0132-支承套零件加工工藝規(guī)程及鉆孔夾具設計
0132-支承套零件加工工藝規(guī)程及鉆孔夾具設計,支承,零件,加工,工藝,規(guī)程,鉆孔,夾具,設計
零件數(shù)控加工工藝分析及工藝裝備設計
1 綜述
1.1本課題的內(nèi)容目的及意義
利用數(shù)控機床加工，其產(chǎn)品加工的質(zhì)量一致性好，加工精度和效率均比普通機床高出很多，尤其在輪廓不規(guī)則、復雜的曲線或曲面、多工藝復合化加工和高精度要求的產(chǎn)品加工時，其優(yōu)點是傳統(tǒng)機床所無法比擬的。本課題對異性體、復雜的曲線、多工藝復合化加工進行探索，設計出三種切實可行的工藝流程及工藝裝備。
1.2國內(nèi)外發(fā)展的動向
1．數(shù)控加工工藝的特點
數(shù)控加工工藝具有以下特點：
(1) 數(shù)控機床加工精度高。一般只需一次加工即能達到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。
(2) 在數(shù)控機床上工件一次裝夾，可以進行多個部位的加工，有時甚至可完成工件的全部加工內(nèi)容。
(3) 由于刀具庫或刀架上裝有幾把甚至更多的備用刀具，因此，在數(shù)控機床上加工工件時刀具的配置、安裝與使用不需要中斷加工過程，使加工過程連續(xù)。
(4) 根據(jù)數(shù)控機床加工時工件裝夾特點與刀具配置、使用的特點區(qū)別于普通機床加工時的情況，工件的各部位的數(shù)控加工順序可能與普通、機床上加工工件的順序也有很大的區(qū)別。
此外根據(jù)數(shù)控機床高速、高效、高精度、高自動化等特點，數(shù)控加工還具有以下工藝特點：
① 切削量用比普通機床大。
② 工序相對集中。
③ 較多地使用自動換刀(ATC)。
④ 首件需試切削。
⑤ 工藝內(nèi)容更具體更詳細，工藝要求更嚴密更精確。
高效率、高精度加工是數(shù)控機床加工最主要特點之一。利用數(shù)控機床加工，其產(chǎn)品加工的質(zhì)量一致性好，加工精度和效率均比普通機床高出很多，尤其是在輪廓不規(guī)則、復雜空間曲面、 多工藝復合化加工和高精度要求的產(chǎn)品加工時，其優(yōu)點是傳統(tǒng)機床所無法比擬的。數(shù)控加工另一個特點是產(chǎn)品裝夾定位靈活，同一產(chǎn)品零件可能有多種加工方案。然而正是其靈活性和高精度要求對其高效應用帶來了的局限性，如存在數(shù)控程序的編制、刀具工裝夾具的準備周期長等不利因素。數(shù)控工藝的合理性與高質(zhì)量數(shù)控程序的快速編制是限制數(shù)控加工的瓶頸問題之一。數(shù)控加工的成本相對較高也是制約其廣泛應用的一個因素。數(shù)控加工對技術(shù)人員的水平要求相當高，數(shù)控工藝和程序的質(zhì)量是保證產(chǎn)品加工質(zhì)量合格最主要和最關(guān)鍵的因素。數(shù)控加工時，產(chǎn)品的質(zhì)量完全靠數(shù)控工藝和數(shù)控程序來保證。產(chǎn)品加工的具體細節(jié)在進行工藝設計和程序編制時必須全面考慮，只有設計正確才能保證產(chǎn)品加工的質(zhì)量要求。在數(shù)控加工朝高速、超高速和復合化加工方向發(fā)展的趨勢下，對技術(shù)人員就提出了更高的要求[1]。
2．數(shù)控機床與普通機床相比具有的優(yōu)越性
普通機床加工時，其加工成本相對較低，工序較長，且工步中很多具體細節(jié)由技術(shù)工人來完成，對技術(shù)工人的水平要求相對較高。數(shù)控機床加工工藝相比較普通機床加工工藝的優(yōu)越性有以下幾點：
(1) 數(shù)控加工工藝的“內(nèi)容十分具體、工藝設計工作相當嚴密”。數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝相比較，由于采用數(shù)控機床加工具有加工工序少，所需專用工裝數(shù)量少等特點，克服了普通傳動工藝方法的弱點，一般說來，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機床加工的工序內(nèi)容復雜。從編程來看，加工程序的編制要比普通機床編制工藝規(guī)程復雜。
(2) 數(shù)控加工的工藝“復合性”。采用數(shù)控加工后，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，因此，數(shù)控加工工藝具有復合性特點，也可以說數(shù)控加工工藝的工序把傳統(tǒng)工藝中的工序“集成”了，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較大的提高。數(shù)控加工工藝設計是對工件進行數(shù)控加工的前期工藝準備工作，無論是手工編程還是自動編程，這項工作必須在程序編制工作以前完成。為了優(yōu)化數(shù)控程序設計、提高編程效率、合理使用數(shù)控機床，我們有必要對數(shù)控加工工藝設計等技術(shù)問題加以分析、研究，以做好數(shù)控機床加工前的技術(shù)準備工作[2]。
數(shù)控機床與普通機床相比，其優(yōu)越性是巨大的，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。 數(shù)控機床可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。 由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。 數(shù)控機床可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。 由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。數(shù)控機床只要更換一個程序，就可實現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實現(xiàn)了"柔性自動化"。 數(shù)控機床加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。 數(shù)控機床實現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機床間的頻繁搬運。其擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。 由以上幾條派生的好處：降低了工人的勞動強度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應等等。
以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)[3]。
數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工占據(jù)生產(chǎn)制造的主導地位已成為一種趨勢，但由于歷史的原因，傳統(tǒng)的加工設備與先進的數(shù)控機床并存，是目前乃至今后很長一段時期內(nèi)大多數(shù)制造企業(yè)的設備現(xiàn)狀。如何從工藝的角度根據(jù)各企業(yè)的設備現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、零件結(jié)構(gòu)形式與加工精度要求等方面來合理地進行產(chǎn)品工藝方案設計，充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有數(shù)控設備與傳統(tǒng)設備的加工效率，使企業(yè)設備資源與人力資源得到充分利用，需要從多個方面來探討。數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的好壞直接影響到數(shù)控機床與普通機床加工效率的發(fā)揮，進而影響到生產(chǎn)計劃任務的完成。提高產(chǎn)品機械加工工藝與數(shù)控程序的編制質(zhì)量，是早日實現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)品的高精度、高效率、高質(zhì)量加工必需解決的問題之一。因此，尋求傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝的合理銜接途徑與措施，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益是非常有意義的[4]。
數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的途徑和措施，具體可從以下幾個方面來實施：
(1) 產(chǎn)品的設計狀態(tài)與生產(chǎn)批量。
(2) 粗精加工與加工精度的結(jié)合。
(3) 精密設備與一般設備的結(jié)合。
(4) 加工工種之間的結(jié)合。
(5) 技術(shù)交流和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合。
3．數(shù)控加工的發(fā)展
數(shù)控加工的發(fā)展趨勢是高速和精密，另一個發(fā)展趨勢是完整加工，即在一臺機床上完成復雜零件的全部加工工序。
數(shù)控加工中的程序編制也隨著數(shù)控機床的更新而改變。50年代，MIT設計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進，增加多坐標曲面加工編程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進版。
采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡煉，走刀控制靈活等優(yōu)點，使數(shù)控加工編程從面向機床指令的“匯編語言”級，上升到面向幾何元素.APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。針對APT語言的缺點，1978年，法國達索飛機公司開始開發(fā)集三維設計、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗證等問題，推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，為了適應CIMS及CE發(fā)展的需要，數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化，網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展[5]。
2 方案擬定
2.1三種零件的工藝方案擬定
1) 支承套筒
支承套筒結(jié)構(gòu)圖
加工工藝過程：
工步
工步內(nèi)容
刀具
輔具
切削用量
T碼
規(guī)格種類
S
F
1
B0、G54
2
鉆Φ35H7孔，2-Φ17X11中心孔
T01
中心鉆Φ3
JT40-Z6-45
1200
40
3
鉆Φ35H7孔至Φ31
T14
錐柄麻花鉆Φ31
JT40-M3-75
150
30
4
鉆2-Φ11孔
T02
錐柄麻花鉆Φ11
JT40-M1-35
500
70
5
忽2-Φ17
T03
錐柄埋頭鉆17X11
JT40-M2-50
150
15
6
粗鏜Φ35H7至Φ34
T04
粗鏜刀Φ34
JT40-TQC30-165
400
30
7
粗銑Φ60X12至Φ59X11.5
T05
合金立銑刀Φ32T
JT40-MW4-85
500
70
8
精銑Φ60X12
T06
合金立銑刀Φ32T
JT40-MW4-85
600
45
9
半精鏜Φ35H7孔至Φ34.85
T07
鏜刀Φ34.85
JT40-TZC30-165
450
35
10
鉆2-M6-6H螺孔中心孔
T01
11
鉆2-M6-6H底孔至Φ5
T08
直柄麻花鉆Φ5
JT40-Z6-45JZM6
650
35
12
2-M6-6H孔端倒角
T02
500
20
13
攻2-M6-6H螺紋
T09
機用絲錐,中錐M6
JT40-G1 JT3
100
100
14
鉸Φ35H7孔
T10
套式鉸刀35AH7
JT40-K19-140
100
50
15
M01
16
在Φ35H7孔中手動裝入工藝堵
專用工藝堵Ⅱ29-54
17
B90° G55
18
鉆2-Φ15H7孔中心孔
T01
19
鉆2-Φ15H7至Φ14
T11
錐柄麻花鉆Φ14
JT40-M1-35
450
60
20
擴2-Φ15H7至Φ14.85
T12
錐柄端刃擴孔鉆Φ14.85
JT40-M2-50
200
40
21
鉸2-Φ15H7孔
T13
錐柄長刃鉸刀Φ15AH7
JT40-M2-50
100
60
參考文獻
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9
摘 要
高效率、高精度加工是數(shù)控機床加工最主要特點之一。利用數(shù)控機床加工，其產(chǎn)品加工的質(zhì)量一致性好，加工精度和效率均比普通機床高出很多，尤其在輪廓不規(guī)則、復雜的曲線或曲面、多工藝復合化加工和高精度要求的產(chǎn)品加工時，其優(yōu)點是傳統(tǒng)機床所無法比擬的。本課題對異性體、復雜的曲線、多工藝復合化加工進行探索，設計出三種切實可行的工藝流程及工藝裝備。在產(chǎn)品的加工過程中，工件在夾具內(nèi)的定位和夾緊顯得特別重要。須根據(jù)六點定位對產(chǎn)品進行合理的定位，欠定位、完全定位還是過定位都須根據(jù)實際的生產(chǎn)過程決定。夾具是涵蓋了從加工到組裝的幾乎所有操作過程的一種裝夾設備。由于大量的加工操作需要裝夾，夾具設計在制造系統(tǒng)中就變得非常重要，它直接影響加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和制造成本。本文通過分析支承套的結(jié)構(gòu)特點和加工要求，制定了一套較合理的夾具設計，從而為保證該零件的加工精度將提供一種經(jīng)濟實用的工藝裝備，具有一定的實用價值。通過對各種定位夾緊裝置的分析比較，選擇并組合了一套既能夠滿足加工要求的，又比較簡潔的裝置，并對各工步進行數(shù)控編程。
關(guān)鍵詞：數(shù)控加工，工藝流程，工藝裝備，夾具設計
Components Numerical Control Processing Craft Analysis
and Craft Equipment Design
ABSTRACT
The high efficiency, the precision work are one of numerical control engine bed processing most main characteristics. Using the numerical control engine bed processing, its product processing quality uniformity is good, the processing precision and the efficiency outdo compared to the ordinary engine bed very much, especially when outline not rule, complex curve or curved surface, multi-craft recombine processing and high accuracy request product processing, its merit is the traditional engine bed is unable to compare. This topic to the opposite sex body, the complex curve, the multi-craft recombine processing carries on the exploration, designs three practical and feasible technical processes and the craft equipment. In the product processing process, the work piece appears in jig localization and the clamp specially importantly. Must act according to six localizations to carry on the reasonable localization to the product, owes the localization, locates completely crosses the localization all to have to act according to the actual production process decision. The jig covered from has processed clamps the equipment to the assembly nearly all operating process one kind of attire. Because the massive processing operation needs to install clamps, the jig design changes can it be that the constant weight in the manufacture system to want, it affects the processing quality directly, the productivity and the production cost. This article through the analysis support components, the air compressor snifting valve lid as well as the supporting the unique feature and the processing request which wraps, has formulated a set of reasonable jig design, thus for guaranteed this components the processing precision will provide one economical practical craft equipment, will have certain practical value. Through to each kind of localization clamp analysis comparison, chose and combines a set both to be able to satisfy the processing request, and the quite succinct installment, and carried on the numerical control programming to each step working procedure.
Key word: numerical control processing, technical process, craft equipment, jig design
零件數(shù)控加工工藝分析及工藝裝備設計
0 引言
隨著科技的進步，機械制造業(yè)也正日新月異地變化著，對機械產(chǎn)品的要求也日趨嚴格，特別是在加工精度方面。為了保證產(chǎn)品的精度要求，必須協(xié)調(diào)產(chǎn)品加工中的每一個方面，因為任一方面的誤差累積起來，將對產(chǎn)品的精度產(chǎn)生間接的影響。制造業(yè)中尤其是機械制造業(yè)，在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照特定工藝，不論其生產(chǎn)規(guī)模如何，都需要種類繁多的工藝裝備，而制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本無不與工藝裝備有關(guān)。隨著不規(guī)則形狀零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應用，如何保證這類零件的加工精度就顯得尤為重要。
高效率、高精度加工是數(shù)控機床加工最主要特點之一。數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工占據(jù)生產(chǎn)制造的主導地位已成為一種趨勢，但由于歷史的原因，傳統(tǒng)的加工設備與先進的數(shù)控機床并存，是目前乃至今后很長一段時期內(nèi)大多數(shù)制造企業(yè)的設備現(xiàn)狀。如何從工藝的角度根據(jù)各企業(yè)的設備現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、零件結(jié)構(gòu)形式與加工精度要求等方面來合理地進行產(chǎn)品工藝方案設計，充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有數(shù)控設備與傳統(tǒng)設備的加工效率，使企業(yè)設備資源與人力資源得到充分利用，需要從多個方面來探討。其中數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化，網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展。
1 數(shù)控加工技術(shù)概述
1.1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展
數(shù)控加工的發(fā)展趨勢是高速和精密，另一個發(fā)展趨勢是完整加工，即在一臺機床上完成復雜零件的全部加工工序。
數(shù)控加工中的程序編制也隨著數(shù)控機床的更新而改變。50年代，MIT設計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT（Automatically Programmed Tool）。其后，APT幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進，增加多坐標曲面加工編程功能）、APTAC（Advanced contouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進版。
采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡練，走刀控制靈活等優(yōu)點，使數(shù)控加工編程從面向機床指令的“匯編語言”級，上升到面向幾何元素.APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。針對APT語言的缺點，1978年，法國達索飛機公司開始開發(fā)集三維設計、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了像EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Master C A M， Pro/Engineering及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗證等問題，推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，為了適應CIMS及CE發(fā)展的需要，數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化，網(wǎng)絡化和智能化方向發(fā)展。
1.2 數(shù)控加工工藝的特點
數(shù)控加工工藝具有以下特點：
(1) 數(shù)控機床加工精度高。一般只需一次加工即能達到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。
(2) 在數(shù)控機床上工件一次裝夾，可以進行多個部位的加工，有時甚至可完成工件的全部加工內(nèi)容。
(3) 由于刀具庫或刀架上裝有幾把甚至更多的備用刀具，因此，在數(shù)控機床上加工工件時刀具的配置、安裝與使用不需要中斷加工過程，使加工過程連續(xù)。
(4) 根據(jù)數(shù)控機床加工時工件裝夾特點與刀具配置、使用的特點區(qū)別于普通機床加工時的情況，工件的各部位的數(shù)控加工順序可能與普通、機床上加工工件的順序也有很大的區(qū)別。
此外根據(jù)數(shù)控機床高速、高效、高精度、高自動化等特點，數(shù)控加工還具有以下工藝特點：
1) 切削量用比普通機床大。
2) 工序相對集中。
3) 較多地使用自動換刀(ATC)。
4) 首件需試切削。
5) 工藝內(nèi)容更具體更詳細，工藝要求更嚴密更精確。
高效率、高精度加工是數(shù)控機床加工最主要特點之一。利用數(shù)控機床加工，其產(chǎn)品加工的質(zhì)量一致性好，加工精度和效率均比普通機床高出很多，尤其是在輪廓不規(guī)則、復雜空間曲面、 多工藝復合化加工和高精度要求的產(chǎn)品加工時，其優(yōu)點是傳統(tǒng)機床所無法比擬的。數(shù)控加工另一個特點是產(chǎn)品裝夾定位靈活，同一產(chǎn)品零件可能有多種加工方案。然而正是其靈活性和高精度要求對其高效應用帶來了的局限性，如存在數(shù)控程序的編制、刀具工裝夾具的準備周期長等不利因素。數(shù)控工藝的合理性與高質(zhì)量數(shù)控程序的快速編制是限制數(shù)控加工的瓶頸問題之一。數(shù)控加工的成本相對較高也是制約其廣泛應用的一個因素。數(shù)控加工對技術(shù)人員的水平要求相當高，數(shù)控工藝和程序的質(zhì)量是保證產(chǎn)品加工質(zhì)量合格最主要和最關(guān)鍵的因素。數(shù)控加工時，產(chǎn)品的質(zhì)量完全靠數(shù)控工藝和數(shù)控程序來保證。產(chǎn)品加工的具體細節(jié)在進行工藝設計和程序編制時必須全面考慮，只有設計正確才能保證產(chǎn)品加工的質(zhì)量要求。在數(shù)控加工朝高速、超高速和復合化加工方向發(fā)展的趨勢下，對技術(shù)人員就提出了更高的要求。
1.3 數(shù)控機床與普通機床相比具有的優(yōu)越性
普通機床加工時，其加工成本相對較低，工序較長，且工步中很多具體細節(jié)由技術(shù)工人來完成，對技術(shù)工人的水平要求相對較高。數(shù)控機床加工工藝相比較普通機床加工工藝的優(yōu)越性有以下幾點：
(1) 數(shù)控加工工藝的“內(nèi)容十分具體、工藝設計工作相當嚴密”。數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝相比較，由于采用數(shù)控機床加工具有加工工序少，所需專用工裝數(shù)量少等特點，克服了普通傳動工藝方法的弱點，一般說來，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機床加工的工序內(nèi)容復雜。從編程來看，加工程序的編制要比普通機床編制工藝規(guī)程復雜。
(2) 數(shù)控加工的工藝“復合性”。采用數(shù)控加工后，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，因此，數(shù)控加工工藝具有復合性特點，也可以說數(shù)控加工工藝的工序把傳統(tǒng)工藝中的工序“集成”了，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較大的提高。數(shù)控加工工藝設計是對工件進行數(shù)控加工的前期工藝準備工作，無論是手工編程還是自動編程，這項工作必須在程序編制工作以前完成。為了優(yōu)化數(shù)控程序設計、提高編程效率、合理使用數(shù)控機床，我們有必要對數(shù)控加工工藝設計等技術(shù)問題加以分析、研究，以做好數(shù)控機床加工前的技術(shù)準備工作。
數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工占據(jù)生產(chǎn)制造的主導地位已成為一種趨勢，但由于歷史的原因，傳統(tǒng)的加工設備與先進的數(shù)控機床并存，是目前乃至今后很長一段時期內(nèi)大多數(shù)制造企業(yè)的設備現(xiàn)狀。如何從工藝的角度根據(jù)各企業(yè)的設備現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、零件結(jié)構(gòu)形式與加工精度要求等方面來合理地進行產(chǎn)品工藝方案設計，充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有數(shù)控設備與傳統(tǒng)設備的加工效率，使企業(yè)設備資源與人力資源得到充分利用，需要從多個方面來探討。數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的好壞直接影響到數(shù)控機床與普通機床加工效率的發(fā)揮，進而影響到生產(chǎn)計劃任務的完成。提高產(chǎn)品機械加工工藝與數(shù)控程序的編制質(zhì)量，是早日實現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)品的高精度、高效率、高質(zhì)量加工必需解決的問題之一。因此，尋求傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝的合理銜接途徑與措施，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟效益是非常有意義的。
數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的途徑和措施，具體可從以下幾個方面來實施：
(1) 產(chǎn)品的設計狀態(tài)與生產(chǎn)批量。
(2) 粗精加工與加工精度的結(jié)合。
(3) 精密設備與一般設備的結(jié)合。
(4) 加工工種之間的結(jié)合。
(5) 技術(shù)交流和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合。
2.夾具設計過程
2.1 設計夾具的目的
在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷、熱工藝過程中，使用著大量的夾具。所謂夾具就是一切用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或者檢測的裝置。在機械制造中采用大量的夾具，機床夾具就是夾具中的一種。它裝在機床上，使工件相對刀具與機床保持正確的相對位置，并能承受切削力的作用。機床夾具的作用主要有以下幾個方面：較容易、較穩(wěn)定地保證加工精度，因為用夾具裝夾工件時，工件相對機床（刀具）的位置由夾具來保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能較容易、較穩(wěn)定地保證工件的加工精度；提高勞動生產(chǎn)率，因為采用夾具后，工件不需要劃線找正，裝夾也方便迅速，顯著地減少了輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，因為使用專用夾具可以改變機床的用途、擴大機床的使用范圍，例如，在在車床或搖臂轉(zhuǎn)床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全，因為使用專用機床夾具可以減輕工人的勞動強度、改善勞動條件，降低對工人操作技術(shù)水平的要求，保證安全。
2.2 夾具的分類
（1）通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如， 車床上的三爪卡盤和四爪卡盤、頂尖和雞心夾頭；銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經(jīng)標準化。由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機床附件供應給用戶。
（2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設計的夾具，具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便等優(yōu)點。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設計和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
（3）組合夾具
組合夾具是在機床夾具零部件標準化的基礎(chǔ)上，由一整套預先制造好的，具有各種不同形狀、不同規(guī)格尺寸的標準元件和合件，按照組合化的原理，針對工件的加工要求組裝成各種專用夾具。夾具使用完畢后，可以拆卸，留待組裝新夾具時使用。
組合夾具的應用范圍十分廣泛。它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)等場合，在批量生產(chǎn)中也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產(chǎn)要求。用組合夾具元件可以組裝成各類機床夾具。數(shù)控機床和柔性制造單元的出現(xiàn)，更加推動了組合夾具技術(shù)的進步，擴大了組合夾具的應用范圍。
組合夾具具有以下特點：組合夾具元件可供多次使用，但其一旦組裝成某個夾具后，該夾具結(jié)構(gòu)仍屬專用性，只能一次使用。當變換加工對象時，一般仍需全部拆開，重新組裝成新夾具結(jié)構(gòu)，以滿足新工件的加工要求。和專用夾具不一樣，組合夾具的最終精度，是靠各組成元件的精度，直接組合來保證的，不允許進行任何補充加工，否則無法保證元件的互換性。由于組合夾具是由各標準元件組合起來的，因此剛性較差，尤其是元件連接的結(jié)合面接觸剛度，對加工精度影響較大。一般組合夾具的外形尺寸較大，不及專用夾具那樣緊湊。這種夾具不受生產(chǎn)類型的限制，可以隨時組裝，以應生產(chǎn)之急。
（4）拼裝夾具
拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標準化、系列化的夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設計與制造周期，而且當產(chǎn)品改型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（5）通用可調(diào)夾具
通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍較大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。
（6）成組夾具
成組夾具是指專為加工成組工藝中某一組零件而設計的可調(diào)夾具。加工對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件組被的工件，適用于成組加工。
通用可調(diào)夾具和成組夾具都是一種比較先進的、繼承性好的新型夾具。采用這兩種夾具可大大減少專用夾具數(shù)量，縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，并可有效地促進并實現(xiàn)機床夾具標準化、系列化和通用化。
通用可調(diào)夾具與成組夾具的區(qū)別在于：前者的加工對象不很確定，其更換調(diào)整部分的結(jié)構(gòu)設計，往往具有較大的適應性，通用范圍大；而成組夾具則是為成組加工工藝中一組零件而專門設計的，加工對象十分明確，可調(diào)范圍也只限于本組內(nèi)的零件，因此后者亦稱為專用可調(diào)夾具。
2.3 專用夾具的組成
（1）定位裝置
這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置，即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確的位置，如支撐釘、支撐板、V形塊、定位銷等。
（2）夾緊裝置
它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動裝置（如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等）以及動力裝置（如氣缸、油缸）等。
（3）對刀—引導裝置
它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導刀具進行加工，如對刀塊、鉆套、鏜套等。
（4）其他元件及裝置
如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設置的一些裝置，如分度裝置、工件頂出裝置、上下料裝置等。
（5）夾具體
用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，并與機床有關(guān)部位連接，以確定夾具相對于機床的位置。
2.4 典型的定位元件
工件以平面定位：工件以平面作為定位基面，是最常見的定位方式之一。如箱體、床身、機座、支架等類零件的加工中，較多采用了平面定位。工件以平面定位時常用的定位元件如下所述。
A主要支承：
它主要用來限制工件的自由度，起定位作用。
1） 固定支承，有支承釘和支承板兩種形式，在使用過程中他們都是固定不動的。當工件以粗糙不平的粗基準定位時，采用球頭支承釘。齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面，它能增大摩擦因數(shù)，防止工件滑動。當工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘或支承板。
為保證各固定支承的定位表面嚴格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平。支承釘與夾具體孔的配合采用H7/ r6或H7/n6,當支承需要經(jīng)常更換時，應加襯套。襯套外徑與夾具體孔的配合一般采用H7/n6或者H7/r6，襯套內(nèi)徑與支承釘?shù)呐浜线x用H7/s6。
可調(diào)支承，是指支承釘?shù)母叨瓤梢哉{(diào)節(jié)。調(diào)整時要先松后調(diào)，調(diào)好后用防松螺母鎖緊。
可調(diào)支承主要用于工件以粗基準面定位、或者定位基面的形狀復雜（如成型面、臺階面等），以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時的情況?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次。在同一批工件加工中，它的作用同固定支承相同。
自位支承（浮動支承） 在工件定位過程中，它能自動地調(diào)整位置，其特點是：支承點的位置能隨著工件定位基面的不同而自動調(diào)節(jié)，定位基面壓下其中一點，其余點便上升，甚至各點都與工件接觸。接觸點數(shù)的增加，提高了工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但其作用仍相當于一個固定支承，只限制工件一個自由度。
B 輔助支承
輔助支承用來提高工件的剛度和穩(wěn)定性，不起定位作用。輔助支承的工作特點是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整支承釘?shù)母叨龋蛊渑c工件的有關(guān)表面接觸并鎖緊。每安裝一個工件就調(diào)整一次輔助支承。另外，輔助支承還可以起預定位的作用。常見的輔助支承有：螺旋式輔助支承、自位式輔助支承和推引式輔助支承。
工件以圓孔定位：工件以圓孔表面作為定位基面時，常用以下定位元件：
圓柱銷（定位銷）當工件孔徑較小時（D=3-10mm），為增加定位銷剛度，避免銷子因受撞擊而折斷，或熱處理時淬裂，通常把根部倒成圓角。這時夾具體上應有沉孔，使定位銷的圓角部分沉入孔內(nèi)而不會妨礙定位。大批大量生產(chǎn)時，可以采用帶襯套的結(jié)構(gòu)形式。為了便于工件裝入，定位銷的頭部應有15度的倒角。
定位銷的工作部分直徑可按g5、g6、f6、f7制造，定位銷和夾具體的配合可用H7/r6、H7/n6，襯套與夾具體選用過渡配合H7/n6，其內(nèi)徑和定位銷為間隙配合H7/h6、H7/h5。
2） 圓柱心軸
其定位部分直徑按h6、g6或f6制造，裝卸工件方便，但定心精度不高。為了減少因配合間隙而造成的工件的傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合定位，因而要求工件定位孔和端面有較高的垂直度，最好能在一次裝夾中加工出來。
使用開口墊圈可實現(xiàn)快速裝卸工件，開口墊圈的兩端面應互相平行。當工件內(nèi)孔和端面垂直度誤差很大時，因采用球面墊圈。
3） 圓錐銷 限制了X、Y、Z三個自由度。
4） 圓錐心軸（小錐度心軸）這種定位方式的定心精度較高，不用另設夾緊裝置，但工件的軸向定位誤差較大，傳遞的扭矩較小，適用于工件定位孔不低于IT7的精車和磨削加工，不能加工端面。
工件以外圓柱面定位：工件以外圓柱面定位時，常用以下元件：
V形塊 它有固定式和活動式兩種。固定式V形塊在夾具體上的裝配，一般用兩個定位銷和2-4個螺釘連接，活動式V形塊除限制工件一個移動自由度外，還兼有夾緊作用。它定位最大的優(yōu)點就是對中性好，它可使一批工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響。V形塊定位的另一個特點是無論定位基準是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。因此，V形塊是用得最多的定位元件。
定位套 它用來限制沿軸向的自由度，常與端面聯(lián)合定位。用端面作為主要定位面時，應控制套的長度，以免夾緊時工件產(chǎn)生不允許的變形。它結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，但定心精度不高，一般適用于精基準定位。
半圓套 這種定位方式主要用于大型軸類零件及不便于軸向裝夾的零件。定位基面的精度不低于IT8-IT9，半圓的最小內(nèi)徑取工件定位基面的最大直徑。
2.5 夾具中的夾緊機構(gòu)
夾具中的夾緊裝置一般由動力源和夾緊機構(gòu)兩個部分組成。動力源是產(chǎn)生原始作用力的部分，如用人的體力對工件進行夾緊，稱為手動夾緊；若采用氣動，液動，電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊，則稱為機動夾緊。夾緊機構(gòu)是接受和傳遞原始作用力，使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務的部分，包括中間傳遞力機構(gòu)和夾緊元件。中間傳遞力機構(gòu)把來自人力或者動力裝置的力傳給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件受壓面接觸，最終完成夾緊任務。
在夾緊的組成中可以看出，不論采用任何動力源（手動或者機動），外加的原始作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力，都必須通過夾緊機構(gòu)。夾具中常用的夾緊機構(gòu)有斜碶夾緊機構(gòu)、螺旋夾緊機構(gòu)、圓偏心夾緊機構(gòu)、鉸鏈夾緊機構(gòu)、定心對中夾緊機構(gòu)以及聯(lián)動夾緊機構(gòu)等。
（1）斜碶夾緊機構(gòu)：斜碶夾緊機構(gòu)是夾緊機構(gòu)中最基本的形式之一，螺旋夾緊機構(gòu)，圓偏心夾緊機構(gòu)，定心對中夾緊機構(gòu)等均是斜碶夾緊機構(gòu)的變形，由于手動的斜碶夾緊機構(gòu)在夾緊工件時既費時又費力，效率很低，故實際上多在機動夾緊裝置中采用。
（2）螺旋夾緊機構(gòu)：利用螺桿直接夾緊工件，或者與其他元件組成復合夾緊機構(gòu)夾緊工件，是應用較廣泛的一種夾緊機構(gòu)，由于螺旋夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，夾緊可靠，擴力比較大和夾緊行程不受限制等特點，所以在手動夾緊裝置中被廣泛使用，在夾具中除采用螺桿直接夾緊工件外，經(jīng)常采用螺旋壓板夾緊機構(gòu)。
（3）圓偏心夾緊機構(gòu)：由于偏心圓的夾緊力小，自鎖性能又不是很好，故只使用于切削負荷不大而且無很大震動的場合，為滿足自鎖條件，其夾緊行程也相應受到限制，用與夾緊行程較小的場合。
（4）鉸鏈夾緊機構(gòu)：因鉸鏈夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，擴力比較大，適用于多點或多件夾緊，在氣動或者液動夾具中廣泛應用。
（5）定心、對中夾緊機構(gòu)：定心，對中夾緊機構(gòu)是一種特殊的夾緊機構(gòu)，工件在其上同時實現(xiàn)定位和夾緊。
（6）聯(lián)動夾緊機構(gòu)：工件裝夾所使用的夾具，有的需要同時有幾個點對工作的工件進行夾緊，而有的則需要同時夾緊幾個工件，為了提高效率，減少裝夾時間，可采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)。
2.6 夾具的發(fā)展趨勢
夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術(shù)向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。
?1） 高精度
隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達±5μm，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。德國demmeler(戴美樂)公司制造的4m長、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復安裝的定位精度高達±5μm；瑞士EROWA柔性夾具的重復定位精度高達2~5μm。機床夾具的精度已提高到微米級，世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。誠然，為了適應不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
2） 高效
為了提高機床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用1~2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機床夾具的安裝與校正。采用美國Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機床工作臺上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機時間，提高生產(chǎn)效率的作用。
3） 模塊、組合
夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎(chǔ)，應用CAD技術(shù)，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經(jīng)營電子商務化。
4） 通用、經(jīng)濟
夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟性好。德國demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經(jīng)濟實用才有推廣應用的價值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強產(chǎn)、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
3.機械加工工藝規(guī)程的制訂
3.1 機械加工工藝規(guī)程的作用
工藝規(guī)程的作用在于：
（1）它是組織生產(chǎn)和計劃管理的重要資料，生產(chǎn)安排和調(diào)度、規(guī)定工序要和質(zhì)量檢查等都以工藝規(guī)程為依據(jù)。制定和不斷完善工藝規(guī)程，有利于穩(wěn)定生產(chǎn)秩序，保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，并充分發(fā)揮設備能力。一切生產(chǎn)人員都應嚴格執(zhí)行和貫徹，不應任意違反或更改工藝規(guī)程的內(nèi)容。
（2）是新產(chǎn)品投產(chǎn)前進行生產(chǎn)準備和技術(shù)準備的依據(jù)，例如刀、夾、量具的設計、制造或采購，原材料、半成品及外購件的供應及設備、人員的配備等。
（3）在新建和擴建工廠或車間時必需有產(chǎn)品的全套工藝規(guī)程作為決定設備、人員、車間面積和投資預算等的原始資料。
（4）行之有效的先進工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進經(jīng)驗的作用，有利于其他工廠縮短試制過程，提高工藝水平。
3.2 機械加工工藝規(guī)程的制定程序
制定機械加工工藝規(guī)程的原始資料主要是產(chǎn)品圖紙，生產(chǎn)綱領(lǐng)，現(xiàn)場加工設備及生產(chǎn)條件等，有了這些原始資料并由生產(chǎn)綱領(lǐng)確定了生產(chǎn)類型和生產(chǎn)組織形式之后，即可著手機械加工工藝規(guī)程的制定，其內(nèi)容和順序如下:
1.分析被加工零件；
2.選擇毛坯；
3.設計工藝過程:包括劃分工藝過程的組成、選擇定位基準、選擇零件表面的加工方法、安排加工順序和組合工序等。
4.工序設計:包括選擇機床和工藝裝備、確定加工余量、計算工序尺寸及其公差、確定切削用量及計算工時定額等；
5.編制工藝文件。
3.3 毛坯的選擇
在制訂零件機械加工工藝規(guī)程之前,還要對零件加工前的毛坯種類及其不同的制造方法進行選擇。由于零件機械加工的工序數(shù)量、材料消耗、加工勞動量等都在很大程度上與毛坯的選擇有關(guān)，故正確選擇毛坯具有重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。常用的毛坯種類有：鑄件、鍛件、型件、焊接件、沖壓件等，而相同種類的毛坯又可能有不同的制造方法。詳細鑄造特點及應用范圍見表3.1。
選擇毛坯應該考慮生產(chǎn)規(guī)模的大小，它在很大程度上決定采用某種毛坯制造方法的經(jīng)濟性。如生產(chǎn)規(guī)模較大，便可采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，這樣，雖然一次投資較高，但均分到每個毛坯上的成本就較少。而且，由于精度較高的毛坯制造方法的生產(chǎn)率一般也較高，既節(jié)約原材料又可明顯減少機械加工勞動量，再者，毛坯精度高還可簡化工藝和工藝裝備，降低產(chǎn)品的總成本。
選擇毛坯應該考慮工件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小。例如，形狀復雜和薄壁的毛坯，一般不能采用金屬型鑄造；尺寸較大的毛坯，往往不能采用模鍛、壓鑄和精鑄。再如，某些外形較特殊的小零件，由于機械加工很困難，則往往采用較精密的毛坯制造方法，如壓鑄、熔模鑄造等，以最大限度地減少機械加工量。
選擇毛坯應考慮零件的機械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其機械性能往往不同。例如，金屬型澆鑄的毛坯，其強度高于用砂型澆鑄的毛坯，離心澆鑄和壓力澆鑄的毛坯，其強度又高于金屬型澆鑄的毛坯。強度要求高的零件多采用鍛件，有時也可采用球墨鑄鐵件。
選擇毛坯，應從本廠的現(xiàn)有設備和技術(shù)水平出發(fā)考慮可能性和經(jīng)濟性。還應考慮利用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性，如精鑄、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等。用這些毛坯制造方法后，可大大減少機械加工量，有時甚至可不再進行機械加工，其經(jīng)濟效果非常顯著。
表3.1 鑄造特點及應用范圍表
毛坯種類
制造精度 (1T)
加工余量
原 材 料
工件尺寸
工件形狀
適 用
生產(chǎn)類型
生產(chǎn)成本
型 材
型材焊接件
砂型鑄造
自由鍛造
普通模鍛
鋼模鑄造
精密鍛造
壓力鑄造
熔模鑄造
13級以下
13級以下
11—15
10～12
8—11
8—11
7—10
大
一般
大
大
一般
較小
較小
小
很小
各種材料
鋼材
鑄鐵、青銅為主
鋼材為主
鋼、緞鋁、銅等
鑄鋁為主
鋼材、鍛鋁等
鑄鐵、鑄鋼、青銅
鑄鐵、鑄鋼、青銅
小型
大、中型
各種尺寸
各種尺寸
中、小型
中、小型
小型
中、小型
小型為主
簡單
較復雜
復雜
較簡單
一般
較復雜
較復雜
復雜
復雜
各種類型
單件
各種類型
單件小批
中批、大批量
中批、大批量
大批量
中批、大批量
中批、大批量
低
低
較低
較低
一般
一般
較高
較高
高
3.4 定位基準的選擇
正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證零件加工精度的關(guān)鍵。
定位基準分為精基準、粗基準和輔助基準。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工 的表面作為定位基準(粗基準)。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準(精基準)。
在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，然后再考慮選擇合適的粗基準把精基準面加工出來。另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位作一輔助基準，用以定位。應從零件的整個加工工藝過程的全局出發(fā)，在分析零件的結(jié)構(gòu)特點、設計基準和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)粗、精基準的選擇原則，合理選擇定位基準。
（1）精基準的選擇
①“基準重合”原則
應盡量選用被加工表面的設計基準作為精基準，即“基準重合”的原則。這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。
②“基準統(tǒng)一”原則
應選擇多個表面加工時都能使用的定位基準作為精基準，即“基準統(tǒng)一”的原則。這樣便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免基準變換所產(chǎn)生的誤差，并簡化夾具的設計制造工作。
③“互為基準”原則
當兩個表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可采用這兩個表面互為基準，反復多次進行精加工。
④“自為基準”原則
在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應盡量選擇加工表面本身作為定位基準。
此外，精基準的選擇還應便于工件的裝夾與加工，減少工件變形及簡化夾具結(jié)構(gòu)。需要指出的是，上述四條選擇精基準的原則，有時是相互矛盾的。例如，保證了基準統(tǒng)一就不一定符合基準重合等等。在使用這些原則時，要具體情況具體分析，以保證主要技術(shù)要求為出發(fā)點，合理選用這些原則。
（2） 粗基準的選擇
①若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選該表面為粗基準。
②在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個表面都要加工，則應以加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可使這個表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件報廢。
③在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工時，則應以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準。若既需保證某重要表面加工余量均勻，又要求保證不加工表面與加工表面的位置精度，則仍按本原則處理。
④選作粗基準的表面，應盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，以便定位準確，裝夾可靠。
⑤粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次，否則定位誤差太大。但是，當毛坯是精密鑄件或精密鍛件，毛坯質(zhì)量高，而工件加工精度要求又不高時，可以重復使用某一粗基準。
3.5 零件表面加工方法的選擇
零件表面的加工方法,首先取決于加工表面的技術(shù)要求。但應注意，這些技術(shù)要求不一定就是零件圖所規(guī)定的要求，有時還可能由于工藝上的原因而在某方面高于零件圖上的要求。如由于基準不重合而提高對某些表面的加工要求?；蛴捎诒蛔鳛榫鶞识赡軐ζ涮岢龈叩募庸ひ?。
當明確了各加工表面的技術(shù)要求后，即可據(jù)此選擇能保證該要求的最終加工方法，并確定需幾個工步和各工步的加工方法。所選擇的加工方法，應該滿足零件的質(zhì)量、良好的加工經(jīng)濟性和高的生產(chǎn)效率的要求。為此，選擇加工方法時應該考慮下列各因素：
1. 任何一種加工方法能獲得的加工精度和表面粗糙度都有一個相當大的范圍，但只有在某一個較窄的范圍才是經(jīng)濟的，這個范圍的加工精度就是經(jīng)濟加工精度。為此，在選擇加工方法時，應選擇相應的能獲得經(jīng)濟加工精度的加工方法。
2. 要考慮工件材料的性質(zhì)。
3. 要考慮工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小。
4. 要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求。大批大量生產(chǎn)時，應采用高效率的先進工藝。甚至可以從根本上改變毛坯的制造方法，可減少機械加工的勞動量。
5. 要考慮工廠或車間的現(xiàn)有設備情況和技術(shù)條件.選擇加工方法時應充分利用現(xiàn)有設備,挖掘企業(yè)潛力,發(fā)揮工人的積極性和創(chuàng)造性。但也應考慮不斷改進現(xiàn)有的加工方法和設備，采用新技術(shù)和提高工藝水平。
3.6 加工順序的安排
零件表面的加工方法確定之后，就要安排加工的先后順序，同時還要安排熱處理、檢驗等其他工序在工藝過程中的位置。零件加工順序安排得是否合適，對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有較大的影響。
（一） 加工階段的劃分
零件加工時，往往不是依次加工完各個表面，而是將各表面的粗、精加工分開進行，為此，一般都將整個工藝過程劃分幾個加工階段，這就是在安排加工順序時所應遵循的工藝過程劃分階段的原則。按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程可劃分如下幾個階段：
1. 粗加工階段——這階段的主要作用是切去大部分加工余量，為半精加工提供定位基準，因此主要是提高生產(chǎn)率問題。
2. 半精加工階段——這階段的作用是為零件主要表面的精加工作好準備，并完成一些次要表面的加工。
3. 精加工階段——對于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7級或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，還要安排精加工階段。這階段的主要任務是提高加工表面的各項精度和降低表面粗糙度。
（二） 機械加工順序的安排
一個零件上往往有幾個表面需要加工，這些表面不僅本身有一定的精度要求，而且各表面間還有一定的位置要求。為了達到這些精度要求，各表面的加工順序就不能隨意安排，而必須遵循一定的原則，這就是定位基準的選擇和轉(zhuǎn)換決定著加工順序，以及前工序為后續(xù)工序準備好定位基準的原則。
1. 作為精基準的表面應在工藝過程一開始就進行加工，因為后續(xù)工序中加工其他表面時要用它來定位。即“先基準后其它”。
2. 在加工精基準面時，需要用粗基準定位。在單件、小批生產(chǎn)、甚至成批生產(chǎn)中，對于形狀復雜或尺寸較大的鑄件和鍛件，以及尺寸誤差較大的毛坯，在機械加工工序之前首先應安排劃線工序，以便為精基準加工提供找正基準。
3. 精基準加工好以后，接著應對精度要求較高的各主要表面進行粗加工、半精加工和精加工。精度要求特別高的表面還需要進行光整加工。
4. 在重要表面加工前，對精基準應進行一次休整，以利于保證重要表面的加工精度。
5. 對于容易出現(xiàn)廢品的工序，精加工和光整加工可適當放在前面，某些次要小表面的加工可放在其后。
4 三種零件工藝流程及夾具設計
4.1 支承套
4.1.1 零件加工工藝分析
（1）零件的結(jié)構(gòu)特點
支承套零件圖如圖4.1所示，為便于加工中心定位、裝夾，100f9外圓、80尺寸兩面、78尺寸上面均在前面工序中用普通機床完成。
（2）主要加工內(nèi)容:
1) 2-15H7孔
2) 35H7孔
3) 60×12沉孔
4) 2-11孔
5) 2-17×11沉孔
6) 2-M6-6H螺孔
圖4.1 支承套零件圖
（3）零件材料
零件材料為45號鋼。
4.1.2 毛坯的選擇
（1）確定毛坯的類型及制造方法
鑄造方法可分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類。砂型鑄造方法傳統(tǒng)，鑄造成品的各方面質(zhì)量都較差。因此，在現(xiàn)代機械工業(yè)中已逐漸被特種鑄造方法所取代。各制造方法的特點及應用范圍見表4.1。
表4.1 鑄造特點及應用范圍表
鑄造方法
主要特點
應用范圍
壓力鑄造
用金屬鑄型，在高壓、高速下充型，在壓力下快速凝固，是效率高、精度高的金屬成型方法，但壓鑄機、壓鑄型制造費用高。鑄件表面粗糙度Ra為3.2-0.8μm，結(jié)晶細，強度高，毛坯金屬利用率可達95%
大批大量生產(chǎn)，以鋅合金、鋁合金、鎂合金及銅合金為主的中、小型形狀復雜不進行熱處理的零件，也用于鋼鐵鑄件。
熔模鑄造
用蠟模，在蠟模外側(cè)制成整體的耐火質(zhì)薄殼鑄型，加熱熔掉蠟模后，用重力澆注。壓型制造費高，工序繁多，生產(chǎn)率較低。手工操作時，勞動條件差。鑄件表面粗糙度Ra為12.5-1.6μm ，結(jié)晶較粗
各種生產(chǎn)批量，以碳鋼、合金鋼為主的各種合金和難于加工的高熔點合金復雜零件。零件重量和輪廓尺寸不能過大，一般鑄件重量小于10kg.
金屬型鑄造
用金屬鑄型，在重力下澆注成型。對非鐵合金鑄件有細化組織的作用，灰鑄鐵件易出白口。生產(chǎn)率高，無粉塵，設備費用高。手工操作時，勞動條件差。鑄件表面粗糙度Ra為12.5-6.3μm。結(jié)晶細，加工余量小。
成批大量生產(chǎn)，以非鐵合金為主，也可用于鑄鋼、鑄鐵的厚壁、簡單或中等復雜的中小鑄件，也可用于數(shù)噸大件。
低壓鑄造
用金屬型、石墨型、砂型，在氣體壓力下充型及結(jié)晶凝固，鑄件致密，金屬收縮率高。設備簡單，生產(chǎn)率中等。鑄件表面粗糙度Ra12.5-3.2μm，加工余量小，液態(tài)合金利用率可達95%
單件、小批或大量生產(chǎn)以鋁、鎂等非鐵合金為主的中大薄壁鑄件，壁厚相差較懸殊的零件不宜選用
離心鑄造
用金屬型或砂型，在離心力作用下澆注成型。鑄件組織致密，強度高，設備簡單，成本低，生產(chǎn)率高。鑄件內(nèi)孔粗糙，加工余量大，最小壁厚3-5mm
單件、成批大量生產(chǎn)，鑄件大小不限
陶瓷型鑄造
采用高精度模樣，用自硬耐火漿料灌注成型，重力澆注。鑄件精度高，表面粗糙度數(shù)值小。陶瓷漿料價格高
單件、小批生產(chǎn)中、小型、壁厚中等復雜的零件，特別宜作金屬型、模板、熱芯盒及各種熱鍛模具
實型鑄造
用泡沫聚苯乙烯塑料模局部或全部代替木?；蚪饘倌Ｔ煨?，在澆注時燒失?？晒?jié)約木材，簡化工序，但煙塵有害氣體較多
單件、小批生產(chǎn)的中、大型鑄件，尤以1-2件為宜，或取模困難的鑄件部分
由于本零件材料為45號鋼，結(jié)構(gòu)形狀較為簡單，且成批大量生產(chǎn)，考慮到綜合經(jīng)濟因素，故選用棒料或鍛件。
（2）繪制毛坯圖
毛坯圖見圖4.2。
圖4.2 支承套毛坯圖
4.1.3 數(shù)控加工工藝分析及工序設計
（1）確定各加工表面的加工方法
根據(jù)各加工面的精度要求和粗糙度要求，2-15H7孔采用鉆-擴-鉸孔，35H7孔采用鉆-粗鏜-半精鏜-鉸孔，2-11孔采用鉆削，2-17×11沉孔加工方法為锪削，60×12沉孔加工方法為粗銑-精銑。
（2）確定加工工藝路線
普通機床加工支承套工藝方案見表4.2：
表4.2 普通機床加工支承套工藝方案
工序號
工序內(nèi)容
定位基準
工藝裝備
1
鉆Φ35H7孔、2-Φ17X11中心孔,鉆Φ35H7孔至Φ31，鉆2-Φ11孔,锪2-Φ17
A面，平面C，端面D
鉆床，鉆頭，中心孔鉆頭,锪鉆，專用夾具
2
粗鏜Φ35H7至Φ34，粗鏜Φ60X12至Φ59X11.5,精鏜Φ60X12，半精鏜Φ35H7孔至Φ34.85,鉆2-M6-6H螺孔中心孔,鉆2-M6-6H底孔至Φ5,攻2-M6-6H螺紋,鉸Φ35H7孔
A面，平面C，端面D
鏜銑床，鏜刀，鉆頭，锪鉆，絲錐，鉸刀,專用夾具
3
在Φ35H7孔中手動裝入工藝堵,鉆2-Φ15H7孔中心孔,鉆2-Φ15H7至Φ14,擴2-Φ15H7至Φ14.85,鉸2-Φ15H7孔
A面，平面C，端面D
鉆床，鉆頭，擴孔刀，鉸刀,專用夾具
數(shù)控加工支承套工藝方案見表4.3。
表4.3 數(shù)控加工支承套工藝方案
工序
工步
加工內(nèi)容
定位基準
工藝裝備
Ⅰ
1
鉆Φ35H7孔，2-Φ17X11中心孔
A面，平面C，端面D
中心鉆Φ3
2
鉆Φ35H7孔至Φ31
同上
錐柄麻花鉆Φ31
3
鉆2-Φ11孔
同上
錐柄麻花鉆Φ11
4
锪2-Φ17
同上
錐柄埋頭鉆17X11
5
粗鏜Φ35H7至Φ34
同上
粗鏜刀Φ34
6
粗銑Φ60X12至Φ59X11.5
同上
合金立銑刀Φ32T
7
精銑Φ60X12
同上
合金立銑刀Φ32T
8
半精鏜Φ35H7孔至Φ34.85
同上
鏜刀Φ34.85
9
鉆2-M6-6H螺孔中心孔
同上
10
鉆2-M6-6H底孔至Φ5
同上
直柄麻花鉆Φ5
11
攻2-M6-6H螺紋
同上
機用絲錐,中錐M6
12
鉸Φ35H7孔
同上
套式鉸刀35AH7
13
在Φ35H7孔中手動裝入工藝堵
同上
專用工藝堵Ⅱ
14
鉆2-Φ15H7孔中心孔
同上
中心鉆Φ3
15
鉆2-Φ15H7至Φ14
同上
錐柄麻花鉆Φ14
16
擴2-Φ15H7至Φ14.85
同上
錐柄端刃擴孔鉆Φ14.85
17
鉸2-Φ15H7孔
同上
錐柄長刃鉸刀Φ15AH7
兩種方案對比：普通機床加工工序多，需3道工序、3套夾具、3臺機床，而加工中心僅需1道工序、1套夾具、1臺機床。體現(xiàn)了數(shù)控加工的工藝“復合性”。采用數(shù)控加工后，工件在一次裝夾下能完成銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻絲、锪等多種加工，因此，數(shù)控加工工藝具有復合性特點，也可以說數(shù)控加工工藝的工序把傳統(tǒng)工藝中的工序“集成”了，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了很大的提高。綜合上述兩個工藝方案的優(yōu)缺點，選擇數(shù)控加工方案。
確定機械加工余量見表4.4。
表4.4 支承套機械加工余量
工步內(nèi)容
單邊余量（mm）
公差值(μm)
表面粗糙度(μm)
精度級
鉆Φ35H7孔至Φ31
15.5
210
12.5
IT12
鉆2-Φ11孔
5.5
150
12.5
IT12
锪2-Φ17
3
110
12.5
IT11
粗鏜Φ35H7至Φ34
1.5
160
6.3
IT11
粗銑Φ60X12至Φ59X11.5
7
190
6.3
IT11
精銑Φ60X12
0.5
46
1.6
IT8
半精鏜Φ35H7孔至Φ34.85
0.425
62
3.2
IT9
鉆2-M6-6H底孔至Φ5
2.5
30
3.2
IT9
鉸Φ35H7孔
0.075
39
1.6
IT8
鉆2-Φ15H7至Φ14
7
43
3.2
IT9
擴2-Φ15H7至Φ14.85
0.425
39
3.2
IT9
鉸2-Φ15H7孔
0.075
33
1.6
IT8
根據(jù)以上信息制訂數(shù)控加工工
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