畢業(yè)設(shè)計(jì)-銑削配合件造型及數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)

基于UG的型腔銑削套件數(shù)控加工工藝分析與編程摘要本論文是一副對(duì)典型型腔銑削套件進(jìn)行工藝分析、數(shù)控編程及完成加工，主要運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析、制定工藝路線、確定工藝方案。并運(yùn)用UG軟件進(jìn)行造型和自動(dòng)編程，最終完成零件的加工。論文說明：通過對(duì)該零件的工藝分析、造型、加工，深入了解了零件制造的全過程，加工完成后零件也到達(dá)了加工要求。造型、軌跡及G代碼的生成也以最簡潔的方式做出，到達(dá)了預(yù)期的要求。關(guān)鍵詞：型腔銑削套件，自動(dòng)編程，數(shù)控加工，工藝分析目錄1緒論11.1數(shù)控加工技術(shù)的開展趨勢1繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向開展1向高速化和高精度化開展1向智能化方向開展11.2UG軟件在行業(yè)中的應(yīng)用21.2.1CAD/CAM的開展21.2.2UG概念32對(duì)零件圖紙進(jìn)行工藝分析42.1零件圖分析4讀圖和審圖4數(shù)控加工的內(nèi)容選擇6零件結(jié)構(gòu)的工藝性62.2關(guān)鍵部位加工精度分析72.3毛坯、余量分析8毛坯的種類8毛坯種類的選擇8毛坯形狀和尺寸的選擇9加工余量93加工準(zhǔn)備及工藝路線確實(shí)定143.1基準(zhǔn)的選擇14基準(zhǔn)的分類14定位基準(zhǔn)的選擇143.2確定裝夾方法163.3機(jī)床及工藝裝備的選擇20夾具的選擇20刀具選擇213.4確定工藝路線223.5確定進(jìn)給路線233.6切削用量及切削液的選擇26切削參數(shù)對(duì)機(jī)械加工的影響26背吃刀量〔端銑〕或側(cè)吃刀量〔圓周銑〕27進(jìn)給速度28切削速度Vc29切削液的選擇304UG造型與加工314.1實(shí)體造型31件一的實(shí)體造型31件二的實(shí)體造型344.2加工并生成程序36工藝參數(shù)設(shè)定36生成加工軌跡37生成局部程序415零件加工436結(jié)論44參考文獻(xiàn)45致謝45附錄461緒論數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的根底技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控裝備那么是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動(dòng)化的根底，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂核心，是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位，表達(dá)國家綜合國力水平，其水平的上下和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。1.1數(shù)控加工技術(shù)的開展趨勢繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向開展基于PC所具有的開放性、低本錢、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承當(dāng)數(shù)控的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。向高速化和高精度化開展這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向開展的需要。向智能化方向開展隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和開展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高?！?〕應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能在運(yùn)行過程中檢測一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，到達(dá)改良系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的?！?〕引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)?！?〕引入故障診斷專家系統(tǒng)在設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中借助多種數(shù)學(xué)原理和系統(tǒng)理論，形成了多種不同的診斷方法?！?〕智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最正確的運(yùn)行狀態(tài)。1.2UG軟件在行業(yè)中的應(yīng)用CAD/CAM的開展隨著我國改革開放步伐的進(jìn)一步加快，中國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，特別是參加WTO后，作為制造業(yè)根底的模具行業(yè)近年來得到了迅速開展。模具是工業(yè)生產(chǎn)的根底工藝裝備，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。國民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)，即機(jī)械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的開展與之相適應(yīng)。模具是“效益放大器”,模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)水平的上下，己成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平上下的重要標(biāo)志，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。因此，我國要從一個(gè)制造業(yè)大國開展成為一個(gè)制造業(yè)強(qiáng)國，必須要振興和開展我國的模具工業(yè)，提高模具工業(yè)的整體技術(shù)水平。同時(shí)，模具工業(yè)的開展也日益受到人們的重視和關(guān)注，國務(wù)院公布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》也把模具列為機(jī)械工業(yè)改造序列的第一位，生產(chǎn)和根本建設(shè)序列的第二位。隨著CAD/CAM軟件加工及快速成型等先進(jìn)制造技術(shù)的不斷開展，以及這些技術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，逐步掌握三CAD/CAM軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造是其中的關(guān)鍵。我國模具工業(yè)開展前景非常廣闊。國內(nèi)外模具及模具加工設(shè)備廠商己普遍看好中國市場。隨著對(duì)模具設(shè)計(jì)質(zhì)量與制造要求的不斷提高，以及CAD/CAM技術(shù)在模具制造業(yè)中的大規(guī)模推廣應(yīng)用，急需大批熟悉CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用的模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人才。這是企業(yè)最為珍貴的財(cái)富，也是企業(yè)走向世界、提高產(chǎn)品競爭力最根本的根底。而目前這方面的專業(yè)人才非常缺乏。UG概念UG是目前市場上功能最極致的產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具。它不但擁有現(xiàn)今CAD/CAM軟件中功能最強(qiáng)大的Parasolid實(shí)體建模核心技術(shù)，更提供高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造形設(shè)計(jì)。它不但擁有現(xiàn)今CAD/CAM軟體中功能最強(qiáng)大的Parasolid實(shí)體建模核心技術(shù)，更提供高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造形設(shè)計(jì)。UG提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之人機(jī)介面，不但易學(xué)易用，更有無限次數(shù)的undo功能、方便好用的彈出視窗指令、快速圖像操作說明、自訂操作功能指令及中文化操作介面等特色，并且擁有一個(gè)強(qiáng)固的檔案轉(zhuǎn)換工具，能轉(zhuǎn)換各種不同CAD應(yīng)用軟件的圖檔，以重復(fù)使用舊有資料。Unigraphics(UG)是一套復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的最正確系統(tǒng)，從概念設(shè)計(jì)到生產(chǎn)產(chǎn)品，UG廣泛的運(yùn)用在汽機(jī)車業(yè)、航太業(yè)、模具加工及設(shè)計(jì)業(yè)、醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)等等，近年來更將觸角深及消費(fèi)性市場產(chǎn)業(yè)中最復(fù)雜的領(lǐng)域—工業(yè)設(shè)計(jì)。運(yùn)用其功能強(qiáng)大的復(fù)合式建模工具，設(shè)計(jì)者可依工作的需求選擇最適合的建模方式；關(guān)聯(lián)性的單一資料庫，使大量零件的處理更加穩(wěn)定。除此之外，組立功能、2D出圖功能、模具加工功能及與PDM之間的緊密結(jié)合，使得UG在工業(yè)界成為一套無可匹敵的高階CAD/CAM系統(tǒng)。2對(duì)零件圖紙進(jìn)行工藝分析在數(shù)控銑削加工中，對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案分析。2.1零件圖分析讀圖和審圖圖2-1件一結(jié)構(gòu)簡圖首先要認(rèn)真分析與研究整臺(tái)產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，了解零件在產(chǎn)品中的位置、裝配關(guān)系及其作用，弄清各項(xiàng)技術(shù)要求對(duì)裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析?！?〕該零件視圖表達(dá)完整、清晰，尺寸、公差、外表粗糙度及有關(guān)技術(shù)要求齊全、明確?！?〕該組合件加工外表粗糙度為Ra6.3μm，2-φ的外表粗糙度為Ra1.6μm，其余為Ra3.2μm。參數(shù)合理，便于加工?！?〕該組合件的定位基準(zhǔn)為2-φ的孔，必須先滿足該孔的配合精度，尺寸偏差在±0.1mm〔4〕該組合件選用的材料為45鋼，價(jià)格低廉，加工難度不大，能夠保證零件的各方面要求。件一〔圖2-1〕的技術(shù)要求有未注公差±0.1mm〔不含180×180外形〕；D向外輪廓曲線形狀公差mm。加工要素有平面、曲線、腔槽和孔類加工。主要加工工程包括上下平面、D向視圖壁厚mm內(nèi)外型腔、曲線b內(nèi)腔槽曲線c內(nèi)腔槽、槽深mm、工件高度mm、螺孔M42×1.5-7H、銷孔2-φmm、位置尺寸150±0.02mm、主視圖中腔槽60°上側(cè)至D向外輪廓下側(cè)mm尺寸。圖2-2件二結(jié)構(gòu)簡圖件二〔圖2-2〕的技術(shù)要求有一項(xiàng)：未注尺寸允許偏差±0.01mm?！膊缓?80×180外形〕加工要素同件一，主要加工工程包括上下平面、工件高度mm、2-φmm銷孔、位置尺寸150±0.02mm、曲線外輪廓mm、C向視圖中的曲線C內(nèi)腔槽、曲線b外輪廓，應(yīng)控制在±0.01mm之內(nèi)，內(nèi)腔槽上側(cè)過渡圓弧R3，組合件的圖如2-3所示。圖2-3組合件結(jié)構(gòu)圖數(shù)控加工的內(nèi)容選擇對(duì)于某個(gè)零件而言，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成，而往往只是其中的一局部適合于數(shù)控加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在選擇時(shí)，應(yīng)考慮各方面因素，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下因素：〔1〕通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容。〔2〕通用機(jī)床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇的內(nèi)容。〔3〕通用機(jī)床效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容。該件一和件二加工時(shí)，加工內(nèi)容全部采用數(shù)控機(jī)床加工。零件結(jié)構(gòu)的工藝性零件的工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。它包括零件各個(gè)制造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓焊接、熱處理和切削加工工藝性能等。好的工藝性會(huì)使零件加工容易，節(jié)省工時(shí)，降低消耗；差的工藝性使零件加工困難，多耗工時(shí)，增大消耗。該組合件的加工各工藝性能良好，耗工不大。該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但就加工來說，還是易于加工的。在加工時(shí)要特別注意0.88mm薄壁的加工，以及內(nèi)型腔的加工。在加工完成后，對(duì)零件的熱處理應(yīng)注意。45鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能都不錯(cuò)，機(jī)械性能較好，且價(jià)格低、來源廣，所以應(yīng)用廣泛。它的最大弱點(diǎn)是淬透性低，截面尺寸大和要求比擬高的工件不宜采用。因?yàn)?5鋼淬透性低，故應(yīng)采用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水后，應(yīng)該淬透，但不是冷透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂，這是因?yàn)楫?dāng)工件冷卻到180℃左右時(shí)，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此，當(dāng)淬火工件快冷到該溫度區(qū)域，就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握，須憑經(jīng)驗(yàn)操作，當(dāng)水中的工件抖動(dòng)停止，即可出水空冷〔如能油冷更好〕。另外，工件入水宜動(dòng)不宜靜，應(yīng)按照工件的幾何形狀，作規(guī)那么運(yùn)動(dòng)。靜止的冷卻介質(zhì)加上靜止的工件，導(dǎo)致硬度不均勻，應(yīng)力不均勻而使工件變形大，甚至開裂2.2關(guān)鍵部位加工精度分析所謂加工精度，是指零件加工后的幾何參數(shù)〔尺寸、幾何形狀和相互位置〕的實(shí)際值與理想值之間的符合程度，而它們之間的偏離程度〔即差異〕那么為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的上下。加工精度包括了以下三個(gè)方面?！?〕尺寸精度：限制加工外表與其基準(zhǔn)間的尺寸誤差不超過一定的范圍?！?〕幾何形狀精度：限制加工外表的宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等?！?〕相互位置精度：限制加工外表與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。該零件結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜，但是卻易于加工。根據(jù)圖紙上的標(biāo)注，該組合件的尺寸精度為IT12，位置精度是要保證兩個(gè)φ16h7圓柱銷同時(shí)插入的精度。從裝配示意圖來看，對(duì)件一和件二上下平面加工都提出了較高要求，即單件要厚度尺寸應(yīng)控制在-0.05mm以內(nèi)。兩個(gè)φ16h7圓柱銷同時(shí)插入，即對(duì)孔尺寸精度和位置精度，都有要求。從圓柱銷的尺寸φ16-0.01mm來看，該項(xiàng)公差配合最大間隙0.028mm，最小間隙為0，為了保證該項(xiàng)配合精度2-φmm銷孔，尺寸應(yīng)保證在+0.01～+0.018mm。零件一的加工是組合件是否配合的重點(diǎn)：〔1〕0.88mm的薄壁，內(nèi)外輪廓加工，為了保證配合精度，外輪廓尺寸和，應(yīng)控制在-0.03～-0.05mm；〔2〕2-φ加工關(guān)鍵是要控制銷孔前余量；〔3〕M42×1.5-7H深18螺紋，加工關(guān)鍵是：螺紋加工進(jìn)給方向和切削參數(shù)的選擇。2.3毛坯、余量分析2.3.1毛坯的種類常用毛坯的種類有鑄件、鍛件壓制件、沖壓件、焊接件、型材和板材等?！?〕鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。薄壁零件不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進(jìn)的鑄造方法?！?〕鍛件：適用于零件強(qiáng)度較高、形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設(shè)備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選用模鍛；形狀復(fù)雜的零件不宜用自由鍛?！?〕型材：熱軋型材的尺寸較大，精度低，多用作一般零件的毛坯;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、小零件，適用于自動(dòng)機(jī)床加工。〔4〕焊接件：對(duì)于大件來說，焊接件簡單、方便，特別是單件、小批量的生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期;但焊接后變形大，需經(jīng)時(shí)效處理?！?〕冷壓件：適用于形狀復(fù)雜的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量加工。2.3.2毛坯種類的選擇〔1〕根據(jù)圖紙規(guī)定的材料及機(jī)械性能選擇毛坯。圖紙規(guī)定的材料就根本確定了毛坯的種類。例如：材料是鑄鐵，就要用鑄造毛坯；材料為鋼材，假設(shè)力學(xué)性能要求高那么可選鍛件，假設(shè)力學(xué)性能要求低那么可選型材或鑄鋼。〔2〕根據(jù)零件的功能選擇毛坯。根據(jù)零件的工作條件、材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)三者綜合考慮，如材料為45鋼，那么軸以鍛件為主；中、小齒輪多用鍛件做毛坯，大齒輪常用鑄鋼件做毛坯。〔3〕根據(jù)生產(chǎn)類型選擇毛坯。大量生產(chǎn)應(yīng)選精度和生產(chǎn)率都較高的毛坯制造方法。如鑄件應(yīng)采用金屬模機(jī)器造型或精密鑄造；鍛件應(yīng)采用模鍛或冷軋、冷拉型材等；單件小批量生產(chǎn)那么用木模手工造型或自由鍛件?！?〕根據(jù)具體生產(chǎn)條件選擇毛坯。確定毛坯必須結(jié)合具體生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實(shí)際水平和能力、外協(xié)的可能性等。有條件時(shí)，應(yīng)積極組織地區(qū)專業(yè)化生產(chǎn)，統(tǒng)一供給毛坯。2.3.3毛坯形狀和尺寸的選擇選擇毛坯形狀和尺寸總的要求是：減少“肥頭大耳”，實(shí)現(xiàn)少屑或無屑加工。因此，毛坯形狀要力求接近成品形狀，以減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量。但也有以下四種情況。〔1〕采用鍛件，鑄造毛坯時(shí)，因鍛模時(shí)的欠壓量與允許的錯(cuò)模量不等，鑄造時(shí)也會(huì)因砂型誤差、收縮量及金屬液體的流動(dòng)性差不能充滿型腔等造成余量的不等，此外，鍛造、鑄造后，毛坯的撓曲與扭曲變形量的不同也會(huì)造成加工余量不充分、不穩(wěn)定，所以，除板料外，不管是鍛件、鑄件還是型材，只要準(zhǔn)備采用數(shù)控加工，其加工外表均應(yīng)有較充分的余量。對(duì)于熱軋中、厚鋁板，經(jīng)淬火時(shí)效后很容易在加工中和加工后出現(xiàn)變形現(xiàn)象，因此需要考慮加工時(shí)是否分層切削，分幾層切削，一般盡量做到各個(gè)加工外表的切削余量均勻，以減少內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的變形?！?〕尺寸小或薄的零件，為便于裝夾并減少夾頭，可將多個(gè)工件連在一起，由一個(gè)毛坯制出。〔3〕裝配后形成同一工作外表的兩個(gè)相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便，常把兩件合為一個(gè)整體毛坯，加工到一定階段后再切開?！?〕對(duì)于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺(tái)、工藝凸耳等輔助基準(zhǔn)。由于該零件力學(xué)性能要求較高，故材料選用45鋼。45鋼屬于中碳鋼，這類鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，即既具有較高的強(qiáng)度、硬度，又具有較好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)用最廣泛的一類。而該零件又有0.88mm的薄壁，不能使用鑄件，所以只能選用鍛件。而毛坯尺寸件一定為185×185×42〔長×寬×高〕，件二定為185×185×19，然后件一與件二通過圓柱銷裝配在一起。2.3.4加工余量加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度，加工余量有工序余量和加工總余量〔毛坯余量〕之分?！?〕工序余量工序余量是指某一外表在一道工序中切除的金屬層厚度。①工序余量的計(jì)算工序余量等于相鄰兩工序的工序尺寸之差。對(duì)于外外表〔見圖2-4z=a-b對(duì)于內(nèi)外表〔見圖2-4b〕z=b-a式中z——本工序的工序余量〔mm〕；a——前工序的工序尺寸〔mm〕；b——本工序的工序尺寸〔mm〕。圖2-4加工余量上述加工余量均為非對(duì)稱的單邊余量，旋轉(zhuǎn)外表的加工余量為雙邊對(duì)稱余量。對(duì)于軸〔圖2-4Z=-對(duì)于孔〔圖2-4d〕Z=-式中Z——直徑上的加工余量〔mm〕；——前工序的加工直徑〔mm〕；——本工序的加工直徑〔mm〕。當(dāng)加工某個(gè)外表的工序是分幾個(gè)工步時(shí)，那么相鄰兩工步尺寸之差就是工步余量。它是某工步在加工外表上切除的金屬層厚度。②工序根本余量、最大余量、最小余量及余量公差由于毛坯制造和各個(gè)工序尺寸都存在著誤差，加工余量也是個(gè)變動(dòng)值。當(dāng)工序尺寸用根本尺寸計(jì)算時(shí)，所得到的加工余量稱為根本余量或公稱余量。最小余量是保證該工序加工外表的精度和質(zhì)量所需切除的金屬層最小厚度。最大余量是該工序余量的最大值。下面以圖2-5所示的外圓為例來計(jì)算，其它各類外表的情況與此相類似。圖2-5加工余量及其公差當(dāng)尺寸a、b均為工序根本尺寸時(shí)，根本余量為Z=a-b那么最小余量=-〔2-1〕而最大余量=-〔2-2〕圖2-4表示了工序尺寸公差與加工余量間的關(guān)系。余量公差是加工余量間的變動(dòng)范圍，其值為=-=(-)+(-)=+〔2-3〕式中——本工序余量公差〔mm〕；——前工序的工序尺寸公差〔mm〕；——本工序的工序尺寸公差〔mm〕。所以，余量公差為前工序與本工序尺寸公差之和。工序尺寸公差帶的分布，一般采用“單向入體原那么”。即對(duì)于被包面〔軸類〕，根本尺寸取公差帶上限，下偏差取負(fù)值，工序根本尺寸即為最大尺寸；對(duì)于包容面〔孔類〕，根本尺寸為公差帶下限，上偏差取正值，工序尺寸即為最小尺寸但孔中心距及毛坯尺寸公差采用雙向?qū)ΨQ布置?！?〕加工總余量毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差稱為加工總余量。它是從毛坯到成品時(shí)從某一外表切除的金屬層總厚度，也等于該外表各工序余量之和，即〔2-4〕式中——第i道工序的工序余量〔mm〕；n——該外表總加工的工序數(shù)。加工總余量也是個(gè)變動(dòng)值，其值及公差一般可從有關(guān)手冊(cè)中查得或憑經(jīng)驗(yàn)確定。如圖2-6表示了內(nèi)孔和外圓外表經(jīng)屢次加工時(shí)，加工總余量、工序余量與加工尺寸的分布圖。圖2-6加工余量和加工尺寸分布〔3〕影響加工余量的因素影響加工余量的因素如下：a〕前工序的外表質(zhì)量〔包括外表粗糙度和外表破壞層深度〕；b〕前工序的工序尺寸公差；c〕前工序的位置誤差，如工件外表在空間的彎曲、偏斜以及空間誤差等；d〕本工序的安裝誤差。所以本工序的加工余量必須滿足下式：用于對(duì)稱余量時(shí)用于單邊余量時(shí)〔4〕確定加工余量加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅增加機(jī)械加工勞動(dòng)量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加本錢。但假設(shè)加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和外表缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。因此，必須合理地確定加工余量。其確定的方法有：經(jīng)驗(yàn)估算法、查表修正法、分析計(jì)算法。首先根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來確定加工余量。為防止產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。要準(zhǔn)確余量那么需要根據(jù)有關(guān)手冊(cè)，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修正。該零件的加工余量如下：粗加工上平面余量0.1mm，精加工0.05mm。半精加工曲線C單邊余量0.3mm。半精加工曲線a外輪廓單邊余量0.3mm。粗加工a曲線內(nèi)腔槽單邊余量2mm，半精加工曲線a內(nèi)腔槽單邊余量0.5mm3加工準(zhǔn)備及工藝路線確實(shí)定在對(duì)零件進(jìn)行加工前要對(duì)零件進(jìn)行許多分析，如裝夾方式、基準(zhǔn)選擇、確定坐標(biāo)零點(diǎn)、刀具選擇及機(jī)床選擇等。3.1基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)就是確定生產(chǎn)對(duì)象上的某些點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。3.1.1基準(zhǔn)的分類基準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。〔1〕設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工作圖上所采用的基準(zhǔn)〔2〕工藝基準(zhǔn)是加工過程中所采用的基準(zhǔn)。又分為有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)等。①工序圖上用來確定本工序所加工外表加工后的尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)叫做工序基準(zhǔn)。②定位基準(zhǔn)是在加工中用作定位的基準(zhǔn)。③測量基準(zhǔn)是測量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。此外還有裝配過程中用于確定零、部件間相互位置的裝配基準(zhǔn)。要求掌握基準(zhǔn)的分類，定義，同等重要的是在訓(xùn)練中提高選擇基準(zhǔn)的能力。3.1.2定位基準(zhǔn)的選擇正確選擇定位基準(zhǔn)是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程和進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。定位基準(zhǔn)分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選用未經(jīng)加上過的毛坯外表作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用加工過的外表所作的定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的過程中，當(dāng)根據(jù)零件工作圖先選擇精基準(zhǔn)、后選粗基準(zhǔn)。結(jié)合整個(gè)工藝過程要進(jìn)行統(tǒng)一考慮，先行工序要為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。在加工中，首先使用的是粗基準(zhǔn)，但在選樣定位基準(zhǔn)時(shí)，為了保證零件的加工精度，首先考慮的是選擇精基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)選定以后，再考慮合理地選擇粗基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)掌握五個(gè)原那么：〔1〕基準(zhǔn)重合原那么以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，防止基準(zhǔn)不重合誤差，調(diào)整法加工零件時(shí)，如果基準(zhǔn)不重合將出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合誤差。所謂調(diào)整法，是在預(yù)先調(diào)整好刀具與機(jī)床的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對(duì)位置的加工方法。與之相對(duì)應(yīng)的是試切法加工，即試切一測量一調(diào)整一再試切，循環(huán)反復(fù)直到零件到達(dá)尺寸要求為止。試切法適用于單件小批生產(chǎn)下的逐個(gè)零件加工?！?〕基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來加工工件上的各個(gè)加工外表。以防止基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換帶來的誤差，利于保證各外表的位置精度,簡化工藝規(guī)程,夾具設(shè)計(jì)和制造縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。典型的基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么是軸類零件、盤類零件和箱體類零件。軸的精基準(zhǔn)為軸兩端的中心孔，齒輪是典型的盤類零件，常以中心孔及—個(gè)端面為精加工基準(zhǔn)，而箱體類常以一個(gè)平面及平面上的兩個(gè)定位用工藝孔為精基準(zhǔn)?！?〕自為基準(zhǔn)原那么當(dāng)某些精加工外表要求加工余量小而均勻時(shí)，可選擇該加工外表本身作為定位基準(zhǔn)，以搞高加工面本身的精度和外表質(zhì)量?！?〕互為基準(zhǔn)原那么能夠提高重要外表間的相互位置精度，或使加工余量小而均勻?！?〕裝夾方便原那么所選定位基準(zhǔn)應(yīng)能使工件定位穩(wěn)定，夾緊可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。以上每項(xiàng)原那么只能說明一個(gè)方面的問題，理想的情況是使基準(zhǔn)既“重合”又“統(tǒng)一”，同時(shí)又能使定位穩(wěn)定、可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。但實(shí)際運(yùn)用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行綜合分析，抓住主要矛盾，進(jìn)行合理選擇。還應(yīng)該指出，工件上的定位精基準(zhǔn)，一般應(yīng)是工件上具有較高精度要求的重要工作外表，但有時(shí)為了使基準(zhǔn)統(tǒng)一或定位可靠，操作方便，人為地制造一種基準(zhǔn)面，這些外表在零件的工件中并不起作用，僅僅在加工中起定位作用，如頂尖孔、工藝搭子等。這類基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，重點(diǎn)考慮如何保證各個(gè)加工面都能分配到合理的加工余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時(shí)還要為后續(xù)工序提供可靠精基準(zhǔn)。具體選擇一般應(yīng)遵以下原那么：〔1〕為了保證零件各個(gè)加工面都能分配到足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量最小的面為粗基準(zhǔn)。〔2〕為了保證零件上加工面與不加工面的相對(duì)位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。當(dāng)零件上有幾個(gè)加工面，應(yīng)選與加工面的相對(duì)位置要求高的不加工面為粗基準(zhǔn)?！?〕為了保證零件上重要外表加工余量均勻，應(yīng)選重要外表為粗基準(zhǔn)。零件上有些重要工作外表，精度很高，為了到達(dá)加工精度要求，在粗加工時(shí)就應(yīng)使其加工余量盡量均勻。以重要外表作粗基準(zhǔn)，在重要零件的加工中得到較多的應(yīng)用，例如機(jī)床主軸箱箱體的加工，通常是以主軸孔為粗基準(zhǔn)先加工底面或頂面，再以加工好的平面為精準(zhǔn)加工主軸孔及其他孔系，可以使精度要求高的主軸孔獲得均勻的加工余量?！?〕為了使定位穩(wěn)定、可靠，應(yīng)選毛坯尺寸和位置比擬可靠、平整光潔面作粗基準(zhǔn)。作為粗基準(zhǔn)的面應(yīng)無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時(shí)，還應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便?！?〕粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量防止重復(fù)使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準(zhǔn)是毛面，外表粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一粗基準(zhǔn)，兩次裝夾中加工出的外表就會(huì)產(chǎn)生較大的相互位置誤差。本套件件一和件二的上、下平面都要加工，基準(zhǔn)選擇原那么是互為基準(zhǔn)。即上平面為基準(zhǔn)加工下平面，工件重新裝夾后，已加工的下平面為基準(zhǔn)加工上平面。3.2確定裝夾方法〔1〕找正法找正是用工具〔或儀表〕根據(jù)工件上的有關(guān)基準(zhǔn)，找出工件在加工〔或裝配〕時(shí)的正確位置的過程。用找正法裝夾工件稱為找正裝夾。找正裝夾又可分為劃線找正法和直線找正法。①劃線找正法。如圖3-1所示，劃線找正法是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃分的線為基準(zhǔn)找正它的機(jī)床上的正確位置的一種裝夾方法。劃線找正法定位精度低，一般在0.2～0.5mm之間，因?yàn)閯澗€本身有一定的寬度，劃線又存在劃線誤差。劃線找正法廣泛用于單件小批生產(chǎn)中，尤其適用于形狀復(fù)雜而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、無法采用夾具裝夾的工件。圖3-1劃線找正法②直接找正法。如圖3-2所示，直接找正法是用劃針或儀表直接在機(jī)床上找正工件位置的裝夾方法。例如，用千分尺找正套筒零件的外圓，使被加工的內(nèi)控與外圓同軸。直接找正法生產(chǎn)效率低，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，一般只適用于單件小批生產(chǎn)中。圖3-2直接找正法〔2〕用夾具裝夾夾具是用以裝夾工件〔和引導(dǎo)刀具〕的裝置。數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)根本要求，一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能保證零件與機(jī)床坐標(biāo)系之間的準(zhǔn)確尺寸關(guān)系。依據(jù)零件毛料的狀態(tài)和數(shù)控機(jī)床的安裝要求，應(yīng)選取能保證加工質(zhì)量、滿足加工需要的夾具。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)：①當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。在成批生產(chǎn)時(shí)可以考慮采用專用夾具，同時(shí)要求夾具的結(jié)構(gòu)簡單。②裝夾零件要方便可靠，防止采用占機(jī)人工調(diào)整的裝夾方式，以縮短輔助時(shí)間，盡量采用液壓、氣動(dòng)或多工位夾具，以提高生產(chǎn)效率。③在數(shù)控機(jī)床上使用的夾具，要能夠安裝準(zhǔn)確，能保證工件和機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)位置和尺寸，力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。④盡量減少裝夾次數(shù)，做到一次裝夾后完成全部零件外表的加工或大多數(shù)外表的加工，以減少裝夾誤差，提高加工外表之間的相互位置精度，到達(dá)充分提高數(shù)控機(jī)床效率的目的?！?〕工件的定位工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個(gè)確定的正確加工位置。①六點(diǎn)定位原理工件在空間有六個(gè)自由度，即沿X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)自由度和繞X、Y、Z三個(gè)移動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)自由度A、B、C，如圖3-3所示。要確定工件在空間的位置，需要按一定的要求安排六個(gè)支撐點(diǎn)也就是通常所說的定位元件，以限制加工工件的自由度，這就是工件定位的“六點(diǎn)定位原理”。需要指出的是，工件形狀不同，定位外表不同，定位點(diǎn)的布置情況也各不相同。圖3-3工件在空間的六個(gè)自由度②限制自由度與工件加工要求的關(guān)系根據(jù)工件加工外表的不同加工要求，有些自由度對(duì)加工要求有影響，有些自由度對(duì)加工要求無影響，對(duì)加工要求有影響的自由度必須限制，而不影響加工要求的自由度不必限制。③完全定位與不完全定位工件的六個(gè)自由度都被限制的定位成為完全定位，工件被限制的自由度少于六個(gè)，但不影響加工要求的定位，成為不完全定位，完全定位和不完全定位是實(shí)際加工中工件最常用的定位方式。④工件安裝的根本原那么在數(shù)控機(jī)床上工件安裝的原那么與普通機(jī)床相同，也要合理地選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案。為了提高數(shù)控機(jī)床的效率，在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a)力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一。b)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工外表。c)防止采用占機(jī)調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能?！?〕工件的夾緊金屬切削加工過程中，為保證工件定位時(shí)確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產(chǎn)生位移和振動(dòng)，必須將工件夾緊。這種保證加工精度和平安生產(chǎn)的裝置稱為夾緊裝置。①對(duì)夾緊的根本要求a)工件在夾緊過程中，不能改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。b)夾緊力的大小適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中的位置不能發(fā)生任何變動(dòng)，又要使工件不產(chǎn)生大的夾緊變形；同時(shí)也要使得加工振動(dòng)現(xiàn)象盡可能小。c)操作方便、省力、平安。d)夾緊裝置的自動(dòng)化程度及復(fù)雜程度，應(yīng)與工件的批量大小相適應(yīng)。②夾緊力方向和夾緊點(diǎn)確實(shí)定a)夾緊力應(yīng)盡可能朝向主要定位基準(zhǔn)，這樣可以保證夾緊工件時(shí)不破壞工件的定位，影響工件的加工精度要求。b)夾緊力方向應(yīng)有利于減少夾緊力，要求能夠在最小的夾緊力作用下，完成零件的加工過程。c)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的方向和方位上，這一原那么對(duì)剛性較差的零件特別重要，可以保證零件的夾緊變形量最小。d)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近零件的加工外表，保證主要夾緊力的作用點(diǎn)與加工外表之間的距離最短，可有效提高零件裝夾的剛性，減少加工過程中的振動(dòng)。e)夾緊力的作用方向應(yīng)在定位支撐的有效范圍內(nèi)，不破壞零件的定位要求。3.3機(jī)床及工藝裝備的選擇在對(duì)機(jī)床的選擇中，我們應(yīng)該考慮一些因素：〔1〕機(jī)床規(guī)格應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)，及大件用大機(jī)床，小件用小機(jī)床?！?〕機(jī)床精度應(yīng)與工件加工精度要求相適應(yīng)。〔3〕機(jī)床的生產(chǎn)效率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。在確定數(shù)控機(jī)床加工時(shí)應(yīng)注意不同類型的零件應(yīng)選用不同的機(jī)床，該零件屬于組合件。本零件選擇大連數(shù)控銑床XD-40，而數(shù)控系統(tǒng)是使用FANUC0iMate-MB。由于選擇的是銑床，加工坐標(biāo)系容易產(chǎn)生偏差，所以在加工中對(duì)刀要特別注意對(duì)刀精度。3.3.1夾具的選擇機(jī)床夾具的種類很多，按使用的機(jī)床類型分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具等。而按專門化程度劃分來說，該零件使用的是立式加工中心。零件又屬于平面類零件，應(yīng)使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。這里我們使用的是精密平口虎鉗，型號(hào)為CV-160V，適用于銑床、立式加工中心。參數(shù)如下：鉗口寬度B為160mm左右,鉗口高度H為63mm，鉗口最大張開度L為200mm，定位鍵槽寬度A為18mm3.3.2刀具選擇選擇適宜的刀具和參數(shù)，對(duì)于金屬切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料選用硬質(zhì)合金，鉆頭和鉸刀選用高速鋼。且切削速度比高速鋼高4~10倍，但其沖擊韌性與抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼差。而銑刀種類繁多，在使用時(shí)要根據(jù)加工部位、外表粗糙度、精度等來選用，根據(jù)圖形的精度和加工部位來看，所選刀具卡見附錄。φ12整體合金刀具為精加工用刀具，一般情況下不做粗加工，如果加工中出現(xiàn)尖叫，或者是連續(xù)沖擊聲，這種現(xiàn)象說明切削參數(shù)選用不合理，充分冷卻在整個(gè)過程中是必不可少的。φ32的立銑刀應(yīng)采用側(cè)固刀柄，φ25內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀應(yīng)采用側(cè)固刀柄或強(qiáng)力彈簧夾套刀柄；φ20的立銑刀應(yīng)采用強(qiáng)力彈簧夾套刀柄；φ16H的鉸刀應(yīng)采用彈簧夾套刀柄；φ12整體硬質(zhì)合金立銑刀和φ8球頭刀可采用熱裝刀柄；φ11鉆頭和φ14擴(kuò)孔鉆應(yīng)采用彈簧夾套刀柄。對(duì)于刀具使用，要兼顧粗、精加工分開原那么，防止精加工刀具盡早磨損。機(jī)夾立銑刀，由于有螺旋升角，銑刀側(cè)刃直線性不好，不適合精加工。整體硬質(zhì)合金刀側(cè)刃直線性好，精度高，適合精加工使用，粗加工階段，應(yīng)盡可能不用φ12的整體硬質(zhì)合金銑刀，以備精加工使用。φ32立銑刀，用于平面粗、精加工，外輪廓粗加工，M42×1.5螺紋底孔銑孔。φ20立銑刀，用于內(nèi)外輪廓半精加工，腔槽底面精加工，M42×1.5螺紋底孔粗銑。φ12整體硬質(zhì)合金立銑刀，用于內(nèi)外輪廓精加工2-φ，鉸前精加工，M42×1.5螺紋底孔精加工。φ8球頭刀，用于圓弧面加工。φ11鉆頭，用于預(yù)鉆2-φ孔和φ12孔。φ14擴(kuò)孔鉆，用于擴(kuò)2-φ孔。φ16H7鉸刀，用于鉸2-φ孔。φ25鏜刀，用于螺紋加工。3.4確定工藝路線〔1〕工序的劃分在數(shù)控機(jī)床上加工零件與普通機(jī)加工相比，工序可以比擬集中。根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，數(shù)控加工工序的劃分有幾種方法。加工該零件按粗、精加工劃分工序，根據(jù)工件的加工精度要求、剛度和變形等因素，將零件的粗、精加工分開，先粗加工，后精加工?！?〕工步的劃分劃分工步主要是從加工精度和效率方面考慮。合理的工藝不僅要保證加工出符合圖樣要求的工件，同時(shí)應(yīng)使機(jī)床的功能得到充分發(fā)揮。因此，在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)工件的不同外表進(jìn)行加工。對(duì)于比擬復(fù)雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內(nèi)又細(xì)分工步。就本工件的加工而言，劃分時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)原那么：①同一加工外表按粗加工、半精加工、精加工依次完成，還是全部加工外表都先粗加工后精加工分開進(jìn)行，主要要依據(jù)零件的精度要求考慮。②對(duì)于既要加工平面又要加工孔的地方，可以采用“先面后孔“原那么劃分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因?yàn)殂娖矫鏁r(shí)切削力較大，工件易發(fā)生變形，而先銑平面后鏜孔，那么可使其變形有一段時(shí)間恢復(fù)，減少由于變形引起的對(duì)孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，那么銑削平面時(shí)極易在孔口產(chǎn)生飛邊、毛刺，進(jìn)而破壞孔的精度。③按所用刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用刀具集中的方法劃分工步，以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時(shí)間，提高加工效率。④在一次裝夾中，盡可能完成所有能加工的外表，有利于保證外表相互位置精度的要求?！?〕加工順序的安排加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛皮狀況，結(jié)合定位和夾緊的需要一起考慮，重點(diǎn)應(yīng)保證工件的剛性不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排應(yīng)遵循一些原那么：①基準(zhǔn)先行。上道工序的加工能為后面的工序提供精基準(zhǔn)和適宜的夾緊外表。②先面后孔，先簡單后復(fù)雜。③先粗后精，粗、精分開。④減少安裝次數(shù)。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，最好接連進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀和夾緊次數(shù)。該零件中2-φ的孔既是加工尺寸，又是工件自檢中尺寸傳遞基準(zhǔn)。由于工件在一次裝夾中要完成銑、鉆、鉸、外形和螺紋加工等工序，粗、精加工又不可能截然分開，再加上平口鉗夾緊力有限，毛坯經(jīng)過調(diào)質(zhì)后有一定的硬度，粗加工過程中，可能有微量位移現(xiàn)象發(fā)生。為了保證2-φ16孔對(duì)型面位置精度，正確的做法是各個(gè)加工部位粗、精加工完成后，再進(jìn)行2-φ16孔的精加工，這樣有利于保證整個(gè)零件的位置精度，工藝文件見附錄。3.5確定進(jìn)給路線在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為進(jìn)給路線。進(jìn)給路線不僅包括切削加工時(shí)的進(jìn)給路線，還包括刀具到位、對(duì)刀、退刀和換刀等一系列過程的刀具運(yùn)動(dòng)路線。進(jìn)給路線不僅反映了幾個(gè)內(nèi)容，也說明了加工順序。確定進(jìn)給路線。主要是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，因?yàn)榫庸さ倪M(jìn)給路線根本上是按零件的輪廓進(jìn)行的。在確定時(shí)還要注意一些問題：〔1〕選擇工件剛性破壞小的路線，以減少加工變形對(duì)加工精度的影響?！?〕尋求最短的進(jìn)給路線，以提高加工效率?！?〕切入和切出的路線應(yīng)考慮外延，以保證加工的外表質(zhì)量?！?〕完工時(shí)的最后一刀應(yīng)一次走刀連續(xù)加工，以免產(chǎn)生刀痕等缺陷。此外，確定進(jìn)給路線時(shí)，還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量大小、機(jī)床與刀具的剛度等情況，確定是一次進(jìn)給還是屢次進(jìn)給來完成加工，確定刀具的切入與切出方向以及在銑削加工中試采用順銑還是逆銑的銑削方式等。對(duì)件一的加工路線按照上面的原那么，首先我們要保證內(nèi)外型面2-φ位置精度。銑端面：粗精銑下端面→工件翻身→粗精銑上平面，上平面留余量0.1mm→粗銑零件周圍→銑肩面尺寸，深度10.1-5-0.05mm=5+0.15mm?！拨?2立鉆：預(yù)鉆2-φ、φ12、φ11的孔?！拨?1鉆頭〕銑孔：銑M42×1.5-H7螺紋底孔，銑孔深22+10=32mm〔φ32立銑刀〕半精銑：半精銑C曲線底面至尺寸，曲線C單邊留余量0.3mm→半精銑曲線a外輪廓，單邊留余量0.3mm→粗銑a曲線內(nèi)腔槽，單邊留余量2mm?！拨浙姷丁炽姸嗣妫恒娚隙嗣嬷脸叽??！拨?2立銑刀〕精銑：曲線a外輪廓至尺寸→半精銑曲線a內(nèi)腔槽，單邊留余量0.5mm分層銑〔每次2mm〕→高速精銑曲線a內(nèi)腔槽→銑b曲線內(nèi)腔槽至尺寸→銑C曲線內(nèi)腔槽至尺寸?！拨?2合金立銑刀〕銑孔：銑φ12孔→銑M42×1.5-H7螺紋底孔至φ41.5?！拨?2合金立銑刀〕擴(kuò)孔：擴(kuò)2-φ為2-φ16-0.05?！拨?4擴(kuò)孔鉆〕鉸孔：鉸2-φ孔。〔φ16H7鉸刀〕鏜螺紋：鏜M42×1.5螺紋至尺寸?！矄稳新菁y鏜刀〕件一的曲線a薄壁加工時(shí)，采取的措施是：內(nèi)腔槽留2mm余量，增加精銑外輪廓時(shí)加工部位剛性，用φ12合金立銑刀，高速精銑外輪廓至尺寸，用杠桿表檢測薄壁曲線對(duì)基面的垂直度。外輪廓到尺寸后，用φ20立銑刀，采用鉆銑方式，對(duì)內(nèi)腔槽做半精加工，留余量0.3mm。最后用φ12合金立銑刀，精銑內(nèi)腔槽至尺寸。各局部的走刀示意如圖3-4、3-5、圖3-4件一走刀示意圖圖3-5精銑b曲線內(nèi)腔槽走刀示意圖3-6精銑c曲線內(nèi)腔槽示意對(duì)于件二的加工路線，首先我們也要保證內(nèi)外型面對(duì)2-φ位置精度。銑端面：粗精銑下平面→工件翻身→粗精銑上平面，留余量0.1mm→粗銑零件周圍?！拨?2立銑刀〕鉆：預(yù)鉆2-φ、φ11的孔?！拨?1鉆頭〕半精銑：半精銑a曲線底面至尺寸，內(nèi)腔槽單邊留余量0.3mm，內(nèi)端面10.2保證10.3?！拨?0立銑刀〕銑端面：精銑上平面?！拨?2立銑刀〕精銑：精銑外輪廓2-φ，保證2-φ170+0.02→精銑內(nèi)腔槽保證尺寸、?！拨?2合金立銑刀〕擴(kuò)孔：擴(kuò)孔2-φ至2-φ?！拨?4擴(kuò)孔鉆〕鉸孔：鉸2-φ的孔?！拨?6鉸刀〕銑：精銑R3圓弧?！拨?球頭刀〕件二由外輪廓型面和內(nèi)腔槽組成。外輪廓型面有兩個(gè)mm尺寸外輪廓曲線由多個(gè)圓弧構(gòu)成，整個(gè)曲線加工，都應(yīng)該控制在此公差范圍內(nèi)，由于該型面壁較厚，具有一定剛性，所以粗精銑均采用順銑方式進(jìn)行。走刀示意可以參照件一的走刀路線圖。3.6切削用量及切削液的選擇在一定切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的主要手段。數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度Vc、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度，先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定切削速度。3.6.1切削參數(shù)對(duì)機(jī)械加工的影響〔1〕對(duì)加工質(zhì)量的影響①Vc的影響。因?yàn)閂c對(duì)切削溫度θ影響最大，所以Vc主要是通過θ來影響加工質(zhì)量。隨著Vc的增加，θ上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，使誤差加大。同時(shí)，工件外表層的熱應(yīng)力。金相組織也發(fā)生變化，使工件外表質(zhì)量下降。②f的影響。f主要是通過已加工外表的殘留面積來影響外表粗糙度的。在中等以上f時(shí)，降低f可降低外表粗糙度值;但當(dāng)?shù)退偾邢鳌?.05～0.15mm/r〕時(shí)，由于存在塑性變形故可使Ra增大。③的影響。主要是通過切削力來影響加工質(zhì)量的。隨著的增大，切削力成正比的增加，工藝系統(tǒng)發(fā)生變形、振動(dòng)等，使加工精度和外表粗糙度下降?！?〕對(duì)刀具使用壽命的影響刀具耐用度T與刀具總?cè)心ゴ螖?shù)n的乘積稱為刀具壽命。它是一把刀從開始到完全報(bào)廢所經(jīng)過的切削時(shí)間。對(duì)刀具壽命的影響主要從耐用度的影響來分析。Vc、f、增加時(shí)，刀具磨損加劇，耐用度降低，其中影響最大的是Vc，其次是f，影響最小的是，因此，貴重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大進(jìn)給量切削的?！?〕對(duì)生產(chǎn)效率的影響在一定的切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的主要手段。3.6.2背吃刀量〔端銑〕或側(cè)吃刀量〔圓周銑〕如圖3-7所示，背吃刀量為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm，端銑時(shí)為切削層深度，圓周銑削時(shí)為被加工外表的寬度。側(cè)吃刀量為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm，端銑時(shí)為被加工外表寬度，圓周銑削時(shí)為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對(duì)外表質(zhì)量要求決定?！?〕工件外表粗糙度要求為Ra3.2～12.5μm，分粗銑和半精銑兩步銑削加工，粗銑后留半精銑余量0.5～1.0mm。圖3-7銑刀銑削用量〔2〕工件外表粗糙度要求為Ra0.8～3.2μm，可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削加工。半精銑時(shí)端銑背吃刀量或圓周銑削側(cè)吃刀量取1.5～2mm，精銑時(shí)圓周銑側(cè)吃刀量取0.3～0.5mm，端銑背吃刀量取0.5～1mm。該工件的外表粗糙度為Ra3.2，孔及型腔粗糙度為Ra1.6，其余為Ra6.3。應(yīng)采用粗銑、精銑，件一總余量為1mm,件二的總余量為2.2mm。3.6.3進(jìn)給速度進(jìn)給速度指單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移，單位為mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量(單位為mm/z)有關(guān)。進(jìn)給速度的計(jì)算公式：=Zn〔3-1〕式中:每齒進(jìn)給量的選用主要取決于工件材料和刀具材料的機(jī)械性能、工件外表粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度高，工件外表粗糙度的要求高，工件剛性差或刀具強(qiáng)度低，值取小值,每齒進(jìn)給量的選用參考表見表3-1。表3-1銑刀每齒進(jìn)給量參考表工件材料每

齒

進(jìn)

給

量(mm/z)粗銑精銑高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼0.10～0.150.10～0.250.02～0.050.10～0.15鑄鐵0.12～0.200.15～0.30各刀具的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量根據(jù)表查得如表3-2。表3-2銑刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f刀具名稱φ32面銑刀φ20立銑刀φ25內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀φ11鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(mm/r)0.09～0.150.070.0350.1～0.2刀具名稱φ20立銑刀〔擴(kuò)孔〕φ16H7鉸刀φ12整體合金立銑刀φ8球頭刀每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(mm/r)0.080.160.050.053.6.4切削速度Vc表3-3銑削時(shí)的切削速度參考表工件材料硬度〔HBS〕切削速度Vc(m/min)高速鋼銑刀硬質(zhì)合金刀具鋼<22518～4266～150225～32512～3654～120鑄鐵325～4256～2136～75<19021～3666～150190～2609～1845～90160～3204.5～1021～30銑削的切削速度與刀具耐用度T、每齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)Z成反比，與銑刀直徑d成正比。其原因是、、、Z增大時(shí)，使同時(shí)工作齒數(shù)增多，刀刃負(fù)荷和切削熱增加，加快刀具磨損，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表3-3列出了銑削切削速度的參考值。而具體選用公式為=/1000〔3-2〕選用的參數(shù)如表3-4。表3-4銑削時(shí)的切削速度刀具名稱φ32面銑刀φ20立銑刀φ25內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀φ11鉆頭銑削速度Vc(mm/min)160～2502007025刀具名稱φ20立銑刀φ16H7鉸刀φ12整體合金立銑刀φ8球頭刀銑削速度Vc(mm/min)100151501503.6.5切削液的選擇切削液是為提高切削加工效率而使用的液體。它可有效地減小摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工外表質(zhì)量。切削液具有冷卻、潤滑、清洗和防銹作用，常用的切削液有乳化液和切削油。切削該工件時(shí)使用的是硬質(zhì)合金刀具，由于它的耐熱性好，所以一般不使用切削液。假設(shè)要使用，那么必須大量注射，以免硬質(zhì)合金刀具因冷熱不均產(chǎn)生裂紋。4UG造型與加工UG是一種功能強(qiáng)大的軟件，在本零件的造型中我們用到的是UG的建模和加工模塊。4.1實(shí)體造型首先我們要建立新文件，文件名只能是英文和數(shù)字組成。建好新文件后，分別對(duì)件一和件二進(jìn)行線架造型。4.1.1件一的實(shí)體造型件一的實(shí)體造型，首先為了便于做加工，所以新建一個(gè)平面，距XY平面42mm。在此平面上繪制一個(gè)180×180正方形，完成草圖后，向上拉伸36mm。以底板上平面為繪圖平面，進(jìn)入草圖繪制圖4-1，完成草圖后，向下拉伸求差5mm。圖4-1曲線C外輪廓以C曲線上平面為繪圖平面，繪制圖4-2草圖D向外輪廓，向上求和拉伸10mm。圖4-2D向外輪廓以C曲線上平面為繪圖平面，繪制圖4-3草圖b向輪廓，向下求差拉伸3mm。圖4-3b向輪廓以底板上平面為繪圖平面，繪制草圖4-4，2xφ向下求差拉伸20mm，2xφ11求和拉伸為通孔。圖4-4孔以D向型腔為繪圖平面，繪制草圖4-5中心孔，并求差拉伸為通孔。圖4-5中心孔以D向型腔為繪圖平面，繪制草圖4-6，孔求差拉伸22mm。單擊螺紋指令，以該孔作為螺紋的生成目標(biāo)，生成M42×1.5-7H深18螺紋，所有造型完成后，所生成的件一模型如圖4-7所示。圖4-6螺紋圖4-7件一模型4.1.2件二的實(shí)體造型件二的實(shí)體造型，在XY平面上繪制一個(gè)180×180正方形，完成草圖后，向上拉伸11.8mm。以底板上平面作為繪圖平面，繪制草圖4-8外輪廓圖形。向上求和拉伸5mm。圖4-8凸臺(tái)外輪廓以底板上平面為繪圖平面，繪制孔2xφ，草圖如4-9求差拉伸成通孔。圖4-9孔2xφ16以C曲線上平面為繪圖平面，繪制圖4-10草圖D向外輪廓，向下求差拉伸10.2mm圖4-10D向外輪廓以D向型腔為繪圖平面，繪制草圖4-11中心孔，并求差拉伸為通孔。圖4-11中心孔完成上述造型后，D向外輪廓進(jìn)行邊倒圓，半徑R3。所有造型完成后，所生成的件二模型如圖4-12所示。圖4-12件二模型4.2加工并生成程序通過草圖拉伸對(duì)毛坯進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)要確定毛坯中心在系統(tǒng)坐標(biāo)系〔繪圖坐標(biāo)系〕中的坐標(biāo)值。因?yàn)樵?/p>