测微仪架机械加工工艺编制.docx

1、测微仪架机械加工工艺编制测微仪架机械加工工艺编制及夹具设计 摘 要装备制造业是一国工业之基石，随着我国现代制造业的升级和数控技术的不断发展，测微仪架机械加工已经普及。但传统的加工不能解决某些复杂零件的加工，因此，需要铣复合等数控机床加工，而现代社会急需大量掌握现代CAD/CAM技术、加工工艺设计分析与操作的专业技能人才。本课题研究的用于测微仪的支撑是典型的测微仪架加工。首先通过对零件图的工艺分析，了解零件的工艺结构形式，明确具体的技术要求，从而对零件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。在整个毕业设计过程中使用CAD/CAM技术软件、对零件

2、进行造型及加工工艺分析、工艺路线确定、刀具选择和数学处理等一系列的工作。 本课题在设计的过程当中，深入生产实际，进行调查研究，吸取企业先进技术，制定出了合理的工艺方案。关键词：测微仪架，加工工艺，工艺路线，工艺规程 3.8.4两面距离走刀路-271 绪论数控加工技术是先进制造技术的基础与核心，数控机床是工厂自动化的基础，数控加工技术的普及将使现代制造技术产生巨大的变革，数控化比重更是一个国家制造业现代化水平的重要标志。数控加工技术的发展直接影响到国民经济制造技术水平的提高，本次毕业设计是为了让我们更清楚地理解怎样确定测微仪架机械零件的造型及数控加工工艺分析，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础

3、。随着科学技术水平的提高，数控机床将随着工业的发展而快速发展成为机械加工行业不可缺少的重要组成部分，数控机床是一种高精度的自动化设备，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，数控技术在现代制造业的应用已经越来越广泛。随着数控机床的广泛应用与现代企业对零件加工精度要求的提高，对数控技术人才的需求量也越来越大。数控技术的广泛应用给传统的制造业带来了深刻的变化。也给传统的机械，专业人才带来新的机遇和挑战。随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。数控技术是制造实现自动化，集成化的基础

4、，是提高产品质量，提高劳动生产率不缺可少的手段。作为一名数控专业的学生，对数控技术知识的运用将是一项重要的技能。1.1 课题研究背景一直以来都作为一个国家机械制造业水平衡量的标志之一。近几年来，作为机械加工领域的关键技术，测微仪架机械数控加工技术的研发和应用得到了科研院所、高校和企业的极大关注。国内已有部分公司开发了华中数控、广州数控和沈阳飞扬等数家公司也开发了自己的数控系统，国外在此已经有了成熟的技术应用体系，而国内尚处于发展阶段，应用方面的缺陷已经成为提高复杂关键零件的一个重要问题，直接影响复杂零件的发展。本课题针对的测微仪架机械加工若干关键技术（几何建模技术、编程技术、加工技术）进行研究

5、。1.2 课题在当今国内外的现状1.2.1 测微仪架数控加工技术的现状测微仪又称测量仪，有花岗石测微仪也称大理石测微仪、岩石测微仪、花岗岩测微仪。用途：用于对精密零部件的平行、平面测量。配合千分表、百分表、电子测头对零件或成品进行相对测量之尺寸检验。不带量表，如需要，订购时请告知。类别：普通型测微仪、微调型测微仪、螺旋形测微仪。规格：150*150mm、200*150mm、200*200mm、300*200mm、300*300mm，其他规格可定做，杆高260mm，可调节高度0-200mm，测量仪是对大件及整机的测量，规格有450*300mm、630*400mm、800*500mm、1000*7

6、50mm、1200*1000mm，其他规格可定做。1.2.2 测微仪架数控加工的类型普通型测微仪、微调型测微仪、螺旋形测微仪。1.3课题研究的内容和目的测微仪架主要是用于对测微仪的支撑，保证测微仪的精度。2 零件图的工艺设计分析2.1 零件图的工艺分析1.粗铣毛坯；2.精铣毛坯； 3.先用铣刀粗铣该零件几何表面 4.再用铣刀精铣该零件几何表面 5.再用钻刀1钻两个11的通孔 6.再用钻刀2钻两个16的通孔 7.再用钻刀3钻两个28的通孔 8.再用钻刀4钻孔9的通孔 9.再用钻刀5钻孔14钻孔 10.再用螺纹刀具丝锥在工件孔9中切削出内螺纹 11.再用立铣刀铣出两面距离为1.5。综上所述：零件在

7、满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理和切削加工工艺性等。好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗。2.2.1零件图尺寸的标注对数控加工来说，零件图上应以同一基准或直接给出坐标尺寸。这种尺寸标注法不仅便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计基准、工艺基准、测量基准与保持原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员在标注尺寸时，一般总是较多的考虑装配、使用等方面的因素，因而常采用局部分散的尺寸标注方法，这给数控工序的安排与加工带来诸多不便。由于数控加工精度与重复定位精度都很高，不会产生较大的积累误差而

8、破坏使用特性，因而可将局部尺寸分散标注法改为以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。2.2.3表面质量与精度的分析从零件图上可以看出，该零件所加工的表面粗糙度1.6。加工要求高，对孔的位置、形状、尺寸精度都各有要求。2.3 毛坯的选择零件的毛坯种类主要分为型材，锻件，铸件和焊接，冲压等半成品件，不同的毛坯种类的适应范围也不一样，下面列举几种常用的毛坯种类进行比较，如表2-4所列。表2-1 毛坯材料的比较型材尺寸大，精度低多用作一般零件的毛坯锻件多用于强度高，形状简单的零件铸件多用于形状复杂的毛坯根据表2-1的比较和分析，不同的毛坯材料具有不同的特性，在选择时，我们该注重实际的用途，不能盲

9、目选择。零件材料为碳素工具钢。选用铸件零件为中批量生产，零件的轮廓尺寸不大，故可采用自由铸造成型，这对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。并根据情况尽量使各个表面上的余量均匀，毛坯为45x220x25mm。3 加工准备及工艺文件的编制3.1 定位基准的选择各工序定位基准的选择，应先根据工件定位要求来确定定位基准的个数，再按基准选择原则来选定每个定位基准。为使所选的定位的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，让后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来.3.1.1 粗基准的选择各工序定位基准的选择，应先根据工件定位要求来确定定位基准的个数，

10、再按基准选择原则来选定每个定位基准。为使所选的定位的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，让后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。3.1.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2）选择加工余量要求均

11、匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。（6）对轴类零件而言，以外圆作为粗基准完全合理。3.1

12、.2 精基准选择选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并使装夹方便可靠。（1）基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准称为基准重合。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度，应遵循基准重合原则。（2）基准统一原则。在工件的加工过程中应尽可能选用统一的定位基准称为基准统一原则。采用基准统一原则有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。（3）互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。（4）自为基准原则。有些精加工或光整加工工序

13、要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。（5）可靠、方便原则。应选择定位可靠、装夹方便的表面作基准。精基准应该是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。3.2 装夹方案的确定（1）工件的定位工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。1.六点定位原理工件在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C，如图3-1所示。 要确定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点

14、也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分的重要意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。可选用一面两孔定位。满足了基准重合原则，便于装夹的原则。便于对刀的原则三大原则。2.装夹方式的选择 在选择夹具的时候有两个基本的要求。一是：要保证夹具的坐标方向与机床 的坐标方向相对的固定；二是：要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。该零件为单件生产，且零件外型为长方体，为了提高劳动

15、生产效率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。3.4 确定工艺路线确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺路线。主要包括工序的划分和工步的划分、加工阶段的划分和加工顺序的安排。3.4.1 工序的划分划分工序的基本原则有：（1）工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。（2）工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化

16、了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。同时，近代计算机控制机床及加工中心的出现，使得工序集中的优点更为突出，即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量，从而可取的良好的经济效果。3.4.2 工步的划分划分工步主要从加工精度和效率两方面考虑。合理的工艺不仅要保证

17、加工出符合图样要求的工件，同时应使机床的功能得到充分发挥。因此，在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对工件的不同表面进行加工。对于较复杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。（1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，还是全部加工表面都先粗加工后精加工分开进行，主要应根据零件的精度要求考虑。若加工尺寸精度要求较高，考虑到零件尺寸、精度、刚性等因素，可采用前者；若零件的加工表面位置精度要求较高，则建议采用后者。（2）对于既要加工平面又要加工孔的零件，可以采用“先面后孔”的原则划分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因为铣平面

18、时切削力较大，工件易发生变形，而先铣平面后镗孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之，如先镗孔后铣面，则铣削平面时极易在孔口产生飞边、毛刺，进而破坏孔的精度。（3）按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中地方法划分工步，以减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。（4）在一次安装中，尽可能完成所有能加工的表面，有利于保证表面相互位置精度的要求。3.4.3 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，常把整个加工过程划分为几个阶段：（1）粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多余的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供

19、定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为。粗糙度为100m。（2）半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为1.25m。（3）精加工阶段精加工阶段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保证零件的形状位置几精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面达到图纸要求。另外精加工工序安排在最后，可

20、防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为1.25m。（4）光整加工阶段对某些要求特别高的表面，需进行光整加工，主要用于改善表面质量，进一步提高尺寸精度和减小表面粗糙度。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为IT5IT6，表面粗糙度为0.32m。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中，对于刚性好，精度要求不高或批量小的工件，以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶

21、段，在满足加工质量要求的前提下，通常只分为粗、精加工两个阶段，甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面，在粗加工阶段就要加工的很准确，而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。3.4.4 加工顺序的安排复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，在拟定工艺路线时，工艺人员要全面的把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。（1）机械加工工序的安排原则 基面先行。选为精基准的表面，应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。 先粗后精。当零件需要划分加工阶段时，先安

22、排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。 先主后次。先加工零件上的装备基面和工作表面等主要表面，后加工键槽、禁固用的光孔与螺纹孔等次要表面。因为次要表面的加工面积较小，它们又往往与主要表面有一定的相互位置要求，所以一般应放在主要表面半精加工之后进行加工。 先面后孔。对于箱体、支架和连杆等工件应先加工平面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工，对于平面上的孔加工也带来不便，刀具的初始工作条件能得到改善。 进给路线短。数控加工中，应缩短刀具移动距离，减少空行程时间。

23、 换刀次数少。使用加工中心加工，一般每换一把新的刀具后，应通过移动坐标、回转工作台等将由该刀具切削的所有表面全部完成。 工件刚性好。数控铣削中，先铣加强筋，后铣腹板，有利于提高工件的刚性，防止振动。测微仪架加工：工艺路线方案工序1：粗铣毛坯工序2：精铣毛坯工序3：粗铣零件表面工序4：精铣零件表面工序5：钻孔扩孔铰孔加工一大孔28工序6：钻孔扩孔铰孔加工两个16工序 7：钻孔扩孔铰孔加工14工序8：钻孔扩孔铰孔加工两个11工序9：钻孔扩孔铰孔加工一小孔9工序10：攻9的螺纹工序11：从28孔内开始粗铣两距离为1.5平面工序12：从28孔内开始精铣两距离为1.5平面工序13：终检（2）热处理工序的

24、安排热处理工序在工艺路线中的位置安排，主要取决于热处理的目的。一般可分为： 预备热处理。退火与正火安排在粗加工之前，以改善切削加工性能和消除毛坯的内应力；调质一般安排在粗加工之后、半精加工之前进行，以保证调质层的厚度；时效处理用以消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。对于精度要求不太高的工件，一般在毛坯进入机械加工之前安排一次人工时效即可。 最终热处理。主要用于提高零件的表面硬度和耐磨性以及防腐、美观等。淬火、渗碳淬火等安排在磨削加工之前进行。 为了改善切削性能而进行的热处理工序，如正火、调质、退火等，应安排在切削加工之前。（3）辅助工序的安排检验工序是主要的辅助工序，是保证产品质量的重要措施

25、。除各工序操作者自检外，在关键工序之后、送往车间加工前后、零件全部加工结束之后，一般均应安排检验工序。此外，去毛刺、倒钝锐边、去磁、清洗及涂防锈油等都是不可忽视的辅助工序。3.5 进给路线的确定确定进给路线的原则：确定进给路线，主要是确定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工的进给路线基本上都是按零件的轮廓进行的。确定进给路线的原则有：（1）形状工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响。（2）寻求最短的进给路线，以提高加工效率。（3）切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量。（4）完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷。此外，确定加工路线时，还要考虑工件的形状

26、与刚度、加工余量大小、机床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，确定刀具的切入与切出方向以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。总之，确定进给路线的原则是在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，尽量缩短进给路线，以提高生产率。经综合分析：此零件的进给路线遵循保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，寻求最短进给路线。3.6 刀具材料的选择（1）数控加工对刀具的要求在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切屑变形和摩擦产生的高温，要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能：高硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温下一般应在HRC6

27、0以上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。耐磨性除与硬度有关外，还与刀具金相组织中碳化物的种类、数量、大小及分布情况有关。足够的强度和韧性。刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力。因此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一般用刀具材料的抗弯强度和冲击韧性值来反映材料的强度和韧性。良好的耐热性和导热性。刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度的性能，这是刀具材料必备的关键性能。高温硬度是耐热性的重要指标，常用耐热温度来表示，如高速钢的温度，减轻刀具磨损。良好的工艺性。为便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括热加工性能（热塑性、可焊性、淬透性）和机械加工性能。切削用刀具材

28、料应具备的性能见下表（表3-2）所示：表3-2 切削用刀具材料应具备的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能高硬度（常温及高温状态）耐磨损性化学稳定性良好耐氧化性、耐扩散性高韧性（抗弯强度）耐崩刃性、耐破损性低亲和性耐溶着、凝着（粘刀）性高耐热性耐塑性变形性磨削成形性良好刀具制造的高生产率热传导能力良好耐热冲击性耐热裂纹性锋刃性良好刃口锋利表面质量好微小切削可能 此外，刀具材料还应具有较好的经济性，以便于推广使用。同时，还应注意多采用国内生产的刀具材料。由于碳素工具钢和合金工具钢耐热性很差，适合做手工刀具，陶瓷，金刚石和立方氮化硼由于质脆、工艺性差及价格昂贵等

29、原因，因而仅在较小的范围内使用。而硬质合金钢其常温硬度可达7882HRC，能耐8501000的高温，切削速度比高速钢高410倍。（2）刀具的选用原则应尽可能形状通用的标准刀具，不用和少用特殊的非标准刀具。尽量使用不重磨刀片，少用焊接式刀片。大力推广标准的模块化刀夹（刀柄和刀杆等）。不断推进可调试刀具（如浮动可调镗刀头）的开发和应用。表3-3 测微仪架数控加工刀具卡片产品名称风力驱动器零件名称零件图号1程序号O0002序号刀具号刀具名称刀具规格数量加工表面刀具（尖）半径mm刀补量备注1T01外表面粗铣刀25251粗铣外表面0.32T02外表面精铣刀25251精铣外表面0.23T03中心钻201钻

30、28孔0.14T04中心钻 101钻16孔35T05中心钻101钻14孔5.56T06中心钻101钻11孔57T07螺纹刀丝锥M8x1.251钻9孔0.38T08立铣刀1.5*6*8*601铣两面距离1.5m0.2编制审核批准 年 月 日 共1页第1页3.7 切削用量的选择3.7.1 切削深度ap的确定背吃刀量ap，又称为切削深度，一般指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。dw为工件待加工表面直径（mm）；dm为工件已加工表面直径（mm）。镗孔时：钻削时：同时，ap主要根据加工余量和工艺系统的刚度确定。（1）粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除；若余量过大不能一次切除，也应按先多后少的不等余量法加工。第一刀的ap应尽可能大些，使刀口在里层切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。（2）当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差（如细长轴、镗刀杆、较差陈旧）时，可适当降低ap，使切削力减小。（3）精加工时，ap应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低ap的方法，逐步提高加工精度和表面质量。（4）一般精加