配合件的数控车削加工与编程毕业设计定位座

论文题目配合件的工艺与编程摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题如对刀点、加工路线等也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床加工，其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很多，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。本课题对异性体、复杂的曲线、多工艺复合化加工进行探索，设计出三种切实可行的工艺流程及工艺装备。在产品的加工过程中，工件在夹具内的定位和夹紧显得特别重要。须根据六点定位对产品进行合理的定位，欠定位、完全定位还是过定位都须根据实际的生产过程决定。夹具是涵盖了从加工到组装的几乎所有操作过程的一种装夹设备。由于大量的加工操作需要装夹，夹具设计在制造系统中就变得非常重要，它直接影响加工质量，生产率和制造成本。本文通过分析结构特点和加工要求，制定了一套较合理的夹具设计，从而为保证该零件的加工精度将提供一种经济实用的工艺装备，具有一定的实用价值。通过对各种定位夹紧装置的分析比较，选择并组合了一套既能够满足加工要求的，又比较简洁的装置，并对各工步进行数控编程。关键词数控加工，工艺流程，工艺装备，夹具设计,加工方案,进给路线目录1绪论12零件分析221零件的结构特点2221零件图纸的工艺分析2222加工内容以及相关要求3223加工要点分析3224零件图纸上的尺寸标注3225分析变形情况3226零件的精度要求43毛坯的选择431分析毛坯的加工余量432零件毛坯形状及余量的确定44机床的选择45零件加工定位基准的选择551工件的装夹552零件粗基准的选择553零件精基准的选择66选择并确定工艺装备661刀具尺寸的选择662刀具材料的选择7621刀具材料性能7622各种刀具材料763量具的使用表864切削用量的确定8641主轴转速的确定9642进给速度的确定10643背吃刀量的确定117切削液的选择128工艺方案的制订1281加工方案的制订1282刀具卡片的制订1383工艺过程卡1484工序卡169程序编制3110加工零件39101建立工件坐标系39102对刀及刀补设定39103加工零件过程3911精度检验40总结41致谢42参考文献43附录441绪论随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈,产品更新速度越来越快,复杂形状的零件越来越多,精度要求越来越高,多品种、小批量生产的比重明显增加,激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高速高质量加工要求。科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。他不仅能够提高品质质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件，但是采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资，以及较长的生产周期，只有在大批量的生产条件下，才会有显著的经济效益。随着消费向个性化发展，单件小批量多品种产品占到7080，这类产品的零件一般采用通用机床来加工。而通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于进一步提高生产率和保证质量。特别是由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助靠模和仿行机床或者借助画线和样板用手工操作的方法来完成，其加工精度和生产率受到极大影响。为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的，能够适应产品频繁变化的“柔性”自动化机床。数控机床才得已产生和发展。数控技术是数字控制（NUMERICALCONTROL）技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，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，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。采用数控技术的控制系统称为数控系统（NUMERICALCONTROLSYSTEM）。根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。安装有数控系统的机床称为数控机床。它是数控系统与机床本体的结合体。数控车床是数控系统与车床本体的结合体；数控车床是数控系统与车床本体的结合体。除此之外还有数控线切割机床和数控加工中心等。数控机床是具有高附加值的技术密集型产品，是集机械、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种现代技术为一体的高度机电一体化设备。数控机床的产生使传统的机械加工发生了巨大的变化，这不仅表现在复杂工件的制造成为可能，更表现在采用了数控技术后使生产加工过程真正实现了自动化。高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。数控加工取代传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势，但由于历史的原因，传统的加工设备与先进的数控机床并存，是目前乃至今后很长一段时期内大多数制造企业的设备现状。如何从工艺的角度根据各企业的设备现状、产品生产规模、零件结构形式与加工精度要求等方面来合理地进行产品工艺方案设计，充分发挥企业现有数控设备与传统设备的加工效率，使企业设备资源与人力资源得到充分利用，需要从多个方面来探讨。其中数控编程系统正向集成化，网络化和智能化方向发展。本课题来源于生产，是对所学知识的应用，它包括了所学的全部知识，在数控专业上具有代表性，而且提高了综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试，零件的加工运用到了所学的AUTOCAD、CAXA制造工程师软件、机床操作、子程序、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列的内容。这将所学到的理论知识充分运用到了实际加工中，切实做到了理论与实践的有机结合。2零件分析21零件的结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，主要要求如下1尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。轴类零件中支承轴颈的精度要求最高，为IT5IT7；配合轴颈的尺寸精度要求可以低一些，为IT6IT9。2形状精度高。3位置精度高，其一般轴的径向跳动为001003，高精度的轴为00010005。4表面粗糙度比一般的零件高，支承轴颈和重要表面的表面粗糙度RA常为0108UM，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度RA为0832UM。轴类零件一般常用的材料有45钢、40CR合金钢、轴承钢GCR15和弹簧钢65MN，还有20CRMOTI、20MN2B、20CR等。轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸件。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。所以除了光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻件。另外轴类零件的毛坯还需要经过热处理。轴的结构设计原则1节约材料，减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸，或大的截面系数的截面形状。2易于轴上零件的精确定位，稳固装配拆卸和调整。3采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施。4便于加工制造和保证精度。轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点1零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。2渗碳件加工工艺路线一般为下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或车槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。3粗基准选择有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。4精基准选择要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。221零件图纸的工艺分析在了解零件形状和结构之后，应检查零件视图是否正确、足够，表达是否直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标准是否齐全、合理等。本次设计的工件为轴数控加工工艺规程制订，零件的图纸包括一张零件图。其中零件图中的图形都是采用主视图的画法，这样就已经能够表达清楚零件的各部分尺寸。图纸当中有对台阶回转件数控加工工艺规程制订各部分表面粗糙度的要求大部分为32M。零件的精度要求需要从尺寸公差、表面粗糙度等方面综合分析。图21零件图模型正面模型反面图22零件的三维模型222加工内容以及相关要求该轴类零件由圆柱、螺纹和槽等表面组成。零件材料为45号钢，无热处理要求，该零件进行精加工通过上述分析，可以采用下面的工艺措施选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工，机床名称CJK6032A数控机床,如下图所示。如图21所示，根据图样零件的数据显示选择毛坯为直径120MMX90MM的棒料。此零件外型规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求较高。零件结构较为适中，包含了外轮廓，切槽，且大部分的尺寸均达到IT8IT7级精度。工件选用三爪自定心卡盘装夹，由于该零件形状所以把零件分为两步骤完成先车基准（零件左端面）车零件最大外圆110车60外轮廓钻铰孔17车台阶孔45车退刀槽465X245然后调头装夹车70台阶孔车退刀槽315X2钻孔2XM5以及4XM6铣槽2条105宽的槽。（1）技术要求轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。（2）毛坯选择轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为120MM，材料45钢，在锯床上按90MM长度下料。（3）定位基准选择轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。（4）轴类零件的预备加工车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有直毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。切断用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。（5）热处理工序毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。（6）加工工序的划分一般可按下列方法进行刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。以加工部位分序法对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。以粗、精加工分序法对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。（7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8）走刀路线和对刀点选择走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。相关参数如下1零件螺纹外径、圆锥、倒角角、外圆和台阶可一次加工，加工是要注意保证加工不干涉。2为便于装夹，坯件左端预车出加持部分，右端也应先车出并钻好中心孔，毛坯用料为直径120MM棒料。3该零件在加工中只需要一次装夹加工，从图纸上进行尺寸标注分析工件坐标系的工件原点应选择定在零件装夹后的右端面圆心处O（0，0）点。223工艺分析零件结构工艺性好还是差对其工艺过程的影响非常大，不同结构的零件尽管都能满足使用性能要求，但它们的加工方法和制造成本却可能有很大的差别。良好的结构工艺性就是指在满足使用性能的前提下，能以较高的生产率和最低的成本而方便地加工出来。零件结构工艺性审查是一项复杂而细致的工作，要凭借丰富的实践经验和理论知识。审查时，发现问题应向设计部门提出修改意见加以改进。首先我们应当清楚工艺安排应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号都要符合相应标准。由于该零件有内孔、内螺纹、钻孔、切槽、外螺纹、外表面需要加工，且各表面之间有较高的尺寸精度和长度的要求，考虑到数控机床具有在一次安装下加工出多个表面的特点，因此该零件加工适宜采用工序集中的方式，这样就使每道工序加工内容很多，工艺路线变短。选用工序集中的方式加工不仅能够保证加工精度、充分利用了现有设备，而且也减少了工件装夹次数，利于保证表面间的位置精度，缩短了生产加工时间，大大提高了劳动生产率。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。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。零件的外形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。零件的技术要求包括下列几个方面（1）加工表面的尺寸精度（2）主要加工表面的形状精度（3）主要加工表面之间的相互位置精度（4）加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求（5）热处理要求（6）其他要求（如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。特别要分析主要表面的技术要求，因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。该零件在加工时要保证它的各项精度指标，如各项尺寸精度、表面粗糙度等。224刀具的选择和切削参数车削用量的选择原则是（1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量AP，其次选择一个较大的进给量F,最后确定一个合适的切削进度V。增大背吃刀量AP可使走刀次数减少，增大进给量F有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。（2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量AP和进给量F，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度V。（3）零件的加工高度H（1/41/6）RD，以保证刀具有足够的刚度。切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用模拟方法确定。同时，使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。刀具选择的结果如下表32刀具的切削参数225分析变形情况由于该零件为普通轴类零件，在加工过程中用三角卡盘不容易变形，所以应采用合理的加工方式。在加工的过程中选用合理的切削参数、刀具、夹具等。226零件的精度要求该零件最高精度等级为IT10级，外轮廓四周、型腔以及上表面的粗糙度为RA63M，其它表面粗糙度均为RA125M，比较容易加工。3毛坯的选择所谓毛坯的加工余量，就是指使加工表面达到所需的精度和表面的质量而应切除的多余金属层的厚度。零件在进行数控车削加工时，由于加工过程的自动化，使用余量的大小，如何安装、装夹等问题在选用毛坯时就要仔细考虑好，否则，如果毛坯不适合数控车削加工，加工时将很难进行下去，根据经验，列举以下几点加工步骤刀具切削参数主轴转速序号加工内容刀具规格N/RMIN1进给速度VF/MMMIN类型材料1粗加工外轮廓（T01）93外圆偏刀硬质合金7002002精加工外轮廓（T02）93外圆偏刀6301603切螺纹退刀槽（T03）切槽刀500805内孔车刀（T05）内圆偏刀5002006麻花钻（T06）莫氏350030031分析毛坯的加工余量该图的毛坯采用45钢，因为我考虑到我们学校现有的设备和自身的经济条件等问题，所以采用棒料，毛坯尺寸毛坯的外形尺寸为50102进行加工，要采用数控加工，其加工面都要具有充分的加工余量。32分析毛坯的装夹主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次安装中完成所以的加工表面。4机床的选择根据零件的结构、形状、精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号，由于该零件由平面、凹槽、圆弧等组成。41根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型由于本人设计的是轴类零件，单件小批量生产，适合单工位连续加工，由于该件为精度要求较高、表面粗糙度要求较高、表面形状复杂的回转体零件，而数控车床刚性好，制造和对刀精度高，而毛坯的规格是50102,以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要求较高、表面粗糙度要求较高、表面形状复杂的回转体的零件，在普通机床上不容易加工，所以需要采用数控车床加工。42根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格1机床加工尺寸范围应与零件的外轮廓相适应。2机床的工作精度应与工序的精度要求相适应。3机床的生产效率应与零件的生产类型相适应。4机床的选择应考虑车间现有设备条件,尽量采用现有设备。本次加工的零件为回转体,长度为90毫米,最大直径为120毫米,零件是由圆圆柱、曲面、孔等组成的,形状比较复杂。各精度要求较高。而数控机床最大回转直径320厘米,主轴转速（RPM）2002000,快速进给速度（MM/MIN）3000,最大工件距离（MM）750,横溜板上最大回转直径MM160数控车床可用于加工复杂轴、盘类的零件。数控车床机床主轴采用高性能的变频无级调速驱动系统,具有过载保护功能。数控车床步进或交流伺服驱动,进给传动采用预载荷滚珠丝杆驱动,定位精度高。数控车床采用四工位电动刀架,适合复杂形状零件的加工。数控机床满足所需的加工要求,学校现有设备本工件选择华中数控车床所以我采用了CK6132S卧式数控机床。43根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级选择机床的精度等级应根据典型零件关键部位加工精度要求来定，数控机床精度一般可分为为普通型和精密型两种。另外还有一些经济性数控机床配置开环伺服系统的则精度更低一些，每台机床的精度检验项目很多，但反应数控机床关键精度的项目只有几项。一项是机床的基础部件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度等的要求，如工作台面的平面度，各坐标方向移动的直线度和相互垂直度，X、Y（立式）或X、Z（卧式）坐标方向移动时工作台面的平行度，X坐标方向移动时工作台面T型槽侧面的平行度等；另一项是对机床主轴的要求，如主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱移动时主轴轴线的平行度，主轴轴线与工作台面的垂直度或平行度等。由于零件的加工精度要求较高，结合实际设备的选用，我加工的零件符合普通型数控加工机床，所以我选择CK6132S来加工我所设计的零件。5零件定位基准及装夹方式的确定正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度，确定各表面加工顺序和夹具结构的设计都有很大影响。因此，定位基准的选择是一个很重要的问题。51选择定位基准（1）粗基准的选择原则选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意尽快获得精基面。本综合轴的加工应遵循的原则有（1）合理分配加工余量原则（2）保证零件相互位置要求原则（3）夹紧原则（4）不重复使用原则本次设计的台阶回转件粗基准的选择遵循的是合理分配加工余量原则，所选的基准为零件的外圆柱表面。2）精基准的选择原则选择精基准时，主要考虑保证加工精度。本综合轴数控加工工艺规程制订的加工应遵循的原则有（1）基准重合原则综合轴数控加工工艺规程制订为轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合误差。（2）自为基准原则选择加工表面本身作为定位基准，本零件对加工表面没有太高的尺寸精度要求，所以不必考虑此原则。（3）互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（4）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。无论是精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还相互矛盾的，因此，选择根据实际情况分析，权衡利弊，保证其主要要求。本次设计的台阶回转件数控加工艺规程制订精基准的选择遵循的是基准重合原则，台阶回转件数控加工工艺规程制订轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合误差。由于毛坯已经确定采用钢棒，比较适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。钢料的毛坯精度较高,硬度较大，外圆柱表面的毛坯余量均匀。所以，可以直接采用钢料的外圆柱表面作为粗加工定位基准。以毛坯的外圆柱表面作为粗定位基准，加工出零件的精加工定为基准。这样可以确保重要表面的精加工余量，采用外圆柱表面作为粗加工定位基准，达到了简单、方便、快捷的目的。缩短了加工时间，提高了生产效率。52确定工件的装夹方式常用装夹方式1在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。三爪自定心卡盘装卡工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，所以适用于装夹外形规则的中小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。反爪用于装夹直径较大的工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工后的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。2在两顶尖之间装夹对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需要找正，装夹精度高，但必须先在工件的两端面钻出中心孔。该装夹方式适用与多工序加工或精加工。3用卡盘和顶尖装夹用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性差。因此，车削质量较大工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支撑，或利用工件的工作台面限位。这种方法比较安全，能承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以应用广泛。4用双三爪自定心卡盘装夹对于精度要求较高、变形要求小的细长轴类零件可采用双主轴驱动式数控车床加工，机床两主轴轴线同轴、转动同步，零件两端同时分别有三爪自定心卡盘装夹并带动旋转，这样可以减少切削加工时切削力矩引起的工件扭转变形。通过对零件图的分析,我设计的零件为了方便加工,选用三爪卡盘装夹即可。54选择对刀方式及对刀点对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置的关系点,是确定共建坐标系与机床坐标系的关系点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。本零件采用手动对刀。541正确选择对刀方式对刀方式分为机内对刀和机外对刀,本次因为加工的使用的刀具比较少,所以采用机内对刀。对刀方法1试切对刀采用G92指令建立工件坐标系对刀采用G54G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀改变参考点位置，通过回参考点直接对刀多刀加工时的对刀利用刀具长度补偿功能对刀2机外对刀仪对刀3ATC对刀4自动对刀其操作步骤为A将所用刀具装到自动回转刀架上并使主轴中速转动；B手动移动刀具沿Z方向靠近工件，直至刀刃轻微接触到工件表面，即产生切屑；C保持X坐标不变，将刀具沿Z向退离工件，测量工件直径，记下数值并输入到刀偏表的相应刀号的Z坐标处；D手动移动刀具沿Z方向靠近工件轻微接触工件端面，然后沿X方向车削工件，即产生切屑；E保持Z坐标不变，将刀具沿X方向退离工件，在刀偏表中相应刀号的X坐标处输入0；F依次将所用刀具进行对刀；G对完所有刀具后在外圆刀刀号的X磨损处输入04542选择合理的对刀点及换刀点正确选择对刀点对刀点可以设在被加工零件上,也可以设在与零件定位基准有固尺寸联系的夹具的某一位置或机床上。其选择原则如下对刀点的位置容易确定；能够方便换刀,以便与换刀点重合；采用G54G95建立工件坐标系时,对刀点应与工件坐标系原点重合；批量加工时,为应用调整法获得尺寸,即一次对刀可加工一批工件,对刀点应选在夹具定位元件的起始基准上,并将编程原点与定位基准重合,以便直接按定位基准对刀或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上,以方便对刀。由于选择了G54来建立工件坐标系对刀,所以刀位点就与工件坐标系原点重合。所以对刀点就选在工件上。这样对刀点的位置就容易确定,换刀就很容易,可以直接从对刀点进给到换刀点。缩短了刀具的空行程,缩短了加工时间。正确选择换刀点数控程序中指定用于换刀的位置点。在数控车床上加工工件时,需要经常换刀,在程序编制时,就要设置换刀点。换刀点的位置应避免与工件,夹具和机床干涉。普通数控车床的换刀点由编程人员指定,通常将其与对刀点重合。由于是用G54建立的工件坐标系,对刀点在工件上,换刀点就无法与对刀点重合。为了使换刀点不与工件,夹具和机床干涉,缩短空行程的原则我把换刀点设立在X100，Z100的位置上。6制定合理的加工方案51合理划分数控加工序对于多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工的零件,工序的划分自然以机床为单位来进行。而对于需要很少的数控机床就能加工完零件全部内容的情况,数控加工工序的划分一般按照下列方法进行以一次安装所进行的加工作为一道工序。以一个完整数控程序连续加工的内容作为一道工序。以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序。以粗、精加工划分工序。所以综合考虑具体情况和经济性,机床设备、现有的工装设备等因素,为了更好的完成加工,我模拟了2个加工工序方案。方案一以装夹划分需要两道工序。工序一，第一次装夹然后进行粗精加工使工件达到加工精度。工序二，掉头装夹进行粗精加工。方案二以粗精加工划分需要两道工序。工序一，第一次装夹然后进行粗加工，掉头再进行粗加工。工序二，装夹工件进行精加工，再掉头，再进行精加工。经过比较方案二要比方案一多装夹2次，在同样保证加工精度的情况下明显方案一更为方便快捷提高了工作效率所以我选择方案一做为我设计的零件的数控加工序，以一次安装所进行的加工作为一道工序,以安装的加工作为工序,我的零件共需要两次装夹,分别进行粗加工、精加工。这样两道工序就能完成零间的加工,定位基准可以得到很好的保证,不会出现定位误差。每次装夹都要对刀,这样就只对刀两次,保证了刀位误差。52确定各工序的工步顺序、进给路线，绘制走刀路线图。制定零件数控车削加工工步顺序一般遵循下列原则先粗后精；近后远；内外交叉；保证工件加工刚度原则；同一把刀能加工的内容连续加工原则。粗加工首先加工粗加工按照外形把多余的地方去掉粗车出基本的外形以便精加工的进行。精加工使零件达到所要求的加工精度。62刀具材料的选择621刀具材料性能切削用刀具材料应具备的性能如表61所示表61切削用刀具材料应具备的性能材料刀具使用时的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能高硬度耐磨损性化学稳定良好耐氧化性、耐挎散性高韧性耐崩刃性破损性低亲和性耐熔点、凝点、粘力性高耐热性耐塑性变形性磨削成型性能良好刀具制造的高生产率热传导能力良好耐热冲击性耐热裂纹性锋刃性良好刃口锋利表面质量好微小切削可能622各种刀具材料1高速钢在C60仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击性较弱。不适合高速切削和硬的材料。2硬质合金具有较高的红硬性，能在CCO10080保持较好的加工性能，允许切削速度就高速刚的410倍。复合碳化物系硬质合金在车削金属的切削中显示出极好的性能。于是，硬质合金得到了很大的普及。3陶瓷加工中陶瓷刀具很容易因热裂纹产生崩刃等损伤，且切削温度易较高。陶瓷刀具因其材质的化学稳定性好、硬度高，在耐热合金等难加工材料的加工中有广泛的应用。4立方氮化硼主要适用于高速加工。5聚晶金刚石适用于高效地加工有色金属和非金属材料，能得到高精度、高光亮的加工表面，使其在高精加工领域中得到了普及。数控机床对刀具的要求与普通机床的切削相比，数控机床对刀具的要求更高。不仅要精度、刚度好、耐用度高而且尺寸稳定，安装调整方便。从以上刀具材料看，金刚石的硬度、耐磨性最高，递次降低到高速钢但材料的韧性则是高速钢最高，金刚石最低。在数控机床中，采用最广泛的是硬质合金类。因为这类材料目前从经济性、适应性、多样性、工艺性等各方面，综合效果都优于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石。但是根据零件材料和我院数控基地刀具的实际情况，我选用了高速钢刀具加工零件。63量具的使用表量具的使用表如表62所示表62量具表名称规格用途游标卡尺002MM主要用于测量内、外尺寸和深度等千分尺025MM75100MM主要用于长度测量工具直尺0100MM主要用来测量工件的长度和垂直度64切削用量的确定制定切削用量，是在选择好刀具材料和几何角度的基础上，确定背吃刀量进给量和切削速度制定切削用量的原则，是在保证加工质量降低成本和提高生产率的前提下，使AP、F、VC的乘积最大。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高。粗加工时应选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。精加工时应根据加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面粗糙度要求，选取最小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度。641主轴转速的确定主轴转速NR/MINN1000（VC/D）（公式62）公式中VC切削速度，单位M/MIND车刀直径，单位MM由于每把刀计算方式相同，现选取粗、精车平面20的立车刀为例说明其计算过程。根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。如表63所示表63切削速度工件材料硬度/HBS切削速度CV/M/MIN高速钢车刀硬质合金车刀钢2251842661502253251236541203254256213675铸铁190213666150190260918459016032045102130铝70120100200200400从理论上讲，切削速度VC的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑取粗车时CV20M/MIN精车时CV25M/MIN代入62式中粗N（100020）/（31420）精N（100025）/（31420）3184R/MIN398R/MIN642进给速度的确定在保证机床、刀具不超出工件精度充许的数值，表面粗糙度值不太大的前提下，尽量选择大的进给量，粗加工时限制进给量的主要是切削力，半精加工和精加工时，限制进给量的主要是表面粗糙度。切削进给量F是切削时单位时间内工件与车刀沿进方向的相对位移，单位为MM/MIN。它与车刀转速N、车刀齿数Z及每齿进给量FZ（MM/Z）的关系为FFZZN（公式63）公示中Z车刀齿数单位（MM/MIN）FZ车刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量（MM/Z）每齿进给量FZ的选取主要取决与工具材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工具材料的强度和硬度越高，FZ越小，反之越大。硬质合金车刀的每齿进给量高于同类高速钢车刀。车刀每齿进给量如表64所示表64车刀每齿进给量ZF工件材料每齿进给量ZF/（MM/Z）粗车精车高速钢车刀硬质合金车刀高速钢车刀硬质合金车刀钢010015010025002005010015铸铁012020015030铝006020010025005010002005综合选取粗车ZF008MM/Z精车ZF005MM/Z车刀齿数Z3上面计算出粗N3184R/MIN精N398R/MIN将它们代入式子63计算。粗车时F0083318精车时F005339876MM/MIN60MM/MIN切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。643背吃刀量的确定主要根据机床刀具和工件的刚度允许的情况下。粗加工（RA1080UM）时，一次进给尽可能切削全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达810MM。半精加工（RA12510UM）时，背吃刀量取为052MM。精加工（RA032125UM）时，背吃刀量取为0104MM。最好一次切净余量，以提高生产效率。根据零件材料和我院刀具性能考虑，粗加工时AP2MM；精加工时AP05MM；从这当中选择最为合适，即提高了生产效率，又可延长刀具使用寿命。7切削液的选择合理的选择切削液可以改善工件与刀具间的摩擦状况降低切削力和切削温度，减轻刀具摩损减小工件的热变形，从而可以提高刀具耐用度提高加工效率和加工质量。切削液具有冷却、润滑、清洗、防锈的作用，因此在数控加工中使用切削液是一个必须的选择。常用的冷却液主要有三种表71所示表71常用冷却液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、极压添加剂或油性润滑切削液应根据工件材料，刀具材料，加工方法和技术要求等具体情况进行选用。下述几条供参考（1）高速的刀具红硬性差，需采用切削液，硬质合金刀具红硬性好，一般不加切削液；若硬质合金刀具使用切削液，必须连续、充分的浇注；不能间断。（2）切削铸铁和铝合金时，一般不用切削液。如要使用切削液，选用煤油为宜。（3）粗加工时，以冷却为主，可选用水溶液或低浓度的乳化液，精加工时，主要以润滑为主，可选用切削油或浓度高的乳化液。（4）低速加工时，可选用油性较好的切削油；重切削时，可选用极压切削液。综上所述根据我选择的材料铸铁我选择乳化液为冷却液。它的主要作用是冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。52典型轴类零件加工工艺（1）确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工既先从右到左进行外轮廓粗车（留05MM余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。（2）选择刀具1）车端面选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。2粗、精车外圆（因为程序选用G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，KR90度,KR60度E30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验3车槽选用硬质合金车槽刀（刀长12MM，刀宽3MM）4车螺纹选用60度硬质合金外螺纹车刀（3）选择切削用量表35切削用量选择主轴转速S/R/MIN进给量F/MM/R背吃刀量AP/MM粗车外圆8000115精车外圆80000502粗车螺纹701504精车螺纹701501切槽115004数控加工刀具卡片表31刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金端面45度车刀1粗、精车端面2T02硬质合金90度车刀1粗、精车外轮廓左偏刀3T03硬质合金车槽刀1切槽4T0460度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹用以上数据编制工艺卡如下表32数控加工工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O1111三爪自定心卡盘CJK6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速R/MIN进给速度MM/R背吃刀量MM备注1车端面T0145度刀50001手动2粗车外轮廓T0290度防型刀8000115自动3精车外圆轮廓T0290度防型刀80000502自动4切槽T03切槽刀115004自动工序号程序编号夹具名称使用设备车间00202222三爪自定心卡盘CJK6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速R/MIN进给速度MM/R背吃刀量MM备注1车端面T0145度刀50001手动2粗车外轮廓T0290度防型刀8000115自动3精车外圆轮廓T0290度防型刀80000502自动4切退刀槽T03切槽刀115004自动编制审核批准年月日共页第页53加工坐标系设置（1）建立工件坐标系图13坐标系设定（2）试切法对刀在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置，即通常所说的对刀问题。在数控车床上，目前常用的对刀方法为试切对刀法。将工件安装好之后，先用MDI方式操作机床，用已选好的刀具将工件端面车一刀，然后保持刀具在纵向（Z）尺寸不变，沿横向（X）退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为Z0，如图34（A）用同样的方法，再将工件的表面车一刀，然后保持刀具在横向上的尺寸不变，从纵向退刀，停止主轴转动，再量出工件车削后的直径如图34（B）根据长度和直径，既可确定刀具在工件坐标系中的位置。其他各刀都需要进行以上操作，从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。图34（A）Z轴方向对刀图34（B）X轴方向对刀（3）选择切削用量表35切削用量选择主轴转速S/R/MIN进给量F/MM/R背吃刀量AP/MM粗车外圆8000115精车外圆80000502切槽115004车削三角形螺纹用数控车床车削螺纹相对于用普通车床车削螺纹来说是比较省心的，但本人认为要车好高质量的螺纹还是要过好参数工艺关、刀具关、编程关和检测关。车削螺纹工件的螺纹参数和工艺要求1、确定螺纹大径、中径、小径。外螺纹大径（公称直径D）一般应车得比基本尺寸小0204MM（约013P），保证车好螺纹后牙顶处有0125P的宽度（P是螺距）。具体数值应参照基准制来选择，基轴制的值应小些，基孔制则可大些。中径D2D06495P，在中径处螺纹牙厚和槽宽相等。小径的计算公式为D1D13P。则在上例中的参数分别是D296298，D228701，D1274。2、螺柱右端面要倒角至螺纹小径，左边加工退刀槽。3、确定背吃刀量。螺纹切削用量的选择应根据工件材料的螺距大小以及所处的加工位置等因素来决定。前几次的进给用量可大些，以后每次进给切削用量应逐渐减小。切削速度应选低些，粗车时每次切深03MM左右，最后留余量02MM；精车时每次切深0102MM左右，粗精车的总切深为13P。经过总结，本人列出下表仅供参照。表1米制螺纹切削的进给次数与背吃刀量（MM）二、车刀的选择、刃磨和安装螺纹车刀的选择主要考虑刀具、形状和几何角度等三个方面。高速钢车刀用于加工塑性（钢件）材料的螺纹工件；白钢刀刃磨螺的纹车刀，适用于加工大螺距的螺纹和精密丝等工件；硬质合金螺纹车刀适用于加工脆性材料（铸铁）和高速切削塑性工件。车刀的几何角度有三个（1）刀尖角应等于牙型角，车削普通三角形螺纹是60O；（2）前角一般为0O15O，螺纹车刀的径向前角对牙形角有很大的影响，对精度高的螺纹径向前角可适当取小一些（约0O5O）；（3）后角一般为5O10O，因螺纹升角的影响，两后角大小应该磨成不同，进刀方向一面应稍大一些。但对大直径、小螺距的三角形螺纹，这种影响可忽略不计。刃磨车刀时要根据粗、精车的要求，刃磨出合理的前、后角。粗车刀前角大，后角小，精车刀则相反。车刀的左右刀刃必须是直线，无崩刃