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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告
報(bào)告(論文)題目
泵體零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)、
編程及夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書
作者所在系部
機(jī)電工程學(xué)院
作者所在專業(yè)
車輛工程
作者所在班級(jí)
B13142
作 者 姓 名
郝立新
作 者 學(xué) 號(hào)
201322375
指導(dǎo)教師姓名
趙秋芳
完 成 時(shí) 間
2017
年
6
月
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容為對(duì)泵體進(jìn)行數(shù)控工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，相應(yīng)工藝裝備設(shè)計(jì)以及加工所需數(shù)控編程的編寫。主要內(nèi)容包括機(jī)械加工工藝流程卡片一份；機(jī)械加工工序卡片一份；泵體零件圖、毛坯圖、夾具體非標(biāo)零件圖和夾具裝配圖,以及該工序需要的數(shù)控加工程序編程。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)零件機(jī)械制造的工藝和工序安排的問題進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了工序中鉆床和銑床專用夾具。并根據(jù)在公司實(shí)習(xí)期間所掌握的知識(shí)獨(dú)立完成了該工序的數(shù)控加工編程。
關(guān)鍵詞：泵體 工藝 編程 夾具
1
I
Abstract
This graduation design is designed for the design of numerical control process of the pump body, the design of the corresponding process equipment and the coding of nc programming required for processing. The main content consists of a copy of the process CARDS of mechanical processing. A copy of the machining process card; Pump body parts drawing, blank drawing, detail drawings of non-standard parts and fixture assembly drawing, and NC machining programming required by the process.
This graduation design analyzes the process and process arrangement of parts machineries, and designs the special fixture of drilling machine and milling machine in the process. According to the knowledge gained in the company's internship, the NC process programming is completed.
Keywords: pump body; process; programming; fixture
I
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 數(shù)控加工發(fā)展概況 2
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介 3
第2章零件的分析 4
2.1零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 4
第3章工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5
3.1選擇毛坯 5
3.2確定機(jī)械加工余量 5
3.3確定毛坯尺寸 5
3.4選擇加工方法，制定工藝路線 5
3.5工序設(shè)計(jì) 7
3.6確定切削用量 9
第4章 鉆床專用夾具設(shè)計(jì) 13
4.1定位方案 13
4.2夾緊機(jī)構(gòu) 13
4.3導(dǎo)向裝置 13
4.4夾具與機(jī)床連接元件 13
4.5夾具體 13
第5章 銑床專用夾具設(shè)計(jì) 14
5.1銑泵體左端面夾具設(shè)計(jì) 14
5.2夾緊機(jī)構(gòu) 14
5.3夾具與機(jī)床連接元件 14
5.4夾具體 14
第6章 數(shù)控加工程序編寫 15
6.1毛坯件分析 15
6.2程序編寫 15
結(jié) 論 16
致 謝 17
參考文獻(xiàn) 18
第1章 緒論
1.1 課題背景
本次設(shè)計(jì)為校企合作出題，因企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備全部為西門子系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，所以本次設(shè)計(jì)偏向數(shù)控工藝，強(qiáng)調(diào)學(xué)校教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合。所以本次設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵和難點(diǎn)主要在于如何應(yīng)用所學(xué)知識(shí)在公司現(xiàn)有機(jī)床基礎(chǔ)條件下完成零件的生產(chǎn)。目前公司現(xiàn)有機(jī)床種類較少，所以工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)將本著簡(jiǎn)單高效原則。本次設(shè)計(jì)將以貼近實(shí)際生產(chǎn)為主。
數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工生產(chǎn)中的一次歷史性改革。數(shù)字化信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)機(jī)床的加工生產(chǎn)精度有著很大的提高，更方便滿足設(shè)計(jì)要求。數(shù)控機(jī)床的精度主要由計(jì)算機(jī)及光電系統(tǒng)控制，在光柵尺的配合下，最大程度的減少了加工過(guò)程中的誤差，實(shí)現(xiàn)了更好的精度要求。普通的機(jī)床無(wú)法加工較為復(fù)雜的零部件，而數(shù)控機(jī)床則可通過(guò)多軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜曲面和造型的加工。數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能和工作臺(tái)調(diào)整大大減少重復(fù)裝夾所浪費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)也減少了重復(fù)裝夾造成的定位誤差。數(shù)控機(jī)床還可以對(duì)走刀路線進(jìn)行模擬，并可隨時(shí)調(diào)整加工程序，減少了廢品率。
作為機(jī)械生產(chǎn)制造中的關(guān)鍵要素，具備良好控制能力的機(jī)械裝置為機(jī)電一體化產(chǎn)品中主要構(gòu)成部分。而數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)床裝置中的運(yùn)用主要是將計(jì)算機(jī)控制設(shè)備連接在機(jī)床中，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制，即數(shù)控機(jī)床。其主要是把加工生產(chǎn)時(shí)需求的所有操作以及工藝程序等利用數(shù)字代碼進(jìn)行表不，然后利用控制介質(zhì)把有關(guān)數(shù)字信息錄入到專用或是通用的計(jì)算機(jī)中，這時(shí)利用計(jì)算機(jī)對(duì)所錄入的數(shù)據(jù)信息完成處理和計(jì)算，最后發(fā)出指令有效控制機(jī)床中的伺服系統(tǒng)或是其他相關(guān)執(zhí)行元件，生產(chǎn)制造需求的零部件。
因?yàn)檩斎胄畔?shù)據(jù)、存儲(chǔ)以及處理等相關(guān)功能可以通過(guò)編輯軟件實(shí)現(xiàn)，先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)在很大程度上提升了機(jī)械加工生產(chǎn)的靈活性，提升了裝置生產(chǎn)效率。同時(shí)，數(shù)控加工技術(shù)還可以提升產(chǎn)品的質(zhì)量。普通機(jī)床無(wú)法對(duì)比較復(fù)雜的零部件進(jìn)行加工，而通過(guò)改變數(shù)控有關(guān)技術(shù)工藝參數(shù)，就可以完成加工，因此比較便于實(shí)現(xiàn)換批加工與研發(fā)新產(chǎn)品。另外，數(shù)控技術(shù)還可以在一次裝夾工作后，實(shí)現(xiàn)許多道工序加工，不僅確保了產(chǎn)品的質(zhì)量以及加工精度，還在一定程度上節(jié)省了時(shí)間。運(yùn)用模塊化的規(guī)范工具，不但節(jié)省了換刀與安裝時(shí)間，加強(qiáng)了
工具自身的標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度以及工具整體管理水平，還比較利于完成計(jì)算機(jī)的輔助生產(chǎn)制造。
由于所學(xué)的知識(shí)所限，考慮的不夠全面，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教，提出您寶貴的建議。
1.2 數(shù)控加工發(fā)展概況
內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過(guò)程大致可以分為兩個(gè)階段：
第一階段：硬件數(shù)控時(shí)代，即N C時(shí)代。從硬件發(fā)展上來(lái)講這個(gè)時(shí)代的標(biāo)志為，從電子管、晶體管分離元件到小規(guī)模集成電路逐漸在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用。
第二階段：軟件數(shù)控時(shí)代，即CNC時(shí)代。這個(gè)時(shí)代的主要標(biāo)志在于計(jì)算機(jī)處理能力的發(fā)展對(duì)數(shù)控技術(shù)的提升。
數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控裝置、伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)床主體組成。
輸入數(shù)控裝置的程序指令，記錄在信息載體上，由程序讀入裝置接收，或由數(shù)控裝置的鍵盤直接手動(dòng)輸入。數(shù)控裝置包括了程序讀入裝置和由電子線路組成的輸入部分、運(yùn)算部分、控制部分和輸出部分等，其能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制、直線控制、連續(xù)軌跡控制三類。
伺服機(jī)構(gòu)向開環(huán)系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)三種類不斷提升，利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)、傳感器等先進(jìn)技術(shù)，使機(jī)床具有了很大的工藝適應(yīng)性能和連續(xù)穩(wěn)定工作的能力。
機(jī)床主體也隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對(duì)精度和穩(wěn)定性有了更高的要求，以便于更好地完成指令的動(dòng)作。
隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨于小型化和多功能化，具有完善的自診斷功能和自動(dòng)編程功能等，并廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，滿足了復(fù)雜零件和高精度的生產(chǎn)工藝，提高了對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在上世紀(jì)80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在上世紀(jì)90年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50%，庫(kù)存超過(guò)4個(gè)月。從1995年“九五”以后，國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)
支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用。尤其是在1999年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。
當(dāng)今世界工業(yè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的擁有量，反映了這個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)能力和國(guó)防實(shí)力。目前我國(guó)是全世界機(jī)床擁有量最多的國(guó)家(近300萬(wàn)臺(tái))，但我們的機(jī)床數(shù)控化率僅達(dá)到1.9%左右，這與西方工業(yè)國(guó)家一般能達(dá)到20%的差距太大。日本不到80萬(wàn)臺(tái)的機(jī)床，卻有近10倍于我國(guó)的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機(jī)床利用率、開動(dòng)率低，這是發(fā)展我國(guó)21世紀(jì)制造業(yè)必須首先解決的最主要問題。
國(guó)外現(xiàn)狀：目前，絕大多數(shù)國(guó)外生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，已廣泛采用了32的系統(tǒng)，而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床由于受到進(jìn)口技術(shù)的限制，大多采用的是16的系統(tǒng)。這就使得國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在功能上就先天不足，與國(guó)外數(shù)控機(jī)床相比，有明顯的差距。不論是加工中心或是數(shù)控車削中心，這類新型的數(shù)控設(shè)備均顯示出能滿足許多復(fù)雜零件在批量生產(chǎn)中的強(qiáng)大的生產(chǎn)力，一般均具有4一5軸連動(dòng)，一次裝夾可進(jìn)行多面加工的功能Csl在程序控制下，可進(jìn)行主軸立、臥式自動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換前后均可自動(dòng)換刀，五座標(biāo)控制，五座標(biāo)連動(dòng)，可以加工出六面體中的五面份次裝夾定位)及復(fù)雜的曲線型面和空間曲面體。計(jì)算機(jī)在機(jī)器制造的各個(gè)領(lǐng)域，已越來(lái)越被廣泛應(yīng)用，設(shè)備越來(lái)越趨向柔性化、智能化、多功能化。
1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)介
內(nèi)容簡(jiǎn)介：本次設(shè)計(jì)主要分為工藝設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、程序編寫三個(gè)部分。
工藝設(shè)計(jì)部分加工余量主要參考《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》計(jì)算得，進(jìn)而確定了毛坯尺寸。根據(jù)粗基礎(chǔ)選擇原選擇了加工的粗基準(zhǔn)工藝作為機(jī)械制造業(yè)中最為活躍、最為重要的角色，通過(guò)采用不同的工藝可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精益生產(chǎn)從而降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。畢業(yè)設(shè)計(jì)試一次實(shí)踐性的學(xué)習(xí)將理論和實(shí)踐相結(jié)合。本次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的理論知識(shí)，查詢相關(guān)資料獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
機(jī)床夾具是機(jī)械制造業(yè)中不可或缺的重要工藝裝備，可以保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，使用專用夾具還可以改變?cè)瓩C(jī)床的用途和擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能，所以，夾具在機(jī)械加工中發(fā)揮著重要的作用，大量專用機(jī)床夾具的采用為大批量生產(chǎn)提供了必要的條件。
程序編寫，自己根據(jù)在公司實(shí)習(xí)期間所掌握的知識(shí)獨(dú)立完成了該工序的數(shù)控加工編程。并對(duì)程序進(jìn)行了模擬。在程序編寫方面本著高效精準(zhǔn)原則，避免多余走刀。編程時(shí)充分考慮機(jī)床條件，提高精度和效率
第2章零件的分析
2.1零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
2.1.1 零件的作用
泵體類是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，他將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個(gè)整體，是他們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)的傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。泵體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。
2.1.2零件的工藝分析
通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。以下是泵體需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求和粗糙度。
（1）泵體底面的粗糙度為12.5μm；左端面粗糙度為3.2μm；右端面粗糙度為12.5μm；兩側(cè)的凸臺(tái)表面粗超度Ra=12.5μm;底面兩個(gè)φ9的通孔粗超度為12.5μm，底面兩個(gè)φ20深度為2mm的孔粗超度為12.5μm。
（2）孔φ60H7，粗糙度為3.2μm，對(duì)于左端面的垂直度為0.02；
（3）孔φ15H7，粗糙度為3.2μm，對(duì)于φ60H7的同軸度為0.02。
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
2.1.3零件的生產(chǎn)類型
零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批量生產(chǎn)。泵體的三維零件圖如圖2-1所示。
圖2-1 泵體的三維零件圖
第3章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1選擇毛坯
該零件材料為HT200，零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，為使零件有較好的力學(xué)性能，保證零件工作可靠，故采用機(jī)器鑄造成形，以提高生產(chǎn)效率。
3.2確定機(jī)械加工余量
根據(jù)李益民《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》(以下簡(jiǎn)稱《工藝手冊(cè)》)鑄件的材料和鑄造方法確定毛坯鑄件典型的機(jī)械加工余量等級(jí)表，查詢?nèi)缓蟛槿¤T件的機(jī)械加工余量表得；左端面的單邊余量在厚度方向?yàn)?.4mm，右端面的單邊余量在厚度方向?yàn)?.4mm；底面的加工余量為1.4mm；兩側(cè)凸臺(tái)的單邊加工余量為1.4mm；Φ60H7的孔的單面余量查表得0.7mm。
3.3確定毛坯尺寸
毛坯尺寸為零件的尺寸加上所查得的加工余量值。
（1）確定圓角半徑需要加工的和不需要加工的過(guò)度表面處圓角半徑為R=2mm；其余的圓角半徑為R3～R5。
（2）確定拔模斜度查表得：拔模斜度為5°。
（3）確定分模位置：選擇在主視圖中距左端面28mm處的平面為分模面。
3.4選擇加工方法，制定工藝路線
3.4.1定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇：按基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；選擇余量較小的表面作為粗基準(zhǔn)。選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)。若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)以零件的左端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇：考慮工序中多次用到“一面兩孔”定位根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則使用底面作為精基準(zhǔn)，考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，選擇Φ60H7孔為精基準(zhǔn)。
3.4.2零件各表面加工方法的選擇
（1）泵體的底。表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗銑。
（2）泵體的右端面。表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗銑。
（3）泵體兩側(cè)的凸臺(tái)。表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗銑。
（4）Φ60H7的孔。公差等級(jí)為IT7，內(nèi)表面粗糙度為Ra3.2，由于該孔在鑄造是已經(jīng)鑄出來(lái)了，所以需要先進(jìn)行粗鏜，再進(jìn)行半精鏜，可達(dá)到7級(jí)精度。
（5）泵體的左端面。表面粗糙度為Ra3.2，且要與孔Φ60H7的軸線保證0.02的垂直度，需先進(jìn)行粗銑，再進(jìn)行半精銑。
（6）Φ15H7的孔。公差等級(jí)為IT7，內(nèi)表面粗糙度為Ra3.2，與孔Φ60H7要滿足0.02的同軸度，所以要以孔Φ60H7為定位基準(zhǔn)，需先鉆，再擴(kuò)孔，然后進(jìn)行粗精鉸可達(dá)到要求。
（7）Φ22的孔。表面粗糙度為Ra12.5，只需锪鉆就能達(dá)到要求。
（8）底座上兩個(gè)Φ9的孔。表面粗糙度為Ra25，只需鉆即可。
（9）底座上兩個(gè)Φ20的孔。表面粗糙度為Ra12.5，需用平底锪鉆。
（10）6個(gè)M6T14的螺紋孔。先鉆孔，再用絲錐攻螺紋。
（11）3個(gè)M4T10的螺紋孔。先鉆孔，再用絲錐攻螺紋。
（12）2個(gè)G1/8的螺紋通孔。先鉆孔，再用絲錐攻螺紋。
（13）7°的斜面。表面粗超度為Ra12.5，只需用車床粗車就可以。
（14）1X45°倒角。表面粗超度為Ra12.5，只需用車床粗車就可以。
3.4.3制定工藝路線
工序1：備料鑄造毛坯。
工序2：熱處理。
工序3：粗銑泵體底面。
工序4：鉆底座上兩個(gè)Φ9的孔。
工序5：鉆底座上兩個(gè)Φ20的孔。
工序6：粗銑泵體右端面。
工序7：粗銑-半精銑泵體的左端面。
工序8：粗鏜-半精鏜Φ60H7的孔。
工序9：鉆-擴(kuò)-鉸Φ15H7的孔。
工序10：锪鉆Φ22的孔。
工序11：絲錐功6個(gè)M6T14的螺紋孔。
工序12：絲錐功3個(gè)M4T10的螺紋孔。
工序13：粗銑泵體兩側(cè)的凸臺(tái)。
工序14：絲錐功2個(gè)G1/8的螺紋通孔。
工序15：車7°的斜面。
工序16：車1X45°倒角。
工序17: 清洗。
工序18: 終檢。
3.5工序設(shè)計(jì)
3.5.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備
工序表如表3-1所示：
表3-1 工序表
工序號(hào)
設(shè)備
工 藝 裝 備
工序1
備料鑄造
工序2
熱處理
工序3
落地式鏜銑床
硬質(zhì)合金面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序4
Z525組合鉆床
帶導(dǎo)柱直柄麻花鉆、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序5
Z525組合鉆床
帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序6
落地式鏜銑床
高速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序7
落地式鏜銑床
高速鋼套式面銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序8
落地式鏜銑床
鏜刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具
工序9
Z525組合鉆床
麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具
工序10
Z525組合鉆床
平底锪鉆、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序11
Z525組合鉆床
麻花鉆、細(xì)柄機(jī)用絲錐、卡尺、專用夾具
工序12
Z525組合鉆床
麻花鉆、細(xì)柄機(jī)用絲錐、卡尺、專用夾具
工序13
Z525組合鉆床
麻花鉆、機(jī)用絲錐、卡尺、專用夾具
工序14
Z525組合鉆床
麻花鉆、機(jī)用絲錐、卡尺、專用夾具
工序15
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
工序16
車床CA6140
車刀、卡尺、三爪卡盤
工序17
清洗機(jī)
工序18
終檢
塞規(guī)、百分表、卡尺等
3.5.2確定工序尺寸
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為:
（工序Ⅸ）由表2-28可查得，孔Φ15mm的精鉸余量Z精絞=0.05mm；粗鉸余量=0.1mm，擴(kuò)孔鉆的余量=0.85mm確定工序尺寸一般的方法是，有加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注。當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序的加工余量有關(guān)。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，工藝尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。
（工序Ⅰ）備料鑄造。
（工序Ⅱ）熱處理。
（工序Ⅲ） 粗銑底面11.4mm 余量1.4mm。
（工序Ⅳ）由《工藝手冊(cè)》P84表3.1-6采用直柄麻花鉆鉆兩個(gè)Φ9孔。
（工序Ⅴ）由《工藝手冊(cè)》P90表3.1-14采用導(dǎo)柱平底锪鉆鉆兩個(gè)Φ20孔。
（工序Ⅵ）粗銑泵體右端面去除材料1.4mm。
（工序Ⅶ）粗銑泵體左端面去除材料1mm 半精銑去除材料0.4mm。
（工序Ⅷ）鏜Φ60孔查詢手冊(cè)采用逆推確定各工序余量孔Φ60的粗鏜余量0.6mm；半精鏜余量0.3mm；精鏜余量0.1mm。查表確定各工步尺寸的加工精度等級(jí)為，粗鏜：IT9；半精鏜：IT8；精鏜：IT7；根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，粗鏜0.074mm；半精鏜0.046mm；精鏜0.03mm。
。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級(jí)為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12；根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm；粗鉸：0.058mm
擴(kuò)孔鉆：0.15mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，精鉸：Φmm；粗鉸:Φ，擴(kuò)孔：Φmm.
（工序Ⅹ）由《工藝手冊(cè)》P90表3.1-14采用導(dǎo)柱平底锪鉆鉆Φ22孔
（工序Ⅺ）用絲錐攻6個(gè)M6T14的螺紋孔。選用粗牙普通螺紋，攻螺紋前首先鉆孔.查詢《工藝手冊(cè)》P83用直柄麻花鉆鉆Φ5孔之后查表3.1-47 P112選用細(xì)柄機(jī)用和手用絲錐代號(hào)M6 d=6。
（工序Ⅻ）用絲錐攻3×M4T10的螺紋孔。同上先鉆Φ3.3孔后查表3.1-47 P112選用細(xì)柄機(jī)用和手用絲錐代號(hào)M4 d=4。
（工序ⅩⅢ）銑泵體兩側(cè)凸臺(tái)去除兩側(cè)單邊余量各1.4mm。
（工序ⅩⅣ）攻螺紋2個(gè)G1/8之前用直柄麻花鉆鉆Φ7.8孔。
（工序ⅩⅤ）車70斜面。
（工序ⅩⅥ）車1×450倒角。
3.6確定切削用量
3.6.1切削用量的計(jì)算
3.6.1.1 粗銑底面：
（1）被吃刀量的確由于加工余量不大故可一次走刀切完ap=1.4mm。
（2）進(jìn)給量的確定,當(dāng)使用YG6時(shí)fz=0.24mm/Z 查表3.14。d0=100mm ,Z=4 ap≤5mm ,fz≤0.24mm/Z ,n=222r/min , Vf=586mm/min。
因此實(shí)際 。
（3）計(jì)算切削速度:《按切削手冊(cè)》表1.27,切削速度的計(jì)算公式為(壽命選T=60min）。
3.7.1.2 鉆孔：
V=(m/min)
=
=66.7(m/min)
（1）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
n===204(r/min)
按機(jī)床選取n=230 r/min。所以實(shí)際切削速度
V===75.1 m/min
3.7.1.3 鉆Φ9孔工步
（1）取被吃刀量ap=4.5mm。
（2）進(jìn)給量 查表2.12取f=0.57mm/r。
（3）切削速度查表2.15取vc=11m/min由 。
3.7.1.3 鉆Φ20孔工步
（1）被吃刀量ap=10mm。
（2）進(jìn)給量 查表2.12取f=0.86mm/r
（3）切削速度vc=11m/min，
取轉(zhuǎn)速n=195r/min
3.7.1.4銑泵體右端面 硬質(zhì)合金面銑刀，取ap=1.4mm，查表3-5，f=0.14～0.24mm/z查表3.16 ，vc=11m/min n=457r/min
則實(shí)際
3.7.1.5 粗銑半精銑泵體左端面
（1）粗銑工步 F=0.14mm/z。
（2）半精銑工步 F=0.4mm/r。
3.7.1.6鏜孔
（1）粗鏜工步：
①被吃刀量的確定 取ap=0.6mm。
②進(jìn)給量確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。取鏜床n=64r/min。
③切削速度的計(jì)算 由 得v=11.9m/min。
（2）半精鏜工步：
①被吃刀量的確定 取ap=0.3mm。
②進(jìn)給量確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.15mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由公式 取鏜床n=113r/min，v=21m/min。
（3）精鏜工步：
①被吃刀量的確定 取ap=0.1mm。
②進(jìn)給量確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由 取鏜床n=134r/min，v=25m/min。
3.7.1.7鉆Φ15孔 根據(jù)有關(guān)資料介紹，利用鉆頭進(jìn)行擴(kuò)鉆時(shí)，其進(jìn)給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實(shí)心孔時(shí)進(jìn)給量與切削速度之間的速度關(guān)系為
f=（1.2 ~ 1.3）f鉆
(1) 鉆孔工步：
①被吃刀量的確定取ap=7mm。
②進(jìn)給量確定，由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r。
③切削速度的計(jì)算，由表5-22，按工件材料為HT200的條件選取，切削速度v可取為33m/min。由公式 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=550r/min。
（2）擴(kuò)孔工步
①被吃刀量的確定 取ap=0.85mm。
②進(jìn)給量確定，由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.36mm/r。
③切削速度的計(jì)算，由表5-22，按工件材料為HT200的條件選取，切削速度v可取為22m/min。由公式 可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=467.09r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r/min再將此轉(zhuǎn)速代入公式可求出該工序的實(shí)際鉆削速度 = 25.67m/min.
（3）粗鉸工步
①被吃刀量的確定 取ap=0.1mm。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.80mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v可取為2m/min。由公式 可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=42.46 r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min.可求出該工序的實(shí)際切削速度
（4）精鉸工步：
①被吃刀量的確定 ，取ap=0.05mm。
②進(jìn)給量的確定，由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.60mm/r。
③切削速度的計(jì)算，由表5-31，切削速度v可取為6m/min。公式 可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=127.4 r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=140r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際切削速度 V=6.594m/min。
3.7.1.8鉆Φ22孔 取ap=11mm。f=0.50mm/r 由公式 可求得該工序鉆孔轉(zhuǎn)速n=400r/min 代入公式可得v=27m/min
3.7.1.9攻M4螺紋 鉆d=3.3孔工步，查《工藝手冊(cè)》p70表2.3-20 攻螺紋前鉆孔直徑d=3.3。查表去進(jìn)給量ap=1.65mm。f=0.30mm/r 由公式 可求得該工序鉆孔轉(zhuǎn)速n=1293r/min 查《工藝手冊(cè)》表4.2-15取n=1360r/min
3.7.1.10攻螺紋工步 選用粗牙普通螺紋，查手冊(cè)取ap=0.7mm。f=0.7mm/r，v=10m/min ，查《工藝手冊(cè)》表4.2-15取n=680r/min。
3.7.1.11 攻M6螺紋
（1）鉆d=5通孔工步。查表取ap=2.5mm。f=0.72mm/r，由公式 可求得該工序鉆孔轉(zhuǎn)速n=960r/min，反代入公式可得v=14m/min。
（2）攻螺紋工步,查表取ap=1mm。f=1mm/r,v=10m/min。同上求得主軸轉(zhuǎn)速n=545r/min。
3.7.1.12 銑泵體兩側(cè)凸臺(tái)
(1) 銑左側(cè)工步ap=1.4mm。f=0.4mm/r ,v=28m/min 由公式 可求得該工序鉆孔轉(zhuǎn)速n=475r/min
(2) 銑右側(cè)工步，切削用量（同銑左側(cè)工步）。
3.7.1.13 攻G1/8螺紋孔
(1) 鉆Φ7.8孔工步 經(jīng)計(jì)算該螺紋孔外徑為9mm，查表2.3-20先鉆Φ7.8孔 。取ap=3.6mm。f=0.57mm/r，v=11m/min 由公式 可求得該工序鉆孔轉(zhuǎn)速n=500r/min。
(2) 攻螺紋,取ap=1.2mm 查表螺距f=1.25 取主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min 由
得該工序切削速度v=14m/min。
3.7.1.14 車70傾斜面 經(jīng)過(guò)計(jì)算取取ap=0.8mm,f=0.14mm/r ,v=34m/min。由公式
工序鉆孔轉(zhuǎn)速n=500r/min。
3.7.1.15 車450倒角 取ap=2mm。 f=0.14mm/r，v=34m/min，n=500r/min。
第4章 鉆床專用夾具設(shè)計(jì)
4.1定位方案
工件以一端面和Φ60H7孔為定位基準(zhǔn)，采用平面和短定位銷組合定位方案，在定位平面及短定位銷的圓柱面上定位，其中平面限制X和Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)以及Z方向的平移3個(gè)自由度，短圓柱銷限制了X和Y方向上的平移2個(gè)自由度，共限制了5個(gè)自由度。
定位誤差的計(jì)算：由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)一致，所以基準(zhǔn)不重合誤差Δb為0。由于定位銷與泵體Φ60孔的配合為，H7/h7所以定為基準(zhǔn)孔與定位銷間的最小間隙ΔS為0。查公差數(shù)值表的IT7=0.03mm。參考指導(dǎo)書表8-13的計(jì)算公式得總的定位誤差=++ΔS=0.03+0.03+0=0.06mm。
4.2夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，為了使夾緊可靠、方便、效率高等特點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)壓板。（參考了機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)）具體原理是壓板由一個(gè)圓頭螺柱定位通過(guò)另一個(gè)帶彈簧螺母旋緊壓縮給壓板施壓從而達(dá)到使工件固定的目的。
4.3導(dǎo)向裝置
采用可換鉆套作為導(dǎo)向裝置，孔徑為15mm。選用JB/T 8045.2-1999，鉆套高度H=(1～2.5)×d,這里取H=36mm，排削間隙h(0.3～0.7)d,這里取h=10mm.
4.4夾具與機(jī)床連接元件
在夾具體上的兩側(cè)設(shè)計(jì)座耳，用T形螺栓固定。由于Z525型立式鉆床工作臺(tái)槽寬a=14H11，所以T形螺栓的直徑d取12，夾具體兩側(cè)座耳槽寬取14。
4.5夾具體
由于被加工零件的孔有同軸度要求，所以定位平面與定位圓柱銷在安裝時(shí)同軸度在Φ15范圍內(nèi)允差0.02mm。
第5章 銑床專用夾具設(shè)計(jì)
5.1銑泵體左端面夾具設(shè)計(jì)
定位方案
本夾具設(shè)計(jì)采用了箱體零件常用的“一面兩銷”定位原理。一面即一個(gè)平面限制3個(gè)自由度；兩銷即一個(gè)圓柱銷和一個(gè)削邊銷限制3個(gè)自由度。一共限制6個(gè)自由度對(duì)工件實(shí)現(xiàn)完全定位。
5.2夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，為了使夾緊可靠、方便、效率高等特點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)壓板。（參考了機(jī)械設(shè)計(jì)制造基礎(chǔ)）具體原理是壓板由一個(gè)圓頭螺柱定位通過(guò)另一個(gè)帶彈簧螺母旋緊壓縮給壓板施壓從而達(dá)到使工件固定的目的。
5.3夾具與機(jī)床連接元件
在夾具體上的兩側(cè)設(shè)計(jì)座耳，用T形螺栓固定。由于公司鏜銑床工作臺(tái)槽寬a=14H11，所以T形螺栓的直徑d取6，夾具體兩側(cè)座耳槽寬取10。
5.4夾具體
被加工零件的孔有同軸度要求，安裝前確認(rèn)兩定位孔的定位尺寸是否正確。
第6章 數(shù)控加工程序編寫
6.1毛坯件分析
公司加工以經(jīng)濟(jì)型為主，由于鏜孔時(shí)一個(gè)尺寸的孔對(duì)應(yīng)一把鏜刀，每一個(gè)孔又經(jīng)歷從粗到精加工的過(guò)程，會(huì)造成鏜刀數(shù)量的巨大，可以利用數(shù)控螺旋插補(bǔ)功能進(jìn)行孔的精加工，螺旋插補(bǔ)軌跡對(duì)精度影響取決于螺旋升角入。通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化，配合主程序+子程序可以實(shí)現(xiàn)深孔銑削，進(jìn)一步優(yōu)化刀路設(shè)計(jì)。
6.2程序編寫
從上述分析可知螺旋插補(bǔ)要循環(huán)很多次，可以考慮采用主程序+子程序的方法編程，把要重復(fù)出現(xiàn)的單元作為主程序多次調(diào)用，子程序巧妙使用G91(相對(duì)值編程)指令，使之具有遷移性。
刀路設(shè)計(jì)很關(guān)鍵，主要經(jīng)歷刀具定位一下刀一切入一螺旋插補(bǔ)循環(huán)一底部清底一切出一返回這樣的過(guò)程，刀具剛切入材料的方式很重要，精加工時(shí)采用順銑質(zhì)量?jī)?yōu)于逆銑，內(nèi)孔輪廓加工順銑應(yīng)該走逆時(shí)針圓弧，首先定位到Z0平面，通過(guò)走直線建立刀具半徑左補(bǔ)償，然后走輔助圓弧切入材料，進(jìn)入到螺旋插補(bǔ)銑削，到孔底時(shí)要在孔底平而走一個(gè)整圓精加工孔底，然后導(dǎo)圓切出。
主程序:
GO1 ZO F100;(定位到Z0平面)
G41 GO1 XS Y-20 DO1;(直線插補(bǔ)建立左刀補(bǔ))
G03 X30 YO R20;(作導(dǎo)圓切線切入)
M98 P9527l15;(子程序調(diào)用15次)
G90 G03 X30 YO I-30 J0;(返回絕對(duì)值編程，整圓運(yùn)動(dòng)清底)
G03 XS Y20 R20;(導(dǎo)圓切線切出)
G40 GO1 XO Y0;(取消刀補(bǔ))
G00 Z200;
M30;
子程序
O7011;
G91 G03 I-30 JO Z-2;螺旋插補(bǔ)，節(jié)距3 mm，相對(duì)值編程)
M99;
綜上所述，本文針對(duì)深孔零件利用螺旋插補(bǔ)指令進(jìn)行銑削，通過(guò)工藝參數(shù)的優(yōu)化，特別是進(jìn)行刀路的優(yōu)化，利用子程序特別是宏程序?qū)幊趟悸愤M(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到以銑代鏜的目的，使本工藝更具有實(shí)用性。
結(jié) 論
最近幾年以來(lái)，隨著數(shù)控加工中心、柔性制造系統(tǒng)和制造單元等現(xiàn)代化的設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，傳統(tǒng)上使用的機(jī)械加工制造工藝發(fā)生了巨大的變化。夾具作為在機(jī)械加工過(guò)程中固定加工對(duì)象、使其占有正確的位置接受加工的裝置有著不同于以往的變化。數(shù)字化加工功能的廣泛應(yīng)用對(duì)夾具的快速裝夾、快速定位有著更高的要求。泵體的工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)是作為主修機(jī)械工藝制造的一次綜合性的設(shè)計(jì)以大學(xué)期間所有的課程設(shè)計(jì)及所學(xué)的專業(yè)知識(shí)為鋪墊。工藝作為機(jī)械制造業(yè)中最為活躍、最為重要的角色，通過(guò)采用不同的工藝可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行精益生產(chǎn)從而降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
在本次的設(shè)計(jì)中，我的收獲很大，不僅鞏固了在學(xué)校所學(xué)的知識(shí)，尤其是工藝設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，從原來(lái)的書本上的知識(shí)變成了實(shí)際應(yīng)用中的知識(shí)。在本次設(shè)計(jì)中，也了解到了自己缺少的部分，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中查漏補(bǔ)缺，彌補(bǔ)了自己的不足。在這次設(shè)計(jì)中，我也充分鍛煉了自己分析問題，解決問題的能力，我獨(dú)立的解決了零件的工藝設(shè)計(jì)和工序安排，也學(xué)會(huì)了如何根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)生活中的基本條件設(shè)計(jì)夾具。在程序編寫方面，充分利用了在公司所學(xué)的知識(shí)，根據(jù)實(shí)際加工生產(chǎn)中的需要，完成了程序的編寫。
致 謝
本論文是在趙秋芳老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。趙老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向趙老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過(guò)畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們！ 最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！
參考文獻(xiàn)
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