壳体的加工工艺编制及工装设计毕业设计.doc

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1、 题目：壳体的加工工艺编制及工装设计 学校名称：中央电视广播大学 指导老师： 学生姓名： 学 号： 专 业：机 械 制 造 入学时间：2013年5月20日 摘 要这次毕业设计的题目是：某航空发动机燃油泵附件壳体加工工艺规程设计及工装设计。 某航空发动机燃油泵附件壳体是某航空发动机的重要零部件之一，属于典型的小型复杂箱体类零件。他的结构比较复杂，其加工质量的好坏将直接影响到柴油机的整体性能。 通过对零件图的分析可知：燃油泵附件壳体的孔、油路孔及底面座孔的技术要求加高，是重要的平面，因此需要精细加工。 由零件的年生产纲领可以确定该零件为大批量生产。毛坯采用ZL105-II-T7的铸铝由机器进行砂模

2、铸造。 粗加工时，选取燃油泵附件壳体的上下底面互为基准；精加工时，选取加工过的燃油泵附件壳体底面为基准。以底面及底面上的两个销进行定位，即“一面两销”式定位。 在查阅了一些相关的资料，并仔细地分析了113厂的燃油泵附件壳体加工工艺路线和其它一些同类产品的生产线状况后，才具体地制定了这次设计的工艺方案。实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。 根据生产批量和生产实际情况，工序的安排采用了工序集中和工序分散相结合的办法，并从传统设备加工的模式转为现代化数控加工.当按工序集中原则组织过程时，还普遍的采用了自动化程度较高的高效五轴数控机床和工艺装备。这样，大大地提高了

3、生产率。 工艺方案中的工序30至45，采用了高效五轴数控机床，在自动线上进行加工。因此，需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销，分别限制六个自由度。关键词： 壳体 定位基准 自由度目 录第一章 前言1 1、 燃油泵附件壳体的工作原理1 2、 本次设计的任务2第二章 零件的分析2 1、 零件的作用及性能2 2、 燃油泵附件壳体的主要技术条3第三章 零件的工艺规程设计3 1、 确定毛坯的铸造形式4 2、 制定工艺路线4 3、刀具的选择和切削用量的确定14 4、 确定切削用量 15 5 、工艺装备及精加工数控程序分析17第四章 夹具设计33 1、 问题的提出33 2、 夹

4、具设计34 致谢39 参考资料40 第一章 前言1.1 燃油泵附件壳体的工作原理在一定条件和一定范围内，发动机工作时，各方面的控制及检测系统随时启动，保证随时将发动机的能量，温度和压力情况随时反应在相应的电器系统中，以便我们随时可以监控产品的性能工作用途：该壳体有三个功能：1） 将附件-31的电磁铁、压力信号器导线通过电磁头和发动机相连；2） 安装11电磁铁（冷却电磁铁）、12电磁铁（“OP”特殊状态电磁铁）。3） 通过油路将定压油引入两个电磁铁，或将定压油接回油。注：11电磁铁（冷却电磁铁），通过它的转换，决定发动机是否进入涡轮冷却状态。12电磁铁（“OP”特殊状态电磁铁），通过它的转换，决

5、定发动机是否对加力燃油流量进行切换。 电磁铁内部不加工空腔为导线通过腔，决不能和燃油相通，所以加工油路必须精确，避免和内部空腔相通。1.2 本次设计的任务根据生产批量和生产实际情况，从传统设备加工的模式转为自动化程度较高的高效五轴数控机床和工艺装备，当按工序集中原则组织过程，这样，大大地提高了生产率。编制附件壳体加工工艺及设计制造过程中的工装夹具。为了更好的适应市场经济的形式，我们也需要了解加工过程中的费用问题。就是如何用最少的钱做出最好的产品。通过此次设计，我逐渐意识到了经济方案在工程中的重要性，合并工序，节省工装，高效能利用数控设备等方法这将对我在今后的工作中起到重要的作用。首先是对工件进

6、行加工工序的确定，并且进行工艺分析，装夹方式的选择，切削用量的确定。再对刀具进行了选择。然后就工艺路线进行编程加工。第二章 零件的分析2.1 零件的作用及性能此类壳体是某航空产品燃油附件的电气控制的系统，控制发动机的电气工作原理和指示，是控制产品加工与调试随时控制在发动机在运行过程中的温度压力，润滑情况，以便在发动机运行过程中更好的控制发动机。2.2 燃油泵附件壳体的主要技术条件2.2.1 HB76100铸件针孔率不超过二级；2.2.2 表面铬酸阳极化，除Ug 表面外；2.2.3 螺纹首尾按HB5829-83（0CT100010-81）2.2.4 油路孔的轴向位移在100mm上不超过0.05，

7、未标注油路孔表面粗糙度Ra值为6.32.2.5 用工艺保证孔P、C、T、与相配合零件位置相符；2.2.6 视图中写有字样的凸台12高h0.5，表面粗糙度Ra值为6.3，字体用5 号GB44573-84，按BDB-11打钢印，字母及数字表面涂HO4-2/GJB384A-96黑色磁漆。2.2.7 在长度、上保证粗糙度及极限偏差；2.2.8 *尺寸用工具保证；2.2.9 *尺寸为倒角R11.5或任意曲线；2.2.10 在铬酸盐溶液中用空气P=0.3920.1MPa（411kgf/cm2）检查密封性，时间3分钟，试验内腔Ug及所有油路；2.2.11 用燃油P=2.940.49（30+5kgf/cm2）

8、试验强度，时间5分钟，试验内腔Ug及所有油路；2.2.12 拔模斜度1，未注铸造圆角R6。第三章 零件的工艺规程设计3.1 确定毛坯的铸造形式（毛坯图） 由零件的年生产纲领可以确定该零件为大批量生产。毛坯采用ZL105-II-T7的铸铝由机器进行砂模铸造。铸造尺寸公差按HB6103-86CT6。为注铸造圆角R3。为注铸造拔模斜度1。铸件按T7热处理HB76-100。毛坯基准应无毛刺、平整、光滑。 3.2 制定工艺路线在查阅了一些相关的资料，并仔细地分析了某厂的燃油泵附件壳体加工工艺路线和其它一些同类产品的生产线状况后，才具体地制定了这次设计的工艺方案。实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后

9、次要，先粗后精，先面后孔等原则。3.2.1 图纸分析3.2.1.1 加工内容：此零件加工包括铣平面、铣凸台、研平面、钻孔、绞孔、倒角、镗孔、倒角圆弧，攻螺纹、铣槽、划窝、去毛刺、打字、试验、铬酸阳极化等内容。3.2.1.2 工件坐标系：该零件加工需翻面，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的5.5通孔（精加工）。工艺方案中的工序30至45，采用了高效五轴数控机床，在自动线上进行加工。因此，需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销（菱形销），分别限制六个自由度。图1 （定位图）装夹平端面，设置工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。工件坐标系

10、的原点位置是（图1）中5.5（圆柱销）孔，它在工件装夹完毕后，通过找正确定，它反映的是工件与机床零点之间的距离位置关系。工件坐标系一旦固定，一般不作改变。工件坐标系与编程坐标系两者必须统一，即在加工时，工件坐标系和编程坐标系是一致的。3.2.1.3 工件零点与数控设备工作台中心重合。 力求设计、工艺、与编程计算的基准统一。 尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。 避免采用占机人工调整方案。 夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀3.2.1.4 公差处理：尺寸公差取中值。根据相关标准，确定零件未注尺寸公差；分析零件结构，确定零件毛坯尺寸及粗加工工艺3.2.2

11、 设备分析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、自动检测及精密加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控加工中心的加工编程技术尤为重要。 该壳体的主要精加工内容都可安排在DMU60P设备上，该设备X最大行程600mm、Y最大行程600mm、Z最大行程500mm，A轴最大行程+45度、-30度，C轴可360度运动。拥有60把刀位，主轴头能进行立式及卧式的功能转换和相应的加工；重复定位精度为0.008mm。可进行5轴4联动的加工运动，是德国DMG公司5轴加工中心的系列产品，加工范围广泛，可进行钻孔、铣削、镗孔、攻丝、绞孔等加工功能。

12、 使用德国Millplus操作系统，可进行G指令编程及对话式编程。可完成壳体零件多面体的加工，在产品工艺安排上，尽可能发挥该设备的功能优势，减少装加次数，节省工装成本。程序、工装、刀具的固化，可减少批量生产时调试准备的运转周期。3.2.3 工艺设计工步和走刀路线的确定，按加工过程确定走刀路线如下：走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点： 保证零件的加工精度要求。 方便数值计算，减少编程工作量。 寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。 尽量减少程序段数。 保证

13、工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求，最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。 刀具的进退刀（切入与切出）路线也要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件工步的确定由于图纸中一般公差栏标注为：HB5800-1999，根据中华人民航空部的HB5800-82标准要求，确定下列未注尺寸公差3.2.3.1领取铸件： 领取毛坯铸件，铸造尺寸公差按HB6103-86CT6。为注铸造圆角R3。为注铸造拔模斜度1。铸件按T7热处理HB76-100。毛坯基准应无毛刺、平整、光滑。 3.2.3.2打批次标印号：在指定毛坯外形标印处大批次号，字高5mm

14、.3.2.3.3粗加工基准面：铣平面，划线检查各凸耳位置是否正确。保证总长尺寸 7+120.1为19。3.2.3.4铣凸台：保证凸台0.5-1mm(两处12)3.2.3.5打标印号：两处12凸台上用5号字头打字视图中写有字样的凸台12高h0.5，表面粗糙度Ra值为6.3，字体用5 号GB44573-84，按BDB-11打钢印，字母及数字表面涂HO4-2/GJB384A-96黑色磁漆。3.2.3.6研平面：使用GB粉W40将基准面研平要求平面度0.02mm3.2.3.7加工定位孔：加工设备DMC64V（3轴立式加工中心），保证3处5.5（通孔）按5.5加工，位置尺寸9、25、46、560.2按9

15、、25、46、56加工 ，调整夹具保证3处R壁厚差不大于0.5mm。 加工时注意钻5.5孔，作为定位孔，孔径公差缩严，加工难点是孔径小、通孔长。加工时，中心钻打定心孔要正，5.3钻头钻尖要磨正，减少深孔钻削的偏移量；绞刀绞孔保证加工尺寸。3.2.3.8精加工： 加工设备DMU60P（5轴立卧加工中心），该零件所有孔系、接合面、油路孔都在DMU60P加工；油路孔的轴向位移在100mm上不超过0.05，未标注油路孔表面粗糙度Ra值为6.3。3.2.3.8.1加工端面保证加长度工尺寸50+0.2+0.1，41按410.26加工，28按280.26加工，18按180.21加工；螺纹首尾按HB5829-

16、83（0CT100010-81）M3-5H螺纹底孔按2.5+0.07加工，深度8按810.5 加工；加工两处M121.5-5H螺纹孔系，M121.5-5H螺纹底孔按10.43+0.21加工，螺纹深度14按1410.5 加工；保证表面粗糙度Ra值为6.3；27+0.21内孔粗糙度达到Ra3.2；12.5+0.11、7+0.022内孔粗糙度达到Ra1.6位置尺寸首件计量合格后由程序保证3.2.3.8.2 尺寸6按60.15加工、10按100.18加工、18按180.2加工、15按1530加工、440.1-240.1按200.1加工、7+130.1按200.2加工、4按40.15加工、8按80.18

17、加工、20.2按20.2+0.21加工M6-5H螺纹孔系，M6-5H螺纹底孔按4.95+0.17加工、底孔深度12按1210.5 加工，螺纹深度10按1010.5 加工ST50.8按GJB119.3螺纹底孔按5.17+0.21加工，深度12按1210.5 加工。 油路孔4按40.120.06加工，其余各孔系尺寸及技术要求达图3.2.3.8.3 尺寸4按40.1加工、45按450.31加工、2按20.12加工、15按7530加工、40按4030加工、30按3030加工、25按2530加工。ST50.8按GJB119.3螺纹底孔按5.17+0.21加工，深度12按1210.5 加工。油路孔3按30

18、.120.06加工，油路孔3.5按3.50.120.06加工，其余各孔系尺寸及技术要求达图3.2.3.8.4 尺寸17按1730加工、12按1230加工、1按10.12加工、25按2530加工、52按5230加工、10按1030加工、20按2030加工、8按80.18加工油路孔3按30.120.06加工，油路孔3.5按3.50.120.06加工，油路孔4按40.120.06加工，其余各孔系尺寸及技术要求达图3.2.3.8.5 尺寸30按3030加工、油路孔3按30.120.06加工，油路孔3.5按3.50.120.06加工，油路孔4按40.120.06加工，其余各孔系尺寸及技术要求达图 精加工

19、工序可根据需要合并加工。3.2.3.9手工攻螺纹深至尺寸要求：螺纹首尾按HB5829-83（0CT100010-81）M3-5H螺纹深度6按610.5 加工。；ST50.8按GJB119.3螺纹深度10按1010.5 加工。 3.2.3.10去毛刺、清洗：按16GS99-001壳体加工清洗切削与去毛刺工艺说明书进 行，用干净汽油将零件清洗干净。3.2.3.111 试验：气密试验-用压力为P=0.3920.1MPa（411kgf/cm2）的空气检查密封性，时间3分钟，试验内腔Ug及所有油路；3.2.3.112 高压试验-用压力为P=2.940.4930+5kgf/cm2）的燃油试验强度，时间5分

20、钟，试验内腔Ug及所有油路，用干净汽油将零件清洗干净。3.2.3.12检验：用干净汽油将零件清洗干净，安排检验员检验壳体型面的计量尺寸是否在公差范围内及表面粗糙度是否达图，零件各已加工表面应无磕、碰伤。3.2.3.13铬酸阳极化、涂漆： 表面铬酸阳极化，除Ug 表面外，视图中写有字样的凸台12高h0.5，表面粗糙度Ra值为6.3，字体用5号B44573-84，按BDB-11打钢印，字母及数字表面涂HO4-2/GJB384A-96黑色磁漆。3.2.3.14划窝：加工3处9.5H11和1.4+0.1，其中9.5H11按9.5+0.09加工，尺寸110.1、170.1、180.1、300.1、560

21、.1位置尺寸首件计量合格后由程序保证。保证粗糙度Ra值为1.63.2.3.15去毛刺、清洗：按16GS99-001壳体加工清洗切削与去毛刺工艺说明书进行，用干净汽油将零件清洗干净。3.2.3.16检验交付：用干净汽油将零件清洗干净，安排检验员检查壳体外观，应无毛刺，划伤、碰伤、压伤。尺寸检验9.5+0.09和1.4+0.1尺寸是否在公差范围内及表面粗糙度是否达图，零件各已加工表面应无磕、碰伤，然后油封后交库根据制图要求绘制零件单页工序卡片，编写卡片中的技术要求。（见附页）3.3 刀具的选择和切削用量的确定根据加工内容确定所用刀具如图2所示：图2 刀具选择图可供用户选择的硬质合金钻头分为四种基本

22、类型：整体硬质合金钻头、硬质合金可转位刀片 钻头、焊接式硬质合金钻头和可更换硬质合金齿冠钻头。每种钻头都具有适合特定加工条件的优点。 3.3.1整体硬质合金钻头 整体硬质合金钻头适用于在先进的加工中心上使用。这种钻头采用细颗粒硬质合金材料制造， 为延长使用寿命，还进行了TiAlN涂层处理，专门设计的几何刃型使钻头具有自定心功能， 在钻削大多数工件材料时具备良好的切屑控制及排屑性能。该钻头的自定心功能和严格控制 的制造精度可确保孔的钻削质量，钻削后不需再进行后续精加工。 3.3.2硬质合金可转位刀片钻 安装硬质合金可转位刀片的钻头可加工孔径范围很广，加工深度范围为2D5D(D为孔径)，可应用于车

23、床和其它旋转加工机床。 3.3.3焊接式硬质合金钻头焊接式硬质合金钻头是在钢制钻体上牢固焊接一个硬质合金齿冠制成。这种钻头采用自定心几何刃型，切削力小，对大多数工件材料均可实现良好的切屑控制，加工出的孔表面光洁度好，尺寸精度和定位精度都很高，不必再进行后续精加工。该钻头采用内冷却方式，可用于加工中心、CNC车床或其它高刚性、高转速机床。3.3.4加工精度 选用硬质合金钻头时，首先需要考虑钻削加工的尺寸精度要求。一般来说，被加工孔径越小 ，其公差也越小。因此，钻头制造商通常根据被加工孔的名义直径尺寸对钻头进行分类。在 上述四种类型的硬质合金钻头中，整体硬质合金钻头的加工精度最高(10mm整体硬质

24、合 金 钻头的公差范围为00.03mm)，因此它是加工高精度孔的最佳选择；焊接式硬质合金钻头 或可更换硬质合金齿冠钻头的公差范围为00.07mm，比较适合一般精度要求的孔加工；安 装硬质合金可转位刀片的钻头比较适合重载粗加工，虽然它的加工成本通常低于其它几种钻 头，但其加工精度也比较低，公差范围为00.3mm(取决于钻头的长径比)，因此它一般 用于精度要求不高的孔加工，或者通过换装镗刀片完成孔的精加工。 3.3.5加工稳定性除了考虑钻孔精度要求外，选择钻头时还需考虑加工机床的稳定性。机床稳定性对于钻头的 安全使用寿命和钻孔精度至关重要，因此需要仔细检验机床主轴、夹具及附件的工作状态。 此外，还

25、应考虑钻头自身的稳定性。例如，整体硬质合金钻头刚性最好，因此可达到很高的 加工精度。而硬质合金可转位刀片钻头的结构稳定性较差，容易发生偏斜。这种钻头上安装 了两片可转位刀片，其中内刀片用于加工孔的中心部分，外刀片则加工从内刀片至外径处的 外缘部分。由于在加工初始阶段只有内刀片进入切削，钻头处于不稳定状态，极易引起钻体 偏斜，且钻头越长，偏斜量越大。因此，在使用长度超过4D的硬质合金可转位刀片钻头进行 钻削加工时，在开始钻进阶段时应适当减小进给量，进入稳定切削阶段后再将进给率提高到 正常水平。焊接式硬质合金钻头和可更换硬质合金齿冠钻头是由两条对称切削刃组成可自定 心的几何刃型，这种具有高稳定性的

26、切削刃设计使其在切入工件时不需要减小进给率，只有 当钻头倾斜安装与工件表面成一定倾角切入时例外，此时建议在钻入、钻出时将进给率减小30%50%。由于此类钻头的钢制钻体可产生微小变形，因此非常适合用于车床加工；而 整体硬质合金钻头由于脆性较大，用于车床加工时较易折断，尤其当钻头定心状况不佳时更 是如此。3.3.6排屑与冷却液 排屑是钻削加工中不容忽视的问题。事实上，钻削加工中遇到最多的问题就是排屑不畅(加工低碳钢工件时尤其如此)，且无论使用何种钻头均无法回避这一问题。加工车间经常采用 外部注入冷却液的方式辅助排屑，但这种方法只有在被加工孔深小于孔径以及减小切削参数的情况下才有效。此外，必须选用与

27、钻头直径相匹配、合适的冷却液种类、流量和压力。对于没有安装主轴内冷却系统的机床，则应使用冷却液导管。被加工的孔越深，排屑就越困难，需要的冷却液压力也越大，因此应保证钻头制造商推荐的最小冷却液流量，如冷却液流量不足，则需要减小加工进给量。3.3.7每孔加工成本 生产率或每孔加工成本是影响钻孔加工最重要的因素。为提高生产率，钻头制造商正致力于 研究可集成多种操作工序的加工方法，并开发可实现高进给、高转速加工的钻削刀具。最新开发的可更换硬质合金齿冠钻头具有优异的加工经济性。钻头磨损后，用户不必更换整 个钻体，只需更换硬质合金齿冠即可，其购买费用只相当于焊接式或整体硬质合金钻头重磨 一次的费用。硬质合

28、金齿冠更换容易且重复性精度极高，加工车间可用一支钻体配备多个齿 冠，以加工不同孔径尺寸的孔。这种模块化的钻削系统可减少直径1220mm钻头的编目费用 ，同时还可节省对焊接式或整体硬质合金钻头进行重磨时需要的备份刀具费用。 在考虑每孔加工成本时，还应将钻头的总寿命计算在内。一般来说，一支整体硬质合金钻头 只能重磨710次，一支焊接式硬质合金钻头只能重磨34次，而可更换硬质合金齿冠钻头 在加工钢料时，其钢制钻体至少可更换齿冠2030次。 由于焊接式或整体硬质合金钻头需要重磨，为避免刀具发生破损，车间在使用这种钻头时倾 向于采用较低的切削参数，因此也会影响钻削生产率。而可更换硬质合金齿冠钻头不需重磨

29、 ，车间在加工时可采用最大的进给量和切削速度而不必担心齿冠破损。 在许多情况下，由于焊接式或整体硬质合金钻头重磨后的切削刃形状和刃口处理状态与新钻 头难以完全吻合，因此其切削性能也与新钻头存在一定差异。此外，如重磨过程中对切削刃 处理不当，可能使刃口容易破损、钻削扭矩和钻削力加大、切削热增加，从而导致钻头寿命 缩短。而新型可更换硬质合金齿冠钻头的工作寿命则更为稳定一致 3.4 确定切削用量刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接

30、，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。3.4.1数控加工常用刀具的种类及特点数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，

31、一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；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；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。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。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。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达

32、到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的80%90%。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。3.4.2数控加工刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前

33、提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，

34、都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不同用途的刀柄。在经济型数控加工

35、中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。3.4.3数控加工切削用量的确定合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合

36、经验而定。切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般L的取值范围为：L=（0.60.9）d。切削速度v。提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣

37、削铝合金时，v可选200m/min以上。主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：式中，d为刀具或工件直径（mm）。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。进给速度vF 。vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。vF的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，vF可选择得大些。在加工过程中，vF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序

38、的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。3.5 工艺装备及精加工数控程序分析 高效、经济、结合本单位设备资源的利用状况，实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。3.5.1 工艺装备 工装夹具：根据工艺制定的路线粗加工铣面用虎钳固紧加工。精加工时需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销（菱形销），分别限制2个自由度。 刀具：选用通用刀具（中心钻、钻头、槽刀、倒角刀、绞刀）和

39、数控合金钻头铣刀镗刀。4 图33.5.2 精加工数控程序分析 电磁铁内部不加工空腔为导线通过腔，决不能和燃油相通，所以加工油路必须精确，避免和内部空腔相通。工艺精加工方案中的工部3.2.3.8.1至3.2.3.8.5，采用了高效五轴数控机床，在自动线上进行加工。因此，需要设计“一面两销”式专用夹具。其中一销为短圆柱销，另一销为削边销，分别限制六个自由度。实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。精加工的5个工部采用同一基准定位加工，允许合并加工。3.5.2.1 加工数控程序及单件加工用时如下设备：DMU60P系统：Millplus刀位：60把注释：ZT钻头、XD

40、铣刀、TD镗刀、SJ丝锥、DJD倒角刀、FD飞刀、TXXD梯形铣刀、JD绞刀N16101 (*NO.25)N1 G17 (JI ZHUN KONG)N2 G54N3 T36 M6 F80 S2000 (ZXZ)N4 T33N5 G81 X1.5 Y5 Z-3.5 B120 M13N6 G79 X0 Y0 Z0 A0 C0N7 G79 X56 Y9 Z0 A0 C0N8 G79 X46 Y-25 Z0 A0 C0N900 M0N9T33M6F40S800 (D5.3-ZT)N10 T49N11 G83 Y5 Z-45 B120 I3 K5N12 G14 N1=6N13 G83 Y5 Z-20 B

41、120 I3 K5N14 G14 N1=8N15 G83 Y5 Z-31 B120 I3 K5N16 G14 N1=7N17 T49 M6 F30 S1000 (D5.5-TD)N18 T58N19 G85 Y5 Z-20 B150N20 G14 N1=6 N2=8N210 T58 M6 F30 S450 (D5.5-JD)N211 G85 Y5 Z-44.5 B150N212 G14 N1=6N213 G85 Y5 Z-31 B150N214 G14 N1=7N215 G85 Y5 Z-20 B150N216 G14 N1=8N21 T0 M6N22 M30程序N16101加工的是3处按5.

42、5通孔，为保证孔径深度，加工顺序是钻孔、镗孔、绞孔。单件加工用时：25分钟N16102（*NO.3040)N1 G17N2 G54N3 T16 M6 F300 S5000 (D50-FD)N4 T1N555 G78 X0 Y0 Z41 A0 C0 P1 (B-B)N556 G78 X-3 Y27 Z50.1 A0 C0 P2 (G-G)N557 G78 X24 Y32 Z50.1 A0 C0 P3 (D-D)N558 G78 X18 Y45 Z50.1 A0 C0 P4N559 G78 X9 Y56 Z28 A0 C0 P5 (F-F)N560 G78 X-11 Y56 Z25 A0 C0 P6N561 G78 X-25 Y46 Z18 A0 C0 P7N562 G78 X14.9 Y-81.12 Z38.746 A-30 C-15 P8 (E)N563 G78 X45 Y-113.516 Z20.844 A-25 C90 P9 (T)N564 G78 X24 Y86.574 Z34.916 A15 C0 P10 (D)N565 G78 X46.042 Y-41.044 Z47.116 A-15 C50 P11N5000 E0=50.5