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1、轴类零件数控加工工艺设计与编程摘 要随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。本设计通过对数控加工的工艺特点、加工零件工艺性等进行分析，选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计以数控车床车削轴类零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。关键词 工艺分析 刀具 切削用量 加工程序 零件自检数据 加工注意事项目 录第一章 引 言1第二章
2、 零件工艺分析22.1 零件图的审查22.1.1零件图的完整性与正确性22.1.2零件的技术要求分析22.1.3零件的材料分析22.1.4合理的标注尺寸32.2 确定加工方法32.3 工艺设备的选择32.3.1机床的选择32.3.2量具及辅助用具的选择32.4 零件的安装42.5 选择夹具42.6 刀具的选择42.7 切削用量的选择62.7.1主轴转速的确定62.7.2进给速度的确定62.7.3背吃刀量的确定72.8 对刀点与换刀点的确定82.9 工序与工步的划分82.10加工路线的确定9第三章 加工工序的设计113.1 工序一113.1.2 工件的装夹方式113.1.4 切削用量计算113.
3、1.5 工艺路线123.1.6 加工程序133.1.7 加工工序卡片143.1.8 加工中的难点与解决方案153.2 工序二163.2.1 尺寸链的计算163.2.3 工件的装夹方式163.2.4 刀具选择163.2.5 切削用量计算173.2.6 工艺路线183.2.7 加工程序183.2.8 加工工序卡片203.2.9 加工中的难点与解决方案20第四章 注意事项224.1 数控车床操作注意事项22第五章 成品自检数据23第一章 引 言本设计论文是根据职业技术学院毕业设计(论文)规范要求编写的。随着我国工业化进程的加速，产业结构的调整和升级，数控技术在现代企业中得到了广泛的应用，使制造业朝着
4、数字化的方向发展。本设计以熟练掌握数控车床加工为主要目的，在认真分析零件工艺的基础上，综合运用公差、机械制造技术、数控加工与编程、数控加工工艺等专业知识，结合数控加工实际操作，按照机械加工工艺规程的内容，制定出的轴类零件数控加工工艺说明书。本设计包括零件的工艺分析、零件加工过程、加工注意事项、成品自检数据等内容。并详细介绍零件工艺分析的内容，重点阐述了零件的加工过程，认真分析和解释零件加工的程序的意义。本设计在编写过程中得到许多老师和同学的支持与帮助，xx和xx老师对本设计进行认真的审阅，提出了许多宝贵的修改意见，在此一并表示衷心的感谢。由于编者水平有限，设计中难免存在一些错误，恳请老师和同学
5、批评指正。 编 者 xxx2007年11月25日第二章 零件工艺分析2.1 零件图的审查2.1.1零件图的完整性与正确性零件属于短轴类，零件长度为145mm,从左到右依次为：长23mm、公称直径为30mm、有2mm的45倒角的普通螺纹；长22mm的20锥面；长32mm直径为47的圆柱面，并在其表面切出3个间隔5mm的3.5mm深3.5mm的槽；长为13.77mm直径为35的圆柱面；直径为52mm的球面；直径为36mm的圆柱面。该零件视图正确，表达直观、清楚，绘制符合国家标准，尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。2.1.2零件的技术要求分析分析零件图可知:20锥面、47mm圆柱面
6、、35mm圆柱面和36mm圆柱面表面粗糙度Ra为1.6m，其余表面粗糙度Ra为3.2m。大端为47mm锥面的轴线对基准A（轴线）的同轴度公差为0.025mm，外螺纹中径、顶径公差代号为6g，内螺纹中径、顶径公差代号为6G。其余尺寸公差等级在IT7IT10之间。2.1.3零件的材料分析毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切削性能、热处理性能等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。毛坯下料为60mm150mm。2.1.4合理的标注尺寸零件图上的重要尺寸直接标注，在加工时使工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。零件图上标注的尺寸便于用卡尺或样板测量。2.2 确定加工方法经
7、过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，确定如下加工方法：（1）外圆表面：粗车半精车精车（2）外螺纹：在精车的外圆表面分数次进给加工（3）内螺纹：钻孔粗镗半精镗精镗在精镗表面分数次进给加工。2.3 工艺设备的选择2.3.1机床的选择机床选择的原则： 要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、生产条件等要求，选用CJK6132数控车床。2.3.2量具及辅助用具的选择加工过程中所需量具有：游标卡尺、千分尺、百分表、表面粗糙度样板。辅助用具有：铜片、铜锤
8、等。2.4 零件的安装在数控机床上加工零件时，安装零件要合理选择定位基准和夹紧方案，为提高数控机床效率，确定定位基准与夹紧方案时应注意：（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一（基准重合原则）；（2）减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面（基准统一原则）；（3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。2.5 选择夹具夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程，同时要保证被加工工件的定位精度，并使装卸尽可能方便、快捷。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。根据零件的尺寸、精度
9、要求和生产条件，选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘可以自动定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类中小型零件。2.6 刀具的选择数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀刃具及切削用量。数控刀具有以下特点：刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 数控机床上
10、用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。数控车床兼作粗精车削，粗车时吃刀深、进给快，要求车刀有足够的强度，能一次进给车去较多的余量；精车时要达到图样要求的尺寸精度和较小的表面粗糙度，车去的余量较少，要求车刀锋利，切削刃平直光洁，必要时还可磨出修光刃。为减少换刀时间、方便对刀、提高生产效率，便于实现机械加工的标准化，在数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹片刀，机夹片刀常采用可转位车刀。刀片材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动，故加工此零件选择硬质合金刀片。根据零件的外形结构，加工需要如下刀具：硬质合金端
11、面车刀、菱形外圆车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内孔镗刀、30外圆尖刀、5mm中心钻、22mm标准麻花钻。表21数控加工刀具卡片序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T0145硬质合金端面车刀1平端面手动2T0280菱形外圆车刀1粗车零件左端外轮廓自动3T0355菱形外圆车刀1精车零件左端外轮廓自动4T043mm外切槽刀1切槽自动5T0560外螺纹刀1加工外螺纹自动6T065mm中心钻1钻mm中心孔手动7T0722mm钻头1钻底孔手动8T0845外圆车刀1粗车零件右端外轮廓自动9T0930外圆尖刀1精车零件右端外轮廓自动数控加工刀具卡片续表一10T1080内镗刀1粗镗内孔表面自动11T1155内镗
12、刀1精镗内孔表面自动12T1260内螺纹刀1加工内螺纹自动2.7 切削用量的选择数控编程时，必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中，切削用量包括主轴转速、进给速度及背吃刀量等。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具寿命，充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率，降低成本。2.7.1主轴转速的确定（1）车外圆时主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为n=1000v/d其中v 切削速度（m/min），由刀具寿命决定； n 主轴转速（r/min）； d 工件直径或刀具直径（mm）。（2）车螺纹时主轴
13、的转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：n（1200/P）k式中P被加工螺纹螺距，；k保险系数，一般取为80。主轴转速n最后要根据上述计算值、机床说明书而定，选取机床有的或较接近计算值的转速。2.7.2进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则是：（1）当工件
14、的质量要求能得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小一些，一般在2050mm/min范围内选取。（4）当刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。2.7.3背吃刀量的确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可以留少许加工余量，一般为0.20.5mm。切削用量的选择是否合理，对于能否充分
