毕业设计（论文）-椭圆组合件数控车削加工工艺与编程（全套图纸） .pdf

毕业设计说明书 1 前 言 毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节，它不但是对我 们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验，也是为以后从事专业技术工作做个强 而有力的铺垫。 本次我的设计题目是组合件，在设计之前对此类零件没有太多了解，经过多次调查 研究和指导老师的细心指导下,使我能够很好的完成这次设计。 此次设计不但培养了我们 综合运用所学知识分析和解决本专业一般技术问题的能力，而且也进一步巩固扩大和深 化了我们所学的基本理论、基本知识和基本操作技能，同时也培养了我们树立正确的设 计思想和生产观念、经济观念、全局观念，养成了理论联系实际和严谨的工作作风，培 养我们掌握机械加工的一般工艺规程和方法，独立正确的使用技术文献资料和正确的表 达自己设计思想的能力。 首先，我积极地查阅相关资料，对零件图进行了仔细的研究，了解了现场工作情况， 然后，向老师认真的请教了加工工艺过程及方法等技术性问题，为自己进行毕业设计做 好准备。通过以上学习，使我了解了本组零件的结构，生产纲领和生产条件，并确定其 重要加工表面。老师的辅导与分析，让我能综合运用所学过的理论知识和方法，正确地 制定一个零件的机械加工工艺规程，从而保证零件的加工质量、生产率和经济性；能较 熟练地使用有关的手册，图表资料及技术参考书，也能够较熟练应用工艺计算的方法， 正确地进行工艺计算，熟练掌握一般零件的数控编程方法，机床的操作以及零件的数控 加工。最后说明书来阐述了关于零件的有关内容及加工工艺过程等几个重要方面，认真 地完成了整个设计的过程。 在此，对给予我大力支持和热情帮助的老师们表示忠心的感谢。由于个人能力有限， 经验欠缺，因此，文中错误，不妥之处在所难免，恳请各位领导及老师批评指正。 全套图纸，三维加 153893706 毕业设计说明书 2 第一章:零件的分析 1.1 零件的结构工艺性分析 件 1 件 2 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经 济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有 必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工 作措施加以保证。 1.1.1 零件的形状分析 轴系组合件较为复杂，从外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的边面质量 ra1.6.外阶梯形圆柱表面质量 ra1.6，车 40 度的槽及椭圆左端的槽,内孔螺纹等的加工 难度较大内边面质量 ra1.6，右端外部椭圆留双边 1 mm。件二是椭圆,阶梯形圆柱质量 ra1.6, 外螺纹加工精度都很高。 大体加工过程： 加工件加工件二： 首先在车床上用外圆车刀粗加工， 倒角,车外螺纹, 用外圆车刀车椭圆,然后用手工切断.加工加工件一：先在车床用外圆粗车加工球面，车 40 度槽,倒角,内孔镗刀加工内孔,切内孔31 的槽,然后车 m30x1.5 的内螺纹,最后外圆 车刀加工椭圆. 1.1.2 零件的技术要求分析 零件图纸上标注的技术要求： 1.锐边倒角 c0.3 2.未注倒角 c1. 毕业设计说明书 3 3圆弧过渡光滑 4.未注尺寸公差按 gb/t1804-m 加工和效验 5.调质硬度 hrc30-35 1.1.3 零件的加工表面的分析 从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是： 1. 31 的槽：它的表面粗糙度是 ra1.6,而且其轴心线是设计基准。 2.m301.56h 的螺纹：此螺纹是一个标准螺纹，虽然没有特殊要求，但它在配合 时起传递扭矩的作用，故其配合精度要求高。 3.椭圆:表面粗糙度 ra3.2, 轴心线是设计基准。 4.球面:尺寸以确定,表面粗糙度 ra1.6,圆心是设计基准. 通过以上的分析可知，零件的结构较为简单，易于加工，具有一定的可行性。 1.2 零件的材料分析 零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要求，过早损伤 和破坏产生不良影响或经济效益差等。机械零件选材的一般原则是：首先满足使用性能 的要求，同时兼顾工艺性、经济性和环保性。对于轴类零件的选材应具有以下几点要求： 1.优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防止由于过载和冲击而引起 的变形和断裂。 2.高的疲劳极限，防止疲劳断裂。 3.良好的耐磨性。 4.在特殊条件工作时，还应有特殊要求。 本零件的材料是 45 号钢，它属于低淬透性合金调质钢，其力学性能是： 785 s mpa,685 b mpa,%9 5 =,%45=,47= k aj。 其化学成分是： 碳含量 0.37% 0.45%，铬含量 0.8%1.1%，锰含量 0.17%0.37%，硫含量 0.5%0.8% ，其中碳含量 过高、过低均不能满足经调质后获得良好综合力学性能的要求，主加元素为铬，在配以 硫、锰等合金元素，其作用是提高淬透性，强化铁素体和细化晶粒，因此，此钢的热处 理变形小，废品率低，因而降低了工艺成本。其热处理特点是：当原始组织为珠光体时， 预先热处理可采用正火或退火处理;该类钢最终热处理均采用淬火后在500-650的高温 回火工艺，即调质处理工艺，调质处理可使材料具有良好的综合力学性能。 材料长度的选择：件一取50*100，件二取50*80 的棒料 毕业设计说明书 4 第二章：毛坯的设计 2.1 确定零件的生产类型和生产纲领 生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地）生产专业化程度的分类，一般 分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型。它可根据生产纲领和产品及零件的特征 或工作地每月担负的工序数来具体划分。 生产纲领是指在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期常定为一年，所 以生产纲领也称年产量。 零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，其计算式为：n=qn(1+)(1+) n零件的年产量(件/年) q产品的年产量(台/年) n每台产品中，该零件的数量(件/台) 备品的百分率 废品的百分率 其中q500 n1 5% 2% 所以n=500(1+5%)(1+2%)=535.5 即即536(件件/年年) 由上所述，查机械制造工艺学中表 1-3 知该零件为中批生产。 2.2 确定零件毛坯的制造形式 毛坯是根据零件所要求的形状,工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产 对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工 工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。 2.2.1 毛坯的种类 常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冷压件等。 1.铸件:适用于形状复杂的毛坯。 2.锻件:适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般 用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。 3.型材：热轧型材的尺寸较大、精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧型材尺寸较小、 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。 4.焊接件: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,需经时效处理。 毕业设计说明书 5 5.冷压件：适用于形状复杂的板料零件,大多用于中小零件的大批量生产。 2.2.2 毛坯种类的选择 选择毛坯种类需考虑的因素有以下几点： 1.根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。 2.根据零件的功能选择毛坯。 3.根据生产类型选择毛坯。 4.根据具体生产条件选择毛坯。 2.2.3 毛坯的形状和尺寸的选择 确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差，其次将毛坯 加工余量叠加在零件的相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公 差。其总的要求是：减少“肥头大耳” ，实现少屑或无屑加工。因此，毛坯形状要力求接 近成品形状，以减少机械加工的劳动量。 本零件的大部分加工表面是回转体表面，根据本零件的生产纲领，年生产数量，经 济价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯为棒料。 因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本较低。根据本零件的结构特征和尺寸要求 及考虑到经济性，所以毛坯一件圆棒料的尺寸为50mm100mm,二件圆棒料的尺寸为 50mm80mm. 毕业设计说明书 6 第三章：零件工艺规程的设计 机械加工工艺规程是规定产品或零部件工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是指 导生产的主要技术文献，是组织和管理生产的基本依据，是新建和扩建工厂或车间的基 本资料，是进行技术交流的重要手段。 3.1 定位基准的选择 在制订零件的加工工艺规程时，正确地选择工件的基准有着很重要的意义。基准选 择的好坏不仅影响零件的加工位置精度， 而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。 基准有粗基准与精基准之分。选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的，因而分析 定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。 3.1.1 精基准的选择 1.基准重合原则:就是尽可能选用设计基准作为定位基准， 这样可以避免定位基准与设计 基准不重合而引起定位误差。 2.基准统一原则:位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准， 这样有 利于保证各加工表面的位置精度。 3 自为基准原则：当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为 定位基准，用于提高加工面本身的精度。 4 互为基准原则：为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀采 取此原则。 5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。 3.1.2 粗基准的选择 粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工表面 的余量，同时，要为后续工序提供精基准。 1.为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。 2.合理分配各加工面的加工余量。 3.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。 4.选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，毛刺等 缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。 由于本工件毛坯为棒料，所以采用50 棒料的外圆柱面为粗基准，车削零件一的左 毕业设计说明书 7 端，再以粗车后的圆柱面为粗基准，车削零件的右端，然后再以粗车后零件的回转轴心 分别对零件的沟槽、椭圆的左端槽及内孔,内孔槽,螺纹右端外部椭圆进行加工，保证各个 部位的尺寸精度及位置精度，然后以48 的右椭圆的端面为基准，加工零件的螺纹,阶梯 圆柱,内孔槽,最后以件一为基准,精加工件一的左端球面,阶梯圆柱,车槽,倒角及右端内 孔,车槽. 由以上分析可知本零件采用两种基准原则，一是基准重合原则，它是以零件的轴心 线为定位基准也是设计基准，对零件的外圆、内孔、槽以及螺纹等表面进行切削加工； 另一种是基准统一原则，它是多个加工表面都以一个基准作基准面加工定位的。 3.2 零件表面加工方法的选择 零件表面的加工应根据这些表面的加工要求和零件的结构特点及材料性质等因素， 而选用相应的加工方法。在选择某一表面的加工方法时，一般总是首先选定它的最终加 工方法，然后再逐一选定各有关前道工序的加工方法。加工方法选择的原则如下： 1.所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要 求和表面粗糙度要求相适应。 2.所选加工方法能够确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度的要求。 3.所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 4.加工方法要与生产类型相适应。 5.所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。 通过以上原则，本零件各主要表面加工方法为： 1.各回转表面,球面,椭圆及槽,倒角：车削加工 2.m30x1.5- 6h 的螺纹：车削加工 3.3 加工顺序的安排 3.3.1 加工阶段的划分 工件的加工质量要求较高时，应划分阶段。一般分为粗加工、半精加工和精加工三 个阶段。 粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的 加工过程。半精加工阶段是在粗加工和精加工之间进行的切削加工过程。精加工是从工 件上切除较少余量，所能达到的精度和表面质量都比较高的加工过程。划分加工阶段的 作用是： 1.避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。 2.避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影 响。 3.粗精加工阶段分开,可较及时地发现毛坯的缺陷,避免不必要的损失。 4.可以合理使用机床,使精密机床能较长期地保持其精度。 5.适应加工过程中安排热处理的需要。 3.3.2 工序的合理组合 毕业设计说明书 8 确定加工方法后，就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体 生产条件，确定工艺过程的工序数目。确定工序数目有两种基本原则可供选择： 1.工序集中 所谓工序集中,就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一工序的加工内容却较 多。其特点: 1).采用高效专用设备及工艺装备,生产率高。 2).工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产 周期。 3).工序数目少,可减少机床数量,操作工人数和生产面积,还可简化生产计划和生产 组织工作。 4).因采用。结构复杂的专用设备及工艺装备,便投资大,调数和维修复杂,生产准备 工作量大,转换新产品比较费时。 2.工序分散 所谓工序分散就是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,最少时即每道工序仅一个简单工步。其特点: 1).设备及工艺装备比较简单,调整和维修方便,工人容易掌握,生产准备工作量少,又易 于平衡工序时间,易适应产品更换。 2).可采用最合理的切削用量,减少基本时间。 3).设备数量多,操作工人多,占用生产面积大。 从生产批量或设备等方面考虑，本零件属于中批生产，虽然工序越集中，加工周期 越短，加工的精度也高，但是，本零件部分加工在普通机床上无法加工，所以粗精加工 必须在数控机床上一起完成，这样虽提高了生产率，但同时也提高了成本，也没有合理 的使用机床，因此，此零件采用工序集中原则。 3.3.3 加工顺序的安排 1机械加工工序的安排原则 1).对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯,应首先安排划线工序,为 精基准加工提供找正基准。 2).按“先基面后其它”的顺序,先加工精基准面。 3).在重要表面加工前,应对精基准进行修正。 4).按“先主后次，先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、 半精加工和精加工。 5).对于与主要表面后位置精度要求的次要表面,应安排在主要表面加工之后加工。 6).对于易出现废品的工序,精加工和光整加工可适当提前,一般情况主要表面的精加 工和光整加工应放在最后阶段进行。 2.热处理工序安排的原则 调质的目的是为了提高工件的综合力学性能， 减少工件的变形或为以后的表面热处理 毕业设计说明书 9 做好组织准备。因此，一般安排在粗加工后、精加工前进行，可以保证淬透性差的钢种 表面调质层（回火索氏体）的组织不被切削掉。 3.辅助工序安排的原则 1).中间检验一般安排在粗加工全部之后，精加工之前，送往外车间加工的前后，花 费工时较多和重要工序的前后。 2).荧光检验、磁力探伤等特种检验，主要用于表面质量的检验，通常安排在精加工 阶段。荧光检验如用于检验毛坯的裂纹，则安排在加工前。 3).电镀、涂层、发蓝、氧化等表面处理工序，一般安排在工艺过程的最后进行。 通过前面对定位基准的选择，零件表面加工方法的选择及加工顺序的安排的分析说 明，再结合本零件的结构特点及制定工艺路线的出发点：保证加工质量、提高生产率、 降低成本，从而获得最好的经济性。所以，此零件制定的工艺路线是： 00.下料 05.加工件 2 轮廓 10.加工件 1 左端轮廓 15.加工件 1 右端轮廓 20.加工件 1 右端内轮廓 25.打毛刺 30.清洗 35.最终检验 3.4 工艺的制定 3.4.1 工序基准的选择： 工序基准是在工艺图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准，所标定的位 置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求。 工序尺寸和工序技术要求的内容， 在加工后应进行测量，测量所用的基准称为测量基准，通常工序基准与测量基准重合。 对于设计基准尚未最后加工完毕的中间工序，应选各工序的定位基准作为工序基准 和测量基准。 在各表面的最后精加工时，当定位基准与设计基准重合时，虽然工序基准和测量基 准就应选用这个重合的基准；当所选定位基准未与设计基准重合时，在这两种基准都能 作为测量基准的情况下，工序基准的选择应注意以下几点： 1.选设计基准作为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减 少检验工作量。 2.当本工序中位置精度是由夹具保证而不需进行试切调整的情况， 应使工序基准与设 计基准重合。 3.对一次安装下的加工出来的各个表面， 各加工面之间的工序尺寸应选与设计尺寸一 致。 本零件在加工时，其轴向尺寸是以零件的两端作为工序基准，径向尺寸是以零件 毕业设计说明书 10 的轴心线作为工序基准。它的工序基准与设计基准重合，为加工和检测提供了方便。 3.4.2 确定工序尺寸的方法： 1.对外圆和内孔简单加工的情况工序尺寸可由后续加工的工序尺寸加上（对被包容 面）或减去（对包容面）公称工序余量而求得，工序公差按所加工方法的经济精度选定。 2.当工件上的位置尺寸精度或技术要求在工艺过程中是由两个甚至更多的工序所 间接保证时，需通过尺寸链计算，来确定有关工序尺寸，公差及技术要求。 3.对于同一位置尺寸方向有较多尺寸，加工时定位基准又需多次转换加工的工件， 由于工序尺寸相互联系的关系较复杂，就需要从整个工艺过程的角度用工艺尺寸链作综 合计算，以求出各工序尺寸、公差及技术要求。 根据本零件的加工工艺路线和技术要求，其工序尺寸确定如下： 工序 1：粗车件 2 轮廓 工步一：平端面 此端面经过两次车削，粗车和精车。查表知，其轧制件端面加工余量为 1m,粗车余 量为 0.5mm，车削后达到的表面粗糙度为 ra1.6。 工步二：粗车左端外轮廓 本工序采用粗车-半精车-精车的加工方式，经查表知，其切削余量为 2mm，故该工 序车削后基本尺寸应为 48+2=50mm，与该尺寸对应的公差值分别是 0.33mm，按入体原则 标注，工序尺寸为 0 33. 0 50mm,。 工步三：粗加工右端椭圆 留双边 1mm 余量 工序 2：加工件 1 轮廓 工步一：平端面 此工步同工序 10 中工步一，但其加工余量是 0.5mm。 工步二：粗车加工左端轮廓 此工步同工序 10 中工步二，其基本尺寸是 30+2=32mm，与该尺寸对应的公差值是 0.33mm，按入体原则标注，工序尺寸为 0 33. 0 32mm。 工步三：车外槽 槽宽 5，切削余量为 0 工步四：椭圆左端槽 槽宽 2，切削余量为 0 工步五：粗加工右端内孔 每次背吃刀量 1mm，退刀量 0.5mm 工步六：精加工右端内孔 切削余量为 0.1mm 工步七：车内槽 此槽是作为加工螺纹时的退刀槽，其工序尺寸应为31mm。 毕业设计说明书 11 工步八：车削内螺纹 查表知，m301.5-6h 的螺纹 ei=0，中径公差是 0.19mm，小径公差是 0.3mm。 3.4.3 加工余量的确定： 加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。其余量的大小对工艺过程有一定影 响，余量不足不能保证零件的加工质量，不但增加了机械加工的劳动量，而且增加了刀 具，能源及材料的消耗，从而增加了成本，降低了生产率，所以必需合理的安排加工余 量。确定加工余量的方法有查表法、经验仿计法和分析计算法。本零件采用查表法，参 照数控加工技术第二篇第四章加工余量表对本零件的加工余量所查结果如下： 表 3.1 加工表面 加工方案 余量（mm） 25 外圆 粗车 2.0 精车 0.1 切槽 车 2.0 外螺纹 车 0.1 椭圆 车 1.0 sr 球端面 钻 1.0 3.4.4 机床的选择: 零件的加工精度很大程度上取决于所用机床，因此必须合理的选择机床，对于单件 小批量生产一般选择通用机床；对于中批量则广泛采用专用机床、数控机床和组合机床。 在选择机床时应注意以下几点： 1. 机床的加工尺寸范围与零件外形尺寸相适应。 2. 机床精度与工件精度相适应。 3. 与现有加工条件相适应。 4. 机床的生产率应与工件的生产类型相适应。 本零件尺寸小、重量轻、属中批生产，其毛坯是棒料，加工余量较大，为了合理的 利用机床，故此零件在粗加工时选用普通机床，另外工件的某些部分在普通机床上很难 加工出来，又因此次设计着重练习的是对数控机床的熟练程度，故精加工时选择数控机 床,根据现有的生产条件，选择的机床型号是： ca6140 普通车床 cjk6032a 教学型数控车床 3.4.5 工艺装备的选择： 工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济性。应根 据生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。 1.夹具的选择： 毕业设计说明书 12 本零件是小批量生产，技术要求不太高，故采用通用夹具即可完成，因专用夹具的专 用性能强、成本高、不易转变，不可长时间地使用，选用夹具时要保证夹具的坐标系方 向相对固定，要协调零件和机床坐标系的尺寸关系：夹具上各零件应不妨碍机床对零件 各表面的加工。 根据以上所述和现有生产条件,本零件车削与铣削时均采用三爪卡盘进行装夹。 2.刀具的选择 在选择刀具方面,通常优先用通用夹具,对于不同材料的零件,一般都有适合将其切 削的刀具。刀具的选择不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量，与传统的加 工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚性好、耐用度高，而且 要求尺寸稳定，安装方便，这就要采用新型优质材料制造数控教工刀具，并优选刀具参 数。在选用刀具时应考虑工序种类，生产率，经济性，工件材料，生产批量，加工精度 及表面粗糙度与所用机床的性能选用了标准刀具。刀具材料应当选择高硬度、高耐磨性、 高耐热性的材料，并有足够的强度和韧性，较好的工艺。 根据以上所述和现场加工条件，本零件选用 yt 类硬质合金刀具进行加工. 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 xxxxxx 零件 名称 组合件 零件图号 xxxx 序号 刀具号 刀具名称规格 数量 加工表面 刀尖半径 /mm 备注 1 t01 93菱形外圆车刀 1 车外圆 0.2 2 t02 60外螺纹刀 1 车外螺纹 0.4 3 t03 外切槽刀 1 切外槽 0.3 4 t04 内孔镗刀 1 镗内孔 0.3 5 t05 60内螺纹刀 1 车内螺纹 0.4 6 t06 内切槽刀 1 切内槽 0.4 编制 汪世洋 审核 批准 共 1 页 第 1 页 3量具的选择 量具的选择主要是根据生产类型和检测的精度来选择，一般选用通用量具，对于尺 寸精度要求较高，检测不方便的选用专用量具，为了在机械加工过程中保证零件的加工 尺寸精度和提高测量效率的要求，需要恰当合理地选择相应的各种通用及专用量具。此 零件需选用的专用量具有： 椭圆专用样板 m26x1.5-6g m26 螺纹塞环规 椭圆弧专用样板 其它尺寸选用 0-50mm 外径千分尺、0-50mm 内径千分尺、0-150mm 游标卡尺即可。 毕业设计说明书 13 3.4.6 切削用量的确定 切削用量的合理选择,是指在保证加工质量的前提下,充分利用刀具和机床的性能, 获得高生产效率和低加工成本的切削用量三要素的最佳组合。 1.粗加工时切削用量的选择 粗加工时精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此选择粗加工用量时，要 尽可能保证较高的单位时间、金属切除量和必要的刀具耐用度，以提高生产率和降低成 本。先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量 p a；其次选择一个较大的进给量 f；最后确定 一个适合的切削速度 v。根据上述原则，选择粗加工切削用量，对于提高生产率、减少 刀具消耗、降低加工成本是比较有利的。 1）切削深度 p a的选择：应根据零件的加工余量和由夹具、机床、刀具和工件所组 成的工艺系统的刚性来确定。 2）进给量 f 的选择：限制进给量，提高的因素主要是切削力。 3）切削速度 v 的选择：主要受刀具耐用度和机床功率的限制。 2.精加工时切削用量的选择 精加工时的加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀，因此选择精加工 切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。精加工时 应选择较小的背吃刀量 p a和进给量 f，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的 要求。 1）切削深度 p a的选择：应根据精加工留下的余量来确定。 2）进给量 f 的选择：限制进给量，提高的主要因素是表面粗糙度。 3）切削速度 v 的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力也有所减小，也不 易产生积屑瘤和毛刺。 数控加工工艺卡片 卡 1 单位名称 xxxxxxx 产品名称或代号 零件名称 零件图号 使用设备 车间 件 1 1 xxxxxx 工序号 程序编号 夹具名称 1 o0001 三爪卡盘 工 步 号 工 步 作 业 内 容 刀具 号 刀具规 格 主轴 转速 进给 速度 背吃刀 量 备注 1 加工 93菱形外圆 t01 25x25 1000 100 1 自动 毕业设计说明书 14 2 粗加工外轮廓 t01 25x25 1000 150 1 自动 3 倒角 t01 16x16 1000 100 1 自动 4 精加工外轮廓 t01 25x25 1500 80 自动 5 车 60外螺纹 t02 16x16 1000 100 自动 6 车断件 1 t02 16x16 1000 50 手动 编制 汪世 洋 审 核 批 准 08 年 3 月 10 日 共 5 页 第 1 页 卡 2 单位名称 xxxxxxx 产品名称或代号 零件名称 零件图号 使用设备 车间 件 2 2 xxxxxx 工序号 程序编号 夹具名称 2 o0002 三爪卡盘 工 步 号 工 步 作 业 内 容 刀具 号 刀具 规格 主轴 转速 进给 速度 背吃刀 量 备注 1 加工 93菱形外圆 t01 25x25 800 150 1 自动 2 粗加工外轮廓 t01 25x25 1000 100 1 自动 3 精加工外轮廓 t01 25x25 1000 100 1 自动 编制 汪世 洋 审 核 批 准 08 年 3 月 10 日 共 5 页 第 2 页 卡 3 单位名称 xxxxxxx 产品名称或代号 零件名称 零件图号 使用设备 车间 件 1 1 xxxxxx 工序号 程序编号 夹具名称 3 o0004 三爪卡盘 工 步 号 工 步 作 业 内 容 刀具 号 刀具 规格 主轴 转速 进给 速度 背吃刀 量 备注 毕业设计说明书 15 1 加工 93菱形外圆 t01 25x25 1000 100 1 自动 2 粗加工外轮廓 t01 25x25 1000 150 1 自动 3 粗加工球面 t01 25x25 1000 100 2 自动 4 精加工外轮廓 t01 25x25 1500 80 1 自动 5 车外槽 t03 16x16 600 25 自动 6 精车槽底 t03 16x16 1000 80 自动 7 倒角 t03 16x16 1000 100 1 自动 编制 汪世 洋 审 核 批 准 08 年 3 月 10 日 共 5 页 第 3 页 卡 4 单位名称 xxxxxxx 产品名称或代号 零件名称 零件图号 使用设备 车间 件 3 1 xxxxxx 工序号 程序编号 夹具名称 4 o0005 三爪卡盘 工 步 号 工 步 作 业 内 容 刀具 号 刀具 规格 主轴 转速 进给 速度 背吃刀 量 备注 1 加工内镗孔 t04 25x25 800 150 1 自动 2 粗加工内镗孔 t04 25x25 800 150 1 自动 3 精加工内镗孔 t04 25x25 1200 80 1 自动 4 车内槽 t06 16x16 600 25 自动 5 加工内螺纹 t05 16x16 1000 100 手动 6 加工 93菱形外圆 t01 25x25 800 150 1 自动 编制 汪世 洋 审 核 批 准 08 年 3 月 10 日 共 5 页 第 4 页 毕业设计说明书 16 第四章：数控加工程序的编制 4.1 数控加工的特点 1.采用数控机床加工零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。 2.数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。 3.采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高23倍，尤其对某些复杂零件 的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。 4.可以实现一机多用。 5.采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造 条件。 4.2 数控编程方法及特点 4.2.1 数控编程的分类 数控编程一般分为两种：一种是手工编程，另一种是自动编程。 手工编程是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序 的输入和检验都是由工人完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程 序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济，及时，因此在点 位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件， 特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大， 有的无法编程序。 自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：计算机自动识图编程，编程 准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。本零件的凸轮加工就采用自动 编程来完成的。 4.2.2 编程零点及坐标系的选择 1.所选的编程原点及坐标系应使程序编制简单。 2.编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。 3.引起的加工误差小。 一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处。 4.2.3 对刀点的选择 对刀点是指在数控机床上加工零件时，刀具相对零件运动的起始点。对刀点应选择 在对刀方便、编程简单的地方。对于采用增量编程坐标系统的数控机床，对刀点可选择 在零件孔的中心上，夹具上的专用对刀孔上或两垂直平面（定位基面）的交线（即工件 零点）上，但所选的对刀点必须与零件定位基面有一定的坐标尺寸关系，这样才能确定 毕业设计说明书 17 机床坐标系与工件坐标系的关系。对于采用绝对编程坐标系统的数控机床，对刀点可选 在机床坐标系的机床零点上或距机床零点有确定坐标尺寸关系的点上。因为数控装置可 用指令控制自动返回参考点，不需要人工对刀，但在装夹零件时，工件坐标系与机床坐 标系必须要有确定的尺寸关系。 4.2.4 加工路线的确定 1.尽量缩短进给路线,减少空走刀行程,提高生产率。 2.合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。 3.保证加工零件精度和表面粗糙度的要求。 4.保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面干涉。 5.有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。 4.3 数控加工程序的内容 4.3.1 车床程序 件 2 左端加工程序: o0001 n5 g98 n10 t0101 s800 m3 n15 g0 x15 z3 n20 g71 u1.5 r1 n25 g71 p30 q70 u0.5 w0.1 f150 n30 g1 x25 n35 z0 n40 g1 z-30 n45 x28 n50 x29.8 z-31 n55 z-46.5 n60 x34.988 n65 z-50 n70 x50 n75 g0 x100 z50 n80 m5 n85 m0 n90 s1500 m3 f80 t0101 n95 g0 x51 z3 n100 g70 p30 q70 n105 g0 x100 z50 n110 g0 x32 z-5 毕业设计说明书 18 n115 g76 p10160 q80 r0.1 n120 g0 x100 z50 n125 g0 x100 z50 n130 m5 n135 m30 件件 2 右端加工程序右端加工程序: o0002 n5 g98 n10 t0101 s800 m3 f150 n15 g0 x51 z2 n20 #150=49 设置最大切削余量 49mm n25 if#150lt1 go to45 毛坯余量小于 1,则跳转到 n50 程序段 n30 m98 p003 调用椭圆子程序 n35 #150=#150- 2 每次背吃刀量双边 2mm n40 go to25 n45 g0 x100 z50 n50 m5 n55 m30 o0003 n5 #101=40 长半轴 n10 #102=24 短半轴 n15 #103=40 z 轴起始尺寸 n20 if#103lt8 g0 to50 判断是否走到 z 轴终点,是则跳到 n50 程序段 n25 #104=sqrt#101*#101- #103*#103 n30 #105=24*#104/40 x 轴变量 n35 g1 x2*#105+#150 z#103-40 椭圆插补 n40 #103=#103-0.5 z 轴步距,每次 0.5mm n45 go to20 跳转到 n20 程序段 n50 w-1 n55 g0 u2 n60 z2 n65 m99 件件 1 左端加工程序左端加工程序: n5 g98 n10 t0101 s800 m3 n15 g0 x51 z2 毕业设计说明书 19 n20 g71 u1.5 r1 n25 g71 p30 q65 u0.5 w0.1 f150 n30 g1 x0 n35 z0 n40 g3 x35.992 z-4.534 r38 n45 g1 z-28 n50 x41.992 n55 z-33 n60 x47.992 n65 z-60 n70 g0 x100 z50 n75 m5 n80 m0 n85 s1500 m3 f80 t0101 n90 g0 x51 z2 n95 g70 p30 q65 n100 g0 x100 z50 n105 m5 n110 m0 n115 t0303 s600 m3 f25 n120 g0 x51 z-38.862 n125 g1 x32.5 n130 g0 x51 n135 w-1 n140 g1 x32.272 n145 w1 n150 g0 x48 n155 g1 z-36 n160 x32.272 z-38.862 n165 g0 x48 n170 g1 z-42.724 n175 x32.272 z-39.862 n180 g0 x48 n185 z-51.586 n190 g1 x32.5 n195 g0 x48 毕业设计说明书 20 n200 z-55 n205 g1 x32.272 n210 z-51,586 n215 g0 x48 n220 w2.862 n225 g1 x32.272 w-2.862 n230 g0 x100 n235 z50 n240 m5 n245 m30 件件 1 右端加工程序右端加工程序: o0005 n5 g98 n10 t0404 s800 m3 n15 g0 x19.5 z2 n20 g71 u1 r0.5 n25 g71 p30 q70 u-0.5 w-0.1 f150 n30 g1 x37 n35 z0 n40 x35.02 z-1 n45 z-6 n50 x31 n55 z-12 n60 x28.5 z-13 n65 z-24 n70 x25 n75 g0 z100 n80 x100 n85 m5 n90 m0 n95 s1200 m3 t0404 f80 n100 g0 x39 z1 n105 g70 p30 q70 n110 g0 z100 n115 x100 n120 m5 毕业设计说明书 21 n125 m0 n130 s600 m3 t0606 f25 n135 g0 x26 z5 n140 z-22.5 n145 g1 x31 n150 x26 n155 z-24 n160 x31 n165 x26 n170 g0 z100 n175 x100 n180 m5 n185 m0 n190 s1000 m3 t0505 n195 g0 x26 n200 z3 n205 g76 p10160 q80 r0.1 n210 g76 x30.05 z-2