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上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计学 院高职学院专 业班级学号学 生指导教师上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计I目目 录录摘 要.IIIABSTRACT.IV1 绪论.11.1 选题背景.11.2 选题意义.21.3 应完成的内容.32 零件的图样分析.42.1 零件的结构特点分析.42.2 零件的技术要求分析.43 零件的工艺规程设计.63.1 毛坯的选择.63.2 定位基准的选择.63.3 加工顺序的安排.74 设备及其工艺装备的确定.84.1 机床的选择.84.2 刀具的选择.85 切削用量的选取.106 数控加工程序的编制.126.1 CAM编程的一般步骤.126.2 编程坐标系的确定.136.3 走刀路线的生成.136.4仿真加工.136.5 后处理程序.147 铣槽夹具设计.167.1 研究原始质料.167.2 定位基准的选择.167.3 切削力及夹紧分析计算.167.4 误差分析与计算.18上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计II7.5 零、部件的设计与选用.197.5.1定位销选用.197.5.2夹紧装置的选用.197.5.3 定向键与对刀装置设计.197.6 夹具设计及操作的简要说明.207.7 UG三维模型 .20总 结.22致 谢.23参考文献.24Comment w1: 要写出你的定位与夹紧方案上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计III摘 要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行数控加工工艺设计拖拉机拨叉零件的加工工艺，通过开篇对其零件图纸进行工艺分析，然后设计出毛坯，制定出加工工艺路线，分析工序尺寸与确定公差，选择加工设备，再到夹具、刀具、量具的设计，最终编制出零件的数控加工程序，运用程序在数控机床上进行数控加工，最后完成该零件的所有工序，得到合格的零件。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计铣槽夹具。关关键键词词：工艺分析；加工方案；切削用量；数控编程Comment w2: 不需要英文文献上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计IVAbstractWith the rapid development of science and technology and increasingly fierce economic competition, mechanical product updates faster, NC machining technology as the representative of the advanced productive forces, play an important role in the field of machinery and related industries, machinery manufacturing competition, its essence is the competition of numerical control technology. This is designed for CNC machining process design for fork parts, through the opening of the drawing process are analyzed, and then design a blank, formulate the process route, process dimension and tolerance analysis to determine, the choice of processing equipment, to design fixture, cutting tools and measuring tools, finally make NC the program of parts, applications of NC machining in CNC machine tools, finally completed all the parts of the process, get qualified parts. There are many types of machine tool fixture, of which the most widely used universal fixture, specifications and sizes have been standardized, and a professional factory production. And widely used in mass production, for a special workpiece processing process of special fixture, the need for various manufacturing processes according to the workpiece design and manufacture. In this paper, the main content of fixture design is the design of milling fixture.Key words: process analysis; processing scheme; cutting parameters; NC programmingComment w3: ！上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计1铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计代国文 0111091191 绪论绪论1.1 选题背景选题背景数控（Numerical Control 简称:NC）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。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等。 1.高速化发展新趋势随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。 由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。 Comment w4: 应添加加工的零件和夹具相关内容上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计22、精密化加工发展新趋势随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 3.开放化发展新趋势由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 4.复合化发展新趋势随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。1.2 选题意义选题意义在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计31.3 应完成的内容应完成的内容1）运用制图软件绘制零件二维图纸及三维图。2）分析零件的技术要求，确定零件的加工方案。3）合理的选择刀具、切削参数。4）编制零件的数控加工程序并进行仿真加工。5）制定相应的工艺卡片。6) 绘出夹具装配图及三维图.上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计42 零件的图样分析零件的图样分析2.1 零件的结构特点分析零件的结构特点分析如图2.1所示零件图，图中有不清晰之处请查看附图，其毛坯材料为HT150钢，单件小批量生产，试运用所学知识对零件进行工艺分析，并编制出其数控加工程序。图2.1 零件图从图2.1中可以看出，该零件的总体结构为一凸台类零件，零件主要由凸台、凹槽、孔等特征组成。其轮廓曲线较简单，主要由直线、圆弧组成，无复杂曲面，在编程时比较容易，为了提高编程效率，可以选择软件编程，这样不仅能节约时间，同时也能保证程序的准确性。2.2 零件的技术要求分析零件的技术要求分析 零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。从拨叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定的位置要求，现将这两组加工面分述如下：上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计52.2.1以15H7mm的孔为中心的加工面这一组加工面包括：一个的 15H7mm 孔以及对其倒角，宽 13mm 深10mm 的槽口，在 15H7mm 孔所在的轮毂上钻孔，大小为 5H11mm，用来做为固定倒档拨叉和拨叉杆之用.2.2.2 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的侧面，铣叉口内圆面，内圆面所在的圆弧半径为 R26mm。 组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并保证他们之间的位置精度要求。 上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计63 零件的工艺规程设计零件的工艺规程设计3.1 毛坯的选择毛坯的选择毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯，该零件的毛坯类型可选择型材毛坯。毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理，这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致，对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。零件材料为HT150钢，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。用于大批生产，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用己加工过的表面作为定位基准称为精加工。除第一道工序用粗基准外，其余工序都应使用精基准。选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求没计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，拖拉机倒档拨叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证 15H7mm 孔及拨叉口的位置精度的要求，选择尺寸30mm的端面作为粗基准，以保证孔的轴心线与叉口的 X、Y 方向的位置要求以及 15H7mm 孔轴心线的垂直度，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计7相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被放在支撑板上，限制三个自由度；工件的大叉口内表面紧靠在两个支承钉的外圆柱面上，限制两个自由度；小头 15H7mm 孔的端面紧靠在支承钉上，限制一个自由度，实现完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 3.3 加工顺序的安排加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。加工顺序的安排原则：先粗后精、先面后孔、基面先行。根据该以上原则，确定该零件的加工顺序为：工序号工序名称工序内容1铸造毛坯铸造，材质HT150，铸件不得有任何缺陷。2退火去内应力退火处理。3车车15mm内孔及孔口端面到图纸要求，倒角C1。4铣铣拔叉脚两侧面，保证与A基准垂直度，并留有精磨余量0.2mm。5铣铣拔叉脚内侧端面，尺寸到图纸要求。6铣铣顶部13mm键槽到图纸要求，贯穿。7钻钻、扩5mm孔尺寸到图纸要求，贯穿。8正火，淬火正火处理，硬度180-229HB，拨叉脚局部淬火，硬度不小于50HRC，淬深0.7-1.2mm9磨铣拔叉脚两侧面，保证与A基准垂直度。Comment w5: 应为三线表，建标准格式，缺少表头上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计810钳工去除飞边毛刺，锐边倒钝。15mm内孔一侧倒角C1。11检验按照图纸要求全检零件。12入库涂油防锈，登记入库。Comment w6: 不应有空白页上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计9附表1 机械加工工艺过程卡片上海工程技术大学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拔叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时1铸造毛坯铸造，材质HT150，铸件不得有任何缺陷。铸造01铸造机砂模2退火去内应力退火处理。热处理02热处理设备3车车15mm内孔及孔口端面到图纸要求，倒角C1。03数控车床专用夹具-14铣铣拔叉脚两侧面，保证与A基准垂直度，并留有精磨余量0.2mm。04数控铣床专用夹具-25铣铣拔叉脚内侧端面，尺寸到图纸要求。04数控铣床专用夹具-36铣铣顶部13mm键槽到图纸要求，贯穿。04数控铣床专用夹具-47钻钻、扩5mm孔尺寸到图纸要求，贯穿。05钻床专用夹具-58正火，淬火正火处理，硬度180-229HB，拨叉脚局部淬火，硬度不小于50HRC，淬深0.7-1.2mm热处理02热处理设备9磨铣拔叉脚两侧面，保证与A基准垂直度。06平面磨床专用夹具-610钳工去除飞边毛刺，锐边倒钝。15mm内孔一侧倒角C1。钳工07钳工工作台11检验按照图纸要求全检零件。检验室08检测设备内径千分尺，游标卡尺。12入库涂油防锈，登记入库。仓库编制审核共 页第 页附表2 加工工序图上海工程技术大学加工工序图产品型号零件图号产品名称零件名称拨叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间3车数控车床CK61401专用夹具-1上海工程技术大学加工工序图产品型号零件图号产品名称零件名称拔叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间4铣数控铣床X650B1专用夹具-2上海工程技术大学加工工序图产品型号零件图号产品名称零件名称拔叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间4铣数控铣床X650B1专用夹具-3上海工程技术大学加工工序图产品型号零件图号产品名称零件名称拔叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间4铣数控铣床X650B1专用夹具-4上海工程技术大学加工工序图产品型号零件图号产品名称零件名称拔叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间7钻钻床Z1251专用夹具-5上海工程技术大学加工工序图产品型号零件图号产品名称零件名称拔叉材料牌号HT150毛坯种类铸造毛坯外形尺寸1057048mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间9磨数控磨床M1251专用夹具-68上海工程技术大学毕业设计（毕业论文）铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计学 院高职学院专 业班级学号学 生指导教师上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计I目目 录录摘 要.III1 绪论.11.1 选题背景.11.2 选题意义.11.3 应完成的内容.12 零件的加工工艺分析.32.1 零件的图样分析.32.1.1 零件的结构特点分析.32.1.2 零件的技术要求分析.32.2 零件的工艺规程设计.42.2.1 毛坯的选择.42.2.2 定位基准的选择.42.2.3 加工顺序的安排.52.3 设备及其工艺装备的确定.62.3.1 机床的选择.62.3.2 刀具的选择.62.4 切削用量的选取.83 铣槽夹具设计.103.1 研究原始质料.103.2 定位基准的选择.103.3 切削力及夹紧分析计算.103.4 误差分析与计算.123.5 零、部件的设计与选用.133.5.1定位销选用.133.5.2夹紧装置的选用.133.5.3 定向键与对刀装置设计.133.6 夹具设计及操作的简要说明.143.7 UG三维模型.14上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计II4 数控加工程序的编制.164.1 CAM编程的一般步骤.164.2 编程坐标系的确定.174.3 走刀路线的生成.174.4仿真加工.174.5 后处理程序.18总 结.20致 谢.21参考文献.22上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计III摘摘 要要本次设计就是进行数控加工工艺设计拖拉机拨叉零件的加工工艺，通过开篇对其零件图纸进行工艺分析，然后设计出毛坯，制定出加工工艺路线，分析工序尺寸与确定公差，选择加工设备，再到夹具、刀具、量具的设计，最终编制出零件的数控加工程序，运用程序在数控机床上进行数控加工，最后完成该零件的所有工序，得到合格的零件。此次设计是对拖拉机拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为锻件，具有体积小，零件复杂的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，特别的对于加工槽和的工序中，选一面两销的定位方式，并以操作简单的手动夹紧方式夹紧，其机构设计简单，方便且能满足要求。关关键键词词：工艺分析；加工方案；切削用量；数控编程上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计1铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计代国文 0111091191 绪论绪论1.1 选题背景选题背景机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，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，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。1.2 选题意义选题意义在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。1.3 应完成的内容应完成的内容1）运用制图软件绘制零件二维图纸及三维图。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计22）分析零件的技术要求，确定零件的加工方案。3）合理的选择刀具、切削参数。4）编制零件的数控加工程序并进行仿真加工。5）制定相应的工艺卡片。6) 绘出夹具装配图及三维图.上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计32 零件的零件的加工工艺分析加工工艺分析2.1 零件的图样分析零件的图样分析2.1.1 零件的结构特点分析零件的结构特点分析如图2.1所示零件图，图中有不清晰之处请查看附图，其毛坯材料为HT150钢，单件小批量生产，试运用所学知识对零件进行工艺分析，并编制出其数控加工程序。图2.1 零件图从图2.1中可以看出，该零件的总体结构为一凸台类零件，零件主要由凸台、凹槽、孔等特征组成。其轮廓曲线较简单，主要由直线、圆弧组成，无复杂曲面，在编程时比较容易，为了提高编程效率，可以选择软件编程，这样不仅能节约时间，同时也能保证程序的准确性。2.1.2 零件的技术要求分析零件的技术要求分析 零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。从拨叉的零件图上可以看出，它有两组加工表面，这两组加工面之间也有一定上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计4的位置要求，现将这两组加工面分述如下：2.2.1以15H7mm的孔为中心的加工面这一组加工面包括：一个的 15H7mm 孔以及对其倒角，宽 13mm 深10mm 的槽口，在 15H7mm 孔所在的轮毂上钻孔，大小为 5H11mm，用来做为固定倒档拨叉和拨叉杆之用.2.2.2 叉口处的加工面 这一组加工面包括：铣叉口的侧面，铣叉口内圆面，内圆面所在的圆弧半径为 R26mm。 组表面，然后借助于专用夹具进行另一组表面的加工，并保证他们之间的位置精度要求。 2.2 零件的工艺规程设计零件的工艺规程设计2.2.1 毛坯的选择毛坯的选择毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯，该零件的毛坯类型可选择型材毛坯。毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理，这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致，对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。零件材料为HT150钢，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。用于大批生产，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2.2 定位基准的选择定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用己加工过的表面作为定位基准称为精加工。除第一道工序用粗基准外，其余工序都应使用精基准。选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求没计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计5基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，拖拉机倒档拨叉较不规则，所以粗基准不太容易选择。为了保证 15H7mm 孔及拨叉口的位置精度的要求，选择尺寸30mm的端面作为粗基准，以保证孔的轴心线与叉口的 X、Y 方向的位置要求以及 15H7mm 孔轴心线的垂直度，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。 工件被放在支撑板上，限制三个自由度；工件的大叉口内表面紧靠在两个支承钉的外圆柱面上，限制两个自由度；小头 15H7mm 孔的端面紧靠在支承钉上，限制一个自由度，实现完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 2.2.3 加工顺序的安排加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。加工顺序的安排原则：先粗后精、先面后孔、基面先行。根据该以上原则，确定该零件的加工顺序为：表3.1 加工顺序工序号工序名称工序内容1铸造毛坯铸造，材质HT150，铸件不得有任何缺陷。2退火去内应力退火处理。3车车15mm内孔及孔口端面到图纸要求，倒角C1。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计64铣铣拔叉脚两侧面，保证与A基准垂直度，并留有精磨余量0.2mm。5铣铣拔叉脚内侧端面，尺寸到图纸要求。6铣铣顶部13mm键槽到图纸要求，贯穿。7钻钻、扩5mm孔尺寸到图纸要求，贯穿。8正火，淬火正火处理，硬度180-229HB，拨叉脚局部淬火，硬度不小于50HRC，淬深0.7-1.2mm9磨铣拔叉脚两侧面，保证与A基准垂直度。10钳工去除飞边毛刺，锐边倒钝。15mm内孔一侧倒角C1。11检验按照图纸要求全检零件。12入库涂油防锈，登记入库。2.3 设备及其工艺装备的确定设备及其工艺装备的确定2.3.1 机床的选择机床的选择由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择数控铣床，其主要技术参数如下：系统配置： FANUC 工作台面积(mm)：460950(5001050) 行程(X-Y-Z)(mm)：800500550主轴锥孔：BT40 主功率(KW)：7.5/11 主轴变速系统转速(rpm)：50-6000伺服 机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调 备注：16把斗笠式刀库、20把圆盘式刀库 机床重量(吨)：62.3.2 刀具的选择刀具的选择合理的选择数控加工的刀具、夹具，是工艺处理工作中的重要内容，在数控加上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计7工中产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀具、夹具的制约，虽其大多数刀具、夹具与普通加工中所用的刀具、夹具基本相同，但对一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊的零件加工，所选用的刀具、夹具必须具有较高要求，或需做进一步的特殊处理，以满足数控加工的需求。一般优先采用标准刀具，必要的时候可以采用各种提高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。此外，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷涂层刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工需求，刀具材料应与工件材料相适应。数控加工所用的刀具在刀具性能上应高于普通加工中所用的刀具。所以选择数控加工刀具时，还应考虑以下几个方面：切削性能好 数控加工能采用大的背吃刀量和高进给速度，刀具必须要有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度达到0.005mm等。可靠性高 要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。耐用度高 数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀次数，从而提高数控机床的加工效率及保证加工质量。断屑及排屑性能好 数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样，能及时由人工处理，切屑易缠在刀具和工件上，会损坏刀具和划上工件上已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的顺利、安全，所以要求刀具应具有较好的断屑和排屑性能。综上所述，零件上、下表面加工时采用端铣刀加工，根据工件的宽度选择端铣刀直径，使得铣刀工作时有合理的切入/切出角；切铣刀直径应尽量包容整个工件加上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计8工宽度，以提高加工精度和效率，并减少相邻两次进给之间的接刀痕。表4.1就是该零件加工所需要用到的所有刀具。表4.1 刀具卡片刀片工步号刀具号刀具各称刀具型号型号材料刀尖半径(mm)1外圆车刀55CCMT16040.42内孔车刀800.43面铣刀20mm24立铣刀13mm锋钢0.15麻花钻4mm高速钢6扩孔铣刀5mm0.12.4 切削用量的选取切削用量的选取数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。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，需要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。切削用量：“三要素”是指刀具在切削过程中的运动参数。“三要素”是指：切削速度，进给量，背吃刀量。选择切削用量时考虑的因素：（1）切削加工生产率在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （2）刀具寿命 上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计9切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。（3）加工表面粗糙度精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （4）刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。（5）加工表面粗糙度 精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。根据以上因素，确定该零件的切削用量如数控加工工序卡所示。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计103 铣槽夹具设计铣槽夹具设计3.1 研究原始质料研究原始质料利用本夹具主要用来粗、精铣槽，该槽对孔的中心线要满足对称度要求以及其槽两边的平行度要求。在铣此槽时，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。3.2 定位基准的选择定位基准的选择由零件图可知：在对槽进行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，孔进行了钻、扩、铰加工，进行了粗、精镗加工。因此，定位、夹紧方案有：方案：选底平面、工艺孔和大头孔定位，即一面、心轴和棱形销定位，夹紧方式选用螺母在心轴上夹紧。方案：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。分析比较上面二种方案：方案中的心轴夹紧、定位是不正确的，孔端是不加工的，且定位与夹紧应分开，因夹紧会破坏定位。通过比较分析只有方案满足要求，孔其加工与孔的轴线间有尺寸公差，选择小头孔和大头孔来定位，从而保证其尺寸公差要求。铣该槽时其对孔的中心线有对称度以及槽两边的平行度要求。为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为拨叉底平面；两销为的短圆柱销和的棱形销。3.3 切削力及夹紧分析计算切削力及夹紧分析计算刀具：错齿三面刃铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 00150010 顶刃0n 侧刃60010 1530rK 40Dmm160dmm20.5Lmm22Z 0.08/famm zmmap0 . 2由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 0.90.801.11.10.12335pzFafDB zn有：0.900.801.11.10.12335 2.00.082820.522 2.4836.24()FN根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计11系数作为实际所需夹紧力的数值，即： FKWK安全系数K可按下式计算： 6543210KKKKKKKK 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数60 KK： 1234561.0,1.0,1.0,1.3,1.0,1.0.KKKKKK由此可得： 1.2 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.01.56K 所以 836.24 1.561304.53()KWK FN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。查参考文献51226可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：)(210tgtgQLWz式中参数由参考文献5可查得： 6.22 2.76zr 90105922 29其中： 33()Lmm)(80 NQ 螺旋夹紧力：04748.2()WN该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如2.1.由表得：原动力计算公式 2621001KLWWl即： 004748.2 33 0.989032.75()17KW LWNl由上述计算易得： KKWW由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计123.4 误差分析与计算误差分析与计算该夹具以一面两销定位，两定位销孔尺寸公差为。为了满足工序的加工要00.5135求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。gwj与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：j MjjjWDADZWj由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ：111minD WDd 11221min2min.2DdDdJ WarctgL其中：，10.052Dmm20Dmm，10.011dmm20.023dmm， 1min0mm2min0.034mm且：L=135mm ，得 0.063D Wmm .0.0032J Wmm 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 1()()19.62nHBZyRaZaZkNkRcHBl 查5表1215有。 10.004,0.0016,0.412,0.7RazHBKKCn cos0.0028j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计13误差总和：0.0850.3jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.5 零、部件的设计与选用零、部件的设计与选用3.5.1定位销选用定位销选用本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位，其参数如下表：表3.1 定位销DdH公称尺寸允差1Dh1hb1dC1C141816150.01122514M1241 表3.2 定位棱销ddH公称尺寸允差Lh1hb1bC1C40502022+0.0340.0236553816 1.53.5.2夹紧装置的选用夹紧装置的选用该夹紧装置选用移动压板，其参数如表3.3：表3.3 移动压板公称直径LBHlb1bdK645208196.67M653.5.3 定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图3.1所示：上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计14o 图3.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表3.1：表3.5 定向键夹具体槽形尺寸 B2B公称尺寸允差d允差4dLHhD1h公称尺寸允差D2h180.0120.03525124124.518+0.0195对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。3.6 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。3.7 UG三维模型三维模型如下图3.2：上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计15图3.2 UG三维造型上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计164 数控加工程序的编制数控加工程序的编制4.1 CAM编程的一般步骤编程的一般步骤零件模型加工模块指定加工环境分析/生成辅助几何生成/修改“父”组程序次序 加工刀具 几何体 加工方法生成/修改操作产生刀具路径校核后处理表4-1 CAM编程的一般步骤数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计17序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。为了节省编程时间，提高效率，保证刀具路径的正确性，选择该零件程序使用ug软件进行自动编程。4.2 编程坐标系的确定编程坐标系的确定由零件图可知，该零件的设计基准在零件的对称中心上，故在编程时将其编程原点设置在此处能够方便对刀和编程。4.3 走刀路线的生成走刀路线的生成该零件结构形状比较复杂，故选用UG软件进行自动生成刀具轨迹，其各工序工步的轨迹路线如下：图4-1 走刀路线4.4仿真加工仿真加工加工仿真模拟如下图：图4-2 仿真加工图上海工程技术大学毕业设计（论文） 铣削拖拉机拨叉操纵槽夹具与数控加工工艺设计184.5 后处理程序后处理程序%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X19.5907 Y2.845 S0 M03N0050 G43 Z1.3277 H00N0060 X19.3327 Y2.1429N0070 G1 X19.2919 Y2.032 F9.8 M08N0080 X19.2069 Y2.0632N0090 X18.2683 Y2.4082N0100 X18.1833 Y2.4395N0110 X1