本科毕业论文---刹车支架的加工工艺设计.doc

毕业设计说明书

班　　级：　　　　 数控3124　　　　 　　
学　　号：　　　　　41312424　　　　　　　
姓　　名：　　　　　刘飞 　　　　　　　
设计题目： 刹车支架的加工工艺设计
指导老师：　　　　　郭力　　　　　　　　　
成 绩：

陕西国防工业职业技术学院

目 录

序言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
一、零件的工艺分析及生产类型的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
2.零件的生产类型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.选择毛坯 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
2.确定机械加工余量„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
3.确定毛坯尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
4.设计毛坯„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
三、选择加工方法，制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
2.零件表面加工方法的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
3.制定工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
四、工序设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
1.选择加工设备与工艺装备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
2.确定工序尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
五、确定切削用量及基本时间„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
1.切削用量的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
2.基本时间tm的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
3.辅助时间 f t的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
4 其他时间的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
六、夹具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
1.定位方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2.夹紧机构„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
3.导向装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18
4问题的提出„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19
5定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20
6定位元件的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21
7切削力及夹紧力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22
8夹具设计及操作简要说明„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23
六、数控编程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
1零件数控加工工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24
2 填写加工程序单、零件加工工序卡、零件装夹示意图 „„„„„„„„„„„„„„„25
2.1 加工程序单 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25
2.2 零件加工工序卡 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„26
2.3零件装夹示意 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27
3 数控加工过程综述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„28
3.1 机床坐标系、工件坐标系的建立 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29
3.2 刀具及切削用量的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29
3.3 各工步的加工操作要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30
4 检测加工零件、分析超差原因„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31
七、设计体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31
八、参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32

序言
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
刹车支架钻孔的夹具设计： 零件的作用及结构分析
a零件的作用
刹车支架主要用于对于两个刹车盘得支撑，承受较大的压力。
b零件的结构
零件对粗糙度的要求不高，有两H9级的孔，最高精度的平面的粗糙度为Ra6.3.零件形状不规则。故多采用专用夹具，可调夹具。
一、零件的工艺分析及生产类型的确定
1.零件的工艺分析
生产批量为批量生产，由生产批量可得到相关信息为：毛坯精度、加工
余量要求不高。加工机床采用通用机床，按零件分类，部分布置成流水线，部分布置成机群式；广泛采用专用夹具，可调夹具；按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。
根据零件图可得到:零件整体要求精度不是很高，最高的平面表面粗糙
度为Ra6.3，采用粗铣和精铣就可以达到。两个凸台的粗糙度为Ra12.5，采用精密铸造就可以达到。两个精度等级为H9的采用钻孔、扩孔、铰孔可以。左端面的两个通槽采用精铣可以达到Ra2.5的要求。

零件图
加工两个孔：
孔一直径D=14mm深H=22mm；孔二直径D=16mm深H=32mm。。
2.零件的生产类型
大批量生产。
二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
1.选择毛坯
该零件材料为HT200，零件结构比较简单，生产类型为大批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。
2.确定机械加工余量
根据工艺手册中的铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数查表得，单边余量在厚度方向为1.0-2.0mm，水平方向亦为1.0-2.0mm。铸件孔的单面余量查表得0.7mm.
3.确定毛坯尺寸
毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，毛坯余量确定为1.7~2.2mm。
4.设计毛坯图

三、选择加工方法，制定工艺路线
1.定位基准的选择
粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择以零件主视图左侧面A为精基准。
2.零件表面加工方法的选择
（1）D外圆面 等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，精密铸造就能达到。
（2） 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。
（3）C外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 1800-79规定起公差等级按IT14，需进行粗铣。 。
（4）E外圆面 等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，精密铸造就能达到。
（5）B外圆面 等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，精密铸造就能达到。
（6）F外圆面 等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，精密铸造就能达到。
（8）通槽 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra2.5，粗铣—半精铣—精铣。
（9）通孔φ16H9，表面粗糙度为1.6 需钻-扩-铰
(10) 通孔φ14H9，表面粗糙度为1.6 需钻-扩-铰。
3.制定工艺路线
工序1：精铣A基准面。
工序2：粗铣—半精铣—精铣型面
工序3：钻-扩-铰孔至Ø16H9, Ø14H9,孔口倒角1×45 °。
工序4：铣通槽。
工序:5：清洗。
工序6：终检。
最后入库按标号摆放，以便下次取用方便
四、工序设计
1.选择加工设备与工艺装备 如表格图
工 序 号
设 备
工 艺 装 备
工序1
卧式铣床
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
工序2
卧式铣床
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
工序3
卧式铣床
莫氏直柄麻花钻，扩孔钻，铰刀，卡尺，塞规，
工序4
工序5
钳工
终检
卡尺，塞规，百分表。
2.确定工序尺寸
钻Φ=16。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：IT9；钻：IT12；根据上述结果，再由表可查得，Φ16的孔精铰余量Z精铰=0.2mm；钻孔余量Z查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.030m m；钻：0.120mm。
钻Φ=14。查表可依次确定各工步尺寸的加工精度等级为，精铰：IT9；钻：IT12；根据上述结果，再由表可查得，Φ14的孔精铰余量Z精铰=0.2mm；钻孔余量Z查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.030mm；钻：0.120mm。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为IT7，精铰：Φ16+0.03，Φ14+0.03
五. 确定切削用量及基本时间
5.1 切削用量的计算
（1）钻孔工步
①背吃刀量的确定 取ap=5.8mm。
②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。
③切削速度的计算 由表，按工件材料为HT200的条件选取，切削速度v可取为25m/min。由公式n=1000v/Πd可求得该工序钻头转速n=265r/min,参照表所列Z550 型立式钻床的主轴转速，取转速n=351/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nΠd/1000=33.06m/min.
(2)精铰工步
①背吃刀量的确定 取ap=0.10mm。
②进给量的确定 由表，选取该工步的每转进给量f=0.40mm/r。
③切削速度的计算 由表，切削速度v可取为4m/min。由公式n=1000v/Πd可求得该工序铰刀转速n=42.4 r/min,参照表所列Z550型立式钻床的主轴转速，取转速n=47r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度v=nΠd/1000=4.42m/min.
5.2 基本时间tm的计算
（1）钻孔工步 根据表，钻孔的基本时间可由公式t j=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l=53mm;l2=1mm;l1=(D/2)×+(1～2)=（15mm/2）×cot54°+1mm=11.89mm;f= 0.4mm/r;n= 351r/min.将上述 结 果 代 入 公 式 ， 则 该 工 序 的 基 本 时 间 t j=(53mm+1mm+11.89mm)/(0.4mm/r×351r/min)=0.46min=28.1s。
5.3 辅助时间 f t的计算
精铰工步 根据表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得该工序的基本时间。l1、l2 由表按 =15°、 =(D-d)/2=(30mm-29.8mm)/2=0.10mm的条件查得l1=0.37mm；l2=15mm；而l=53mm；f=0.4mm/r; n=47r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间=（53mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r×47r/min）=3.63min=218s。
5.4其他时间的计算
除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于右端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工 作的时间bt是作业时间的2%-7%-，休息与生理需要时间tx是作业时间 的2%~4%-，本工件均取3%，则各工序的其他时间（tbtx）可按关系式（3%+3%）*（tjtf）计算，分别为：钻孔工步的其他时间： t b t x=%6（3.2/28.1）*5.1=+。精铰孔工步的其他时间：bxtt+=%6(32.7/218)X15.04=+

六、夹具设计
定位和夹紧方案选择：刹车支架钻孔的夹具设计：
1零件的作用及结构分析
a零件的作用 刹车支架主要用于对于两个刹车盘得支撑，承受较大的压力。
b零件的结构 零件对粗糙度的要求不高，有两H9级的孔，最高精度的平面的粗糙度为Ra6.3.零件形状不规则。故多采用专用夹具，可调夹具。
6.1.定位方案
定位板、导板、定位销、定料销，是分别用于单个毛坯料的各种定位而设计，它们既可用于毛坯料的外轮廓定位，也可以用于内孔定位。有时为了提高定位精度，还可在模具上增设侧压装置，使条料紧靠一侧的导尺定位，工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。定位副的选择及其制造精度直接影响工件的定位精度和夹具的工作效率以及制造使用性能等
a.方案一： 卧式钻：左侧面定位控制3个自由度（俯视图），右侧V型块定位控制2个自由度、并夹紧，后方使用支撑钉定位、控制1个自由度，如图：
b.方案二： 卧式钻：左侧面定位控制3个自由度（俯视图），右侧V型块定位控制2个自由度、并夹紧，后方使用支撑钉定位、控制1个自由度，如图：
（2）.确定定位方案
方案分析：方案1与方案2选用卧式钻床，定位方式相同，但夹紧方式不同，方案一中夹紧面选择直径16mm的孔外圆夹紧，可以保证在夹紧过程中不影响零件形状，刚性较好；方案二中加紧面选择零件底座夹紧，夹紧力可能使零件收到弯矩而影响加工孔的垂直度。综合考虑后，选择方案一种的定位夹紧方式，定位元件为支撑钉。因工件尺寸大，需要对加工增加辅助支撑。
辅助支承是为了提高平面支承定位刚度的办法之一。具体操作辅助支承时，先让定位元件定位好之后再辅助支承与工件接触，所以不起定位作用。 常用的辅助支承有（任写两种）：旋转式辅助支承、自位式辅助支承、推引式辅助支承、液压锁紧的辅助支承。

（3）最终定位方式如图：

（4）夹紧力位置如图

（5）工件工装方式如图：

6.2 夹紧机构选择
此零件需六点定位，一个方向需要夹紧，若分别设置夹紧机构，则夹具复杂，且操作不便，为简化操作，设置一个螺旋夹紧机构和一单独工作的支撑机构完成支撑工作。
夹具类型：根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。此工序要求在同一直线上钻两个孔，采用移动式钻头即可完成加工一个孔后，钻头沿导轨运动至另一个工作位置，加工第二个孔。这样可以快速经济型加工零件。
组合夹具 采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具

（1）.绘制夹具结构方案草图
如图所示：顶端采用螺旋夹紧机构，侧面采用辅助支撑装置，当选入螺旋夹紧装置时（螺旋机构中，选入方向有坡度），铰链机构向下移动，使上下方向夹紧。
由于此工件只需实现六点定位后夹紧一个方向，选用螺旋夹紧方式即可实现加紧。由此确定加紧方式。钻模套采用带肩式固定钻套。
（2）总装图
标注后，总装配图如图所示：
（3）定位误差分析
（a）定位元件尺寸及公差的确定：
本夹具的主要定位元件为两个阶梯定位销，结构简单且便于更换。该定位销的主要定位尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同，即为φ8。由于阶梯定位销的下端通过过盈配合与钻模体连接在一起，并且保证上端定位销的高度尺寸，因此阶梯型定位销较小圆柱体的直径取为φ6。
（b）定位误差的计算：
因为零件图上不要求两孔之间的定位尺寸精度要求，故在此不做计算。只要钻模板上两空的定位尺寸与零件两空定位尺寸间尺寸相同即可
（4）夹紧力的计算
由于本工序主要是钻表面的两个孔，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，及夹紧力和钻削力的计算。
钻孔时的切削力计算：
粗钻：根据（《机械加工工艺手册》 李洪 主编 ）表2.4-69
钻孔时的切削力为：

半精钻： 钻孔时的切削力为:

夹紧力的计算：粗钻：
根据（《机床夹具设计手册》 第三版 王光斗 王春福 主编）表1-3-11

在计算切削力时，必须考虑安全系数。
安全系数
式中：—基本安全系数；取1.2
—加工性质系数；取1.1
—刀具钝化系数；取1.1
—断续切削系数；取1.1
则

钻削力小于夹紧力，所以该夹紧装置可靠
半精钻： 根据（《机床夹具设计手册》 第三版 王光斗 王春福 主编）表1-3-11

在计算切削力时，必须考虑安全系数。
安全系数
式中：—基本安全系数；取1.2
—加工性质系数；取1.1
—刀具钝化系数；取1.1
—断续切削系数；取1.1
则

钻削力小于夹紧力，所以该夹紧装置可靠
综上所述，本工序粗钻和半精钻的切削力都比夹紧力要小得多，所以该夹紧装置可靠。
6.3导向装置、
夹具一般由夹具体、定位元件、夹紧装置、对刀或导向装置、接元件等组成。夹具体是机床夹具的基础；定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置；夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢；工件对刀或导向装置用于确定刀具相于定位元件的正确位置；连接元件是确夹具在机床上正确位置的元件
（1）工艺性分析
在夹具体转配过程中，主要定位销与钻模板上的孔通过过盈配合连接在一起。由于工件较小，钻模板与夹具体间一般不拆卸，一次性装就可满足生产要求，且有螺钉旋紧固定钻模板和夹具体。如图所示：

（2）主要零件的选择
钻模体：由于工件尺寸相对较小，采用固定式。钻模体的形状较为复杂，因此采用铸造而不采用锻造。又因为钻模体的便面需要与工件进行配合，所以与工件配合的断面经过粗铣-半精铣-精铣达到所要求的加工精度，而导向孔要与滑柱和导柱配合，且为了加工方便，做成通孔，并进行精加工。
钻模板：采用铸造方式成型。对于与其他零件进行配合的断面和孔采用机加工，以达到所需要的精度。
定位销：采用机加工成型。由于定位销是保证工件加工符合所要求技术的关键性零件，因此定位销需要精加工，并测量轴径，使其加工尺寸及加工精度符合技术要求。
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计工序60：铣A向面的夹具设计，选用机床：X51立式铣床。
4 问题的提出
本夹具主要用于铣基A向面，属于工序60，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度。
5 定位基准的选择
拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。Φ14H9孔与Φ16H9孔已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的Φ14H9孔与Φ16H9孔作为定位基准，采用一圆柱销、一削边销来定位，即经典的“一面两销”。

6 切削力及夹紧力计算
（1）刀具： 采用立铣刀 φ20mm
机床： X51立式铣床
由[3] 所列公式 得

查表 9.4—8 得其中： 修正系数

z=24
代入上式，可得 F=928.5N

因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。
安全系数 K=
其中：为基本安全系数1.5
为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1
为断续切削系数1.1
所以

（2）夹紧力的计算
选用夹紧螺钉夹紧机 由
其中f为夹紧面上的摩擦系数，取
F=+G G为工件自重

夹紧螺钉： 公称直径d=8mm，材料45钢 性能级数为6.8级

螺钉疲劳极限：
极限应力幅：许用应力
螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 [s]=3.5~4 取[s]=4
得 满足要求

经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，
使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力
7 定向键与对刀装置设计
定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。
根据GB2207—80定向键结构如图所示：

图 3.3 夹具体槽形与螺钉图
根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下：
表 3.1 定向键数据表
B
L
H
h
D

夹具体槽形尺寸

公称尺寸
允差d
允差
公称尺寸
允差D

18
-0.011
-0.027
25
12
5
12
6.8
17
+0.023
6

对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。
由于本道工序是完成A向面的加工，所以选用圆形对刀块。
圆形对刀块的结示：

塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：

平塞尺图
塞尺尺寸为：
表 3.2 平塞尺尺寸表
公称尺寸H
允差d
C
2
-0.006
0.25
8夹具设计及操作简要说明
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了铰链压板的夹紧方式。本工序为铣切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。
本夹具的最大优点就是结构简单紧凑,夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用铰链压板的夹紧机构。

第一章、数控编程设计
1 零件数控加工工艺分析
分析零件的形状尺寸，可以不整个零件分两部分来编程。首先用手动编程，编写程序铣出一个型面如下图2-1

图2-1
半凹球面用X6进行自动编程如下图2-2
零件外形规则，被加工部分的各尺寸要求不高。没有形位、表面粗糙度值等要求。工件复杂程度一般，包含了圆弧表面、空间立方体面加工。
选用机用平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口，使之与工作台X轴移动方向平行。在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块(垫块厚度与宽度适当)，利用木锤或铜棒敲击工件，使平行垫块不能移动，夹紧工件。采用试切法对刀，找正工件X、Y轴零点，零点位于工件表面中心位置，设置Z轴零点与机械原点重合，刀具长度补偿利用z轴定位器设定；有时也可不使用刀具长度补偿功能，而根据不同刀具没定多个工件坐标系零点进行编程加工。图中A表面为执行刀具长度补偿后的零点表面。

1.2、填写加工程序单、零件加工工序卡、零件装夹示意

1.2.1加工程序单

表1-1加工程序单
程序
说明
O0000
程序名
N10 G54 G90 G00 X0 Y0;
建立工件坐标系
N20 S1000 M03;
刀具运动到安全高度，启动主轴
N30 G00 X-50.0 Y50.0;

N40 G01 Z0 F100;
开始铣削
N50 M98 P0153;
调用子程序0001进行第一层铣削
N60 G01 Z-3.0;
垂直进刀3mm
N70 M98 P0153;
调用子程序0001进行第二层铣削
N80 G01 Z-6.0;
垂直进刀3mm
N90 M98 P0153;
调用子程序0001进行第三层铣削
N100 G01 Z-9.0;
垂直进刀3mm
N110 M98 P0153;
调用子程序0001进行第四层铣削
N120 G01 Z-12.0;
垂直进刀3mm
N130 M98 P0153;
调用子程序0001进行第五层铣削
N140 G01 Z-15.0;
垂直进刀3mm
N150 M98 P0153;
调用子程序0001进行第六层铣削
N160 G01 Z-18.0;
垂直进刀3mm
N170 M98 P0153;
调用子程序0001进行第七层铣削
N180 G01 Z-21.0;
垂直进刀3mm
N190 M98 P0153;
调用子程序0001进行第八层铣削
N200 G01 Z-24.0;
垂直进刀3mm开始铣削
N210 M98 P0153;
调用子程序0001进行第九层铣削
N220 G01 Z-27.0;
垂直进刀3mm
N230 M98 P0153;
调用子程序0001进行第十层铣削
N240 G01 -30.0;
垂直进刀3mm
N250 M98 P0153;
调用子程序0001进行第十一层铣削
N260 G00 Z100.0;
抬刀至安全面高度
N270 M30;
程序结束，主轴停止转动

O0001
子程序
N10 G01 Y-50.0 F100;

N20 X50.0;

N30 Y50.0;

N40 X-46.0;

N50 Y-46.0;

N60 X46.0;

N70 Y46.0;

N80 X-42.0;

N90 Y-42.0;

N100 X42.0;

N110 Y42.0;

N120 X-38.0;

N130 Y-38.0;

N140 X38.0;

N150 Y38.0;

N160 X-34.0;

N170 Y-34.0;

N180 X34.0;

N190 Y34.0;

N200 X-36.0;

N210 G00 X-50.0 Y50.0;

N220 M99;

O0009
程序名，此程序是把凹球面铣出来
N100 G21

N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90

N106 G0 G90 G54 X.939 Y0. A0. S2000 M3

N108 G43 H1 Z50.

N110 Z5.3

N112 G1 Z-.2 F500.

N114 G3 X-1.873 Y2.812 I-2.812 J0.

N116 X-4.686 Y0. I0. J-2.812

N118 X1.877 Y-6.563 I6.563 J0.

N120 X8.439 Y0. I0. J6.563

N122 X-1.873 Y10.312 I-10.312 J0.

N124 X-12.186 Y0. I0. J-10.312

N126 X1.877 Y-14.063 I14.063 J0.

N128 X15.939 Y0. I0. J14.063

N130 X-1.873 Y17.812 I-17.812 J0.

N132 X-6.694 Y17.147 I0. J-17.812

N134 X-18.316 Y1.825 I6.696 J-17.147

N136 G1 X-18.406 Y-.023

N138 G3 X-9.715 Y-15.63 I18.403 J.025

N140 X.003 Y-18.405 I9.718 J15.63

N142 X18.408 Y0. I0. J18.405

N144 X13.645 Y12.354 I-18.405 J0.

N146 X5.461 Y17.576 I-13.652 J-12.371

N148 X3.011 Y18.154 I-4.924 J-15.394

N150 X-.01 Y18.406 I-3.021 J-17.979

N152 X-5.089 Y17.684 I0. J-18.231

N154 X-6.694 Y17.147 I4.841 J-17.135

N156 G1 X-5.145 Y17.877

N158 G3 X-18.515 Y1.84 I5.129 J-17.868

N160 G1 X-18.606 Y-.018

N162 G3 X-9.82 Y-15.8 I18.603 J.02

N164 X.003 Y-18.605 I9.823 J15.8

……………………

N2314 G0 Z-13.94

N2316 Z5.56

N2318 X.937 Y-.004

N2320 Z5.067

N2322 Z-14.433

N2324 G1 Z-19.933

N2326 G3 X.78 Y.923 I-2.812 J0.

N2328 X0. Y1.208 I-.78 J-.924

N2330 X-1.209 Y-.001 I0. J-1.209

N2332 X-1.129 Y-.434 I1.209 J0.

N2334 X-.017 Y-1.212 I1.112 J.405

N2336 X.159 Y-1.199 I0. J1.183

N2338 X1.128 Y-.437 I-.128 J1.16

N2340 X1.209 Y-.001 I-1.128 J.436

N2342 X.78 Y.923 I-1.209 J0.

N2344 G1 X1.316 Y-.507

N2346 G3 X1.41 Y-.001 I-1.316 J.506

N2348 X0. Y1.409 I-1.41 J0.

N2350 X-1.41 Y-.001 I0. J-1.41

N2352 X-1.408 Y-.072 I1.41 J0.

N2354 X-.012 Y-1.411 I1.396 J.058

N2356 X.185 Y-1.397 I0. J1.397

N2358 X1.316 Y-.507 I-.154 J1.358

N2360 G0 Z-14.933

N2362 Z50.

N2364 M5

N2366 G91 G28 Z0.

N2368 G28 X0. Y0. A0.

N2370 M30
主轴停止转动

1.2.2零件加工工艺卡
表1.2 工件坐标系及工件装夹示意图
图 号
001
名 称
刹车支架
工 序 号

编 制
刘飞
日 期

校对

日期

机床型号
加工中心

序号
刀具
类型
刀具
规格
工步内容
加工时间
注意
事项
操作者
1
端面铣刀

铣出上端面

C3
2
球铣刀
Φ10
铣凹球面和立方体

C3

1.3加工过程综述
1.3.1机床坐标系、工件坐标系的建立
机床坐标系是数控机床上固有的坐标系，用于确定被加工零件在机床中的坐标、机床运动部件的特殊位置以及运动范围等。工件坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系。工件坐标系在机床坐标系位置可通过对刀确定。采用绝对刀偏法对刀，不需要用G92指令设定，既可减少操作误差，也可以提高加工效率。
1.3.2刀具及切削用量的选择
工步1：平端面，使用01号车刀（端面铣刀），切削用量：F=100mm/min，n=1000r/min。
工步2：铣出高58*58*30的立方体，使用球头铣刀，切削用量：F=100mm/min，n=1000r/min，=5mm。
工步3：铣凹球面，使用球铣