零件三数控加工工艺课程设计书

1 零件三数控加工工艺课程设计书 第一章 任务书 设计题目： 轴类零件加工 设计零件图： 2 材料为 45 钢，热轧，无热处理及硬度要求及表面质量要求。 3 第二章设计内容 一、 零件图工艺分析： 1、零件成型组成表面：零件有圆柱、逆圆弧、圆锥面和螺纹等几部分组成，系数控加工可选的内容。（首先，数控车床效率高于普通车床，数控做出来的螺纹精度高；普车要做螺纹精度就很难保证。普通车床一来设备投入较少，二来对刀具的要求相对没那么高。数控车床的刀具要求较高（经常换刀的不但影响效率，且每次对刀都可能造成报废）， 对编程及对刀的技术要求较高，但量产若配以合适的夹具效率可以是普车三倍以上。综合考虑，还是选择数控加工为宜。） 2、通过对零件尺寸的圆锥面与圆弧面数字处理，该零件轮廓表达清晰、零件结构合理。最终计算结果如本设计书 19页 (附图 1)所示。 4 3、尺寸精度保证 :图形上尺寸均为 ， 数控车床自身精度均可保证，编程时尺寸取基本尺寸即可。 4、材料的选取 :选用 45 热轧钢，无热处理及硬度要求。材料切削加工工艺性良好。 5、各成型表面连接复杂程度中等，加工连续时间不长，不须用可转位刀片，用一般硬质合金焊接刀具即可。 由零件图分析，加工此零件拟定加工方案。 5 加工方案一： 加工方案： 1、在普床上完成整外圆平端面：左端 错误 !未找到引用源。 16，切槽错误 !未找到引用源。 16 错误 !未找到引用源。 4(夹持端槽 )，右端 错误 !未找到引用源。 。 2、加工中，从右往左，右端设置中心孔。 3、车 弧。 4、车 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 24的圆锥面。 5、车 错误 !未找到引用源。 22 段的 错误 !未找到引用源。 16 错误 !未找到引用源。 4 槽。 6 6、车 未找到引用源。 7、去夹持端。 8、将对中点用油砂纸抹平。 加工方案二： 加工方案： 1、在普通机床上整外圆平端面，完成轴段 错误 !未找到引用源。 38 100。 2、加工中，从右向左。 3、先车 错误 !未找到引用源。 22 30轴段。 4、车 错误 !未找到引用源。 24 错误 !未找到引用源。 圆锥面。 7 5、车 弧。 6、车 错误 !未找到引用源。 16 4 槽。 7、车削 未找到引用源。 纹 。 8、去夹持端。 加工时选择方案二 二、工艺措施的拟定： 1、具体加工策划 （ 1）图样上没有特别的精度要求，一般取表面精度为八级精度，使用中等精度数控 可，保证零件的要求，编程时不用平均值编程，直接用基本尺寸代入。 （ 2）选取毛坯，为符合加工要求，取 40 100的 45 热轧钢。 （ 3）数控加工前先在普车上完成外圆的准备加工，先使之获得 38的外圆，从而获得工件的回转轴线；然后再平端面，获得工件的长度基准。 （ 4）装夹方法：用三爪自定心卡盘夹持零件左端，并留有足够的夹持长度及切割长度（ 12右端用顶尖固定。如下图所示： 8 （装夹示意图） （ 5）定位基准：端面基准设为左端面，回转基准设为轴线；设计基准、定位基准与工艺基准三者要重和，以防止基准不要重合，影响加工精度 ;在相应加工之前基准端面要先行加工。 综上所述，在普车上先平端面，加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料 ;然后把工件在数控车床上用三爪自定心卡盘夹持左端，并留有足够的夹持长度（ 12右端用顶尖固定在由工艺设计内容依次加工圆柱、圆锥、圆弧、退刀槽及螺纹，最后用割断刀割断即可完成。 2、选择设备 数控机床主要规格 的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。根据被加工零件的外形和材料等条件，选用控车床。 9 三、加工路线及进给路线： 先车平面，然后遵守由粗到精，从左到右（先近后远的加工原则）加工时从左到右粗车各面，粗车时留粗车加工余量 于螺纹系易损面，应后加工，最后用割断刀切断。 （ 1） 工时依据程序去自动完成 。 循环加工时，依零件外轮廓引入段及延伸尺寸要足够。 （ 2）对精加工，依零件外轮廓走刀一次完成精余量 切除。 （ 3）螺纹走刀次数的确定：分五次走刀，切削深度依次为： 后重复一次去光刀铁屑）。 10 （ 1）图 a 为粗车外轮廓走刀路线图。 （ 2）图 b 为精车外轮廓走刀路线图。 （ 3）图 c 为切槽走刀路线图。 （ 4）图 d 为螺纹切削走刀路线图。 （图 a）粗车外轮廓走刀路线图 11 （图 b）精车外轮廓走刀路线图 （图 c）切槽走刀路线图 12 （图 d）螺纹切削走刀路线图 13 四、刀具选择： 1. 粗车时循环车削轮廓 粗车及平端面，选用 91硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角 Kr 不宜太小，选 kr=35，取刀杆直径 D=20 20质合金焊接刀具。 2. 精 车 轮 廓 时 取硬质合金 91右偏角，取 kr=35，取刀杆直径 D=20 20保证刀尖圆角半径 错误 !未找到引用源。 小于结构上最小圆弧半径，取 错误 !未找到引用源。=质合金焊接刀具。 3. 切 槽 刀 切削刃宽为 4刀柄 D=20 20 4. 螺 纹 刀 使用 60外螺纹硬质合金刀，取刀柄D=20 20 5. 切 割 刀 切削刃宽为 4刀柄 D=25 25 6. 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片（如下表所示）以便编程和操作管理。 14 五、数控加工刀具卡： 数控加工刀具卡 产品名称或代号 启动轴 零件名称 启动轴 零件图号 号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 1 1硬 质合金右偏刀 1 粗车外轮廓表面 20 20 2 割刀 1 割断 25 25 3 0 外螺纹车刀 1 车螺纹 20 20 4 槽刀 1 切 4B=40 20 编制 审核 批准 共 页 第 页 15 六、切削用量的选择： 误 !未找到引用源。 的选择： 轮廓粗车循环时选 错误 !未找到引用源。 =3车余量： 错误 !未找到引用源。 = 螺纹粗车时选 错误 !未找到引用源。 =刀减小，粗车 错误 !未找到引用源。 = 该零件的加工表面由圆柱、圆弧、圆锥、螺纹等表面组成，因为工件材料为 45 热轧钢，尺寸较小。为保证表面精度的要求选取切削范围为： 0 120m/ 外轮廓加工： 粗加工： 错误 !未找到引用源。10004014.3 n取 错误 !未找到引用源。 90m/n 错误 !未找到引用源。 720r/ n 错误 !未找到引用源。 800r/加工： 错误 !未找到引用源。10004014.3 n取 错误 !未找到引用源。 120m/n 错误 !未找到引用源。 955r/ n 错误 !未找到引用源。 1000r/ 螺纹加工： n=1200/照数控加工工艺与装备式（ 5) 16 n=720 r/ 未找到引用源。 800r/ 端面，切槽： 切割加工： n=500 r/误 !未找到引用源。 的计算 错误 !未找到引用源。 外轮廓：粗车：取 f=r 错误 !未找到引用源。 =00=320mm/车：取 f=r 错误 !未找到引用源。 =000=150mm/螺纹加工： 错误 !未找到引用源。 =800 200mm/端面，切槽： n =500mm/端面时可适当加大， f 取 r，则端面 错误 !未找到引用源。=250mm/据上面的计算可得结果，如下表所示： （ n （ r/ （ m/ f （ mm/r） （ mm/ 车削 粗车 3 800 90 20 精车 000 120 50 螺纹 粗螺纹 00 1200 精螺纹 00 1200 17 切割 00 00 切槽 00 00 切端面 00 00 4 综合前面分析的各项内容，并将其填入如下所示的数控加工工序卡。 第三章数控工艺卡片 一、数控加工工序卡 数控加工工序卡 单位名称 品名称或代号 零件名称 零件图号 动轴 序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001 爪自定心卡盘 控车床 数控中心 工步号 工步内容 (尺寸单位： 刀具号 刀具、刀柄规格 /轴转速 /r 错误 !未找到引用源。 进给速度 背吃刀量/注 1 平端面 0错误 !未找到引用源。 20 800 300 手动 2 从右到左粗车各面 0错误 !未找到引用源。 20 800 300 3 自动 3 从右到左精车各面 0错误 !未找到引用源。 20 1000 150 动 4 切槽 0错误 !未找到引用源。 20 500 300 动 18 5 粗车螺纹 0错误 !未找到引用源。 20 800 1200 自动 6 精车螺纹 0错误 !未找到引用源。 20 800 1200 自动 7 切割 5错误 !未找到引用源。 25 500 300 手动 二、数字处理： 1、 将编程原点选在图形的最右端 A 处，避免基准不重合时带来的误差，而且毋 须进行尺寸链换算。 程时直接用基本尺寸处理。 20 错误 !未找到引用源。 纹牙底直径及牙深。 （ 1） 计算螺纹牙底直径及牙深的计算： 牙深 错误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 未找到引用源 。 误 !未找到引用源。 纹牙底直径 错误 !未找到引用源。 大径 错误 !未找到引用源。2 错误 !未找到引用源。 牙深 错误 !未找到引用源。 20 错误 !未找到引用源。 2 错误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 19 （ 2） 螺纹加工预留直径 = 3） 螺纹走刀次数的确定： 分五次走刀，切削深度依次为 后重复一次去光刀去铁屑） （ 4） 螺纹切削次数参考表（附表 1） 如 (附图 1)所示，根据已知数据求得 a 段的长度为 后利用勾股定理 错误 !未找到引用源。 得出 b 段的长度为 后完成圆锥面与圆弧面过渡的最终数字处理。 附图 1 20 附表 1：普通螺纹切削深度及走刀次数参考表 普通螺纹 牙深 错误 !未找到引用源。 P：螺距 螺距 深 削 深度 及 走刀 次数 1 次 次 次 次 次 次 次 次 次 、数控加工程序单： 21 数控加工程序单 零件号 零件名称 启动轴 编制 程序号 核 序号 程序内容 程序 说明 1 序号 2 100 0101 设定工件坐标系建立刀具涨肚补偿，换 1号刀 3 03 线速，主轴正转，速度为 720r/ 45 速定位至循环起点 A 5 3 次背吃刀量 3刀量 1 10 车的进给量为 r 7 00 始精车程序段， 8 42 955 定精车进 给量，切削速度，建立刀尖半径右补偿 9 倒角 10 轴进刀至 1 直径为 22 的轴 12 轴进刀至 3 轴进刀 14 圆锥面 15 轴进到至 6 38 15 车顺圆弧 17 40 成精车程序段，并取消刀尖半径补偿 18 3 刀具至循环起点 A 19 10 车循环 20 100 0202 刀具至起点，换第三把刀 22 21 25 速定位至切槽点 22 16 槽，进给量为 3 轴退刀 24 100 0303 刀具至起点，换第四把刀 25 置切削螺纹转速为 720r/6 23 速定位到 B， 27 4 用螺纹切削，循环螺纹第一次走刀 28 螺纹第二次走刀 29 螺纹第三次走刀 30 螺纹第四次走刀 31 螺纹最后精车 32 刀 32 100 速退到安全点 33 轴停转，程序结束并返回程序开头 23 第四章 小组总结 经过了一周的学习和工作，我们终于完成了数控加工工艺课程设计。从开始思考本次课程的设计到系统的实现，再到设计的完成，每走一步对我们来说都是新的尝试与挑战，这也是我们在即将离开大学期间共同完成的最大的项目。在这段时间里，我们学到了很多知识也有 很多感受。每一次改进都是我们学习的收获。 一、关于该工件数控加工内容的选择，以及尺寸和形位精度处理 数控加工前对工件进行工艺设计是必不可少的准备工作。无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件进行工艺分析 拟定工艺路线、设计加工程序。因此，合理的工艺设计方案是编制加工程序的依据，工艺设计做不好是数控加工出差错的主要原因之一，往往造成工作反复，工作量成倍增加的后果。编程人员必须首先搞好工艺设计，再考虑编程。数控加工是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一。想要充分发挥数 控机床的特点，实现数控加工中的优质、高产、低耗，编程是关键，而在编制数控机床程序过程中，编程思想是关键中的关键，故在编制程序前必须有一个清晰的编程思想。 当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并非其全部加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要对零件图样进行仔细分析，立足于解决难题、提高生产效率， 24 注意充分发挥数控的优势，选择那些最适合、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容： (1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。 (2)普通机床难加工， 质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。 (3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。 相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工： (1)需要用较长时间占机调整的加工内容。 (2)加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。 (3)不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。 此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控 机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。 数控机床作为一种高效率的设备，欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点，除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外，还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺，以得到最优的加工方案。 2. 加工路线的确定： 25 确定加工路线时，主要遵循以下几点原则 : A 加工路线应必须保证工件加工精度和表面粗糙度。 B 应尽量缩短加工路线，以减少空行程时间，提高生产率。 C 应尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以减少编 程工作量。 二、关于坯料的下料方案的处理 该零件坯料最优选择方案是取 40 100 的 45 热轧，因为此次加工的零件为单件小批量生产，所以为便捷装夹，应在左端留出夹持端，此方案应在普通机床上现车外轮廓，后平端面。 三、数控工艺制定过程 根据图样给定的尺寸，没有特别的精度要求。所以选取表面精度为 8 级精度，使用中等精度数控车床。为符合加工要求，留 12左夹持端，所以选取 40 100 的 45#模锻。为保证加工精度在上数控车床前现在普通车床完成外圆的准备加工，使之获得 38的外圆。从而获得工 件的回转轴线。根据走刀路线从右至左，所以选用三爪自定心卡盘夹持左端。 由于本零件加工内容不多，按安装次数划分工序，即以一次安装完成。 主轴转速为 720r/车循环每次 错误 !未找到引用源。 =326 进给量为 螺纹时转速为 720 r/程时主要用到的指令有： 件坐标系的设定，恒线速 车循环 尖半径补偿 倒角切槽 圆弧 车循环 螺纹 由于本加工零件为对称轴类零件，采用三爪自定心卡盘，可自动定心，装夹方便，夹紧力较小，便于夹持外形规则的工件。 四、关于本次设计过程中遇到的难题及解决途径 （ 1）由于本加工零件为轴类加工零件，装夹时要左端留有 12 （ 2）由于使用 纹切削指令在切削时很难保证加工精度，在编程时应选用 令。 （ 3）加工路线中加工顺序应遵循先平端面，先粗后精，从右至左的加工原则。由于螺纹系易损面，应后加工，以保证加工精度。 27 第五章 参考文献 1) 李华志 装备 2005 28 第六章 设计个人总结 经过这次的课程设计，我对所学专业有了重新的认识，在做课程设计的时间里，我查阅了一些相关的书籍来完善我的课程设计。对课程设计的格式以及零件的工艺编写下了很大的功夫。数控加工工艺设计的主要任务是制定加工工艺规程，也是数控机床加工前的准备工作从开始的零件图绘制，再根据零件图分析工艺，以及程序的编写。数控加工工艺设计的主要任务是制定加工工艺规程，也是数控机床加工前的准备工作。工艺规程是规定零件、走刀路线、刀具尺寸以及机床的相对运动过程。因此，是编程人员 对数控机床的性能、制造工艺过程和操作方法具有指导性的工艺文件。数控机床加工的程序是数控机床的指令性文件。数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量的选择、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法。工艺规程定的合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控机床的特点认真而详细地制定数控加工工艺。本次课程设计我们选了五个可选的题目中的一个，该零件属于轴类零件，由圆柱面、顺圆弧面、圆锥面和螺纹等几部分组成，是数控加工可选择的内容。 我们结合零件图进行了零件图分析，从加工设备、刀具、工装的选择、切削速度、进给量、背吃刀量等参数的选择，制定了零件的数控加工工艺，并根据所选机床的指令系统编写了零件的加工程序。 29 因为我们小组所选择的第三个图形未做特殊的表面粗糙度要求，而一般零件取表面精度为八级精度，所以我们决定使用中等精度数控床即可保证零件的加工要求。毛坏的选择也很重要，零件村料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。零件的结构形状与外形尺寸也是重要因素。大型且结构简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；轴类零件的毛坯，若台阶直径 相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大，则宜选择锻件。但是根据我