典型配合零件的加工工艺设计

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1、XXXXXXXXXX 毕业设计 题目题目：典型配合零件的加工工艺设计 系 部 XXXXXX 专 业 名 称 数 控 技 术 班 级 XXXXXX 姓 名 X X X 学 号 XXXXXXXXXX 指 导 教 师 X X XXXX 年 XX 月 XX 日 1 1 绪论绪论 毕业设计是我们毕业前进行的一次综合性的总复习，也是一次理论联系实际的练 习，是对我们所学专业知识的全面检验，也是对所学知识的一种综合体现，把所学知 识能够运用到实际生产中，是我们学完大学基础课，以及大部分专业课后进行的。毕 业设计作为大学生最后的一项重要工作，势必有它独特的，无法比拟的作用。 此次设计主要是利用系统数控加工中心

2、对配合零件进行加工，主要通过对零件的 设计进行分析、数控加工工艺的选择和分析、工艺方案的确定、编写数控加工工艺文 件、编写数控车床加工程序和产品的最终检测。最后利用数控铣床加工出零件。零件 从外形设计到零件加工成产品完整的体现了零件的整个生产过程，检测了三年来的知 识积累情况，整个加工过程充分体现了数控铣床相对于普通车床的优越性，在加工精 度、零件复杂程度、加工时间等方面都具有普通数控车床不可替代的优越性。在提高 劳动效率、加工精度、操作的安全性方面是数控普车不可攀比的。该设计通过加工过 程体现了数控技术的优越性。配合零件的加工设计这个课题，因为它涉及到的知识面 较广，充分运用了所学的数控加工

3、工艺 、 机械制图等知识，从图形设计到公差 配合的选用，零件毛坯分析、机床的选择、刀具的选择、工艺文件的编制全过程，将 理论知识与实际操作紧密结合起来。 2 2 数控机床数控机床的选择的选择 数控基地设备：结合零件图分析，该零件有平面和型腔内的圆、圆弧、孔及槽等 构成，加工工序复杂。并为减换刀和对刀时间，保证良好精度要求。结合我院机床的 实际，最后确定为加工中心 KVC650。KVC650 加工中心配置 FANUC 0i-MC 控制系统，功 能全、性能可靠、操作方便。机床的各进给坐标轴的运动，采用数字式交流伺服驱动， 具有转矩脉冲小，低速运转平稳和噪音低等优点。机床主要参数见表 21。 表表

4、2 21 1 机床主要参数表机床主要参数表 工作台面尺寸 （长宽） 1370405（mm） 主轴锥孔/刀柄 形式 24ISO40 / BT40（MAS403） 工作台最大纵向行程 650mm 主配控制系统 FANUC 0iMate-MC 工作台最大横向行程 450mm 换刀时间（s） 6.5s 主轴箱垂向行程 500mm 主轴转速范围 606000( r/min) 工作台 T 型槽 （槽数-宽度间距） 5-1660mm 快速移动速度10000（mm/min） 主电动机功率5.5/7.5（kw）进给速度58000（mm/min） 脉冲当量（mm/脉冲） 0.001 工作台最大承载 (kg) 70

5、0kg 机床外形尺寸 (长宽高)(mm) 2540mm2520mm2710mm 机床重量(kg) 4000kg 图图 2 21 1 kvc650kvc650 机床机床 3 3 配合零件的加工工艺设计配合零件的加工工艺设计 3.1 零件图的分析零件图的分析 该零件的毛坯材料为 45 钢，毛坯尺寸为 110mm110mm30mm,根据零件图形、形 状、尺寸分析及毛坯分析。该零件主要由平面、轮廓、型腔、圆弧、等构成。形状比 较复杂，其零件加工工序较多。为保证其零件的加工精度，首先定位非常关键，其次 是机床、刀具、夹具等。经过分析可采用二次定位加工完成，按照基准面先行、先主 后次、先粗加工后精加工、先

6、面后孔的原则依次加工。 3.2 零件加工工艺性分析零件加工工艺性分析 3.2.1 零件的结构分析 零件形状如图所示，有轮廓加工，凹凸件的加工及打孔等，由于典型零件需要配 合的薄壁零件。形状比较简单，但是工序复杂，表面质量和精度要求高，所以从精度 要求上考虑，定位和工序安排比较关键。为了保证加工精度和表面质量，根据毛坯形 状和尺寸，分析采用两次定位（一次粗定位和一次精定位）装夹加工完成，按照基准 先主后次、先近后远、先里后外、先粗后精、先面后孔的原则依次划分工序。 3.2.2 加工余量的确定 根据精度要求，该图尺寸精度要求较高，即需要有余量的计算正确规定加工余量 的数值，是制定工艺的重要任务之一

7、。一般最小加工余量的大小决定于： （1） 表面粗糙度； （2） 表面缺陷层深度； （3） 表面几何形状误差； （4） 装夹的误差； 在具体确定工序的加工余量时，应根据下列条件选择大小： （1） 对最后的工序，加工余量应保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求； （2） 考虑加工方法，加工时的变形； 加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加加 工劳动，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，大大的增加了成本。但若 余量太小，又不能消除误差和缺陷，还可能产生不合格工件。因此必须合理的确定加 工余量。其方法有经验估算法、查表修正法，分析计算法。为避免产生废品，尽量加

8、 4 工余量偏大，留 0.5mm 余量精加工完成。 3.2.3 表面质量与精度的分析 查机械设计基础课程设计指导书知，方型零件外轮廓、凸台和上、下表面的 粗糙度为 Ra3.2um，其它表面粗糙度均为 Ra6.3um。如果定位不好可能会导致表面粗糙 度，加工精度难以达到要求。材料不得有裂纹和气孔，并锐边去毛刺。 3.3 毛坯选择毛坯选择 除去零件加工的尺寸，且两个零件加工后的尺寸均有差异，所以决定采用 110mm110mm30mm 的毛坯尺寸进行加工，该零件较为复杂，所以选择毛坯种类是 45 钢，根据学校现有设备进行考虑，根据生产需求考虑，此外，毛坯的扭曲变形量的 不同地方造成余量不充分，不稳定

9、，因此，要采用数控铣削加工，其加工面均有充分 的余量，尽量保证各表面余量均匀。 3.4 定位基准的选择定位基准的选择 选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求设计基准、工艺基准和编程基准统一， 这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装 夹次数。 因下表面作为精基准可以满足基准重合的原则。所以在加工中，先将零件的上表 面作为粗基准，铣出夹持面，再将夹持面作为精基准进行加工。如图 31 所示： 图图 3 31 1 定位基准图定位基准图 3.5 加工工艺路线设计加工工艺路线设计 3.5.1 工序的划分 按粗、精加工划分工序，在加工之前先切除毛坯的余量，再将其表面精加工

10、一次， 以保证粗、精加工的精度，即先粗加工后精加工，粗加工在普通机床加工，精加工在 加工中心进行加工。 按刀具划分工序，为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差， 按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽量用同一把刀具加工出可能加 工的所有部位，然后再换刀加工其他部位。 5 按零件装夹定位方式划分工序，由于此零件不是太复杂，加工外形时，以内形定 位，加工内型时以外形定位。 3.5.2 工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。同一表面按粗加工、半精加工、 精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。然后先铣面后镗孔，使 其有一段时间恢复，可减少由变形引

11、起的对孔的精度的影响。按刀具划分工步。 也可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率，先用一把刀粗加 工完表面，再把可以加工的轮廓加工完成，换刀将剩余轮廓加工完成，最后一把精车 洗刀将零件全部精铣完成。 3.5.3 加工顺序的安排 铣外轮廓精铣外轮廓翻面粗铣零件上平面翻面精铣零件上平面粗铣凸台 零件外轮廓精铣凸台零件外轮廓粗铣台阶圆弧凸台精铣台阶圆弧凸台钻 416mm 的孔钻 410 的通孔钻 416 的沉头孔洗掉夹持面去毛刺整理。 此方案的加零件一的加工方案：下料铣 3mm 夹持面粗铣上平面精铣上平面 粗工顺序是粗精铣上平面后对剩余的部分一一进行粗精加工。由于粗精加工同一个 部位都

12、是用的同一把刀，这有利于提高生产效率，也就是最佳方案了。 零件二的加工方案：下料铣 3mm 夹持面粗铣上平面精铣上平面粗铣外轮 廓精铣外轮廓粗花边形内腔精铣花边形内腔粗铣台阶形内腔圆弧精铣台阶 形内腔圆弧钻 410 的通孔去毛刺整理。 此方案的加工顺序是粗精铣上平面后对剩余的部分一一进行粗精加工。由于粗精 加工同一个部位都是用的同一把刀。所以选择此方案，这有利于提高生产效率，也是 最佳方案。 3.6 进给路线的确定进给路线的确定 确定进给路线时，要在保证被加工零件获得良好的加工精度和表面质量的前提下， 力求计算容易，走刀路线短，空刀时间。进给路线的确定与工件表面状况、要求的零 件表面质量、机床

13、进给机构的间隙、刀具的耐用度以及零件轮廓形状等有关: （1） 选择工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响； （2） 寻求最短的进给路线，以提高加工效率； （3） 切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量； 6 （4） 完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷； 3.7 夹具和量具的确定夹具和量具的确定 夹具是一种装夹工件的工艺设备，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处 理、配件、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工 艺设备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生率和产品的制造成本等。 专用夹具：一般在产品相对稳定、批量较大的生产中

14、采用各种专用夹具，可获得 较高的生产率和加工精度。除大批量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用 夹具，但在结构设计设计时要进行具体的技术经济分析。 在夹具的选择上主要考虑： （1） 夹紧机构或其它元件不得影响进给加工部位要敞开； （2） 必须保证最小的夹紧变形； （3） 装夹方便辅助时间应尽量短； （4） 对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行 加工，以提高加工效率； （5） 夹具结构应力求简单； （6） 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接； 注意事项： （1） 夹紧工件时要松紧适当，只能用手板紧手柄，不得借助其他工具夹力； （2） 强力作业

15、时，应尽量使力朝向固定钳身； （3） 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业； （4） 对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈； 经上综合分析，该方型零件应选用平口虎钳和一些辅助装夹的垫块垫片从工件侧 面夹紧,便可加工。 图图 3 32 2 平口虎钳平口虎钳 根据该零件的实际形状，需采用游标卡尺、千分尺、直尺等量具来测量。其量具 7 的使用表如表 31 所示： 表表 3 31 1 量具表量具表 规格 名称量程 （mm） 分度值（mm） 用途 游标卡尺 0-1500.02 主要用于测量内、外尺寸和深度等 千分尺 0-25 75-100 0.001 用于长度测量工具 直尺 0-1001 用来

16、测量工件的长度 3.8 刀具材料的选择刀具材料的选择 (1)高速钢 在 600 摄氏度仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬 质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击性较弱。不适合高速切削和硬 的材料。 (2)硬质合金 具有较高的红硬性，能在 800 摄氏度到 1000 摄氏度保持较好的加 工性能，允许切削速度就高速刚的 410 倍。复合碳化物系硬质合金在铣削金属的切 削中显示出极好的性能。于是，硬质合金得到了很大的普及。 综合我院机床以及加工材料为 45 钢分析，所用刀具采用硬质合金。 3.9 切削用量的选择切削用量的选择 3.9.1 切削深度的确定 铣削的深度大了，走刀的速度就会低下来，铣削的深度小了，走刀的速度就会提 上去。你一次可以吃二