机械类毕业论文--w013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪定位平板的设计

河南工业职业技术学院HENANPOLYTECHNICINSTITUTE毕业设计（论文）题目W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪定位平板的设计系别机电工程系班级学号学生姓名指导教师答辩日期引言二十一世纪是一个高度发达的社会，随着人类文明的不断进步，这个态势必将旷日持久下去。在新的大社会环境下，我们要立足长远，对科学文化知识的掌握显得尤其重要。毕业设计是对每个毕业生知识学习的一项综合实践，让我们初步的接触到实际应用，从而也使我们大脑中存在着一个客观实体。数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前，我国的机械设备的数控化率不足20，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺，据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占35，中级工占35，初级工占60。而发达国家技术工人中，高级工占35、中级工占50、初级工占15。这表明，我们的高级技工在未来510年内仍会有大量的人才缺口。随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。在本书中，以W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪定位平板的设计加工成形为主线，同时介绍了毛坯材料的选择，由材料的力学性能、化学性能以及物理性能等确定热处理，还有夹具、刀具和刀具材料的选择，以及加工工艺分析和最终的由MASTERCAM加工成实体，最后由计算机控制的数控机床进行加工，它在实际生产中结合了刀具，工件，机床的性能与企业自身的实际情况积累的加工实例，工艺参数和经验等。不但可以节省大量的人力、物力、财力，而且可以指导高速加工生产实践，达到提高加工效率，降低刀具费用，获得更高的经济效益。本书所设计的零件与在现代机械工业传递运动中占据重要作用的轴承制造过程中所用到的仪器密切相关，深沟球轴承的功用是支撑轴及轴上零件，使其回转并保持一定的旋转精度，减少相对回转零件之间的摩擦和磨损。合理的选择和使用深沟球轴承对提高机器的使用性能，延长寿命起着重要作用。但是，对于轴承本身也要有很好的精度和质量，这样，才能保证硬件质量，提高和延缓轴承寿命。其中在轴承机械加工过程中重要的一步沟磨工序中要确保其尺寸和沟位、侧摆、曲率。确定其沟位和侧摆时所用到的仪器W13型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪，其仪器上的零件平板，在测量过程中起着非常重要的定位作用。其形状精度平行度，和位置精度的大小将直接影响测量精度，测量误差。所以，本设计选用此平板为设计对象，高精度加工，以确保其形状精度和位置精度，同时，平板上的工艺孔的位置精度也非常重要，以及那些用以调节相对位置的键槽的相对位置精度也同等重要。本设计从最初的选材开始，到最后的数控加工成型，详细的描述了设计加工的过程。但是由于我们在实际学习中更多的是以理论为主，而实践动手能力也就相对偏少，难免在实际加工制造的诸多方面考虑的不是很周详，不足之处客观存在，还望广大老师能够多多批评指正。在此，衷心感谢在毕业设计当中给予大力支持和指导的刘志刚老师，以及实习单位领导给予的帮助和单位同事们给予用电脑的方便，对我的毕业设计提供了各个方面的帮助、方便。得以让我顺利完成任务。独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。在无锡轴承厂实习期间，结合本人工作环境，工作有关仪器，选用作为质保科抽检用仪器（W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪器）上的定位平板作为设计对象，由自己在指导老师的指导下独立完成，收集仪器说明书资料，上网收集与其相关的资料，并向仪器管理人员了解相关资料。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名日期年月日内容提要本设计参考本人顶岗实习的实际情况，考虑工作环境，以及环境中接触的事物，W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪，决定以其测量仪上的重要部件定位板为毕业设计对象。从最初的接触到熟练的使用，了解掌握其工作原理后，参考其使用说明书上的一些工艺数据，对其进行设计加工。从最初的用途，一些性能要求，以及使用过程中要注意的细节和重视的步骤，考虑其使用环境，以及要求的使用寿命，防止损害要注意的细节，从最初的选材入手，根据其强度，硬度要求，寿命大小，选择合适的材料，既能保证使用精度要求和使用寿命，还要虑经济成本，把消耗降低到最小。其次，根据成品的外形情况选择合理的机床。本课题为定位板，所以选择铣床较为合适，因为其是小批量加工，可以选择一般的夹具就行，然后根据其材料，加工精度选择合适的刀具，未加工之前，分析其工艺过程，怎样既能满足要求，又可以节约成本，工序，工艺都考虑加工的难易程度以及成本。最后确定工艺卡片，工序卡片，确定切削用量，加工路线，加工余量，确保加工过程的精度要求。最后总结毕业设计心得体会。目录引言I独创性声明1绪论11W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪在轴承制造业中的应用及原理112W013型测量仪的技术规格212W013型测量仪结构简述212W013型测量仪定位平板作用212W013型测量仪维护及保养22各零件的加工工艺及程序设计21阀体的加工工艺322套筒的加工工艺923阀门的加工工艺1224螺帽（一）的加工工艺1525调节螺帽的加工工艺1826螺帽（二）的加工工艺2127垫圈的加工工艺2428环（一）的加工工艺2629环（二）的加工工艺28210把手的加工工艺31致谢34参考文献35毕业设计任务书361绪论深沟球轴承在轴承中是应用较为广泛的一种，价格便宜，制造较为简单，且其性能应用较为广泛，所以，它是轴承制造业中大批量生产的一种轴承，而其生产过程中很重要的沟磨工序中用到的测量工具深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪，在生产过程中也担负着重要的角色11，W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪在轴承制造业中的应用测量仪外观图W型系列沟位置测量仪为比较法机械式套圈沟位置测量仪器。系列用于深沟球轴承外圈沟位置和平行度的测量。本仪器用于滚动轴承制造厂和使用单位。本仪器用于在外沟道精磨时测量沟道位置以及测摆（即平行度），沟位的准确度直接影响到轴承的噪音、质量等级以及使用寿命。轴承在工作时，高速运转，滚珠在沟道内高速自转和公转，当沟以两端面为测量基准侧得的沟位置相差不大时，滚珠在沟道内沿沟道接近呈圆形曲线运动，相对于端面基准跳动不大，滚珠规律运动，相反，滚珠运动不规律时，不仅噪音较大，而且严重衰减寿命。当侧摆较大时，滚珠在沿沟道运动的同时，左右摆动，震动，噪音很大，而且滚珠也会因此加速磨损，进而造成衰减轴承使用寿命。12，W013型测量仪的技术规格1可测外圈外径范围1080MM2可测沟中心至断面最大距离10MM3使用仪表扇形或扭簧比较仪4仪表分度值00010002MM5示值误差00010001MM6示值稳定性00015MM7每小时平均可测数量250只8外形尺寸350MMX190MMX210MM9质量11KG13，W013型测量仪结构简述测量仪主要由仪器体和测量架两大部分组成，结构紧凑，使用方便。仪器体部分主要由仪器体1、平板2、杠杆3、支板9、螺杆11和手柄17组成。平板2背面制有滑键装在仪器体1的左侧，可沿仪器体1的导槽、借丝杆11的调整上下移动位置，平板2用于装置被测件21，当测量件外径2280MM时，可用托轮4确定被测件位置。测量外径1022MM时，可另配定位叉和盘去确定位置，仪器体右侧装有前部镶有手柄17的丝杆，用以调整滑座18的位置，以适应被测件沟位置的要求。测量架部分主要由滑座18、支架13、弹簧片19、杠杆20等组成。滑座18下部贯穿在手柄17内的丝杆上，可以使测量架的位置得以调整滑座18上面用弹簧片19与支架13连接，借弹簧片的弹力，支架13可向两侧微作转动。支架13前端装有杠杆20，其一端压有小台与比较仪10接触，另一端装置着夹持器6和测头5，直接与被测件21的沟槽接触，进行测量使用时,按下杠杆3的手柄,使测头5离开测量位置装上被测件21,使被测件的端面紧贴平板2松开杠杆的手柄用手微着力向平板,托轮旋转被测体21一周,此时比较仪10指示出被测件21沟中心至端面的最大距离和最小距离最大距离和最小距离之差为平行差按下杠杆3的手柄,取下被测件换上待测件进行测量至所有的待测件测量完毕大批检查中应该随时以样圈校核测值当测量仪示值不够稳定时，要检查所有紧固件，特别是弹簧片19的紧固情况。再检查杠杆20的可调轴承15的调整情况，间隙过大或转动不灵时调整至适度位置为止。检查托轮4的轴承精度，不合用时或者精度不高的时候就把托轮调换掉。检查平板2和测头5及有关定位件的磨损情况，必要的时候的侯进行修整或者把这些定位元件调换掉。14W013型测量仪定位平板作用W013型深沟球轴承沟位置和平行度测量仪上的定位平板在测量过程中起着非重要的作用。测量时，使轴承外圈的一面端面紧紧靠在平板上，以便测头能够在正确位置（沟底），以确保测量的准确性。所以，平板与仪器体之间配合精度也要符合测量精度需求，设计加工过程中要确保其加工精度，确保其平行度要求和相对位置精；度要求，因为此平板为易损件，其材料也要求为耐磨损材料。轴承外圈放在测量仪上的时候，要靠平板和外圈支撑托轮来保证其放置的正确性，可见，平板和托轮对测量仪来说是同等重要的，在测量过程中，平板和零件高频率的接触，使平板的表面极易被磨损，如果不及时更换就会严重影响到测量精度。15W013型测量仪维护及保养1仪器在包装及在较长时间内不使用的时候，所有以加工面包括镀铬件，应在充分清洗干燥后，涂上可靠防锈剂并加防护罩。2仪器在包装时，必须固定在一定的位置或予以塞紧，防止位置移动和损伤零件。3仪器在开箱使用时，应首先检查所带零件和备换件的齐全和完好情况，并用航空汽油与工业汽油洗净，用软布擦干，另涂小量稀薄的润滑油。4仪器在下列情况下正常使用室内温度保持在2010周围无粉尘和腐蚀性介质；放仪器的台子牢固稳定，无明显震动。5仪器在调整使用和搬动时，严禁捶打碰磕和不正常拆卸。6仪器在使用中，每班应给各调或转动部分加注优质润滑油7定期检查和维修，调换各易损件，保持仪器精度。8仪器在较长时间不用时，应给各金属表面涂上防锈剂，并保存在干燥的库房里。本图片是本人在工作过程中使用的W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪，因其使用时间较长，表层防护漆有多处破损。但其内部保养一直很好，测量精度一直很稳定，其定位板因为是易损件，所以一直注意保养，经常更换，通常两天到四天之间，就要校准一次。2工艺分析1材料的选择以及性能一概述轴承为高速运转且精度要求较高，低噪音的动力连接元件。其高要求的加工精度就相应的要求有较为精密的测量仪器，本W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪的定位板是与轴承外圈沟道磨削零件接触频率较高的部件，所以，其是精度要求较高的易损件。故此，选取与轴承材料相同的GCR15，选择合理性的标志，应是在满足零件的性能要求的条件下最大限度地发挥材料潜力，做到既要考虑提高材料强度的使用水平，同时也要减少材料的消耗和降低加工成本。同时要适应加工设备条件而设计加工工艺。选择的一般原则，首先是满足零件使用性能的前提下，现时考虑工艺性、经济性。只要根据我国的资源情况尽量选择材料机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用。金属材料主要指铸铁和钢，它们都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2的铁碳合金称为钢，含碳量大于2的称为铁。1铸铁常用的铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球墨铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接，但具有适当的易熔性和良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。灰铸铁的抗压强度高，耐磨性、减振性好，对应力集中的敏感性小，价格便宜，但其抗拉强度较钢差。灰铸铁常用作机架或壳座。球墨铸铁强度较灰铸铁高且具有一定的塑性，球墨铸铁可代替铸钢和锻钢用来制造曲轴、凸轮轴、油泵齿轮、阀体等。2钢钢的强度较高，塑性较好，可通过轧制、锻造、冲压、焊接和铸造方法加工各种机械零件，并且可以用热处理和表面处理方法提高机械性能，因此其应用极为广泛。钢的类型很多，按用途分，钢可分为结构钢、工具钢和特殊用途钢。结构钢可用于加工机械零件和各种工程结构。工具钢可用于制造各种刀具、模具等。按化学成分钢可分为碳素钢和合金钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量越多，其强度越高，但塑性越低。碳素钢包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢（如Q215、Q235）一般只保证机械强度而不保证化学成分，不宜进行热处理，通常用于不太重要的零件和机械结构中。低碳钢的含碳量低于025，其强度极限和屈服极限较低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺钉、螺母、垫圈和焊接件等。含碳量在0102的低碳钢零件可通过渗碳淬火使其表面硬而心部韧，一般用于制造齿轮、链轮等要求表面耐磨而且耐冲击的零件。中碳钢的含碳量在0305之间，它的综合力学性能较好，因此可用于制造受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。含碳量在05507的高碳钢具有高的强度和刚性，通常用于制作普通的板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳。合金结构钢是在碳钢中加入某些合金元素冶炼而成。每一种合金元素低于2或合金元素总量低于5的称为低合金钢。每一种合金元素含量为25或合金元素总含量为510的称为中合金钢。每一种合金元素含量高于5或合金元素总含量高于10的称为高合金钢。加入不同的合金元素可改变钢的机械性能并具有各种特殊性质。例如铬能提高钢的硬度，并在高温时防锈耐酸；镍使钢具有良好的淬透性和耐磨性。合金钢较碳素钢价格高，对应力集中亦较敏感，因此只用于碳素钢难于胜任工作时才考虑采用。用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢，通常用于制造结构复杂、体积较大的零件，但铸钢的液态流动性比铸铁差，且其收缩率的铸铁件大，故铸钢的壁厚常大于10，其圆角和不同壁厚的过渡部分应比铸铁件大。常用钢铁材料的机械性能材料机械性能名称牌号抗拉强度BN/MM2屈服强度SN/MM2硬度HBS普通碳素结构钢Q215Q235Q255Q275335410375460410510490610215235255275优质碳素结构钢203545410530600245315355156197220合金结构钢18CR2NI4W35SIMN40CR40CRNIMO20CRMNTI65MN1187859819801079735835510785835834430260229247269217285铸钢ZG230450ZG270500ZG310570450550570230270310130143153灰铸铁HT150HT200HT250145195240150200170220190240球墨铸铁QT45010QT5007QT6003QT7002450500600700310320370420160210170230190270225305二材料选用的原则从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承受冲击载荷时应选择塑性材料。零件的工作条件在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料，在高温下工作的零件应选耐热材料，在湿热环境下工作的零件，应选防锈能力好的材料，如不锈钢、铜合金等。零件在工作中有可能发生磨损之处，要提高其表面硬度，以增强耐磨性，应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢。金属材料的性能可通过热处理和表面强化（如喷丸、滚压等）来提高和改善，因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥材料的潜力。零件的尺寸及质量零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯制取方法有关，对外形复杂、尺寸较大的零件，若考虑用铸造毛坯，则应选用适合铸造的材料；若考虑用焊接毛坯，则应选用焊接性能较好的材料；尺寸小、外形简单、批量大的零件，适于冲压和模锻，所选材料就应具有较好的塑性。经济性选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料，这对于大批量制造的零件尤为重要。此外还应考虑加工成本及维修费用，使综合经济效益最高。综上所述，通过对比选取，GCR15即可满足的W013型深沟球轴承外圈沟位置和平行度测量仪的定位板工作需求GCR15是应用最广泛的铬轴承钢，在工作时能承受很高的交变接触压应力。具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的抗压强度和接触疲劳强度，足够的韧性和对大气、润滑油的耐蚀能力。为满足性能要求，一般W（C）095115,高碳是为了保证具有高的强度和硬度以及足够的颗粒状碳化物，以提高耐磨性。主加合金元素为铬，W（CR）04165，其主要作用是提高淬透性，并形成细小均匀分布的合金渗碳体（FE,CR）3C，阻止奥氏体晶粒长大，使淬火后获得细针状的马氏体或者隐晶马氏体，从而增加钢的韧性，并增加回火稳定性。但铬的含量也不能太高，否则会使淬火后残余奥氏体量增加，使零件的硬度和尺寸稳定性降低，并增加碳化物的不均匀性，降低韧性和疲劳强度。常用轴承钢牌号、成分、热处理及用途化学成分热处理牌号CCRSIMN淬火温度回火温度回火后温度（HRC）用途举例GCR9100110090012015035025045810830水、油1501706266油中最大淬透直径为1415MM,主要用于制造直径20MM的滚珠、滚柱及滚针。还可制造耐磨性零件，如坦克发动机上喷油嘴芯杆，油滤衬套等GCR9SIMN100110090012045075095125810830水、油1501606264壁厚12MM，外径250MM的套圈。直径为2550MM的钢球。直径小于22MM的滚子。GCR15095105140165015035025045825845水、油1501606266油中最大淬透直径为2325MM，用途最广的一种铬轴承钢，用于制造一般要求的微型、小型、中型、部分大型滚动轴承；并且还可作为合金工具钢，常用来制造冷冲模、量具、丝锥等；也常用来制造柴油机的精密偶件。GCR15SIMN095105140165045075095125820840水、油15017062油中最大淬透直径为5065MM，主要用于制造部分大型滚动轴承，如壁厚大于等于12MM或外径大于250MM的套圈，直径为50200MM的钢球，直径大于等于23MM的圆柱滚子等。三材料的热处理方法1毛坯的选取正确地选择毛坯是工艺技术员应该高度重视的问题。零件加工过程中工序的内容或工序数目、材料消耗、热处理方法、零件制造费用等都与毛坯的材料、制造方法、毛坯的误差及其余量有关。择毛坯的原则毛坯的制造方法应与材料的制造工艺性相适应。铸铁、铸钢和铸铝、铸铜等有色金属材料适合用铸造获得毛坯；要求强度和韧性好的重要钢质零件用锻造获得毛坯；焊接是快速获得毛坯的方法，但仅适宜于低碳钢。毛坯的制造方法应与生产类型相适应。大批量生产时应采用精度和生产率高的毛坯制造方法，以减少材料消耗和机械加工工作量。如用金属模铸造，熔模铸造，模锻，精锻等方法获得毛坯。而单件小批量生产时应采用精度和生产率均低的生产方法，如用手工造型、自由锻等方法获得毛坯。根据零件的形状和尺寸大小确定毛坯。一般情况下，形状复杂，尺寸大的毛坯应采用生产率和精度都较低的砂型铸造或自由锻；而形状简单、尺寸小的毛坯可以用高精度高生产率（如压铸，精密模锻等）的毛坯制造方法；形状特殊，机械加工又有困难的小件可用熔模和压铸等方法。根据工厂现有的生产毛坯的条件考虑毛坯种类机械加工中常用的毛坯种类有以下几种铸件适用于要求形状复杂的零件毛坯。锻件适用于要求强度高，形状比较简单的零件。型材热轧型材用于一般零件的毛坯。冷拉型材尺寸较小、精度较高，适用于制造中小型零件及自动机床上加工。焊接件适用于要求缩短生产周期，单件和小批量生产的大件。焊接件必须时效处理后方可加工。冷冲压件适用于板料零件，多用于大批量生产的中小零件。其它如工程塑料和粉末冶金材料毛坯的选取应考虑四个因素（1）零件力学性能要求；（2）零件结构及外廓尺寸；（3）生产纲领及批量；（4）现场生产条件及发展。机械加工中常用的毛坯种类很多，主要有铸件、锻件、型材、焊接件、冷冲压件、其它（工程材料、粉末冶金等）。在相同材料的条件下，锻件的机械强度和冲击韧性比铸件高，对于承受重载荷、交变载荷和冲击载荷工作的零件常选用锻件。获得锻件的方法有以下几种自由锻采用通用工具或直接在锻造设备（如锻锤、水压机等）的上、下砧间进行锻造称为自由锻。这种锻件的精度低，生产率也低。适用于大型毛坯和单件小批量生产的零件。一般小型锻件以成型为主，大型锻件以改变内部质量为主。基本锻造工序有镦粗、拔长、冲孔、错移、扭转、切割、弯曲。胎模锻在自由锻设备上采用活动胎模形成锻件的方法称为胎模锻。可比自由锻较为复杂、尺寸较为精确的锻件。胎模锻适用于小批及中批量生产。工艺灵活多样。模锻在模锻设备（模锻锤、热模锻压力机、平锻机、螺旋压力机等）上用锻模成形锻件的方法称为模锻，也称为热模锻。根据锻件的形状复杂程度和生产批量不同，锻件可在一个或几个模镗中锻造成形。模锻件的精度，锻件表面质量及内部组织结构都较好，生产率也较高，机械加工余量小。适用于中批和大批大量生产锻件。对于难于切削加工或费工时及对其使用性能有更高要求的零件（如齿轮、航空零件）可采用精密模锻。精密模锻与一般模锻相比必须制造精密锻模，增加精压工序，采用无氧化或少氧化的加热方式。轧锻轧锻是通过轧辊的旋转将坯料逐渐轧压成形的轧制锻造复合工艺。生产率和精度都高。适用于大批大量生产的锻件。本课题所设计的定位板是一种易于造成形的铸造件，最大截面与最小截面之比很大，尺寸公差较小所以该定位板是成型要求有较低的铸造水平。定位板材料为GCR15。其毛坯铸造工序过程为；切料一加热一道铸制坯一予铸、终铸一切边、余热淬火一回火一抛丸一测硬一冷校正一探伤一压印一检查入库。根据定位板铸件件图规定，毛坯错差不大于2MM；表面缺陷深度不大于1MM锻件残余飞刺不大于1MM；表面抛丸清理；调质硬度为3740DHBS。2铸件的热处理GCR15的热处理包括预备热处理（球化退火）和最终热处理（淬火与低温回火）。球化退火的目的是为获得球状珠光体组织，以降低铸造后钢的硬度，有利于切削加工，并为淬火做好组织准备。淬火与低温回火可以获得极细的回火马氏体和均匀、细小的粒状合金碳化物及少量残余奥氏体，硬度为6165HRC，对于GCR15为材料的定位板，为了稳定组织，可在淬火后进行冷处理（6080），以减少残余奥氏体量，然后再进行低温回火和磨削加工，最后再进行一次稳定尺寸的时效处理（在120130保温10至20小时），以进一步消除内应力。2刀具夹具的选择一、刀具的选择刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。1数控加工常用刀具的种类及特点数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的3040，金属切除量占总数的8090。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。为了达到高效、多能、快速、经济的目的，数控加工刀具与普通金属切削刀具相比应具有以下特点1刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化。2刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理性。3刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。4刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。5刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。6刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。7刀柄或工具系统的装机重量有限度。8刀片及刀柄插入的位置和方向有要求。9刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化2数控加工刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。数控机床所使用的刀具与普通机床所用的刀具相比，其刀具类型、材料、刀刃的结构、参数及切削方式等均无多大差别，但为满足数控机床的加工工序集中、零件装央次数少、加工精度高、能自动换刀等要求，数控机床使用的刀具除必须具备普通切削刀具应有的特点外，还应有以下要求；1）精度要求数控机床在加工时是利用刀刃与工件相对运动形成的轨迹或轨迹的包络面来获得工件轮廓形状的。在选换某一刀具加工前，其刀刃应能准确地到达指定位置，加工过程中刀刃相对主轴或刀架的相对位置还应保持不变。这样才能保证被加工零件的形位尺寸精度与程序要求相一致。因此，数控刀具应有较高的换刀精度和定位精度。2）耐用度要求数控机床在加工中为了提高生产率，往往使用很高的切削速度。这会加快刀具的磨损，而刀具的磨损量在程序编制时是无法考虑在内的，为保证数控加工的精度，希望刀具磨损量越少越好，另外，在批量生产中，为保证产品尺寸精度的一致性，也希望刀刃能在较长时间内保持较稳定的几何尺寸。因此，数控机床对其刀具耐用度有很高的要求。3）强度和韧度要求为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性。一般，强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。刀具材料中强度高者，韧性也较好，但硬度和耐磨性常因此而下降，这两个方面的性能是互相矛盾的。一种好的刀具材料，应当根据它的使用要求，兼顾以上两方面的性能，而有所侧重。根据数控工具的发展，数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具。发展模块化刀具的主要优点1）减少换刀停机时间，提高生产加工时间；2）加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；3）提高刀具的标准化和合理化的程度；4）提高刀具的管理及柔性加工的水平；5）扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；6有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和蝗铣刀具系统。为了达到高效、多能、快速、经济的目的，数控加工刀具与普通金属切削刀具相比应具有以下特点1刀片及刀柄高度的通用化、规格化、系列化。2刀片或刀具的耐用度及经济寿命指标的合理性。3刀具或刀片几何参数和切削参数的规范化、典型化。4刀片或刀具材料及切削参数与被加工材料之间应相匹配。5刀具应具有较高的精度，包括刀具的形状精度、刀片及刀柄对机床主轴的相对位置精度、刀片及刀柄的转位及拆装的重复精度。6刀柄的强度要高、刚性及耐磨性要好。7刀柄或工具系统的装机重量有限度。8刀片及刀柄插入的位置和方向有要求。9刀片、刀柄的定位基准及自动换刀系统要优化3本课程设计所用到的道具以及机床的选择综上所述，W013型深沟球轴承沟位置和平行度测量仪上的定位平板的加工所选择的刀具应选用铣刀体与刀杆分离制造以刀体孔为基准与刀杆配合联接，或铣刀体与刀杆制成一体的可转位刀片的铣刀，并且根据加工定位板的大小尺寸可得出刀具应具有较高的使用精度和耐用度；根据加工定位板所采用的材料得出刀具应具有较高的强度和韧度。根据本设计零件的外形特点以及精度要求，可在MASTERCAM系统自带刀库中选取。铣外形时用直径为10的平底刀，铣表面用直径为12的面铣刀，刀具材料都采用高速钢，铣键槽时可以选用普通的球铣刀就可以满足要求。为了减少换刀停机时间，提高生产加工时间，以达到高效、节能、快速、经济的目的，加工定位板应选用带有刀库并且可以自动换刀的数控铣床。二、夹具的选择21铣床夹具的分类铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具（如仿形装置）三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同（如气动、电动、液压）以及装夹工件数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类。其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。22铣床常用通用夹具的结构铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。活动座、螺母、丝杆（及方头的）和紧固螺钉可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。23铣床夹具的安装铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/H6、H8/H8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T形槽中，再用T形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。24六点定位原理当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。25应用定位原理几种情况1完全定位工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。2部分定位工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。3过定位（重复定位）几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。1一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。（2）过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。26确定要限制的自由度按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿X轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设置一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。为了充分发挥数控机床的特点，装夹工件时应注意以下几点1）尽量采用可调式、组合式等标准化、通用化和自动化夹具。2）便于迅速装卸工件，以减少数控机床停机时习。必要时才设计专用夹具。3）减少装夹次数，尽量做到一次装夹便能把工件上的加工表面都加工出来。4）工件的定位基准应与设计基准保持一致，以减少定位误差对尺寸精度的影响。应防止过左位机福工件最好选择一面两销作为定位基准。定位基准在数控机床上要细心拨正。为了找正方便，有的机床，例如卧式加工中心工作台侧面，安装了专用定位板。5）由于通常要求一次装夹便能完成工件的全部加工工序，因此应防止工件夹紧引起的变形。27夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如通用台虎钳、数控分度转台等。所以，W013型深沟球轴承沟位置和平行度测量仪上定位板的设计加工过程中，匀采用数控铣床系统中的夹具设备，铣上下两个端面时采用通用台虎钳，然后铣四个侧面时用吸盘定位，以便确保加工精度以及安装、拆卸方便，节省时间。3加工工艺分析及加工路线、编程分析1数控加工工艺机械产品的生产过程是将原材料转化为成品的全过程。包括生产技术准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、测试检验及涂装等过程，凡对加工对象的尺寸、形状或性能产生一定变化的均为直接生产过程。机械生产过程还包括工艺装备的制造、原材料的供应、工件的运输和储存、设备的维修及动力供应等。不使加工对象发生变化的称为辅助生产过程。数控加工工艺的主要内容数控加工与通用的机床加工在方法与内容上有些相似的地方，但也有许多不同。最大的表现在控制方式上。以切削为例，用通用机床加工零件时，就某道工序而言，其工步的安排，机床的运动先后顺序、位移量、走刀路线及有关切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑确定的，且是用手工操作来控制的。如果采用自动机床或仿型机床加工，虽然也能达到对加工过程的自动控制，但其控制的方式是通过预先配置的齿轮、凸轮、挡块或靠模来实现的。而在数控机床上加工时，情况就不同了。在数控机床是加工前，我们要把原先在通用机床上加工时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作，按规定的代码格式编制成数控加工程序，记录在控制介质上。加工时，控制介质上的代码信息输入数控机床的控制系统，控制系统对输入的信息进行运算与控制，并不断的向直接指挥机床运动的电动能转换部件机床伺服机构发出脉冲信号，伺服机构对其进行转化放大，然后有驱动装置和传动机构驱动机床按所编的程序进行运动，就自动加工出我们需要的零件。数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容1通过零件图分析选择并确定进行数控加工的内容；2结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析；3进行数控加工的工业设计；4根据编程的需要，对零件图进行数学处理和计算；5编写加工程序单；6按程序单制作控制介质；7检验与修改加工程序；8首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。9编制数控加工工艺技术文件。2数控加工工艺规程的制定工艺规程的作用1工艺规程是指导生产的主要技术文件2工艺规程是生产管理和组织的主要依据3工艺规程是新建和扩建机械制造工厂的基本文件4工艺规程是现有生产方法和技术的总结，是进行技术交流的重要文件。生产过程和工艺过程生产过程机械产品的生产过程是将原材料转化为成品的全过程。包括生产技术准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、测试检验及涂装等过程，凡对加工对象的尺寸、形状或性能产生一定变化的均为直接生产过程。机械生产过程还包括工艺装备的制造、原材料的供应、工件的运输和储存、设备的维修及动力供应等。不使加工对象发生变化的称为辅助生产过程。工艺过程在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等过程，均为工艺过程。工艺过程是生产过程的主要组成部分。采用机械加工的方法，直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使成为合格的零件的过程成为机械加工工艺过程。数控加工的工艺特点数控加工与通用机床加工相比较，许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本身自动化程度高，控制方式不同，设备费用高，使数控加工工艺响应形成了以下几个特点。1工艺的内容十分具体2工艺设计非常严密3注重加工的适应性数控加工工艺过程的组成根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用例行的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。一、机床的合理选用（1）要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。（2）有利于提高生产率。（3）尽可能降低生产成本。二、数控国加工零件工艺性分析（1）零件加工零件工艺性分析。（2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。三、加工方法的选择与加工方案的确定（1）加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。（2）加工方案确定的原则零件比较精密的最终加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。四、工序与工步的划分五、零件的安装与夹具的选择六、刀具的选择与切削用量的确定七、对刀点与换刀点的确定八、加工路线的确定数控加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和行程。工序一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。工步与行程工步是指在加工表面（或装配时的连接表面）、切削用量（主要是进给量F和速度V）和加工工具不变的条件下所连续完成的那一部分工序称为工步。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。安装与工位工件在加工之前，在