1、西安文理學院機械電子工程系本科畢業設計（論文）題 目 典型零件觸頭加工專業班級學 號學生姓名指導教師設計所在單位西安文理學院 典型零件觸頭加工摘要：觸頭指的是接觸器的觸頭，接觸器的主要工作是接通和斷開用電器的電路。觸頭的加工，采用管材經車、銑工藝加工而成，生產的零件組織晶格致密，電參數性能好。因為觸頭零件形狀結構的特殊性，在加工中心的加工需設計專用夾具，以使工件在機床上相對于刀具占有正確的位置，以便工件在機床上進行加工時，可以保證加工精度和提高生產率，而且，夾具在機械加工中直接影響機械加工的質量、生產率和生產成本以及工人的勞動強度等。觸頭零件的加工選擇在數控機床上進行加工，在選擇合理的工藝之后

2、，確定加工時的走到路徑，編制數控加工的程序。關鍵詞：觸頭，加工中心，數控機床，夾具設計Typical parts contactor processingAbstract：Contactor refers to touch the head contactor,themain job of contactor is to connect and disconnect the electric circuit. Contactor processing, using pipe by turning, milling process and production parts, electric g

3、rid dense tissue good performance parameters. Because touch head shape structure parts in machining center processing need special fixture design, with the machine tools in relation to occupy the correct position, so the workpiece in machine processing, can guarantee machining accuracy and productiv

4、ity, and fixture in mechanical processing directly affect the quality of mechanical processing, productivity and production cost and worker's Labour intensity, etc.Contactor parts processing selection in the nc machine processing, the rational choice in the process, determine the walk to the pat

5、h of nc machining process, prepare.Key words：Contactor；Machining enters；Numerically controlled machine tools；Fixture design目 錄第1章緒論11.1觸頭簡介11.2數控加工的發展趨勢11.3此課題的意義3第2章零件分析42.1零件主要加工部位分析42.2主要加工難點分析5第3章工裝夾具設計63.1夾具簡單介紹6選擇夾具應注意的問題63.2數控車床夾具設計7車床夾具的設計特點7確定工件的夾緊7計算卡爪夾緊力和切削力83.3加工中心夾具設計9加工中心夾具設計要點：9夾具結構設計

6、113.4本章小結13第4章加工工藝分析與制定144.1車床加工工藝分析16加工階段確定16車床刀具選擇18車床切削參數選擇184.2加工中心工藝分析20加工中心的特點20加工中心加工工序20刀具選擇21加工槽的走刀路徑214.3本章小結22第5章程序編制235.1數控車床編程簡介235.1.1 各功能指令23數控車床程序編制265.2加工中心29加工中心編程簡介29加工中心程序編制315.3本章小結33致謝34參考文獻35第1章 緒論1.1觸頭簡介該指形觸頭零件是由24個觸片于支撐架上構成的環形體，其加工采用管材經車、銑工藝加工而成，生產的零件組織晶格致密，電參數性能好。而且該工藝方法適合類

7、似零件大批量生產，毛坯材料利用率高，可降低生產成本，提高生產效率，其經濟效益顯著。觸頭指的是接觸器的觸頭，在一個接觸器上一般有主觸頭和輔助觸頭之分，主觸頭是用來接通主回路也就是連接電源和負載的，所以主觸頭的觸點容量一般都比較大，因為它不但要通過設備運行當中的運行電流，投運和停運時還要承擔瞬間的過流，電流較大時會有和常閉之分，可根據實際需要另行配置，主要用在控制信號、保護等回路中，由于與主觸點同步動作，因此在這些回路中起到間接 保護作用。拉弧指電弧產生，會給其動靜觸頭帶來燒灼現象，甚至會將其熔化。而它輔助觸頭相對容量就會小很多，一般有常開示接觸器動作情況的作用，另外如果回路電流較小時還可以起到增

8、加觸點數量的作用。對大電流的接觸器來說，拉弧是很正常的1，因此，對應的設備都安裝有滅弧裝置，對接觸器來說，一般是裝在蓋上的，因此，相關設備都禁止不裝蓋子進行操作，一般來說，只要沒超過額定的電流，觸頭的壽命都不會很短，前提是要按規矩進行選配，要使用正規的產品，要留有足夠的余地。對于高壓來說，各接觸器也有各自的耐壓范圍，對一般民用來說，電壓的影響較小。常規說來，接觸器選擇大一點的對系統影響不大，只要保護裝置選合適。接觸器的主要工作是接通和斷開用電器的電路，之所以用兩種觸頭是為了減少因通斷瞬間產生電弧的損害，延長主觸頭的壽命。輔助觸頭更換比較容易，價格也便宜。（主輔觸頭分別動作的時間差及小，故不會影

9、響用電器工作。如：吸合時，輔助觸頭先吸合通過小電流，主觸頭吸合時就不會產生較大的電弧了。斷開時主觸頭先斷開，這時輔助觸頭還有電流流過，在主鋤頭斷開時就不會有產生較大的電弧了。觸頭的接觸形式有面接觸、線接觸和點接觸三種。面接觸需要有較大的壓力才能使接觸良好，自潔作用差，常用于電流較大的固定連接（如母線）和低壓開關電器（如刀開關和插入式熔斷器）。線接觸應用最廣，即使在壓力不大時接觸處的壓強較高，接觸電阻較小，觸頭的自潔作用強。點接觸的容量小，通常用于控制電器或開關電器的輔助觸點。該零件的接觸形式就是線接觸，充分發揮了其接觸處壓強高，接觸電阻較小，觸頭自潔能力強的優點。1.2數控加工的發展趨勢數控機

10、床是電子信息技術和傳統機械加工技術結合的產物，它集現代精密機械、計算機、通訊、液壓氣動、光電等多學科技術為一體，具有高效率、高精度、高自動化和高柔性的特點，是當代機械制造業的主流裝備。采用數控機床不僅提高了機械加工的性能，還有效提地提高了加工質量和效率，實現了柔性自動化，并向智慧化、集成化方向發展。隨著科學技術的進步，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現。機械制造工藝正向著高質量、高效率和低成本方向發展。特別是微型電子計算機和數控技術的推廣應用，使機械制造工藝過程的自動化發展到了個新階段。目前，世界先進制造技術不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術的應用，柔性制造系統的迅速發展和計算機集成系統的

11、不斷成熟，對數控加工技術提出了更高的要求。為適應這種情況，數控機床正朝著多品種、高精度、高速度、復合型、編程簡單化以及環保化的方向發展。具體有以下幾個方面發展：1、多品種、高附加值、復合型目前， 數控機床中使用和研究較多的是數控車床和數控鏜銑床。數控機床除了這些常用的數控機床外， 還有數控滾齒機、插齒機、磨齒機、曲軸連桿頸磨床等多種高效率數控加工機床。復合型機床是將多種動力頭集中于一臺機床上， 使工件在一次裝夾中完成多道工序的加工， 從而使工件的加工精度及生產率大大提高。2、高速度、高精度、高技術含量速度和精度是數控機床的兩個重要指標。它直接關系到加工效率和產品質量。近幾年來， 由于汽車、航空

12、、模具等工業發展的需要， 我國從國外進口了大量高速加工中心及數控銑床， 以此帶動和促進了我國機械加工業和數控機床制造業的發展。目前， 這些數控機床的主軸轉速最高可達1000042000rmin，快進速度達3060mmin，加速度051g，換刀時間在152s左右，實現了數控機床的高速度化。目前，數控系統采用位數、頻率更高的處理器，以提高系統的基本運算速度。同時，采用超大規模的集成電路和多微處理器結構，以提高系統的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度。并采用直線電機直接驅動機床工作臺的直線伺服進給方式，其高速度和動態響應特性相當優越。采用前饋控制技術，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削精

13、度。為適應超高速加工的要求，數控機床采用主軸電機與機床主軸合二為一的結構形式，實現了變頻電機與機床主軸一體化，主軸電機的軸承采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。3、多功能化配有自動換刀機構（刀庫容量可達100把以上）的各類加工中心配有自動換刀機構的各類加工中心可實現在同一臺機床上同時進行銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸削、擴孔、攻螺紋等多道工序，現代數控機床可采用多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由于采用了多CPU （計算機中心處理裝置）結構和分級中斷控制方式，即可在同一臺機床上同時進行加工和程序編制，實現所謂的“前臺加工，后臺編輯”。為了適

14、應柔性制造系統和計算機集成系統的要求，數控系統具有遠距離串行接口，甚至可以聯網，實現數控機床之間的數據通信，也可直接對多臺數控機床進行控制。4、自適應控制技術智能化現代數控機床將引進自適應控制技術，根據切削條件的變化， 自動調節工作參數，使加工過程中能保持最佳工作狀態，從而得到較高的加工精度和較好的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態中，系統隨時對CNC系統本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現故障，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發生故障的部位、原因等。還可自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保無人化工作環境

15、的要求。為實現更高的故障診斷要求，其發展趨勢是采用人工智能專家診斷系統。5、數控系統將采用更高集成度的電路芯片。利用大規模或超大規模的專用及混合式集成電路。以減少元器件的數量來提高可靠性通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化、通用化及系列化，使得既提高硬件生產批量、又便于組織生產和質量把關。還可通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現對系統內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，對重要部件采用“冗余”設計，以實現故障自恢復；利用各種測試、監控技術，當生產超程、刀具損壞、干擾、斷電

16、等各種意外發生時， 自動進行相應的保護。6、控制系統和數控系統小型化控制系統與數控系統小型化便于將機、電裝置結合為一體。目前主要采用超大規模集成元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規模縮小系統的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統的陰極射線管，將使數控操作系統進一步小型化。這樣可方便地將它安裝在機床設備上，更便于對數控機床的操作使用。1.3此課題的意義通過對該零件的綜合分析與設計，使我們對于本科階段學習的專業課程能夠有更進一步的理解，綜合運用所學的知識解決實際的加工生產問題，提高我們實際的動手與動腦能力。分析零件在實際生產運用中的功能、特性，了解

17、其生產環境，它在生產中的主要任務，才能夠有目標的明確其加工過程中應當注意的問題與工藝方案。為保證被加工零件的必要的精度，根據被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床，指定加工方案，確定零件的加工順序、各工序所有刀具和夾具、切削用量等。因此，此課題的工藝制定及夾具設計等具有實際的工程意義。第2章 零件分析零件的加工，主要是對零件的加工部位，加工特點，加工難點及精度要求進完整的分析，這對于后面制定零件的加工工序，編制零件在數控車床及加工中心上加工程序都至關重要，所以這是對零件進行加工的必要步驟。2.1零件主要加工部位分析該典型出頭零件是利用管材經車、銑工藝加工而成，觸頭尾部的螺紋可配合

18、機器設備進行使用，在螺紋部位有180°均布的兩個孔，可使用扳手將觸頭零件與其他部位配合。零件腔體內部1.7mm的凹陷部位，可以使得觸片在實際的工程運用中有足夠的彈性，以避免觸頭零件在使用過程中遇到受載過大，或受載過猛的時候出現觸片斷裂的情況。觸頭頭部觸片的弧度可有效保證其與接觸器件觸合時的穩定性。24個觸片之間的空隙，可有效避免觸頭零件在工作時產生的電弧的影響，從而保證觸頭零件正常高效的工作。觸頭材料選擇H62-R黃銅，這種是壓力加工普通黃銅中的雙相黃銅，R含義為熱軋，這種黃銅強度高，塑性好，有良好的耐蝕性，適宜于熱變形加工，廣泛用于熱軋，熱壓零件，故可用于觸頭零件加工。對于觸片的工

19、作面還應該進行表面強化處理和表面防護處理，以減少其表面的磨損和損傷。零件立體圖如下：圖2.1 觸頭立體圖表面粗糙度要求為Ra6.3m，采用粗車，半精車可達到要求；零件尾端端面和圓柱面之間有垂直度要求。具體如圖2.2所示：圖2-2 指狀觸頭零件圖2.2主要加工難點分析1、加工精度觸頭零件的加工難點在于頭部24個觸片的加工，首先觸片弧度處的加工，先用外圓車刀車削觸片外壁弧度，待換用鏜刀之后，鏜削內壁弧度，難點在于車削加工和鏜削加工在內外壁的弧度處的接合。R40圓弧與外圓表面、R40圓弧與R3圓弧、R3圓弧與R10圓弧、R10圓弧與斜面及斜面與R33圓弧的連接，應保證接合處光滑，尤其是R3圓弧是經車

20、刀加工繼而換用鏜刀加工完成的一段圓弧，故在程序編制時應保證車刀和鏜刀加工時Z軸方向一致。其次，24個觸片之間的2mm的間隙，采用2mm的鋸片銑刀對其進行加工。另外，位置精度要求觸頭尾部端面與外圓柱面之間有垂直度0.05的要求。最后，對M130×26H螺紋的加工，需選用合適的刀片。2、均布問題確保24個槽及2的孔的均勻分布，一方面通過編制程序，采用具有24個槽的等分分度盤，直接實現2及24等分的分度設定主軸轉動的度數來實現，分度精度一般為±60。另一方面加工24個槽時，可通過專用夾具殼體上設定的導引槽來確保刀具路徑的準確，保證精度。第3章 工裝夾具設計機床夾具是機械加工工藝系

21、統的重要組成部分，是機械制造中的一項重要工藝準備。工件在機床上進行加工時，為保證加工精度和提高生產率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，機床夾具便是完成這一功能的輔助裝置。機床夾具在機械加工中起著重要的作用，它直接影響機械加工的質量、生產率和生產成本以及工人的勞動強度等。因此機床夾具的設計是機械加工工藝準備中的一項重要工作。3.1夾具簡單介紹夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其主要作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的位置，并且在加工過程中這個位置保持不變。夾具的工作原理夾具的工作原理有以下幾點：1、使工件在夾具中占有正確的加工位置。這是通過工件各定位面與夾具的相應定位元件的定位

22、工作面（定位元件上其定位作用的表面）接觸、配合或對準來實現的。2、夾具對機床應先保證有準確的相對位置，而夾具結構又保證定位元件的定位工作面對夾具與機床相連接的表面之間的相對準確位置，這就保證了夾具定位工作面相對機床切削運動形成表面的準確幾何位置，也就達到了工件加工面對定位基準的相互位置的精度要求。3、使刀具相對有關的定位元件的定位工作面調整到準確位置，這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準的位置尺寸。在機械加工中，夾具在工藝裝備中占有重要地位，夾具設計恰當與否，在很大程度上影晌加工質量、生產率、勞動條件和加工成本。因此，夾具設計是機械加工中一項重要的工作。在電瓷電器產品中，大量的金屬

23、配件都是異形件，并有較高的尺寸精度及形位公差要求。觸頭就屬這一類零件。它的形狀異形，幾何結構復雜，是有尺寸形位公差要求的黃銅件。選擇夾具應注意的問題選擇夾具時應注意以下幾點：1）要保證工件的加工精度。夾具的首要任務是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工而與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用夾具后，這種精度主要靠夾具和機床來保證，不再依賴于工人的技術水平。2）夾具結構與元件的標準化、模塊化并可重復使用以保證低成本。為了達到快速生產準備，及時向車間供應生產需用的夾具，夾具元件及夾具結構的標準化、模塊化有十分重要的作用，這樣可以大大加快夾具設計和制造的進度。同時，為了降低工件加工成

24、本中的夾具費用，夾具是加工過程中的工具而非最終產品，夾具元件及部件的重復使用在單件、小批和大批生產中具有關鍵的經濟意義。這項工作也是當代計算機輔助夾具設計系統研究與開發的基礎。3）在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床工藝范圍。例如在車床或鉆床上使用銼模可以代替銼床鍵孔。4）減輕工人勞動強度，保證使用方便和安全。夾具機構應該滿足便于裝卸和夾緊工件，便于排屑和保證安全，需要時便于測量和調整。3.2數控車床夾具設計車床夾具的設計特點1、整個車床夾具隨機床主軸一起回轉，所以要求它結構緊湊，輪廓尺寸盡可能小，質量小，而且中心重心應盡可能靠近回轉軸線，以減少慣性力和回轉力矩。2、應有平衡措施消除

25、回轉中的不平衡現象，以減少振動等不利影響。平衡塊的位置應根據需要可以調整。3、與主軸端聯結部分是夾具的定位基準，所以應有較準確的圓柱孔（或錐孔），其結構形式和尺寸，依具體使用的機床主軸端部結構而定。4、高速回轉的夾具，應特別注意使用安全，如盡可能避免帶有尖角或凸出部分；夾緊力要足夠大，且自鎖可靠等。必要時回轉部分外面可加罩殼，以保證操作安全。確定工件的夾緊工件在定位元件上定位后，必須采用一定的裝置將工件壓緊夾牢，使其在加工過程中不會因為受切削力、慣性力或離心力等作用而發生振動或位移，從而保證加工質量和生產安全，這種裝置即為夾緊裝置。夾緊元件是夾緊裝置的最終執行元件，與工件直接接觸完成夾緊作用。

26、夾緊裝置必須滿足如下基本要求：1、夾緊時不能破壞工件定位后獲得的正確位置。2、加緊力大小要適中，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉動、不振動，由不得使工件產生變形或損傷工作表面。3、夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。4、結構緊湊，易于制造與維修，其自動化程度及復雜程度應與工件的生產綱領相適應。另外，設計夾緊機構，首先需合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點。該工件在車床上的加工是以內外圓柱面定位，選用內外圓定心夾緊機構，在實現定心的同時，能將工件加緊，如選用三爪自定心卡盤。3.2.3計算卡爪夾緊力和切削力為了滿足此零件加工需要，零件夾具設計時應先計算出卡爪夾緊力和切削力，從

27、而得出機床卡盤需要調整到的壓力。1、卡爪夾緊力公式： （式3-1）式中：卡爪數；安全系數； 摩擦系數；切削扭距；零件直徑.2、由于實際的金屬切削過程非常復雜，影響因素很多，因而現有的一些結果不能很好地吻合。所以在生產實際中，切削力的大小一般采用由實驗結果建立起來的經驗公式計算。對于一般加工方法，如車削、孔加工和銑削等已建立了可直接利用的經驗公式。常用的經驗公式可分為兩類：一類是指數公式，一類是按單位切削力進行計算的公式。切削力公式： （式3-2）切削扭距公式： （式3-3）式中：系數；、指數；吃刀深度；進給量；切削速度；材料修正系數；主偏角修正系數；前角修正系數；刃傾角修正系數；刀尖圓弧半徑修

28、正系數。經查切削手冊，該零件加工時的主切削力為：切削扭距：卡爪夾緊力：根據公式計算結果，留出一定的安全保障系數后，將卡爪夾緊力確定為88.798N。另外，設計了扇形三爪卡盤，以增大夾持面積，減小零件夾緊變形，扇形三爪卡盤如圖3.1所示。圖3.1 扇形三爪觸頭零件加工的毛坯料采用黃銅管材，為了確保觸頭外表面的完整加工，在車床上加工的第一步，先利用管材的內表面來裝夾定位，采用內撐的三爪卡盤，待外表面和內表面的前半部分加工完成后，換用扇形軟三爪裝夾定位零件外表面，加工另一端內壁。3.3加工中心夾具設計加工中心夾具設計要點：1、加工中心的夾具，所有需要完成的待加工面應充分暴露在外，夾具盡可能敞開，便于

29、多面加工和實現工序的高度集中，從而確定各加工面的相互位置精度。加工中心夾具有別于普通機床夾具的一個顯著特征，就是夾具的設計須考慮盡可能滿足多面集中加工的需要。2、在加工中心中，由于是在預先規定的坐標系中實現工件與刀具的相對移動，夾具必須與加工中心工作臺及工件定位面之間準確、可靠地定位，夾具上工件定位基準應與加工中心坐標保持一定的尺寸關系。 3、與普通機床的夾具相比，臥式加工中心上的夾具除了要給1個基準面以外，還要求提供1個回轉中心。在加工中心上1次裝夾后要對工件的幾個面進行加工。夾具設計時，可在夾具定位底面中心事先鏜出1個精度較高的圓柱孔，通過一圓銷使之與工作臺上的中心圓孔定位同心，而工作臺的

30、中心圓孔也就是機床B軸的回轉中心，夾具中心也就處于B軸的回轉中心上。然后，找正夾具上的1個基準側面，使之完全平行于X 軸方向。這樣，夾具相對于機床就具備了十分精確可靠的合理位置，為實現工件的集中加工創造了十分有利的條件。4、必須充分考慮夾具(含工件)在加工中心衛作臺上的位置。在工藝設計時根據加工中心的行程、各加工部位刀具的配置及刀具的長度、各工位的運動軌跡等多方面因素，綜合計算各工位的加工表面到加工中心主軸端面的距離以及與工作臺臺面的垂直高度尺寸，選擇合理的刀具類型及刀具長度，確定工件在工作臺上的最佳位置。并且要求夾具在空間上滿足各刀具均有可能接近所有待加工表面。如考慮不周，將會造成機床超程、

31、更換刀具或重新試切等弊端，影響生產效率和加工質量。5、裝夾工件后，夾具上的一些定位塊、壓板和螺栓等組成元件不可與刀具運動軌跡發生干涉，不影響加工過程的刀具進退路線。要盡量降低夾具的夾緊元件位置，以防夾具與主軸、刀具在加工過程中發生干涉或碰撞，保證刀具軌跡暢通安全。6、合理地利用粗基準定位。數控加工中心的夾具制造精度一般并不高于傳統的分散工序加工的普通機床夾具的精度要求。尤其是在臥式或五面加工中心完成的加工件，進行多面加工，往往可以選擇1個相對較粗的基準定位，通過加工中心的集中加工來確保各加工部位的準確精度。夾具設計的定位分析工件的定位使工件在夾具中相對于機床、刀具占有明確的正確位置，而且，應用

32、夾具定位工件，還能使同一批工件在夾具中的加工位置一致性好。工件定位時，影響加工精度要求的自由度必須限制，不影響加工精度要求的自由度可以限制，也可以不限制，視具體情況而定。用夾具定位來裝夾，夾具以一定的位置安裝在機床上，工件按照六點定位的原則在夾具中定位并夾緊，不需要進行找正。這樣既能保證工件在機床上的定位精度（可達0.01mm），而且裝卸方便，可以節省大量輔助時間。在夾具設計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工件定位方案的確定是夾具設計中首先要解決的問題。觸頭零件定位孔的加工需要限制x方向與y方向的移動自由度及y,z方向的轉動自由度，在加工孔時，鉆頭中心只要對準零件的中心軸線，就可

33、保證加工的兩個孔是180°均布，x方向的轉動依靠專用夾具的夾緊力限制。而24個槽的加工，需要限制z方向的轉動自由度。因此，該零件的定位屬于不完全定位。此處工件的定位為組合定位方式。觸頭尾部的定位是利用尾部的端面與專用夾具臺階端蓋接觸，采用面定位，觸頭頭部的圓弧外表面與專用夾具圓弧端蓋的內表面接觸，也屬于面定位。臺階端蓋限制了x、y、z方向的移動自由度及y.z方向的轉動自由度，圓弧端蓋限制x方向移動自由度及y,z方向的轉動自由度。這樣便產生了y,z方向轉動的過定位及x方向移動的過定位，可通過提高工件定位基面之間及夾具定位元件工作表面之間的位置精度，以消除過定位引起的干涉。夾具結構設計由

34、于觸頭零件結構的特殊性，在銑床上加工需要設計配合其加工的專用夾具。為確保零件的加工精度，此處使用多件聯動加緊。零件、臺階端蓋與圓弧端蓋三者之間用一根心軸連接，為了傳動扭矩，避免零件與臺階端蓋之間的軸向轉動，在中心軸與臺階端蓋的連接處設計成鍵連接。 觸頭的頭部和尾部的兩個專用夾具需要分別加工，將零件裝夾于兩專用夾具之間，通過一個裝夾在三爪卡盤上的定位心軸將兩個專用夾具和零件連接為一體之后用螺母緊固，用頂尖固定，保證其水平精度。所以，在此需要設計三個專用夾具。它們分別為：1、連接心軸因為心軸要起到軸向支承作用，需選用強度好的材料加工成心軸專用夾具，材料選用中淬透性合金調質鋼42CrMo.六方部位裝

35、夾在機床的三爪卡盤上，圓臺通過鍵與臺階端蓋聯結為一體，鍵的聯結選用一般鍵聯結，配合精度為N9，深度3.0；右端的跑道凸緣用于聯結圓弧端蓋，是為了避免兩者之間的相互轉動，最右端使用M8的螺母緊固夾具。如圖3.2所示：圖3.2 連接心軸2、臺階端蓋材料選用合金滲碳鋼12CrNi3是中淬透性合金滲碳鋼，這類鋼經滲碳、淬火低溫回火后，鋼的表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有足夠強度、塑性和韌性，能夠承受在交變應力和摩擦作用的同時，也能承受一定的沖擊載荷下工作的材料。鍵聯結轂的配合精度Js9±0.015，深度2.3。如圖3.3所示：圖3.3臺階端蓋3、圓弧端蓋材料與臺階端蓋相同，選擇中淬透性合金

36、滲碳鋼12CrNi3，材料特性如2所述，圓弧端蓋中心與連接心軸通過跑道型孔來配合裝夾，圓弧部位的內圓弧面與觸頭零件的外圓弧面應剛好吻合，如圖3.4所示：圖3.4 圓弧端蓋連接心軸與臺階端蓋通過鍵聯結，與銑槽導引端蓋通過跑道型孔聯結，三者配合之后最右端使用螺母緊固，以避免工件在夾具體中轉動，它們配合如下圖3.5所示：圖3.5夾具聯結配合使用圖示3.4本章小結在這一章中，主要解決生產觸頭零件所要用到的專用夾具問題，分別講述了夾具設計需要注意的問題，如車床上夾緊力的確定，定位分析等；然后根據分析提出了三個針對觸頭零件的加工的專用夾具，分別為連接心軸、臺階端蓋和圓弧端蓋。在解決了以上問題后，方可下一步

37、指定工藝。第4章 加工工藝分析與制定工藝就是制造產品的方法。機械制造工藝過程一般是指零件的機械加工工藝過程和機器的裝配工藝過程。制訂機械加工工藝過程時要主要解決的幾個主要問題：1、定位基準的選擇合理選擇定位基準對保證加工精度和確定加工順序都具有決定性影響，因此，它是制訂工藝過程中要解決的首要問題。基準的選擇，實際上就是基面的選擇問題。在第一道工序中，只能使用毛坯的表面來定位，這種定位基面就稱為粗基面。在以后各工序的加工中，可以采用已經加工過的表面作為定位基面，這種定位基面就稱為精基面。有時會遇到這種情況：工件上沒有能作為定位基面用的恰當的表面，這時就有必要在工件上專門加工出定位基面，這種基面稱

38、為輔助基面。2、工藝路線的擬定擬定工藝路線是制訂工藝規程中關鍵性的一步，它與定位基面的選擇有密切的關系。工藝路線不但影響加工的質量和效率，而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等問題。該零件的技術要求在前面已經闡述，由于精度要求只有Ra6.3m，因此加工方案可選擇：粗車，半精車即可達到精度要求。加工階段在后續的車床工藝分析中詳述，主要是遵循先粗后精、先主后次、先基面后其它的原則。3、加工余量的確定在由毛坯加工成成品的過程中，毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差就稱為加工總余量，即為某加工表面上切除的金屬層的總厚度。相鄰兩工序的工序尺寸之差，即為后一道工序所切除的金屬層厚度就成為工

39、序余量。對于外圓和孔等旋轉表面而言，加工余量是從直徑上考慮的，故稱為對稱余量，實際所切除的金屬層厚度是直徑上的加工余量之半。平面的加工余量則是單邊余量。觸頭零件的機械加工的全部工藝過程表4.1所示：表4.1 觸頭加工工藝過程序號工序名稱工序內容及要求基面設備1鍛造觸頭鍛造工藝，坯料尺寸：外徑150mm，內徑100mm，長度尺寸120mm2粗車零件外形粗車外圓至141mm，粗車圓弧R40.5mm,R3.5mm尾端內孔面數控車床3粗鏜零件頭部內壁切削內孔至111mm，從外向內鏜削R3.5mm,R10.5mm,斜面，R33.5mm，125mm，鏜孔深度60mm尾端內孔面數控車床4粗鏜零件尾部內壁粗鏜

40、125mm，深23mm；132mm，長度尺寸35mm，斜面已加工的外圓定位數控車床5粗車端面粗車端面至119mm已加工外圓定位數控車床6時效處理釋放加工過程中形成的內應力7半精車零件外形半精車外圓至140±0.1mm，半精車圓弧R40mm，R3mm已加工內孔面定位數控車床8半精鏜零件頭部內壁從外向內半精鏜R3mm，R10mm，斜面，R33mm，126±0.5mm，鏜刀加工深度55mm已加工內孔面數控車床9半精鏜零件尾部內壁半精鏜128.7mm，深度尺寸23±0.2mm；133.2±0.3mm，尺寸35±0.3mm，兩個R3mm的圓角已半精加工的

41、外圓定位數控車床10半精車端面車端面至118±0.3mm已半精加工的外圓定位數控車床11車削螺紋車削M130×26H的螺紋已半精加工的外圓定位數控車床12車螺紋倒角車削1.5×120°的倒角已半精加工的外圓定位數控車床13打中心孔鉆3mm的180°均布的中心孔零件尾部端面和頭部外圓弧面定位加工中心14擴孔擴孔至6mm零件尾部端面和頭部外圓弧面定位加工中心15鉆孔鉆孔至零件尾部端面和頭部外圓弧面定位加工中心16銑槽用100mm，厚度2mm的鋸片銑刀銑2mm的槽，深度93±0.3mm零件尾部端面和頭部外圓弧面定位加工中心17去毛刺用細砂紙

42、去除24個槽內的毛刺工作臺4.1車床加工工藝分析4.1.1加工階段確定1、加工階段的劃分（1）劃分加工階段的原因：1）保證加工質量 粗加工時，由于加工余量大，所受的切削力、夾緊力也大，將引起較大的變形，如果不劃分階段連續進行粗精加工，上述變形來不及恢復，將影響加工精度。所以，需要劃分加工階段，使粗加工產生的誤差和變形，通過半精加工和精加工予以糾正，并逐步提高零件的精度和表面質量。2) 合理使用設備 粗加工要求采用剛性好、效率高而精度較低的機床，精加工則要求機床精度高。劃分加工階段后，可避免以精干粗，可以充分發揮機床的性能，延長使用壽命。3) 便于安排熱處理工序，使冷熱加工工序配合的更好 粗加工

43、后，一般要安排去應力的時效處理，以消除內應力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形可以通過精加工予以消除。 4)有利于及早發現毛坯的缺陷(如鑄件的砂眼氣孔等) 粗加工時去除了加工表面的大部分余量，若發現了毛坯缺陷，及時予以報廢，以免繼續加工造成工時的浪費。應當指出：加工階段的劃分不是絕對的，必須根據工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。一般說來，工件精度要求越高、剛性越差，劃分階段應越細；當工件批量小、精度要求不太高、工件剛性較好時也可以不分或少分階段；重型零件由于輸送及裝夾困難，一般在一次裝夾下完成粗精加工，為了彌補不分階段帶來的弊端，常常在粗加工工步后松開工件，然后以較小的夾緊力重新夾緊

44、，再繼續進行精加工工步。（2）在車床上的加工可劃分為3個階段：加工順序按由內到外，由粗到精的原則進行，在一次裝夾中，盡可能加工出較多的零件表面。針對本零件的結構特點，可先粗加工零件內外表面，精加工內孔表面，再精加工外輪廓面。1）粗加工階段加工分兩步。第一步，車削加工零件外表面，包括外圓及觸片部分的弧度，觸頭頭部內壁弧度，第二步，將零件掉頭裝夾，內壁凹槽及尾部內壁的加工，刀具需用55°粗車刀，35°鏜刀；2）精加工階段該階段分兩步進行，第一步，在外圓粗加工的基礎上，以已經加工的外圓表面定位，精車零件尾端內孔表面；第二步，以精車的零件尾端的內孔表面定位，半精加工零件外輪廓表面，

45、半精鏜削觸頭內壁凹槽及零件頭部觸片部位的內壁弧度，選用55°精車刀、35°鏜刀；車削之后的零件如圖4.1所示：圖4.1 車削后零件形狀3）連接螺紋加工階段螺紋是指在圓柱表面或圓錐表面上，沿著螺旋線形成的、具有相同斷面的連續凸起和溝槽。它是生產加工中最為常見的一種形式，因此，螺紋的加工也是至關重要的。螺紋切削是加工螺紋件效率最高、經濟性最好的加工方法，一般指用成形刀具或磨具在工件上加工螺紋的方法，主要有車削、銑削、攻絲、套絲等。車削螺紋時，工件每轉一轉，機床的傳動鏈保證車刀沿工件軸向準確而均勻地移動一個導程。車削螺紋時，必須保證螺紋的中徑、牙型角和螺距。為獲得準確的螺距，必須

46、由絲杠帶動刀架進給，使工件每轉動一周，刀具移動的距離等于螺紋的導程（單頭螺紋導程為螺距）。改變進給箱手柄的位置或更換交換齒輪，就可以改變絲杠的轉速，從而車出不同螺距的螺紋。要切制出符合要求的螺紋，需要解決三個主要問題：a主軸每轉一轉，螺紋車刀必須在z向精確地移動一個螺距P；b螺紋加工可能要經過多次切削才能完成，為了防止亂扣，每次開始進刀的位置必須相同；c切制多頭螺紋時，應能正確分度。為解決這三個問題，必須使數控系統控制刀具的縱向進給移動與主軸的轉動相協調。可以在主軸尾部安裝一增量式光電編碼器，切制螺紋時，編碼器與主軸同步旋轉，同時發出與主軸轉角相對應的脈沖信號，數控系統根據此信號控制刀架縱向移

47、動。車削螺紋使用螺紋車刀，一般用高速鋼或者硬質合金制造，可加工各種形狀、尺寸精度的內外螺紋，特別適合加工大尺寸螺紋。螺紋牙型的精確度取決于螺紋車刀刃磨后的形狀及其在車床上安裝的位置正確與否。為獲得準確的螺紋牙型，螺紋車刀的刀尖角應等于被切螺紋的牙型角。4.1.2車床刀具選擇刀具選擇外圓車刀和鏜刀。加工觸頭零件，選擇螺紋車刀來加工公稱直徑130mm，螺距2mm的右旋單線細牙螺紋。螺紋車刀是一種廓形簡單的成形車刀，用于加工各種內、外螺紋。螺紋公差帶為6H，它的配合精度是中等精度。表4.2 車床刀具選擇刀具參數選擇備注外圓粗車刀55°粗車外形及觸片圓弧部外圓精車刀55°精車外形及

48、觸片圓弧部，車1.5倒角鏜刀35°鏜削內壁螺紋刀片60°加工公稱直徑為130mm，螺距為2mm的螺紋4.1.3車床切削參數選擇切削用量需確定切削速度、進給量和被吃刀量。切削用量的選擇是否合理，對于能否充分發揮數控車床的潛力與刀具的切削性能，實現優質、高產、降低成本和安全操作具有很重要的作用。數控編程時，編程人員必需確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量，數控車床切削用量的選擇原則是：粗車時，首先選擇一個盡可能大的被吃刀量；其次，選擇一個較大的進給量f；最后確定一個合理的切削速度v。增大被吃刀量可以減少進給次數，增大進給量

49、有利于斷屑。根據以上原則選擇粗車切削用量，有利于提高生產效率，減少刀具損耗，降低加工成本。精車時，對工件精度和表面粗糙度有著較高要求，加工余量不大且較均勻，因此選擇精車切削用量時，應著重考慮如何保證工件的加工質量，并在此基礎上盡量提高生產效率。因此精車時應選用較小（但不能太小）的被吃刀量（一般取0.10.5）和進給量f,并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數，以盡可能提高切削速度v。（1）切削速度v因為車床主運動為旋轉運動，因此選用公式： （41）式中工件待加工表面或刀具的最大直徑（mm）；n工件或刀具每分鐘轉數（r/min）.（2） 進給量f進給量的大小直接影響工件表面粗糙度和車削的效率

50、。在選用時要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質等選取。進給量的確定原則如下：當工件的質量要求能夠得到保證時為提高生產效率，可選擇較高的進給量，粗加工時，進給量可選擇得高些。在精加工、切斷或加工深孔時，宜選擇較低的進給量，尤其當加工精度、表面粗糙度要求較高時，進給量應選的更小一些。刀具空行程，特別是遠距離回零時，可以設定盡量高的進給量。進給量應與主軸轉速和被吃刀量相適應。一般情況下 （42）式中n主運動的轉速（r/s）;z刀具齒數。主軸轉速n的選擇：粗加工選600r/min，精加工選擇1000r/min；粗加工時進給量f根據下表選擇0.3mm/r，半精加工時進給量f根據下

51、表選擇0.1mm/r。表4.3 硬質合金外圓車刀切削速度參考值工件材料黃銅（3）被吃刀量 （43）式中待加工表面和已加工表面的直徑（mm）。確定為145mm，確定為141mm。因此，粗加工半精加工時，選擇0.5mm4.2加工中心工藝分析加工中心最初是從數控銑床發展而來的，與數控銑床相同的是，加工中心同樣是由計算機數控系統（CNC）、伺服系統、機械本體、液壓系統等各部分組成。但加工中心又不等同于數控銑床，其最大區別在于加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控機床，又成為自動換刀數控機床或多工序數控機床。在加工中心主要完成零件兩個部位的加工，分別為尾端的孔的加工和零件頭部24個觸片間隙的加工。加工中

52、心的特點加工中心本身的結構包括主機部分和控制部分，有以下結構特點：1）控制系統功能豐富，智能化程度越來越高；2）機床的剛度高、抗震性好。為了滿足加工中心高自動化、高速度、高精度、高可靠性的要求，加工中心的靜剛度、動剛度和機械結構系統的阻尼比都高于普通機床；3）主傳動采用無級變速系統，結構簡單；4）95以上的主軸運動都采用交流主軸伺服電機，功率大，調速范圍廣；5）進給傳動系統結構簡單，傳動精度高，進給速度高；6）導軌采用耐磨材料和新結構，能長期保持精度；7）設置刀庫和換刀機構，這是加工中心與數控銑床和數控鏜床的主要區別，使加工中心的功能和自動化加工的能力更強。加工中心的刀庫最多可達百把，這些刀具

53、通過換刀機構自動調用和更換，也可通過控制系統對刀具壽命進行管理。加工中心加工工序1、孔的加工孔加工時常見的加工工序，主要有鉆孔、锪孔、鏜孔等操作。孔加工可在數控鉆鏜床上加工，也可以在數控銑床或加工中心上安裝鉆頭、鏜刀、絲錐等不同的孔加工刀具，完成孔加工工序。首先，選用中心鉆打中心孔，中心鉆選3mm的中心鉆，然后用擴孔鉆尺寸為5mm擴孔，繼而用鉆頭結合分度裝置加工180°均布的10.3mm的孔。孔的中心線與零件尾端的斷面的尺寸為5±0.5mm。2、槽的加工選用ø100，厚度2mm的鋸片銑刀，配合專用夾具加工頭部觸片24個均布的槽，每兩個槽的中心線之間夾角為15

54、76;，槽的寬度尺寸為2mm，槽的深度尺寸為93±0.3mm。加工槽時，可按逆時針方向依次加工24個均布的槽，銑刀每加工一個槽，待銑刀歸位之后，工件旋轉15°，銑刀周而復始的加工，直到24個槽全部加工完畢。零件上的24個槽在圓周上是均布的，因此需要用到分度工作臺。分度工作臺的功用可以將零件轉位換面，和自動換刀裝置配合使用，實現零件一次安裝能完成幾個面的多種工序，因此，大大提高了工作效率。分度工作臺的分度、轉位和定位工作，是按照控制系統的指令自動地進行，每次轉位回轉一定的角度（90°、60°、45°、30°、15°等）。4.2

55、.3刀具選擇要用到的刀具：鉆頭，鋸片銑刀的選擇：表4.5加工中心刀具選擇刀具參數備注中心鉆Ø3mm打ø10.3mm的中心孔擴孔鉆Ø5mm擴孔至ø5mm鉆頭Ø10.3mm鉆孔至ø10.3mm鋸片銑刀Ø100mm，厚度2mm加工24個觸片間隙4.2.4加工槽的走刀路徑加工中心利用鋸片銑刀銑削24個槽時，應選擇順銑的方式切削，以避免刀具在切削的旋轉過程中，對零件及專用夾具造成向外的應力，而使零件及夾具發生微變形。順銑，也稱向內銑削，即從工件的實體外向實體內銑削的加工方式。在編程時，若選擇M03指令，使主軸為順時針旋轉，應使用G41

56、指令，將刀具半徑偏置到工件左側，則刀具為順銑模式。如果選擇G42指令，則刀具為逆銑模式。大多數情況下，順銑模式是圓周銑削中較好的模式，尤其是在精加工模式中。加工槽的走刀路徑如圖4.2中紅線所示，紅線為鋸片銑刀中心的走刀路徑 ：圖4.2加工槽的走刀路4.3本章小結該章主要闡述了觸頭零件加工的工藝過程，首先列出觸頭加工的全部工藝過程，包括數控車床和加工中上的加工過程，然后分別從數控車床和加工中心詳述該零件的加工工藝。第5章 程序編制5.1數控車床編程簡介數控車床指令及其使用與數控系統有很大關系，以下著重介紹FANUCOTJ數控系統進行車削加工所特有的程序編制方法。 5.1.1 各功能指令1、F功能（1）在G95碼狀態下，F后面的數值表示的是主軸每轉的切削進給量或切螺紋時的螺距，在數控車床上這種進給量指令方法使用得很多。指令格式：G95 F _（2）在G94碼狀態下，表示每分鐘進給量。指令格式：G