支架零件的数控加工工艺设计及程序设计.doc

浙江交通职业技术学院

题目 支架零件的数控加工工艺及程序设计

 专业 数控技术

姓名 奕宇峰

班级 114101

学号 17

摘 要
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。 
本文根据数控机床的特点。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。

关键词   工艺分析   加工方案  进给路线  控制尺寸
ABSTRACT
With the continuous development of numerical control technology and application in the field of expanding, nc machining technology to the national economy and people's livelihood some important industry (IT, automobile, light industry, medical, etc.) is playing a more and more important role in the development, because the efficiency and quality are the main body of advanced manufacturing technology. High speed, high precision machining technology can greatly improve efficiency, improve the quality and grade of products, shorten production cycle and improve the market competition ability. For the numerical control processing, whether manual programming or automatic programming, before will be made of parts manufactured by technology analysis, drafting processing scheme, choosing the right tool, determine the cutting dosage, for some process problems (such as the cutting point, processing route, etc.) also need to do some processing, and master the methods of control accuracy in machining process, to work out qualified products.
In this paper, based on the characteristics of nc machine tools. For specific parts of the process of analysis, the scheme determination of tooling, dosage of tool and chip selection, determine the processing order and processing route, the nc machining programming. Through the whole process of developing process, fully embodies the nc equipment in the guarantee machining accuracy, efficiency, simplify the procedure of advantage.

KEY WORDS technology analysis, processing scheme,
feed line, control the size

目录
一、 零件工艺分析 ————————————————6
二、 零件加工工艺设计 ——————————————7
1定位基准的选择 —————————————————7
2零件表面加工方法的选择 ——————————————7
3制定工艺路线——————————————————8
三、 程序设计——————————————————9
1选择加工设备与工艺装备 ——————————————9
2.确定工序尺寸（工序Ⅸ） ——————————————9
四、 确定切削用量及基本时间 ——————————10
1切削用量的计算—————————————————10
2基本时间tm的计算 ———————————————10
3辅助时间的计算 ————————————————11
4其他时间的计算—————————————————11
五、 夹具————————————————————12
1定位方案与夹紧机构 ———————————————12
2导向装置与夹具与机床连接元件 ———————————12
3夹具体————————————————————12
六、 参考文献——————————————————15
七、 致谢————————————————————16

一、零件工艺分析
通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该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难获得。以下是支架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1.通孔φ20H7，粗糙度为1.6，此孔为加工其他孔的基准。
2.孔φ7/φ14，粗糙度为12.5。
3.孔φ6，粗糙度为3.2。
4.M面，粗糙度为6.3
5.S面，粗糙度为6.3。
6.T面，粗糙度为6.3。
5.R面，粗糙度为6.3。
6.N面，粗糙度为6.3

根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。

二、零件加工工艺设计
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，选择以圆柱体的Φ20H7孔为精基准。
2.零件表面加工方法的选择
（1）R端面 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。
（2）Φ30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。
（3）N端面 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）T端面 公差等级按IT10，表面粗糙度为Ra6.3，粗铣即可。
（5）M端面 公差等级按IT10，表面粗糙度为Ra6.3，粗铣即可。
（6）S端面 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra6.3，粗铣即可。
（7）Φ20H7通孔, 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra1.6，需钻、精扩、精铰。
（7）Φ6H7孔, 公差等级为IT7，表面粗糙度为Ra3.2，需钻、精扩、精铰。

（8） 3-Φ7通孔 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra12.5，需钻即可。
（9） 3-Φ14沉头孔 公差等级为IT10，表面粗糙度为Ra12.5，需钻即可。
3.制定工艺路线
工序Ⅰ：粗铣M面。
工序Ⅱ：粗铣N面。
工序Ⅲ：粗铣R面。
工序Ⅳ：钻-精扩-铰孔至Ø20H7,°。
工序Ⅴ：粗铣T面。
工序Ⅵ：粗铣S面。
工序Ⅶ：粗铣-半精铣Ø6相贯孔。
工序Ⅷ：钻孔3-Ø7、3-Ø14。
工序Ⅸ：清洗。
工序Ⅹ：终检。

三、程序设计
1.选择加工设备与工艺装备
工序号
设备
工 艺 装 备
工序Ⅰ
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
工序Ⅱ
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
工序Ⅲ
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
工序Ⅳ
Z550
莫氏直柄麻花钻，扩孔钻，铰刀，卡尺，塞规
工序Ⅴ
立式铣床X51
直柄键槽铣刀，游标卡尺
工序Ⅵ
立式铣床X51
高速钢套式面铣刀，游标卡尺，专用夹具
工序Ⅶ
立式铣床X51
圆柱形铣刀，卡尺
工序Ⅷ
Z550
莫氏直柄麻花钻，游标卡尺
工序Ⅸ
清洗机

工序Ⅹ

塞规，百分表，卡尺等

2.确定工序尺寸（工序Ⅸ）
钻Φ=18.6mm。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，Φ20mm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，精铰：Φ20+0.0300mm；钻孔：Φ18+0.1200mm.
四、确定切削用量及基本时间
1 切削用量的计算
（1）钻孔工步
①被吃刀量的确定 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.

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tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l=53mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(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tj=(53mm+1mm+11.89mm)/(0.4mm/r×351r/min)=0.46min=28.1s。
（2） 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kr=15°、ap=(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tj=（53mm+0.37mm+15mm）/（0.4mm/r×47r/min）=3.63min=218s。
3 辅助时间的计算
根据第五章第二节所述，辅助时间与基本时间之间的关系为，可取=0.15，则各工序的辅助时间分别为：钻孔工步的辅助时间： =精铰孔工步的辅助时间： =。
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；布置工作的时间是作业时间的，休息与生理需要时间是作业时间的，本工件均取3%，则各工序的其他时间（）可按关系式（3%+3%）X（）计算，分别为：钻孔工步的其他时间：=。精铰孔工步的其他时间：=

五、夹具
1.定位方案与夹紧机构
工件以R端面为定位基准，采用平面，L型块组合定位方案，在定位平面定位，其中平面限制2个自由度、L行块限制4个自由度，共限制了六个自由度，所有六个自由度都被限制了。
根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用一般的螺旋夹紧机构，通过旋转螺母实现对工件表面夹紧。夹紧力主要作用是防止工件在切削力的作用下产生震动。由于夹紧力与钻孔时产生的力方向垂直，所以需要对夹紧力进行计算。
应用下面的公式进行计算：

其中：--摩擦系数只在夹紧机构有足够刚性才考虑。
K—安全系数，精加工时取1.5～2。
F—切屑力。

其中：--切屑条件修正系数。
A—单位切屑面积。
2.导向装置与夹具与机床连接元件
采用钻套作为导向装置，选用JB/T 8045.2-1999。钻套高度H=37mm，排削间隙h=9mm。
在夹具体上设计座耳，用T形螺栓固定。
3.夹具体
由于被加工零件的孔有垂直度要求，所以定位平面与定位圆柱销在安装时垂直度在Φ16范围内允差0.1mm.此外，因为夹具体受力不打可以选用HT200材料铸造出。

零件图

夹具图

装配图

参考文献
1、 王先逵主编．机械制造工艺学．北京：机械工业出版社，2006
2、 赵长旭 数控加工工艺课程设计指导书 西安电子科技大学出版社2007
3、 李如意主编．机械制造工程学课程设计指导书．武汉：武汉理工大学出版社，2004
4、 张世昌等主编．机械制造技术基础．北京：高等教育出版社，2006
5、 徐耀信主编．机械加工工艺及现代制造技术．成都：西南交通大学出版社，2005

致谢
大学三年即将结束，毕业论文也即将完成。为期几周的毕业设计很快就要结束了，在这段充实而繁忙的的日子里我掌握、巩固许多专业方面的知识，同时也收获了许多其他方面的东西。在此，我要感谢我的指导教师。老师虽身负教学重任，工作繁忙，仍抽出时间，督促指导我们。在论文完成的整个过程中她给了我很大的帮助，在论文题目制定时，他首先肯定了我的题目大方向，同时又帮我具体分析使我在写作时有了具体方向。在论文提纲制定时，我的思路不是很清晰，经过老师的帮忙，让我具体写作时思路顿时清晰。在完成初稿后，老师认真查看了我的文章，指出了我存在的很多问题。在此十分感谢老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业论文。