無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：十字頭機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)及數(shù)控加工 系 部： 機(jī)電工程系 專 業(yè)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造班 級(jí)： 計(jì)輔（專）081 學(xué) 號(hào)： 2008215142 學(xué)生姓名： 孫浩 指導(dǎo)教師： 徐小東 職 稱： 副教授/高級(jí)工程師 二O一0 年 十一月 二十二 日目 錄摘 要3序 言4第一章 零件的實(shí)體造型51.1 十字頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)51.2 十字頭的實(shí)體設(shè)計(jì)6第二章 十字頭的機(jī)械加工工藝編制152. 1 分析十字頭零件的技術(shù)資料172. 3 確定十字頭零件的毛坯類型及其制造方法182. 4 選擇十字頭零件的定位基準(zhǔn)和加工裝備202. 5 擬定十字頭零件的工藝路線212. 6 設(shè)計(jì)十字頭零件的加工工序25第三章 數(shù)控編程與加工263.2 選擇加工刀具及切削用量263.3 Z軸下刀量的設(shè)置303.4 生成數(shù)控加工軌跡313.5 生成G代碼323.6 設(shè)計(jì)機(jī)床的通訊參數(shù)393.7 把機(jī)床調(diào)到執(zhí)行外部程序，開始傳送39設(shè)計(jì)小結(jié)40謝 辭41參考文獻(xiàn)42摘 要摘要：本設(shè)計(jì)課題主要是通過對(duì)十字頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，完成實(shí)體造型，并根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，進(jìn)行機(jī)械加工工藝編制，對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行工序編制，最后進(jìn)行數(shù)控編程加工。本課題的意義在于：工學(xué)結(jié)合，在學(xué)校指導(dǎo)老師和各科老師共同輔導(dǎo)下，在零件實(shí)體設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝編制、數(shù)控加工程序編制、收集資料、查閱手冊(cè)等專業(yè)知識(shí)與技能方面得到較全面的訓(xùn)練與提高，從生產(chǎn)第一線獲得生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)和技能，獲得工程技術(shù)應(yīng)用性崗位工作的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)與技能解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。同時(shí)課題具有一定的綜合性，有利于樹立正確的生產(chǎn)觀念、經(jīng)濟(jì)觀念和全局觀念，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過渡。關(guān)鍵詞：十字頭，實(shí)體造型，工藝編制，數(shù)控編程，過渡序 言設(shè)計(jì)目的：現(xiàn)代機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)是寬口徑機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)等技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課理論之后進(jìn)行的一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論，解決現(xiàn)代實(shí)際工藝設(shè)計(jì)問題的能力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì)，學(xué)生應(yīng)達(dá)到：1、掌握零件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的能力2、掌握加工方法及其機(jī)床、刀具及切削用量等的選擇應(yīng)用能力；3、掌握機(jī)床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計(jì)能力；4、學(xué)會(huì)使用、查閱各種設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)和國家標(biāo)準(zhǔn)等，以及學(xué)會(huì)繪制工序圖、夾具總裝圖，標(biāo)注必要的技術(shù)條件等。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，能讓我在計(jì)算機(jī)二維與三維設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝、工裝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工程序編制等方面得到較全面的訓(xùn)練與提高，并培養(yǎng)利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)與技能解決生產(chǎn)實(shí)際問題的能力。在設(shè)計(jì)調(diào)研的過程中，進(jìn)一步了解了機(jī)械零件的生產(chǎn)工藝過程，鞏固和加深已學(xué)過的技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，是對(duì)自己大專階段的學(xué)習(xí)總結(jié)，進(jìn)一步鍛煉分析問題的能力，并且為后續(xù)的工作和學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。第一章 零件的實(shí)體造型隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，許多高科技手段逐步代替了手工勞動(dòng)方式，比如機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，產(chǎn)品設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)入到了一種先進(jìn)的、全新的三維虛擬現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的數(shù)字化三維設(shè)計(jì)。CAD/CAM軟件即是實(shí)現(xiàn)這種數(shù)字化三維設(shè)計(jì)的有效工具。利用CAD/CAM軟件制圖和手工制圖相比，不僅縮短設(shè)計(jì)周期，而且大大提高設(shè)計(jì)效率。1.1 十字頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)十字頭為一個(gè)滑套類零件，十字頭的形狀為中空的實(shí)體，并有軸承孔，銷孔、沉孔、階梯孔以及連接螺紋孔等構(gòu)成，表面和連接部位有鑄造圓角和鑄造倒角等。圖1-1 十字頭的結(jié)構(gòu)1.2 十字頭的實(shí)體設(shè)計(jì)零件實(shí)體的繪制可選的軟件有：Pro/E、UG、AutoCAD、CAXA實(shí)體造型以及CAXA制造工程師等，這次十字頭制造用到了CAXE實(shí)體造型、CAXE工程師、CAXE電子圖版、AutoCAD等,下面的實(shí)體設(shè)計(jì)是運(yùn)用CAXE工程師2008制造而成。下面介紹下CAXA工程師：CAXA制造工程師是北航海爾軟件有限公司研制開發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床和加工中心的三維CAD/CAM軟件。CAXA制造工程師基于微機(jī)平臺(tái)，采用原創(chuàng)Windows菜單和交互方式，全中文界面，便于輕松學(xué)習(xí)和操作，并且價(jià)格較低。CAXA制造工程師可以生成35軸的加工代碼，可用于加工具有復(fù)雜三維曲面的零件。CAXA制造工程師不僅是是一款高效易學(xué)，具有很好工藝性的數(shù)控加工編程軟件，而且還是一套Windows原創(chuàng)風(fēng)格，全中文三維造型與曲面實(shí)體完美結(jié)合的CADCAM一體化系統(tǒng)。CAXA制造工程師為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)到加工代碼生成、校驗(yàn)一體化的全面解決方案。功能特點(diǎn)：實(shí)體和曲面混合造型方法，可視化設(shè)計(jì)理念: f! # p) a. E2 H. y三維,cad,機(jī)械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時(shí)空,鎮(zhèn)江實(shí)體造型主要有拉伸、旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)動(dòng)、放樣、倒角、圓角、打孔、筋板、拔模、分模等特征造型方式?？梢詫⒍S的草圖輪廓快速生成三維實(shí)體模型。提供多種構(gòu)建基準(zhǔn)平面的功能，用戶可以根據(jù)已知條件構(gòu)建各種基準(zhǔn)面。" C9 z$ S+ n- l8 N/ r: 曲面造型提供多種NURBS曲面造型手段：可通過列表數(shù)據(jù)、數(shù)學(xué)模型、字體、數(shù)據(jù)文件及各種測量數(shù)據(jù)生成樣條曲線。通過掃描、放樣、旋轉(zhuǎn)、導(dǎo)動(dòng)、等距、邊界網(wǎng)格等多種形式生成復(fù)雜曲面；并提供曲面單面或相互裁剪、曲面延伸、按照平均切矢或選定曲面切矢的曲面縫合功能、多張曲面之間的拼接功能，另外，提供強(qiáng)大的曲面過渡功能，可以實(shí)現(xiàn)兩面、三面、系列面等等曲面過渡方式，還可以實(shí)現(xiàn)等半徑或變半徑過渡。$ t) i( P/ X; T7 r" f7 g三維網(wǎng)技術(shù)論壇 系統(tǒng)支持實(shí)體與復(fù)雜曲面混合的造型方法，應(yīng)用于復(fù)雜零件設(shè)計(jì)或模具設(shè)計(jì)。提供曲面裁剪實(shí)體功能、曲面加厚成實(shí)體、閉合曲面填料生成實(shí)體功能。另外，系統(tǒng)還允許將實(shí)體的表面抽成曲面供用戶直接引用。、曲面和實(shí)體造型方法的完美結(jié)合，是制造工程師在CAD上的一個(gè)突出特點(diǎn)。每一個(gè)操作步驟，軟件的提示區(qū)都有操作提示功能，不管是初學(xué)者或是具有豐富CAD經(jīng)驗(yàn)的工程師，都可以根據(jù)軟件的提示迅速掌握訣竅，設(shè)計(jì)出自己想要的零件模型。$ B; _) E; e# ) d三維網(wǎng)技術(shù)論壇3 O3 V/ I& * b$ Q6 E三維,cad,機(jī)械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時(shí)空,鎮(zhèn)江編程助手：% t6 _* e* v; I! ?$ P7 b* C0 R 0 B2 e+ e! y& j" l6 W1 R三維,cad,機(jī)械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時(shí)空,鎮(zhèn)江新增的一個(gè)數(shù)控銑加工編程模塊，它具有方便的代碼編輯功能，簡單易學(xué)，非常適合手工編程使用。同時(shí)支持自動(dòng)導(dǎo)入代碼和手工編寫的代碼，其中包括宏程序代碼的軌跡仿真，能夠有效驗(yàn)證代碼的正確性。支持多種系統(tǒng)代碼的相互后置轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)加工程序在不同數(shù)控系統(tǒng)上的程序共享,還具有通訊傳輸?shù)墓δ?，通過RS232口可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與編程軟件間的代碼互傳。; S$ r* o) E5 E2 k8 c3 加 工三維網(wǎng)技術(shù)論壇 B) Q6 B, F0 h: Z$ r 多種粗、半精、精、補(bǔ)加工方式：三維網(wǎng)技術(shù)論壇: k0 |/ S$ k/ U5 _l9 n6 l / W( D& U9 V* 2 y K/ K提供七種粗加工方式：平面區(qū)域粗加工（2D）、區(qū)域粗加工、等高粗加工、掃描、擺線、插銑、導(dǎo)動(dòng)（2.5軸）。提供14種精加工方式：平面輪廓、輪廓導(dǎo)動(dòng)、曲面輪廓、曲面區(qū)域、曲面參數(shù)線、輪廓線、投影線、等高線、導(dǎo)動(dòng)、掃描線、限制線、淺平面、三維偏置、深腔側(cè)壁多種精加工功能。 % Q; k$ V% a7 EU; s&提供3種補(bǔ)加工：等高線補(bǔ)加工、筆式清根、區(qū)域補(bǔ)加工等多種補(bǔ)加工功能。 ! Z) S7 % : n( N三維網(wǎng)技術(shù)論壇提供2種槽加工：曲線式銑槽、掃描式銑槽。1 J! R5 X8 ; g9 6 k. XS5 b( J! N) E三維,cad,機(jī)械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時(shí)空,鎮(zhèn)江0 z6 A9 E+ ?9 v+ O" H6 Q! 多軸加工：( 8 ?- D9 w& E0 m* L" E3 o6 V4 t三維,cad,機(jī)械,技術(shù),汽車,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,時(shí)空,鎮(zhèn)江 8 cQ5 m( |& WC9 F( R7 S# q三維|cad|機(jī)械|汽車|技術(shù)|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa四軸加工：四軸曲線、四軸平切面加工w五軸加工：五軸等參數(shù)線、五軸側(cè)銑、五軸鉆孔、五軸曲線、五軸曲面區(qū)域、五軸G01鉆孔、五軸定向、轉(zhuǎn)四軸軌跡等加工對(duì)葉輪、葉片類零件，除以上這些加工方法外，系統(tǒng)還提供專用的葉輪粗加工及葉輪精加工功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪和葉片的整體加工。5 B% W) f1 s. s5 * I. l9 ?% v宏加工： * i6 y4 n$ # o v7 |" 提供倒圓角加工，根據(jù)給定的平面輪廓曲線，生成加工圓角的軌跡和帶有宏指令的加工代碼。充分利用宏程序功能，使得倒圓角加工程序變得異常簡單靈活。: T! Z7 3 q4 lq$ S! e3 R: l三維網(wǎng)技術(shù)論壇系統(tǒng)支持高速加工：三維,c. d3 ?) g$ T3 H+ J1 - P! k三維網(wǎng)技術(shù)論壇可設(shè)定斜向切入和螺旋切入等接近和切入方式，拐角處可設(shè)定圓角過渡、輪廓與輪廓之間可通過圓弧或S字型方式來過渡形成光滑連接、生成光滑刀具軌跡，有效地滿足了高速加工對(duì)刀具路徑形式的要求。 + m3 s( e! J$ _& G8 l7 j) 前面已經(jīng)分析了零件的基本結(jié)構(gòu)：軸承孔，銷孔、沉孔、階梯孔等的設(shè)計(jì)操作步驟如下表1-1。表1-1十字頭實(shí)體設(shè)計(jì)操作步驟序號(hào)操作內(nèi)容實(shí)體圖1在x0y面繪制草圖，然后使用拉伸增料生成出十字頭部分。2 在零件底面打自定義孔，進(jìn)行陣列。3在十字頭上面創(chuàng)建草圖，繪制出要出去的截面，使用拉伸除料生成。4在此面上創(chuàng)建草圖，繪制出要出去的截面，使用拉伸除料生成。5做倒圓6在十字頭側(cè)面XOZ平面創(chuàng)建草圖，繪制出截面，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)除料。7在XOZ平面上繪制草圖，以銷孔軸為旋轉(zhuǎn)軸，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)除料8在上表面繪制草圖，進(jìn)行拉伸除料9在十字頭兩端進(jìn)行邊倒角10全剖圖第二章 十字頭的機(jī)械加工工藝編制機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是機(jī)械加工中最主要的技術(shù)文件，主要包括工藝過程卡和工序卡。編制機(jī)械加工工藝規(guī)程分以下幾個(gè)階段：2. 1 分析十字頭零件的技術(shù)資料 一、分析十字頭的結(jié)構(gòu)形狀 （1）十字頭的一個(gè)對(duì)稱的滑套類零件，所以零件圖只采用了主視圖（如圖2-1-1所示）表達(dá)其結(jié)構(gòu)。主視圖為全剖視圖，主要表達(dá)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各表的軸向相對(duì)位置。圖2-1-1 十字頭主視圖 （2）從主視圖可以看出，主體由銷孔、凹臺(tái)定位孔、通孔和內(nèi)孔端面等組成，在主體底部沿圓周方向均勻分布四個(gè)螺紋孔，由此可以想象出十字頭零件的結(jié)構(gòu)形狀。如圖2-1-2所示圖2-1-2 十字頭結(jié)構(gòu)圖半剖圖圖2-2-3：圖2-1-3 十字頭全剖圖 二、明確十字頭的裝配位置和作用由十字頭的結(jié)構(gòu)圖可知，十字頭的作用是支撐主軸承，并起軸向定位作用。外圓裝配于機(jī)體內(nèi)孔，35mm臍子內(nèi)壁孔安裝主軸承，M面為軸向定位面，于主軸承的軸肩端面結(jié)合；N面為裝配基面，與機(jī)體側(cè)面結(jié)合，十字頭用螺栓固定在機(jī)體上，如圖1-2 三、確定十字頭加工關(guān)鍵（1）的凹臺(tái)工藝定位用孔尺寸精度較高（查附表1標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值可知約為IT7級(jí)），該凸臺(tái)孔精度的好壞，將直接影響著許多工序的加工質(zhì)量，其表面粗糙度為3.2um。此端面是加工關(guān)鍵。（2）的銷孔的的精度也為IT7級(jí)，表面的粗糙度要求很高，粗糙度為0.8，也是加工關(guān)鍵表面（3）零件外端面的粗糙度皆為1.6um，都需要粗精加工，皆為加工表面。 2.2 確定十字頭零件的生產(chǎn)類型生產(chǎn)類型是生產(chǎn)結(jié)構(gòu)類型的簡稱，是產(chǎn)品的品種、產(chǎn)量和生產(chǎn)的專業(yè)化程度在企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)、組織、經(jīng)濟(jì)效果等方面的綜合表現(xiàn)。不同的生產(chǎn)類型所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行機(jī)制是不同的，相應(yīng)的生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行管理方法也不相同。1、 計(jì)算十字頭零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 從機(jī)械加工工業(yè)編制的依據(jù)中已知： （1）產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)Q=50000臺(tái)/年； （2）每臺(tái)產(chǎn)品中零件的數(shù)量n=1件/臺(tái)； （3）十字頭零件的備品百分率a=10% （4）十字頭零件的廢品百分率b=1%； 十字頭零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算如下： N=Qn（1+a）（1+1%） =500001（1+10%）（1+1%） =55550（件/年） 二、確定十字頭零件的生產(chǎn)類型及其工藝特征根據(jù)十字頭零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為55550件/年，查機(jī)加工工作各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝特點(diǎn)可知（十字頭零件是中型機(jī)械），生產(chǎn)類型屬于成批大量生產(chǎn)，其工藝特征如表2-2： 表2-2 十字頭的工藝特征生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)類型工藝特征55550件/年大批生產(chǎn)（1） 毛坯采用金屬模機(jī)器的制造方法，精度高、加工余量?。?） 加工設(shè)備采用自動(dòng)機(jī)床、專用機(jī)床、按流水線排列（3） 工藝裝備采用專用夾具、專用或復(fù)合刀具、專用量具、定程控制尺寸（4） 工藝擋需編制詳細(xì)的加工工藝過程卡片和工序卡片（5） 生產(chǎn)效率高、成本低、對(duì)操作工人的技術(shù)要求較低，對(duì)調(diào)整工人的技術(shù)水平要求較高2. 3 確定十字頭零件的毛坯類型及其制造方法毛坯是還沒加工的原料，也可指成品未完成前的那一部分。不同種類、不同工況條件、不同生產(chǎn)類型的毛坯，起選用的材料、加工工藝過程、加工設(shè)備和工藝裝備都不相同。 一、確定十字頭的毛坯類型及其制造方法1選擇毛坯的類型 由附表5常用毛坯類型可知，鑄鐵材料的零件一般情況下只能采用鑄件。根據(jù)十字頭的制造材料（灰鑄鐵HT200）可以確定，其毛坯種類只能是鑄件。2、選擇毛坯的制造方法 根據(jù)十字頭的材料，查附表機(jī)加工工作各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝特點(diǎn)可得出，十字頭的毛坯采用金屬模機(jī)器造型的鑄造方法。二、估算十字頭毛坯的機(jī)械加工余量 根據(jù)十字頭毛坯的最大輪廓尺寸（85）和加工表面的基本尺寸85 ，查附表鑄件的機(jī)械加工余量（按中間等級(jí)2級(jí)精度查表）可得出，頂面的機(jī)械加工余量為1，底面及側(cè)面的機(jī)械加工機(jī)械余量為4，各加工表面的機(jī)械加工余量統(tǒng)一為5，查附表鑄件的尺寸偏差可得出，十字頭毛坯的尺寸偏差為0.8。3、 繪制十字頭的毛坯簡圖，如表2-3：表2-3 十字頭毛坯簡圖步驟圖例（1）用雙點(diǎn)畫線畫出零件圖的全剖圖。只畫主要結(jié)構(gòu)，次要細(xì)節(jié)簡化不畫，非毛坯制造的孔不畫（2）將加工總余量按尺寸用粗實(shí)體畫在加工表面上(3)加粗或加深毛坯輪廓線，在余量層內(nèi)打上網(wǎng)紋線，以區(qū)別剖面線（4）標(biāo)注毛坯的主要尺寸2. 4 選擇十字頭零件的定位基準(zhǔn)和加工裝備1 選擇十字頭的精基準(zhǔn)精基準(zhǔn)選擇主要考慮的原則是：基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一，并保證工件定位準(zhǔn)確。夾緊可靠，操作方便。 （1）經(jīng)分析零件圖知，零件的孔軸線是高度和寬度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，M面是長度方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。（2）根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，考慮選擇已加工的作為精基準(zhǔn)。這樣可以保證關(guān)鍵表面圓的同軸度、N面的垂直度要求。 （3）根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，零件各表面的皆以的N及M面為基準(zhǔn)，這樣保證了零件的精準(zhǔn)度。(4)選擇M面和N面作為主要定位基準(zhǔn)時(shí)，加工其他表面時(shí)能使用這一組定位基準(zhǔn)作為主要精基準(zhǔn)，既符合基準(zhǔn)重合原則，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，合理又可行。（5）由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不需要對(duì)它的工序尺寸和定位誤差進(jìn)行分析和計(jì)算二、選擇粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)選擇主要考慮的原則是：便于加工轉(zhuǎn)化為精基準(zhǔn)；面積較大；平整光潔，無澆口、冒口、飛邊等缺陷的表面；有位子精度要求的表面；能保證各加工面有足夠的加工余量。十字頭零件的第一道工序往往都是選擇面積較大、平整光潔平面作為粗基準(zhǔn)開始的，此次十字頭外表面加工符合這一規(guī)律。3、 選擇加工裝備根據(jù)生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)（機(jī)加工工作各種生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝特點(diǎn)），工藝裝備采用通用夾具、專、通用刀具、標(biāo)準(zhǔn)量具的原則，夾具采用了活動(dòng)壓板、T形槽用螺栓、氣動(dòng)夾緊；道具常采用標(biāo)準(zhǔn)車刀、銑刀和麻花鉆等；量具常用千分尺，游標(biāo)卡尺、百分表、高度尺、塊規(guī)等。 2. 5 擬定十字頭零件的工藝路線1 確定各表面的加工方法和選擇加工設(shè)備根據(jù)加工表面的精度和表面粗糙度要求，查附表外圓表面加工方案，可得各外圓的加工方案，詳見表2-5-1表2-5-1 外圓的加工表面加工表面精度要求表面粗糙度Ra/um加工方案外圓IT91.6粗車半精車沉孔IT63.2粗車半精車孔端面IT61.6粗車半精車精車銷孔IT70.8粗車半精車精車根據(jù)成批零件的加工類型來加工十字頭零件的設(shè)備的選擇原則：加工設(shè)備采用通用機(jī)床；工藝設(shè)備采用通用夾具、專、通用刀具、萬能量具。現(xiàn)有的加工設(shè)備中有：（1）20005000畫線平臺(tái)（2） CA6140車床3臺(tái)（3） X52K立式銑床3臺(tái)（4） Z525鉆床1臺(tái)（5） M1420磨床3臺(tái) 加工十字頭 （1）加工十字頭的外圓并車出工藝孔。 方案一：以底面為精基準(zhǔn)，銑的部分外圓及工藝孔，底面沒有加工過，不能保證孔軸線，在定位是，不能很好的固定軸向轉(zhuǎn)動(dòng)方向定位如圖2-5-2：圖2-5-2 方案一 方案二： 使用三爪卡盤，以右端毛坯定位，按35mm臍子內(nèi)壁找正，車外圓至，保證長70mm，車端面。車左端工藝孔至尺寸定位如圖2-5-3：圖2-5-3 方案2 加工方案分析比較見表2-5表2-5 方案的比較方案一方案二加工方法銑車-精車工序設(shè)備工序車削加工、銑削加工工序車削加工設(shè)備X52K立式銑床設(shè)備CA6140車床一次加工件數(shù)11加工精度Ra1.6、3.2Ra1.6、3.2單件功耗5KW3KW空回程有無多刀切削有有加工效率中等較高分析結(jié)果良優(yōu) 綜合比較結(jié)果應(yīng)選擇方案2. （2）加工右圓毛坯及右端面，并粗車孔 在CA6140數(shù)控車床上,使用三爪卡盤，夾緊左外圓已加工表面，按找正，車其余外圓至光滑接刀 車右端面，保證總長85.5mm 車孔至17.5mm（3） 劃線 劃十字頭銷孔中心線。劃銷孔臍子端面線35mm。（4）加工銷孔及24mmX3mm環(huán)槽。 在CA6140數(shù)控立式銑床上，以孔及端面定位，按線找正裝夾（專用工裝），線鉆孔15mm，再粗車，橫孔至尺寸18mm。 車24mmX3mm環(huán)槽，兩處，保證槽外端的距離為7.25mm，（這時(shí)外圓尺寸有5mm的加工余量）。 （5）精加工銷孔 在CA6140數(shù)控立式銑床上，以孔及端面定位，按18mm孔找正裝夾（專用工裝），精車橫孔至圖樣尺寸（可精車，留加工留量0.060.10mm后，采用浮動(dòng)鏜刀完成最后加工）。（6）精車右端面，加工至尺寸加 在CA6140數(shù)控立式銑床上，以孔及端面定位，拉桿拉緊橫孔銷軸或壓緊銷軸兩端）（專用工裝或 組裝家具）裝夾工件，精車外圓至尺寸，車右端面至85.5mm 車孔至圖樣尺寸。（7） 銑橫孔臍子內(nèi)側(cè)面在X52K小型立式數(shù)控銑床上，以85.5mm及右端面定位，按線找正（專用工裝或組合夾具），銑橫孔臍子內(nèi)側(cè)面，保證尺寸35mm，及臍子內(nèi)部對(duì)稱（8） 鉆螺紋孔在Z3202鉆床上，以孔及端面定位，橫孔定向裝夾工件（組合夾具），鉆4XM6底孔，深10mm，攻4-M6，深8mm（9） 磨右端面在M1420上，以孔及端面定位，拉桿緊橫孔銷軸（專用工裝），精磨外圓以至圖樣尺寸，靠磨右端面，保證總長尺寸85mm。2、 工序順序的安排 根據(jù)“先基準(zhǔn)、后其他”和“先主要，后次要”的原則，先粗、精加工定位基準(zhǔn)面，然后進(jìn)行其他工序的加工。三、編制工藝路線卡片根據(jù)上述的分析，擬定加工工藝路線。2. 6 設(shè)計(jì)十字頭零件的加工工序1確定加工余量由查表法，得到十字頭的加工余量等級(jí)為DF，毛坯尺寸為63100是的加工余量為0.81.5mm，此處選加工余量為1.5mm；直徑小于40mm的孔和各螺紋孔可鑄成實(shí)心孔。不同的造型工藝水平可以有不同的毛坯加工余量，常用經(jīng)驗(yàn)估算或查表修正和分析計(jì)算的方法確定。（1） 車削加工工序中的加工余量（雙邊邊），一般分配為：粗車10mm、半精銑3mm和精銑0.2mm的加工余量。（2） 平面銑削工序中的加工余量（單邊），一般分配為：粗銑5mm、半精銑3mm和精銑0.3mm的加工余量。二、確定切削用量確定切削用量就是對(duì)不同的材質(zhì)，在已選定的刀具材料和幾何角度的基礎(chǔ)上，合理選擇主軸轉(zhuǎn)速n、切削速度vc、進(jìn)給量af、背吃刀量ap和進(jìn)給次數(shù)。合理選擇工藝過程中各工序加工的切削用量，十字頭零件屬成批生產(chǎn)，工廠的生產(chǎn)條件與資源中有立銑、車床和磨床，應(yīng)充分利用車床的多刀切削和磨床的精度優(yōu)勢，以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，鉆頭，絲錐等。三、計(jì)算工時(shí)定額 確定各工序的加工工時(shí)（可查附表得知）。4、 編制機(jī)械加工工序卡片及相關(guān)工藝附圖編制機(jī)械加工工序卡片及相關(guān)工藝附圖，見表7-17-10第三章 數(shù)控編程與加工 3.1 數(shù)控加工概述 十字頭工序的數(shù)控加工流程見圖3-1所示。圖 3-1 數(shù)控加工流程圖3.2 選擇加工刀具及切削用量1. 選擇加工刀具由于本工序夾具剛度有限，本工序選用10平面銑刀，因?yàn)樯钊肓坎皇呛艽?，只加工表面，所以使用常?guī)的刀刃長度L和刀柄長度H。詳圖查看3-2-1圖3-2-1 刀具的選用在X52K小型立式數(shù)控銑床上銑削，走刀方式采用環(huán)切法,因?yàn)樾枰庸さ挠嗔坎皇呛艽?，所以采用順銑的形式，因?yàn)榇植诙纫笾皇?2.5，所以行距不用太小，這里選用行距為5，Z軸的每到下入量為2，為了節(jié)省時(shí)間，采用的行間連接方式為直線連接方式，加工精度達(dá)到0.1，加工余量達(dá)到0，設(shè)置方法見圖3-2-2。圖2-2-2 加工參數(shù)的設(shè)置2. 選擇加工切削用量切削用量選擇要求是充分利用刀具切削性能和機(jī)床性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，力求獲得高生產(chǎn)率和低加工成本，因此，在生產(chǎn)過程中，一般優(yōu)先選擇大的切削深度ap，再選擇較的的進(jìn)給量f，最后根據(jù)材料和刀具耐用度選擇合適的切削速度Vc。設(shè)置方法見圖3-2-3。圖3-2-3 切削用量的設(shè)置（1）.切削深度ap本工序加工余量大，且受夾具剛度及夾緊力所限，根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)保險(xiǎn)起見，每次走刀（切削深度）為2mm，實(shí)際生產(chǎn)過程中可適當(dāng)調(diào)整。（2）.進(jìn)給量f由銑刀每齒進(jìn)給量查得，結(jié)合實(shí)際,粗銑時(shí)每齒進(jìn)給量選0.5mm/齒,精銑時(shí)每齒進(jìn)給量選0.1mm/齒。（3）. 切削速度Vc銑削的切削速度Vc與刀具的耐用度、每齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。其原因是當(dāng)fz、ap、ae和Z增大時(shí)，刀刃負(fù)荷增加，而且同時(shí)工作的齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。為提高刀具耐用度允許使用較低的切削速度。但是加大銑刀直徑則可改善散熱條件，可以提高切削速度。銑削加工的切削速度Vc可參考表選取，也可參考有關(guān)切削用量手冊(cè)中的經(jīng)驗(yàn)公式通過計(jì)算選取。該工序工件材料為灰鑄鐵，所選刀具為硬質(zhì)合金銑刀，因此切削速度選擇30mm/min，由公式n=1000V/dn=955r/min,因此，主軸轉(zhuǎn)速選擇1000r/min，3.3 Z軸下刀量的設(shè)置 因?yàn)槭且杂叶嗣鏋榛鶞?zhǔn)，以上表面為Z軸0基準(zhǔn)，所以臍子內(nèi)側(cè)面的起始Z軸為-20mm，終點(diǎn)Z軸為-40m，選擇邊界內(nèi)側(cè)加工，如圖3-3：圖3-3 下刀量的設(shè)置3.4 生成數(shù)控加工軌跡對(duì)于本設(shè)計(jì)采用CAXA機(jī)械制造工程師軟件自動(dòng)編程，在自動(dòng)編程前應(yīng)先進(jìn)行相關(guān)加工參數(shù)選擇及仿真，從而保證數(shù)控程序生成的準(zhǔn)確性。自動(dòng)編程前收集一些關(guān)于加工工序的參數(shù)。這些參數(shù)是：機(jī)床技術(shù)參數(shù)、刀具參數(shù)、工件材料參數(shù)、切削用量參數(shù)。1 設(shè)置加工參數(shù)：見圖3-4； 窗體頂端窗體底端項(xiàng)目保留字結(jié)果備注軌跡順序編號(hào)CAXAMEPATHNO1軌跡名稱CAXAMEFUNCNAME區(qū)域式粗加工軌跡示意圖CAXAMEPATHIMGHTML代碼軌跡總加工時(shí)間(分)CAXAMEPATHTIME14.59軌跡總加工長度(mm)CAXAMEPATHLEN7357軌跡切削時(shí)間(分)CAXAMEPATHCUTTINGTIME13.47軌跡切削距離(mm)CAXAMEPATHCUTTINGLEN4009軌跡快速移動(dòng)時(shí)間(分)CAXAMEPATHRAPIDTIME1.116軌跡快速移動(dòng)長度(mm)CAXAMEPATHRAPIDLEN3348圖3-4 仿真參數(shù)2選擇加工方式：采用環(huán)切加工，詳見圖3-3加工參數(shù)選用；3生成加工軌跡并仿真：先輸入相關(guān)參數(shù)，然后加工仿真。圖3-5 十字頭的加工軌跡3.5 生成G代碼在確定加工軌跡與夾具不干涉的情況下就生成本工序如下G代碼：(十字頭,2010.11.21,15:29:36.121)N10G90G54G00Z100.000N12S1000M03N14X0.000Y0.100Z100.000N16Z-5.000N18G01Z-20.000F200N20Y2.500F300N22G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N24G01Y7.500N26G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N28G01Y12.500N30G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N32G01Z-10.000F200N34G00Z50.000N36Y0.100N38Z-7.000N40G01Z-22.000F200N42Y2.500F300N44G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N46G01Y7.500N48G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N50G01Y12.500N52G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N54G01Z-12.000F200N56G00Z50.000N58Y0.100N60Z-9.000N62G01Z-24.000F200N64Y2.500F300N66G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N68G01Y7.500N70G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N72G01Y12.500N74G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N76G01Z-14.000F200N78G00Z50.000N80Y0.100N82Z-11.000N84G01Z-26.000F200N86Y2.500F300N88G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N90G01Y7.500N92G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N94G01Y12.500N96G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N98G01Z-16.000F200N100G00Z50.000N102Y0.100N104Z-13.000N106G01Z-28.000F200N108Y2.500F300N110G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N112G01Y7.500N114G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N116G01Y12.500N118G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N120G01Z-18.000F200N122G00Z50.000N124Y0.100N126Z-15.000N128G01Z-30.000F200N130Y2.500F300N132G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N134G01Y7.500N136G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N138G01Y12.500N140G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N142G01Z-20.000F200N144G00Z50.000N146Y0.100N148Z-17.000N150G01Z-32.000F200N152Y2.500F300N154G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N156G01Y7.500N158G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N160G01Y12.500N162G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N164G01Z-22.000F200N166G00Z50.000N168Y0.100N170Z-19.000N172G01Z-34.000F200N174Y2.500F300N176G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N178G01Y7.500N180G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N182G01Y12.500N184G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N186G01Z-24.000F200N188G00Z50.000N190Y0.100N192Z-21.000N194G01Z-36.000F200N196Y2.500F300N198G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N200G01Y7.500N202G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N204G01Y12.500N206G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N208G01Z-26.000F200N210G00Z50.000N212Y0.100N214Z-23.000N216G01Z-38.000F200N218Y2.500F300N220G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N222G01Y7.500N224G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N226G01Y12.500N228G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N230G01Z-28.000F200N232G00Z50.000N234Y0.100N236Z-25.000N238G01Z-40.000F200N240Y2.500F300N242G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N244G01Y7.500N246G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N248G01Y12.500N250G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N252G01Z-30.000F200N254G00Z50.000N256Y0.100N258Z-27.000N260G01Z-42.000F200N262Y2.500F300N264G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N266G01Y7.500N268G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N270G01Y12.500N272G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N274G01Z-32.000F200N276G00Z50.000N278Y0.100N280Z-29.000N282G01Z-44.000F200N284Y2.500F300N286G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N288G01Y7.500N290G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N292G01Y12.500N294G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N296G01Z-34.000F200N298G00Z50.000N300Y0.100N302Z-31.000N304G01Z-46.000F200N306Y2.500F300N308G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N310G01Y7.500N312G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N314G01Y12.500N316G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N318G01Z-36.000F200N320G00Z50.000N322Y0.100N324Z-33.000N326G01Z-48.000F200N328Y2.500F300N330G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N332G01Y7.500N334G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N336G01Y12.500N338G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N340G01Z-38.000F200N342G00Z50.000N344Y0.100N346Z-35.000N348G01Z-50.000F200N350Y2.500F300N352G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N354G01Y7.500N356G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N358G01Y12.500N360G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N362G01Z-40.000F200N364G00Z50.000N366Y0.100N368Z-37.000N370G01Z-52.000F200N372Y2.500F300N374G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N376G01Y7.500N378G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N380G01Y12.500N382G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N384G01Z-42.000F200N386G00Z50.000N388Y0.100N390Z-39.000N392G01Z-54.000F200N394Y2.500F300N396G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N398G01Y7.500N400G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N402G01Y12.500N404G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N406G01Z-44.000F200N408G00Z50.000N410Y0.100N412Z-41.000N414G01Z-56.000F200N416Y2.500F300N418G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N420G01Y7.500N422G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N424G01Y12.500N426G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N428G01Z-46.000F200N430G00Z50.000N432Y0.100N434Z-43.000N436G01Z-58.000F200N438Y2.500F300N440G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N442G01Y7.500N444G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N446G01Y12.500N448G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N450G01Z-48.000F200N452G00Z50.000N454Y0.100N456Z-45.000N458G01Z-60.000F200N460Y2.500F300N462G03X0.000Y2.500I0.000J-2.500N464G01Y7.500N466G03X0.000Y7.500I-0.000J-7.500N468G01Y12.500N470G03X0.000Y12.500I-0.000J-12.500N472G01Z-50.000F200N474G00Z100.000N476M05N478M303.6 設(shè)計(jì)機(jī)床的通訊參數(shù) XON-DC為17，XOFF-DC為11，波特率為9600，握手方式選擇RTS/CTS詳情參考圖3-5： 圖3-5 通訊參數(shù)3.7 把機(jī)床調(diào)到執(zhí)行外部程序，開始傳送 以上程序校核夠后，進(jìn)行工件試切削和試運(yùn)動(dòng)，試運(yùn)動(dòng)成功后，正式進(jìn)行工件加工，保存工藝文件備案，工件加工完成后，進(jìn)行工件驗(yàn)收。設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過辛苦努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于告一段落。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，突然覺得自己做什么事情都特別的認(rèn)真了起來，也許是以前從未認(rèn)真做過一件事吧。每天守著一大堆資料，隨時(shí)還要上網(wǎng)查詢，有時(shí)為了查一個(gè)數(shù)據(jù)就要耗去近一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，證實(shí)了卻又感到莫名地興奮與愉悅。整個(gè)制作過程都是那么的緊張和嚴(yán)緊。偶然間回想到了過去度過的時(shí)光，感覺留下了些許的遺憾和欣慰。遺憾里有后悔，有痛恨，曾經(jīng)是那么的無知。欣慰的是事過境遷，深刻地認(rèn)識(shí)了自己，一切改過還來的及。雖有遺憾，但在這次制作的過程中又學(xué)到了很多東西，我學(xué)會(huì)的如何設(shè)計(jì)、如何計(jì)算，更重要的是我學(xué)會(huì)了合作，我懂得了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。我們以前做的設(shè)計(jì)都是一個(gè)人的，而且規(guī)模小，不需要什么規(guī)劃，這次可以說是綜合了我們的所有智慧。同時(shí)，得到了我們的指導(dǎo)老師徐老師的大力支持。此外還有小組其他成員的幫助，在此表示感謝！不久，就是我要離開學(xué)校，去實(shí)習(xí)的時(shí)候了，收獲的季節(jié)，我卻并沒有看到累累碩果，但我會(huì)帶著一顆火熱而年輕的心上路，去尋找屬于我的那方熱土，奉獻(xiàn)我的熱血予需要我?guī)椭娜?，這也算是我今后的人生方向吧！設(shè)計(jì)的不足及改進(jìn)：1、對(duì)加工中心還是不夠了解2、對(duì)過程卡制作還不是很熟練3、對(duì)定位夾具還不太了解謝 辭畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)三年的總結(jié)，因而投入了極大的熱情和很高的積極性，更幸運(yùn)的是得到了徐老師的多方面的指導(dǎo)幫助，使得我的這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，圓滿結(jié)束了三年的大學(xué)生活。感謝徐老師長期以來悉心的指導(dǎo)和在設(shè)計(jì)過程提供的大量資料和修改意見，讓我對(duì)工藝設(shè)計(jì)有了較全面的了解，同時(shí)也感謝機(jī)電系孫國柱、郁文霞、王維英等老師的悉心輔導(dǎo)，置身老師們的指導(dǎo)過程中，了解了很多的知識(shí)的同時(shí)，也懂得了很多做人的道理，從萌萌不懂的男孩，向一個(gè)即將全面踏入社會(huì)的青年人發(fā)展，為日后的工作和更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也積累了許多寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。此外還要感謝我們小組的其他幾位成員，在設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，我們相互討論，在一些問題上也得到了他們的幫助，解決了一定的問題，從你們身上我看到了“認(rèn)真”二字，在無形中也促使我更加用心的完成本次設(shè)計(jì)。再次感謝三年來給予我支持和幫助的所有老師和同學(xué)，他們讓我在這三年里學(xué)到了好多知識(shí)，豐富了我的大學(xué)生活，讓我在即將結(jié)束的大學(xué)生活沒有一點(diǎn)的遺憾，讓我的大學(xué)生活畫上完滿的句號(hào)。感謝我的父母，對(duì)我二十多年來辛勤的養(yǎng)育，他們對(duì)我無條件的支持，讓我可以去追求自己的夢想，他們的愛是我前行的動(dòng)力。在設(shè)計(jì)的過程中，也得到了許多同學(xué)寶貴的建議，在此一并致以誠摯的謝意。最后，衷心的感謝機(jī)電工程系的每位老師，謝謝你們?cè)趯W(xué)習(xí)上、生活中給予我的關(guān)心與支持。衷心祝愿無錫工藝學(xué)院的明天更加美好！參考文獻(xiàn)1、徐海枝主編，機(jī)械加工工藝編制，北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.2、楊叔子主編 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