1、杠桿的數(shù)控加工工藝、工裝設(shè)計及編程摘 要隨著科學技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，機械產(chǎn)品的更新速度越來越快，數(shù)控加工技術(shù)作為先進生產(chǎn)力的代表，是近年來機械工業(yè)的一大變革，在機械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。正確、實用的加工工藝又是體現(xiàn)出其優(yōu)越性的重要要素。本次設(shè)計題目為杠桿零件的數(shù)控加工工藝、工裝設(shè)計及編程。零件結(jié)構(gòu)較簡單，但零件形狀不規(guī)則；從零件的用途分析知其對各孔的尺寸精度要求較高，適合數(shù)控加工。由于加工要素主要為平面和孔，我選擇了XK714D數(shù)控銑床來實現(xiàn)其機加工。論文主要內(nèi)容為零件的數(shù)控加工工藝，及其工裝夾具設(shè)計和其數(shù)控加工程序。論文內(nèi)容包含了零件數(shù)控加工的生產(chǎn)周期的主要環(huán)節(jié)。其中

2、其加工工藝和工裝夾具的設(shè)計，是本次論文的重點。較之以前本零件的設(shè)計，此次設(shè)計中主要采用了先進的數(shù)控加工，且在數(shù)控銑床上使用一套工裝夾具即完成了其所有要求要素的全部機加工，操作簡便、快捷。不僅能有效提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，而且提高企業(yè)生產(chǎn)效益和市場競爭力。關(guān)鍵詞：杠桿，數(shù)控，銑床，工藝，工裝，編程THE NC MACHINING PROCESS，TOOLING DESIGN AND PROGRAMMING OF THE LEVERAGE ABSTRACTWith the rapid development of science and increasingly fierce economic

3、 competition, mechanical products update faster and faster. CNC machining technology as the representative of the advanced productive forces is a major change in machine industry in recent years, and plays an important role in the field of machinery and related industries. Correct and practical proc

4、essing technology is the key element to show its advantages.The subject of this design is lever part. Its structure is relatively simple, but its shape is irregular. From the use of the part , we know that the require of the holes size precision is high. So it is suited to product with CNC machine.

5、Its processing elements are planes and holes, so I choose XK714D CNC milling machine to achieve its machining process. This paper mainly include its CNC machining process, design of its fixture, and its CNC machining process program. It contains the main components in the production cycle of CNC mac

6、hining. Its processing technology and the design of fixture are the focus of this thesis.Comparing with previous design of this type of part, this paper mainly uses the advancing CNC machining, and uses a fixture to complete all the machining operation of all the required elements. The operation is

7、more simple and faster. It can increase productivity significantly, shorten the production cycle, improve production efficiency and market competitiveness.KEY WORDS: leverage; NC; milling machine; technology; equipment; programming目 錄前言1第1章 零件和毛坯的分析設(shè)計31.1 零件功用31.2 零件圖分析31.3 零件加工工藝性分析41.3.1 選擇數(shù)控銑削的加工

8、部位及內(nèi)容51.3.2 數(shù)控銑削加工零件的工藝性分析51.4 零件毛坯的選擇6第2章 零件加工工藝的制定102.1 加工方法的選擇102.2 工序的劃分112.3 定位基準的選擇122.4 加工方案的比較與制定132.5 切削用量的制定202.5.1 影響切削用量的因素分析202.5.2 切削用量的選擇202.5.3 工序一中切削用量的選擇262.5.4 工序二中切削用量的選擇26第3章 夾具設(shè)計與校核403.1 機床夾具的作用、分類與組成403.2 定位方案的設(shè)計413.3 夾緊方案的設(shè)計433.4 夾具體的設(shè)計443.5 夾具設(shè)計的校核443.6夾具設(shè)計的校核48結(jié)論48謝 辭49參考文獻

9、50附錄51附錄一. 杠桿零件的數(shù)控加工工藝51附錄二. 杠桿零件數(shù)控加工刀具卡片52附錄三. 杠桿零件數(shù)控加工工序一卡片53附錄四. 杠桿零件數(shù)控加工工序二卡片55附錄五. 杠桿零件數(shù)控加工程序57附錄六. 關(guān)于XK714D（漢川機床廠）數(shù)控銑床61外文資料翻譯64前言機械制造業(yè)是國家工業(yè)體系的重要基礎(chǔ)和國民經(jīng)濟的重要組成部分，是衡量一個國家科技水平的重要標志之一。制造業(yè)是人類財富在20世紀空前膨脹時的主要貢獻者，沒有制造業(yè)的發(fā)展就沒有今天人類的現(xiàn)代物質(zhì)文明。08年的金融危機肆虐全球，房產(chǎn)、金融、能源等市場在其沖擊之下，市場暴跌。但制造業(yè)，特別是中國的制造業(yè)，依然保持著“一方獨好”的態(tài)勢。特

10、別是國家提出的十大振興產(chǎn)業(yè)里，裝備制造業(yè)也占著十分重要的位置。加工工藝的制定在產(chǎn)品，或者零件的生產(chǎn)、機加工過程中起著至關(guān)重要的作用。每個零件都可以有幾種、十幾種甚至幾十種不同的加工工藝方案。但只有結(jié)合生產(chǎn)實際，才能在既滿足生產(chǎn)技術(shù)要求的前提下，又能保證零件的加工成本最低、生產(chǎn)周期最短、效率最高，實現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化。在當前的經(jīng)濟形勢下，金融危機的沖擊使機械制造業(yè)的市場競爭更加激烈。如何選用更加合理、科學的加工工藝與方法，成為了決定企業(yè)效益、前景、乃至生存的關(guān)鍵因素之一。20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應用。計算機及控制技術(shù)在機械制造設(shè)備中的應用是制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進步。

11、數(shù)控機床在中國制造業(yè)市場的全面普及，給中國機械制造業(yè)帶來了很大的發(fā)展機遇。但同時也應有與之相應的生產(chǎn)工藝。數(shù)控生產(chǎn)的加工工藝與傳統(tǒng)普通機床的生產(chǎn)工藝有其相似之處，但又有其自身特點。零件在數(shù)控機床上加工，做到了生產(chǎn)過程的自動化、智能化、簡單化、盡可能少的人工參與。同時還做到了最高的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)效益的最大增長。工裝設(shè)計是聯(lián)系零件和機床的紐帶。正確、合理的工裝設(shè)計能使零件快速的在機床上定位與夾緊，縮短準備時間與加工時間。零件的工裝應力求結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、定位準確、夾緊快速。一個合理的工裝設(shè)計，能很有效的提高零件的生產(chǎn)效率，降低其加工成本。數(shù)控加工程序是人指導數(shù)控機床完成機械運動與零件加工的命令。

12、數(shù)控程序的編制應在滿足機床和零件加工要求的條件下，最快最好地完成零件的加工。從零件圖中我們知道其主要加工為孔加工和面加工。結(jié)合生產(chǎn)實際，我選擇使用XK714D數(shù)控銑床（漢川機床廠）加工中心完成其全部切削加工。鑒于零件形狀不規(guī)則，工作時受力不大且穩(wěn)定，材料選擇HT200，毛坯選擇砂型鑄造取得即可滿足要求，且成本較低。因為其生產(chǎn)類型為中批至大批生產(chǎn)，且零件形狀不規(guī)則，沒有合適的通用夾具完成其定位與加工，故選擇設(shè)計專用夾具。這樣不僅能最大程度縮短其準備與加工時間，而且能降低其生產(chǎn)成本。該題目與以往設(shè)計的不同在于:一方面本次設(shè)計采用了數(shù)控加工，效率、成本、質(zhì)量等都有所提高；另一方面，本次設(shè)計工裝方面只

13、使用一套夾具便完成整個零件的所有機加工內(nèi)容，使加工和操作過程更加簡潔方便。本論文第一章為零件和毛坯的分析設(shè)計，第二章主要對加工工藝和工序卡片的制定；接下來是工裝設(shè)計，最后編制了零件生產(chǎn)的數(shù)控加工程序?？傊?，本課題的設(shè)計涉及了大一至大四所學的所有專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課，使我對大學所學內(nèi)容及專業(yè)方向和前景有了更系統(tǒng)、更完善的認識。第1章 零件和毛坯的分析設(shè)計1.1 零件功用精準、方便、實用是零件設(shè)計、加工的目的。因此，在設(shè)計、加工零件之前，應首先分析設(shè)計零件的使用場合、作用，以便在設(shè)計和制定加工方案時滿足其要求。我所設(shè)計的零件為等臂杠桿，其主要在機床中起支承、固定、傳遞力矩與扭矩的作用。1.2 零件圖

14、分析設(shè)計的等臂杠桿零件的實體圖與零件圖如圖1-1、1-2所示：圖1-1 等臂杠桿實體圖圖1-2 等臂杠桿零件圖分析圖1-2可知，該杠桿主要加工對象為平面和孔。從零件功用要求方面考慮，其中要求加工的表面有40（Ra12.5）、40（Ra6.3）、30（Ra12.5）面。從加工工藝方面考慮，為了在加工8（H7）孔時不致鉆頭引偏，應粗加工30圓柱（右）下底面。與面相比較，孔的加工要求相對比較苛刻。要加工的孔有25mm、10mm、2x8mm孔。從零件的功用方面考慮，上面四個孔的單個尺寸精度和表面精度都比較高，均為H7級精度。但各孔間的位置精度要求則較低，形狀僅為IT13IT14級精度。另外要求了各孔間

15、的平行度及孔與40圓柱端面的垂直度。故在加工時應考慮這些因素，以達到縮短加工時間、簡化加工工藝、降低制造成本的目的。總體上看，該零件形狀較不規(guī)則，但加工要求不是很高。1.3 零件加工工藝性分析毛坯圖1-3所示圖1-3 毛坯圖第2章 零件加工工藝的制定隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，在不同設(shè)備和技術(shù)條件下，同一零件的加工工藝路線會有較大的差別。但關(guān)鍵是要從現(xiàn)有加工條件出發(fā)，根據(jù)工件形狀結(jié)構(gòu)特點選擇合理的加工方法，劃分工序、確定加工路線和工件各個加工表面的加工順序，協(xié)調(diào)數(shù)控銑削工序之間的關(guān)系以及考慮整個工藝方案的經(jīng)濟性等。2.1 加工方法的選擇數(shù)控銑削加工對象的主要加工一般采用如下表2-1所示的方案。表2-1

16、 數(shù)控銑削一般方案序號加工表面加工方案所使用的刀具1平面內(nèi)外輪廓 X、Y、Z方向粗銑內(nèi)外輪廓分層半精銑輪廓高度方向分層精銑內(nèi)外輪廓精銑整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀機床可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀2空間曲面X、Y、Z方向粗銑曲面Z方向分層粗銑曲面半精銑曲面精銑整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀、球頭銑刀機床可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀、球頭銑刀3孔定尺寸刀具加工麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀、鏜刀銑削整體高速鋼或硬質(zhì)合金立銑刀機床可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金立銑刀4外螺紋螺紋銑刀銑削螺紋銑刀5內(nèi)螺紋攻絲絲錐螺紋銑刀銑削螺紋銑刀在數(shù)控銑床上加工平面主要采用端銑刀和立銑刀加工。粗銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT1113，Ra6.3Ra 25；精

17、銑的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT810，Ra1.6Ra 6.3。需要注意的是表面粗糙度要求較高時，應采用順銑。結(jié)合等臂杠桿零件自身的特點和尺寸要求，我選擇如下所示的加工方法：一.面的加工方法 40（Ra12.5）面、30（12.5）面選擇一次粗銑即可滿足要求；40（Ra6.3）面可選擇“粗銑半精銑”即可滿足要求。二.孔的加工方法孔加工前，為便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。對于精度要求較高、粗糙度值較小的表面，一般不能一次加工到規(guī)定尺寸，而要劃分加工階段逐步進行。該零件孔系加工方案的選擇如下：1. 25（H7

18、）孔 精度要求為H7級、表面粗糙度為Ra1.6m，尺寸精度和表面質(zhì)量都較高，故可選擇“鉆擴鉆粗鉸精鉸”方案2. 10（H7）孔、28（H7） 精度要求為H7級、表面粗糙度為Ra1.6，尺寸精度和便面質(zhì)量都較高，故可選擇“鉆粗鉸精鉸”方案2.2 工序的劃分在確定加工內(nèi)容和加工方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)加工部位的性質(zhì)、刀具使用情況以及現(xiàn)有的加工條件，將這些加工內(nèi)容安排在一個或幾個數(shù)控銑削加工工序中。一.工序集中原則 工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，而每一道工序的加工內(nèi)容較多。工序集中有利于采用高效的專用設(shè)備和數(shù)控機床；減少了數(shù)控設(shè)備數(shù)量、操作工人數(shù)和占地面積；工序數(shù)目少、工藝路線短、生產(chǎn)

19、組織工作簡單。二.工序分散原則 一般情況下，為了減少工件在加工中的周轉(zhuǎn)時間，提高數(shù)控銑床的利用率，保證加工精度要求，在數(shù)控銑削工序劃分時，盡量工序集中。當數(shù)控銑床數(shù)量較多，同時有相應的設(shè)備技術(shù)措施保證工件的定位精度，為了更合理的均勻機床的負荷，協(xié)調(diào)生產(chǎn)組織，也可以將加工內(nèi)容適當分散。在數(shù)控機床上加工零件，一般按工序集中原則劃分工序。常見的工序劃：分方法有以下幾種：1.按所用刀具劃分 即以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種劃分方法適用于工件的待加工表面較多，機床連續(xù)工作時間較長，加工程序的編制和檢查難度較大等情況。加工中心常用這種劃分工序。2.按工裝次數(shù)劃分 即以工件一次安裝完成的

20、那一部分工藝過程為一道工序。這種方法適用于加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后能到達質(zhì)量檢測狀第3章 夾具設(shè)計與校核3.1 機床夾具的作用、分類與組成一、機床夾具的作用1.保證加工精度 用機床夾具裝夾工件，能準確確定工件與刀具、機床之間的相對位置關(guān)系，可以保證加工精度。2.提高生產(chǎn)效率 機床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。3.減輕勞動強度 機床夾具采用機械、氣動、液動夾緊裝置，可以減輕工人的勞動強度。4.擴大機床的工藝范圍 利用機床夾具，能擴大機床的加工范圍，例如，在車床或鉆床上使用鏜模可以代替鏜床鏜孔，使車床、鉆床具有鏜床的功能。二、機床夾具的分類1按夾具的應用范圍分

21、類（1）通用夾具 通用夾具是指結(jié)構(gòu)已經(jīng)標準化，且有較大適用范圍的夾具，例如，車床用的三爪卡盤和四爪卡盤，銑床用的平口鉗及分度頭等。（2）專用機床夾具 專用機床夾具是針對某一工件的某道工序?qū)ｉT設(shè)計制造的夾具。用機床夾具適于在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、產(chǎn)量較大的場合應用。（3）組合夾具（4）成組夾具 （5）隨行夾具 2按使用機床類型分類機床類型不同，夾具結(jié)構(gòu)各異，由此可將夾具分為車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和組合機床夾具等類型。3按夾具動力源分類按夾具所用夾緊動力源，可將夾具分為手動夾緊夾具、氣動夾緊夾具、液壓夾緊夾具、氣液聯(lián)動夾緊夾具、電磁夾具、真空夾具等。三、專用機床夾具的組成夾具一般

22、由下列元件或裝置組成:1.定位元件 定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。2.夾緊裝置 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。3.對刀元件、導向元件 對刀元件、導向元件是指夾具中用于確定（或引導）刀具相對于夾具定位元件具有正確位置關(guān)系的元件，例如鉆套、鏜套、對刀塊等。4.連接元件 夾具連接元件是指用于確定夾具在機床上具有正確位置并與之連接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。5.其它元件及裝置 根據(jù)加工要求，有些夾具尚需設(shè)置分度轉(zhuǎn)位裝置、靠模裝置、工件抬起裝置和輔助支承等裝置。結(jié)論本文結(jié)合大學四年所學知識與工程實際，

23、主要完成了等臂杠桿零件的圖紙、毛坯、加工工藝、工裝夾具的分析與設(shè)計及加工程序的編制工作。首先，結(jié)合零件的功用，對零件圖進行了分析與修改。這其中主要完成了其主要尺寸要求的精度設(shè)計、零件圖繪制及毛坯圖的制定、毛坯制造方法的選擇等。其次，在對零件功用和零件圖分析的基礎(chǔ)上，分析其加工工藝性，并編制其加工工藝卡片及工序卡片。謝 辭本文從選題、方案論證到課題的研究都是在導師王長昕老師的全面、悉心指導下完成的。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的知識、豐富的創(chuàng)造力、高瞻遠矚的學術(shù)思想，以及敏銳的洞察力，良好的親和力始終令學生敬佩，并將影響我的一生。值此成文之際，謹向?qū)煴磉_我深深的敬意和衷心的感謝!我在河南科技大學學

24、習生活的四年中，得到了河南科技大學，特別是所在的機械工程系的老師們的耐心指導和無私幫助。老師們在平凡的教學崗位上參考文獻1 董玉紅.數(shù)控技術(shù).北京：高等教育出版社，20062 趙雪松，趙曉芬.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢：華中科技大學出版社，20063 張德泉，陳思夫，林彬.機械制造裝備及其設(shè)計.天津：天津大學出版， 20044 甘永立，幾何公差及檢測.上海：上海科學技術(shù)出版社，20085 吳宗澤，羅圣國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.北京：高等教育出版社，19996 楊黎明.機床夾具設(shè)計手冊.北京：國防工業(yè)出版社，19967 黃繼昌.簡明機械工人手冊.北京：人民郵電出版社，20088 王先奎.機械加工工藝

25、手冊.北京：機械工業(yè)出版社，20089 劉鴻文.材料力學.北京 ：高等教育出版社，200410 徐宏海.數(shù)控加工工藝.北京：化學工業(yè)出版社，200411 楊晉.機械制造工程實踐.蘭州：蘭州大學出版社，200612 李柱，徐振高，蔣向前.互換性與測量技術(shù).北京：高等教育出版社， 200413 許毓潮.機械設(shè)計與制造工藝簡明手冊.北京：水利電力出版社，198814 王坤，何小柏，汪信遠.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：高等教育出版社， 199515 紀明剛，濮良貴.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006附錄 附錄一. 杠桿零件的數(shù)控加工工藝機械加工工藝過程卡片零件名稱等臂杠桿零件圖號材料名稱灰鑄鐵毛坯種

26、類鑄造零件重量（kg）毛重第 頁牌號HT200尺寸19872凈重kg共 頁工序號工序內(nèi)容加工車間設(shè)備名稱及編號工藝裝備名稱及編號夾具刀具零件圖所示放法置于夾具體上，固定V形塊+活動V型塊+40（Ra6.3）面定位1粗銑40（Ra12.5）面、30（Ra12.5）面及底面數(shù)控銑XK714D自制專用夾具翻轉(zhuǎn)、零件圖所示放法置于夾具體上，固定V形塊+活動V型塊+40（Ra12.5）面定位數(shù)控銑XK714D自制專用夾具數(shù)控銑XK714D自制專用夾具數(shù)控銑XK714D自制專用夾具數(shù)控銑XK714D自制專用夾具3去毛刺鉗工臺4檢修、入庫檢修臺編制抄寫校對審核批準附錄二. 杠桿零件數(shù)控加工刀具卡片機械工藝卡

27、刀具卡片零件名稱工藝名稱機床等臂杠桿數(shù)控加工工藝數(shù)控銑床XK714D刀具編號刀具名稱刀具規(guī)格標準T01硬質(zhì)合金莫氏錐柄面銑刀D=63GB/T5342-1985T02中心鉆D=3.15GB/T6078.1-1998設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)數(shù)控銑床XK714D1夾具名稱夾具編號 切削液自制專用夾具工步號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度Vc（m/min）進給量f（mm/r）背吃刀量ap（mm）備注刀具刀具規(guī)格1以圖示A、B、C定位，夾緊后調(diào)節(jié)支承頂緊，銑40（Ra12.5）至要求6324060.2880.751.5自動銑30（Ra12.5）面至要求6324060.2880.

28、752自動編制校對審核批準日期2010.6附錄四. 杠桿零件數(shù)控加工工序二卡片河南科技大學機械加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號產(chǎn)品名稱零件名稱等臂杠桿共2頁第1頁車間工序號工序名稱材料牌號數(shù)控中心002孔及端面加工HT200毛坯種類毛坯外形尺寸每毛坯可制件數(shù)每臺件數(shù)鑄件198x7211設(shè)備名稱設(shè)備型號設(shè)備編號同時加工件數(shù)數(shù)控銑床XK714D1夾具名稱夾具編號切削液自制專用夾具001工步號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度VC（m/min）進給量f（mm/r）背吃刀量（mm）備注刀具刀具規(guī)格1接上工序翻轉(zhuǎn)裝夾，以D面+V型塊+活動V型塊定位；壓板壓緊，粗銑40（Ra6.3）面 T016330059.351.01.8自動2半精銑40（Ra6.3）面至要求尺寸，滿足精度要求Ra=6.3；T016340079.130.320.7自動3銑30（Ra12.5）面至要求T016330059.350.603.0自動4粗銑左30圓柱面T0163400自動5鉆10（H7）、2x8（H7）中心孔并孔口倒角T023.15中心鉆200019.780.033.15自動625（H7）孔口倒角T0390o倒角銑刀30018.000.31.0自動7鉆25（H7）孔至23T0423麻花鉆70050.550.453.