数控加工的工艺设计

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1、,数控编程与操作,厦门技师学院 主讲教师：林海岚,第三章 数控加工的工艺设计,3.1 分析零件图 3.2 毛坯的选择 3.3 数控加工工艺路线的设计 3.4 数控加工工序的设计 3.5 编制数控加工技术文件,数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序 。,第三章 数控加工

2、的工艺设计,机械加工工艺规程的制定,确定工序尺寸、公差及其技术要求,实例 模具零件加工工艺规程制定一般步骤和所包含的基本内容,第三章 数控加工的工艺设计,在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。 3.1.1数控加工工艺内容的选择 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。,3.1 分析零件图,第三章 数控加工的工艺设计,1、适于数控加工的内容： 在选择时，一般可

3、按下列顺序考虑： （1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。,第三章 数控加工的工艺设计,2、不适于数控加工的内容 加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工： （1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容； （2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工； （

4、3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。 主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。,第三章 数控加工的工艺设计,此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。,第三章 数控加工的工艺设计,3.1.2 数控加工工艺性分析 结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。 1、尺寸标注应符合数控加工的特点 在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。,

5、第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,2、几何要素的条件应完整、准确 在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。,3、定位基准可靠 在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如左下图所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如右下图所示。,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,4、统一几何类型及尺寸 零件的

6、外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。 零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。,零件图样的工艺分析,读图和审图,分析零件图是否完整正确 ； 零件的技术要求分析 ； 尺寸标注应符合数控加工的特点； 定位基准可靠,零件结构工艺性,零件在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,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,3.2 毛坯的选择,3

7、.2.1 毛坯的种类,常用毛坯的种类有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材粉末冶金件和注射成型件等 。,毛坯种类,铸件,适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法,锻件,适用于强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件一般用自由锻；中、小型零件选模锻；形状复杂的钢质零件不宜自由锻,第三章 数控加工的工艺设计,热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工,对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件小批生产可大大缩短生产周期。但焊接后变形大，需经时效处

8、理,适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生产,焊接件,冷冲压件,毛坯种类,型材,第三章 数控加工的工艺设计,大型齿轮毛坯,工业汽轮机叶片毛坯,连杆毛坯,毛坯种类选择的依据,零件材料及机械性能 零件的功能 生产类型 具体生产条件,第三章 数控加工的工艺设计,特殊情况:采用锻件、铸件毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量的不等；铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等。此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。因此，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量,第三

9、章 数控加工的工艺设计,转换法兰,齿轮,第三章 数控加工的工艺设计,各种汽车锻件,第三章 数控加工的工艺设计,焊接件,第三章 数控加工的工艺设计,各种冲压件,第三章 数控加工的工艺设计,凸轮锻 件毛坯,凸轮铸件毛坯,其它铸件毛坯,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,3.2.3 典型零件毛坯的选择 根据毛坯的选择原则，下面分别介绍轴杆类、盘套类和机架箱体类等典型零件的毛坯的选择方法。,第三章 数控加工的工艺设计,1 、轴杆类零件的毛坯选择 作用：轴杆类零件是机械产品中支撑传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件。 结构特征：轴向（纵向）尺寸远大于径向(横向)尺寸。 轴杆

10、类零件指各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、摇臂、螺栓、销子等。 毛坯选择：轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件。,第三章 数控加工的工艺设计,对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。 对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和脚边应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。 生产批量较小时，采用自由锻件。 生产批量较大时，采用模锻件。 对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯采用砂型铸造件、焊接结构件或铸-焊结构毛坯。,2、盘套类零件的毛坯选择 结构特征：盘套类零件时指直径尺寸较大而长度尺寸相对较长的回转体零件（一般长度与直径之比小于

11、1）。 盘套类零件:指各种齿轮、带轮、飞轮、联轴节、套环、轴承环、端盖及螺母、垫圈等。,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,毛坯选择： 1、圆柱齿轮的毛坯选择 钢制齿轮的毛坯选择取决于齿轮的选材、结构形状、尺寸大小、使用条件及生产批量等因素。 尺寸较小且性能要求不高，可直接采用热轧棒料。 直径较大且性能要求高，一般都采用锻造毛坯。 生产批量较小或尺寸较大的齿轮，采用自由锻造。 生产批量较大的中小尺寸的齿轮，采用模锻造。 对于直径比较大，结构比较复杂的不便于锻造的齿轮，采用铸钢或焊接组合毛坯。,2、带轮的毛坯选择 作用：带轮是通过中间挠性件（各种带）开传递运动和动力的，一般载

12、荷比较平稳。 毛坯选择： 中小带轮其毛坯一般采用砂型铸造。 生产批量较小时用手工造型。 生产批量较大时，采用机器造型。 结构尺寸较大的带轮，为减轻重量可采用钢板焊接毛坯。,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,3、链轮的毛坯选择 作用：链轮是通过链条作为中间挠性件类传递动力和运动的，其工作过程中的载荷有一定的冲击，且链齿的磨损较快。 毛坯选择：链轮的材料大多采用钢材，最常用的毛坯为锻件。 （1）单件小批生产时，采用自由锻造。 （2）生产批量较大时使用模锻。 （3）新产品试制或修配件，亦可使用型材。 （4）对于齿数大于50的从动链轮也可采用强度高于HT150的铸铁，其毛坯可采用

13、砂型铸造，造型方法视生产批量决定。,第三章 数控加工的工艺设计,3、箱体机架类零件的毛坯选择 作用：箱体机架类零件是机器的基础件，其加工质量将对机器的精度、性能和使用寿命产生直接影响。 箱体机架类零件指机身、齿轮箱、阀体、泵体、轴承座等。 结构特点：箱体类零件的结构形状一般比较复杂，且内部呈腔型，为满足减震和耐磨等方面的要求，其材料一般都采用铸铁。最常见的毛坯铸铁.,第三章 数控加工的工艺设计,毛坯选择： 为达到结构形状方面的要求，最常见的毛坯是砂型铸造的铸件。 在单件小批生产时、新产品试制或结构尺寸很大时，也可采用钢板焊接。,3.3 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计与通用机床加工

14、工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如下图所示。,第三章 数控加工的工艺设计,一、选择加工方法,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,表1 外圆表面加工方案,第三章 数控加工的工艺设计,表2 圆柱孔的加工方案,第三章 数控加工的工艺设计,表2 圆柱孔的加工方案,第三章 数控加工的工艺设计,表3 平面加工方案,第三章 数控加工的工艺设计,表3 平面加工方案,加工阶段的划分,当加工

15、质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工和超精密加工,粗加工,切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸,半精加工,主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工,光整加工,保证主要表面精度和表面粗糙度,精加工,获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化,第三章 数控加工的工艺设计,加工阶段的划分,当加工质量要求较高时，应划分加工阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。当加工精度和表面质量要求特别高时，可增设光整加工和超精密加工,粗加工,切除毛坯大部分余量，接近成品的形状和尺寸

16、,半精加工,主要表面留下精加工余量并达到一定的精度，完成一些次要表面的加工,光整加工,保证主要表面精度和表面粗糙度,精加工,获得很高的尺寸精度、降低表面粗糙度或使其表面得到强化,粗精加 工视频,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,工序集中,工序分散,将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中有利于采用数控机床、高效专用设备及工装,将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。工序分散使用的设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易,工序的划分,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,第三章 数控加工的工艺设计,二、工序的划分,数控机床与普通机床加工相比较，加工工序更加集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式： 1）根据装夹定