CA6140车床831007拨叉零件数控加工工艺及钻Φ22、Φ55孔夹具设计含5张CAD图-版本5
CA6140车床831007拨叉零件数控加工工艺及钻22、55孔夹具设计含5张CAD图-版本5,ca6140,车床,零件,数控,加工,工艺,22,55,夹具,设计,cad,版本
Production Automation1.1.1 Automation Concepts Automation may be defined as a system that is relatively safe-operating .Such a system includes complex mechanical and electronic devices and computer-based system that the place of observation,effort,and decision by a human operator. It is a system that exhibits properties of human being by following predetermined operations or responding to encoded instructions.1.1.2 Computer process control Process control involves the control of variables in a manufacturing process, where one or any combination of materials and equipment produces or modifies a product to make it more useful and hence more valuable. In process control controls continuous operations. Two kinds of control systems are the open loop and the closed loop.In an open-loop control system, the computer dose not itself automate the process .That is ,there is no self-correction.The process remains under the direct control of human operators,who read form various sources of information such as instruments, set calibrated dials for process regulation, and change the controlling medium.Closed-loop control systems use computers to automate the process. He computer is directly in charge of the process. It sdjusts all controls form the information provided by sensing devices in the system to keep the process to the desired specifications, a technique that uses a feedback mechanism . Feedback is the action of measuring the difference between the actual result and the desired result and using that difference to drive the actual result toward the desired result. The term feedback comes forms from a measured sample of the output of the process (production) function that becomes the input of the control function . That is ,the output of the control function ,meeting special designed requirements is the input to the control system . Thus ,the signal begins at the output of the controlled production function and end at the input to the production. Typical functions of process control systems are moonitoring ,data logging, quality control, maximizing profit for a given out put, supervisory control , and factory information systems (FIS). Benefits of computer process control system are increased productivity , improved product quality ,and enhanced efficiency , safety , comfort ,and convenience.1.1.3 Management Information Systems (MIS)Management information systems are designed to aid in the performance of management functions.These systems are generated by computer systems and are developed to provide executives with up-to-the-minute information about the operations of the enterprise.When required, information systems are used to aid management in the decision-making functions of the enterprise . Viewing CIM (Computer Integrated Manufacturing) as an informations system for the enterprise for decision-making , CAPACS must be informations interconnected . As a result , there are many software packages associated with the CAPACS in Fig . 1 . 2 . Typical of there are CAPP , DCS , FIS and CAD . The concept of an MIS is a design objective , its goal being to get the correct information to the appropriate manager at the right time . As a result , MIS implementation varies considerably among manufacturing enterprises because of each organizations function , type of production , informations resources available , and organizational commitment to MIS .1.1.4 Engineering Computer are used extensively in most engineering functions . Engineering is a profession in which a knowledge of the natural sciences is applied with judgment to develop ways of using the materials and forces of nature . Typical engineering functions using CAPACS are design , process planning , analysis and optimization , synthesis , evaluation and documentation , simulation , modeling , and quality control planning . Using CAPACS in engineering increases the productivity of engineers and improves the quality of designs . For example ,the application of computers to an engineering design process is performed by a CAD system Engineers can design and thoroughly test concepts quickly and simply from one workstation . Computers permit engineers to take a concept from its original design through testing to numerical control (NC) output , or a combination of steps in between . They perform complex scientific and engineering computations rapidly with high accuracy , calculate physical properties before actual parts are made and provide a fast , easy method to create models of even the most complex parts . The computer has influenced the way products are designed , documented and released for production . As technology develops , engineering operations are becomeing more and more automated and are relieving the engineer of many tedious manual calculations . 1.1.5 Production Applications of computers to the production process encompass such functions as computer monitoring , supervisory computer control , direct digital control ( DDC) , material handing , product fabrication , assembly and test/inspection operations . New ideas and technology developments are gaining acceptance on the factory floor . More important , the integration of more computers into the production process increases automation on the factory floor . Computer automation helps to organize , access , and provide vital information in a common date base system for use by all manufacturing operations . Computer automation helps to control and to schedule machines and process , and to control raw materials and parts . A computer automated system concept is shown in FIG . 1 . 3 . Each function in manufacturing has its own area controller under the control of a host computer in order to share information with other operations . 生产自动化1.1.1自动化概念自动化可以被定义为一个操作比较安全的系统。这个系统,包括复杂的机电设备和由一个人为操作员观察、尝试并决定其方位的电脑系统。它是一个按照事先确定的操作或应对编码指示来展现人的性能的系统。1.1.2计算机过程控制过程控制涉及到生产过程中的控制变量,在此生产过程中,一种或任意一种材料和设备联合生产或修改产品,使其更加有用,因此更有价值。过程控制控制不间断运行。控制系统有两种,即开环控制系统和闭环控制系统。在一个开环控制系统中,计算机本身不会使过程自动化。也就是说,没有自我更正.这个过程仍然直接受控于人为操作员,他阅读各种信息来源,如工具,建立校准盘的过程监管,来改变控制的媒介。闭环控制系统,使用计算机来实现过程自动化。电脑直接负责其过程。它根据传感装置所提供的信息对所有控制适时调整,以保持这一过程所需的规格及使用一个反馈机制的技术。反馈是衡量实际结果与期望的结果之间差异的行为,利用这种差异,以推动实际结果向所期望的结果的进展。期限反馈根据过程(生产)功能输出的测量样本而形成格式,进而转为控制功能的输入。也就是说,控制功能的输出,如果满足了特殊设计的要求即可转变成控制功能的输入。因此,信号始于控制生产功能输出之时并结束于生产功能输入之时。 过程控制系统的典型功能是操作,记录数据,控制质量,为某一输出,监控,和工厂信息系统(电)提供最大限度的好处 。计算机过程控制系统的优点在于能够提高生产率,改进产品质量和提高效率,且安全,舒适和方便。1.1.3 管理信息系统( MIS ) 管理信息系统用来为管理功能的实施提供帮助。这些系统由计算机系统产生,并被用来为管理人员提供有关企业运作的最新信息。我们可用信息系统来帮助企业制定决策。例如,可把计算机集成制造(计算机集成制造)作为一个信息系统,为企业决策, CAPACS必须是相互关联的信息。其结果是,有许多与CAPACS的图1.2 相关的软件包。典型的有 CAPP系统,集散控制系统,模糊推理系统和计算机辅助设计。 管理信息系统的概念是一个设计目标,其目的是在合适的时间,得到正确的信息并给适当的经理。因此,制造企业之间各组织的功能,生产类型,信息资源及组织对 MIS的承诺,会造成系管理信息系统的实施不尽相同。1.1.4工程电脑被广泛应用在工程领域。工程学是一门职业,在这门职业中,我们可通过所获取的自然科学知识加判断识别力来形成使用材料和自然力量的方法。使用CAPACS的典型工程功能是设计,工艺规划,分析和优化,合成,评价和记录,仿真,建模,和质量控制规划。工程使用CAPACS可以增加工程师的生产并提高设计质量。 例如,工程的设计过程使用计算机是由CAD系统的工程师负责的,他们能够迅速而简单地设计出来自工作站的方案并对其进行彻底检验。计算机允许工程师通过测试数字控制(数控)输出,或者两者之间的步骤,采用原来的设计方案。他们能迅速而精度地进行复杂的科学和工程计算,能在实际零部件被生产数之前计算出物理性能,并提供了一个快速,简单的方法,用于建立模型,即使是最复杂的部分。计算机已经影响了产品设计,记录和发布生产的方式。随着技术的发展,工程业务也在广泛采用自动化,给工程师减少了许多繁琐的人工计算。 1 .1.5 生产计算机应用于生产过程有以下功能,包括监测计算机,监督计算机控制,直接数字控制( DDC) ,材料处理,产品制造,组装和测试/检查行动。工厂车间也正在接受新的观念和技术的发展。更重要的是,伴随着更多的计算机被用到生产过程,工厂车间自动化程度加深了。 计算机自动化协助组织,存取,并提供资料库中的重要信息,供所有的制造业务。计算机自动化控制,并帮助安排机器和过程,同时还可控制原材料和零部件。计算机自动化系统的概念图.1.3.所示,在制造业领域,每种功能都会在主机电脑的控制之下行使自己的控制范围,这样方便了与其他操作共享信息。XX机械加工工序卡片共14 张第 3 张产品代号831007零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号030设备材料名称铣床名称灰铸铁型号XA5032硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称铣刀YG6技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数01粗铣中间孔下端面73730.90.4522069.11粗铣2端小孔下端面22220.40.182203611编制设计卢晓志审核批准描图校对卢晓志河南科技 学院机械加工工序卡片共14 张第 4 张产品代号831007零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号040设备材料名称铣床名称灰铸铁型号XA5032硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称铣刀YG6千分表技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数02精铣两小头上端面40160800.896010.31精铣中间孔上端面73730.5496015.11编制设计卢晓志审核批准描图校对卢晓志XX机械加工工序卡片共14 张第 8 张产品代号831007零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号080设备材料名称钻床名称灰铸铁型号Z550硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称绞刀千分表技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数03钻、扩22孔;粗铰、精铰22孔2250500.50.727215.41扩中间孔22505012.512518.81编制设计XX审核批准描图校对XX河南科技 学院机械加工工序卡片共14 张第 6张产品代号831007零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号060设备材料名称铣床名称灰铸铁型号XA5032硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称铣刀YG6技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数05精铣尺寸30上端面73730.5496010.31编制设计卢晓志审核批准描图校对卢晓志河南科技 学院机械加工工序卡片共14 张第 11 张产品代号831001零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号110设备材料名称组合机床名称灰铸铁型号硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称麻花钻塞规技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数06 钻2X锥销孔89911.52205.81编制设计卢晓志审核批准描图校对卢晓志河南科技 学院机械加工工序卡片共14 张第 11 张产品代号831007零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号110设备材料名称组合机床名称灰铸铁型号Z525转床硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称麻花钻塞规技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数07 钻螺纹孔、89911.52205.81攻螺纹8991.52205.81编制设计卢晓志审核批准描图校对卢晓志河南科技 学院机械加工工序卡片共14 张第 12 张产品代号831007零(部)件代号零(部)件名称拨叉工序号120设备材料名称铣断机床名称灰铸铁型号硬度0.16Gpa夹具名称、编号专用夹具刀具量具辅具名称规格名称名称规格名称铣刀YG6技术等级工时定额班产量准备及终结时间工作地点服务时间基本时间辅助时间单件时间工序号工步名称及内容加工表面尺寸切削用量直径或宽度长度加工计算长度切深走刀量转速或双 行程数切速走刀次数4铣断732016010.11编制设计卢晓志审核批准描图校对卢晓志拨叉零件数控加工工艺卡河南科技学院拨叉零件数控加工工艺卡产品型号831007零件名称件数第1页实训产品拨 叉共1页零件加工路线零 件 规 格车间工 序材料HT200库房下料重量2.0kg钳工去毛刺钳工划线数控铣铣成形钳工去毛刺零件技术要求检验室检验序号工步名称设备名称设备型号工具编号工具名称工序内容单件工时备注01粗铣、精铣22、铣中间73孔下端面数控铣床XA5032YG6铣刀粗铣中间空下端面粗铣2端小孔下端面0.810.6202粗铣、精铣22上端面;粗铣、精铣中间73孔上端面数控铣床XA5032YG6铣刀精铣两小头上端面精铣中间孔上端面0.310.20503钻、扩20孔,粗铰、精铰20孔;扩中间55孔数控钻床Z550绞刀钻、扩22孔;粗铰、精铰22孔扩中间孔1.680.22704精铣尺寸30上端面YG6铣刀精铣尺寸30上端面1.6805钻、铰8锥孔组合机床麻花钻 钻2X锥销孔0.06606钻M6底孔钻床Z525麻花钻钻2-锥销孔、螺纹孔、0.25507铣断铣床XA5032YG6铣刀铣断0.32编制审核批准会签编制日期2009.5课题申核表院(系)名称专业名称指导教师姓名及职称课题名称CA6140车床831007拨叉零件数控加工工艺及工装设计课题来源自选立题理由和所具备的条件我国是制造业大国,随着数控加工技术逐步引航现代机械制造业,数控机床的应用范围日益扩大,其产生的经济效益与社会效益也变的十分明显。数控加工与普通加工相比具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短等优点。尤其是数控加工不断朝高速、精密方向的发展。应用高新技术,特别是信息技术改造传统产业,促进产业结构优化升级,将成为今后一段时间制造业发展的主题之一。研究本课题已具备相应的机床、CAD/CAM软件和数控机床,能够满足本课题的分析和研究。课题组成员具有相应的基础知识和研究能力。教研室审批意见教研室主任签字: 年 月 日毕业论文(设计)工作领导小组审批意见组长签字: 年 月 日开题报告题目名称 CA6140车床831007 拨叉零件数控加工工艺及工装设计 学生姓名专业班级指导教师姓名专业职称完成期限20XX年2月16日至20XX年2月27日一、选题的目的意义随着我国现代制造技术的发展,数控机床的普及和从事数控加工人员的增多,数控加工越来越受到人们的重视。拨叉是一种重要辅助零件,广泛应用于我们的日常生活及生产当中,在机械行业有着越来越重要的作用,拨叉零件的制造精度能不能够满足加工技术要求;如何更大限度的降低机加工的基本劳动时间及提高单位时间内的生产率,都成为机械行业势待解决的技术性问题。随着数控技术的不断发展成熟及数控技术应用的不断广泛化、深入化、大众化,我们意识到,采用数控机床来加工拨叉零件既能够提高零件的精度又能够完成采用普通机床加工时应运受限的瓶颈,对提高加工效率、以及降低劳动强度都有不可估量之好处。二、国内外研究现状随着计算机科学、信息技术的迅速发展,传统的制造业已发生了十分显著的变化,发达国家正进行由传统的制造技术向现代制造技术的转变,并提出了全新的制造模式。数控加工技术将逐步引航现代机械制造业的发展。数控机床的应用范围日益扩大,其产生的经济效益与社会效益十分明显。尤其是数控加工不断朝高速、精密方向的发展,提高数控机床的应用范围对于提高制造企业的竞争力有着重要的意义。对传统零件的数控加工技术也得到越来越广泛的应用。面对新技术、新工艺的不断出现,提高数控加工技术在传统拨叉类零件的应用也受到越来越多的重视。如何使数控技术在加工这一类零件中表现出其高质量、高精度、高效率,都成为各国争先要解决的问题。因此研究它对我国的制造行业很有借鉴作用。三、主要研究内容1) 数控加工工艺的特点及说明;2) 数控加工的一般步骤;3) 拨叉零件数控加工工艺原理及特点;4) 拨叉在数控加工中的应用及其优越性;5) 通过拨叉零件的工装设计来体现数控加工的重要作用;四、毕业论文(设计)的研究方法或技术路线1. 根据设计内容查阅相关期刊资料;2. 利用网络查找相关资料进行修改整理;3. 对实际生产中拨叉零件没的应用进行统计总结;4. 论文总结。五、参考文献与资料1 赵家奇. 机械制造工艺学课程设计指导书(2版). 北京:机械工业出版社,2006.2 曾志新,吕明. 机械制造技术基础. 武汉:武汉理工大学出版社,2001.3 李益明. 机械制造工艺设计简明手册. 北京:机械工业出版社,1993.4 肖诗纲. 切削用量手册. 北京:机械工业出版社,1993.5 金属切削机床夹具设计手册. 上海柴油机厂工艺设备研究所编. 北京:机械工业出版社,1987.6 李旦,邵东向,王杰等. 机床专用夹具图册. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社(2版),2005.7 罗良玲,刘旭波. 数控技术及应用. 北京:清华大学出版社,2005.8 逻辑. 数控工艺及刀具. 重庆:重庆大学出版社,2006.9 刘武发,刘德平. 机床数控技术. 北京:化学工业出版社,2007.10 刘万菊. 数控加工工艺及编程. 北京:机械工业出版社,2007.11 余英良. 数控工艺与编程技术. 北京:化学工业出版社,2007.12 杨建明. 数控加工工艺与编程. 北京:北京理工大学出版社,2006.13 贺曙新,张思第,文少波. 数控加工工艺. 北京:北京工业出版社,2005.14 聂秋根,陈光明. 数控加工实用技术. 北京:电子工业出版社,2007.15 唐应谦. 数控加工工艺学. 北京:中国劳动保障出版社,2000.16 胡志刚. 计算机辅助绘图. 北京:高等教育出版社,1999.17赵家奇编,机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社,2000.10.18李云主编,机械制造及设备指导手册.- 北京:机械工业出版社,1997.8 19孟少农主编,机械加工工艺手册.-2-北京:机械工业出版社,1991.9.20徐圣群主编,简明加工工艺手册。上海科学技术出版社,1991.六、导教师审批意见1 摘 要 本设计分析研究了 CA6140 车床变速箱中拔叉零件的夹具设计。由于拔叉零 件的工序较多且结构较为复杂,所以为了保证加工精度和提高生产效率,考虑 采用数控机床进行加工,以下内容进行了拨叉零件工艺性分析、加工顺序和工 艺方案的确定,并通过对拨叉零件数控加工工艺规程设计和钻孔工序的夹具设 计,为拨叉零件在数控机床上加工提供了理论依据和有力的硬件保证。 关键词:数控加工工艺,定位,夹紧,专用夹具 2 Abstract The design of the gearbox on the lathe is in CA640 parts fork and drill a point of order processing 22, 55 hole of this special fixture design process. Fork parts as a result of the more complex the structure, processes more; therefore in order to ensure the accuracy of processing to increase productivity and reduce labor intensity, consider the use of CNC machine tools for processing and preparation of the CNC machining process. In order to ensure 22, 55 hole on the vertical datum tolerance, CNC machine tools to meet the processing requirements on their design of a special fixture, the fixture using automatic clamping device, clamping a reliable, easy to operate. Higher production efficiency, therefore, applicable to high-volume, the processing pipeline. Able to meet the design requirements. Keywords: NC machining process, positioning, clamping, special fixture 3 目 录 摘 要 1 ABSTRACT2 1 绪论 5 2 数控加工工艺概述 5 2.1 数控加工工艺分析的一般步骤与方法 5 2.2 机床的合理选用 .5 2.3 数控加工零件工艺性分析 6 2.3.1 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 6 2.3.2 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 6 2.4 加工方法的选择与加工方案的确定 6 2.4.1 加工方法的选择 6 2.4.2 加工方案确定的原则 7 2.5 工序与工步的划分及加工顺序安排 7 2.5.1 工序的划分 7 2.5.2 工步的划分 7 2.5.3 加工顺序安排 8 2.6 零件的安装与夹具的选择 8 2.6.1 定位安装的基本原则 8 2.6.2 选择夹具的基本原则 8 2.7 刀具的选择与切削用量的确定 8 2.7.1 刀具的选择 8 2.7.2 切削用量的确定 .9 2.8 对刀点与换刀点的确定 9 2.9 加工路线的确定 9 3 拨叉零件数控加工工艺分析 .10 3.1 拨叉零件的作用 .10 3.2 拨叉零件的工艺分析 .10 3.3 确定拨叉零件生产类型 .10 3.4 确定拨叉零件毛坯类型 .11 3.4.1 确定毛坯种类 .11 3.4.2 确定铸件加工余量及形状 .12 3.5 拨叉零件数控加工工艺规程设计 .12 3.5.1 选择定位基准 .12 3.5.2 制定数控加工工艺路线 .12 3.6 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 .13 3.6.1 圆柱表面工序尺寸 .13 3.6.2 平面工序尺寸 .14 表 3 平面加工余量 14 3.6.3 确定切削用量及时间定额 14 4 夹具设计 .22 4 4.1 问题的提出 .23 4.2 夹具设计 .23 4.2.1 定位基准选择 .23 4.2.2 切削力及夹紧力计算 .23 4.3 定位误差分析 .24 4.3.1 定位元件尺寸及公差的确定 .24 4.3.2 计算钻套中心线与工作台的垂直度误差 .24 4.3.3 计算定位销轴与工作台的平行度误差 .24 4.4 夹具设计及操作的简要说明 .24 5 结束语 26 参考文献 27 致谢 28 5 1 绪论 随着我国现代制造技术的发展,数控机床的普及和从事数控加工人员的增 多,数控加工越来越受到人们的重视。拨叉零件广泛应用于我们的日常生活及 生产当中,拨叉零件的制造精度能不能够满足技术要求,如何更大限度的降低机 加工的基本劳动时间及提高单位时间内的生产率,都成为机械行业势待解决的技 术性问题。随着数控技术的不断发展及数控技术应用的不断广泛化、深入化, 我们意识到,采用数控机床来加工拨叉零件既能够提高零件的精度又能够完成 采用普通机床加工应运受限的瓶颈,对提高加工效率、以及降低劳动强度都有 不可估量之好处。 随着计算机科学、信息技术的迅速发展,传统的制造业已发生了十分显著 的变化,发达国家正进行由传统的制造技术向现代制造技术的转变,并提出了 全新的制造模式。数控加工技术将逐步引航现代机械制造业的发展。数控机床 的应用范围日益扩大,其产生的经济效益与社会效益十分明显。 对传统零件的数控加工技术也得到越来越广泛的应用。面对新技术、新工 艺的不断出现,提高数控加工技术在传统拨叉类零件的应用也受到越来越多的 重视。如何使数控技术在加工这一类零件中表现出其高质量、高精度、高效率, 都成为各国争先要解决的问题。因此研究它对我国的制造行业很有借鉴作用。 2 数控加工工艺概述 2.1 数控加工工艺分析的一般步骤与方法 工作人员在进行工艺分析时,要有机床说明书、编程手册、切削用量表、 标准工具、夹具手册等资料,根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等 选用合适的机床,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。 2.2 机床的合理选用 在数控机床上加工零件时,一般有两种情况。第一种情况:有零件图样和 毛坯,要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况:已经有了数控机床, 要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况,考虑的因素主要有,毛坯 的材料和类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处 理要求等。概括起来有三点: (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(加工费用)。 6 2.3 数控加工零件工艺性分析 数控加工工艺性分析涉及面很广,在此仅从数控加工的可能性和方便性两 方面加以分析。 2.3.1 零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 (1)零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上, 应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。在保持设计基准、工艺基准、检 测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员一般在 尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面,而不得不采用局部分散的标注方 法,这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复 定位精度都很高,不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性,因此可将局部 的分散标注法改为同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。 (2)构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。在分析零件图时,要分析几 何元素的给定条件是否充分。如圆弧与直线,圆弧与圆弧在图样上相切,但根 据图上给出的尺寸,在计算相切条件时,变成了相交或相离状态。由于构成零 件几何元素条件的不充分,使编程时无法下手。遇到这种情况时,应与零件设 计者协商解决。 2.3.2 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点 (1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀 具规格和换刀次数,使编程方便,生产效益提高。 (2)内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小,因而内槽圆角半径不应过小。 零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。 (3)零件铣削底平面时,槽底圆角半径 r 不应过大。 (4)应采用统一的基准定位。在数控加工中,若没有统一基准定位,会因 工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。因此要 避免上述问题的产生,保证两次装夹加工后其相对位置的准确性,应采用统一 的基准定位。零件上最好有合适的孔作为定位基准孔,若没有,要设置工艺孔 作为定位基准孔。若无法制出工艺孔时,最起码也要用经过精加工的表面作为 统一基准,以减少两次装夹产生的误差。此外,还应分析零件所要求的加工精 度、尺寸公差等是否可以得到保证、有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排 的封闭尺寸等。 2.4 加工方法的选择与加工方案的确定 2.4.1 加工方法的选择 7 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。由 于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多,因而在实际选择时, 要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如,对于 IT7 级精 度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求,但箱体上的孔一 般采用镗削或铰削,而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔,当孔径 较大时则应选择镗孔。此外,还应考虑生产率和经济性的要求,以及工厂的生 产设备等实际情况。常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可查阅有关工 艺手册。 2.4.2 加工方案确定的原则 零件上比较精密表面的加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步 达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的,还 应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 确定加工方案时,首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求,初步 确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如,对于孔径不大的 IT7 级精度的 孔,最终加工方法取精铰时,则在精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等 加工。 2.5 工序与工步的划分及加工顺序安排 2.5.1 工序的划分 在数控机床上加工零件,工序可以比较集中,在一次装夹中尽可能完成大 部分或全部工序。首先应根据零件图样,考虑被加工零件是否可以在一台数控 机床上完成整个零件的加工工作,若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上 加工,哪一部分在其他机床上加工,即对零件的加工工序进行划分。一般工序 划分有以下几种方式: (1)以一次安装、加工作为一道工序。 (2)以同一把刀具加工的内容划分工序。 (3)以加工部位划分工序。 (4)以粗、精加工划分工序。 2.5.2 工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采 用不同的刀具和切削用量,对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复 杂的工序,在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原 则: 8 (1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成,或全部加工表面按先 粗后精加工分开进行。 (2)对于既有铣面又有镗孔的零件,可先铣面后镗孔。 (3)按刀具划分工步。 总之,工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综 合考虑。 2.5.3 加工顺序安排 顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位、安装与夹紧的需要 来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行: (1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机 床加工工序的也应综合考虑; (2)先进行内腔加工,后进行外形加工; (3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加 工,以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数; 2.6 零件的安装与夹具的选择 2.6.1 定位安装的基本原则 (1)力求设计、工艺与编程计算的基准统一。 (2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表 面。 (3)避免采用占机人工调整式加工方案,以充分发挥数控机床的效能。 2.6.2 选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求:一是要保证夹具的坐标方向 与机床的坐标方向相对固定;二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此 之外,还要考虑以下四点: (1)当零件加工批量不大时,应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通 用夹具,以缩短生产准备时间、节省生产费用。 (2)在成批生产时才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。 (3)零件的装卸要快速、方便、可靠,以缩短机床的停顿时间。 (4)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工,即夹具要开敞其 定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。 2.7 刀具的选择与切削用量的确定 9 2.7.1 刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率, 而且直接影响加工质量。编程时,选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序 内容、工件材料等因素。 与传统的加工方法相比,数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、 刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优 质材料制造数控加工刀具,并优选刀具参数。 2.7.2 切削用量的确定 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。对于不同的加工 方法,需要选择不同的切削用量,并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应 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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手 册,并结合经验而定。 2.8 对刀点与换刀点的确定 在编程时,应正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。“对刀点”就 是在数控机床上加工零件时,刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点 开始执行,所以对刀点又称为“程序起点”或“起刀点”。 对刀点的选择原则是: (1)所选的对刀点应使程序编制简单; (2)对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置; (3)对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置; (4)对刀点的选择应有利于提高加工精度。 加工过程中需要换刀时,应规定换刀点。所谓“换刀点”是刀架转位换刀 时的位置。该点可以是某一固定点(如加工中心机床,其换刀机械手的位置是固 定的),也可以是任意的一点(如车床)。换刀点应设在工件或夹具的外部,以刀 架转位时不碰工件及其它部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。 、 2.9 加工路线的确定 在数控加工中,刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。编程时, 加工路线的确定原则主要有以下几点: (1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率较高。 10 (2)使数值计算简单,以减少编程工作量。 (3)应使加工路线最短,这样既可减少程序段,又可减少空刀时间。 如加工图 a 所示零件上的孔系。b 图的走刀路线为先加工完外圈孔后,再 加工内圈孔。若改用 c 图的走刀路线,减少空刀时间,则可节省定位时间近一 倍,提高了加工效率。 a)零件图样 b)路线 1 c)路线 2 图 1 最短走刀路线的设计 3 拨叉零件数控加工工艺分析 3.1 拨叉零件的作用 图 2 是 CA6140 车床上的拨叉零件,它位于车床变速机构中,主要起换档, 使主轴回转运动按照工作者的要求工作,获得所需的速度和扭矩的作用。零件 上方的 22 孔与操纵机构相连,二下方的 55 半孔则是用于与所控制齿轮所 在的轴接触。通过上方的力拨动下方的齿轮变速。两件零件铸为一体,加工时 分开。 3.2 拨叉零件的工艺分析 零件的材料 HT200 其生产工艺简单,铸造性能优良,但塑性较差、脆性高, 不适合磨削。以下是拨叉需要加工的表面及加工表面之间的位置要求: (1)小头孔 22 以及与此孔相通的 8 的锥孔、M6 螺纹孔。 (2)大头半圆孔 55。 (3)拨叉底面、小头孔端面、大头半圆孔端面,大头半圆孔两端面与小头 孔中心线的垂直度误差为 0.07mm,小头孔上端面与其中心线的垂直度误差为 0.05mm。 分析可知,可以粗加工拨叉下端面,然后以此作为基准采用专用夹具进行 加工,并且保证位置精度要求。由于拨叉零件的加工工序较多,形状较复杂, 考虑到工序集中所以采用数控机床来进行加工。 11 3.3 确定拨叉零件生产类型 已知此拨叉零件的生产纲领为 5000 件/年,零件的质量是 1.0Kg/个,查 机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 1.1-2,可确定该拨叉生产类型为中批 生产,所以初步确定工艺安排为:加工过程划分阶段;工序适当集中;加工设 备以数控机床为主,大量采用专用工装。 图 2 831007 拨叉零件图 3.4 确定拨叉零件毛坯类型 12 3.4.1 确定毛坯种类 零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构 又比较简单,生产类型为中批生产,故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械 制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为 CT-12。 3.4.2 确定铸件加工余量及形状 查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用加工余量为 MA- H 级,并查表 2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加工余量,铸件的分型面的选用 及加工余量,如下表所示: 表 1 各加工表面的加工余量 简 图 加工 面代 号 基本 尺寸 加工 余量 等级 加工 余量 说 明 D1 22 H 1.0 2 孔降一级双侧加工 D2 22 H 3.5 2 孔降一级双侧加工 T2 30 H 5 单侧加工 T3 12 H 5 单侧加工 T4 12 H 5 单侧加工 3.5 拨叉零件数控加工工艺规程设计 3.5.1 选择定位基准 (1)粗基准的选择:以零件的小头上端面为主要的定位粗基准,以两个小 头孔外圆表面为辅助粗基准。 (2)精基准的选择:考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据 “基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要的定位精基 准,以两个小头孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 3.5.2 制定数控加工工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所 能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用数控机床配以专 用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果, 13 以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册第 20 页表 1.4- 7、1.4-8 、1.4-11,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下: 工序 01 粗铣、精铣 22、铣中间 73 孔下端面,以 T2 为粗基准,采用 立式数控铣床加专用夹具; 工序 02 粗铣、精铣 22 上端面,以 T4 为定位基准,采用立式数控铣床 加专用夹具;粗铣、精铣中间 73 孔上端面,以 T4 为定位基准,采用立式数 控铣床加专用夹具; 工序 03 钻、扩 22 孔,粗铰、精铰 22 孔;以 40 外圆和 T2 为基准, 采用立式数控钻床加专用夹具;扩中间 55 孔,以 D1 为定位基准,采用 Z550 数控钻床加专用夹具; 工序 04 精铣距离 30 上端面,以 D1 为基准,采用立式数控铣床加专用夹 具; 工序 05 钻、铰 8 锥孔,以 T1 和零件中线为基准,采用立式数控钻床 加专用夹具; 工序 06 钻 M8 螺纹孔,攻螺纹,以 T1 和零件中线为基准,采用立式数 控钻床并采用专用夹具; 工序 07 铣断,以 D1 为基准,采用卧式数控铣床加专用夹具; 工序 08 去毛刺; 工序 9 终检。 3.6 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 3.6.1 圆柱表面工序尺寸 前面已初步确定工件各面的总加工余量,现在确定各工序的加工余量如下: 表 2 圆柱表面加工余量 工序余量加工 表面 加工 内容 加工 余量 精度 等级 工序 尺寸 表面粗 糙度 最小 最大 铸 件 7.0 CT12 8.243 粗 镗 4.0 IT12 50.7 6.3 0.95 6.855IT12 (D2) 半精镗 3.0 IT10 1. 3.2 2.9 3.25 钻 18 IT11 0.8 17.89 18 22IT7 (D1) 扩 1.8 IT10 4.19 6.3 1.716 1.910 14 粗 铰 0.14 IT8 03.941 3.2 0.107 0.224 精 铰 0.06 IT7 2. 1.6 0.039 0.093 3.6.2 平面工序尺寸 表 3 平面加工余量 工序余量工序 号 工序内容 加工余 量 基本 尺寸 经济 精度 工序尺寸 偏差 最小 最大 铸 件 5.0 CT12 5.2 01 粗铣 22 孔下端面 4.0 36.0 12 0.1.5 7.75 02 粗铣 22 孔上端面 4.0 32.0 12 0.251.5 7.75 03 粗铣 55 孔上端面 4.0 14.0 12 018.1.8 6.38 07 精铣 22 孔下端面 1.0 31.0 8 03.0.75 1.283 08 精铣 22 孔上端面 1.0 30.0 8 03.0.75 1.283 10 精铣 55 孔端面 1.02 12.0 8 016.0.951 1.016 3.6.3 确定切削用量及时间定额 工序 01 粗铣、精铣 22、中间 73 孔下端面,以 T2 为粗基准,采用立 式数控铣床加专用夹具 (1) 粗铣 22、中间 73 孔下端面,以 T2 为粗基准。 1) 加工条件 工件材料:HT200, b =170240MPa,铸造;工件尺寸: H=40mm,L=176mm; 加工要求:粗铣 22 孔下端面,加工余量 4mm; 机床:X51 立式数控铣床; 15 刀具:YG6 硬质合金端铣刀。铣削宽度 ae90,深度 ap6,齿数 z=12, 故根据机械制造工艺设计简明手册(后简称简明手册)表 3.1,取刀具 直径 d0=125mm。根据 切削用量手册(后简称切削手册)表 3.16,选 择刀具前角 00后角 08,副后角 0=10,刃倾角: s=10,主偏角 Kr=60,过渡刃 Kr=30,副偏角 Kr=5。 (2) 切削用量 1) 确定切削深度 ap 因为余量较小,故选择 ap=4mm,一次走刀即可完成。 2) 确定每齿进给量 fz 由于本工序为粗加工,尺寸精度和表面质量可不考虑,从而可采用不对称 端铣,以提高进给量提高加工效率。根据切削手册表 3.5,使用 YG6 硬质 合金端铣刀加工,机床功率为 4.5kw(据简明手册 表 4.2-35,X51 立式铣床) 时: fz=0.090.18mm/z 故选择:fz=0.18mm/z。 3) 确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm;由于铣刀 直径 d0=125mm,故刀具使用寿命 T=180min(据简明手册表 3.8)。 4) 计算切削速度 vc 和每分钟进给量 vf 根据切削手册表 3.16,当 d0=125mm,Z=12,ap7.5,fz 0.18mm/z 时,vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为:kMV= 1.0,kSV= 0.8。切削速度计算公式为: vpvezvpTc kuayfxqdm0 其中 , , , , , ,mae72ap4245vC.0qv15.v3.0yv , , , , ,8.0.1kSvMv up2.min8T , ,将以上数据代入公式:zfz/8.0Zmin/142 .012.735.081.80243.vc 16 确定机床主轴转速: 。 min/3610rdvnwcs 根据简明手册表 4.2-36,选择 nc=300r/min,vfc=390mm/min,因此实 际进给量和每分钟进给量为: vc= = m/min=118m/min10 nd30254. f zc=v fc/ncz=390/30012 mm/z=0.1mm/z 5)校验机床功率 根据切削手册表 3.24,近似为 Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书,主 轴允许功率 Pcm=4.50.75kw=3.375kwPcc。故校验合格最终确定: ap=4.0mm,nc=300r/min , vf=390mm/s,vc=118m/min,fz=0.1mm/z。 6)计算基本工时 tmL/ vf ,L=l+ y+,l=176mm. 查切削手册表 3. 26,入切量及超切量为:y+=40mm,则: tmL/ Vf=(176+40)/390=0.81min. (2)精铣 22、55 下端面,以 T2 为粗基准。 刀具:YG6 硬质合金端铣刀; 机床:X51 立式数控铣床; 查切削手册表 3.5,进给量为: ,取为 0.5mm/rmin/0.15fz 参考有关手册,确定 ,采用 YG6 硬质合金端铣刀,min/124v ,则:,125zmdw in/31650rdnws 现采用 X51 立式数控铣床,根据简明手册表 4.2-36,取 ,min/30rw 故实际切削速度: in/75.103251mnvw 当 时,工作台每分钟进给量:mi/30rnw ,取为 980mm/minin/835.zfm 本工序切削时间为: min 62.0915722fltm 17 工序 02 粗铣、精铣 22 上端面,以 T4 为定位基准,采用 X51 立式数控 铣床加专用夹具;粗铣、精铣中间 73 孔上端面,以 T4 为定位基准,采用 X51 立式数控铣床加专用夹具 (1) 粗铣 22、55 上端面,以 T4 为定位基准。 切削用量和时间定额及其计算过程同工序 01。 (2) 精铣 22 上端面,以 T1 为定位基准。 切削用量同工序 01; 精铣时 ;mdy1250 基本工时: 。 31.09876fltm (3)粗铣中间 73 孔上端面,以 T4 为定位基准。 刀具:YG6 硬质合金端铣刀, 0,40Zd 机床:X51 立式铣床 根据切削手册查得, 。根据简明手册mazfpz,/13. 表 4.2-36 查得,取: ,故实际切削速度: min/3rnw in/7.041dv 当 时,工作台每分钟进给量应为:in/30rn mi/39013.Zfwzm 查说明书,取 in/4 计算切削基本工时: yL821072 因此, in05.398ftm 工序 03 钻、扩 22 孔;粗铰、精铰 22 孔;以 40 外圆和 T2 为基准; 采用 Z525 立式数控钻床加专用夹具;粗镗、半精铰 55 孔,以 D1 为定位基 准,采用 Z550 数控钻床加专用夹具 (1) 钻、扩 22 孔,以 40 外圆和 T2 为基准。 1) 选择钻头 根据切削手册表 2.1.2.2,选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=18mm, 钻头采用双锥后磨横刀,后角 o12,二重刃长度 b=3.5mm,横刀长 b=2mm,宽 l=4mm,棱带长度 , , ml5.110230 18 2) 选择切削用量 确定进给量 按加工要求确定进给量:查切削手册 ,rmf/53.04 ,由切削手册表 2.7,系数为 0.5,则: 367.18 0dl rf /)265.01.(50)3.4.0( 按钻头强度选择:查切削手册表 2.8,钻头允许进给量为: ;rmf/0.2 按机床进给机构强度选择:查切削手册表 2.9,机床进给机构允许轴向力为 8330N 时,进给量为 。以上三个进给量比较得出,受限制的进给rmf/93.0 量是工艺要求,其值为:0.2150.265mm/r 。根据简明手册表 4.2-16,最终选 择进给量 。rf/2. 根据切削手册表 2.19 查出,钻孔时轴向力 Ff=2500N,轴向力修正系数 为 1.0,故 Ff=2500N。根据 Z525 立式钻床使用说明书,机床进给机构允许的最 大轴向力为 8830NFf,故所选进给量可用。 确定钻头磨钝标准及寿命 后刀面最大磨损限度(查简明手册)为 0.6mm,寿命 min45T 切削速度 查切削手册表 2.30,切削速度计算公式为: (m/min ) vyxpmvckfaTdz0 其中, , , , , , ,5.9Cv18025.v1.09pa0vx , ,查得修正系数: , , ,故实际.0vy2f T85lv.1tk 的切削速度: min/.9.02.160.5.25.0vc 检验机床扭矩及功率 查切削手册表 2.20,当 f0.26, do19mm 时,Mt=31.78N m,修正系 数均为 1.0,故 MC=31.78 Nm。 查机床使用说明书:Mm =144.2 Nm。 查切削手册表 2.23,钻头消耗功率:Pc=1.3kw 。 19 查机床使用说明书, 。kwPE26.81.02 由于 , ,故切削用量可用,即:mcMC , ,rf/2.0min/7rncin/4.5vc 3) 计算工时 i6.02.83fLtm 4) 扩孔至 19.8 查切削手册表 2.10,扩孔进给量为: ,并由机床使rmf/8.7 用说明书最终选定进给量为: 。rf/81.0 根据资料,切削速度 ,其中 为用钻头钻同样尺寸实心孔时的钻v4钻 切削速度,故: , ,根据机min/.359.0v in/1.68.930rs 床使用说明书选取: 。7rnw 基本工时: in4.081.9.0yLt (3)粗铰、精铰 22 孔;以 40 外圆和 T2 为基准。 1) 粗铰至 m4.9 刀具:专用铰刀 机床:Z525 立式钻床 根据有关手册的规定,铰刀的进给量为 0.81.2mm/z,进给量取fz 0.81mm/r,机床主轴转速取为 =140r/min,则其切削速度为:fz nw 。min/7.8dv 机动时切削工时, =38mm,30l i34.01.4fntwm 2) 精铰至 2 刀具: dw0 机床:Z525 立式数控钻床 根据有关手册的规定,铰刀的进给量取 0.48mm/r,机床主轴转速取为:f =140r/min,则其切削速度为:nw min/8.dnv 机动时切削工时, =38mm830l i57.04.1ftwm 20 机床:X51 立式数控铣床 刀具:硬质合金立铣刀(镶齿螺旋形刀片),由切削手册表 3.6 查得: , ,即 27m/min,因此,smv/45.0min/08.,640fzdzi/21471rvnws 现采用 X51 立式铣床,取 ,工作台每分钟进给量 应为:in/0rfm ,m8.12608.nzfwm 查机床使用说明书,取 。i/fm 铣削基本工时: n4.07t i68.12.tm (3) 粗镗、半精钻 55 孔,以 D1 为定位基准 1) 粗钻 55 孔,以 D1 为定位基准。 机床:Z550 数控钻床 单边余量 可一次切除,则 。根据简明手册,5.2Zmap5.2 4.2-20 查得,取 。根据简明手册4.2-21 查得,取:rmf/0 。in/20r 计算切削基本工时: in13.052.1fLtm 2) 半精铰 55 孔,以 D1 做定位基准。 单边余量 ,可一次切除,则 。z0.1map. 由切削手册表 1.6 查得,进给量 取为,/40rfz 0.27mm/r。由切削手册表 1.1 查得, ,则:in/1v63750rdnw 查简明手册表 4.2-20, 取为 630r/min。 加工基本工时: min8.6312fnltw 21 工序 04 精铣尺寸 30 上端面,以 D1 为基准,采用 X51 立式数控铣床加专 用夹具 机床:X51 立式数控铣床 刀具:硬质合金立铣刀(镶齿螺旋形刀片),由切削手册表 3.6 查得: , ,即 27m/min,因此,smv/45.0min/08.,640fzdzi/21471rvnws 现采用 X51 立式铣床,取 ,工作台每分钟进给量 应为:in/0rfm ,m8.12608.nzfwm 查机床使用说明书,取 。i/fm 铣削基本工时: n4.7tin68.124.0tm 工序 05 钻、铰 8 锥孔,以 T1 和零件中线为基准 刀具:专用刀具 机床:Z525 立式钻床 确定进给量 :根据切削手册 表 2.7 查得, ,查f rmf/26.0. Z525 机床使用说明书,现取 。查 切削手册表 2.15,rmf/2.0 ,计算机床主轴转速:min/17v in/6948.711rdvws 按机床选取 ,所以实际切削速度为:in/680w min/6.10.1vw 计算切削基本工时: i0.2.684fyltm 工序 06 钻 M8 底孔,攻螺纹,以 T1 和零件中线为基准 (1) 钻螺纹孔 mm5.7 机床:Z525 立式钻床 22 刀具:高速钢麻花钻 根据切削手册查得,进给量为 0.180.22mm/z,现取f f=0.22mm/z, v=17m/min,则: min/725.101rdvnws 查简明手册表 4.2-15,取 。所以实际切削速度为:in/96rin/6.210.vw 计算切削基本工时: mi047.2.96fyltm (2) 攻螺纹 M8 机床:Z525 立式钻床 刀具:丝锥 M8,P=1mm 切削用量选为: ,机床主轴转速为:in/6/1.0sv ,按机床使用说明书选取: ,则 in/318rns min/27rw ;机动时, ,计算切削基本工时:m.5vl04i4.1nftm 工序 07 铣断,以 D1 为基准 选择锯片铣刀,d=160mm,l=4mm ,中齿,Z=40 采用 X61 卧式铣床 查切削手册,选择进给量为: ,切削速度为:zmf/10. ,则:min/27v in/5462710rdvws 根据简明手册表 4.2-39,取 ,故实际切削速度为:i/rnmin/2.50180vw 此时工作台每分钟进给量 应为:fm i/4.nZfwz 23 查切削手册表 4.2-40,刚好有 。min/40fm 计算切削基本工时: i25.4037fyltm 4 夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。 并设计工序 03钻、扩 22 孔,粗铰、精铰 22 孔;粗钻、半精铰 55 孔; 刀具为高速钢麻花钻。 4.1 问题的提出 本夹具主要用来钻 22、55 底孔,该孔为通孔,跟拨叉的上下底面有垂 直度的技术要求要求,在加工时应保证孔的垂直度要求分别为 0.05、0.07。此 外在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,所以为了满 足该要求,在进行夹紧拨叉工件时采用了气缸自动装置来进行装夹工件,并采 用快换钻套提高钻孔的速度,能够提高加工效率。 4.2 夹具设计 4.2.1 定位基准选择 由零件图可知,孔 22、55 为通孔,跟拨叉的上下底面有垂直度的技术 要求,为使定位误差为零,应该选择拨叉下底面为定位基准保证该垂直度要求。 此外,还应以 22 孔外圆柱面为基准,从而保证孔在精度要求。 为了提高加工效率,现决定采用自动夹紧装置,并采用快换钻套以利于在 钻底孔后进行精铰或精镗。 4.2.2 切削力及夹紧力计算 刀具:硬质合金麻花钻, (1)钻 22 时的夹紧力 由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工 作台,查切削手册表 2.3,切削力计算公式为: FkfdCFyZf0 24 其中: , , , , ,410CF2.ZF75.0yFmd8.1902.0f , 与加工材料有关 ,取 0.94; 与刀具刃磨形状有关,取kkhxMMkxF 1.33; 与刀具磨钝标准有关,取 1.0,则:F N6.592.12.08.19475 在 22 孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可 安全工作. (2)钻 55 孔时的夹紧力 取钻头直径 md8.490 有上述公式可得: NF7.193250.1721 4.3 定位误差分析 4.3.1 定位元件尺寸及公差的确定 夹具的主要定位元件为两个定位销,这两个定位销的尺寸与公差规定为与 本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同,即 。此外,这两1062k 定位销共同保证加工孔的垂直度。 4.3.2 计算钻套中心线与工作台的垂直度误差 钻套外径 与衬套孔 的最大间隙为:520g726H026.)1.(05.max 衬套外径 与钻模板孔 的最大间隙为:6r 5.3.8.ax 则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为:0.026-0.005=0.021。 4.3.3 计算定位销轴与工作台的平行度误差 定位销轴与夹具体孔的最大间隙为: 034.1.035.max 25 4.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述,在设计夹具时,应该考虑提高劳动生产率。为此,设计采用了 快换装置。拆卸时,松开夹紧螺母 12 扣,拔下开口垫圈,实现工件的快换。 图 4 装备图 26 5 结束语 经过了两个多月的学习,我终于完成了拨叉零件数控加工工艺及工装设 计的毕业论文。从开始接到论文题目到系统的实现,再到论文文章的完成, 每走一步对我来说都是新的尝试与挑战,这也是我在大学期间独立完成的最大 的项目。在这段时间里,我学到了很多知识也有很多感受,从对数控工艺一无 所知,对数控工艺加工很不了解的状态,我开始了独立的学习和试验,查看相 关的资料和书籍,让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰,使自己非常稚嫩作品一 步步完善起来,每一次改进都是我学习的收获,每一次试验的成功都会让我兴 奋好一段时间。从中我也充分认识到了数控加工技术在我们的生活生产中将扮 演越来越重要的角色,更是我们以后工作的首选目标。因此学好它、用好它不 论是现在还是在以后工作学习当中都有无可估量的作用。 这次做论文的经历也会使我终身受益,我感受到做论文是要真真正正 用心去做的一件事情,是真正的自己学习的过程和研究的过程,没有学习就不 可能有研究的能力,没有自己的研究,就不会有所突破,那也就不叫论文了。 希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。 27 参考文献 1 赵家奇. 机械制造工艺学课程设计指导书(2 版). 北京:机械工业出版社,2006. 2 曾志新,吕明. 机械制造技术基础. 武汉:武汉理工大学出版社 ,2001. 3 李益明. 机械制造工艺设计简明手册. 北京:机械工业出版社 ,1993. 4 肖诗纲. 切削用量手册. 北京:机械工业出版社,1993. 5 金属切削机床夹具设计手册. 上海柴油机厂工艺设备研究所编 . 北京:机械工业出版社, 1987. 6 李旦,邵东向,王杰等. 机床专用夹具图册. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社( 2 版), 2005. 7 罗良玲,刘旭波. 数控技术及应用. 北京:清华大学出版社, 2005. 8 逻辑. 数控工艺及刀具. 重庆:重庆大学出版社,2006. 9 刘武发,刘德平. 机床数控技术. 北京:化学工业出版社, 2007. 10 刘万菊. 数控加工工艺及编程. 北京:机械工业出版社, 2007. 11 余英良. 数控工艺与编程技术. 北京:化学工业出版社, 2007. 12 杨建明. 数控加工工艺与编程. 北京:北京理工大学出版社, 2006. 13 贺曙新,张思第,文少波. 数控加工工艺. 北京:北京工业出版社, 2005. 14 聂秋根,陈光明. 数控加工实用技术. 北京:电子工业出版社, 2007. 15 唐应谦. 数控加工工艺学. 北京:中国劳动保障出版社, 2000. 16 胡志刚. 计算机辅助绘图. 北京:高等教育出版社, 1999. 17赵家奇编,机械制造工艺学课程设计指导书 2 版.北京:机械工业出版社,2000.10. 18李云主编,机械制造及设备指导手册.- 北京:机械工业出版社,1997.8 19孟少农主编,机械加工工艺手册.-2-北京:机械工业出版社,1991.9. 20徐圣群主编,简明加工工艺手册。上海科学技术出版社,1991. 28 致谢 本文作为一名本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周 全的地方,如果没有老师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完 成这个设计是难以想象的。 本文是在老师的教诲和精心指导下完成的。老师渊博的知识和对学生认真 负责的态度、严谨的科学研究方法、敏锐的学术洞察力、勤勉的工作作风以及 勇于创新、勇于开拓的精神是我永远学习的榜样。在此,谨向杜老师致以深深 的敬意和由衷的感谢。 其次,还要感谢大学几年来所有指导过,教育过我的老师们,正是你们不倦 的教诲,使我打下了扎实的专业基础;同时还要感谢所有的同学们,正是因为有 了你们的支持和鼓励,此次毕业设计才会顺利完成。 29
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