雙面槽板形零件數(shù)控加工工藝、工裝與NC編程程序設計含4張CAD圖.zip,雙面,槽板形,零件,數(shù)控,加工,工藝,工裝,NC,編程,程序設計,CAD 雙面槽板形零件數(shù)控加工工藝、工裝與NC程序設計 摘 要 當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。 數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。 數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。 作為一名在校學生，積極地投身實踐爭做社會主義的創(chuàng)造著與建設者是我義不容辭的責任。而零件又是組成各種復雜機械的根本，所以我堅信用自己所學為國家、社會做出應有的貢獻。 關鍵詞頁腳（07級數(shù)控***班加姓名） ：數(shù)控技術 程序編制 數(shù)控機床 Abstract Widely adopted by nations in the world manufacturing numerical control technology to improve manufacturing capacity and level, to improve the dynamic changing market adaptability and competitiveness. In addition, all industrial countries in the world and CNC numerical control technology and equipment will also be listed as a national strategic goods, not only to take significant steps to develop its own CNC technology and its industry, enhance overall national strength and an important way to statehood. The equipment industry's technical level and degree of modernization of the entire national economy determines the level and degree of modernization, numerical control technology and equipment is the development of new high-tech industry and cutting-edge industries, enabling technology and basic equipment. Marx once said, "the difference between the various economic era, is not what is produced, but rather how to produce, what the production of labor." Manufacturing technology and equipment is the most basic of human means of production activities, while the numerical control technology is today's most advanced manufacturing technology and equipment, the core technology. CNC technology is to use digital information on the mechanical movement and the work process control technology, CNC numerical control technology and equipment is represented by new technologies on traditional manufacturing industries and the penetration of the formation of new manufacturing electromechanical integrated product, so-called digital equipment , and its technology, covering many areas: (1) Mechanical manufacturing technology; (2) information processing, processing and transmission technology; (3) automatic control technology; (4) servo drive technology; (5) sensor technology; (6) software technology. The application of CNC technology to traditional manufacturing industry is not only a revolutionary change in the manufacturing industry to become a symbol of industrialization, and with the numerical control technology, continuous development and expansion of application fields, his people's livelihood some of the important development of the industry plays a an increasingly important role, because these industries have been required for the digital equipment is a major trend of modern development. As a school student, actively involved in the practice of striving to create a forward to working with builders of socialism is my bounden duty. The part is composed of a variety of complex machinery, the fundamental, so I firmly believe that what they have learned in their own country, and make due contributions to the community. Keywords：CNC Technology Programming CNC machine tools 目錄 摘要····················································2 1．概述 ·························································6 1.1畢業(yè)設計研究的目的和意義····································6 1.2數(shù)控機床在國內外的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢和涉及的學科············6 1.2.1數(shù)控機床在國內外的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢····················6 1.3本課題的總體要求和規(guī)劃······································7 1.3.1本課題的總體要求········································7 1.3.2規(guī)劃····················································7 1.3.3涉及的學科··············································8 2 方案的可行性論證和方案的實現(xiàn)···································8 2.1機床的選取··················································8 2.2毛坯的選取··················································9 2.3刀具的選取··················································9 2.4工件的安裝與夾具的選擇······································12 2.5數(shù)控加工工藝路線設計········································15 2.5.1選擇定位基準············································15 2.5.2選擇數(shù)控加工方法········································17 2.5.3劃分加工階段············································19 2.5.4劃分加工工序············································20 2.5.5確定加工順序············································21 2.5.6確定走刀路線和工步順序··································21 2.5.7加工余量與工序尺寸及公差的確定··························22 2.5.8切削用量的確定··········································23 2.5.9對刀點與換刀點的確定····································26 結論······························································28 致謝······························································29 參考文獻··························································30 1 概述 1.1畢業(yè)設計課題研究的目的和意義： 本畢業(yè)設計選擇的是一個板槽類零件，板槽類零件是機械加工中最普遍、最常用的零件之一。同時又因為它要求的配合精度較高、形位誤差較小。所以對機床精度要求很高，只有數(shù)控機床能達到此要求才能符合要求。通過對此板槽類零件的工藝設計和加工，達到對數(shù)控加工技術的掌握。 1.2數(shù)控機床在國內外的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢和涉及的學科： 1.2.1數(shù)控機床在國內外的發(fā)展狀況和發(fā)展趨勢： 數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域。 從1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這個表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)機床產生了質的變化。 近年來我國企業(yè)的數(shù)控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機床中，除少量機床以FMS模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。2001年，我國機床工業(yè)產值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，達47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費額比上一年增長25%。但由于國產數(shù)控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機床、數(shù)控剪板機、數(shù)控成形折彎機、數(shù)控壓鑄機等，普通機床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機床、液壓壓力機、木工機床等。出口的數(shù)控機床品種以中低檔為主新產品開發(fā)有了很大突破，技術含量高的產品占據(jù)主導地位。數(shù)控機床產量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。2001年國內數(shù)控金切機床產量已達1.8萬臺，比上年增長28.5%。金切機床行業(yè)產值數(shù)控化率從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。數(shù)控機床發(fā)展的關鍵配套產品有了突破。 數(shù)控機床的發(fā)展前景：繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍。向高速化和高精度化發(fā)展這是適應機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。應用自適應控制技術數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調整系統(tǒng)的有關參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 世界先進制造技術不斷興起，對數(shù)控加工技術的各個方面提出了更高的要求。目前，國內數(shù)控機床使用越來越普及，如何提高數(shù)控加工技術水平已經成為當務之急。隨著數(shù)控加工的日益普及，數(shù)控加工工藝掌握的水平是制約數(shù)控手工編程與CAD/CAM集成化自動編程質量的關鍵。 1.3本課題的總體要求和規(guī)劃： 1.3.1本課題的總體要求： 首先要符合設計圖紙的要求即：加工精度達到Ra6.3μm；符合形位要求，上下表面平行度不大于0.05mm；符合裝配要求各孔的直徑公差均不能大于0.05mm；兩垂直表面的垂直度不能大于0.03mm。 在課題內容上的要求：一張A0裝配圖；A1零件圖一張；A2夾具零件圖兩張；對設計、加工進行的必要說明擬定所加工零件工藝流程簡卡； 編制數(shù)控加工工序卡；編制數(shù)控加工程序。走刀路線和工序順序的確定，可以保證工件輪廓表面加工后粗糙度的要求，刀具盡量避免在輪廓處停刀或垂直切入切出工件，留下刀痕；工件的安裝與夾具的選擇，盡可能的減少裝夾次數(shù)，在夾具的裝夾過程中要注意是工件的材料，不要過緊或者過松，造成一定的誤差；刀具的選擇，，選用立銑刀和鉆頭以及攻絲錐。 1.3.2規(guī)劃： 首先先選取加工本零件的機床型號，通過對零件的精度分析可知：加工精度達到Ra6.3μm；符合形位要求，上下表面平行度不大于0.05mm；符合裝配要求各孔的直徑公差均不能大于0.05mm；兩垂直表面的垂直度不能大于0.03mm。這么高的精度用普通的機床顯然是達不到加工精度要求的，所以選用數(shù)控銑床來加工此零件。 數(shù)控加工工藝的分析：對于該零件的工藝分析，主要從結構形狀，尺寸和技術要求、定位基準及毛坯等方面進行。確定加工方案，由于表面粗糙度是Ra6.3，所以需要分粗、精加工來完成。本零件屬于小量單件生產，選用虎口鉗作為夾具。零件加工順序按照先面后孔、先粗后精的原則，在數(shù)控銑床上完成。走刀路線的選擇根據(jù)零件靈活選定。刀具選擇，選用Φ20的鉆頭和Φ10的立銑刀。 繪制零件圖和裝配圖，通過對零件綜合的分析可知零件圖要有一個俯視圖，一個剖視圖構成。再綜合加工工藝可知本零件屬于小量單件生產，選用虎口鉗作為夾具，畫虎口鉗和本板槽類零件的裝配圖。 編制數(shù)控銑床加工程序：在后面的加工工藝卡中給出。 1.3.3涉及的學科： 板槽類零件圖中給有很高的精度，要想加工出符合要求的零件必須要控制誤差，所以在此涉及到公差與檢測技術這個學科。零件必須要在數(shù)控精度高的機床上進行加工，所以還涉及到數(shù)控程序編制。零件的表面需要進行處理和表面硬度也要合格，所以還涉及到工程材料。數(shù)控切削加工中不可避免的要用切削液，所以還涉及到切削液的選擇。而最重要的是數(shù)控工藝的選取，涉及到數(shù)控加工工藝這個學科。 2 方案的可行性論證和方案的實現(xiàn) 2.1機床的選取： 通過對零件的精度分析可知：加工精度達到Ra6.3μm；符合形位要求，上下表面平行度不大于0.05mm；符合裝配要求各孔的直徑公差均不能大于0.05mm；兩垂直表面的垂直度不能大于0.03mm。這么高的精度用普通的機床顯然是達不到加工精度要求的，所以所選用的機床必須要高于零件的精度。又因為零件圖上面有圓弧走刀的部分一般的機床不能完成，必須要選取二軸聯(lián)動或者二軸聯(lián)動以上的數(shù)控銑床方可加工。結合現(xiàn)有機床的情況，選取FANUC系統(tǒng)KV650E型立式數(shù)控銑床。 2.2毛坯的選?。? 選擇毛坯形狀和尺寸的要求是：減少“肥頭大耳”，實現(xiàn)少屑或者無屑加工。因此毛坯形狀要盡量接近成品形狀，以減少機械加工的勞動量。但也有以下幾種特殊的： ①采用鍛件、鑄件毛坯時，因鍛模時的欠壓量與允許的錯模量不等，鑄造時也因為砂型誤差、收縮量等造成誤差，應留較大的余量。鍛件適合于形狀復雜的毛坯，中小型零件可選用鍛件。 ②型材：熱軋型材的尺寸較大，精度低，可作為一般零件的毛坯；冷軋型材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中、小型零件，適合于自動機床加工。 ③焊接件。對于大多數(shù)來說，焊接件簡單、方便，特別是單件小批量生產可大大縮短生產周期；但焊接變形大，需要時效處理。 ④冷壓件：適合于形狀復雜的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量生產。 由零件俯視圖再結合本零件的特點和要求，以及實際情況和經濟性，故選取的材料為鍛件，在數(shù)控機床加工必須留有足夠的余量一般每邊留2-3mm，所以零件的尺寸為210*150*40。 2.3刀具的選取： 刀具的選擇是數(shù)控加工的主要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響著加工質量。另外，數(shù)控機床主軸轉速比普通機床高1~2倍，且主軸輸出功率大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控機床對刀具的要求更高，不僅要求精度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。 銑削刀具，分面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀、成型銑刀等。在數(shù)控銑床上的刀具必須有以下特點： ①刀片和刀柄高度的通用化、規(guī)則化、系列化； ②刀片或刀具材料及切削參數(shù)與被加工工件的材料之間匹配選用的原則； ③對刀柄轉位，裝拆和重復定位精度的要求； ④刀片及刀柄的定位基準的優(yōu)化； ⑤刀片及刀柄對機床主軸的相對位置的要求高； ⑥對刀柄的強度、剛度及耐磨性的要求高； ⑦刀柄或工具系統(tǒng)的裝機重量限制的要求； ⑧刀片或刀具的耐用度及其經濟壽命指標的合理化； ⑨刀片及刀柄切入位置和方向的要求； ⑩刀片和刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)的規(guī)范化、典型化； 刀具從材料上分為： ①陶瓷刀具，是含有金屬氧化物的無機非金屬材料。并切實按照一定比例和加工工藝制成的。金屬陶瓷刀具具有最大的優(yōu)點就是與被加工材料的親和性低，不易產生粘刀和積屑瘤現(xiàn)象，這使的加工后的工件便面非常光滑平整。也能使得其抗彎強度達到硬質合金的水平。因此，陶瓷刀具還是因為其化學穩(wěn)定、硬度高，在耐熱合金等較難的加工中被廣泛采用。在不同的加工環(huán)境要選擇不同材料的陶瓷刀片，陶瓷刀片的應用大致如下： ａ單組分氧化鋁刀片，一般用于HB<235的鑄鐵、HRC<38的碳鋼、合金鋼鐵的半精及粗加工，但切削時不宜用冷卻液。 ｂ復合氧化鋁刀片，可用于各種硬度及硬度在HRC34～65的碳鋼、合金鋼、工具鋼的零件連續(xù)切削，更適用于鑄鐵及錫的精加工。同樣可用于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼。 ｃ增強氧化鋁刀片，可用于冷硬鑄鐵、淬硬鋼、工具鋼等，并可加工高速切削，也可以間斷切削。 ｄ氮化硅型刀片，主要用于鑄鐵、耐熱合金零件的粗加工，并可用在五倍于硬質合金的高速切削中。適用陶瓷刀片時，無論什么情況都要使用負前角（寬度一般在0.1～0.25mm）粗加工寬些,精加工窄鞋，只要是為了防止崩刃，必要時可將刃口倒鈍。 ②聚晶金剛石刀具；其硬度很高，耐磨性好，有鋒利的刀刃，可以把切削從零件的表面上很干凈的剪下來，而保持零件表面的完整和光潔，由此而降低切削與刀刃的摩擦力，提高切削效率。適合加工有色金屬和非金屬材料，能夠得到高精度、高光亮的加工面。可以研磨和拋光出非常銳利的刃口。但由于刃口是由許多人造金剛石晶體顆粒所構成，所以不能加工出項實用單晶天然金剛石刀具時的刃口所獲得的那樣光滑、光潔的表面。選用有足夠好剛性和功率的機床，采用剛性好的刀柄和禁錮裝置，可采用較大的前角加大切削深度和進給量，一般可用冷卻液，不要在刀具失去鋒利的刃口后繼續(xù)使用。 ③高速鋼刀具；在鋼中加入了較多的鎢、鉬、釩等合金元素的高合金工具鋼。由于高速鋼刀具熱處理技術的進步以及成形金切工藝的更新，使得高速鋼刀具的紅硬性、耐磨性和表面層質量都得到了很大的提高和改善。因此高速鋼仍然是數(shù)控機床用刀具的選擇對象之一。 ④立方氮化硼刀具,刀具材料是靠超高壓、高溫技術人工合成加工的新刀具材料，它的耐磨性和硬度在各個方向上都是均勻的，其刀片刃上口，在加工溫度達到1300℃時仍能保持其強度和硬度，并且在1000℃時能抗氧化，與鐵。鎳，鈷不發(fā)生反應。它的出現(xiàn)使得無法正常切削的淬火鋼和耐熱鋼的高速切削成為了可能。使得加工效率得到了很大的提高。 ⑤硬質合金鋼刀具；將鎢鈷類、鎢鈦鈷、鎢鈦等硬質碳化物以Co作為結合劑燒結而成的物質，其主體為WC-Co系，其在鑄鐵、非鐵金屬和非金屬的切削中占有重要的地位。硬質合金鋼刀具由于在鐵系金屬的切削中顯示出了極好的性能，所以大多數(shù)的車刀、銑端面刀都采用硬質合金。涂層硬質合金鋼刀具是在韌性較好的工具表面涂上一層耐磨、耐熱、耐腐蝕的物質，使得刀具在切削過程中不易破損有保證加工精度。涂層刀具的應用范圍十分廣泛，非金屬、鋁合金到鑄鐵、鋼、高速鋼、高硬度鋼和耐熱合金、鈦合金等難加工的材料都可以加工，而且使用普遍的硬質合金的性能要好。 綜上所述五大刀具材料，從總體上分析，材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，依次降低，直到高速鋼相對最低。而材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。在數(shù)控機床、車削加工中心、加工中心等現(xiàn)代機床中，采用最廣泛的硬質和高速鋼這兩類。因為這兩類材料從經濟性、成熟性、適應性、多樣性、工藝等各方面，目前綜合效果都優(yōu)越于陶瓷、；立方氮化硼、聚晶金剛石等刀具材料。但是以車代加工淬火鋼時，陶瓷、立方氮化硼刀具具有很大優(yōu)勢，聚晶金剛石刀片則主要用于加工有色金屬和非金屬材料，砂輪修磨等。 數(shù)控銑床可以進行銑、鏜、鉆、擴、鉸等多工序加工，綜合以上選取硬質合金鋼Φ10的平底刀和Φ8、Φ13、Φ20的鉆頭。 2．4工件的安裝與夾具的選擇 （一）工件安裝的基本原則 在數(shù)控機床上工件安裝的原則與普通機床相同，也要合理地選擇定位基準和加緊方案。為了提高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點： ①力求設計基準、工藝基準與編程計算的基準統(tǒng)一； ②盡量減少裝夾次數(shù)，極可能再一次定位裝夾后就能加工出全部待加工表面； ③避免采用占機人工調整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 （二）夾具的選擇 數(shù)控夾具按其功能和作用通常分為：定位元件、夾緊元件、安裝連接元件和夾具體組成。 定位元件主要用于確定工件在夾具中的位置，使工件在加工時相對刀具及運動軌跡有一個正確的位置。定位元件是夾具的主要功能元件之一，其定位精度直接影響著工件的加工精度。常用的定位元件有：V形塊、定位銷、定位塊。本零件屬于平板類零件，所以選擇定位塊作為定位元件。 對數(shù)控夾具的要求有： ①精度和剛度的要求： 應為數(shù)控銑床具有連續(xù)多型面自動加工的特點，所以對數(shù)控銑床夾具的精度和剛度要比一般的機床高得多，這樣可以減少工件在夾具上的定位和夾緊誤差以及粗加工中的變形誤差。 ②定位要求： 工件相對夾具一般應完全定位，且工件的基準相對于機床坐標原點應有嚴格的確定位置，以滿足能在數(shù)控機床坐標系統(tǒng)中實現(xiàn)工件與刀具相對運動的要求。同時，夾具在機床上也應完全定位，夾具上的每個定位面相對數(shù)控機床的坐標原點應有精確地坐標尺寸，以滿足數(shù)控加工中簡化定位和安裝的要求。 ③空間要求： 由于數(shù)控機床能一次安裝工件而加工多個表面，因此數(shù)控夾具應能在空間上滿足各刀具均有可能接近所有待加工表面的要求。此外，由于支撐夾具的托板具有移動、上托、下沉和旋轉等動作，夾具還應能保證不與機床有關部分有空間干涉。有些定位塊可設計成在工件夾緊后可以卸去，以滿足前后左右各個面的加工需求。 ④快速重調要求： 數(shù)控加工可通過快速更換程序而變換加工對象。為了不花費過多的更換工裝的輔助時間，減少貴重設備因等待而閑置的時間，要求夾具在更換加工工件中具有快速重調或更換定位，夾緊元件的功能，如采用高效的機械傳動機構等。此外，由于數(shù)控加工中因多表面加工而單件加工時間增長，夾具結構若能滿足機動時間內在機床工作區(qū)外也能進行工件更換，則會極大的減少機床停機時間。 數(shù)控夾具按照其通用度可分為： ①成組可調夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的，它是在加工某種工件后，經過調整或更換個別定位元件和夾具元件，即可加工另外一種工件的夾具。它按成組原理設計，用于加工形狀相似和尺寸相近的一組工件，故在多品種，中、小批量重實用有較好的經濟效果。 ②組合夾具是一種由一套標準元件組裝而成的夾具。這種夾具用后可拆卸存放，當重新組裝時又可循環(huán)重復使用。由于組合夾具的標準元件可以預先制造備存，還具有多次重復使用和組裝迅速等特點，所以在單位，中、小批量生產，數(shù)控加工和新產品試制中特別適用。 ③專用夾具是針對某一工件的某一工序而專門設計和制造的。因為不考慮其通用性，所以夾具設計的結構緊湊、操作方便。由于這類夾具設計與制造周期較長，產品變更后無法使用，因此適合大批量生產。 ④通用夾具的結構、尺寸已規(guī)格化，且具有很大的通用性，無需調整或稍微調整就可以用于加裝不同工件。其缺點是定位與夾緊費時，生產率較低，故主要適用于單件、小批量生產。 綜合經濟效應、以及零件實際加工中對夾具的要求和實際情況，所以選用虎口鉗作為夾具，定位塊作為定位元件。 數(shù)控機床的加工特點對夾持工具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；而是要能協(xié)調調整零件與機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮一下幾點： ① 在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單； ② 裝卸零件要快速、方便、可靠，以縮短準備時間，批量較大時應考慮采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。 ③夾具要開敞，加工部位要開闊，夾具的定位、夾緊機構元件不能影響加工中的送給； ④當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具，可調夾具，和其他通用夾具，以縮短準備時間、節(jié)約生產費用； 根據(jù)以上工件的安裝與夾具選擇的基本原則，考慮采用數(shù)控機用臺虎鉗，裝夾方式如圖2-1所示： 圖2-1 零件裝夾示意圖 2.5數(shù)控加工工藝路線設計： 圖2-2零件俯視圖 2.5.1選擇定位基準： 粗基準選擇：主要要求保證各加工表面有足夠的余量，是加工面與不加工面的位置符號符合圖樣要求，還應當考慮以下基本原則： ①選擇重要表面作為粗基準。 ②選擇不加工表面作為粗基準。 ③選擇加工余量最小的表面作為粗基準。 ④選擇較為平整、加工面積較大的表面作為粗基準。 ⑤粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次。 精加工基準的選擇：主要考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠，選取原則如下： ①基準統(tǒng)一原則，應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。這樣可以簡化工藝規(guī)程的制定工作，減少夾具設計、制造工作量和成本，縮短生產準備周期；由于減少了基準互換，便于保證加工表面的互為位置精度。 ②便于裝夾基準，所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。 ③互為基準原則，當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。如1-1圖零件的A表面和其相對應的對邊的平行度必須小于0.03mm和零件的上下兩個表面也當滿足平行度小于0.03mm以及B和其對應表面也有平行度要求，這時就應該選用互為基準原則。 ④自為基準原則，某些要求加工余量小而均勻的精加工程序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。磨削車床導軌面，用可調支承床身零件，在導軌磨床上，用百分表找正導軌面相對機床運動方向的正確位置，然后加工導軌面以保證其余量均勻，滿足對導軌面的質量要求，還有浮動鏜刀鏜孔、拉孔、無心磨外圓等也都是自為基準的實例。 ⑤基準重合原則，即選用設計基準作為基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。如圖2-2所示：零件的B表面必須滿足垂直于A表面0.03mm的垂直度，這時A表面作為設計基準，所以必須以A表面作為定位基準來加工B表面。 綜合上述觀點以及分析可得知：粗加工時選擇上表面作為加工基準，在精加工時零件的A表面和其相對應的對邊的平行度必須小于0.03mm和零件的上下兩個表面也當滿足平行度小于0.03mm以及B和其對應表面也有平行度要求，這時就應該選用互為基準。零件的B表面必須滿足垂直于A表面0.03mm的垂直度，這時A表面作為設計基準，所以必須以A表面作為定位基準來加工B表面。 2.5.2選擇數(shù)控加工方法 機械零件的結構形狀時多種多樣的，但它們都是有平面、外圓柱面、內圓柱面或曲面、成形面等基本面組成的。每一種表面都有多種加工方法，具體選擇時應該根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結構形狀、尺寸及生產類型等因素，選用相應的加工方法和加工方案。 ①內孔表面加工方法；內孔表面加工主要有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔和拉孔、磨孔和光整加工。表2-1是常見孔的加工方案，應根據(jù)被加工孔的加工要求、尺寸、具體生產條件、批量的大小以及毛坯上有無預留孔來確定。 有下表和零件圖2-1可得知：要加工的孔為要求為Ra12.5，所以直接鉆孔即可達到要求的粗糙度。內螺紋為4*M10-H7，表面粗糙度要求較高，為Ra1.6，據(jù)表2—1得知必須鉆孔-攻絲-粗鏜才能達到要求。 表 2-1孔加工工序表 序號 加工方案 經濟精度級 表面粗度 Ra值/ 適用范圍 1 鉆 IT11-12 12.5 加工未淬火鋼及鑄鐵的 實心毛坯，也可用于加工有色金屬 2 鉆-鉸 IT9 3.2-1.6 3 鉆-鉸-精鉸 IT7-8 1.6-0.8 4 鉆-擴 IT10-11 12.5-6.3 適合于加工材料同上， 但孔徑大于15-20mm 5 鉆-擴-鉸 IT8-9 3.2-1.6 6 鉆-擴-粗鉸-精鉸 IT7 1.6-0.8 7 鉆-擴-機鉸-手鉸 IT6-7 0.4-0.1 8 鉆-擴-拉 IT7-9 1.6-0.1 大批量生產 9 粗鏜（或擴孔） IT11-12 12.5-6.3 除淬火鋼外各種材料， 毛坯有鑄出孔或鍛出 孔 10 粗鏜（粗擴）-半精鏜（精擴） IT8-9 3.2-1.6 11 粗鏜（擴）-半精鏜（精擴）-精鏜（鉸） IT7-8 1.6-0.8 12 粗鏜（擴）-半精鏜（精擴）-精鏜-浮動鏜刀精鏜 IT6-7 0.8-0.4 13 精鏜（擴）-半精鏜-磨孔 IT7-8 0.8-0.2 主要用于淬火鋼也可于 未淬火鋼，但不適宜用有色金屬 14 粗鏜（擴）-半精鏜-粗磨- 精磨 IT6-7 0.2-0.1 15 粗鏜-半精鏜-精鏜-金剛鏜 IT6-7 0.4-0.05 精度要求很高的孔 16 鉆-（擴）-粗鉸-精鉸-珩磨； 鉆-（擴）-拉-珩磨； 粗鏜-半精鏜-精鏜-珩磨 IT6-7 0.2-0.025 17 以研磨代替上述方案中的珩磨 IT6以上 ②平面加工方法的選擇：平面主要的加工方法有銑削、刨削、車削、磨削、和拉削等，有些要求較高的平面還要經過研磨或者刮削處理。 a最終工序為刮研的加工方案多用于單件小批量生產中配合表面要求非常高而且非淬硬的加工。當批量較大時，可用寬刀細刨代替刮研，寬刀細刨特別適用于加工像導軌面這樣的狹長的表面，能顯著提高生產效率。 b磨削適用于直線度及表面粗糙度要求較高的淬硬工件和薄片工件、未淬硬鋼件上大面積的平面的精加工，但不適宜加工塑性較大的有色金屬。 c車削主要用于回轉零件端面的加工，以保證端面與回轉軸的垂直度要求。 d拉削平面適用于大批量生產中的加工質量要求較高且面積較小的平面。 e最終工序為研磨的方案適用于精度高、表面粗糙度要求較高的小型零件的精密平面。 表2-2加工方法與工件表面粗糙度 序號 加工方案 經濟精度級 表面粗糙度值 Ra值/ 適用范圍 1 粗車-半精車 IT9 6.3-3.2 2 粗車-半精車-精車 IT7- IT8 1.6-0.8 端面 3 粗車-半精車-磨削 IT8- IT9 0.8-0.2 4 粗刨-精刨 IT8- IT9 6.3-1.6 一般不淬硬平面 5 粗刨-精刨-刮研 IT6- IT7 0.8-0.1 精度要求較高的不淬硬平面；批量較大時宜采用寬刃精刨方案 6 以寬刃代替刮研 IT7 0.8-0.2 7 粗刨-精刨-磨削 IT7 0.8-0.2 精度要求較高的淬硬平面或不淬硬表面 8 粗刨-精刨-粗磨 -精磨 IT6- IT7 0.4-0.02 9 粗銑-拉 IT7- IT9 0.8-0.2 大批量生產，較小的平面 10 粗銑-精銑-磨削-研磨 IT6以上 0.1-Rz0.05 高精度平面 零件圖2-2中要求的加工工件周圍的Ra值為3.2，也有內表面的Ra值是6.3綜合表2-2列舉的加工方案，應采用粗車-半精車-精車。 2.5.3劃分加工階段 當零件的精度要求比較高時，若將加工面從毛坯開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個工序中完成，則難以保證零件的精度要求。這是因為： ①粗加工時，切削層厚，切削熱量大，無法消除因熱變形而帶來的加工誤差，也無法消除應粗加工留在工件表層的殘余應力產生的加工誤差。 ②后續(xù)加工容易吧已加工好的加工面劃傷。 ③不利于及時發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷。若在加工最后一個表面是才發(fā)現(xiàn)毛坯有缺陷，則前面的加工就白白浪費了。 ④不利于合理的使用設備。把精密機床用于粗加工，使精密機床會過早地喪失精度。 因此，通?？蓪⒏呔攘慵墓に囘^程劃分為幾個加工階段。根據(jù)精度要求的不同，可以劃分為如下4個階段。 ①粗加工階段：在粗加工階段，主要是去除個加工表面的余量，并作出精基準，因此這一階段關鍵問題是提高生產率。 ②半精加工階段：在半精加工階段減小粗加工中留下的誤差，使加工面達到一定的精度，為精加工做準備。 ③精加工階段：在精加工階段，應確保尺寸、形狀和位置精度達到或基本達到圖樣規(guī)定要求以及表面粗糙度要求。 ④精密、超精密加工、光整加工階段：對那些精度要求很高的零件，在工藝過程的最后安排珩磨和研磨、鏡面磨、超精加工、金剛石車、金剛石鏜或其他特種加工方法加工，以達到零件最終的精度要求。 零件在上述各加工階段中加工，可以保證有充足的時間消除熱變形和消除加工產生的殘余應力，是后續(xù)加工精度提高。另外，在粗加工階段發(fā)現(xiàn)毛坯有缺陷時，就不必進行下一加工階段的加工，避免浪費。此外還可以合理地使用設備，合理地安排人力資源，這對保證產品質量，提高工藝水平都是十分重要的。 2.5.4劃分加工工序： 工序的劃分可以采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 ①工序集中原則：工序集中使之每道工序包括盡可能多的加工內容，從而使工序的總數(shù)減少，采用工序集中的優(yōu)點是：有利于采用高效的專用設備和數(shù)控機床，提高生產效率；減少工序數(shù)目，縮短工藝路線，簡化生產計劃和生產組織工作；減少機床數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積；減少工件的裝夾次數(shù)，不僅保證了各加工表面的相互位置精度，而且減少了夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時間。但專用設備和工藝裝備投資大、調整維修比較麻煩、生產準備周期長，不利于轉產。 ②工序分散原則：工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內進行，每道工序的加工內容很少。采用工序分散的優(yōu)點是：加工設備和工藝裝備結構簡單，調整和維修，操作簡單，轉產容易；有利于選擇合理的切削用量，減少機動時間。但工藝路線較長，所需設備及工人人數(shù)多，占地面積大。 工序劃分主要考慮生產綱領、所需設備及零件本身的結構和技術要求等。大批量生產時若采用多軸、多刀的高效加工中心，可按工序集中原則組織生產；若在有組合機床組織的生產線時，工序一般按照分散原則劃分。隨著現(xiàn)代數(shù)控技術的發(fā)展，特別是加工中心的應用，工藝路線的安排更多的趨向于工序集中。單件小批量生產時，通常采用工序集中原則。成批生產時，可按工序集中原則劃分，也可按照工序分散原則劃分，應視具體情況而定。對于結構尺寸和重量都很大的重型零件，應采用工序集中原則，以減少裝夾次數(shù)和運輸量。對于剛性差、精度高的零件，應按工序分散原則。 本零件很明顯在數(shù)控銑床上完成，一般按照工序集中原則劃分工序，劃分方法如下： ①按粗、精加工劃分，即精加工過程中的那一部分為為一道工序，粗加工過程中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適宜于加工后變形大，需要粗、精加工分開的零件，如毛坯為鍛件等。 ②按安裝次數(shù)劃分，以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于工件加工內容不多的工件，加工完成后就能達到要求。 ③按加工部位劃分。即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而且復雜的零件，可按結構特點劃分成多道工序。 ④按所用刀具劃分，同一把刀完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多，機床連續(xù)工作時間較長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況，加工中心一般常用這種方法劃分。 本零件加工后變形大，需要粗、精加工分開的零件采用粗、精加工劃分工序。 2.5.5確定加工順序 ①先粗后精：本零件首先安排粗加工，中間安排半精加工最后那排精加工和光整加工。 ②先主后此：本零件先安排零件的裝配基面如圖2-2所示的上表面作為主要表面加工，后安排孔和螺紋孔等次要的表面加工。次要表面加工放在精加工之前粗加工之后完成。 ③先面后孔，對于本零件而言，先加工用于定位的上表面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減少刀具的磨損。 ④基面先行：如圖2-2本零件的上表面作為基準面，作為首選加工對象來優(yōu)先考慮。 輔助工序的安排：檢驗工序是最重要的輔助工序。等到完全加工完后進行。 2.5.6確定走刀路線和工步順序 走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。在確定走刀路線時有工序卡會將已擬定的走刀路線畫上去。工序順序是指同一道工序中，各個表面加工的先后的次序。它對零件的加工質量、加工效率和數(shù)控加工中的走刀路線有直接影響，應根據(jù)零件的結構特點和工序的加工要求等合理安排。工序的劃分與安排一般可隨走刀路線來進行，在確定走刀路線時，主要是遵循以下原則。 ①保證零件的加工精度和表面粗糙度，在銑床上進行加工時，因刀具的運動軌跡和方向不同，可能是順銑或逆銑，其不同的加工路線所得到的零件表面的質量就不同。究竟采用哪種切削方式，應視零件的加工要求、工件材料的特點以及機床刀具等具體條件綜合考慮，確定原則與普通機械加工相同。數(shù)控機床一般采用滾珠絲杠傳動，其運動間隙很小，并且順銑優(yōu)點多于逆銑，所以應盡可能采用順銑。在精加工內外輪廓時，為了改善表面粗糙度，應采用順銑的走到路線加工方案。 ②使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率。 ③最終輪廓一次走刀完成。 2.5.7加工余量與工序尺寸及公差的確定 ①加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度。余量有總加工余量和工序余量之分。由毛坯轉變?yōu)榱慵倪^程中，某加工表面上切除金屬層的總厚度，稱為該表面的總加工余量。一般情況下，總加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐漸切除。故每道工序所切除的金屬層厚度稱為該工序加工余量。 ②影響加工余量的因素，余量太大，會造成材料及工時浪費，增加機床、刀具及動力消耗；余量太小則無法消除前一道工序留下的各種誤差、表面缺陷和本工序的裝夾誤差。因此，因根據(jù)影響余量大小的合理因素確定加工余量。影響加工余量的因素如下： a前工序形成的表面粗糙度和缺陷層等。 b前工序形成的形狀誤差和位置誤差。 ③確定加工余量的方法： a查表修正法，該方法是以工廠實踐和工藝試驗而累積的有關加工余量的資料數(shù)據(jù)為基礎，并結合實際情況進行修正來確定加工余量的方法。 b經驗估計法，此法是根據(jù)經驗確定加工余量。 c分析計算法，根據(jù)加工余量的公式和一定的實驗資料，通過計算得到的。 2.5.8切削用量的確定 切削用量包括主軸轉速、背吃刀量、進給量。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質量和加工成本均有顯著影響。數(shù)控加工中選擇切削用量時，就是在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。 自動換刀數(shù)控機床往主軸或刀庫上裝刀所費時間較多，所以選擇切削用量要保證刀具加工完成一個零件，或者保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不能低于半個工作班。對易損刀具可采用姐妹刀形式，以保證加工的連續(xù)性。在確定工藝參數(shù)時，主軸與切削用量之間的關系是 n=1000v/Лd 式1 刀具進給速度與主軸轉速、刀具齒數(shù)之間的關系是 Vf= afZn 式2 以下是各工序的切削用量： 工序1 刀具：面銑刀 材料：W18Cr4V D=80mm Z=10 ① 粗銑面A 銑削深度 ap=3.5mm 每齒進給速度 f=0.10mm/z 銑削速度V V=72m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×72/3.14×80≈286.62 r/min, n=290 r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.08×10×290=232mm/min ② 精銑面A 銑削深度 ap=1.5mm 每齒進給速度f=0.05mm/z 銑削速度V V=75m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×75/3.14×80≈298.56 r/min, 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.05×10×298.56=149.28mm/min 工序2 刀具：立銑刀 材料：高速鋼 D=25mm Z=4 銑削深度 ap=4.5mm 每齒進給速度 f=0.15mm/z 銑削速度V V=20m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×20/3.14×25≈254.77 r/min,n=260 r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.15×4×260=156mm/min 工序3 刀具：立銑刀 材料：硬質合金 D=25mm Z=4 銑削深度 ap=3.5mm 每齒進給速度 f=0.02mm/z 銑削速度V V=40m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×40/3.14×25≈509.55r/min,n=510 r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.02×4×510=40.8mm/s 工序3 刀具：立銑刀 材料：硬質合金 D=12mm Z=3 銑削深度 ap=8mm 每齒進給速度 f=0.15mm/z 銑削速度V V=18m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×18/3.14×12≈477.7r/min,n=480r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.15×3×480=216mm/min 工序4 刀具：立銑刀 材料：高速鋼 D=12mm Z=3 銑削深度 ap=13mm 每齒進給速度 f=0.02mm/z 銑削速度V V=42m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×42/3.14×12≈1114.65r/min,n=1115 r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.02×3×1115=66.9mm/min 工序5 ① 鉆2×Φ12mm孔中心孔 鉆削深度 ap=6.5mm 每齒進給速度 f=0.02mm/z-0.08 mm/z 銑削速度V V=10m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×10/3.14×3≈1061.57 r/min， n選取1100 r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.06×3×1100=198mm/min ② 鉆2×Φ12mm孔至尺寸Φ10mm 鉆削深度 ap=4.5mm 每齒進給速度 f=0.09mm/z 銑削速度V V=12m/min 機床主軸轉速n n=1000v/Лd =1000×12/3.14×10≈382.16 r/min, n=383 r/min 進給速度 Vf: Vf= afZn=0.09×3×383=103.41mm/min ③ 擴2×Φ12mm孔至尺寸Φ11.