支架加工工艺及编程设计

江苏工程职业技术学院毕业设计（论文） 支架加工工艺及钻孔夹具设计摘要本篇毕业设计主要针对数控机床的加工及编程的介绍，对支架零件进行工艺性分析，包括加工工艺的选择和制定，还包括零件的程序的手工编制。文章的重点在于对支架的工艺性和力学性能分析，对加工工艺规程进行合理分析，对支架进行加工工艺的规程设计，包括了支架的数控铣削加工，并且介绍了数控铣的加工工艺及普通编程，以此支架进行数控铣的加工工艺编制和编程的设计，经过实践证明，经过合理地布置该零件的机械加工工艺方案，最终可以加工出合格的支架零件。关键词：机床；支架；数控；零件I目 录 摘 要I 1 零件结构工艺分析1 1.1支架零件的分析2 1.2刀具、量具的选择5 1.3确定毛坯的制作形式9 2 工艺规程设计1 2.1选择定位基准9 2.2制定工艺路线10 2.3选择加工设备和工艺设备11 2.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定11 3 确定切削用量及基本工时12 3.1工序20：粗铣、半精铣零件左右端面14 3.2工序30：粗铣、半精铣、精铣零件上下端面15 3.3工序40：铣深2MM凹台16 3.4工序50：铣通孔10 3.5工序60：粗镗、半精镗、精镗半圆孔17 3.6工序70：配钻2-M8通孔17 3.7工序80：钻、攻4-M8深10螺纹孔17 4 零件编程25 4.1粗铣、半精铣、精铣零件上下端面26 4.2铣深2MM凹台27 结 论29 参考文献30 致 谢311 零件结构工艺分析 当人们谈起制造行业中的发展时，很少谈到工件夹具，但是在零件生产的基本领域，正吹着改革之风。一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的推动架类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了夹具设计。整个设计得指导思想“简便、效率高、非常经济”。窗体底端1.1 支架零件的分析从零件图可知道，该零件为铸造零件，先采用铸造工件后，上下面及四周用铣床铣光后再进行机床加工，支架材料为HT200。支架左右表面可以先在普通铣床上完成，然后上下表面由于表面光洁度较高，所以采用在数控铣床上面完成。以下图1，图2分别为支架零件在零件图和毛坯图。 图1 支架零件图 图2 支架毛坯图1.2刀具、量具的选择从图纸图样分析，该图样需要用铣床铣的轮廓我们在铣轮廓时选用面铣刀。半圆孔孔采用粗镗、半精镗、精镗加工，然后深2MM凹台选择铣削加工，通孔选择铣削加工，2-M8螺孔孔选择钻、攻加工，量具可选用0-150mm为75-100mm的游标卡尺，外径千分尺，游标深度卡尺和内螺纹塞规测量等。1.3确定毛坯的制作形式确定毛坯件的制作形式，主要应该从以下几个方面来考虑：（1）零件的力学性能 相同的材料采用不同的毛坯制造形式，其力学性能有所不同。铸件的强度。压力浇注和压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸件依次递减；钢质零件的铸造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。( 2) 零件的结构形状和外形轮廓 形状复杂、力学性能要求不高可采用锻钢件。形状复杂和壁薄的毛坯不宜采用金属型铸造。尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由铸造。外形复杂较小的零件宜采用精密的铸造方式，以免机械加工。其直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用铸件。（3）生产纲领和生产批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方式，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。（4）现场生产条件和发展 应经过技术经济分析和论证。 该零件的材料为HT200，考虑到零件的形式及结构较为简单，所受的冲击力不大，且是大批生产，根据机械制造工艺设计简明手册表1.31，选择铸造中的翻砂铸造。2 工艺规程设计2.1选择定位基准 粗基准选择毛坯的左右端面，精基准选择已经铣削好的上下端面。2.2制定工艺路线 本次设计的零件是支架的加工工艺，根据先面后孔原则，本次先以内孔定位加工支架零件的各个面，然后再是孔。后续工序安排应当遵则。先粗加面，再粗加工孔。对于支架，需要精加面。按上述原则亦应工孔系，但在实际生产中互垂直。加工工后，将工件清净。清洗后用压净。保证零件于。根据以上规定，讲支架的加工工艺路线确定定如下：工艺路线一：10铸造毛坯20粗铣、半精铣零件左右端面30粗铣、半精铣、精铣零件上下端面40铣深2MM凹台50铣通孔60粗镗、半精镗、精镗半圆孔70配钻2-M8通孔80钻、攻4-M8深10螺纹孔90去除毛刺、飞边100检验工艺路线二：10铸造毛坯20粗铣、半精铣零件左右端面30粗铣、半精铣、精铣零件上下端面40铣深2MM凹台50粗镗、半精镗、精镗半圆孔60铣通孔70配钻2-M8通孔80钻、攻4-M8深10螺纹孔90去除毛刺、飞边100检验工艺路线三：10铸造毛坯20粗铣、半精铣零件左右端面30粗铣、半精铣、精铣零件上下端面40粗镗、半精镗、精镗半圆孔50铣深2MM凹台60铣通孔70配钻2-M8通孔80钻、攻4-M8深10螺纹孔90去除毛刺、飞边100检验 通虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，由于内孔面粗糙度达不到要求，综合选择方案一：10铸造毛坯20粗铣、半精铣零件左右端面30粗铣、半精铣、精铣零件上下端面40铣深2MM凹台50铣通孔60粗镗、半精镗、精镗半圆孔70配钻2-M8通孔80钻、攻4-M8深10螺纹孔90去除毛刺、飞边100检验2.3选择加工设备和工艺设备由图样分析，该图样需要铣削上下左右几个平面，铣面，钻孔，攻牙，镗半圆孔等，在这里我们在铣轮廓时选用面铣刀，内孔镗刀，钻头，丝攻等等。而钻削加工时我们可以选用麻花钻头，量具可选用0-150mm为75-100mm的测量游标卡尺，外径千分尺，游标深度卡尺、螺纹塞规等。2.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定(1)毛坯种类的选择由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸件作为毛坯的制作形式，从而提高劳动生产率，降低成本。(2)确定毛坯的加工余量根据毛坯制造方法采用的砂型铸造，查取机械制造工艺设计简明手册表2.2-5，“支架”零件材料采用铸造。材料为HT200，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。3 确定切削用量及基本工时工序10 粗铣、半精铣零件左右端面本工序为粗铣左右端面，所选刀具为硬质合金端铣刀。铣刀直径d=60mm,宽度L=80mm，齿数z=20。铣刀切削用量的选择铣刀的切削的用量。由于加工材料为HT200，=1HT200MPa，硬度为160180HBS，铸件，有外皮。故选择=8，=+5。已知铣削宽度=90mm，铣削深度mm。机床为X5032型立式铣床，工件装在平口钳中。（）确定每齿进给量切削用量简明手册表2.25，当铸铁硬度小于等于200HBS，刀具直径为14mm时，查切削用量简明手册表2.25，采用单面铣，故取（II）YW2刀具（c）涂层刀具。根据切削用量简明手册表3.7和表3.8，铣刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，由于铣刀的直径d=80mm，故铣刀的寿命T=180min。（）确定铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.27中公式计算：公式中=2HT200 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=80,=155,=2.3,=1.0。=91.16m/min=326.90r/min纵向进给量=235mm/min。每齿进给量为=160mm/min=0.08mm/z()检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当，z=10,，近似。根据XK5032型立式数控铣床说明书机床主轴允许的功率为，故，因此选择切削用量采用，即:，n=326.9r/min，m/min，。（VI)基本工时计算 根据切削用量简明手册可知，有一下公式：公式中，l=155mm，根据切削用量简明手册表3.26，铣刀入切量及超切量，则L=167mm。工序20：粗铣、半精铣、精铣零件上下端面上道工序为粗铣、半精铣零件左右端面，而本工序为粗铣、半精铣、精铣零件上下端面，所选刀具为硬质合金端铣刀。铣刀直径d=100mm,宽度L=80mm，齿数z=30，铣刀切削用量的选择（表1，图8）铣刀的切削用量。由于加工材料为HT200，=1HT200MPa，硬度为160180HBS，铸件，有外皮。故选择=8，=+5。已知铣削宽度=155mm，铣削深度mm。机床为XA5032型立式铣床，工件装在虎口钳中。（）确定每齿进给量切削用量简明手册表2.25，当可缎铸铁硬度小于等于200HBS，铣刀直径为14mm时，查切削用量简明手册表2，25，采用单面铣，故取（b）YW2刀具 （c）涂层刀具根据切削用量简明手册表3.7和表3.8，铣刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，由于铣刀的直径d=80mm，故铣刀的寿命T=180min。（）确定铣削速度和每分钟进给量切削用量简明手册（第3版）【M】 公式中=2HT200 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=40,=155,=2.3,=1.0。=HT200.58m/min=163.HT200r/min根据切削用量简明手册表3.30，XA5032立式铣床主轴转速表，选择n=300r/min，纵向进给量=235mm/min。每齿进给量为每齿进给量为=41.HT200mm/min=0.14mm/z()检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当，z=10,，近似。根据XA5032型立式铣床说明书机床主轴允许的功率为，故，因此选择切削用量采用，即:，n=300r/min，m/min，。(VI)基本工时计算根据切削用量简明手册可知，有一下公式：公式中，l=155mm，根据切削用量简明手册表3.26，铣刀入切量及超切量，则L=167mm。工序30：粗铣、半精铣、精铣零件上下端面本工序为粗铣、半精铣、精铣零件上下端面的工序,我们选择机床：数控铣床 ，型号为CK7132，功率P=9kw； 刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 查相关资料可得，刀具数据如下：d=20 1)铣削进宽度的选择根据实际工况，我们通过查相关资料可知12 这里取1.52)选择进给量经查表可知 0.3 3)选择速度经查表可知：所以：4)计算切削时间 查相关计算切削时间的资料 可知： 所以，5)计算铣削力 根据实际工况，我们通过机械制造工艺设计简明手册有 ：式中： 所以， 6)校核机床功率 查相关计算切削时间的资料有 所以，机床的功率足够 工序50：铣深2MM凹台 本工序为铣深2MM凹台的工序,我们选择机床：数控铣床 CK7132，功率P=20kw；刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 查相关资料可得刀具数据如下：d=60 Z=40； 1)铣削进宽度的选择根据实际工况，我们通过查相关资料可得可知12 这里取1.52)选择进给量经查表可知 0.3 3)选择速度经查表可知：所以：4)计算切削时间 查相关计算切削时间的资料 可知： 所以，5)计算铣削力 根据实际工况，我们通过机械制造工艺设计简明手册有 ：式中： 所以， 6)校核机床功率 查相关计算切削时间的资料有 所以，机床的功率足够工序70：铣通孔机床：普通铣床本工序为铣通孔的工序，所选刀具为硬质合金铣刀。铣刀直径d=10mm,齿数z=30。根据文献选择铣刀的几何形状。由于加工材料为HT200，铸件，有外皮。故选择=8，=+5。已知铣削宽度=21mm，铣削深度mm。机床为数控铣床，工件装在虎口钳中。（）确定每齿进给量根据文献12表3.5，当使用YG6，铣床功率为7.5Kw（文献12表3.30），采用对称铣，故取（）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命根据文献12表3.7和表3.8，铣刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，由于铣刀的直径d=80mm，故铣刀的寿命T=180min。（）确定铣削速度和每分钟进给量根据文献12表3.27中公式计算： 公式中 =2HT200 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=80,=50,=2.3,=1.0。 =91.16m/min = =326.90r/min根据文献12表3.30，数控铣床主轴转速表，选择n=300r/min，纵向进给量=235mm/min。实际切削速度和每齿进给量分别为 = =75.36m/min = =0.08mm/z()检验机床功率根据文献12表3.24，当，z=10,，近似。根据数控铣床说明书机床主轴允许的功率为，故，因此选择切削用量采用，即，n=300r/min，m/min，。2）基本工时计算 公式中，l=140mm，根据文献12表3.26，对称安装铣刀入切量及超切量，则L=152mm。3.11工序80：粗镗、半精镗、精镗半圆孔机床：T6113卧式镗床刀具：硬质合金钢刀具YG3X (1)粗、精镗孔粗镗孔切削深度：进给量：根据实际工况，我们通过实用机械工艺简明手册中2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：由实用机械工艺简明手册中，可以知道4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 即工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：精镗孔切削深度：进给量：根据切削深度，再由实用机械工艺简明手册中，可以知道4-66。因此确定进给量切削速度：由实用机械工艺简明手册中，可以知道4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度：工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间： 工序100:配钻2-M8通孔摇臂钻床：刀具：麻花钻头，M8丝攻 切削深度：进给量：根据实际工况，我们通过实用机械工艺简明手册中2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：由实用机械工艺简明手册中，可以知道4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 即工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：工序150：钻、攻4-M8深10螺纹孔本工序为钻、攻4-M8深10螺纹孔，在这里，我们选择机床：摇臂钻床。 刀具：麻花钻头，丝攻 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：d=16 1)钻削进宽度的选择根据实际工况，我们通过机械制造工艺设计简明手册3.127可知12 这里取1.52)钻削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.25 3)钻削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知： 所以，5)计算铣削力 根据实际工况，我们通过机械制造工艺设计简明手册有 ：式中： 所以， 6)校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够；4 零件编程 4.1粗铣、半精铣、精铣零件上下端面 本次是要对支架相关工序进行编程，编程部件的加工处理顺序，刀具运动轨迹的尺寸，工艺参数（主要运动和进给运动速度，切削深度）和辅助操作（刀，主轴反转，冷却液体开关，刀具等等。1）数控编程的分类 数控编程又可分为手工编程和自动编程两类。 手动编程，在制备过程的整个过程由手工完成。这就要求程序员不仅要熟悉常用的代码和编程规则，还必须有一个机械加工工艺知识和数值计算。为点或部分的几何形状的机械加工，常见的编程简单，程序并不多，且手动的编程，可以实现。自动编程是使用计算机来把人变成可以由数控的处理程序，这是说，大多数数控编程的工作来实现要执行的描绘信息到数控机床的一部分。2）编程方法的选择刀具路径的路径主要由直线，圆弧，并且点的坐标是方便的，所以加工程序是用手工编程。3）编程原点的确定 该零件为规则的回转型零件，其坐标原点可设在轴的两端面中心上，这样方便编程坐标的计算。其坐标原点如图3.1所示。 4.1粗铣、半精铣、精铣零件上下端面N10 G54 G17 G94 G90 设定加工参数N20 T03 M06 换T03号刀N30 M03 S1500 N40 G00 X0 Y0 Z100 设定退刀点N50 Z10N60 G01 Z-2.0 F250 第一刀下刀量N70 M98 P0001 调用O0001号子程序N80 Z-4 F250 第二刀下刀量N90 M98 P0001 调用O0001号子程序N100 Z-4 F200N110 G00 Z100N120 M05 M02O0001 子程序 N10 G01 G40 X0 Y10 定位在刀具半径中心N20 Z-2.0 第一次下刀N30 G03 X0 Y10 R10 圆弧插补加工R10N40 Z-4.0 第二次下刀N50 G02 X0 Y10 R10 圆弧插补加工R10N60 G00 X0 Y0 Z100N70 M99 子程序调用结束N80 4.2铣深2MM凹台N10 G54 G17 G94 G90 设定加工参数N20 T01 M06 换T01号刀N30 M03 S1500 N40 G00 X0 Y0 Z100 设定退刀点N50 Z10N60 G01 Z-2.0 F250 第一刀下刀量N70 M98 P0001 N80 Z-4 F250 第二刀下刀量N90 M98 P0001 N100 Z-4 F200N110 G00 Z100N120 M05 M02 主轴停止N130M30 程序复位并结束 结 论我在这次的毕业设计中，所选的课题是支架机械加工工艺规程及编程。首先做的是清楚的了解该零件的结构特点，然后进行数控加工工艺分析，这样才能制定出合理的加工工艺路线，在上述中我学会如何分析零件，如何制定正确的加工工艺路线。在工艺方面，还需要加工工序，根据工件最后所达到的精度，推算出工件的工序余量与工序尺寸，然后在计算工时定额。时间过得真快啊，转眼间三年时间都过去了，在这三年中，我学到了许多专业知识，就拿这次的毕业设计来说吧，我查阅了机械制造工艺编制及实施，机床夹具与编程，使我充分掌握了机床的设计方法和步骤，更重要的复习所学专业的知识，以前总认为学这些专业知识没用，那是我太天真了，当这次的毕业设计，它帮了我不少的忙，特别是机械制造工艺编制及实施这课对我的毕业设计帮助特别大，都怪上课没认真听讲，导致做毕业设计时要问比我学的好的同学，通过这次做毕业设计让我认识到学习不是个坏事，是为了自己的，还有学习这些知识精通的话对我们找个好工作有大大的帮助，总之我除了感谢我的老师和帮助过我的同学外更要感谢自己的。参考文献1 刘德荣，组合夹具结构简图的初步探讨，组合夹具，1982. (1) 2 孙已德，机床夹具图册M，北京：机械工业出版社，1984：20-23。3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册M，贵阳：贵州任命出版社，1983：42-50。4 刘友才，机床夹具设计 ，北京：机械工业出版社，1992 。5 孟少龙，机械加工工艺手册第1卷M，北京：机械工业出版社，1991。6 金属机械加工工艺人员手册修订组，金属机械加工工艺人员手册 M，上海：上海科学技术出版社，1979。7 李洪，机械加工工艺师手册M，北京：机械工业出版社，1990。8 马贤智，机械加工余量与公差手册M，北京：中国标准出版社，1994。9 上海金属切削技术协会，金属切削手册M，上海：上海科学技术出版社，1984。10 周永强，高等学校毕业设计指导M，北京：中国建材工业出版社，2002。11 薛源顺,机床夹具设计(第二版) M,机械工业出版社,2003.112 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M，重庆：重庆大学出版社，1995。13 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M，上海：上海科学技术出版社，1980。14 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M，银州：宁夏人民出版社，1991。15 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M，中国计量出版社，2000：9-19。16 哈尔滨工业大学,哈尔滨市教育局,专用机床夹具设计与制造,黑农江人民出版社,1979.1217 乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2005：4-17。I 43 致 谢岁月如梭，大学四年时间即将结束，这里严谨的学风，优美的校园环境使我的大学四年过的很充实和愉快。最后感谢机械学院和我的母校，南通职业大学这四年来对我的大力栽培。相信在大学中的所学所得必会用到以后的工作中，相信明天会更好。当我写到这里的时候，我心里是别提有多么的开心，不管前面的对与错，总之，我觉得自己做到这里已不错了，感谢蔡宏健老师和帮助我的同学一起到图书馆查资料的那些同学们，要不是你们恐怕我现在真不知道自己能做到哪里，首先您不仅在学习学业上对我以精心的指导，同时还在我改写论文时给我鼓励和支持，从这点看出老师当初选你当我的老师我是明智的，而且，通过这次写论文我知道遇到什么事总要靠别人来完成，现在我觉得这种想法是我错啦，也许自己做的比那些人做的会更好，同时，我要把这种态度放到工作当中，我相信我自己一定可以比别人做的出色。说实话，我从开始认真做毕业设计的时候，才领悟到知识确实是种强大的工具，我现在想来前面失去的，我想在通过在工作中补回来，想到这里自己说了句“呵呵”，但是话说回来，这次的毕业设计我花了挺大的功夫，虽然是苦，但心里挺开心的，我想如果大学这三年我好好来利用它的话，我的毕业设计不谈在班里第一个交，最少也在前十个人之前交，最后在这里衷心的对所有关心我帮助我的表达我由衷敬意，谢谢各位同学的帮助。I