畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-數(shù)控銑床主軸的數(shù)控加工工藝及夾具設(shè)計(jì)

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1、 寧 數(shù)控銑床主軸的數(shù)控加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 起止時(shí)間 2019.9～2020.5 2020 年 5 月 4 日 業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容模板 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 1 引言 1 2 零件的分析及毛坯的確定 3 2.1 車床數(shù)控銑床主軸的作用和工藝分析 3 2.1.1 零件的作用 3 2.1.2 零件的材料及其力學(xué)性能 3 2.1.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 3 2.2

2、 零件毛坯的確定 4 3 數(shù)控銑床主軸的加工工藝設(shè)計(jì) 6 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 6 3.1.1 粗定位基準(zhǔn)的確定 6 3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 6 3.2 加工方法的確定 6 3.3 制定工藝路線 7 3.3.1 工序的安排 7 3.3.2工序劃分的確定 8 3.3.3熱處理工序安排 9 3.3.4擬定加工工藝路線 9 3.3.5 主要工序分析 10 4 鉆螺紋孔專用夾具的設(shè)計(jì) 12 4.1 定位方案 12 4.2 分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 4.3 夾具操作的簡(jiǎn)要說明 12 4.4 零件的設(shè)計(jì) 12 4.4.1銷的選用 12 4.4.2鉆套等的選用 13 5

3、 銑鍵槽專用夾具的設(shè)計(jì) 15 5.1 定位夾緊方式 15 5.2切削力及夾緊力的計(jì)算 15 5.3 定位誤差分析 16 6 數(shù)控程序的編制 19 6.1數(shù)控程序編制說明 19 6.2數(shù)控加工代碼 19 6.2.1 車端面打中心孔 19 6.2.2粗車外輪廓Φ135、Φ125、Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ50、M70×2螺紋大徑、M45×1.5螺紋大徑、車端面 20 6.2.3車錐度孔、Φ52孔 29 6.2.4車Φ42孔 29 6.2.5車Φ39孔、Φ43孔 30 6.2.6車Φ30孔 31 6.2.7車Φ32孔 31 6.2.8車M45×1.5螺紋 32

4、6.2.9車M70×2螺紋 33 結(jié) 論 36 致 謝 37 參 考 文 獻(xiàn) 38  摘 要 將所學(xué)的理論與實(shí)踐相結(jié)合，鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。在這個(gè)過程中獨(dú)立地分析和解決了零件制造的工藝問題，設(shè)計(jì)數(shù)控銑床主軸這樣典型的工藝裝備，提高夾具設(shè)計(jì)能力，為今后的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從而打下了良好的基礎(chǔ)。機(jī)床夾具主要是針對(duì)某個(gè)加工尺寸，而量身定做的一個(gè)裝置，這樣的裝置能夠保證加工該尺寸的位置精度、尺寸精度，并在此基礎(chǔ)上使生產(chǎn)最大程度獲利。該研究對(duì)機(jī)械工作的開展起著重要的指導(dǎo)作用，為其積累了理論經(jīng)驗(yàn)，因此經(jīng)常被用于大規(guī)模生產(chǎn)。 通

5、過分析零件的尺寸確定基準(zhǔn)面，加工工藝、工序逐步確定，還要確定零件毛坯的形式，以降低成本為目的。深入探究加工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確定位各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以切削力的大小為基準(zhǔn)，適當(dāng)調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合實(shí)際需要量身定做專用夾具來解決加工問題。 關(guān)鍵詞：計(jì)數(shù)控銑床主軸；夾具；加工工藝；工序 全套圖紙加扣 3346389411或3012250582  ABSTRACT Combine the theory and practice, and train the ability to analyze and solve proble

6、ms. In this process, we have independently analyzed and solved the technological problems of parts manufacturing, designed such typical technological equipment as the spindle of CNC milling machine, improved the design ability of fixture, and carried out an adaptive training for the future work, thu

7、s laying a good foundation. The fixture of machine tool mainly aims at a certain machining dimension, and a customized device, such a device can ensure the position accuracy and dimension accuracy of machining the dimension, and on this basis, make the maximum profit in production. This research pla

8、ys an important role in guiding the development of mechanical work and accumulates theoretical experience for it, so it is often used in large-scale production. By analyzing the dimensions of the parts to determine the datum plane, processing technology, process step by step to determine, but also

9、to determine the form of the part blank, in order to reduce costs for the purpose. In order to solve the problem of machining, we need to probe into every link of machining process, locate every standard accurately, adjust the scale of production appropriately based on the size of cutting force, and

10、 tailor the special fixture according to the actual needs. Keywords: Count control milling machine spindle; fixture; processing technology; process 1 引言 在機(jī)械制造工藝規(guī)范中，必須正確的選擇材料的材料的加工余量，正確的選擇材料的加工余量，可以減少材料的浪費(fèi)，對(duì)加工設(shè)備的選擇也會(huì)更多一些。操作

11、人員在對(duì)工件進(jìn)行加工的時(shí)候，可以減少對(duì)加工設(shè)備刀具的磨損[1]。同時(shí)也會(huì)節(jié)省工時(shí)，在相同的時(shí)間加工出更多的產(chǎn)品，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，更經(jīng)濟(jì)節(jié)約。在機(jī)械制造廠加工工件的時(shí)候，為了固定工件使工件穩(wěn)定的保持，便于生產(chǎn)加工出滿足設(shè)計(jì)精度的工件，經(jīng)常使用夾具來固定工件[2]。夾具的類型有很多種，根據(jù)使用工序的不同可以分為機(jī)床夾具、鉆床夾具、磨床夾具、裝備夾具等，還可以根據(jù)使用的需求，進(jìn)行專門的夾具設(shè)計(jì)。 市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的要求越來越高,促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，其中包括對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量，精確度，生產(chǎn)效率做出越來越多，越來越嚴(yán)苛的要求[3]。由于制造業(yè)生產(chǎn)多為中小批次，品種多樣為主要的消費(fèi)走向也就造成了夾具也會(huì)

12、隨著要求而變得五花八門，多種多樣。 隨著數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械產(chǎn)品的精度以及效率得到了大幅度的提高。數(shù)控機(jī)床適用場(chǎng)合：加工種類多批量小的零件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高的零件、需要經(jīng)常改變形狀的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的零件等[4]。 由于現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展越來越快，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展也日益提升，適用于越來越多的場(chǎng)合，為了能夠滿足新的市場(chǎng)需求，使得數(shù)控技術(shù)能夠適應(yīng)更高的要求，那么當(dāng)前數(shù)控技術(shù)及其設(shè)備就要朝著以下特點(diǎn)發(fā)展： （1） 高速化：目前我國(guó)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工的要求越來越高，為了滿足其加工要求。[5] （2） 高精度化：如今我們對(duì)于數(shù)控機(jī)床精度的要求越來越高，不僅僅只有幾何精度以及運(yùn)動(dòng)精度，

13、熱變形也成為了影響數(shù)控機(jī)床精度要求的因素之一。 （3）控制智能化：為了能夠加快生產(chǎn)步伐，滿足生產(chǎn)的需求,數(shù)控機(jī)床的水平在不斷地提升。[6] （4）極端化：這是為了實(shí)現(xiàn)超精密加工和超微型化加工提供技術(shù)支持。 （5）信息交互網(wǎng)絡(luò)化：目前，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈,為了能夠讓信息在各個(gè)部門一路暢通，我們就需要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高速雙向的通訊功能。 （6）新型功能部件：1)高頻電主軸:通過無級(jí)變速來實(shí)現(xiàn)主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)速度比較高等優(yōu)點(diǎn)；2)直線電動(dòng)機(jī):目前直線電動(dòng)機(jī)已經(jīng)普遍應(yīng)用,雖然其價(jià)格比傳統(tǒng)的系統(tǒng)高一點(diǎn),但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,提高了機(jī)床的工作性能[7]。3)電滾珠絲桿:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)方便。 （7）高可靠性

14、：為了能使數(shù)控機(jī)床的性能提高,特別是可靠性，我們就需要明確設(shè)計(jì)并且完成目標(biāo)，通過研究分析找出其較弱的環(huán)節(jié)[8]。 數(shù)控銑床對(duì)主傳動(dòng)的要求： （1）范圍：不同的數(shù)控機(jī)床對(duì)速度范圍的要求也不經(jīng)相同，用途比較廣的機(jī)床，就要求主軸的速度范圍大，而且還要求主軸轉(zhuǎn)距大還要求高的主軸轉(zhuǎn)速。 （2）熱變形：主軸電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)以及主軸組件都有著比較高的溫度。所以我們要求降低溫升，減少熱變形來達(dá)到主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求。[9] （3）旋轉(zhuǎn)精度：是指主軸在低速輕載的情況下，所測(cè)量得到的軸向、徑向值。 （4）運(yùn)動(dòng)精度：是指主軸在以工作轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí)，所測(cè)量的以上兩種的精度。數(shù)控機(jī)床的旋轉(zhuǎn)精度及運(yùn)動(dòng)精度就比較高。

15、（5）主軸的靜剛度：因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的加工精度比普通機(jī)床高的多，而且主軸的工作轉(zhuǎn)速也很高。主軸組件存在的一系列因素會(huì)對(duì)主軸的靜剛度產(chǎn)生很大的影響。[10] （6）主軸的抗振性：與主軸靜剛度的理由一樣，都是因?yàn)橹鬏S組件存在的一系列因素對(duì)其造成的影響。[11] 2 零件的分析及毛坯的確定 2.1 車床數(shù)控銑床主軸的作用和工藝分析 2.1.1 零件的作用 零件為數(shù)控銑床主軸，其主要作用一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使車床主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力；二是工作過程中經(jīng)常承受載荷，是數(shù)控銑床的主要零件。 2.1.2 零件的材料及其力學(xué)性能 零件的材料為45鋼，是最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，淬透性低，水淬時(shí)

16、易生裂紋[12]。小型件宜采用調(diào)質(zhì)處理，大型件宜采用正火處理。其價(jià)格較便宜，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正火后可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可達(dá)200HBS。 2.1.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 圖2.1 數(shù)控銑床主軸二維圖 圖2.2 數(shù)控銑床主軸三維模型 首先要熟悉整個(gè)產(chǎn)品的用途、性能和工作條件。結(jié)合一下裝配圖，了解零件在產(chǎn)品的作用和位置以及精度要求對(duì)它產(chǎn)生質(zhì)量和使用性能的影響。在對(duì)夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮工件加工時(shí)的工藝路線，操作人員的操作是否簡(jiǎn)單可行。通過對(duì)工件進(jìn)行分析，確定工件加工的時(shí)候有孔加工和平面加工。該零件是典型的

17、軸類零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面有Φ50、Φ73、Φ76、Φ78、Φ88、Φ95、Φ125、Φ135的外圓柱面，Φ30、Φ32、Φ39、Φ42、Φ52的內(nèi)圓柱表面，以及末端錐度7:24內(nèi)孔、2-M12螺紋孔、M45和M70外螺紋、三個(gè)半圓鍵槽等主要尺寸。圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級(jí)；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、Φ32內(nèi)圓柱表面為Ra0.8um, Φ95外圓柱面Ra0.4um、大端端面為Ra1.6um, Φ88、Φ78外圓柱面為Ra0.8um，其余為Ra3.2um，要求不高；位置要求較嚴(yán)格，熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBS，保持均勻。通過分析該零件，其布局合理，方便加工，我

18、們通過徑向夾緊可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。 2.2 零件毛坯的確定 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個(gè)比較重要的階段[13]，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對(duì)機(jī)械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個(gè)非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟(jì)方面

19、著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費(fèi)材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗[14]，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強(qiáng)度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件。本零件生產(chǎn)批量為中批量，所以綜上所敘選擇鍛件中的模鍛。 11 3 數(shù)控銑床主軸的加工工藝設(shè)計(jì) 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 3.1.1 粗定位基準(zhǔn)的確定 在選擇工件的粗定位基準(zhǔn)時(shí)需要依照以下原則進(jìn)行選擇。合理的確定定位基準(zhǔn)，有公差要求的面優(yōu)選為精基準(zhǔn)，在精基準(zhǔn)的加工下才能保證其他尺寸的精度。 選擇加工余量最小的表面來作為粗基準(zhǔn)。方便工件裝夾原則[15]。為了讓工件定位穩(wěn)定。必須要選擇用平整而光潔的面積和足

20、夠大的表面作為它的粗基準(zhǔn)。要保證孔與孔、平面與平面、孔與平面之間的位置，才能保證主軸在加工過程中的基準(zhǔn)定位。選用Φ76外圓柱面作為粗基準(zhǔn)來加工其余圓柱面和端面。 3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇 1.基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則 是用相同的定位基準(zhǔn)為了減少夾具設(shè)計(jì)的工作量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。[16] 2.自為基準(zhǔn)原則 是選擇處理面本身作為定位參考。例如帶浮動(dòng)鉸刀的鉸刀，帶拉刀的拉削孔，無心磨削外圓，等等，可以是自我標(biāo)桿原則的例子. 3.便于裝夾原則 是保證工件的定位準(zhǔn)確、夾持操作必須簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便快捷，盡量通過一次定位進(jìn)行夾緊，因?yàn)檫^多的定位和夾緊會(huì)造成比較大累積誤差[17]。 針對(duì)零件的二維加工

21、圖紙對(duì)零件進(jìn)行分析，它的兩側(cè)面是非加工的表面，都適合精基準(zhǔn)。使用經(jīng)過加工的表面作為定位基準(zhǔn)，Φ50的外圓柱面和，Φ95的外圓柱面做為定位基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。 3.2 加工方法的確定 考慮到工件的具體情況和生產(chǎn)實(shí)際的具體加工條件，一般我們按加工順序來闡述加工方案： 表3-1 加工順序擬定 加工表面 表面粗糙度 公差等級(jí) 加工方法 Φ135外圓柱面 Ra1.6 IT6 粗車-半精車-精車 Φ125外圓柱面 Ra1.6 自由公差 車 Φ95外圓柱面 Ra0.4 IT7 粗車-半精車-精車-磨 Φ88外圓柱面 Φ78外圓柱面 Φ

22、76外圓柱面 Φ73外圓柱面 Φ50外圓柱面 Φ30孔 Φ32孔 Φ39孔 Φ42孔 Φ43孔 Φ52孔 末端錐度7:24內(nèi)孔 M45X1.5外螺紋 M70X2外螺紋 左端面 右端面 半圓鍵槽4個(gè) 25.4槽 M12螺紋 倒角 Ra0.8 Ra0.8 Ra0.8 Ra0.8 Ra0.4 Ra3.2 Ra0.8 Ra3.2 Ra1.6 Ra1.6 Ra1.6 Ra0.8 Ra1.6 Ra1.6 Ra3.2 Ra1.6 Ra6.3 Ra3.2 Ra6.3 Ra6.3 自由公差 IT7 IT7 IT6 IT6 自

23、由公差 IT9 IT7 IT7 IT7 IT7 自由公差 IT9 IT9 自由公差 自由公差 IT9 IT7 IT9 自由公差 車-磨 粗車-半精車-精車-磨 粗車-半精車-精車-磨 粗車-半精車-精車-磨 粗車-半精車-精車-磨 車 粗車-半精車-磨 粗車-半精車-精車 粗車-半精車-精車 粗車-半精車 粗車-半精車 粗車-半精車-磨 粗車 粗車 車 車 銑 粗銑-精銑 鉆-攻絲 車 3.3 制定工藝路線 3.3.1 工序的安排 根據(jù)零件加工質(zhì)量要求較高劃分：粗加工與半精加工和精加工階段。 ⑴ 粗加工階段

24、 主要目的切去工件表面多余的加工量，這樣就使毛坯接近于工件，切削量減少。進(jìn)行粗車中，可以根據(jù)刀具切削過的表面看到毛坯的不均勻，可以停車及時(shí)更換毛坯，保障工作時(shí)間。 在實(shí)際的生產(chǎn)制造過程中考慮到生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益的因素，會(huì)選擇加工精度不高但是功率較大的機(jī)床來先對(duì)零件進(jìn)行粗加工，然后對(duì)加工后的零件進(jìn)行精細(xì)加工。這種粗加工時(shí)對(duì)工件的切削用量較大，且為后續(xù)的精細(xì)加工提供了很好的基礎(chǔ)，可以增加精加工的效率。在粗加工階段需要注意將工件夾緊。 ⑵ 半精車加工階段 半精加工達(dá)到合適的精度，為下一道工序留有足夠加工余量。同時(shí)完成其他表面的工作。半精加工的公差等級(jí)是，加工表面粗糙度值為。 ⑶ 精車加工階

25、段 精加工切去零件設(shè)計(jì)尺寸精度多余的量,為的是保證零件的外形與尺寸精度和表面粗糙度值達(dá)到了圖紙上的要求.為了防止成品零件的質(zhì)量，才把精車加工留在最后加工。[18] 精車時(shí)把留有余量較少的工件用于高精度機(jī)床加工，保證工件不易變形，保證了加工精度。加工精度一般為，表面粗糙度為。 劃分加工階段是為了合理使用熱處理加工。一般這樣的熱處理工序安排在粗加工之前，或者粗加工之后，精加工之前。 對(duì)工件加工時(shí)粗加工及精加工的選擇需要根據(jù)加工零件的要求和毛坯的材質(zhì)，對(duì)于小批量生產(chǎn)的零件它的剛性好，對(duì)于精度和精準(zhǔn)度沒有較高要求的工件，滿足加工前提下分為粗車加工與精加工，通常情況下粗精加工同時(shí)進(jìn)行。 3.3

26、.2工序劃分的確定 依據(jù)零件制造的類型和加工工藝選擇，現(xiàn)有的加工技術(shù)及設(shè)施確定部件在加工的時(shí)候需要經(jīng)過哪些流程和工序，通過分析產(chǎn)品加工時(shí)需要的工序數(shù)量及相關(guān)的信息，制定合理且效率高的工藝路線。 工序的安排和布局需要根據(jù)產(chǎn)品的加工數(shù)量，產(chǎn)品本身的尺寸和結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行合理的選擇。通常工序的安排原則有工序分散原則和工序集中原則。 ⑴ 工序分散原則 在制作樣品或產(chǎn)品部件的數(shù)量少的情況下，可以不改變機(jī)械設(shè)備等的布局，工序分散在不同的功能區(qū)。這種工序分散設(shè)置的使用設(shè)施與人力物力較大，以至于對(duì)于普工的技術(shù)要求水平不高制造產(chǎn)量較少，產(chǎn)品更換容易情況下，便于采用通用設(shè)備與簡(jiǎn)單的機(jī)床還有適用的切削用量[1

27、9]。 ⑵工序集中原則 簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理使以前的加工路經(jīng)和所需要的數(shù)目線減少的同時(shí)能在同一個(gè)工序內(nèi)完成幾個(gè)尺寸的加工，以減少產(chǎn)品部件的夾取次數(shù)，確保工件的精定位基準(zhǔn)不變，保證工件的尺寸。這種方式稱為工序集中，這種情況下加工部件的時(shí)候使用的加工設(shè)備較少，對(duì)產(chǎn)品的尺寸和精度的影響較小，可以很大程度上提高部件尺寸和結(jié)構(gòu)等滿足設(shè)計(jì)要求的質(zhì)量[20]。因此在產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)選用生產(chǎn)效率高的機(jī)床。不建議用成本高，不方便調(diào)整，生產(chǎn)前準(zhǔn)備復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備。 3.3.3熱處理工序安排 熱處理的目的是提高材料力學(xué)性能，消除殘余應(yīng)力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預(yù)備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應(yīng)力

28、處理等，本零件數(shù)控銑床主軸材料為45鋼，在加工過程中預(yù)備熱是消除零件的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應(yīng)力。 3.3.4擬定加工工藝路線 由零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以初步確定加工工藝路線 方案一如表3-2所示、方案二如表3-3所示。 表3-2 工藝路線方案一 序號(hào) 工序 內(nèi)容 1 鍛造毛坯 毛坯尺寸Φ140×542 2 熱處理 正火 3 車 車端面打中心孔 4 粗車 粗車外輪廓Φ135、Φ125、Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ50、M70×2螺紋大徑、M45×1.5螺紋大徑

29、、車端面 5 粗車 粗車內(nèi)孔Φ30、Φ32、Φ39、Φ42、Φ43、Φ52、7:24錐度孔 6 半精車 半精車外輪廓Φ135、Φ125、Φ95、Φ88、Φ78、 Φ76、Φ50、車端面 7 半精車 半精車內(nèi)孔Φ30、Φ32、Φ39、Φ42、Φ43、Φ52、7:24錐度孔 8 粗銑 粗銑25.4槽 9 熱處理 調(diào)質(zhì)處理200HBS 10 精銑 精銑25.4槽 11 鉆孔 鉆Φ10.3螺紋底孔 12 攻絲 攻M12絲 13 車螺紋 車M70×2螺紋、M45×1.5螺紋 14 精車 精車外圓Φ135、Φ95、Φ78、Φ76、Φ73、Φ50

30、 15 精車 精車內(nèi)孔Φ39、Φ42 16 磨外圓 磨外圓Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ73、Φ50 17 磨內(nèi)孔 磨內(nèi)孔Φ32、7:24錐度孔 18 銑半圓鍵 10毫米半圓鍵2個(gè)、6毫米半圓鍵2個(gè) 19 去毛刺 去除毛刺飛邊 20 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫(kù) 表3-3 工藝路線方案二 序號(hào) 工序 內(nèi)容 1 鍛造毛坯 毛坯尺寸Φ140×542 2 熱處理 正火 3 車 車端面打中心孔 4 粗車 粗車外輪廓Φ135、Φ125、Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ50、M70×2螺紋大徑、M45×1.5螺紋大徑、車端面 5 粗車 粗車

31、內(nèi)孔Φ30、Φ32、Φ39、Φ42、Φ43、Φ52、7:24錐度孔 6 半精車 半精車外輪廓Φ135、Φ125、Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ50、車端面 7 半精車 半精車內(nèi)孔Φ30、Φ32、Φ39、Φ42、Φ43、Φ52、7:24錐度孔 8 粗銑 粗銑25.4槽 9 熱處理 調(diào)質(zhì)處理200HBS 10 精銑 精銑25.4槽 11 車螺紋 車M70×2螺紋、M45×1.5螺紋 12 精車 精車外圓Φ135、Φ95、Φ78、Φ76、Φ73、Φ50 13 精車 精車內(nèi)孔Φ39、Φ42 14 磨外圓 磨外圓Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ

32、73、Φ50 15 磨內(nèi)孔 磨內(nèi)孔Φ32、7:24錐度孔 16 銑半圓鍵 10毫米半圓鍵2個(gè)、6毫米半圓鍵2個(gè) 17 鉆孔 鉆Φ10.3螺紋底孔 18 攻絲 攻M12絲 19 去毛刺 20 檢驗(yàn) 比較上面的工藝路線方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一的鉆螺紋孔攻絲放在了精銑25.4槽之后，而方案二的鉆螺紋孔攻絲放在整個(gè)工序的尾部，銑半圓鍵之后。方案一的優(yōu)點(diǎn)是在精車、磨床磨外圓、磨內(nèi)孔加工之前加工M12螺紋孔，這樣因?yàn)榧庸12螺紋，夾具裝夾留下的輕微痕跡會(huì)在后續(xù)加工中消除。綜合以上方案分析，選擇方案一為最終方案。 3.3.5 主要工序分析 （1）工

33、序11鉆M12螺紋孔 M12螺紋孔鉆φ10.3底孔，查《簡(jiǎn)明加工工藝手冊(cè)》P296 得：f=0.33～0.38mm/r，??取f=0.36 mm/r； Vc=0.96 ～1.13m/s， 取Vc =1m/s故 n=1000Vc/ d=1000×60/3.14×10.3=1873.4r/min 根據(jù)X51機(jī)床說明書得：n=1875r/min故實(shí)際切削速度 Vc=n d/1000=1875×3.14×10.3/1000=60m/min ， Pc=Kc×ap×Vc×f/60000=2305×6×60×0.36/60000=5.0Kw 由于機(jī)床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0

34、.8，機(jī)床功率Pn＜Pc，所以機(jī)床功率足夠，實(shí)際取值為Vc= 60m/min，n=1875r/min， f=0.2mm/r （2）工序18銑半圓鍵槽10 ?查《簡(jiǎn)明加工工藝手冊(cè)》表11-20知：f=0.3～0.65mm/r，取f=0.3 mm/r ；Vc=0.833 ～0.383m/s ，取Vc =0.60 m/s ；故 n=1000Vc/d=1000×0.6×60/3.14×10=286.63 r/min 圓整得：n=290 r/min故實(shí)際切削速度? Vc=n d/1000=290×3.14×10/1000=9.1m/min? ?ap=0.1mm 校核功率： Pc=K

35、c×ap×Vc×f /60000=2305×0.1×9.1×0.3/60000=0.0105Kw ??由于機(jī)床說明書查得Pc=7.5 Kw，效率為0.8，機(jī)床功率Pn＜Pc，所以機(jī)床功率足夠，實(shí)際取值為Vc=9.1m/min，n=290r/min ,f=0.3mm/r 4 鉆螺紋孔專用夾具的設(shè)計(jì) 4.1 定位方案 因?yàn)楣ぜ?duì)表面的粗糙度有較高的要求，因此在加工的過程中要考慮到滿足設(shè)計(jì)要求的粗糙度。對(duì)工件定位基準(zhǔn)的選擇非常重要，這將會(huì)對(duì)零件最終是否滿足設(shè)計(jì)的尺寸和精度要求起著重要的作用。工件以Φ78的外圓面以及端面來進(jìn)行定位，限定工件5個(gè)自由度，屬于不完全定位，定位時(shí)通過定位

36、套限制工件6個(gè)自由度，通過螺釘擰緊壓板來限制Z向移動(dòng)自由度，來限制6個(gè)自由度，確保工件穩(wěn)定，使得被加工的工件滿足設(shè)計(jì)的尺寸和精度要求。 4.2 分度機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本裝置采用單向彈簧銷分度裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。分度時(shí)通過逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，分度套上凸臺(tái)頂起固定彈簧銷，同時(shí)單向彈簧銷進(jìn)入到下一個(gè)分度孔中，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，單向銷固定并帶動(dòng)分度盤旋轉(zhuǎn)，同時(shí)固定銷由凸臺(tái)下落進(jìn)入分度孔完成定位[21]。 4.3 夾具操作的簡(jiǎn)要說明 松開M16螺母，拔出定位銷并轉(zhuǎn)動(dòng)壓板放入工件并插入銷擰緊螺釘實(shí)現(xiàn)快速定位，轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸手柄固定定位套并進(jìn)行加工，加工完一個(gè)孔后轉(zhuǎn)動(dòng)手柄松開定位套，并轉(zhuǎn)動(dòng)分度手柄進(jìn)行分度，實(shí)現(xiàn)分度

37、后夾動(dòng)偏心手柄完成夾緊。 4.4 零件的設(shè)計(jì) 4.4.1銷的選用 定位銷和固定菱形銷的詳細(xì)參數(shù)根據(jù)參數(shù)表如下表4-1和表4-2： 表4-1 定位銷的詳細(xì)參數(shù) d H D 公稱尺寸 允差 14～18 16 15 ～0.012 23 6 1.2 4.5 M12 4.5 表4-2 固定菱形銷的詳細(xì)參數(shù) d H d 公稱尺寸 允差 40～50 20 22 +0.03 ～0.03 65 6 4 1.5 6 2 4.4.2鉆套等的選用 選用下圖的能

38、換鉆套來節(jié)省不必要的時(shí)間，加工孔的要求低，只要滿足鉆螺紋孔與切削加工要求就行。 圖4.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表4-3： 表4-3 鉆套 d H D 公稱尺寸 允差 10.3 24 30 +0.019 +0.006 29.5 35 6 4 9 0.4 19 圖4.2 鉆螺紋孔夾具三維圖  5 銑鍵槽專用夾具的設(shè)計(jì) 5.1 定位夾緊方式 由零件圖可知：要加工銑鍵槽,主要的技術(shù)要求是保證錐孔中心線對(duì)軸徑的徑向跳動(dòng)誤差[22]。則設(shè)計(jì)夾具時(shí)，必須要限制Z軸的移動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)；X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)

39、，移動(dòng)；Y軸的移動(dòng)也要有控制，這種定位屬于部分定位。前支承軸頸作為定位基準(zhǔn)且互為基準(zhǔn)。有利于保證錐孔中心線徑的徑向跳動(dòng)誤差[23]。利用2個(gè)上下V型塊一起定位夾緊。為了滿足定位要求應(yīng)限制四個(gè)自由度，其下半部分固定在夾具體上，起定位作用，其上半部分做成可拆式和鉸鏈?zhǔn)降陌雸A蓋，起夾緊作用。 5.2切削力及夾緊力的計(jì)算 (1) 刀具： 半圓鍵槽銑刀φ10mm 機(jī)床： X62臥式銑床 其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=626N 因在計(jì)

40、算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 (2)夾緊力的計(jì)算 選用移動(dòng)壓板螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=16mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為8.8級(jí) 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：

41、螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋鉸鏈壓板機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。 5.3 定位誤差分析 因?yàn)殂婃I槽時(shí)的位置度沒有精度要求，計(jì)算V型塊的誤差： 圖5.1 V型夾緊示意圖 工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對(duì)一批工件來說，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱中心平面內(nèi)上下偏移，左

42、右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出： ΔY== 基準(zhǔn)不重合誤差： 從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。 從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差. ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207 ΔD=0.00207＜T 即滿足要求。 圖5.2 銑鍵槽夾具三維圖  6 數(shù)控程序的編制 6.1數(shù)

43、控程序編制說明 編制數(shù)控加工程序是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)性工作，零件加工時(shí)精度和效率都與之深深的聯(lián)系著，所以數(shù)控程序的編制是一件嚴(yán)謹(jǐn)及繁瑣的事情，我們要認(rèn)真對(duì)待。編制數(shù)控程序的步驟如以下所示：（1）零件圖的分析以及工藝方案的制定；（2）工件數(shù)值的計(jì)算；（3）程序的編寫；（4）檢驗(yàn)編寫的程序。 數(shù)控程序編制分為手工編程和自動(dòng)編程。手工編程指分析零件圖樣，確定加工路線，由人手工完成各加工階段的步驟計(jì)算和基本時(shí)間。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的零件，可以用手工編程，既經(jīng)濟(jì)又及時(shí)[24]。但自動(dòng)編程是在加工的過程中一般由機(jī)器加工完成。自動(dòng)編程方式具有形象直視，高效等特點(diǎn)。CAXA數(shù)控編程界面如下圖6-1所示。

44、圖6-1 CAXA數(shù)控編程界面 6.2數(shù)控加工代碼 6.2.1 車端面打中心孔 % O1234 (NC0010,02/08/20,09:57:21) N10 G50 S10000 N12 G00 G97 S500 T00 N14 M03 N16 M08 N18 G00 X0.000 Z100.000 N20 G99 G76 X0.000 Z-20.500 R-99.500 Q1.000 P0.100 F10.000 K20 N22 G80 N10 M09 N12 M30 % 6.2.2粗車外輪廓Φ135、Φ125、Φ95、Φ88、Φ78、Φ76、Φ50

45、、M70×2螺紋大徑、M45×1.5螺紋大徑、車端面 % O1234 (NC0002,02/08/20,09:53:50) N10 G50 S10000 N12 G00 G97 S20 T00 N14 M03 N16 M08 N18 G00 X143.000 Z-546.240 N20 G00 X154.638 Z-543.760 N22 G98 G01 X144.638 F5.000 N24 G01 X143.000 Z-544.334 N26 G01 X141.641 Z-548.187 F10.000 N28 G01 X143.279 Z-547.61

46、4 F20.000 N30 G01 X154.638 N32 G00 Z-510.508 N34 G01 X144.638 F5.000 N36 G01 X143.000 Z-511.081 N38 G01 X140.000 Z-519.589 F10.000 N40 G01 Z-531.540 N42 G03 X138.602 Z-539.528 I-46.000 K0.000 N44 G01 X135.530 Z-548.240 N46 G01 X137.168 Z-547.666 F20.000 N48 G01 X154.638 N50 G00

47、 Z-493.232 N52 G01 X144.638 F5.000 N54 G01 X143.000 Z-493.805 N56 G01 X134.000 Z-519.326 F10.000 N58 G01 Z-531.540 N60 G03 X132.693 Z-539.007 I-43.000 K0.000 N62 G01 X129.437 Z-548.240 N64 G01 X131.076 Z-547.666 F20.000 N66 G01 X154.638 N68 G00 Z-475.955 N70 G01 X144.638 F5.000

48、 N72 G01 X143.000 Z-476.529 N74 G01 X128.000 Z-519.064 F10.000 N76 G01 Z-531.540 N78 G03 X126.785 Z-538.486 I-40.000 K0.000 N80 G01 X123.345 Z-548.240 N82 G01 X124.983 Z-547.666 F20.000 N84 G01 X154.627 N86 G00 Z-458.660 N88 G01 X144.627 F5.000 N90 G01 X143.000 Z-459.242 N92 G03

49、X142.876 Z-459.605 I-36.500 K6.062 F10.000 N94 G01 X122.000 Z-518.801 N96 G01 Z-531.540 N98 G03 X120.876 Z-537.965 I-37.000 K0.000 N100 G01 X117.252 Z-548.240 N102 G01 X118.891 Z-547.666 F20.000 N104 G01 X154.635 N106 G00 Z-400.233 N108 G01 X144.635 F5.000 N110 G01 X143.000 Z-400.8

50、09 N112 G01 X142.967 Z-400.904 F10.000 N114 G01 X141.000 Z-406.482 N116 G01 Z-433.000 N118 G03 X139.967 Z-438.904 I-34.000 K0.000 N120 G01 X138.000 Z-444.482 N122 G01 Z-453.180 N124 G03 X136.967 Z-459.084 I-34.000 K0.000 N126 G01 X116.000 Z-518.539 N128 G01 Z-531.540 N130 G03 X11

51、4.967 Z-537.444 I-34.000 K0.000 N132 G01 X111.160 Z-548.240 N134 G01 X112.798 Z-547.666 F20.000 N136 G01 X154.638 N138 G00 Z-236.263 N140 G01 X144.638 F5.000 N142 G01 X143.000 Z-236.837 N144 G01 X138.000 Z-251.015 F10.000 N146 G01 Z-395.000 N148 G03 X137.058 Z-400.383 I-31.000 K0.0

52、00 N150 G01 X135.000 Z-406.219 N152 G01 Z-433.000 N154 G03 X134.058 Z-438.383 I-31.000 K0.000 N156 G01 X132.000 Z-444.219 N158 G01 Z-453.180 N160 G03 X131.058 Z-458.563 I-31.000 K0.000 N162 G01 X110.000 Z-518.276 N164 G01 Z-531.540 N166 G03 X109.058 Z-536.923 I-31.000 K0.000 N168

53、 G01 X105.067 Z-548.240 N170 G01 X106.705 Z-547.666 F20.000 N172 G01 X154.638 N174 G00 Z-218.987 N176 G01 X144.638 F5.000 N178 G01 X143.000 Z-219.560 N180 G01 X132.000 Z-250.752 F10.000 N182 G01 Z-395.000 N184 G03 X131.149 Z-399.862 I-28.000 K0.000 N186 G01 X129.000 Z-405.957 N18

54、8 G01 Z-433.000 N190 G03 X128.149 Z-437.862 I-28.000 K0.000 N192 G01 X126.000 Z-443.957 N194 G01 Z-453.180 N196 G03 X125.149 Z-458.042 I-28.000 K0.000 N198 G01 X104.000 Z-518.014 N200 G01 Z-531.540 N202 G03 X103.149 Z-536.402 I-28.000 K0.000 N204 G01 X98.975 Z-548.240 N206 G01 X100

55、.613 Z-547.666 F20.000 N208 G01 X154.638 N210 G00 Z-201.711 N212 G01 X144.638 F5.000 N214 G01 X143.000 Z-202.284 N216 G01 X126.000 Z-250.490 F10.000 N218 G01 Z-395.000 N220 G03 X125.240 Z-399.341 I-25.000 K0.000 N222 G01 X123.000 Z-405.694 N224 G01 Z-433.000 N226 G03 X122.240 Z-4

56、37.341 I-25.000 K0.000 N228 G01 X120.000 Z-443.694 N230 G01 Z-453.180 N232 G03 X119.240 Z-457.521 I-25.000 K0.000 N234 G01 X98.000 Z-517.751 N236 G01 Z-531.540 N238 G03 X97.240 Z-535.881 I-25.000 K0.000 N240 G01 X92.882 Z-548.240 N242 G01 X94.520 Z-547.666 F20.000 N244 G01 X154.638

57、 N246 G00 Z-184.434 N248 G01 X144.638 F5.000 N250 G01 X143.000 Z-185.008 N252 G01 X120.000 Z-250.228 F10.000 N254 G01 Z-395.000 N256 G03 X119.332 Z-398.820 I-22.000 K0.000 N258 G01 X117.000 Z-405.432 N260 G01 Z-433.000 N262 G03 X116.332 Z-436.820 I-22.000 K0.000 N264 G01 X114.000

58、 Z-443.432 N266 G01 Z-453.180 N268 G03 X113.332 Z-457.000 I-22.000 K0.000 N270 G01 X92.000 Z-517.489 N272 G01 Z-531.540 N274 G03 X91.332 Z-535.360 I-22.000 K0.000 N276 G01 X86.846 Z-548.080 N278 G03 X86.818 Z-548.240 I-21.923 K1.840 N280 G01 X88.355 Z-547.600 F20.000 N282 G01 X154.

59、638 N284 G00 Z-167.158 N286 G01 X144.638 F5.000 N288 G01 X143.000 Z-167.731 N290 G01 X114.000 Z-249.965 F10.000 N292 G01 Z-395.000 N294 G03 X113.423 Z-398.299 I-19.000 K0.000 N296 G01 X111.000 Z-405.169 N298 G01 Z-433.000 N300 G03 X110.423 Z-436.299 I-19.000 K0.000 N302 G01 X108.

60、000 Z-443.169 N304 G01 Z-453.180 N306 G03 X107.423 Z-456.479 I-19.000 K0.000 N308 G01 X86.000 Z-517.226 N310 G01 Z-531.540 N312 G03 X85.423 Z-534.839 I-19.000 K0.000 N314 G01 X80.888 Z-547.698 N316 G03 X80.789 Z-548.240 I-18.944 K1.458 N318 G01 X82.344 Z-547.611 F20.000 N320 G01 X1

61、54.638 N322 G00 Z-149.882 N324 G01 X144.638 F5.000 N326 G01 X143.000 Z-150.455 N328 G01 X108.000 Z-249.703 F10.000 N330 G01 Z-395.000 N332 G03 X107.514 Z-397.778 I-16.000 K0.000 N334 G01 X105.000 Z-404.907 N336 G01 Z-433.000 N338 G03 X104.514 Z-435.778 I-16.000 K0.000 N340 G01 X1

62、02.000 Z-442.907 N342 G01 Z-453.180 N344 G03 X101.514 Z-455.958 I-16.000 K0.000 N346 G01 X80.000 Z-516.964 N348 G01 Z-531.540 N350 G03 X79.514 Z-534.318 I-16.000 K0.000 N352 G01 X74.926 Z-547.328 N354 G03 X74.749 Z-548.240 I-15.963 K1.088 N356 G01 X76.329 Z-547.627 F20.000 N358 G01

63、 X154.638 N360 G00 Z-132.605 N362 G01 X144.638 F5.000 N364 G01 X143.000 Z-133.179 N366 G01 X102.000 Z-249.440 F10.000 N368 G01 Z-395.000 N370 G03 X101.605 Z-397.257 I-13.000 K0.000 N372 G01 X99.000 Z-404.644 N374 G01 Z-433.000 N376 G03 X98.605 Z-435.257 I-13.000 K0.000 N378 G01 X

64、96.000 Z-442.644 N380 G01 Z-453.180 N382 G03 X95.605 Z-455.437 I-13.000 K0.000 N384 G01 X74.000 Z-516.701 N386 G01 Z-531.540 N388 G03 X73.605 Z-533.797 I-13.000 K0.000 N390 G01 X68.959 Z-546.973 N392 G03 X68.690 Z-548.240 I-12.979 K0.733 N394 G01 X70.305 Z-547.650 F20.000 N396 G01

65、X154.638 N398 G00 Z-115.329 N400 G01 X144.638 F5.000 N402 G01 X143.000 Z-115.903 N404 G01 X96.000 Z-249.178 F10.000 N406 G01 Z-395.000 N408 G03 X95.696 Z-396.736 I-10.000 K0.000 N410 G01 X93.000 Z-404.382 N412 G01 Z-433.000 N414 G03 X92.696 Z-434.736 I-10.000 K0.000 N416 G01 X90.

66、000 Z-442.382 N418 G01 Z-453.180 N420 G03 X89.696 Z-454.916 I-10.000 K0.000 N422 G01 X68.000 Z-516.439 N424 G01 Z-531.540 N426 G03 X67.696 Z-533.276 I-10.000 K0.000 N428 G01 X62.984 Z-546.638 N430 G03 X62.696 Z-547.976 I-9.992 K0.398 N432 G01 X62.603 Z-548.240 N434 G01 X64.242 Z-547.666 F20.000 N436 G01 X153.000 N438 G00 Z1.000 N440 G01 X134.877 F5.000 N442 G01 Z-0.000 N444 G01 X134.977 Z-0.050 F10.000 N446 G03 X139.078 Z-5.000 I-4.950 K-4.950 N448 G01 Z-63.304