(精品论文)联轴器关键零件的数控加工 毕业设计论文(数控车床)

- 1 - 毕业设计（论文） 课题名称： 联轴器关键零件的数控加工 系 部： 汽车与机电工程学院 专 业： 数控技术 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成时间 - 1 - 目 录 1、绪 论 3 1.1 数控加工 .3 1.2 本课题的内容 .3 1.3 本课题研究的目的及意义 .4 2、联轴器总体工艺分析 4 2.1 联轴器4 2.1.1 联轴器的介绍 .4 2.1.2 联轴器的技术指标 .5 2.2 联轴器的工艺分析 .5 2.2.1 联轴器的主要零件的工艺规划 .5 2.2.2 联轴器的主要零件加工的难点 .7 2.3 联轴器的三维实体造型 .7 2.3.1 造型软件介绍 .7 2.3.2 三维实体造型 .7 2.4 毛坯的确定 .8 2.5 确定生产类型 .8 2.5.1 零件质量分析 .8 2.5.2 确定生产类型 .9 2.6 联轴器的总体工艺分析 .9 2.6.1 工艺规划设计 .9 2.6.2 数控车削 11 2.6.3 钻削加工 12 2.6.4 镗削加工 13 - 2 - 2.6.5 拉削加工 13 2.6.6 铣削加工 13 2.6.7 螺纹加工 13 2.6.8 联轴器主要零件的加工工序安排 13 3、联轴器的数控加工 .14 3.1 扁套零件的加工工艺分析 14 3.1.1 夹具的选择 14 3.1.2 刀具选择 15 3.1.3 切削走刀路线的分析 16 3.2 套零件的加工工艺分析 22 3.2.1 夹具的选择 22 3.2.2 刀具选择 22 3.2.3 切削走刀路线的分析 23 总结 28 致谢 29 参考文献 30 附录 1 扁套零件的数控车削加工程序 31 附录 2 套零件的数控车削加工程序 32 附录 3 扁套零件加工工艺过程卡 33 附录 4 扁套零件的数控加工工序卡 34 附录 5 套零件加工工艺过程卡 40 附录 6 套零件的数控加工工序卡 41 - 3 - 联轴器关键零件的数控加工 王建新 浙江工贸职业技术学院汽车与机电工程学院，班级：数控 0802 班 摘要：摘要：数控加工将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出， 并控制生产过程中相应的执行程序，实现生产过程的自动化。联轴器上的各个零件质量要求 高、加工精密、需求量大，采用数控加工可以很好的满足加工需要。本文以联轴器上的扁套 零件和套零件为主要研究对象，认真分析其数控加工工艺过程、工艺参数、工装夹具等内容， 重点对扁套零件和套零件的加工过程进行了走刀路径的分析。和传统加工相比，数控加工显 著地提高了产品质量和产品加工效率。 关关键词键词：数控加工 联轴器 工艺过程 走刀路径 1、绪 论 1.1 数控加工 数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床 是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、 还是通用计算机 都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数 控系统发出的指令。而数控系统的指令是由 程序员根据工件的材质、加工 要求、机床的特性和系统所规定的指令格式 (数控语言或符号 )编制的。数 控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制 机床的各种运动。当零件的 加工程序结束时，机床便会自动停止。任何一 种数控机床，在其数控系统中若没有输入程序指令，数控机床就不能工作。 1.2 本课题的内容 1、 零件图纸的分析 ； 2、 绘制零件三维模型； 3、 程序的编制； 4、 零件加工仿真； - 4 - 5、 设备的选择。 1.3 本课题研究的目的及意义 1、通过课题研究回顾、总结大学三年所学。在以后工作中,能更快速地提 高专业技术； 2、综合性地运用大学期间所学的专业课程知识、理论和实习中学到的实 践知识，正确地解决零件加工时遇到的问题。使自己的实践动手、动笔、能力 得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心； 3、提高动手能力，数据处理能力。能够根据被要求的机床各个技术参数， 选择合理的零部件，设计出既经济又合理车削中心，又能保证其加工精度。 4、学会使用各类设计手册及图表资料。查找与本设计有关的各类资料的 名称及出处，并能做到正确熟练运用。 2、联轴器总体工艺分析 2.1 联轴器 2.1.1 联轴器的介绍 联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴 和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中， 有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组 成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联 接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。20 世纪后期国内外联轴器产品发 展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足 机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。常用联轴 器有膜片联轴器 ，鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及 蛇形弹簧联轴器。联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具 有一定的补偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰 载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护 作用。联轴器实物图见图 2-1。 - 5 - 图 2-1 联轴器实物图 2.1.2 联轴器的技术指标 联轴器的标准回转直径 D=200mm；公称扭矩 Tn=35.5N.m；疲劳扭矩 Tj=18N.m；联轴器转速 n10r/min；轴承寿命 Ln=5000h；轴线折角 =3； Ka载荷修正系数； 载荷均匀，工作平稳时， Ka=1.0；载荷不均匀，中 等冲击时，Ka=1.11.3；较大冲击载荷和频繁正反转时， Ka=1.31.5； 特大冲击载荷和频繁正反转时 Ka1.5。 对于转速高、折角大或其长度超出规定的万向联轴器，必须验算其转动 灵活性，转动灵活性用 n 表示，一般情况下： n 18000。 2.2 联轴器的工艺分析 2.2.1 联轴器的主要零件的工艺规划 图 2-2 扁套零件的二维图 - 6 - 图 2-3 套零件的二维图 对图 2-2 联轴器的零件扁套：该零件图主要是轴类零件，采用车削的方法 加工，由外轮廓、方槽、表面凹槽、一个 195mm 的通孔、10 个 M22 和 2 个 M16 的内螺纹、4 个台阶通孔组成。 外轮廓主体为台阶轴，可以采用车削加工。数控车削加工在该加工过程中， 能够保证良好的加工质量及较高的效率。 该零件还有很多的孔包括一个通孔，因通孔的直径为 195mm ，粗糙度要 求为 3.2，可用钻孔粗镗孔精镗孔的加工方式。孔表面的加工方法有钻孔、 扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则。 内螺纹主要的加工方式有：车削、铣削、攻丝。 该零件的内孔上还有方槽，可以采用拉刀的加工方式。 对于表面台阶孔和槽，可用数控铣床加工。 对图 2-3 联轴器的零件套：该零件图主要是轴类零件，采用车削的方法加 工，由外轮廓、方槽、表面凹槽、一个 210mm 的通孔、16 个 26 的通孔组 成。 外轮廓主体为台阶轴，可以采用车削加工。数控车削加工在该加工过程中， 能够保证良好的加工质量及较高的效率。 该零件还有很多的孔包括一个通孔，因通孔的直径为 210mm ，粗糙度要 求为 3.2，可用钻孔粗镗孔精镗孔的加工方式。孔表面的加工方法有钻孔、 扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则。 - 7 - 该零件的内孔上还有方槽，可以采用拉刀的加工方式。 对于表面凹槽，可用数控铣床加工。 2.2.2 联轴器的主要零件加工的难点 方槽：在加工联轴器内孔上的方槽时由于铣刀都是圆的，所以无法用铣刀 来加工方槽，所以要用拉刀来加工该零件内孔上的方槽。 群孔：由于这 2 个零件有很多一样尺寸的孔，为了提高工作效率，所以采 用群孔钻来加工，而群孔加工时，有一个缺点就是在多轴器上只能安装那些小 的钻头，所以在用群孔加工好后还要进行扩孔加工。 曲面上钻孔：由于麻花钻是尖的所以在曲面上加工孔的时候会导致铣刀无 法找准端面，这时就应用钻套来定位，使麻花钻找准位置，便于加工。 2.3 联轴器的三维实体造型 2.3.1 造型软件介绍 Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司（PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一 体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用 者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer 作为当今世 界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到业界的认可和推广。是现今主流的 CAD/CAM/CAE 软件之一，特别是在国内产品设计领域占据重要位置。 2.3.2 三维实体造型 图 2-4 联轴器的零件扁套三维模型 - 8 - 图 2-5 联轴器的零件套 利用 Pro/Engineer 绘图软件绘制万向联轴器的关键零件的工程图。如上 图所示：2-4 为联轴器的零件扁套的三维模型，2-5 为联轴器的零件套的三维模 型。 2.4 毛坯的确定 联轴器的零件扁套和套的材料都为42CrMo, 42CrMo 是一种合金钢材料。用 于制造要求较35CrMo 钢强度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵引用的大齿 轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹。其含主要化学成分 有 碳（0.38-0.45） 、硅（0.17-0.37） 、锰（0.50-0、80） 、 硫（0.035） 、 磷（0.035 ） 、铬（0.90-1.20） 、镍（0.030） 、铜（0.030）钼（0.15- 0.25） 。硬度为 HB 不大于217。由于万向联轴器零件的结构较大，所以在加工扁 套零件时选用外径为 354mm，内径为 190mm，长度为333mm 的无缝钢管做毛 坯，加工套零件是则是选用外径为 414mm，内径为 205mm，长度为419mm 的 无缝钢管做毛坯，工件材料为42CrMo 钢，毛坯的尺寸精度要求为 IT1112。 2.5 确定生产类型 2.5.1 零件质量分析 查金属材料手册得 42CrMo 的密度为 7.85g/，然后用 pro/ENGINEER 软 3 cm 件，按照分析-模型-质量属性步骤后输入换算好后的材料密度得： - 9 - 图 2-6 扁套的质量分析 图 2-7 套的质量分析 由图 2-6 软件对扁套的质量分析可以得出扁套零件的质量为： 1.5774742e-01 公吨158kg。 由图 2-7 软件对套的质量分析可以得出扁套零件的质量为：1.3933108e- 01 公吨140kg。 2.5.2 确定生产类型 已知此联轴器零件的生产纲领为 100000 套/年，扁套零件的质量是 158kg/ 个，套零件的质量是 140kg/个。查机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 1.1-2，可确定该发生器的生产类型为中小批生产，所以初步确定工艺安排为： 加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用 工装。 2.6 联轴器的总体工艺分析 2.6.1 工艺规划设计 （一）选择定位基准 定位基准选择原则：基准重合原则，基准统一原则，便于装夹原则，便于 对刀原则。 根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准 作为定位基准。扁套零件在车、钻削加工时，先以 350mm，外圆的轴线作为 轴向定位基准,见图 2-8；铣削加工零件，以零件外圆 350mm 的左右端面作为 定位基准，见图 2-9；套零件在车、钻削加工时，先以 410mm，外圆的轴线作 为轴向定位基准，见图 2-10；铣削加工零件，以零件外圆 410mm 的左右端面 - 10 - 作为定位基准，见图 2-11。 图 2-8 扁套车削加工的轴向定位基准 图 2-9 扁套零件的铣削定位基准 图 2-10 套零件的车削是的轴向定位基准 图 2-11 套零件的铣削加工定位基准 （二）制定工艺路线 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所 能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,万向联轴器零件可以考虑采用 车削中心、立式数控铣床配以及专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率， 以实现流水线作业。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下 - 11 - 降。 （三）工序的划分 根据数控加工的特点,数控加工工艺的划分一般可按下列方法进行: 1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合加工内容较少的零件， 加工完后就能达到待检状态。 2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工 能力出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的 限制（内容容量） ，机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能 结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一 道工序内容不能太多。 3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其特点将加工部 位分成几个部位，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道 工序。 4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗 加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说,凡要进行粗、精加工的过程， 都要将工序分开。 2.6.2 数控车削 削顺序的安排 (1) 先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光 整加工。对于次零件来说我们可以先用外轮廓循环指令粗车出零件的左右端面 轮廓，再进行半精、精加工，最后进行光整加工。 (2) 先主后次 先安排零件的上、下端基面和工作表面等主要表面的加工， 后安排次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置 精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。 (3) 先外后内 对于此零件，先加工用作定位的平面（如零件的上、下平 面） ，然后再加工内轮廓。这样利于保证孔与平面的位置精度，同时也给孔加工 带来方便。 - 12 - (4) 基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序 一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定 位加工其它表面。 削用量的选择 切削用量包括切削速度,背吃刀量和进给量.对于不同的加工方法需要选择 不同的切削用量。粗加工时一般以加工效率为主通常选择较大的背吃刀量和进 给量,采用较小的切削速度 .精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量采用较 高的切削速度。 1） 切削深度 ap：在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，可选取较大 的切削深度，以减少进给次数。当工件的精度要求较高时，则应考虑留有精加 工余量，一般为 0.10.5mm.切削深度 ap 计算公式： ap=(dw-dm)/2 式中：dw 为待加工表面外圆直径，单位：mm；dm 为已完成加工后的表面外圆直 径，单位：mm。 2） 切削速度 Vc:切削速度由工件材料、刀具材料及加工性质等因素所确 定，可查表。切屑速度 Vc 计算公式： Vc=dn/1000( m/min) 式中：d 为工件或刀尖的回转直径，单位： mm；n 为工件或刀具的转速，单位： r/min。 3） 进给速度：进给速度是指单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离， 也可表示为主轴旋转一周刀具的进给量。进给速度 Vf 的计算： Vf=nf 式中：n 为车床主轴的转速，单位：r/min；f 为刀具的进给量，单位：mm/r。 2. .6.3 钻削加工 钻削加工是来加工孔的方法，钻削刀具与工件作相对运动和轴向进给运动。 大批量钻削加工是高效复合加工中心和多工位自动线上的常见的工作。在 这种加工中，尺寸误差是由于刀具磨损、机床和工件的热变形以及因切削力而 - 13 - 导致刀具偏差等综合因素而引起的。 在加工过程中进行监控测量并通过对可调节的刀具进行调整，便能对加工 中所产生的误差进行补偿，能极大地满足加工安全性的要求。 钻削加工所要解决的关键问题是钻头会偏离中心孔。 所以在加工孔的时候为了防止钻头偏离中心孔，还要进行镗孔。 2.6.4 镗削加工 1、镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径车削工艺，其应用范 围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为单刃镗刀(称为镗杆)。 2、镗孔是镗削的一种。 3、用麻花钻、扁钻或中心钻等在实体材料上钻削通孔或盲孔称为钻削加 工。钻削加工除钻孔外，还包括扩孔及锪孔。所以钻孔是钻削的一种。 4、用反镗刀对反镗孔进行加工的方法叫反镗加工。 5、在数控机床上，我们往往使用非标准刀具(偏心镗刀、转动刀片、专用 的反镗刀)利用数控加工程式进行反镗加工。 2.6.5 拉削加工 拉削加工就是用各种不同的拉刀在相应的拉床上切削出各种内、外几何表 面的一种加工方式。拉削时，拉刀与工件的相对运动为主运动，一般为直线运 动。当刀具在切削时不是受拉力而是受压力，这时刀具叫推刀，这种加工方法 叫推削加工，推削加工主要用于修光孔和校正孔的变形。 拉削加工的生产率较高，被加工表面在一次走刀中成形。拉削的加工精度 可达 IT8IT7，表面粗糙度值可达 Ra3.20.4m。 拉削主要应用于成批、大量生产的场合。拉削可以加工各种形状的通孔、 平面及成形表面等，但拉削只能加工贯通的等截面表面，特别是适用于成形内 表面的加工。 2.6.6 铣削加工 铣削加工是一种常见的金属冷加工方式，和车削不同之处在于铣削加工中 刀具在主轴驱动下高速旋转，而被加工工件处于相对静止。 适合数控铣削的主要加工对象有以下几类：平面轮廓零件、变斜角类零件、 空间曲面轮廓零件、孔和螺纹等。 - 14 - 2.6.7 螺纹加工 螺纹加工是用螺纹加工工具加工各种内、外螺纹的方法。 2.6.8 联轴器主要零件的加工工序安排 扁套零件 下料 354333mm； 车削、镗削； 拉刀加工内孔的方槽； 铣端面方槽； 钻 10 个 22 的孔和 2 个 16 的螺纹孔； 攻螺纹 M22 和 M16； 钻侧面的台阶孔； 去毛刺； 检验。 套零件 下料 414419mm； 车削、镗削； 拉刀加工内孔的方槽； 铣端面方槽； 钻 16 个 16mm 的孔； 去毛刺； 检验。 3、联轴器的数控加工 3.1 扁套零件的加工工艺分析 3.1.1 夹具的选择 零件在加工外轮廓圆时采用三爪卡盘； 镗孔时是选择三爪自定心卡盘作夹具； 在加工端面孔和加工端面方槽时则是选用立式气动卡盘，见图 3-1 立式气 动卡盘； 而加工该零件表面上的台阶孔时选用的是 V 型块夹紧。 - 15 - 图 3-1 立式气动卡盘 3.1.2 刀具选择 选择刀具通常要考虑（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别 （3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度， 切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗 车时大吃刀量，大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证 加工精度的要求，扁套加工所需的刀具选着见表 3-1。 3.1.3 切削走刀路线的分析 1）台阶轴的加工，加工面见图 3-2； 图 3-2 扁套的台阶加工面 粗车循环 粗车的主要任务是去除余量，可以用复合循环指令来设定。设计走刀路线 时，应设定工件坐标系 XOZ。要求：画出刀具形状；标注工件坐标系； 标明进刀点，起刀点，每层切深，退刀量，精车余量，；画出刀具 运动轨迹，如图所示。起刀点（300，200）为安全位置，进刀点（220，20）为 接近工件点，切深d d=2，退刀量 e=0.5，精车余量=0.4=0.4=0.4。二维 走刀路线如图 3-3 所示，仿真如图 3-4 所示。 - 16 - 表 3-1 扁套零件加工所需的刀具 刀具刀具刀具编号牌刀具编号牌 90外圆车刀 T0101 8 的麻花钻 T0202 19.3 的麻花钻 T0303 13.9 的麻花钻 T0404 18 的麻花钻 T0505 外轮廓 30 的麻花钻 T0606 镗孔镗刀 T0707 铣削10 的铣刀 T0808 M26 的螺纹铣刀 T0909 螺纹M16 的螺纹铣刀 T1010 图 3-3 扁套零件的二维走刀路线 图 3-4 扁套粗加工仿真 ap=(dw-dm)/2（mm）=（354-350.4）/2（mm）=1.8（mm） 试中我所加工的零件毛胚为 354mm，留 0.4mm 用来精加工，所以把数字代 - 17 - 到公式里得出 ap=1.8mm；粗车参数查相关手册和公式得出如表 3-2。 表 3-2 粗车加工参数列表 参数参数a ap pf f n n 粗车 1.8mm 0.25mm/r 800r/min 精车 精车外圆即在粗车基础上车一刀即可，其走刀路线较为简单，主要需标出 关键点，画出刀具轨迹，如图所示，起刀点坐标为（300，200） ，进刀点（接近） 坐标为（0，5） ，退刀点坐标为（230，-375） ，将每一走刀段都标上序号，以便 编程时一一对应。要算出所有基点坐标，并标在图上。二维走刀路线如图 3-5 所示，仿真如图 3-6 所示。 图 3-5 扁套的精加工走刀路线 图 3-6 扁套精加工仿真 精车参数查相关手册和公式得出如表 3-3。 表 3-3 精车加工参数列表 - 18 - a ap pf fn n 精车 0.4mm 0.15mm/r 1500r/min 2） 内孔加工 镗孔， 扁套的内孔加工面见图 3-7； 图 3-7 扁套的内孔加工 镗孔时查相关手册和公式得出如表 3-4 的工艺参数。 表 3-4 镗削加工工艺参数列表 a ap pf fn n 粗镗 2mm 0.15mm/r700r/min 精镗 0.1mm 0.1mm/r950r/min 拉刀加工，加工面见图 3-8； 图 3-8 拉刀的加工面 在加工联轴器内孔上的方槽时由于铣刀都是圆的，所以无法用铣刀来加 工方槽，所以要用拉刀来加工该零件内孔上的方槽，拉刀的加工见图 3-9。 - 19 - 3-9 拉刀的加工图 查相关手册得粗拉时的粗拉速度 v 为 5m/min，精拉时 v 为 3m/min，粗拉 和精拉的齿升量 af 都为 4，粗拉和精拉时的拉削力 F 都为 1310N，表 3-5 为拉 刀加工工艺参数。 表 3-5 拉刀的加工工艺参数 V Va af fF F 粗拉 5m/min0.04mm1310N 精拉 3m/min0.04mm1310N 3） 铣端面方槽，加工面见图 3-10； 图 3-10 端面方槽的铣削 先查切削用量手册，确定切削速度与进给量，然后利用公式 Vc=3.14dn1000 计算主轴转速，利用 Vf=nZfz 计算进给速度。切削速度计算 Vc=(3.14DS)/1000 Vc:线速度（m/min) D:刀具直径 3.14：圆周率 S：转速 进给量（F 值）计算 F=SZFz F：进给量（mm/min) S:转速（rpm) Z:刃数 Fz:(实际每刃进给量） 根据公式及结合切削用量手册算得铣削的用量如下表 3-6 所示。 - 20 - 表 3-6 铣削加工工艺参数 a ap pVfVfS S 粗铣 2mm300mm/min1500r/min 精铣 0.5mm400mm/min3000r/min 4） 打螺纹孔、攻螺纹，见图 3-11 为孔的加工面； 图 3-11 孔的加工面 孔的加工采用群孔钻，该零件有很多一样尺寸的孔，为了提高工作效率， 所以采用群孔钻来加工，群孔只能加工小型的孔，所以在加工该螺纹孔时先在 多轴器上安装 8mm 的麻花钻，在用 19.3mm 的麻花钻扩孔。多轴器为一种新型 的孔加工设备见图 3-12。攻螺纹时用 M26 的螺纹铣刀和 M16 的螺纹铣刀来加工， 转速为 400 r/min。 图 3-12 多轴器 5） 打侧面的台阶孔，加工面见图 3-13； - 21 - 图 3-13 台阶孔的加工面 在加工该零件的曲面上的孔时，由于麻花钻是尖的所以在曲面上加工孔的 时候会导致铣刀无法找准端面，这时就应用钻套来定位，使麻花钻找准位置， 便于加工，图 3-14 为钻套。 图 3-14 钻套 查相关手册、公式和实际情况得出表 3-7 打孔的加工工艺参数。 表 3-7 孔的加工工艺参数 S S VfVfa ap p 打孔 1200r/min 100mm/min2mm 3.2 套零件的加工工艺分析 3.2.1 夹具的选择 零件在加工外轮廓圆时采用三爪卡盘； 镗孔时是选择三爪自定心卡盘作夹具； 在加工端面孔和加工端面方槽时则是选用立式气动卡盘见上图 3-1。 3.2.2 刀具选择 选择刀具通常要考虑被加工工件的材料及性能切削工艺的类别被加 工工件的几何形状，零件精度，加工余量被吃刀量，进给速度，切削速度考 虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀 量，大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证加工精度的 - 22 - 要求，套加工所需的刀具选着见表 3-8。 表 3-8 扁套零件加工所需的刀具 刀具刀具刀具编号牌刀具编号牌 外轮廓90外圆车刀 T0101 钻孔26 的麻花钻 T0202 镗孔镗刀 T0303 铣削10 的铣刀 T0404 3.2.3 切削走刀路线的分析 1) 台阶轴的加工，加工面见图 3-15； 图 3-15 台阶轴三维图加工面 粗车循环 粗车的主要任务是去除余量，可以用复合循环指令来设定。设计走刀路线 时，应设定工件坐标系 XOZ。要求：画出刀具形状；标注工件坐标系； 标明进刀点，起刀点，每层切深，退刀量，精车余量，；画出刀具 运动轨迹，如图所示。起刀点（300，250）为安全位置，进刀点（220，10）为 接近工件点，切深d d=2，退刀量 e=0.5，精车余量=0.4=0.4、=0.4。二 维走刀路线如图 3-16 所示，仿真如图 3-17 所示。 - 23 - 图 3-16 粗车二维走刀路线 图 3-17 粗车外轮廓走刀仿真 ap=(dw-dm)/2（mm）=（354-350.4）/2（mm）=1.8（mm） 试中我所加工的零件毛胚为 354mm，留 0.4mm 用来精加工，所以把数字代 到公式里得出 ap=1.8mm；粗车参数查相关手册和公式得出如表 3-9。 表 3-9 粗车加工参数列表 a ap pf fn n 粗车 1.8mm 0.25mm/r 800r/min 精车 精车外圆即在粗车基础上车一刀即可，其走刀路线较为简单，主要需标出 关键点，画出刀具轨迹，如图所示，起刀点坐标为（300，250） ，进刀点（接近） 坐标为（0，5） ，退刀点坐标为（210，-420） ，将每一走刀段都标上序号，以便 编程时一一对应。要算出所有基点坐标，并标在图上。二维走刀路线如图 3-18 - 24 - 所示，仿真如图 3-19 所示。 图 3-18 精车二维走刀路线 图 3-19 精车外轮廓走刀仿真 精车参数查相关手册和公式得出如表 3-10。 表 3-10 精车加工参数列表 a ap pf fn n 精车 0.4mm 0.15mm/r 1500r/min 2） 内孔加工 镗孔；套的内孔加工面见图 3-20； 图 3-20 套的内孔加工 镗孔时查相关手册和公式得出如表 3-11 的工艺参数。 - 25 - 表 3-11 镗削加工工艺参数 a ap pf fn n 粗镗 2mm 0.15mm/r 700r/min 精镗 0.1mm 0.1mm/r950r/min 拉刀加工，加工面见图 3-21； 图 3-21 拉刀的加工面 在加工联轴器内孔上的方槽时由于铣刀都是圆的，所以无法用铣刀来加工 方槽，所以要用拉刀来加工该零件内孔上的方槽，拉刀的加工见图 3-22。 图 3-22 拉刀的加工 查相关手册得粗拉时的粗拉速度 v 为 5m/min，精拉时 v 为 3m/min，粗拉 和精拉的齿升量 af 都为 4，粗拉和精拉时的拉削力 F 都为 1310N，表 3-12 为拉 刀加工工艺参数。 表 3-12 拉刀的加工工艺参数 V Va af fF F 粗拉 5m/min0.04mm1310N 精拉 3m/min0.04mm1310N 3） 铣端面方槽，加工面见图 3-23； - 26 - 图 3-23 铣削加工面 先查切削用量手册，确定切削速度与进给量，然后利用公式 Vc=3.14dn1000 计算主轴转速，利用 Vf=nZfz 计算进给速度。切削速度计算 Vc=(3.14DS)/1000 Vc:线速度（m/min) D:刀具直径 3.14：圆周率 S：转速 进给量（F 值）计算 F=SZFz F：进给量（mm/min) S:转速（rpm) Z:刃数 Fz:(实际每刃进给量） 根据公式及结合切削用量手册算得铣削的用量如下表 3-13 所示。 表 3-13 铣削用量 a ap pVfVfS S 粗铣 2mm100mm/min1500r/min 精铣 0.5mm100mm/min3000r/min 4） 打孔，见图 3-24 为孔的加工面； 图 3-24 打孔的面 孔的加工采用群孔钻，该零件有很多一样尺寸的孔，为了提高工作效率， 所以采用群孔钻来加工，群孔只能加工小型的孔，所以在加工该螺纹孔时先在 多轴器上安装 8mm 的麻花钻，在用 20mm 的麻花钻扩孔。多轴器详见图 3- - 27 - 12。 总结 通过此次毕业设计，使自己对所学的专业有了一个系统的认识，深入的了 解各门课程的相互联系，增加了自己的设计能力，特别是对数控的加工工艺有 了进一步的认识，对数控机床的工作原理及刀具都有了很大的了解，增加了自 己对专业知识应用的信心，增加了自己的思考能力，懂得了自己还是要不断学 习才能与时俱进，不断提高。这次设计在画图方面有了很大的提高，还学会了 用其他的画图软件，最重要的是又重新复习了以前学过的知识，把以前学过的 东西又一次的印入了脑海里，并且更进一步的了解了课外知识。 此次设计是在指导老师悉心指导下，充分发挥自己独立思考的能力而完成 的。在设计中，我查阅了大量有关资料， 本次设计使用的了 CAD、per/ENGINEER 等绘图软件设计过程，使我加深了 数控加工过程。培养了我们综合运用已学的专业知识，提高独立分析和拟定万 向联轴器的加工工艺和设计能力。 - 28 - 致谢 非常感谢各位指导老师，没有你们交给我们知识，我们是不可能完成这项 毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们 了知识，更是教会我们技能，从而让我们在这个社会上更好的立足，让我们的 人生更加丰富多彩，在这里我向你们致敬！ - 29 - 参考文献 1 嵇宁 数控加工编程与操作 高等教育出版社；2008 2 赵长明 数控加工工艺及设备 北京：高等教育出版社；2003 3 夏凤芳 数控机床 北京：高等教育出版社；2005 4 詹华西 数控加工与编程 西安：西安电子科技大学出版社；2004 5 袁哲俊 金属切削刀具 上海：上海科学技术出版社；1993 6 蔡兰，王霄 数控加工工艺学 化学工业出版社；2005 7 王爱玲 数控机床加工工艺 北京：机械工业出版社；2006 8 蒋建强 数控编程技术 200 例 科学出版社 北京希望电子出版社；2005 9 刘靖华 数控加工技术 高等教育出版社 ；2003 10 陈志雄 数控机床与数控编程技术 电子工业出版社；2003 11 王卫兵 数控编程 100 例 北京：机械工业出版社；2006 12 蔡冬根著 Mastercam9.0 应用与实例教程 北京;人民邮电出版社；2006； 13 武汉华中数控系统有限公司 华中数控车床操作说明书； 14 陈海舟著 数控铣削加工宏程序及应用实例 北京：机械工业出版社；2006 15 詹友刚主编. Pro/ENGINEER 快速入门教程, 机械工业出版社 2006. 16 曾令宜主编. AutoCAD 2004 工程绘图技能训练教程, 高等教育出版社 2004. 17 孟少农主编. 机械加工工艺手册第一卷, 机械工业出版社 1991. 18 包锦阳主编. 大专生毕业论文（设计）写作指导, 浙江大学出版社 2004. 19 徐宏海 数控加工工艺 化学工业出版社；2004 - 30 - 附录 1 扁套零件的数控车削加工程序 车削外端面车削外端面 粗加工： 精加工： O0001； O0002 TO1O1； T0101； M03 S800; M03 S1500; G99 G00 X300.; G99 G00 X300; Z2.; Z2. G71 U1. R0.5; G00 X0; G71 P1 Q2 U0.3 WO F0.25; G01 Z0 F0.15; N1 GOO X0; X245. GO1 Z0 F0.06; Z-8. X245.8; X350. Z-7.6; Z-330. X350.8; X300. Z-330.; GOO Z100. N2 X300.; M05; G00 Z100.; M30; M05; M30; - 31 - 附录 2 套零件的数控车削加工程序 车削外端面车削外端面 粗加工 ： 精加工： O0001； O0002; TO1O1； T0101; M03 S800; M03 S1500; G99 G00 X300.; G99 GOO X300.; Z2.; Z2.; G71 U1. R0.5; G00 X0; G71 P1 Q2 U0.3 WO F0.25; G01 Z0 F0.15; N1 GOO X0; X310.; GO1 Z0 F0.06; Z-350.; X310.8; X410.; Z-349.6; Z-420.; X410.8; X300.; Z-420.; G00 Z100.; N2 X300.; M05; G00 Z100.; M30; M05; M30; - 32 - 附录 3 扁套零件加工工艺过程卡 产品名称产品名称零件名称零件名称零件图号零件图号 机械加工工艺过程卡 扁套零件扁套零件 CM380MA4.3.3-4 材料名称及牌号材料名称及牌号 42CrMo 毛坯种类或材毛坯种类或材 料规格料规格 42CrMo 无缝钢管总工时总工时 3030 工序号工序号工序名称工序名称工序简要内容工序简要内容 设备名称设备名称 及型号及型号 夹具夹具量具量具工时（工时（S S） 1 下料354333mm； 2 车削 车端面； 粗车外圆保证尺寸 350.4mm、245.4mm； 精车外圆保证尺寸 350mm 、245mm； CAK6150 数 控车床 气动卡 盘 外径千分尺 游标卡尺 5 3 镗削粗镗内孔，保证尺寸 194.96mm，精镗内孔，保证尺 寸 195； TPX6111B/ 2 卧式镗床 三爪自 定心卡 盘 内径千分尺 5 4 拉削用拉刀加工内孔上的方槽 LG5110KG 立式拉床 专用夹 具 内径千分尺 游标卡尺 4 5 铣削 粗、精铣端面方槽； 用多轴器打 8mm 的孔； 用 19.3 的麻花钻扩孔； 用 13.8 的麻花钻打螺纹孔； M26 的螺纹铣刀攻螺纹； M16 的螺纹铣刀攻螺纹 VMC/650 数 控铣床 立式气 动卡盘 内径千分尺 游标卡尺 8 6 钻削用 18 的麻花钻打曲面台阶孔； 用 30 的麻花钻打曲面台阶孔； VMC/650 数 控铣床 V 型块游标卡尺 4 7 钻削 掉头加工：用 18 的麻花钻打曲 面台阶孔；用 30 的麻花钻打曲 面台阶孔 VMC/650 数 控铣床 V 型块游标卡尺 4 8 去毛刺 9 检验 - 33 - 附录 4 扁套零件的数控加工工序卡 数控车削加工工序卡 零件名称零件名称扁套零件零件图号零件图号 CM380MA4.3.3-4 夹具名称夹具名称三爪卡盘 设备名称及型号设备名称及型号CAK6150 数控车床 材料名称及牌号材料名称及牌号 42CrMo 硬度硬度 HB217 工序名称工序名称车削工序号工序号 2 切削用量切削用量刀具刀具量具量具 工步号工步号工步内容工步内容 n nf fa ap p 编编 号号 名称名称 编编 号号 名称名称 1 粗车 800r/min0.25mm/r1.8mm0101 外圆千分尺 2 精车 1500r/min0.15mm/r0.4mm02 几夹 车刀 02 外圆千分尺 3 切断 03 切槽 刀 签名签名王建新共共 1 页页 第第 1 页页 - 34 - 数控镗削加工工序卡 零件名称零件名称扁套零件扁套零件零件图号零件图号 CM380MA4.3.3-4 夹具名称夹具名称三爪自定心卡盘 设备名称及型号设备名称及型号TPX6111B/2 卧式镗床 材料名称及牌号材料名称及牌号 42CrMo 硬度硬度 HB217 工序名称工序名称镗削工序号工序号 3 切削用量切削用量刀具刀具量具量具 工步号工步号工步内容工步内容 n nf fa ap p 编编 号号 名名 称称 编编 号号 名称名称 1 粗镗 700 r/min0.15mm/r2mm0101 内径千分尺 2 精镗 950r/min0.1mm/r0.1mm02 镗 刀 02 内径千分尺 签名签名王建新共共 1 页页 第第 1 页页 - 35 - 数控拉削加工工序卡 零件名称零件名称扁套零件零件图号零件图号 CM380MA4.3.3-4 夹具名称夹具名称拉床专用卡盘 设备名称及型号设备名称及型号LG5110KG 立式拉床 材料名称及牌号材料名称及牌号 42CrMo 硬度硬度 HB217 工序名称工序名称拉削工序号工序号 4 切削参数切削参数刀具刀具量具量具 工步号工步号工步内容工步内容 V Va af fF F 编编 号号 名名 称称 编编 号号 名称名称 1 粗拉 5m/min0.04mm1310N0101 游标卡尺 2 精拉 3m/min0.04mm1310N02 键 槽 拉 刀 02 内径千分尺 签名签名王建新共共 1 页页 第第 1 页页 - 36 - 数控铣削加工工序卡 零件名称零件名称扁套零件零件图号零件图号 CM380MA4.3.3-4 夹具名称夹具名称 立式气动卡 盘 设备名称及型号设备名称及型号VMC/650 数控铣床 材料名称及牌材料名称及牌 号号 42CrMo 硬度硬度 HB217 工序名称工序名称铣削 工序工序 号号 5 切削用量切削用量刀具刀具量具量具 工步号工步号工步内容工步内容 n nVfVfa ap p 编号编号名称名称 编编 号号 名称名称 1 粗铣 1500r/min100mm/min2mm01 铣刀 01 游标卡 尺 2 精铣 3000r/min100mm/min0.5mm02 铣刀 02 内径千 分尺 3 打螺纹孔 1200r/min100mm/min2mm03 麻花钻 03 游标卡 尺 4 攻螺纹 400r/min100mm/min1mm04 螺纹铣 刀 签名签名王建新共共 1 1 页页第第 1 页页 - 37 - 数控铣削加工工序卡 零件名称零件名称扁套零件零件图号零件图号 CM380MA4.3.3-4 夹具名称夹具名称V 型块 设备名称及型号设备名称及型号VMC/650 数控铣床 材料名称及牌号材料名称及牌号 42CrMo 硬度硬度 HB217 工序名称工序名称 曲面孔的 加工 工序工序 号号 6 切削用量切削用量刀具刀具量具量具 工步号工步号工步内容工步内容 n nVfVfa ap p 编编 号号 名称名称 编编 号号 名称名称 1 打孔 1200r/min100mm/min2mm01 麻花 钻 01 游标 卡尺 签名签名王建新共共 1 页页第第 1 页页 - 38 - 数控铣削加工工序卡 零件名称零件名称扁套零件零件图号零件图号 CM380MA4.3.3-4 夹具名称夹具名称V 型块 设备名称及型号设备名称及型号VMC/650 数控铣床 材料名称及牌号材料名称及牌号 42CrMo 硬度硬度 HB217 工序名称工序名称 掉头加工 曲面孔 工序工序 号号 7 切削用量切削用量刀具刀具量具量具 工步号工步号工步内容工步内容 n nVfVfa ap p 编编 号号 名称名称 编编 号号 名称名称 1 打孔 1200r/min100mm/min2mm01 麻花 钻 01 游标 卡尺 签名签名王建新共共 1 页页第第 1 页页 - 39 - 附录 5 套零件加工工艺过程卡 产品名称产品名