机械数控设计说明书

长沙航空职业技术学院毕业设计论文 - 1 -

目 录

空军航空维修技术学院毕业设计（论文）任务书 .......................................................... - 3 - 摘 要...................................................................................................................... - 4 - 序 言 .................................................................................................................... - 5 - 第一章 零件的建模 .................................................................................................... - 6 -

1. 打开软件 ......................................................................................................... - 6 -

2. 草图轮廓的绘制 ............................................................................................... - 6 - 3 实体的创建 ...................................................................................................... - 8 - 4．倒圆、拔模 ...................................................................................................... - 9 - 第二章 工艺设计说明书 ............................................................................................- 11 -

1． 零件图的工艺性分析 .....................................................................................- 11 -

1.1零件结构功用分析 ..................................................................................- 11 - 1.2零件技术条件分析 ..................................................................................- 11 - 1.3零件结构工艺性 ......................................................................................- 12 - 2.毛坯的确定.......................................................................................................- 13 -

2.1毛坯的选择 .............................................................................................- 13 - 2.2毛坯余量的确定 ......................................................................................- 14 - 2.3毛坯草图 ................................................................................................- 16 - 3.机加工工艺路线的确定 .....................................................................................- 16 -

3.1加工方法的分析和确定 ...........................................................................- 16 - 3.2加工顺序的安排 ......................................................................................- 17 - 3.3定位基准选择 .........................................................................................- 19 - 3.4加工阶段的划分说明 ...............................................................................- 19 - 4 工序尺寸及其公差确定 ...................................................................................- 20 -

4.1基准重合时工序尺寸确定 ........................................................................- 20 - 4.2基准不重合时工序尺寸确定 ....................................................................- 21 - 5 设备及其工艺装备确定 ...................................................................................- 21 - 6 切削用量及工时定额确定 ................................................................................- 22 -

6.1 切削用量的确定 ...................................................................................- 22 - 6.2 工时定额的确定 ...................................................................................- 23 -

第三章 30号工序夹具设计说明 ..................................................................................- 29 -

1 2ХФ5销孔的专用夹具设计 ...........................................................................- 25 - 2 定位方案的设计 ..............................................................................................- 25 - 3 定位误差分析与计算 .......................................................................................- 26 - 4 定位元件尺寸公差的确定 ................................................................................- 26 - 5 夹紧装置的设计 ..............................................................................................- 27 - 6 方案综合评价与结论 .......................................................................................- 28 - 第四章 刀具、量具设计说明 .......................................................................................- 29 -

1 刀具的选择 .....................................................................................................- 29 -

1.1 刀具的分类 ............................................................................................- 29 - 1.2 刀具的选择 ..........................................................................................- 30 - 2 量具的选择 .....................................................................................................- 33 -

2.1 量具的分类 ..........................................................................................- 33 -

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2.2 量具的选择 ..........................................................................................- 34 -

第五章 数控编程设计说明 .......................................................................................- 35 - 第六章 毕业设计体会 ..............................................................................................- 38 - 致 谢 ......................................................................................................................- 39 - 参考文献.....................................................................................................................- 40 -

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空军航空维修技术学院毕业设计（论文）任务书

数控技术专业0902班 姓名聂梦 学号17号

设计题目：设计“SJ02泵盖零件的加工工艺规程与工装夹具”

设计内容及要求：

1、SJ02零件图（3号图纸） 1张

2、三维建模图（用UG等软件） 1张

3、数控加工工艺规程（包括数控加工程序） 1套 4、夹具设计专配图（1号图纸） 1张 5、设计说明书（不少于40页） 1份

机械制造工程系 数控教研室

2011年11月15日

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摘 要

泵盖零件结构较简单，而且为铸件，外表面为求不是很高的精度要求，铸造即可满足。与其它接触面处的端面精度要求较高，需要经过粗铣，精铣加工，保证密封配合性。本课题设计主要包括对齿轮油泵泵盖零件工艺分析，毛胚的选择，加工工艺过程的设计和钻2xΦ5盲孔的专用夹具设计，在课程设计过程中完成了零件图、毛坯图、夹具体装配图的绘制及说明书的编写。

Pump parts to build a simpler structure, but also for the casting, the outer surface of the requirements for higher precision, casting can be met, contact with other Department of the higher-end precision, cars need to go through thick, semi-refined car processing, to ensure that sealed with sexual. The main contents of the curriculum design, including gear oil pump cover process design and process of 2??16blind hole drilling special fixture design in the curriculum design process was completed parts map, blank map of the specific folder and the folder assembly of specific parts and the manual mapping preparation.

关键字：加工工艺过程 专用夹具 零件图 装配图

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序 言

机械制造技术的毕业设计是在学习完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性环节。学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为以后走上工作岗位进行一次综合训练。它要求学生综合运用本课程及有关选修课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计。其目的如下：

1、培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。

2、培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术数据的能力。

3、进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术档等基本技能。 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，为未来从事的工作打下了良好的基础在这次设计中我们主要是设计泵盖的机械加工工艺规程。在此毕业设计过程中，我们查阅了大量的书籍，并且得到了有关老师的指点。

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第一章 零件的建模

1. 打开软件

打开UG3.0软件进入界面,

单击[新建] 输入文件名 [座体.dwg] 单击 [OK]进入工作界面

2. 草图轮廓的绘制

单击[应用]----[建模]进入绘图工作界面。

单击[草图]选XY平面进入草绘界面

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单击[轮廓曲线]命令，绘制出大致轮廓。然后对其进行几何约束，及 标注尺寸，最后至完全约束。单击[完成草图]

做两条斜对角45度的辅助线，为后面的钻2xΦ5的销钉孔做准备，如下图：

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3 实体的创建

单击[拉伸]---选中零件的底座外轮廓---拉伸高度为-10---单击[创建]---[确定]，同理，拉伸零件的凸台，高度为18，单击创建生成如图㈠所示的模型---将这两步并在一起，如图㈡所示：

图㈠ 图㈡

钻2xΦ18的盲孔，2xΦ5的销钉孔和6xΦ7的沉头孔。单击[孔]---（出现如图所㈢示的列表）设定所钻的各种孔的直径和深度---点击所钻孔所在的平面---[应用]---（出现如图㈣所示的列表）依次设定每个孔所在的位置，最终得到图㈤所示的模型。如下

图㈢ 图㈣

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图㈤

4．倒圆、拔模

单击[插入]--- [细节特征]-- [拔锥]出现如图㈥所示列表，进行锥度设置，点击[应用]，完成拔锥。

单击[插入]--- [细节特征]--- [边倒圆]出现如图㈦所示---点击要进行倒圆的轮廓---单击[确定]，完成实体建模，最终得到实体如图㈧所示：

图㈥ 图㈦

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图㈧

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第二章 工艺设计说明书

1． 零件图的工艺性分析

1.1零件结构功用分析

本课程主要针对泵盖零件的加工工艺规程与2xΦ5盲孔的专用夹具的设计。从1978年开始，齿轮泵就被运用到热塑性塑料的挤出线上，其中最典型的几个运用领域为塑料制片、塑料型材、浇铸薄膜或吹膜。如今，齿轮泵在这些实际生产过程中已经成为必不可少的设备。齿轮泵的工作原理是通过两啮合齿轮的旋转形成一高压区和一低压区，从而使液体从低压区向高压区流动。泵盖是保证密封的，从而形成低高压区。调节螺母是调节两齿轮的间隙，从而改变流量的大小。保证油泵正常工作，不漏油，不与齿轮轴打齿。

1.2零件技术条件分析

齿轮油泵泵盖的材料是HT200，毛坯制造完成后需进行时效处理，消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。铸件应进行退火处理，表面应进行清理，不应有多肉，结巴和钻砂等存在，不应有裂纹，沙眼，气孔，夹渣等机械加工时不能清除而影响质量的缺陷。铸件上的裂纹，如深度不超过该处铸件厚度的1/10，长度不超过该处铸件宽度的1/5，允许将该处缺陷铲除后进行补焊。对于沙眼，气孔和夹渣等缺陷，如深度不超过该处铸件的1/10，直径不超过该处铸件的1/10，允许将缺陷铲除后进行补焊并磨平。

本毕业设计所设计的泵盖尺寸误差应符合GB/T6414的CT12级要求，泵盖零件的左端面28为其表面粗糙度为Ra3.2，

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以此为基准加工右端面。以中心距42±0.031为定位基准2xΦ18两个盲孔的加工精度需满足H8级精度要求，表面粗糙度为Ra1.5。2xΦ5两个销钉孔的加工精度需满足H7级精度要求，表面粗糙度为Ra1.6。6xΦ7的沉头孔只需达到表面粗糙度为Ra12.5。其余表面粗糙度的要求比较低。

经过对以上加工表面的分析，我们可以选定粗基准，加工精粗基准所在的加工表面，然后借用专用夹具对其它加工表面进行加工。

表1 泵盖技术要求表 尺寸及偏差 加工表面 /mm 泵盖右端面 28 Ф7 6xΦ7沉头孔 Ф14 2x5Φ销孔 Ф5 0.018 /IT8 0.011 /IT6 1.6 1.6 0.090/IT11 12.5 0.033/IT8 3.2 公差/mm及精度等级 表面粗糙度/um 2x18Φ盲孔 Φ18 1.3零件结构工艺性

根据零件图，可知零件的结构工艺性。零件图上的视图、尺寸公差和技术要求较统一，不必做大的修改。仔细阅图后了解到此工件结构较简单，通过铸造再加工即可获得。表面的精度要求都不高，但右端面，2x5Φ的销孔和2x18Φ的盲孔的精度要求较高，以保证其与其它接触面的密封性。且泵盖上的沉头孔和销孔用一般钻床夹具即可加工出来，而盲孔则需利用

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设计的专用夹具加工。总的来说，此工件的加工还是比较简单。

2.毛坯的确定

2.1毛坯的选择

2.1.1毛坯的种类

铸件、锻件、型材、焊接件、冷冲压件。 2.1.2确定毛坯时应考虑的因素

（1）零件的材料及力学性能要求。 （2）零件的结构形状与外形尺寸。 （3）零件的生产类型。 （4）现有的生产条件。

（5）充分利用新技术、新工艺和新材料。 2.1.3零件的生产类型毛坯的种类和制造方法

零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算

N?Qm(1?a%)(1?b%)

其中 N——是零件的生产纲领（件/年）； Q——产品的年产量（台、辆/年）；

m——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、

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辆）；

a%——备品率，一般取2%~4%；

b%——废品率，一般取0.3%~0.7%；

根据上式结合题目给定数据，即可算出泵盖的生产纲领，进而确定出其生产类型。

Q=8000台/年，m=1件/台，取a%=3%，取b%=0.6%，由公式(1-1)有：N?8000?1?(1?3%)?(1?0.6%)?8028.4(件/年).泵盖零件的重量为3.16Kg，查表1-3可知，泵盖为轻型零件，由此再查表1-4可知，该泵盖的生产类型为大批生产。

泵盖的材料在产品设计时已经确定，在制定零件机械加工工艺规程时，毛坯的选择主要是选定毛坯的制造方法。

由于泵盖选用HT200作为材料，为了减少加工余量，提高劳动生产率，采用机器造型，机器造型生产率较高、铸件尺寸精度高、表面光洁，劳动条件好，尽管机器造型需要专用设备和工艺装备，投资较大，生产准备时间长，但在大批大量生产的情况下铸件成本仍能显著降低，该泵盖的生产类型为大批生产，所以在铸件造型上采用机器造型。

2.2毛坯余量的确定

通过对泵盖的各加工表面的分析，选择各预备工序的加工方法和顺序。

表2 各加工表面加工方案 加工表面 泵盖右端面 2xΦ5H7销孔 6xΦ7沉头孔 2xФ18H8盲孔

精度要求/um 6.3 1.6 12.5 1.6 加工方案 粗铣-精铣 钻-粗铰-精铰 钻 钻-粗铰-精铰 长沙航空职业技术学院毕业设计论文 - 15 -

查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《工艺手册》）表1-6至1-11和2-15至2-40，将各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表3中。

表3 各工序间加工余量

加工工步工步基本公差精度工步偏差 表面 名称 余量 尺寸 泵盖右端面 Ф5销钻 孔 毛坯 钻 Φ7孔 毛坯 5 5 18 2 ?????粗糙度 0?0.033等级 公差 IT8 0.033 20 精铣 粗铣 毛坯 铰 1.4 1.6 3 0.2 0.8 4 2 28 26.6 31 5.0 4.8 4 7 3.2 12.5 -- IT12 0.21 26.6.0?0.21-- 1.2 2.4 31??1.2IT8 0.018 IT12 0.120 -- 2 ????5?0.0180 1.6 6.3 -- 12.5 1.6 4.8?0.12004?1 7?0.0900IT11 0.090 7?1 18 17.9517?0.1100?0.0270精铰 0.05 Ф18 钻 1.2 IT6 0.001 粗铰 0.95 17.95 IT8 0.027 17 IT11 0.110 -- 2.4 6.3 12.5 -- 毛坯 15.8 15.8 15.8?1.2

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2.3毛坯草图

根据表3得出毛坯尺寸，绘出毛坯草图。如下所示：

3.机加工工艺路线的确定

3.1加工方法的分析和确定

加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般先根据表面的精度和表面粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的加工方法，即确定加工方案。当然，使加工表面达到同等质量的加工方法是多种多样的，故在选择是要考虑以下因素：

（1）加工方法所能达到的加工经济精度。

（2）工件材料的性质。例如，淬硬钢零件的精加工要用磨削的方法；有色金属零件的精加工采用精细车或精细镗等方法。

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（3）工件的结构和尺寸。例如IT7级精度的孔一般采用拉削 （4）铰削、镗削等加工方法。

（5）生产类型。例如，大批量生产应选用生产效率高和质量稳定的加工方法。单件小批量生产则采用刨削、铣削和钻、扩、铰孔等方法。

（6）具体生产条件。应该充分利用现有设备和工艺手段，不断引进新技术，对老设备进行技术改造，以提高工艺水平。

3.2加工顺序的安排

加工顺序安排是否合理，将直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。应根据零件的结构及毛坯状况，结合定位及夹紧的需要进行综合考虑，来进行工序的划分。一般工序的加工顺序遵循以下原则：

（1）基面先行原则（2）先粗后精原则（3）先主后次原则（4）先面后孔原则（5）先内后外原则

根据表2各加工表面的加工方法和表3各工序间加工余量，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工序顺序详见表4，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片。

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表4 加工工序

工序 1 工序名称 下料 粗，精铣右端面至2 铣 28mm 3 钻 钻2??18盲孔深19 工序内容 4 铰 铰2??18盲孔深19 钻6 ХФ7通孔，铰,5 钻 扩Ф14孔深2mm 6 钻 钻2??5通孔 粗铰、精铰钻2??57 铰 通孔 8 时效热处理 9 去毛刺 钳工 10 送检

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3.3定位基准选择

定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

定为基准的选择分为粗基准和精基准。选择未经加工的表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。选择已加工表面作为定位基准，这种定位基准称为精基准。

左泵盖的左端面为铸造面，能满足表面粗糙度和精度的要求，先以左端面为粗基准，粗加工出右端面，再以右端面为精基准开始加工。

3.4加工阶段的划分说明

3.4.1加工阶段的划分

（1）粗加工阶段（2）半精加工阶段（3）精加工阶段（4）光整加工阶段

3.4.2划分加工阶段的原因

（1）保证加工质量。（2）合理使用设备。3）便于安排热处理工序，使用冷热加工工序配合得更好。（4）及时发现废品，免于浪费。 3.4.3划分加工阶段的说明

总的来说，加工阶段的划分不是绝对的，必须根据工件的加工精

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度要求和工件的刚度来决定。一般来说，工件精度要求越高、刚度越差，划分阶段应越详细；当工件批量小、精度要求不太高、工件刚度较好时也可以不分或者少分阶段；重型零件由于输送及装夹困难，一般在一次装夹后完成粗精加工，为了弥补不分阶段带来的弊端，常在粗加工后松开工件，然后以较小的夹紧力重新夹紧，继续进行精加工。

该零件的尺寸精度及表面粗糙度要求不是很高，除了右端面要进行精加工外，其余表面皆由铸造即可保证其所有的精度要求。故首先以左端面为粗基准对右端面进行加工至其精度要求，并钻2xΦ18的盲孔至图纸要求。因为后面的加工工序需对零件进行从新装夹并使用专用夹具，故以此来划分加工阶段，故再以右端面为精基准，对2xΦ5的销钉孔和6xΦ7的沉头孔的加工。

4 工序尺寸及其公差确定

4.1基准重合时工序尺寸确定

当零件表面需要经多次加工时，各工序的加工尺寸及公差取决于各工序的加工余量及所采用加工方法的经济加工精度，计算的顺序是又最后一道工序向前推算，即反推法。计算步骤为：

（1）、定毛坯总余量和工序余量。

（2）、定工序尺寸及公差。最终工序尺寸公差等于设计尺寸公差，其余工序尺寸公差按经济精度确定。要求工序基本尺寸，从零件图上的设计尺寸开始一直往前推算到毛坯尺寸，某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或减去后道工序余量。

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（3）、标注工序尺寸公差。最后一道工序的公差按设计尺寸标注，其余工序尺寸公差按入体原则标注。

4.2基准不重合时工序尺寸确定

（1）测量基准与设计基准不重合。

在加工时，遇到某些加工表面的设计尺寸不便测量，甚至无法测量的情况，为此需要在工件上选择一个容易测量的测量基准，通过对该测量尺寸的控制来间接保证原设计尺寸精度。 （2）定位基准与设计基准不重合。

在加工遇到此类问题时，零件采用调整法加工，如果加工表面的定位基准与设计基准不重合，就要进行尺寸换算，重新标注工序尺

5 设备及其工艺装备确定

由于该零件属于纯铣削零件，故只需要数控铣床或数控铣削加工中心，无需数控车床就可以完成其加工。分析车间现有加工条件，现选VMC850数控铣削加工中心加工全部元素，它们具有图形显示，后台编辑等功能。为方便操作员检查程序，选用精密机用虎钳和专用夹具，机用虎钳使用前要进行调整，使固定钳口与X轴、Z轴平行。

结合该零件工艺结构和性能，确定了该零件整套工序的的工艺装备：

（1）刀具：Φ60面铣刀、Φ3中心钻、Φ4.6麻花钻、Φ5铰刀、Φ7麻花钻、Φ14麻花钻、Φ17.6麻花钻、Φ18铰刀、

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（2）量具：游标卡尺、内径百分表。 （3）工具：虎钳扳手、木锤、垫铁、毛刷等。 （4）夹具：机用虎钳、专用夹具。

6 切削用量及工时定额确定

6.1 切削用量的确定

数控加工的质量、效率、生产成本，在很大程度上取决于切削用量的合理选择。机械加工中切削用量包括三个部分：切削速度υc、进给量?、背吃刀量ɑp。主轴转速、进给量、和切削速度，切削用量等参数都应在加工程序中反应，其具体值可根据数控机床的工艺特性、参考切削用量手册并结合实践经验推算来确定。

1）切削速度υc。切削速度υc是刀具的切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。而当主运动为旋转运动时，切削速度的计算公式为：υ

c

=πdn/1000

公式中υc为切削速度（m/min）、d为工件加工表面或者刀具的最大直径（mm）、n为主运动的转速（r/min）。

2）进给量?。进给量?是工件或者刀具的主运动每转或者每一行程时，刀具与工件在进给方向上的相对位移量。它的大小反映了进给速度的大小，其计算方法为：?=υ? /n

公式中υ?为进给速度（mm/min）、?为进给量（mm/min）、n为主

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运动的转速（r/min）。

3）背吃刀量ɑp。背吃刀量ɑp是已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。计算方法为：ɑp=（dw-dm）/2

公式中ɑp为背吃刀量（mm）、dw为待加工表面直径（mm）、dm为已加工表面直径（mm）。

铣削背吃刀量为刀具一次切削切进工件的宽度。

6.2 工时定额的确定

工时定额,又称为标准工作时间,是在标准的工作条件下,操作人员完成单位特定工作所需的时间. 机加工的工时定额一般有三种方法确定： 1、经验法：

根据以往的经验确定机加工的工时，这实际上是以前经验的总结，比如某工件某道工序加工以前一直是开2小时，也基本没有异议，那么现在也确定是2小时。 2、实测法：

某工件某道工序以前没有加工过，那么让一个水平中等、效率中等的操作工做，他做的工时×1.1就是这个工件这道工序的加工工时，这实际上是通过实测确定工时。 3、计算法：

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某工件某道工序有几个工步，每个工步是多少时间，加起来就是工时。例如：车床车一个外圆，表面粗糙度Ra是3.2，加工余量是5毫米，那么一般要通过以下工步才能完成： 粗车、半精车、精车、车两端面、倒角。

根据不同的材料、工况确定转速、进刀量、然后通过计算得出。 各工序每批次都有一个准备工时，一般30件为一个单位（具体要根据本单位的情况确定），每单位准备工时为0.5小时。

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第三章 30号工序夹具设计说明

1 2ХФ5销孔的专用夹具设计

在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具在生产中应用十分广泛，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助时间，提高劳动生产率；扩大机床的工艺范围，实现一机多能。泵盖的2ХФ5销孔加工精度，位置精度要求都较高，如果选用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，同时加工精度也不容易保证。考虑到泵盖零件属于大批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和位置精度，提高劳动生产率。

2 定位方案的设计

该零件底面为一个完整的平面，且具有两个盲孔。故满足“一面两孔”定位的条件，因此该零件采用一面两销进行定位。

由此可知本夹具的定位方案为采用1个短圆柱销、1个菱

?形销和支承平面定位，同时运用压板来对零件进行加紧。

z。 其中：一个菱形销限制的自由度为: ??一个短圆柱销限制的自由度为：x，y。

???y支承平面限制的自由度为：x，，z

该定位方案限制了工件的6个自由度，较好的满足零件加工要求，定位合理。

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3 定位误差分析与计算

所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以?表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以?j表示。?????。[1]

分析和计算定位误差的目的，就是为了判断所采用的定位方案能否保证加工要求，以便对不同方案进行分析比较，从而选出最佳定位方案，它是决定定位方案时的一个重要依据。

bdbj4 定位元件尺寸公差的确定

夹具的定位形式是一面两孔，即一个短圆柱销、削边销和支承板之间的保持元件的定位精度。

由公式

?dw(Y)?TD1?TD1??S

其中TD代表公差，?S代表基准孔与定位元件间的最小间隙

由于定位销和孔间的配合代号是Ф18H8/h7，查表2-40，IT8=0.027

IT7=0.018,又销与孔间的最小间隙都是0，故代入公式：

?dw(Y)?TD1?TD1??S=0.027+0.018=0.045mm，

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5 夹紧装置的设计

如图所示

在加工过程中，工件会受到切削力、惯性力、离心力等

外力的作用，为了保证在这些力作用下，工件仍能在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生位移或产生振动，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，把工件压紧夹牢在定位元件上。

在该夹具体设计中，由于所选用的定位方案的夹紧力与切削力的方向一致，所需夹紧力较小，所以采用压板进行夹紧。夹紧力的计算采用Fj?F?(1?3Lf/H)计算，其中的f--摩擦

系数，一般取0.1-0.15，由于在进行钻孔工序时，夹紧力作用表面的表面粗糙度较小，所以本设计中选择f=0.1。

由于螺旋压板夹紧机构中有弹簧的作用力，所以公式中的F代表的是弹簧压缩变形受到的作用力，有材料力学中的公式??(8FCz)/Gd3

z-弹簧的工作圈数

G-弹簧材料的剪切弹性模量，其值查表12-1

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?-是在最大载荷下发生的最大变形量

?(8F?8?8)/(8000MPa?0.9mm)?7mmFj?F?(1?3Lf/H)3查机械计书代入数据得?求得

F=1.54N，将

F

j代入

?1.30N，其中

L=28mm,f=0.1,H=45,求得F夹紧力，故总的

Fj?2.60N.由于该工序过程需要两处

.可以看出夹紧力很小。因为夹紧力

与切削力方向一致，当其他切削力很小时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。所以此处夹紧力能满足要求。

6 方案综合评价与结论

对于2ХФ5专用夹具的设计我们采用了一面两销的定位方式，限制了工件的6个自由度。很好的保证了工件在夹具体中的位置但也可能造成过定位，原因在于，支承板与短圆柱销和菱形销的安装误差。在钻孔工序前的工序尺寸保证的情况下，不会产生过定位，满足了加工的要求。通过以上的分析，本次课程设计的基本目的已经达到，较好的反映了零件加工过程中的定位要求极其必要性。同时，在专用夹具设计过程中，通过查阅大量资料，设计出的夹具在使用上十分方便，定位也很准确。绘制夹具体装配图时，很好运用了机械制图的知识，图幅表达合理，线条准确。

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第四章 刀具、量具设计说明

1 刀具的选择

1.1 刀具的分类

数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具，还

包括磨具。

（一）根据刀具结构可分为： 1、整体式；刀片与刀柄是一体的 ；

2、镶嵌式：采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；

3、特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。 （二）根据制造刀具所用的材料可分为：

高速钢刀具； 硬质合金刀具； 金刚石刀具； 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。 （三）从切削工艺上可分为:

车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种； 钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 镗削刀具； 铣削刀具等。 （四）刀具按工件加工表面的形式可分为:

1、加工各种外表面的刀具:包括车刀、刨刀、铣刀、外表面拉刀和锉刀等；

2、孔加工刀具:包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等； 3、螺纹加工工具:包括丝锥、板牙、自动开合螺纹切头、螺纹车刀和

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螺纹铣刀等；

4、齿轮加工刀具：包括滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮加工刀具等； 5、切断刀具：包括镶齿圆锯片、带锯、弓锯、切断车刀和锯片铣刀等等。

（五） 此外，还有组合刀具。

按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为：

1、通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀(不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀)、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；

2、成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；

3、展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。

1.2 刀具的选择

1.2.1 选刀的意义

在数控加工中，选用合适的刀具是我们的重要任务之一。刀具选用是否正确，关系到我们的加工任务是否能够顺利地完成，达到我们预期的加工目的。数控加工刀具的选用，主要包括以下几个方面的内容：

1.根据生产任务的类型，选择合适的刀具； 2.根据加工条件和所使用的刀具，合理地使用刀具；

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3.根据所使用的数控机床，选择与之相适应的刀具； 4.根据所加工的工件，选择与之相适应的刀具。

数控加工刀具顾名思义是在数控机床上使用的刀具，因此应该满足数控加工的特殊需要。数控机床具有高效率和使用费率高等一系列的特点，这就要求我们在数控机床上优先使用高效率的刀具， 1.2.2 选刀应考虑的因素

1、被加工的零件的材料及性能

2、切削工艺的类别

3、被加工零件的几何形状、零件精度、加工余量等因素 4、要求刀具能承受的背吃刀量、进给速度、切削速度等切削参数

1.2.3 数控铣削刀具的选择 2.3.1铣刀类型的类型

铣刀类型应与被加工工件尺寸与表面形状相适应。加工较大的平面应选择面铣刀；加工凸台、凹槽及平面轮廓应选择立铣刀；加工毛坯表面或粗加工选用镶硬质合金的玉米铣刀曲面加工采用 球头铣刀，但加工曲面较平坦的部位应采用环形铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等多 选用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；选用鼓形铣刀、锥铣刀可加工类似飞机上的变斜角零 件的变斜角面。

2.3.2铣刀参数的选择

数控铣床上使用最多的是可转位面铣刀和立铣刀。

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（1）面铣刀主要参数的选择

下表为面铣刀前角的选择 工件材料

铜

刀具材料 高速钢 硬质合金

15°

（2）立铣刀主要参数的选择

下表为面铣刀前角的选择 工件材料 钢 铸铁 铸铁

前角 10°～20° 10°～15° 10°～15°

铣刀直径 小于10 mm 10～20mm 大于20mm

后角 25° 20° 16

10°～20° 5°～15° -15°～

-5°～5°

4°～6°

15°

10°

25°～30°

铸铁

黄铜、青铜

铝合金

1.2.4 加工中心刀具的选择

加工中心上使用的刀具和刀柄两部分组成。 2.4.1 对加工中心刀具的基本要求

根据加工中心的结构特点，对加工中心提出如下基本要求： （1）刀具应具有较高的刚性 （2）重复定位精度高

（3）刀刃相对于主轴的一个固定点的轴向和径向位置应能准确调整

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2.4.2孔加工刀具

（1）钻孔刀具:有普通麻花钻、可转位浅孔钻、喷吸钻及扁钻等。应根据工件材料、加工尺寸及加工质 量等要求合理选用。 （2）扩孔钻;是用来扩大孔径，提高孔加工精度的刀具。它可用于孔的半精加工或最终加工。扩孔钻的 结构形式有高速钢整体式、镶齿套式及硬质合金可转位式。

（3）镗孔刀具;多用于加工箱体。当孔径大于80mm时，一般用镗刀加工。镗刀种类很多，按切削刃数量 可分为单刃镗刀和双刃镗刀。

（4）铰孔刀具;加工中心上使用的铰刀多是通用标准铰刀。此外，还有机夹硬质合金刀片单刃铰刀和可调浮动铰刀等。

2 量具的选择

2.1 量具的分类

1、标准量具：指用作测量或检定标准的量具。如量块、多面棱体、表面粗糙度比较样块等。

2、通用量具（或称万能量具）：一般指由量具厂统一制造的通用性量具。如直尺、平板、角度块、卡尺等。

3、专用量具（或称非标量具）:指专门为检测工件某一技术参数而设计制造的量具。如内外沟槽卡尺、钢丝绳卡尺、步距规等

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2.2 量具的选择

2.2.1 选择原则

1.保证测量的准确性。计量器具的性能指标是选用计量器具的主要依据，性能指标中以示值误差.示值变动性和回程误差为主。 2.加工方法,批量和数量选择计量仪器。批产以专用量具，量规和专用仪器为主。大批产选用高效率的机械化，自动化的专用测量仪器。 3.根据零件的结构,特性,大小,形状,重量,材料,刚性和表面粗糙度选用计量器具。

4.零件所处的状态和所处的条件选择计量仪器。如现代机器制造业生产自动化，要求测量自动化。动态测量要比静态测量复杂。 2.2.2 选择方法

1.按检验标准选择,零件的最终验收按国际标准GB3177-1997（光滑工件尺寸的检验）的规定选择计量器具。

2.按测量方法的精度系数选择。测量方法允许误差的大小主要取决于被测零件的精度要求，即所测参数的公差大小。测量方法的不确定度与被测零件公差的比值称测量方法精度系数K。K愈小，采用的测量方法误差也愈小。K值取1/3-1/10，一般情况可取1/5。

公式：K=测量不确定度Δ/被测零件的公差值Τ

测量方法精度系数 IT零件的公差等级 Κ﹪

ITIT7 8 ITIT10 IT11-IT16 9 15 10 IT5 6 32.5 30 27.5 25 20 长沙航空职业技术学院毕业设计论文 - 35 -

第五章 数控编程设计说明

数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。

1 编程方法

数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件

图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件），以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。同时，也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程，二者相辅相成。

2 编程步骤

拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过

程，也即确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），

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加工路线（如进给路线、对刀点、换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等）。其次应进行数值计算。绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点（或切点）的坐标值，得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。加工程序编制完成后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，应将其输入数控系统软件的计算机中。可以通过CNC控制菜单输入，也可以运用DOS中的编辑器进行输入。输入完毕后，应对其进行语法检测、示教演示、模拟加工等，最后进行首件试加工且检测无误后，确定最后的加工程序。 具体步骤如下：

a.确定加工方案：首先选择使用的数控转塔床和工装夹具，其次选择加工刀具以及切削用量。

b.建立工件坐标系：确定工件坐标系与机床坐标系之间的正确关系，给刀具运动轨迹的确定和加工中几何尺寸的计算做准备，同时应考虑零件形位公差的要求。

c.确定加工中的对刀点和换刀点：数控机床的对刀点、换刀点和加工中的刀具的起点一般为同一点。这一点在选择上，首先要方面检测和刀具轨迹的计算，其次要是换刀点与工件有一个安全的距离，却不允许换刀时刀具与工件发生碰撞，最后还要注意换刀点与工件相距不可太大，造成过大的空行程，应使刀具与工件保持一个安全合理的距离。注意不同的数控机床，其对刀点和换刀点的确定也不尽相同。

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d.选择合理的走刀路线：走刀路线就是整个加工过程中，刀具相对工件的具体运动轨迹，包括快速运动的空行程和根据需要进行的加工过程。选择时首先应确保加工零件的精度和表面质量的要求，其次应注意尽量减少走刀路线和空行程，提高生产效率，最后应注意使计算简单、减少程序数目和编程工作量。

e.合理安排辅助功能：加工中应根据需要合理安排一些辅助项目。如：切削液的启停、主轴的速度变换、对重要加工尺寸安排停机检测等。

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第六章 毕业设计体会

通过此次毕业设计我学到了许多东西，例如，制定加工工艺，根据计算的切削用量编制加工程序等。本毕业设计使我对零件加工的过程有了深刻的了解。本次毕业设计零件综合运用了我们之前的所学知识，如“机械制图”机械制造技术”.“数控加工编程及操作”等。是我懂得从工艺分析到零件建模，从零件建模到零件加工，每一个工序的设计与分析都不能马虎，每一个工序都要仔细的考虑清楚，想想这样做是否严谨，是否可靠，是否有更好的方法，很大程度上提高了自己的动手能力和独立思考问题的能力，同时也是对前几个学期的一个很好的总结。

毕业设计教会我做事情要有一颗坚韧的心，不放弃，努力追求。马上要走出学生生涯，进入职业生涯了，我将把毕业设计中所体会到的东西，运用到实际中，在今后的实践中继续学习，把自己所掌握的知识灵活运用，同时也要对不足的地方进行弥补。 如果青春是醺人欲醉的海风，那么自信就是这和风前行的路标；如果青春是巍峨入云的高耸，那么拼搏就是这山脉层层拔高的动力；如果青春是高歌奋进的谱曲，那么坚强就是这旋律奏响的最强音！历史的车辄辗过，留下先辈的印记；时代的洪流向前，引领我们的未来！拼搏，拼搏，拼搏！我们将用不懈的坚持，用高昂的斗志，书写热血的青春！

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致 谢

在此毕业设计完稿之际，谨向我的指导老师，关心、帮助我的同学和朋友们表示诚挚的谢意。特别要感谢我的指导老师李老师，是他引导我进入科学研究的殿堂。本毕业设计是在他的悉心指导下完成的，从论文开题到最后定稿倾注了他大的心血和精力。这段时间以来，老师在学习工作上对我严格要求，耐心指导，他严谨的治学态度，执著认真的工作作风，使我受益匪浅，在今后的学习中我都会遵循老师的教导不断进取。

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参考文献

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[5] 吴拓.机械制造工艺与夹具课程设计指导.机械工艺出版社，2005 [6] 潘海彬，肖爱民.UG3.0数控加工教程.化学工业出版社，2007 [7] 肖诗纲.刀具材料及其合理选用：机械工业出版社，1993 [8] 陈宏钧 实用机械加工工艺手册 机械工业出版社,2002

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