数控加工工艺分析与设计毕业设计

数控加工工艺分析与设计毕业设计内容摘要：

大的优点就是对中性好，它可使一批工件的定位基准轴线对中在 V 形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响。 V 形块定位的另一个特点是无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用 V 形块定位。 因此， V 形块是用得最多的定位元件。 定位套 它用来限制沿轴向的自由度，常与端面联合定位。 用端面作为主要定位面时，应控制套的长度，以免夹 紧时工件产生不允许的变形。 它结构简单，容易制造，但定心精度不高，一般适用于精基准定位。 半圆套 这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。 定位基面的精度不低于 IT8IT9，半圆的最小内径取工件定位基面的最大直径。 夹具中的夹紧机构 夹具中的夹紧装置一般由动力源和夹紧机构两个部分组成。 动力源是产生原始作用力的部分，如用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧； 19 若采用气动，液动，电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。 夹紧机构是接受和传递原始作用力，使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分，包括中间传递力机构和夹紧元件。 中间传递力机构把来自人力或者动力装置的力传给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件受压面接触，最终完成夹紧任务。 在夹紧的组成中可以看出，不论采用任何动力源（手动或者机动），外加的原始作用力要转化为夹紧力，都必须通过夹紧机构。 夹具中常用的夹紧机构有斜碶夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等。 （ 1）斜碶夹紧机构：斜碶夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构，圆偏心夹紧机构，定心对中夹紧机构等均是斜碶夹紧机 构的变形，由于手动的斜碶夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中采用。 （ 2）螺旋夹紧机构：利用螺杆直接夹紧工件，或者与其他元件组成复合夹紧机构夹紧工件，是应用较广泛的一种夹紧机构，由于螺旋夹紧机构具有结构简单，容易制造，夹紧可靠，扩力比较大和夹紧行程不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外，经常采用螺旋压板夹紧机构。 （ 3）圆偏心夹紧机构：由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，故只使用于切削负荷不大而且无很大震动的场合，为满足自锁条 件，其夹紧行程也相应受到限制，用与夹紧行程较小的场合。 20 （ 4）铰链夹紧机构：因铰链夹紧机构的结构简单，扩力比较大，适用于多点或多件夹紧，在气动或者液动夹具中广泛应用。 （ 5）定心、对中夹紧机构：定心，对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。 （ 6）联动夹紧机构：工件装夹所使用的夹具，有的需要同时有几个点对工作的工件进行夹紧，而有的则需要同时夹紧几个工件，为了提高效率，减少装夹时间，可采用联动夹紧机构。 夹具的发展趋势 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、 精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 1） 高精 度 随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。 高精度夹具的定位孔距精度高达 177。 5μm ，夹具支承面的垂直度达到 ，平行度高达。 德国demmeler(戴美乐 )公司制造的 4m 长、 2m 宽的孔系列组合焊接夹具平台，其等高误差为 177。 ；精密平口钳的平行度和垂直度在 5μm 以内；夹具重复安装的定位精度高达 177。 5μm ；瑞士 EROWA 柔性夹具的重复定位精度高达2~5μm。 机床夹具的精度已提高到微米级，世界知名的夹具制造公司都是精密机械制造企业。 诚然，为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。 21 2） 高效 为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。 为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。 新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用 1~2 秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。 为了缩短在机床上安装与调整夹具的时间，瑞典 3R 夹具仅用 1 分钟，即可完成线切割机床夹具的安装与校正。 采用美国 Jergens(杰金斯 )公司的球锁装夹系统， 1 分钟内就能将夹具定位和锁紧在机床工作台上，球锁装夹系统用于柔性生产线上更换夹具，起到缩短停机时间，提高生产效率的作用。 3） 模块、组合 夹具元件模块化是实现组合化的基础。 利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。 省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。 模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基 础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。 模拟仿真刀具的切削过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。 组合夹具分会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 22 4） 通用、经济 夹具的通用性直接影响其经济性。 采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大， 只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。 德国 demmeler(戴美乐 )公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。 元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。 专家们建议组合夹具行业加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。 主动与国外夹具厂商联系，争取合资与合作，引进技术，这是改造和发展我国组合夹具行业较为行之有效的途径。 机械加工 工艺规程的作用 工艺规程的作用在于： （ 1）它是组织生产和计划管理的重要资料，生产安排和调度、规定工序要和质量检查等都以工艺规程为依据。 制定和不断完善工艺规程，有利于稳定生产秩序，保证产品质量和提高生产率，并充分发挥设备能力。 一切生产人员都应严格执行和贯彻，不应任意违反或更改工艺规程的内容。 23 （ 2）是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据，例如刀、夹、量具的设计、制造或采购 ，原材料、半成品及外购件的供应及设备、人员的配备等。 （ 3）在新建和扩建工厂或车间时必需有产品的全套工艺规程作为决定设备、人员、车间面积和投资预算等的原始资料。 （ 4）行之有效的先进工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用，有利于其他工厂缩短试制过程，提高工艺水平。 机械加工工艺规程的制定程序 制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图纸，生产纲领，现场加工设备及生产条件等，有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后，即可着手机械加工工艺规程的制定，其内容和顺序如下 : 零件； ； :包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。 :包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等；。 毛坯的选择 在制订零件机械加工工艺规程之前 ,还要对零件加工前的毛坯种类及 24 其不同的制造方法进行选择。 由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。 常用的毛坯种类有：铸件、锻 件、型件、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。 详细铸造特点及应用范围见表。 选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。 如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。 而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。 选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。 例如，形状复杂和薄壁的毛 坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。 再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。 选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。 例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。 强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。 选择毛坯，应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和 经济性。 25 还应考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性，如精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等。 用这些毛坯制造方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。 表 铸造特点及应用范围表 毛坯种类 制造精度 (1T) 加工余量 原 材 料 工件尺寸 工件形状 适 用 生产类型 生产成本 型 材 型材焊接件 砂型铸造 自由锻造 普通模锻 钢模铸造 精密锻造 压力铸造 熔模铸造 13级以下 13级以下 11— 15 10～ 12 8— 11 8— 11 7— 10 大 一般 大 大 一般 较小 较小 小 很小 各种材料 钢材 铸铁、青铜为主 钢材为主 钢、缎铝、铜等 铸铝为主 钢材、锻铝等 铸铁、铸钢、青铜 铸铁、铸钢、青铜 小型 大、中型 各种尺寸 各种尺寸 中、小型 中、小型 小型 中、小型 小型为主 简单 较复杂 复杂 较简单 一般 较复杂 较复杂 复杂 复杂 各种类型 单件 各种类型 单件小批 中批、大批量 中批、大批量 大批量 中批、大批量 中批、大批量 低 低 较低 较低 一般 一般 较高 较高 高 定位基准的选择 正确地选择定位基 准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。 定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。 在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准 (粗基准 )。 在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准 (精基准 )。 在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工 26 出来。 另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。 应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零 件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。 （ 1）精基准的选择 错误 !未找到引用源。 “基准重合”原则 应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。 这样可以避免因基准不重合而引起的误差。 错误 !未找到引用源。 “基准统一”原则 应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。 这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造 工作。 错误 !未找到引用源。 “互为基准”原则 当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。 错误 !未找到引用源。 “自为基准”原则 在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。 此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。 需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾 的。 例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。 在使用这些原 27 则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。 （ 2） 粗基准的选择 错误 !未找到引用源。 若工件必须首先保证某重要表面。