确定工序内容并填写工序卡 （ 2）编写加工程序 1）建立工件坐标系 5 2）基点尺寸计算与确定 3）编写加工程序 （ 3）零件加工与精度检测 1）加工程序输入与仿真 2）零件加工 3）零件精度检测，填写零件加工质量检验单 分析零件图可知，端盖 130圆柱面要求车削加工，并在圆周上高于其他表面，这样减少了加工面积； 60 80内孔需要车削加工，另外该零件除主要工作表面外，其余表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削，钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要加工表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产 条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见该零件的工艺性较好。 定端盖的生产类型 依设计题目知： Q=5000 台 /年， m=1 件 /台；结合生产实际，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 代入公式（ 1 N=5000 台 /年 1 件 /台 (1+3%)（ 1+ = /年 端盖重量为 查表 1，端盖属轻型零件；由表 4，该端盖的生产类型为大批生产。 定毛坯、绘制毛坯件图 由于该端盖形状复杂，毛坯采用铸件。该端盖的轮廓尺寸不大，且生产类型属大批 生产，为提高生产效率和铸件精度，宜采用金属模机器造型方法制造毛坯，材料选择灰铸铁。以下是零件的毛坯图。 6 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由表 2 2知，要确定毛坯的尺寸公差及加工余量，应确定如下各项因素。 差等级及尺寸公差 由端盖的功用和技术要求，由表 2定该零件的公差等级为 求的机械加工余量 由表 2定毛坯毛坯铸件的机械加工余量等级为 F，由表 2定铸件机械加工余量 2 。 端盖铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表 项 目 /皮尺寸 /寸公差 /注 宽度 42 47 2 右端面直径 180 左端 130 7 左端孔 106 106 右端孔 60 55 2 右端 80沉孔 右端孔 60深度 16 16 右端 80沉孔深度 8 高度 30 8 2 端盖三维造型 盖三维造型方法 利用草图命令、直线命令及圆弧命令等绘制台灯罩线框架；回转、拉伸、特征阵列及倒圆角等命令由线框架端盖整体造型。 盖三维造型过程 三维几何图形线架构绘制的 关键主要是规划好图层、选择正确的构图面、设置正确的构图面深度，如图所示，端盖具体尺寸看 件图。 第一步：进入草图，画如下草图 第二步：利用回转指令，选择刚才画好的草图，指定 X 轴作为旋转矢量，（ 0,0）点作为旋转指定点，再点击确定即可 第三步：绘制 12 的孔 9 第四步：选择拉伸命令，对 12的孔 进行拉伸，并求差 第五步：利用实例特征指令中的圆形特征阵列命令，对刚才拉伸的 12的孔进行阵列，得到 6- 12六步：画交叉槽，进入草图画如下尺寸的草图 10 第七步：对第六步的草图进行拉伸 第八步：利用实例特征指令中的圆形特征阵列命令，对刚才拉伸的交叉槽进行阵列，得到如下图所示的效果 第九步：进入草图绘画 11 第十步：对刚才绘画的螺纹孔，进行拉伸 第十一步：利用实例特征指令中的圆形特征阵列命令，对刚才拉伸的螺纹孔进行阵列，得到如下图所示的效果 第十二步：点 击插入，点击设计特征，点击螺纹指令，绘画 纹 12 最终三维实体图： 13 3 定位基准的选择 该零件是由若干表面组成的，每个表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。 基准就是 用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面。 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。 位基准选择的原则 1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。 2）便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。 3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 基准的选择 选择粗基准时，应保证加工面与不加工面之间的位置要求并合理分配各加工面的余量， 保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准 。具体 可按下列原则选择： （ 1）非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 （ 2）加工余量最小原则。义余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面 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。 14 （ 4）不重复使用原则。 （ 5）便于装夹原则。做为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。 作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面欠缺，该零件选择右端面作为粗基准加工左端面 ，为后续工序准备好精基准；由于 130 圆柱面加工余量相对较小，所以选 130 轴线作为粗基准加工 180 圆柱面，再以 180圆柱面为基准精加工 130 圆柱面，为后续加工准备好精基准。 基准的选择 选择精基准时，应保证加工精度和装夹可靠、方便，可 参照下列原则进行： （ 1）“基准重合”原则 加工零件时应直接选择加工表面的设计基准为定位基准，可以避免由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 加工同一零件的多道工序时尽可能选择同一个定位基准，这样可以保证加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，也简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。例如，轴类零件加工采用采用两端中心孔作统一定位基准加工各阶梯外圆表面，可保证各阶梯外圆表面的同轴度误差。 基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则 ，但实际生产中有时会遇到两者相互矛盾的情况。此时，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以避免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。 （ 3）“自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准。 （ 4）“互为基准”原则 15 当个加工表面之间具有较高的位置精度，或为是加工表面具有均匀的加工余量，则可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 （ 5）“便于装夹”原则 所选精基准应保证工件定位 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。 根据该端盖零件的技术要求和装配要求，选择端盖左端面和 130 轴线作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循“基准统一” 原则。端盖 130 轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工 180圆柱面和 60、 80 的孔，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的同轴度要求。选用端盖的左端面作为精基准同样是遵循了“基准重合”的原则，因为该端盖在轴向方向上的尺寸多以该端面作为设计基准；另外，由于端盖呈圆盘形，选择 130 轴线作为精基准，定位可靠夹紧结构简单，操作方便。 16 4 加工方案的制定 面加工方法的确定 根据端盖零件图上各加工表面的尺 寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示。 端盖零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra/工方案 备注 80车 精车 60车 精车 180车 精车 130车 精车 端盖左端面 车 精车 端盖右端面 车 左端的槽 6x 12 4x 5 4丝 交叉槽 工阶段的划分 该端盖加工质 量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度。首先粗车右端面 180 大外圆镗 60 孔 80掉头夹持 180 大外圆，加工零件的左端 126圆 130h 外 17 圆 130h 外圆上 3槽取下，在铣床上钻 6x 12 的孔钻 4x 5丝 用夹具铣交叉槽。 序的集中与分散 本零件选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运 用工序集中原则使工件的装卡夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 序顺序的安排 机械加工工序 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准 130 圆柱面。 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 遵循“先面后孔”原则，先加工右端面，再加工 60 孔 ，在加工钻 12 孔。 综上所述，该端盖工序的安排顺序为：基准加工 定工艺路线 在 综合上述工序顺序的基础上，下表列出了端盖的工艺路线 。 端盖的工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 1 粗车端盖左端面 卧式车床 端面车刀 2 粗车 130圆柱面 卧式车床 外圆车刀 3 粗车 126圆柱面 卧式车床 外圆车刀 4 粗车端盖右端面 卧式车床 端面车刀 18 5 粗车 180外圆柱面 卧式车床 外圆车刀 6 粗镗 60孔 卧式车床 镗刀 7 精车端盖左端面 卧式车床 端面车刀 8 精车 130圆柱面 卧式车床 外圆车刀 9 粗车、精 车 180左端面 卧式车床 端面车刀 10 钻 6- 12孔 立式铣床 麻花钻 11 车 80沉孔 立式铣床 镗刀 12 铣交叉槽 立式铣床 高速钢键槽铣刀 19 5 加工余量、工序尺寸和公差的确定 序 1、工序 4 和工序 7 加工端盖两端面之设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 第 1、 4、 7 三道工序的加工过 程为： 1）以右端面 B 定位，粗车左端面 A，保证工序尺寸 2）以左端面定位，粗车右端面，保证工序尺寸 3）已右端面定位，精车左端面，保证工序尺寸 到零件图设计尺寸D 的要求， D=42 。 由下图所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，下图所示。求解各工序尺寸及公差的顺序如下： 第 1、 4、 7道工序工艺尺寸链图 图 a 2 2 B 20 图 b 从图 a 知， =42 从图 b 所示知， 3+精车余量，查表 2定 则 2+于工序尺寸 在粗车加工中保证的，查表1，粗车工序的经济加工精度等级可达到 B 面的最终加工要求 此确定该工序尺寸公差为 公差为 图 1示工序尺寸链知， 2+中 粗车余量，由于 B 面的加工余量是经粗车一次切除的，故 等于 B 面的毛坯余量，即 1=表 1定该粗车工序的经济加工精度等级为 公差值为 验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 余量 校核 在图 1示尺寸链中 封闭环，故 242） =32量 核 在图 12是封闭环，故 =21=量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 将工序尺寸按“入体原则”表示： 23 D 3 2 2 a） b） c） 21 序 12 的设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定 粗铣经济精度为 粗铣余量 Z 粗铣 =12据上述结果，再查标准公差数值表可确定该工步的公差值为 综上所述，该工序的各工步的工序尺寸及公差分别为 12 22 6 刀具与切削液选择 具材料的选择 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的优劣（如表 7直接影响着生产效率、加工质量和生产成本。而刀具的切削性能，首 先取决于切削部分的材料；其次是几何形状及刀具结构的选择和设计是否合理。 在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切削变形和摩擦产生的高温。要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能： （ 1）高硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高与工件材料的硬度，常温下一般应在 上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。 （ 2）足够的强度和韧性。刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。 （ 3）良好的耐热性和导热性。刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其 硬度和强度的性能，这是刀具材料必备的关键性能。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力越强。高温硬度是耐热性的重要指标，常用的耐热温度表示，如高速钢约为 600 ，硬质合金可达 800 1000 。 （ 4）良好的工艺性。为便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括热加工性能（热塑性、可焊性、淬透性）和机械加工性能。 常用刀具材料性能比较表 刀具材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度随温度变化 高速钢 最低 最差 最低 最大 硬质合金 低 差 低 大 陶瓷刀片 中 中 中 中 金刚石 高 高 高 小 根据该表所显示的内容可以看出硬质合金钢刀具材料的切削速度和硬度都较低且耐磨性较差，而该零件的材料为钢件，硬度较高。因此在车削和铣削该零件时不用很高的切削速度，该零件所选用的刀具应该为硬质合金钢。 具类型的选择 23 刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度 、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取 15于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选的低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件 精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒质硬质合金）并使用可转位刀片。 择数控车削用刀具 数控车削刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形 车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成，如 90 度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 铣刀主要参数的选择 24 （ 1）铣刀直径 D 的选择 一般情况下，为减少走到次数，提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚度以及良好的 散热条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零件材料、刚性、加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的限制。当零件的内轮廓转接凹圆弧半径 R 较小时，铣刀直径 D 也随之较小， D=2R，另外铣刀的刚性以铣刀直径 D 与刃长 L 的比值来表示，一般取 D/L （ 2） 铣刀刃长的选择 为提高铣刀的刚性，对铣刀的刃长应保证在保证铣削过程不发生干涉的情况下，尽量可根据以下两种情况进行选择。 加工深槽或盲孔时： L=H+2 式中： L 为铣刀刀刃长度（ ； H 为槽深尺寸（ 。 加工外凸台表面或通孔、通 槽时： L=H+r+2 式中： r 为铣刀端刃圆角半径（ 。 （ 3） 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图样要求一致。但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，也可以适当选得小些，有时甚至选为“清根”（ r 0 在编程时需要认真考虑粗加工以后留下多少余量，以保证精加工铣刀可以把图样要求的 r 加工出来，不要造成其根部缺损。 根据上述刀具选择原则和零件结构的实际情况相结合，该材料为 45 钢，工件毛坯为铸造件。 有 足够的加工余量，而不同的加工内容需要不同的刀具，因此确定加工外圆和 端面选用 60外圆车刀，切槽选用 3切槽刀，内孔加工选择镗孔刀，铣交叉槽选用立铣刀。 削液的选择 切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可有效的减少摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产效率和加工质量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，常用的有乳化液和切削油两 25 种。 乳化液由水、油、乳化剂组成，低浓度的乳化液主要起冷却作用，用于粗加工和磨削加工；高浓度的乳化液主要起润滑作用，用于精加工。 切削油的主要成分是矿物油，有时采用动植物油或复合油。它具有良好的润滑性 能，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。一般用于低速精加工，如精车丝杠、螺纹及齿轮加工等。 需要注意的是，加工铸铁件一般不用切削液。这是因为铸铁件的崩碎切削冲入导轨会加大磨损，清理和维护也不方便。 采用硬质合金刀具加工可以不使用切削液，这是因为硬质合金耐热性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，则必须大量连续注射，以免硬质合金刀片因冷热不均产生裂纹。 为了降低刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件使用切削液可以有效地降低温度还可以防止切削层金属的变形、减少切削与刀具前面的磨擦和工 件与刀具的摩擦。根据零件材料和刀具材料分析，该加工适采用乳化液效果较好。 26 7 切削用量的选择 切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削速度、进给量和背吃刀量。其选择方法是：先选背吃刀量和侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。其选择原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，同时也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。同时还应考虑机床的性能，如机床刚性、主轴功率等。 吃刀量 吃刀 量又叫切削深度，它主要根据加工余量和工艺系统的刚性决定，其基本原则是：在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，为了保证加工表面质量可留少量精加工余量，一般留 0.5 于质量要求较高的工件，可以减少加工余量以便最后进行精加工。 粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走到将剩下的余量切除；若余量过大不能一次切除，也应按先多后少的不等余量加工法加工。第一刀的 尽可能大些，使刀口在里面切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。 精加工时， 根 据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低背吃刀量的方法，逐步提高加工精度和表面质量。 一般精加工时，取 精加工时，取 在加工零件时分粗加工和精加工，在粗加工时留 加工余量 ,精铣留 余量。 给量 f 和进给速度 确定 铣削加工的进给量 f(mm/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；进给速度是 vf(mm/位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量能，即切削刃上选定点相对工件的进给运动瞬时速度称为进给速度，其 单位为 mm/ 数控机床切削用量中的重要参数。受机床刚度和进给系 27 统的性能限制。 在轮廓加工中 ,在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性造成工艺系统的变形和在轮廓拐角处造成超程的现象。 进给量与进给速度的关系为： vf=n 为铣刀转速） 切削进给速度 铣刀的转速 n、铣刀齿数 Z 及每齿进给量 关系为： vF=据公式可以看出：每齿进给量 选取主要取决于工件材料的力学性能、刀据材料、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度越高， 小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给 量高于同内高速钢铣刀。工件表面粗糙度值越小， 越小。 没吃进给量的确定可参考表 7，工件刚性或刀具强度低时，应取较小值。 刀每齿进给量参考值 工件材料 Fz/铣 精铣 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 铁 削速度 削的切削 速度 刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。但切削速度的高底主要取决于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素。 28 式中： T 耐用度 每齿进给量 背吃刀量 Z 铣刀齿数 D 铣刀直径 式中： m、 数， 由实验确定，也可参考有关切削用量手册选用。 铣削加工的切削速度 铣削加工的切削速度参考值表 工件材料 硬度（ 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 225 18 42 66 150 225 325 12 36 54 120 325 425 6 2
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