Ⅱ級轉(zhuǎn)子數(shù)控加工工藝及銑削夾具設(shè)計(jì)

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1、 Ⅱ級轉(zhuǎn)子數(shù)控加工工藝及銑削夾具設(shè)計(jì) 摘 要 轉(zhuǎn)子作為發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響很大，它的加工成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)子作為透平機(jī)械的關(guān)鍵部件，廣泛地用于航空、航天等領(lǐng)域，其質(zhì)量直接影響其空氣動(dòng)力性能和機(jī)械效率。因此它的加工技術(shù)一直是透平制造行業(yè)中的一個(gè)重要課題。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容及工作量是認(rèn)真分析Ⅱ級轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)制造要求，合理制定數(shù)控加工工藝，編制工藝卡片；根據(jù)銑削葉型的要求，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、裝夾方便、滿足加工要求的銑床夾具。具體內(nèi)容如下:認(rèn)真分析數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成、工作原理、種類、作用；數(shù)控加工的工藝特點(diǎn)、工序劃分與機(jī)床的選用、工序設(shè)計(jì)；編制Ⅱ級轉(zhuǎn)子數(shù)控加工的

2、加工工藝；銑床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定位誤差的分析計(jì)算。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子；數(shù)控加工工藝；銑床夾具 Abstract Rotor engine as a critical component of the engine performance is very much Its processing engine performance as a key component. As a turbine rotor mechanical key components widely used in aviation,aerospace

3、 and other fields. quality directly affects the aerodynamic and mechanical efficiency. So its processing technology has been turbine manufacturing industry are an important topic. The design of the content and workload analysis is seriously Ⅱ rotor design and manufacturing requirements,NC reasonab

4、le development process,preparation of the cards; According to Ye-milling requirements,design a rational structure,fixture convenience,meet the processing requirements of the machine fixture. Specific details are as follows : CNC machine tools carefully analyze the structure and working principle typ

5、es; NC machining techniques,Machine division in the process of selection, process design; NC establishment Ⅱ rotor machining technology; Miller fixture design and the structure of the positioning error analysis. Keywords : rotor;NC processing;machine fixture - II - 前 言 此次設(shè)計(jì)的課程題目是Ⅱ級轉(zhuǎn)子數(shù)控

6、加工工藝及銑削夾具設(shè)計(jì)，在進(jìn)行了全面而深入的理論學(xué)習(xí)及實(shí)踐實(shí)習(xí)后，在XXXX老師的指導(dǎo)下進(jìn)行的。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是認(rèn)真分析Ⅱ級轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)制造要求，合理制定數(shù)控加工工藝，編制工藝卡片；根據(jù)銑削葉型的要求，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、裝夾方便、滿足加工要求的銑床夾具。 相對于軸、套類零件而言，轉(zhuǎn)子的空間結(jié)構(gòu)相對來說是十分復(fù)雜的，因此關(guān)于制作一個(gè)好的轉(zhuǎn)子的數(shù)控加工工藝是行業(yè)的一大難點(diǎn)。這里，用編制軟件CAD/CAM模塊——UG軟件進(jìn)行說明。用軟件--UG編制關(guān)于透平機(jī)的轉(zhuǎn)子，它包括深窄流道、大扭角、大扭矩、變根圓角等特征的五坐標(biāo)加工程序。 至今的轉(zhuǎn)子的加工中，小件高質(zhì)要求的轉(zhuǎn)子多采用整體式葉輪加工的方法以

7、提高葉輪的整體質(zhì)量。先把葉輪的毛坯制作出來，之后把它制作成葉輪回轉(zhuǎn)體的形狀，以便進(jìn)行車削，制作成葉輪的基本形狀，再在機(jī)床上加工出葉片輪轂與葉片的形狀，但是必須留出足夠的余量，進(jìn)行熱處理后，再進(jìn)行一次加工完成。如此加工方式，可以滿足大多數(shù)轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度等質(zhì)量要求，并且可以制作出小的曲面誤差、動(dòng)平衡的去質(zhì)少。是至今為止，較為理想的五軸加工制造方法。 夾具的設(shè)計(jì)必須以夾具的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，再為夾具的各個(gè)元件進(jìn)行選材，計(jì)算加緊力，計(jì)算定位誤差，以確保夾具的合理性。 本次設(shè)計(jì)在XXXX老師指導(dǎo)下，給我提出了許多寶貴意見，在此致以衷心的感謝！限于我的水平，設(shè)計(jì)中難免有不妥及錯(cuò)誤之處，望諒解并給以批評指正。

8、 - III - 目錄 摘 要 I Abstract II 前 言 III 第1章 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)及工藝劃分 1 1.1數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 1 1.1.1數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細(xì) 1 1.1.2 數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確 1 1.1.3零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 2 1.1.4選擇切削用量 2 1.1.5刀具選擇的重要性 2 1.2數(shù)控加工工序與工步的劃分 2 1.2.1工序的劃分 2 1.2.2工步的劃分 3 1.2.3數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì) 3 1.2.4序余量和總余量 4 1.2.5工序尺寸公差 4 1.

9、2.6走刀方式和切削方式的確定 4 1.2.7選擇夾具的基本原則 5 第2章Ⅱ級轉(zhuǎn)子的工藝設(shè)計(jì) 6 2.1機(jī)械制造工藝概述 6 2.2轉(zhuǎn)子零件的分析 6 2.2.1 零件的作用 6 2.2.2 零件的工藝分析 7 2.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 8 2.3.1確定毛坯的制造形式 8 2.3.2基準(zhǔn)面的選擇 8 2.3.3制定工藝路線 8 2.3.4毛坯尺寸的確定 11 2.3.5確定切削用量 11 第3章 銑床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 15 3.1夾具設(shè)計(jì)概述 15 3.2夾具的組成 15 3.3工件裝夾的方法 16 3.4夾具的分類 16 3.5專用夾具的設(shè)計(jì)步驟 17 3.

10、5.1研究原始資料 17 3.5.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案繪制夾具草圖 18 3.5.3繪制夾具總裝配圖 18 3.5.4定位基準(zhǔn)的選擇 18 3.6夾緊力的計(jì)算 19 3.7定位誤差的計(jì)算 20 3.8夾具模型示意圖 21 第4章 數(shù)控加工工藝編程 23 4.1概述 23 4.2 編程流程 23 4.3 點(diǎn)位加工的數(shù)控編譯 24 4.3.1概述 24 4.3.2點(diǎn)位加工的一般操作幾個(gè)通用步驟 25 4.4平面加工的數(shù)控編程 27 4.4.1概述 27 4.4.2平面加工操作的一般創(chuàng)建步驟 27 4.4.3 型腔銑的數(shù)控編程步驟 28 結(jié) 論 29

11、 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31  - V - 第1章 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)及工藝劃分 1.1數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 數(shù)控加工與傳統(tǒng)加工相比具有十分明顯的優(yōu)勢：高生產(chǎn)效率、高精度、高質(zhì)量并且數(shù)控加工的機(jī)械化成度也是相當(dāng)高的。從而綜合體現(xiàn)的就是高效益。 1.1.1數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細(xì) 通用機(jī)床加工工件時(shí)，它所需要的加工參數(shù)的設(shè)置，如進(jìn)給速度、切削速度等都是依據(jù)操作人員自己按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、操作控制能力自行確定的。它不會(huì)經(jīng)過專業(yè)人員的專業(yè)設(shè)計(jì)，這樣零件之間的質(zhì)量相對來說會(huì)產(chǎn)生很大的區(qū)別。零件的差別會(huì)很大，不利于大批的規(guī)模化生產(chǎn)。 但是，數(shù)

12、控加工時(shí)幾乎可以避免零件之間的差異。數(shù)控加工是機(jī)床經(jīng)過NC代碼進(jìn)行執(zhí)行的。每一次加工完成后都要進(jìn)行對刀，并且數(shù)控機(jī)床的精度都是十分高的，所以之后關(guān)于機(jī)床執(zhí)行時(shí)的軌跡都是一模一樣的。數(shù)控加工時(shí)的加工工藝都是專人進(jìn)行設(shè)計(jì)的，會(huì)涉及到工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量并且還會(huì)涉及到裝夾等其他特殊要求。經(jīng)過專人設(shè)計(jì)后無論是安全程度還是零件的質(zhì)量及其效率都會(huì)得到極大提升。 1.1.2 數(shù)控加工工藝要求更嚴(yán)密、精確 眾所周知，通用機(jī)床是操作人員進(jìn)行全程親自加工的。在使用普通機(jī)床時(shí)，可以進(jìn)行多次“適切”來滿足精度要求。當(dāng)切削過程中出先意外情況時(shí)，可以隨時(shí)進(jìn)行修

13、改。 數(shù)控加工自適應(yīng)性較差。數(shù)控加工時(shí)的自動(dòng)化行雖然很高、加工精度也很高，但是達(dá)不到高智能，不會(huì)自行判斷，例如排除切屑時(shí)，機(jī)床不會(huì)判斷切屑的量，只會(huì)根據(jù)NC碼執(zhí)行動(dòng)作，所以這些需要工藝員進(jìn)行考慮，若出現(xiàn)失誤即便是任何一個(gè)數(shù)值都會(huì)產(chǎn)生重大機(jī)床事故和質(zhì)量事故，因此、數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)密、精確。 1.1.3零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計(jì)算 數(shù)控加工時(shí)所需要的零件模型并非單純的零件尺寸體現(xiàn)，需要依據(jù)零件圖上的尺寸公差及零件形狀對零件圖進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這是編程前必須要做的一項(xiàng)基本工作，也是制定數(shù)控加工工藝要必須進(jìn)行的分析工作。 1.1.4選擇切削用量 選擇數(shù)控機(jī)床的切削用

14、量之前，必須了解機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方式。數(shù)控機(jī)床的刀具是根據(jù)插補(bǔ)來的運(yùn)行的。 插補(bǔ)是根據(jù)給定的進(jìn)給速度及輪廓要求，在輪廓已知點(diǎn)之間找中間點(diǎn)，就如同畫圓，當(dāng)一個(gè)多邊形邊數(shù)越多時(shí)這個(gè)圖形就越接近圓形，而中間點(diǎn)就相當(dāng)于邊上的頂點(diǎn)。但是，每個(gè)中間點(diǎn)計(jì)算是需要的時(shí)間的，而時(shí)間是根據(jù)算法來的，如果進(jìn)給速度過快，行程越大，所形成的輪廓質(zhì)量就會(huì)越差，尤其是對曲面、曲線、曲邊的影響尤為明顯。 所以為了得到高質(zhì)量的零件，制定工藝時(shí)，必須對進(jìn)給速度進(jìn)行重點(diǎn)參考。 1.1.5刀具選擇的重要性 數(shù)控機(jī)床內(nèi)是帶有刀庫的，進(jìn)行自動(dòng)換刀。但是刀具是工藝編程人員自己根據(jù)需要設(shè)定的。 如果刀具不指定，不會(huì)生成刀路。使用錯(cuò)誤的

15、刀具會(huì)折斷刀具或者零件的狹窄部位加工不到。如果刀具的材料選擇不對，也會(huì)與零件產(chǎn)生影響。總之刀具是根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)來確定的。必須慎重選擇刀具。 1.2數(shù)控加工工序與工步的劃分 1.2.1工序的劃分 數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，它的一大有點(diǎn)就是工序集中。它經(jīng)過一次裝夾后可以加工多道工序，甚至是全部工序。常見工序劃分原則如下： （1）按零件裝卡定位方式劃分工序 這是以裝夾次數(shù)進(jìn)行劃分的，每一次裝夾劃分為一個(gè)工序的。根據(jù)零件的的結(jié)構(gòu)都不盡相同、技術(shù)要求不同，工件的裝夾方式也不同。裝夾方式有一定的規(guī)律：加工外側(cè)時(shí)就裝夾內(nèi)部， 加工內(nèi)側(cè)時(shí)就裝夾外面。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。 （2）粗、精加工

16、劃分工序 零件加工工藝制定時(shí)有“先粗后精”，而劃分工序時(shí)也可以以此為原則進(jìn)行劃分。實(shí)際加工中零件是結(jié)構(gòu)中有薄壁的，這是需要考慮到零件的剛性變形問題，為了防止變形導(dǎo)致精度、結(jié)構(gòu)出錯(cuò)需要按照粗精加工劃分工序。 （3）按所用刀具劃分工序 若按照上述原則進(jìn)行工序劃分，會(huì)產(chǎn)生換刀次數(shù)的增多。這樣會(huì)增加空刀運(yùn)行，大大增加加工時(shí)間。按此方法會(huì)可以避免不必要的浪費(fèi)。 按刀具劃分工序就是：使用一把刀時(shí)盡可能多的銑削多個(gè)部位，之后再換一把刀進(jìn)行銑削多個(gè)面，前提是不會(huì)影響加工質(zhì)量。 1.2.2工步的劃分 劃分工序和工步的最終目的都是提高加工的質(zhì)量和效率。每一個(gè)工序內(nèi)都有多個(gè)工步，工步是對工序的細(xì)分，這樣

17、便于工業(yè)化生產(chǎn)。以加工中心為例進(jìn)行說明： （1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進(jìn)行。 （2）對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，可減少由變形引起的對孔的精度的影響。 （3）按刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工生產(chǎn)率。 總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。 1.2.3數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì) 以上只是設(shè)計(jì)好了加工路線既加工的先后順序，之后可以開始考慮加工工序的確定。工序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是確定工序的內(nèi)部參數(shù)：裝夾方式、加

18、工余量、切削用量、刀具量具等。 1.2.4序余量和總余量 在數(shù)控加工過程中，沒有多少面可以一次加工完成，這就需要余量的分析。總余量是零件與毛坯之間的量；序余量是毛坯經(jīng)過一個(gè)工序加工后至零件的余量。這里要注意回轉(zhuǎn)體的余量，平面加工所切除的毛坯厚度和回轉(zhuǎn)體和余量是不同的的，可以稱作單邊余量。 1.2.5工序尺寸公差 以如今的技術(shù)，數(shù)控加工無論如何都存在誤差，只可以減小誤差，卻不可能消除誤差，因此零件的實(shí)際尺寸及加工余量是一個(gè)變值。在此要清楚對于外表面：公稱余量、最小余量、最大余量，對于內(nèi)表面來說則相反。工序余量的變動(dòng)范圍等于上工序尺寸公差與本工序尺寸公差之和。工序尺寸的公差，一般規(guī)定按“入

19、體”原則標(biāo)注。對被包容表面，基本尺寸即是最大工序尺寸；而對包容表面，基本尺寸即是最小工序尺寸，毛坯尺寸公差一般采用雙向標(biāo)注。 零件加工時(shí)同常會(huì)出現(xiàn)一些相互關(guān)聯(lián)的尺寸組，它們按一定的順序組成封閉的鏈條，它在加工工藝中被稱作“工藝尺寸鏈”。遇到尺寸鏈時(shí)必須注意。 1.2.6走刀方式和切削方式的確定 切削方式：是指切削時(shí)刀具相對與工件得出運(yùn)動(dòng)方向。走刀方式：是指刀具軌跡相對與工件的分布位置。 二者對于加工的影響：走刀方式多影響刀具的空行程，增加加工時(shí)間，降低效率；切削方式多影響工件的加工質(zhì)量，尤其注意切削力方向、逆銑、順銑。 （1）確定走刀路線和工步順序 走刀路線既是刀軌，是相對與工件的

20、整體軌跡，他可以反映整個(gè)工序、工步路線，但不能表現(xiàn)具體數(shù)據(jù)。這是編寫程序的一大根據(jù)，制定走刀的原則： ①最短刀路、最少空程提高效率； ②最終刀路需一次走刀完成 ③必須保證零件表面的粗糙度、位置精度、尺寸精度等。 （2）工件的定位與夾緊方案的確定 定位安裝的基本原則 ①力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 ②盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 ③避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 1.2.7選擇夾具的基本原則 數(shù)控加工有時(shí)是需要設(shè)計(jì)專用夾具的，幾句的設(shè)計(jì)有幾點(diǎn)需要考慮： （1）要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定

21、； （2）要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系； （3）夾具及零件的安裝、拆卸要方便、快速； （4）大批量時(shí)，設(shè)計(jì)的夾具的結(jié)構(gòu)要簡單； （5）小批量時(shí)，多使用組合夾具及通用夾具，節(jié)約； （6）夾具不能影響工件的加工（如：碰撞）； 工件的定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定，應(yīng)遵循前面所述有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應(yīng)該注意下列三點(diǎn)： （1）減少裝夾次數(shù)：一次裝夾盡可能多的完成多個(gè)面的加工，既可以減小誤差，也可以節(jié)約時(shí)間； - 28 - 第2章Ⅱ級轉(zhuǎn)子的工藝設(shè)計(jì) 2.1機(jī)械制造工藝概述 制造工藝是把原材料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品時(shí)所使用的各種方法的總稱

22、。這些方法包含一定的知識(shí)、能力，使用可以用上的設(shè)備、器材，使用各種有效的手段等。制造工藝包括生產(chǎn)活動(dòng)里面的各方面還有生產(chǎn)的全過程，也能當(dāng)做是一個(gè)從概念產(chǎn)品到最終產(chǎn)物，是一個(gè)進(jìn)行功能和信息處理的方式。 機(jī)械加工工藝流程是進(jìn)行工件或零件制造加工，利用機(jī)械加工的方式，將毛坯的形狀、表面質(zhì)量和尺寸進(jìn)行改變等，從而制作出零件的全過程。例如，一個(gè)普通零件的加工工藝流程是：毛坯→粗加工→熱處理→精加工→檢驗(yàn)→人庫。 機(jī)械加工工藝是在流程加工的之上，在制造工件或者零件過程中，將其形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)改變等，詳細(xì)說明成品或半成品的每個(gè)步驟。例如，在上面的流程里，機(jī)械加工工藝的制造毛坯，熱處理的安排，熱

23、處理的硬度要求，粗、精加工要分成什么工序和工步，選用的機(jī)床、刀具和夾具，切削用量的選定，零件的精度多少和表面粗糙度的選值等問題作出詳細(xì)并且具體的規(guī)定以及說明。 技術(shù)人員確定出企業(yè)的生產(chǎn)條件、工藝過程以及零件數(shù)量，寫成形式標(biāo)準(zhǔn)的工藝文件，這類文件被叫做工藝規(guī)程。 工藝流程作為綱領(lǐng)，加工工藝將參數(shù)明確，工藝規(guī)程則出于對企業(yè)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)出來的加工工藝。 機(jī)械加工工藝系統(tǒng)是將企業(yè)中處于最基層的工單元加工出來，包括機(jī)床、刀具、夾具和工件，如由車床、車刀、夾具和工件等要素組成的車床加工系統(tǒng)。不同的加工單元進(jìn)行不同的加工方式，也對應(yīng)著不同的加工工藝系統(tǒng)。作為一個(gè)機(jī)械制造工廠，不僅需要一系列如車床、銑

24、床、鉆床、磨床等的切削加工工藝系統(tǒng)，還需要配備裝配、鑄造、鍛壓和熱處理等工藝系統(tǒng)。 2.2轉(zhuǎn)子零件的分析 2.2.1 零件的作用 此次設(shè)計(jì)是關(guān)于轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，它在實(shí)際上多用于力矩的傳遞，因此它的性能需要是非常的高。轉(zhuǎn)子作為發(fā)動(dòng)機(jī)十分關(guān)鍵部件，對發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響巨大，因此在設(shè)計(jì)它工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須十分慎重。由于高質(zhì)量的要求，所以它的制造成本成為發(fā)動(dòng)機(jī)制造的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 2.2.2 零件的工藝分析 任何零件的工藝分析均從零件圖開始。此次目的是轉(zhuǎn)子（如圖2.1）的加工工藝。 圖2.1 零件示意圖 首先參考轉(zhuǎn)子零件的零件圖，明顯不是只由一般的平面組成。它包含平面、孔系、旋轉(zhuǎn)面及十分復(fù)雜

25、的空間曲面組成，并且曲面的曲率半徑變化較大，此零件也是典型的薄壁件。 從此件的加工環(huán)境來講，其工作與十分復(fù)雜惡略的環(huán)境，所以此件的材料，加工工藝方案的設(shè)計(jì)必須合理，才可以保證零件自身的精度及質(zhì)量。 轉(zhuǎn)子的葉型面的加工方案是重中之重，會(huì)影響轉(zhuǎn)子的整體性能。 本次零件的結(jié)構(gòu)分析如下： （1）Φ80的中心軸面 這一組加工表面包括：Φ 800+0.03的孔，以及其上下端面，Φ98-0.44-0.22及Φ100，上端面與孔有很高的形位公差要求，徑向跳動(dòng)≤0.02mm、軸向跳動(dòng)≤0.01mm孔壁上有8個(gè)裝配時(shí)鉆鉸的Φ3.5+0.01+0.03銷孔。輪輻曲面至Φ198，端面至Φ205。 （2）另

26、一個(gè)以Φ80的中心軸面 這一組加工表面包括：Φ800+0.03的孔，以及其上下端面至Φ100，孔壁上有8個(gè)裝配時(shí)鉆鉸的Φ3.5+0.01+0.03銷孔。輪輻曲面至Φ195，端面至Φ268。 （3）葉片葉片的曲面復(fù)雜，工作條件惡劣，由多條曲線擬合而成。 2.3工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.3.1確定毛坯的制造形式 因?yàn)榇舜瘟慵谑褂玫沫h(huán)境中不會(huì)受到太大的沖擊，但由于是薄壁件，再結(jié)合零件自身的特性得出需要采用較高硬度件為毛坯。考慮到零件本身的尺寸，故采用材料為2A70鋁合金。直徑為280mm的鍛造件。 2A70鋁合金的力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度(MPa):≥340，鍛造后經(jīng)過熱處理可以達(dá)到抗拉強(qiáng)度(MPa

27、)：≥375；布氏硬度（HB）：109；伸長率(%):≥12，密度：2.8g/mm3密度小，固溶溫度：530度。 2.3.2基準(zhǔn)面的選擇 1.粗基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇都是有原則的。粗基準(zhǔn)的選擇： （1）考慮在不會(huì)影響整體加工的情況下使用不加工的表面； （2）選為基準(zhǔn)的面與要加工的面之間的位置精度必須較小。 根據(jù)以上幾點(diǎn)粗基準(zhǔn)的選擇原則，可以得出本次選擇直徑為：Φ280的外輪廓面為粗基準(zhǔn)。 2.精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇原則與粗基準(zhǔn)的原則是不同的。粗基準(zhǔn)選擇依靠的是“使用不加工的表面”及相對“位置精度”。但精基準(zhǔn)的選擇主要考慮的是“設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)”的關(guān)系： (1) 基準(zhǔn)重

28、合原則； (2) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則； (3) 自為基準(zhǔn)原則； (4) 互為基準(zhǔn)原則； (5) 便于裝夾原則。 2.3.3制定工藝路線 工藝路線的制定就是制定實(shí)際加工的工作順序。 在制定工藝路線時(shí)必須要考慮保證零件的尺寸精度、幾何精度和位置精度等等，這才是使用數(shù)控加工的目的。 制定工藝路線的原則： （1）基準(zhǔn)先行； （2）先粗后精； (3)先主后次； （4）先面后孔； （5）工序集中等原則。 當(dāng)然也需要考慮經(jīng)濟(jì)效益，切實(shí)的體現(xiàn)數(shù)控機(jī)床及生產(chǎn)理念的快速、高

29、質(zhì)量、高效益原則。 方案一： 工序一：粗加工 車端面，車外圓Φ110mm，掉頭車端面，車外圓至Φ272mm ，車外圓Φ117mm，套孔Φ74mm，調(diào)頭套孔Φ74mm。滿足79mm、16mm、36mm尺寸要求。 工序二：半精車以H面定位；車加工C面、輪轂端面，車外圓至Φ268mm，車輪輻端面被吃刀量1.4mm，車外圓至Φ102mm、Φ100mm，車端面保證16mm、10mm，車F成形面加工余量0.5mm，保證φ188mm、32mm；調(diào)頭車輪輻端面被吃刀量：1.4mm，車輪轂外圓Φ112mm，輪轂端面、H端面，保證 74mm、23mm 、48mm，車N成形面，余量0.5mm，保證φ197、3

30、3，車內(nèi)孔和臺(tái)階孔，保證φ79.50+0.03、φ98、65。 工序三： 開槽。 工序四： 時(shí)效處理96小時(shí)。 工序五： 精車Ⅰ以孔D定位，H端朝向主軸方向安裝夾緊工件輪輻曲面至Φ205，去余量0.5mm，車外圓至Φ268-0.0520，車輪輻端面，保證32-0.06-0.0.4、17、φ189、φ197和形位公差：圓跳動(dòng)在0.02內(nèi)、全跳動(dòng)在0.01內(nèi)。 工序六： 精車Ⅱ夾緊零件，找正零件圓跳在0.02mm以內(nèi)、 端跳動(dòng)在0.01mm以內(nèi)；車成形面，保證32、φ190、R10、R7；車輪轂端面和φ100、Φ99-0.04-0.02外圓，保證9.6、16.10+0.04；車內(nèi)孔和另一輪

31、轂端面，保證Φ800+0.03、640+0.04車外圓Φ112-0.0870和齒槽，保證φ106、24、22、20、4；車N成形面，保證32、φ198、R10、R5。車Φ990+0.02臺(tái)階孔；車φ81槽，保證14.5、49。 工序七： 鉗修，去毛刺。 工序八： 以內(nèi)孔定位定心鉆定心，用φ6定心鉆在φ92圓周上鉆中心孔，用φ3.2鉆頭鉆孔，用專用鉆絞刀絞孔Φ3.5+0.01+0.03，保證孔深6；工件掉面，以內(nèi)孔和一銷定位，夾緊工件，重復(fù)以上工序；保證位置度0.04內(nèi)。 工序九 銑葉片。 工序十 鉗修，去毛刺。 工序十一 終檢。 方案二： 工序一粗加工 車端面，車外圓Φ110mm

32、，掉頭車端面，車外圓至Φ272mm ，車外圓Φ117mm，套孔Φ74mm，調(diào)頭套孔Φ74mm。滿足79mm、16mm、36mm尺寸要求 工序二 半精車以H面定位；車加工C面、輪轂端面，車外圓至Φ268mm，車輪輻端面=1.4mm，車外圓至Φ102mm、Φ100mm，車端面保證16mm、10mm，車F成形面加工余量0.5mm，保證φ188、32；調(diào)頭車輪輻端面αp=1.4mm，車輪轂外圓Φ112mm，輪轂端面、H端面，保證 74、23 、48，車N成形面，余量0.5mm，保證φ197、33，車內(nèi)孔和臺(tái)階孔，保證φ79.50+0.03、φ98、65。 工序三 開槽 。 工序四 時(shí)效處理96小

33、時(shí)。 工序五 夾緊零件，找正零件圓跳在0.02mm以內(nèi)、 端跳動(dòng)在0.01mm以內(nèi)；車成形面，保證32、φ190、R10、R7；車輪轂端面和φ100、φ99-0.44-0.22外圓，保證9.6、16.10+0.04；車內(nèi)孔和另一輪轂端面，保證φ800+0.03、640+0.04車外圓φ112-0.0870和齒槽，保證φ106、24、22、20、4；車N成形面，保證32、φ198、R10、R5。車φ990+0.02臺(tái)階孔；車φ81槽，保證14.5、49； 工序六 以孔D定位，H端朝向主軸方向安裝夾緊工件輪輻曲面至Φ205，去余量0.5mm，車外圓至Φ268-0.0520，車輪輻端面，保證31

34、-0.06-0.04、17、φ189、φ197和形位公差：圓跳動(dòng)在0.02mm內(nèi)、全跳動(dòng)在0.01mm內(nèi)；倒角。 工序七 鉗修，去毛刺。 工序八 以內(nèi)孔定位定心鉆定心，用φ6定心鉆在φ92圓周上鉆中心孔，用φ3.2鉆頭鉆孔，用專用鉆絞刀絞孔3.5+0.01+0.03,保證孔深6；工件掉面，以內(nèi)孔和一銷定位，夾緊工件，重復(fù)以上工序。 工序九 銑葉片。 工序十 鉗修，去毛刺。 工序十一 終檢。 方案對比： 進(jìn)行對比，兩套方案區(qū)別關(guān)鍵在于孔、端面與外圓的加工順序，在第二套方案中，先加工孔以做下步定位之用，但是，這樣必定會(huì)使孔的表面受到損傷，內(nèi)孔表面的要求是高的，不允許有劃痕。故選擇第一

35、套方案做為加工方案。 根據(jù)方案一的工序可選用，粗加工可用CJK6145數(shù)控加工機(jī)床，半精加工、精加工Ⅰ、精加工Ⅱ、鉆孔均可用CTX320萬能數(shù)控機(jī)床，開槽可用DMC63V銑床加工中心，精銑葉型可用HSM600U五軸加工中心。 2.3.4毛坯尺寸的確定 Ⅱ級轉(zhuǎn)子的零件材料為鋁合金，牌號(hào)2A70，綜合考慮加工余量，初定Φ280mm。厚度70mm。 2.3.5確定切削用量 工序一 車端面及外圓，套孔。 (1)加工條件 加工材料：鋁合金2A70，σb =0.34GPa、模鍛。 加工要求：車端面，車外圓Φ110mm，掉頭車端面，車外圓至Φ272mm ，車外圓Φ117mm，套孔Φ74mm，

36、調(diào)頭套孔Φ74mm。滿足79mm、16mm、36mm尺寸要求 機(jī)床：CJK6145簡易數(shù)控車床。 刀具：刀片材料W18Cr4V高速合金刀具，可切削布氏硬度200以下材料： Υo=25 α=12 Kr=45 Υz=0.5mm。 (2)計(jì)算切削用量 粗車端面 考慮到后續(xù)工藝，毛坯徑向加工余量為8mm，故實(shí)際軸向最大加工余量按Zmax=2.5mm考慮。一次加工成型，αn=2.5mm。 進(jìn)給量f根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表2.4-3 f=1.0～1.4mm/r 取f=1.2mm/r 切削速度見參考文獻(xiàn)[1]表2.4-20x=-bb2-4ac2a Vc=CvΤ0.28?αρ0.12?f

37、yv （2-1） 其中?v=485，T取60 Vc=126.5m/min 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000Vcπdw （2-2） 其最大回轉(zhuǎn)直徑為Φ280mm，則 ns=144m/min 按參考文獻(xiàn)[1]選擇與144r/min相近的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，125r/min和160r/min。選擇nW=160r/min。計(jì)算得VW=125m/min。 切削力的計(jì)算 根據(jù)參考文

38、獻(xiàn)[1]P586表2.4-20得切削力公式： Fz=9.8160nfzCFαpxFzfxFzVnFzKFz （2-3） 式中 CF——材料和切削條件對力的的影響系數(shù)； xFz、nfz——被吃量、進(jìn)給量、切削速度的指數(shù)； KFz——切削影響系數(shù)的修正系數(shù)。 其中KFz=0.57，帶入得 Fz=637N 切削時(shí)消耗的功率Pc為 Pc=FcVc6104 =2.32KW （2-4） 粗車外圓 考慮到后續(xù)的工藝，毛坯軸向加工余量為8mm，故實(shí)際軸

39、向最大加工余量按Zmax=2.5mm考慮。一次加工成型，αn=2.5mm。 進(jìn)給量f根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表2.4-3： F=1.0～1.4mm/r 取f=1.0mm/r 切削速度見參考文獻(xiàn)[1]表2.4-20 Vc=CVT0.28?αp0.12?fyv （2-5） 其中?v=485，T取60 vc=138m/min 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ns=1000vcπdw

40、 （2-6） 其最大回轉(zhuǎn)直徑為Φ280mm，則 ns=150r/min 按參考文獻(xiàn)[1]選擇與138r/min相近的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，125r/min和160r/min。選擇nW=160r/min。故計(jì)算得Vw=125m/min。 切削力的計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]P586表2.4-20得切削力公式： Fz=9.8160nfzCFCpxFzfxFzVnFzKFz （2-7） 其中KFz=0.57， 帶入得 Fz=637.5N 切削時(shí)消耗的功率Pc為 Pc=FcVc6104 =2.32KW

41、 （2-8） 精車Ⅰ部分 因?yàn)閿?shù)控加工過程中，與普通的金屬切削加工不盡相同。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]P2-469的數(shù)控加工規(guī)律及參考加工中心進(jìn)給量選擇： 切削用量：αp=0.05mm， 進(jìn)給量： f=0.06mm/r， 切削速度：v=800m/min。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]P586表2.4-20得切削力公式： Fz=9.8160nfzCFCpxFzfxFzVnFzKFz （2-9） 得切削力Fz=6.54N。 由于進(jìn)給量過小，以及數(shù)控加工的運(yùn)算公式并不夠成熟，所以計(jì)算量和實(shí)際值會(huì)

42、有一些差距。 加工時(shí)間：計(jì)算轉(zhuǎn)速得主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min。 進(jìn)給量f為0.06mm/r，工作行程為(30mm+30mm+38mm)10=980mm （2-10） 精車Ⅱ部分 因?yàn)閿?shù)控加工過程中，與普通的金屬切削加工不盡相同。根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]P2-469的數(shù)控加工規(guī)律及參考加工中心進(jìn)給量選擇： 切削用量：αp=0.06mm， 進(jìn)給量:f=0.05mm/r 切削速度：v=400m/min。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]P586表2.4-20得切削力公式： Fz=9.8160nfzCFCpxFzfxFzVnFzKFz

43、 （2-11） 得切削力Fz=6.85N。 鉆孔: 選用硬質(zhì)合金鉆、鉸刀具。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3] P2-469 的數(shù)控加工規(guī)律及參考加工中心進(jìn)給量及轉(zhuǎn)速及加工經(jīng)驗(yàn)，選擇： 轉(zhuǎn)速S=3200r/min，進(jìn)給量f=0.03mm/r。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]P33 表1-2-7轉(zhuǎn)削切削力及扭矩為 Ff=309?Df0.8Kp=3093.50.062=131N （2-12） M=0.12?D2f0.8Kp=0.123.220.030.81=0.074N?m （2-13） 鉸孔部分轉(zhuǎn)速S=3200r/min，進(jìn)給量f=0.03mm/r。 銑葉型部

44、分: 由于切削條件復(fù)雜，在復(fù)雜的曲面加工時(shí)，切削用量的變化很大，所以一般選用時(shí)，只是按經(jīng)驗(yàn)，給出轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。 刀具選擇：φ10球頭銑刀 進(jìn)給量選擇：S=10500r/min f=2100mm/min 第3章 銑床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1夾具設(shè)計(jì)概述 在機(jī)床上進(jìn)行加工，是為了保證零件的質(zhì)量要求的前提下進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。所以在設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須考慮好裝夾，在夾緊過程中不可使定位發(fā)生改變。在機(jī)床上裝夾工件所使用的工藝裝備稱為機(jī)床夾具(以下簡稱夾具)。 工件的裝夾大體上分為兩種：一種是先定位后夾緊，另一種是在夾緊的過程中進(jìn)行定位。零件根據(jù)不同的工藝要求，可以選擇不同的夾緊方式。 3.2夾具

45、的組成 雖然夾具的種類是分不同種的，但是多數(shù)夾具的大體上可以分為五部分。根據(jù)零件的形狀、大小、精度等技術(shù)要求進(jìn)行夾具各元件的設(shè)計(jì)。 (一)定位元件及定位裝置 在夾具中定位元件是十分重要的，它在裝夾時(shí)與工件直接接觸，并為在加工時(shí)提供一個(gè)準(zhǔn)確的基點(diǎn)，所有的加工是以這個(gè)點(diǎn)為中心進(jìn)行的。精度要求越高的零件定位精度必須相應(yīng)提高。定位元件也涉及到定位基準(zhǔn)的選擇。依據(jù)零件的定位基準(zhǔn)設(shè)計(jì)夾具的定位元件。 (二)夾緊裝置 在夾具中由動(dòng)力裝置(如氣缸、油缸等)、中間傳力機(jī)構(gòu)(如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜楔、凸輪等)和夾緊元件，如卡爪、壓扳、壓塊等組成的裝置稱為夾緊裝置。它們的作用是用以保持工件在夾具中已確定

46、的位置，并承受加工過程中各種力的作用而不會(huì)是定位發(fā)生任何超出范圍的變化。 (三)對刀及導(dǎo)引元件 在夾具中,用來確定加工時(shí)所使用刀具位置的元件稱為對刀及導(dǎo)引元件,如:鉆套及對刀塊等。 （四）連接件 連接夾具的其它元件。 （五）夾具體 此部件又可稱底座，是夾具的支撐定位元件。 3.3工件裝夾的方法 在機(jī)床上對工件進(jìn)行加工時(shí)，根據(jù)工件的加工精度要求和加工批量的不同，可采用如下兩種裝夾方法: (一)找正裝夾法一一即通過對工件上有關(guān)表面或劃線的找正，最后確定工件加工時(shí)應(yīng)具有準(zhǔn)確位置的裝夾方法。 (二)夾具裝夾法一一即通過安裝在機(jī)床上的夾具對工件的定位和夾緊，最后確定工件加工時(shí)應(yīng)具

47、有準(zhǔn)確位置的裝夾方法。由于夾具裝夾法的裝夾效率高、操作簡便和易于保證加工精度，故多在成批或大量生產(chǎn)中采用。 三、用夾具裝夾時(shí)保證工件加工精度的條件 采用夾具裝夾法對工件進(jìn)行加工時(shí)，為了保證工件加工表面相對其它有關(guān)表面的尺寸和位置精度，必須滿足下述三個(gè)條件: （1）工件在夾具中占據(jù)一定的位置； （2）夾具在機(jī)床上保持一定的位置； （3)夾具相對刀具保持一定的位置。 3.4夾具的分類 機(jī)床夾具的種類很多，可按夾具的應(yīng)用范圍分類，也可按所使用的動(dòng)力源進(jìn)行分類。 一、按夾具的應(yīng)用范圍分類 (1)通用夾具 通用夾具是指在一般通用機(jī)床上所附有的一些使用性能較廣泛的夾具，如車、磨床上的三

48、爪和四爪卡盤、頂針和雞心夾頭，銑、刨床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。它仍在使用上有很大的通用性，往往無需調(diào)整或稍加調(diào)整(包括配換個(gè)別零件)就可用于裝夾不同同類工件。這類夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠生產(chǎn)作為機(jī)床附件供用戶使用。 通用夾具主要用于單件和中、少批生產(chǎn)、裝夾形狀比較簡單和加工精度要求不太高的工件。在大批、大量生產(chǎn)中，對形狀復(fù)雜或加工精度要求較高的工件，往往由于操作麻煩和裝夾效率低而很少采用這類夾具。 （2）專用夾具 專用夾具是指專門為了某一種工件的某一或幾個(gè)工序而設(shè)計(jì)的夾具。此類夾具一般不考慮通用性。力求結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、操作快速、維修簡便，一般是廠區(qū)應(yīng)要求自行設(shè)計(jì)多用于大批

49、或周期性生產(chǎn)的零件。 （3）成組夾具 在生產(chǎn)中有很多由于加工批量較小，經(jīng)濟(jì)效益不高，通用夾具又不便操作的零件。為每種零件都分別設(shè)計(jì)專用夾具很不經(jīng)濟(jì)，而使用通用夾具又往往不能滿足加工精度和生產(chǎn)效率的要求，故采用成組加工工藝，并根據(jù)組內(nèi)的典型代表零件設(shè)計(jì)成組夾具。這類夾具在使用時(shí)，只需對夾具上的部分定位、夾緊元件等進(jìn)行調(diào)整或更換，就可用于組內(nèi)不同工件的加工。 （4）組合夾具 組合夾具是在夾具零、部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)的新型夾具。它是由一套結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)規(guī)格化、系列他的通用元件、合件和部件構(gòu)成。 3.5專用夾具的設(shè)計(jì)步驟 3.5.1研究原始資料 明確設(shè)計(jì)

50、任務(wù)，收集設(shè)計(jì)資料 研究被加工零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、零件圖、工藝規(guī)程、毛坯圖、工序圖、切削用量等，尤其重要的是了解工件的定位基面，夾緊表面，及所用機(jī)床、刀具、量具等。 收集所要使用的機(jī)床、輔助工具、刀具、量具的有關(guān)資料。例如：對于機(jī)床來說，主要是機(jī)床與夾具聯(lián)結(jié)部分的尺寸；如銑床類夾具應(yīng)了解T形槽的槽寬和槽距；車床類夾具，主要是了解主軸前端結(jié)構(gòu)尺寸，還應(yīng)了解機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)。對于刀具來說，主要了解刀具主要技術(shù)條件、結(jié)構(gòu)尺寸、精度等。了解本廠制造夾具的經(jīng)驗(yàn)與能力，收集國內(nèi)外同類夾具資料，吸收其中先進(jìn)而又結(jié)合本廠的實(shí)際情況的合理部分。 夾具選材時(shí)，一般選擇Q235、45鋼、20Gr等材料。由于，45

51、鋼的強(qiáng)度較高，塑性、韌性較好，調(diào)制后的綜合力學(xué)性能較好，經(jīng)常用于承受較大載荷的小截面零件，如齒輪、葉輪、曲軸等。并且經(jīng)過熱處理后(型面硬度在HBC45以上)用于型面接觸的型塊，有較好的強(qiáng)度和耐磨性。所以夾具元件選用45鋼。 3.5.2確定夾具的結(jié)構(gòu)方案繪制夾具草圖 (1)確定工件定位方案 雖然零件的定位基準(zhǔn)在工序圖已經(jīng)確定，但是仍然要對其分析研究，在滿足工件位置精度前提下，夾具結(jié)構(gòu)及性能能否實(shí)現(xiàn)。在確定定位裝夾方式以后，選擇、設(shè)計(jì)定位元件，若必要時(shí)，需要進(jìn)行定位誤差分析。 (2)夾緊方案的確定 選擇或設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，并要對夾緊力進(jìn)行驗(yàn)算。 (3)夾具的其它結(jié)構(gòu)的確定 選

52、擇刀具的導(dǎo)引方式，設(shè)計(jì)刀具的導(dǎo)向裝置；如需要，確定夾具的分度裝置；確定夾具體的型式及夾具在機(jī)床的安裝方式。 (4)繪制夾具的草圖 在夾具草圖上要正確地畫出工件定位機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、重要的聯(lián)系尺寸、配合方式及公差等，還要提出相應(yīng)的技術(shù)要求。 (5)方案的審查及改進(jìn) 草圖繪制好以后，要征求有關(guān)人員的見意，并送到相關(guān)部門檢驗(yàn)審查，綜合各方的意見，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。 3.5.3繪制夾具總裝配圖 按國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)繪制裝配圖，為了使圖紙與零件的實(shí)際尺寸盡可能的統(tǒng)一，圖紙的比例需才用1：1的比例。若1:1的比例不合適時(shí)也可以采用其他比例。用雙點(diǎn)劃線繪制工件的輪廓，并視零件為透明體，并標(biāo)明夾具的定

53、位位置、原理及各元件的位置關(guān)系。 夾具總圖繪制順序?yàn)椋汗ぜㄎ辉鷮?dǎo)引元件→夾緊裝置→其它裝置→夾具體→標(biāo)注必要尺寸公差及技術(shù)要求→編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。對于夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件要按總圖提出要求，畫出零件圖，并標(biāo)注出全部尺寸，表面粗糙度、尺寸和形位公差、材料及熱處理和技術(shù)要求。 3.5.4定位基準(zhǔn)的選擇 工序九銑葉型（如下圖3.1）的夾具 圖3.1 銑削加工零件示意圖 以端面A和φ80孔定位，采用球形墊圈及螺母夾緊工件，夾緊形式如下圖3.2： 圖3.2 裝配示意圖 3.6夾緊力的計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]P30得銑削鋁合金切削力公式 F=Cpαp0.85fz0.

54、72D-0.86BzKp （3-1） =22250.850.50.728-0.861080.45=3824N 由參考文獻(xiàn)[2]P31、P32得Kp=0.54， αp=0.05 f=0.06 最終得Fc=3824N。 夾緊力計(jì)算公式： Q=3kFc2(μ1D13-d3D12-d2+μ2D23-d3D22-d2) （3-2）

55、 = 32.538242(0.16803-363802-362+0.16993-363992-362) =448N 工件在夾緊過程中，由于彈性變形、位移或偏轉(zhuǎn)，以及工件定位基準(zhǔn)面與定位元件支撐面之間的接觸變形，而將造成工序基準(zhǔn)的位移。一批工件若由于夾緊所造成的工序基準(zhǔn)位移均相同，一般可通過調(diào)整對刀尺寸和安裝位置來消除對精度的影響。而在數(shù)控加工過程中則很少會(huì)出現(xiàn)這一現(xiàn)象，因?yàn)閿?shù)控加工每次加工之前要進(jìn)行對刀，當(dāng)然，這對普通加工是奢侈的。一般可用以下公式表示： △j?j=(ymax+ymin)cosα

56、 （3-3） 式中: ymax——夾緊力作用下，同批工序基準(zhǔn)中的最大位移。 ymin——夾緊力作用下，同批工序基準(zhǔn)中的最小位移。 α——工序基準(zhǔn)位移方向與工序尺寸方向之間的夾角。 3.7定位誤差的計(jì)算 夾具的主要定位元件為中心套,尺寸為Φ80-0.020mm。與工件的孔配合。工件的圖樣規(guī)格為Φ800+0.03mm。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]P224 公式: ?Y=Xmin+TD+Td2=0+0.02+0.032=0.025mm （3-4） 超過定位誤差要求，可通過人工找正的方式來完成。我們試著采用夾具體

57、本身的精度來定位，則： ?Y=Xmin+TD+Td2 （3-5） 我們依次分析影響定位誤差的三個(gè)元素。 Xmin即夾具與工件之間的最小距離，如選擇過盈配合，則，Xmin可為0。但是裝夾是個(gè)很嚴(yán)重的問題。而且，對工件表面會(huì)有損傷。所以采用過渡配合。則Xmin依然為0。但是實(shí)際公式要有所變化，但是無論TD的公差如何變化，在Td=0.025mm的前提下，是不可能達(dá)到徑向跳動(dòng)0.02mm的形位公差要求的，那么我應(yīng)該找到一個(gè)能達(dá)到0.02mm的徑跳的直接定位最小定位誤差。

58、故只能放棄高精度定位的方法，如果通過提高工件外圓精度的方法來提高定位精度，工件的經(jīng)濟(jì)性將受到很大的影響。首先，一般夾具的定位元件的公差是由工件的公差決定的，一般為工件公差的1/3-1/5,　可按最小值計(jì)算，即1/5。則零件在3級公差時(shí)才可直接保證定位要求。夾具定位元件公差0.004，所以，直接定位是不現(xiàn)實(shí)的。 如采用過盈配合，可以直接保證夾緊部分的定位誤差為零，但是，由于零件表面不允許有劃痕，葉片部分連指紋都不允許有，如采用過盈配合，勢必會(huì)對零件造成損傷。 還有其他的問題，加工過程中，誤差產(chǎn)生的因素是多種多樣的，如采用高精度配合的情況下，當(dāng)其他因素影響無法調(diào)整時(shí)，就沒有辦法及時(shí)處理。需要手

59、工調(diào)整的不只是定位誤差，還有夾具的裝配誤差等。所以，手工調(diào)整解決的并不只是定位誤差，而是所有誤差的積累。而且為了擴(kuò)大調(diào)整范圍，不得不加大公差。 3.8夾具模型示意圖 圖 3.3裝配示意圖 圖3.4 底座示意圖 圖3.5 定位套示意圖 圖3.6 上、下球形墊圈示意圖 圖3.7 螺桿示意圖

60、 圖3.8 螺母示意圖 圖3.9 轉(zhuǎn)子、刀路示意圖 第4章 數(shù)控加工工藝編程 4.1概述 此次設(shè)計(jì)是使用UG進(jìn)行數(shù)控程序編程，對UG進(jìn)行簡單說明。UG全稱(Unigraphics NX)，始發(fā)與1969年，是西門子公司出品的基于C語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的一種解決方案。它把人們使用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字化造型及驗(yàn)證。它的功能十分強(qiáng)，是一個(gè)互交CAD/CAM系統(tǒng)。它誕生之出是基于工作站。隨著PC硬件的發(fā)展及使用人數(shù)的增多，得到了極大發(fā)展。目前，成長為以個(gè)三維模具設(shè)計(jì)為主的多功能軟件。 此次設(shè)計(jì)編程使用的編程軟件主要為：UG軟件CAM模塊。它以便高效完成二級轉(zhuǎn)子的編程加

61、工。而且，至今UG軟件依舊是目前世界上關(guān)于CAD/CAM/CAE/CAID使用最高端、最為主流、功能集成最為成功的軟件之一。尤其是它的【加工】模塊。目前已被用于民用、航空、汽車、電子及國防等各個(gè)領(lǐng)域。下圖4.1為加工頁面： 圖4.1 加工頁面圖 4.2 編程流程 應(yīng)用NX10.0編程時(shí)，大致可以分為八個(gè)步驟： 第一步：建立幾何模型。應(yīng)用UG的建模功能做出尺寸與所需零件一致的 模型?？梢宰灾?，亦可導(dǎo)入其他軟件的模型。 第二步:制定加工工藝路線。因?yàn)樵谥贫ǖ闹贫ǖ募庸すに嚶肪€中有涉及到刀具的問題工件等問題，所以在制定加工工藝路線之前必須確定工件的材料、工件的實(shí)際裝夾、刀具的材料及

62、主軸的轉(zhuǎn)速、切削的速度等各種問題。 第三步: 選擇加工環(huán)境。NX10.0的CAM模板使用時(shí)需要先進(jìn)行加工環(huán)境的配置。為滿足不同用戶的需求UG提供了不同的加工配置，但是在此也可以根據(jù)編程人員自己的加工經(jīng)驗(yàn)自行編制適合自己的加工環(huán)境，導(dǎo)入即可。 第四步:坐標(biāo)系、安全平面等參數(shù)的設(shè)定。編程人員需要設(shè)置工件坐標(biāo)系以及切削時(shí)的安全平面的高度，這些都存在與MCS組中，可以在此設(shè)置。 第五步：選擇正確的加工方式。零件都是由各種各樣的面組成，加工不同的面需要的加工方法也是不同的，如鉆孔（PECK_DRILLING）、固定平面銑（FIXED_CONTOUR）、型腔銑（CAVITY_MILL）等等。當(dāng)然，這

63、些方法的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置都是根據(jù)已經(jīng)制定的好工藝內(nèi)容對應(yīng)設(shè)置的。 第六步：刀軌的生成及校核。當(dāng)涉及到一些高質(zhì)量的零件時(shí)，我們比需對所有的工藝進(jìn)行再三核實(shí)，對其刀軌進(jìn)行校核。只有如此才可以降低危險(xiǎn)，保證安全，也可以提高效益。 第七步：刀具軌跡的后處理。生成的刀具軌跡只是實(shí)際上是由一系列的點(diǎn)構(gòu)成的，由于數(shù)量足夠多，形成了線，稱之為刀軌。但是，機(jī)床是不會(huì)識(shí)別這條線的，只會(huì)識(shí)別NC指令 。所以，需要把這條線轉(zhuǎn)換為NC指令才可以被數(shù)控加工中心識(shí)別。 第八步：制作加工工藝卡。工藝卡的制定是十分重要的。由于現(xiàn)在的工作細(xì)分，各司其職，操作員根據(jù)工藝卡繼續(xù)工作。所以，需要自己編譯工藝卡。工藝卡，可以人工手制，

64、亦可系統(tǒng)生成。 4.3 點(diǎn)位加工的數(shù)控編譯 4.3.1概述 點(diǎn)位加工又稱點(diǎn)位數(shù)控加工。此類加工只使用應(yīng)與加工平面上的孔系。這種加工方式在編程方面只控制主軸在加工平面上移動(dòng)，而且此時(shí)是不進(jìn)行切削的，當(dāng)位移到制定位置后再進(jìn)行切削。 點(diǎn)位加工可以創(chuàng)建鉆孔、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋、鏜孔以及平面擴(kuò)孔等加工操作。使用“Drill” 加工模板，可以編寫關(guān)于鉆孔加工的數(shù)控程序。 點(diǎn)位加工既可以用于孔的粗加工，也可以用于精加工。 4.3.2點(diǎn)位加工的一般操作幾個(gè)通用步驟 第一步:模型準(zhǔn)備。模型的準(zhǔn)備依舊可以遵循上次提到的準(zhǔn)備方式可以由NX系統(tǒng)生成，也可以是任何其他系統(tǒng)生成的并導(dǎo)入NX10.0的幾何數(shù)

65、據(jù)。 第二步：確定并制作加工工藝路線。因?yàn)樵谥贫ǖ闹贫ǖ募庸すに嚶肪€中有涉及到刀具的問題工件等問題，所以在制定加工工藝路線之前必須確定工件的材料、工件的實(shí)際裝夾、刀具的材料及主軸的轉(zhuǎn)速、切削的速度等各種問題。只有這樣才可以制定適合工藝要求的加工工藝。 第三步:加工環(huán)境的選擇。NX10.0中設(shè)置了不同的加工配置，根據(jù)不同的使用人員并根據(jù)自己的需求選擇適合自己的加工配置（如下圖4.2），也將會(huì)決定能夠使用什么樣的模板來編寫刀軌，且，形成的導(dǎo)軌也不盡相同。 圖 4.2 加工環(huán)境示意圖 第四步:確定初始加工參數(shù)。初始加工的第一步使用“GEOMRETY”進(jìn)行插入“幾何體”設(shè)置（圖4.3），然

66、后在適當(dāng)位置設(shè)置機(jī)床的主（子）坐標(biāo)系，并且依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行安全設(shè)置（圖4.4）。 圖 4.3 創(chuàng)建幾何體示意圖 圖4.4創(chuàng)建主坐標(biāo)系示意圖 第五步：插入工序。根據(jù)己所需要的加工方式方法及位置，插入所對應(yīng)的加工方法（如下圖4.5），例如PECK_DRILLING（鉆孔）、HOLE_MILLING（銑孔）等是用來加工孔的。 圖4.5創(chuàng)建工序示意圖 第六步：點(diǎn)位的指定，進(jìn)行預(yù)鉆孔。需要指定刀具。 第七步：鉆孔。以第六步中的點(diǎn)自為中心進(jìn)行鉆孔。需要先指定刀具，再指定對孔的上下底面、切削用量、安全距離、余量、主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給等參數(shù)（如下圖4.6）。 圖4.6 鉆孔參數(shù)示意圖 第八步：指定刀具號(hào)、補(bǔ)償寄存器。若無自動(dòng)換刀功能，可以忽略此步。 第九步：生成刀軌并修改、仿真無誤后確認(rèn)（如下圖4.7）。 圖4.7刀軌示意圖 4.4平面加工的數(shù)控編程 4.4.1概述 平面數(shù)控加工，顧名思義，是對一