牛头刨刀库零件工艺夹具及数控加工说明书

航空制造工程学院机械制造装备实训课程名称：机械制造装备实训设计课题：牛头刨刀库零件工艺夹具及数控加工专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：评分：指导老师：（签字）2011年12月15日2机械制造装备实训任务书姓名班级学号一、题目：牛头刨刀库零件工艺夹具及数控加工二、原始资料：零件图纸三、工作内容及计划(完成时间2011年12月21日)：1．设计并绘制零件图1天2．编制简单工艺1天3．绘制某一工序夹具1天4．编制零件某一简单工序的数控加工程序1天5．数控加工0.5天6．写出实训报告0.5天3目录第一部分工艺设计1.设计任务.........................................................................................................42.零件工艺分析................................................................................................43.毛坯的选择......................................................................................................54.工艺过程设计..................................................................................................55.确定毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸..................................................8第二部分夹具设计1.设计任务...........................................................................................................92.确定定位方案、选择定位元件.....................................................................103.夹紧机构的选择和设计.................................................................................114.定位误差的计算.............................................................................................125.对刀装置的选择.............................................................................................126.夹具在机床上的定位和夹紧.........................................................................13第三部分数控程序编程刀库外圆数控加工程序编程.........................................................................,...13小结.....................................................................................................................15参考书目.............................................................................................................16附图：牛头刨刀库零件图...............................................................................................................17牛头刨刀库铣外表面键槽夹具设计图...............................................................................184牛头刨刀库零件加工工艺卡...............................................................................................19第一部分工艺设计1.设计任务本次所要加工的零件为安装底板，示意图如下图：刀库零件图技术要求：1.热处理：HRC40~50材料：45零件生产类型：中等批量。2.零件工艺性分析5牛头刨刀库零件图的视图正确、完整，尺寸、公差齐全，但技术要求中未注明淬火层的深度，且刀库零件右侧的外圆表面粗糙度要求最高，为1.6。其余的外圆等表面粗糙度要求适中，为6.3。刀库零件右侧外圆表面精度要求高，车外圆需要车床，然而表面的精度要用精车削加工来要保证。零件为圆轴类形状，所以在外圆表面车削加工可以在普通车床加工，螺纹孔加工可设计专用夹具在钻床上加工，键槽加工可设计专用夹具在普通铣床上加工。3.毛坯的选择由于安装底板所受载荷不大，底板的生产纲领为中等批量生产，所以可以选用型材直接加工，以提高生产效率，节约成本。毛坯的尺寸通过确定加工余量后确定为Ф36x78mm，毛坯示意图如图：毛培图4.工艺过程设计4.1零件定位基准的选择6对于此安装底板的各表面的加工均利用外表面定位，对于相对的面定位以“基准重合”原则，当掉头装夹的时候使用相对的那面来定位。加工键孔、槽平面使用外表面以及与之最靠近的表面来定位，这也符合“基准重合”原则，示意图如图：基准图作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。该前横架选择后面为粗基准，以加工前面，为后续工序准备好精基准。4.2零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有外圆表面、螺纹孔、键槽等，这里只列举其中较为典型的三个表面来说明其加工方法：（1）刀库右侧外圆表面的表面粗糙度要求最高，粗糙度：为Ra1.6，精度等级：IT7能达此要求的加工经济精度的加工路线有：①粗车→半精车→精车（加工经济精度：IT7~IT8，表面粗糙度：Ra0.8~1.6）②粗车→半精车→精车→滚压（IT7~IT8，Ra0.025~0.2）第二种方法对中等大批量生产的零件而言成本成本较高，用不7着，所以此处第二种方法比较容易实现。（2）刀库其余各表面粗糙度精度要求也比较适中，粗糙度：为Ra6.3，精度等级：IT9能达此要求的加工经济精度的加工路线有：①粗车→半精车（加工经济精度：IT8~IT10，表面粗糙度：Ra3.2~6.3）②粗车→半精车→精车（IT7~IT8，Ra0.8~1.6）第二种方法精度太高，在此处用不着，所以第一种方法比较容易实现。4.3制定工艺路线机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—前横架前面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先面后孔”原则，先加工前面，后加工螺纹孔以及垫片圆槽。这里是从几种制定的工艺路线方案中，并进行比较，从中选出最合理的一种方案。最终方案：工序00：下料工序05：粗车各个外圆表面8工序10：半精车各个外圆表面工序15：中检1工序20：铣键槽工序25：钻螺纹孔、攻螺纹工序30：中检2工序35：高频淬火工序40：去应力退火工序45：中检3工序50：刀库零件左侧车倒角、精车相关外圆表面工序55：中检4工序60：去应力退火工序65：终检工序70：油封入库方案分析：方案中先将各个基准面进行车削，这样做会使工件加工精度得到保证，在加工中插入些必要的中检工序，在精车后无去应力处理，会使表面有较大的残余应力，这些都是为了让零件达到加工的技术要求。把车倒角的工序放到后面是为了铣键槽的时候容易装夹，而且因为在热处理过后还要精车加工，所以在这时因车倒角在机床间来回的损失的时间对整个的生产效率影响不大，同时提高键槽加工的稳定性和精确度，。综上所述，选择此方案作为此零件的加工路线。5.确定毛坯尺寸、机械加工余量及工序尺寸95.1确定毛坯尺寸零件的轴径和长度最大值为Ф30x72mm外表面的路线为：粗车→半精车粗车的余量为2mm精铣的余量为1mm所以选择的毛坯的尺寸：长为30+（1+2）×2=36mm，宽为72+（1+2）×2=78mm的轴类材料。5.2确定加工余量、工序尺寸以及表面粗糙度工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度半精车1mmФ72±0.15Ra6.3粗车2mmФ73.66Ra12.5第二部分夹具设计1设计任务设计牛头刨刀库零件外表面上的键槽铣床夹具，因为是批量生产，所以要求夹具有一定的效率和稳定性。各个平面有一定的平行度和垂直度的要求。夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础件组成一个有机整体。（1）足够的刚度和强度设计夹具时，应保证在夹紧力和切削力等外力条件下，不产生过大的变形和振动。必要时，可在适当位置设置若10干条加强筋。（2）夹具安装稳定机床夹具通过夹具体安装在机床工作台上，安装应稳定，为此，机床夹具重心和切削力等力的作用点应处在夹具安装基面内。机床夹具高度越大，要求夹具体底面面积也越大。为使夹具体平面与机床工作台接触良好，夹具体底平面中间部位应适当挖空。（3）夹具体结构工艺性良好设计时应注意夹具体的毛坯制造工艺性、机械加工工艺性和装配的工艺性。（4）便于清除切屑为防止加工中切屑聚积在定为元件工作表面或其他装置中，影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计家具时，要考虑切屑排除问题。2确定定位方案、选择定位元件本设计为加工刀库键槽，综合考虑，采用V型块或者套筒可以限制4个自由度，V型块的定心精度较套筒高，且对于此零件使用V型块定位之后的夹紧更为方便本平面的加工共需限制6个自由度，由于此零件为轴类零件，定位元件可以选择支撑钉或者定位销，在这里选择定位销比较简单方便。如图：113夹紧机构的选择和设计夹紧机构有斜夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、联动夹紧机构等。该平面的加工为铣削加工，铣削加工的切削力比较大，且为间歇切削，震动较大，所以不适合选用偏心夹紧机构，斜夹紧机构的效率比较低，联动夹紧机构的机构太复杂，这里可以选择螺旋夹紧机构或者铰链夹紧机构。选用螺旋夹紧机构使用压板呀紧块的宽度有限，当采用铰链夹紧机构选择压板，也能很稳定的夹紧，且铰链夹紧机构的夹紧力效率比螺旋夹紧机构高。所以在这里选用铰链夹紧机构。对夹紧机构要求：1夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置；2夹紧力要适当，既保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形；3夹紧机构操作安全、省力、夹紧迅速；4夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应。结构应尽量简单，便于制造与维修；125具有良好的自锁性。4定位误差的计算这里只计算定位钉的定位精度是否满足工序尺寸01.024工序基准与定位基准不重合所以基准误差△dw=|△jb+△jw|基准不重合误差△jb=0.084xsin45=0.059基准位置误差△jw=0所以位置误差△dw=0.0590.2能满足精度要求5对刀装置的选择在加工中要确定铣刀的端面处于加工表面的位置，且最好能保证刀具轴线与底板侧面的距离，所以选择直角对刀块，塞尺选择塞尺1GB2244-80。136夹具在机床上的定位和夹紧此道工序所选用的机床为X53T，梯形槽的宽度。夹具用块的表面定位可限制4个自由度，另外选用两个定位钉来定位限制2个自由度。夹具在机床上的夹紧：在夹具的两段使用螺栓夹紧。第三部分数控程序编程