弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计

弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计1摘 要这次设计内容涉及了机床夹具的设计及机械制造工艺、金属切削技术、公差配合、测量和数控加工程序等多个方面的专业知识。机械加工工艺是提高生产能力、降低企业成本和提高产品质量的一个非常重要的手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动的重要数据。专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造出的，在生产过程中它能有效的降低工作的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。首先针对零件进行整体分析。其中表面可以分为两组：一是上表面加工，二是下表面加工。然后就是下表面四个 M12 螺纹孔的加工，最后是对上表面 18 通孔的加工。接下来就是基面的选择、工序安排、工艺路线的制定、切削用量和工时的计算。最后就是 18 通孔的分析和计算，从而制定加工工艺。本设计对第五道工序钻孔进行了专用夹具设计。通过问题的提出和零件的重点技术分析来对夹具进行设计方案的确定，方案中包括了定位基准的选择，定位方式，钻模板的选择，夹紧方式选择等内容，然后进行夹具的总体设计和精度分析。关键词：弓锯床料架体，专用夹具设计，机械加工，定位，夹紧弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计2弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计张亚飞 1649141200 引言在经济生产不断发展的年代，人们对生产的要求也越来越高，因此对于制造业的要求也越来越高。然而制造出的产品要求高质、美观。数控加工技术是制造业所必须拥有的一项技术，它可以使制造变得高效、便捷，同时拥有高质量。为了提高劳动生产率，保证加工质量和降低劳动强度，在加工零件时，需要设计专用夹具。机械加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际综合应用，是对专业知识、技能的进一步提高。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。现针对制造出来弓锯床架体进行钻孔的加工工序，弓锯床主要是用来实现切削加工的构件，在机械工程中应用极其广泛。在设计弓锯床料架体加工工艺过程时要设计出各工序的夹具定位和夹紧方案，选择合理的加工方法，合理安排工艺路线，合理选择机床加工设备及相应的加工刀具、进给量、切削速度等用来保证其加工质量，提高加工精度。1 课题背景1.1 背景在近几十年里，数控技术正在迅速发展。从 1952 年试制成功的第一台三位数控铣床到现在几乎完善的人机对话式自动编制程序的数控装置，不得不说是是飞跃的发展。众所周知，发展源于需求，数控技术的研发势在必行。1952 年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。这台机床是一台试验性机床，到了 1954 年 11 月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司正式生产出来。 在 20 余年间，我国数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计3面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。改进数控技术势在必行。1.2 零件图结构分析图 1.1 弓锯床架体零件图如图 1.1 所示零件图，零件毛坯材料为 HT15-33，单件大批量生产。 从图 1.1 中可以看出，该零件的总体结构为架体类零件，零件主要由型腔、凸台、阶台、孔等特征组成。其轮廓曲线较复杂，主要由直线、圆弧组成，在编程时弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计4会有些难度，为了提高编程效率，可以选择软件编程，这样不仅能节约时间，同时也能保证程序的准确性。而且该零件对加工平面，平行度，垂直度以及孔的加工等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。1.3 零件的技术要求分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。从图 1.1 分析得知，该零件的尺寸精度要求有：（1）外轮廓：长 202mm 宽 194mm 的上表面，精度等级为未注尺寸公差按 IT12控制。长 285mm 宽 244mm 的下表面，精度等级为未注尺寸公差按 IT12 控制。表面粗糙度为 Ra6.3。（2）通孔：尺寸精度等级为 IT78 级，表面粗糙度要求为 Ra3.2。其余未注尺寸公差按 IT12 控制，未注表面粗糙度为 Ra6.3。从以上分析可知，该零件在大批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通立式数控铣床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。2 零件的加工工艺过程的分析2.1 定位基准的确定在制定工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置的精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序的安排都有很大影响。当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到家具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。选择定位基准时，是从保证工件加工精度的要求出发的，因此，定位基准的选择应该先选择粗基准，再选择精基准。2.1.1 粗基准的确定对于本零件而言，只需加工上下表面和孔，故无法选取不加工表面为基准。由弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计5于工艺上的需要，粗加工阶段就要将上表面加工精细，故以下表面为粗基准，铣上表面已达到图纸要求。2.1.2 精基准的确定考虑基准重合的要求，以加工过的上表面为精基准进行螺纹孔的加工。再以精加工完成的下表面为精基准加工 18 的通孔。在下一次安装加工出来的孔与平面间保证了位置重合度。2.2 零件的工艺分析该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加工过程，需要有较高的平面度和垂直度，某些地方（通孔等）需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。由于零件的结构比较复杂，加工时需要较复杂的夹具才能准确的定位，并保持适当的夹紧力，可以用压板进行定位加紧，并用支撑板和圆柱销进行辅助定位。同时基准面的选择也是很重要的。最开始先以零件下表面为粗基准，用铣刀粗铣出上表面，再以粗铣后的上表面为精基准粗铣下表面，再精铣下表面，再以上表面为基准，钻、攻丝 M12 螺纹孔。下表面完成后，之后以下表面为精基准，精铣上表面，并达到图纸要求尺寸。完成后用专用夹具以下表面为精基准钻扩铰 18 通孔。在加工过程中，应尽量减少安装的次数，以减少安装时带来的安装误差。3 数控加工工艺分析3.1 数控加工内容的确定弓锯床料架体是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料 HT15-33。铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计6由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，最好用成型铸造法，以减少加工余量和保证零件的结构准确性。最终选定的毛坯为铸件，单边多 2mm 余量，便于加工。毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。故其毛坯选择为铸件，毛坯材料为 HT15-33，毛坯尺寸为 244mm*285mm*280mm。3.2 数控加工设备的选用由于该零件属于单件大批量生产，因此考虑到生产效率等问题，要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床以及参考工序 2，3，4，6，分别进行粗铣，精铣，选用普通的XH714 型立式铣床最为合适如图 3.1， 机床参数见表 3.1。图 3.1 数控铣床 XH714 外形结构图表 3.1 数控铣床 XH714 的主要参数X 轴行程 700mm 工作台尺寸 900*400mmY 轴行程 400mm T 型槽 3-18-130mmZ 轴行程 500mm 最高转速 8000rpm主轴端面至工作台 100-600mm 主轴直径 120mm主轴中心至立柱 510mm 主轴锥孔 BT40X 轴快速移动 10m/min 冷却泵 AB-12Y 轴快速移动 10m/min 主电机功率 7.5KWZ 轴快速移动 8m/min 最大承重 500kg弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计7切削进给速度 4000mm/min 机床重量 3500kg3.3 毛坯的选择弓锯床架体是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料 HT15-33。铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理。对它提出的要求是：（1）保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量。（2）保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。3.4 加工工序的制定该零件的加工顺序为如表 3.2表 3.2 工艺过程卡工序号 工序名称 工序内容1 铸造1 .HT15-332 .铸件：244mm*285mm*280mm2 铣削 粗、精铣上端面及各种台阶3 铣削 粗、精铣下端面及各种台阶余量4 钻削 钻 12 孔到 11mm，扩孔到 12.175mm，攻螺纹 M125 钻削钻 18 孔到 15.6mm、扩孔到17.89mm、精铰孔至要求尺寸5 磨 磨各表面，去除所有残余的毛刺6 检验 按图纸技术要求检验7 上油入库3.5 进给路线的确定工序 2作为加工工件的第一道工序，以零件下表面为粗基准粗铣上表面以及各种台阶，如图 3.2。弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计8图 3.2 加工上表面工序 3完成上表面的首道工序后，其次以上表面为精基准，加工下表面。切削模式采用跟随周边，刀轴垂直于第一个平面 ，步距恒定 2mm，如图 3.3。图 3.3 加工下表面工序 7作为最后一道工序，也是夹具设计的目的，以零件下表面为精基准，钻扩铰18mm 孔，如图 3.4。弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计9图 3.4 18 孔加工3.6 刀具的选择合理的选择数控加工的刀具、夹具，是工艺处理工作中的重要内容，在数控加工中产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀具、夹具的制约，虽其大多数刀具、夹具与普通加工中所用的刀具、夹具基本相同，但对一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊的零件加工，所选用的刀具、夹具必须具有较高要求，或需做进一步的特殊处理，以满足数控加工的需求。一般优先采用标准刀具，必要的时候可以采用各种提高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。此外，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷涂层刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工需求，刀具材料应与工件材料相适应。数控加工所用的刀具在刀具性能上应高于普通加工中所用的刀具。所以选择数控加工刀具时，还应考虑以下几个方面：切削性能好 数控加工能采用大的背吃刀量和高进给速度，刀具必须要有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度达到 0.005mm 等。可靠性高 要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。耐用度高 数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计10床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀次数，从而提高数控机床的加工效率及保证加工质量。表 3.3 零件加工所需要用到的所有刀具。表 3.3 刀具卡片刀片工序号刀具号刀具各称 刀具型号型号 牌号刀尖半径(mm)刀柄型号23T014 刃标准可转位立铣刀EM90-32AP10NAPKT1003PDTR EB1220 0.8 MCLNR2020K12T024 刃标准可转位立铣刀EM90-32AP10NAPKT1003PDTR EB1220 0.8 MCLNR2020K124 T03 4 刃麻花钻 10.2-4D BT40-KPU16-100T04可调式单刃镗刀RBH25-35LAT05 螺旋丝锥 ZEM-B TBGH-09025 T06 4 刃麻花钻 10.2-4D BT40-ER16-60T07 可调式双刃镗 刀 RBH25-35LA BT40-ER20-60T08 可调式铰刀 AR-F BT40-ER20-603.7 切削用量的确定及计算工序 2：铣上表面切削速度：参考有关手册，确定 v=20m/min采用可转位立铣刀 =30mm,齿数 z=4。则wd= = r/min=127.4r/min3.1snwdv10302现选用 XH714 铣床，根据机床使用说明书，查表，取 =125r/min,故实际切削wn速度为V=19.6m/min当 nw=125r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为mf=0.08 4 125mm/min=40mm/minwzmnf弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计11刚好有 =50mm/minmf切削工时：由于铣刀的直径比工作表面窄，所以一刀就不可以铣完整个工作表面，于是可以用作图法得出铣刀的行程 1212mm。因此，机动工时为= =20min3.2mtin3012工序 3：铣下表面，下端保证总长为 224mm,上端保证总长 96cn,工步 1:粗铣，=0.08mm/ 齿zf切削速度：参考有关手册，确定 v=20m/min采用采用机夹可转位铣刀, =30mm,齿数 z=4,则wdr/min=127.4r/min5021现选用 XH714 立式铣床，取 =125r/min,故实际切削速度为wnV= = =19.6m/min10dmin/0125当 =125r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为wn mf=0.08 4 125mm/min=40mm/minwzmnf刚好有 =40mm/minmf切削工时：由于铣刀的直径比工作表面宽所以一刀就不可以铣完整个工作表面，于是可以用作图法得出铣刀的行程 1722,由于是两端，所以 =73 2=146mm 因此机动工l时为：= = min=27.7minmtfl30172工步 2:精铣下表面， =0.08mm/ 齿zf切削速度：参考有关手册，确定 v=45m/min采用采用高速钢圆柱形铣刀, =24mm,齿数 z=4,则wdns= = r/min=286.6r/minv10504现选用 X51 立式铣床，根据机床使用说明书，取 =300r/min,故实际切削速度为wn弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计12v= =47.1m/min10wndmin/035当 nw=300r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为f=0.08 8 300mm/min=192mm/minwzmnf切削工时：行程和粗铣的一样，所以切削工时为，= = min=20minmtfl241工序 5：钻 4-12 螺纹孔机床：数控钻床 Z525刀具：根据参照参考文献选 4 刃麻花钻头。 钻孔 11钻孔 11 时先采取的是钻 11 孔，再扩到 11.8。切削深度 ：pa8.5m进给量 ：取 。frf/30切削速度 ：取 。V.4s机床主轴转速 ：n，100.86539./min317vrd按照参考文献3表 3.131，取 0所以实际切削速度 ：v.1476.5/dns切削工时 被切削层长度 ：l42m刀具切入长度 ：13.3 17()015.9622rDlctgkctgm刀具切出长度 ： 取l4l32走刀次数为 1机动时间 ： jt260.5in.3jLfn弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计13 攻螺纹 M12刀具：选择螺旋丝锥。片型号：E403因钻孔 11 时先采取的是先钻到 11 孔再扩到 11.8切削深度 ：pa1.35m进给量 ：取 。f0.6/fr切削速度 ：取 。V4s机床主轴转速 ：n3.4100.62.78/min319vnrD取 5/mir所以实际切削速度 ：v3.149.750.2/06dms切削工时被切削层长度 ：l42刀具切入长度 有：11 19.7()20.8632rDdlctgkctgm刀具切出长度 ： ，取lm42l3走刀次数为 1机动时间 ：2jt30.16in.5jLfn工序 6：精铣上表面机床：XH714 数控铣床刀具：机夹可转位车刀 精铣，f z=0.08mm/ 齿切削速度：确定 v=35m/min采用机夹可转位铣刀，在 =30mm,齿数 z=4。则wdns= = r/min=223r/minv10503现选用 XH714 立式铣床，取 =210r/min,故实际切削速度为w弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计14V= = mm/min=32.97mm/min10wnd0215当 nw=210r/min 时，工作台的每分钟进给量 应为mf= =0.08 8 210mm/min=134.4mm/minmfwz查表知，刚好有 =130mm/minf切削工时：行程和粗加工一样，= = min=30.7minmtfl32417工序 7：钻孔 18 的孔， 工步 1:钻孔 15.6 孔 查相关的表知， =0.2mm/r, f min/5v选用 Z525 摇臂钻床，所以有：= = r/min=227r/minsnDv1075按机床选取 =265r/min。wn所以实际切削速度为：m/min=5.82m/min10265v切削工时： ml8min30.i.8t由于是两个孔，所以，切削用时为 min.6.2t工步 2:扩 17.89 由相关的表知， ， ，rf/15. in/3v机床不变，所以有:= = r/min=87r/minsnDv1013按机床选取 =85r/min.w所以实际的切削速度为m/min=2.93m/min1085v切削工时： ml1=0.078minmin85.t由于是两个孔，所以，切削用时为 min156.027.t工序 3:绞 18 的孔。查表知， , ,rf/9in/v选用 Z525 摇臂钻床，所以有弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计15= = r/min=199r/minsnDv1085按机床选取 =170r/minw所以实际切削速度为：=4.27m/minmin/1078v切削工时： ml5.7=1.78mini79.5t刀具切出 ： 取2l3ml42行程次数 ：i1机动时间 ：2jt2153.0.1in7jmlf所以加工工时 06injt3.8 切削力及夹紧力的计算刀具：4 刃可转位铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数： 015001顶 刃 0n侧 刃 601530rK4Dm6d2.5Lm2Z.8/famzap.2由参考文献55 表 129 可得铣削切削力的计算公式：0.98.0.135pzFafBzn有： 0.9.8.1.10.12054836.2()N根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：FKW安全系数 K 可按下式计算：6543210式中： 为各种因素的安全系数，查参考文献 5121 可知其公式参6数：弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计16123456.0,.,1.0,3KK由此可得： .310.56所以 8415()KWFN由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKfN21其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取 25.01fF= +G G 为工件自重zPNf4.321夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料铝合金钢 性能级数为 6.8 级MPaB06MPaBs4801螺钉疲劳极限： B9263.2.1极限应力幅： akma7.51li许用应力幅： MPSa3.li螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss=2.54 取s=4得 Pa120满足要求8.24cHdFMaNc153.经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计174 夹具设计4.1 问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是做加工直径 18 的通孔的专用夹具。4. 2 定位方案及定位元件的设计夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。工件通过两块支撑板的定位限制了工件X、Y轴的旋转以及Z轴的移动，如图4.1。图4.1 支撑板定位通过一块挡板的定位限制了工件Z轴的旋转以及X轴的移动,如图4.2。弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计18图4.2 挡板定位通过一个圆柱挡销定位限制了工件Y轴的移动，如图4.3图4.3 圆柱销定位4.3 夹紧方案及加紧装置的设计夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。夹紧装置的基本要求如下：弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计191. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置。在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。4.4 夹具方案的设计如图所示，为了加工通孔，必须使其完全定位。因此初步的设计方案如图 4.4。图 4.4 弓锯床料架体专用夹具装配图首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用: 由零件图可知，利用 18 的中心孔和零件的下表面作为定位基准，利用压板来进行压紧。采取的是手动压紧的方法。4.5 夹具的钻模板因为此次零件为大批量生产所以在加工这道工序孔时应采用快换钻套。当工件上被加工的孔需要再一次装夹下进行钻、扩、铰孔加工时，由于刀具直径依次增大，需采用外径相同而内孔尺寸随刀具变更的钻套来引导刀具。这就需要快换钻套来减少更换钻套的时间。快换钻套外圆与衬套的配合也采用加或等的配合。其紧固螺钉的凸肩比钻套台肩略高形成轴向间隙，这样去除钻套是无需松开螺钉，只需将快换弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计20钻套逆时针转一角度，使钻套削边正对螺钉头部时，即可卸下快换钻套。4.6 夹具的总体设计由于铣削加工切削用量及切削力较大，又是多刃断续切削，加工时易产生振动，因此设计铣床夹具时应注意：夹紧力要足够且反行程自锁；夹具的安装要准确可靠，即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置；夹具体要有足够的刚度和稳定性，结构要合理。工件通过两块支撑板的定位限制了工件 X、Y 轴的旋转以及 Z 轴的移动，通过一块挡板的定位限制了工件 Z 轴的旋转以及 X 轴的移动。通过一个圆柱挡销定位限制了工件 Y 轴的移动。4.7 夹具的精度分析作为初次设计夹具，达不到高精度，最为重要的加工 20 的加工，运用了支撑板与圆柱挡销的定位，完全限制了零件的 6 个自由度，以达到定位的要求。圆柱销固定在夹具体上，由于配合精度不高，可能导致多次装夹产生定位误差。在夹具的另一个定位元件，支撑板中，为了满足覆盖整个底平面，支撑板尺寸较大，为此，对其的精度要求就较大，一旦出现磨损或者偏移，可能导致整个工件Z 轴方向的偏移。5 数控加工程序的编制5.1 CAM 编程的一般步骤表 5.1 CAM 编程的一般步骤零件模型加工模块指定加工环境分析/生成辅助几何生成/修改“父”组 弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计21程序次序 加工刀具 几何体 加工方法生成/修改操作产生刀具路径校核后处理数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。为了节省编程时间，提高效率，保证刀具路径的正确性，选择该零件程序使用ug 软件进行自动编程。5.2 编程坐标系的确定由零件图可知，该零件的设计基准在零件的对称中心上，故在编程时将其编程原点设置在此处能够方便对刀和编程。其中钻孔的数控加工编程步骤如下：（一）创建刀具（1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入“创建刀具”对话框。（2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“drill” ，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“麻花钻头（DRILLING-TOOL） ”图标，并输入刀具名称DRILLING-TOOLD11，然后单击“应用” ，进入“刀具参数”对话框，设置参数后单击弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计22“确定” ，完成刀具的创建。（二）创建操作（1）在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。（2）在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“drill” ，然后在“操作子类型”中，选择型腔铣模板图标 PECK-DRILLING 啄钻。在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具 DRILLING-TOOLD11、几何体。在“创建操作”对话框中单击“确定” ，指定 16 个直径为 14 的孔、指定部件上表面作为起始平面、指定底面作为孔底、指定循环方式为跟随周边、进给和速度，如图 5.1 所示。图 5.1 钻孔操作设置界面（3）生成操作，如图 5.2 所示弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计23图 5.2 生成操作页面（4）加工走刀路线，具体二维加工效果图如图 5.3 所示图 5.3 走刀操作页面6 结论经过几个月的不懈拼搏，以及老师和各种参考书的帮助，我终于顺利完成了这次毕业夹具设计。我将大学里所学的各种专业课的知识融合在一起，第一次全面的运用已学知识进行自主设计，初步具备了各种设计分析能力。此外，我还温习了CAD/CAM 等软件知识，公数控加工工艺，机械制图等各门课程，学会了融会贯通，能够正确的分析实际情况中遇到的形位公差，定位误差，加工要求等等，我掌握了零件的加工过程分析、工艺的制定、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查阅相关手册、选择使用工艺装备，提高了自己的设计能力及独立思考能力，为我在未来的工作和学习中提供了丰富的经验。弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计24通过本次的毕业设计，让我在知识的实际运用上有所提高，不再是单单局限于对于知识的了解，而是可以灵活的运用与实际的设计之中。现在的我可以把理论和实际相结合，不仅仅会做零件，还会设计零件的夹具。虽然可能只是简单的夹具，但是我相信经过长时间的锻炼，我将会不断提高，在将来面对困难的夹具设计时也可以从容的面对。在实际的设计过程中，我发现在考虑问题上还有不够全面的地方，很多时候还需要老师的提点才能将缺漏补充完整。随着时间的推移，我觉得自己在不断的进步与成长，考虑问题的全面性也提高了。毕业设计不但是对三年来所学知识的一个汇总，也是为将来工作做一个事先的预习，让我们在面对今后工作时可以临危不乱，可以顺利完成工作，不再局限于书本，而是熟练地运用与工作之中，为今后的工作打下坚实的基础。. 弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计25参考文献1曹永洁，王凌云主编：典型零件数控加工工艺 .机械工业出版社：2015 年.2田培棠主编：夹具结构设计手册 .国防工业出版社：2011 年.3李名望主编：机械夹具选用简明手册 .化学工业出版社：2012 年.4徐宏海主编：数控机床刀具及其应用 .化学工业出版社：2010 年.5刘守勇，李增平主编：机械制造工艺与机床夹具.机械工业出版社：2013 年.6饶华球主编：机械制造技术基础 .电子工业出版社：2007 年.8陈明主编：制造技术基础 .国防工业出版社：2011 年.9吴拓主编：机械制造工艺与机床夹具.机械工业出版社：2006 年.10曾维林，吴连连主编：机械制造技术 .科学出版社：2009 年.11刘忠伟，邓英剑主编：先进制造技术 .国防工业出版社：2009 年.12王隆太主编：先进制造技术.机械工业出版社：2006 年.13贾振元，王福吉主编：机械制造技术基础 .科学出版社：2011 年.14孙召瑞，房玉胜主编：数控加工工艺.北京师范大学出版社：2006 年.弓锯床料架体数控加工工艺及夹具设计26附 录1 零件二维图2 零件三维图3 数控加工工艺过程卡片4 数控加工工序卡5 数控加工刀具卡片6 数控加工进给路线图7 数控加工程序8 弓锯床料架体专用夹具装配图9 弓锯床料架体专用夹具零件图-夹具体10 弓锯床料架体专用夹具零件图-压板11 弓锯床料架体专用夹具零件图-过渡板