【導讀】題目箱體零件加工工藝及數(shù)控加工程序設計。學院機械交通學院。機械設計制造及其。工余量與工序尺寸及毛坯尺寸的計算，設計了箱體的加工工藝，并且。設計精鏜軸承孔的所用專用夾具。對精鏜軸承孔進行了數(shù)控仿真模擬，得出其數(shù)控程序及加工軌跡。

　　

【正文】 = 2= (s) 工序 16：攻 2M8 深 18 的螺紋孔 工件材料：灰鑄鐵 刀具： M8 的絲錐 查《工藝師手冊》表 2813， V=18m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns=wdv?1000 = ?8 181000? =(r/min) 按照機床說明書，取 ns=715 r/min 所以實際切削速度： V=1000wd? ns=10008? ?715=(m/min) 查《工藝師手冊》表 2813， f= (mm/r)， 按照機床說明書，取 , 切削工時 : 刀具行程 L= 21 lll ?? =+2+4= (mm) inf lllfnLiT j 21 ???? = ? = (min)= (s) 以上為攻一個孔的機動時間，故本工步的機動時間為 T=2 jT = 2= (s) 工序 17：粗銑，半精銑φ 30 的平面 工件材料：灰鑄鐵 機床：臥式銑床 X53K 刀具：硬質(zhì)合金端銑刀直徑選 70mm， z=10 量具：卡板 （ 1）粗銑φ 30的平面 計算銑削用量： 已知毛坯被加工長度為 30，加工余量 Z=，留精銑余量 ，可一次銑削，銑削深度 確定進給量 f： 根據(jù)《工藝手冊》 ,表 966,確定 fz=切削速度： 根據(jù)相關(guān)手冊，確定 v=24m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns= dw1000π v = 241000?? =109(r/min) 按照機床說明書，取 ?nw 100 (r/min) 故實際切削速度為： V= 1000nd wwπ =21 (m/min) 當 nw =100 (r/min),工作臺每分鐘進給量應為： ?? nf wz zf m =200 (mm/min) 行程為 lll21??=30+5+2=37 (mm/min) 故機動時間為： ?tm 37? 100=(min)=（ s） 輔助時間為： ?tr = （ s） （ 2）精銑φ 30的平面 計算銑削用量： 已知毛坯被加工長度為 30，加工余量 Z=，可一次銑削，銑削深度 確定進給量 f： 根據(jù)《工藝手冊》 ,表 966,確定 fz=切削速度： 根據(jù)相關(guān)手冊，確定 v=30m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns= dw1000π v = 301000?? =136(r/min) 按照機床說明書，取 ?nw 136 (r/min) 故實際切削速度為： V= 1000nd wwπ =30 (m/min) 當 nw =136 (r/min),工作臺每分鐘進給量應為： ?? nf wz zf m =272 (mm/min) 行程為 lll21??=30+5+2=37 (mm/min) 故機動時間為： ?tm 37? 272=(min)=（ s） 輔助時間為： ?tr = （ s） 工序 18：鉆兩側(cè)面 12M12 的螺紋孔，倒角 工件材料 ：灰鑄鐵 刀具：φ 麻花鉆 （ 1）鉆φ 的孔 查《工藝師手冊》表 2813， V=18m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns=wdv?1000 = ? 181000? =(r/min) 按照機床說明書，取 ns=575 r/min 所以實際切削速度： V=1000wd? ns=? ?575=(m/min) 查《工藝師手冊》表 2813， f= (mm/r)， 按照機床說明書，取 , 切削工時 : 刀具行程 L= 21 lll ?? =+2+4= (mm) inf lllfnLiT j 21 ???? = ? = (min)= (s) 以上為鉆一個孔的機動時間，故本工步的機動時間為 T=12 jT = 12= (s) 工序 19：攻兩側(cè)面 12M12 的螺紋孔 工件材料：灰鑄鐵 刀具： M12 的絲錐 查《工藝師手冊》表 2813， V=18m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： ns=wdv?1000 = ?12 181000? =(r/min) 按照機床說明書，取 ns=475 r/min 所以實際切削速度： V=1000wd? ns=100012? ?475=(m/min) 查《工藝師手冊》表 2813， f= (mm/r)， 按照機床說明書，取 , 切削工時 : 刀具行程 L= 21 lll ?? =+2+4=13 (mm) inf lllfnLiT j 21 ???? = ? = (min)=9 (s) 以上為攻一個孔的機動時間，故本工步的機動時間為 T=4 jT =9 4=36 (s) 2 精鏜前后軸承孔夾具的設計及數(shù)控加工程序 分析零件結(jié)構(gòu)，擬定定位夾緊方案 變速箱體屬 于復雜箱體零件，其剛度較差，尺寸精度和位置精度要求高。夾具必需保證定位、夾緊可靠。由于零件已經(jīng)設計出了兩個定位銷孔，且軸承孔的設計基準是左端定位銷孔和頂面，所以加工前后端面孔系時也以頂面和兩個定位銷孔定位，即一面兩銷實現(xiàn)完全定位。夾緊力的選擇應該盡量與重力方向一致，且作用點的位置在工件剛度較大的位置，基于以上考慮選擇夾緊力作用在箱體底面兩端側(cè)壁上。這樣夾緊力既與重力方向一致右作用在了工件剛度較大的位置。為了夾緊可靠防止工件受到翻轉(zhuǎn)力矩時錯動在箱體零件上專門設計的兩個工藝槽，使壓板正好嵌入工藝槽內(nèi)，保證定位夾 緊可靠。定位夾緊示意圖如下： 圖 1： 定位夾緊示意圖 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案、繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖 任務是設計臥式加工中心夾具，加工中心可以實現(xiàn)工序高度集中，所以夾具結(jié)構(gòu)也有幾點與普通機床夾具不同。主要有功能簡化，加工中心由于有數(shù)控系統(tǒng)的準確控制加之機床本身的高精度和高剛性，刀具位置可以得到很好的保證。因此夾具只需具備定位和夾緊兩種功能就可以滿足加工要求。另外上述夾緊定位方案已經(jīng)實現(xiàn)了完全定位夾具還需要有開敞結(jié)構(gòu)，由于這道工序要加工前后端面所有孔系。鏜完一面孔后還要使工作臺旋轉(zhuǎn) 180o再鏜另一面，所以夾具 結(jié)構(gòu)應盡可能 簡單，不能妨礙刀具，不能與工作臺或主軸相干涉。所以也要求夾具尺寸盡可能小，所以選用鉤型壓板以減小橫向尺寸。 現(xiàn)設計方案如圖 2 所示，用兩個鉤型壓板壓住箱體兩端側(cè)壁，底面用兩塊 B 型支撐 圖 2. 夾具結(jié)構(gòu)草圖 兩個定位銷，實現(xiàn)完全定位。為了防止過定位其中一個用菱形銷。該結(jié)構(gòu)盡量減小了橫向尺寸和縱向尺寸，實現(xiàn)了加工中心要求的開敞結(jié)構(gòu)，不妨礙刀具和工作臺旋轉(zhuǎn)。并且夾緊和定位也比較可靠所以確定采取該方案設計夾具。 定位誤差的分析計算 由于此方案定位基準與零件的設計基準重合并不存在定位基準不重合 誤差，不需要進行定位基準不重合誤差計算。只存在定位原件制造不準確引起的基準位置誤差Δ JW。 A1 組孔以右端定位銷孔為基準，但其位置精度要求很低，在 13 級以上所以基準位置誤差可以忽略不計。另外兩個定位銷孔定位主要保證所要鏜的孔與前后端面的垂直度。由于加工兩個定位銷孔時是以前后端面定位的所以只要第一次裝夾時保證夾具在工作臺上與機床 Z 軸垂直就可以保證垂直度。 定位銷孔為φ 14H7（上偏差 +），查夾具設計手冊定位銷與銷孔的配合公差取φ 14 H7/f6。定位銷的直徑取φ 14f6（上偏差 下偏差 ）。 由一面兩銷定位誤差計算公式： ?????? ?????? L dDdDDW 2 m i n2m a x2m i n1m a x1 式中 max1D 、 2maxD ─ 工件上與圓柱銷孔和菱形銷孔配合的最大直徑； 1mind 、 2mind ─ 夾具上圓柱銷和菱形銷最小直徑。 L— 兩孔中心距。 本定位方案中 1maxD = 2maxD = ， 1mind = 2mind = L=400mm 帶入上式算出 DW? =177。 =177。 ＇＇ 這樣小的定位誤差足可以滿足垂直度要求，所以定位銷的徑取φ 14f6 足夠。 定位裝置的設計 該方案采用一面兩銷實現(xiàn)完全定位，兩個定位銷用 A型固定式定位銷。平面定位采 用兩塊板。定位銷采用 T8 鋼制造，熱處理： HRC55~60。主要尺寸為與工件配合尺寸和與夾具體配合尺寸。與工件配合尺寸上文已確定，即φ 14f6。與夾具題配合應為過盈配合，查機床夾具設計手冊其極限偏差為 r6?；境叽?12即 12r6，具體尺寸見零件圖。 由于標準支撐板沒有 244 以上的，所以不采用標準，自行設計長度為 244 板。其它尺寸仍按標注支撐板設計，取 220 系列尺寸。 詳見零件圖。 夾緊裝置的設計計算 本方案采用鉤型壓板作為夾緊裝置，主要靠定位銷和零件與支撐板之間的摩擦力克服切削力。鉤型壓板采用 M48，具體尺寸見裝配圖和零件圖。由于切削力比較大有必要對夾緊 力進行校核。 夾緊力與切削力有關(guān)，所以首先估算切削力。該工序主要是鏜孔和鉆孔切削力最大的是粗鏜孔，粗鏜采用雙刃鏜刀，其切削力的計算類似鉸孔。所以用鉸孔切削力計算模型計算鏜孔切削力。由機床夾具設計手冊查得鉆削的切削力計算公式為： 1 .2 0 .4231f P PF a f K? 式中 fF 軸向切削力（ N）， Pa 切削層深度 f 每轉(zhuǎn)進給量 PK 修正系數(shù) 取最大切削力，選粗鏜φ 115，此處 Pa 為 （ Dd） =3mm。 f為 。 PK查表，對于灰鑄鐵 PK =((HB)/190)^()=（ 200/190） ^= (此處取工件硬度值為 200HB) 得 fF = 計算 切削力矩公式為： 2 0 .7 5 0 .80 .8 3 ppM D a f K? 式中： M 切削力矩（ N m）， D 鏜刀直徑， Pa 切削層深度， f 每轉(zhuǎn)進給量， PK 修正系數(shù)。 此處取最大切削力，選粗鏜φ 115，此處 Pa 為 （ Dd） =3mm。 f為 。D=111mm PK 查表，對于灰鑄鐵 PK =((HB)/190)^()=（ 200/190） ^=。 得 M=200N m。 切削力矩靠鉤型壓板承擔，一側(cè)壓板應承擔的軸向力為 F=M/= 螺栓直徑取 ，校核抗拉強度：24FD? ??=＜ [σ ]，型壓板強度足夠。 切削軸向力靠摩擦力和銷釘承擔，壓緊力取 5KN，則兩壓板總共壓緊力為 10KN，摩擦因數(shù)取 ，則 可承受的摩擦力為 f=*10000=1500N fF ，所以該方案完全可行。鉤型壓板具體尺寸見零件圖和裝配圖。 數(shù)控仿真模擬 數(shù)控編程 % N0010 G40 G17 G70 N0020 G91 G28 :0030 T01 M06 N0040 G0 G90 Y60. S200 M03 N0050 G43 Z20. H00 N0050 G43 Z20. H00 N0060 G81 Z271. R20. F250 N0070 N0080 Y60. N0090 G80 N0100 G91 G28 :0110 T02 M06 N0120 G0 G90 Y130. S200 M03 N0130 G43 Z20. H00 N0140 G81 Z271. R20. F250. N0150 G80 N0160 G91 G28 :0170 T03 M06 N0180 G0 G90 Y60. S200 M03 N0190 G43 Z20. H00 N0200 G81 Z271. R20. F250. N0210 G80 N0220 G91 G28 :0230 T04 M06 N0240 G0 G90 S0 M03 N0250 G43 Z20. H00 N0260 G81 Z306. R20. F250. N0270 G8 N0280 M02 % 數(shù)控仿真模擬 圖 3 精鏜φ 72 軸承孔 圖 4 精鏜φ 62 軸承孔 圖 5 精鏜φ 80 軸承 孔 圖 6 精鏜φ 115 軸承孔 圖 7 精鏜軸承孔完成圖 參考文獻 [1] 趙家齊 .機械制造工藝學課程設計指導書 [M].機械工業(yè)出版社 ,20xx,4. [2] 東北重型機械學院 .機床夾具設計手冊 [M].上?？茖W技術(shù)出版社 ,80,1. [3] 王先逵 .機械制造工藝學 [M].機械工業(yè)出版社 ,20xx,1. [4] 李益民 .機械制造工藝設計簡明手冊 .機工版 ,20xx,7. [5] 楊叔子 .工藝師手冊 [M].機械工業(yè)出版社 ,1997. [6] 王文 斌 .機械設計手冊 [M].機械工業(yè)出版社 ,20xx,8. [7] 孟少安 .機械加工工藝手冊 [M].機械工業(yè)出版社 ,91,9. [8] 艾興 .切削用量簡明手冊 [M].機