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毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 1 页 毕业论文毕业论文( (设计设计) ) 题目：题目：转向节数控车加工工艺分析 姓 名 学 号 所 在学院名称机电工程学院 专 业 名 称机械制造与自动化 指 导教师姓名 指 导教师职称 完成时间：年月日 目录目录 摘要4 关键词:.4 abstract4 key words:4 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 2 页 一数控车床概述5 1.数控车床概念5 2.数控机床的组成5 3.数控机床的发展趋势5 二转向节的结构分类和发展状况7 1.转向节分类7 2.转向节的应用范围及发展7 3.转向节国内外研发现状8 三.转向节数控车加工的工艺分析方法.9 1工艺分析的流程与方法.9 2、转向节的结构与工艺性分析.9 2.1 基准的定义10 2.2 定位基准的选择则. 10 2.3 粗精基准的选择原则11 2.4 形位公差和加工要求的分析12 四、机床的选择原则.13 五、数控车加工刀具和切削用量的选择.14 1.刀具的选择与工艺分析.14 2.数控车加工转向节刀具的选择.15 六、数控车转向节加工工艺规程设计.16 1.工艺规程设计遵循的原则.16 2 数控车加工路线及进给路线的分析 .17 七数控车削过程中的工艺方案与问题.19 1.数控加工工序.19 2.车刀刀位点的选择.19 3.分层切削时刀具的终止位置.20 4.“让刀”时刀补值的确定.20 5.可转位刀具刀片形状的选择.20 6.切槽的走刀路线.21 7.问题综合分析小结.21 八. 个人小结.22 参考文献：.23 致 谢：.24 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 3 页 摘要摘要 数控车床精度高，产品质量稳定，且自动化程度数控机床与普通机床相比， 其优越性是显而易见的，不仅零件加工极高，可减轻工人的 体力劳动强度，大 大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 4 页 本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位愈来 愈显得重要。本设计是关于数控车削加工转向节的加工工序，流程及其工艺分 析。现代社会，汽车越来越普遍，越来越走向大众化，大批量的汽车生产显得 很重要，而新兴加工技术的发展是这一切变得更加的容易了。数控技术的引用 使得转向节这一汽车重要零部件在生产的高效性，高精度性，高可靠性方面有 了很大改进与提高。 关键词关键词: :数控 车床 转向节 工序 加工 工艺分析 abstractabstract compared with ordinary tool machine, numerical control machines advantage is obvious, not only parts processing precision is high, the product quality is stable, and high degree of automation, can reduce the physical labor intensity of the workers, enhanced the production efficiency, in particular nc machine tools can perform common machine difficult to complete or simply cant processing of the complex curved surface parts processing, thus nc machine tools in mechanical manufacturing in the position more and more important. the design of nc turning steering knuckle processing procedures, processes and technology analysis. in modern society, the car is becoming more and more widespread, more and more popularization, large quantities of car production is very important, and new processing technology development is all the more easy. cnc technology references make the steering knuckle of the important components in the production of high efficiency, high precision, high reliability has been improved greatly and improve. keykey wordswords: : numericalcontrol lathe steeringknuckle process process analysis 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 5 页 一数控车床数控车床概述概述 1.1.数控车床概念数控车床概念 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术 的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普 通机床相比，其优越性 是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定， 且自动化程度极高，可减轻工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别 值得一提的是数控机床可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。 2.2.数控机床的组成数控机床的组成 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。 1.控制 介质：以指令的形式记载各种加工信息； 2.数控装置：接受输入的加工信息， 经数控装置运算处理，向伺服系统发出相应的脉 冲； 3.伺服系统：把数控装 置的脉冲信号转换成机床运动部件的机械位移；用于实现数控 机床的进给伺服 控制和主轴伺服控制。 4.机械系统：包括，主轴部分、进给系统、刀库和自动 换刀装置(atc)、自动托盘交 换装置(apc)等。 3.3.数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放 性是当今数控机床行业的主要发展方向。 数控技术的问世已有 40 多年的历史，它是由机械学、控制学、电子学、计 算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性新型学科。技术发展的需要对 21 世纪的数控技术提出了更高的要求。个性化的发展趋势 1.高速化、高精度化、 高可靠性高速化：提高进给速度与提高主轴转速。 高精度化：其精度从微米级 到亚微米级，乃至纳米级(高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的 可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 6 页 的约束。 2.复合化 数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、 攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高 生产的柔性。 3.智能化 智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量 方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、 简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以 及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。 4.柔性化、集成化 当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、 加工中心和数控复合加工机床)、线（fmc、fms、ftl、fml）向面(工段车间独 立制造岛 fa)、体（cims、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面 向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求 及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域 的基础技术。 个性化是市场适应性发展趋势当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产 品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化 要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐 开放性是体系结构的发展趋新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性 有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并通过形 式向外提供统一的应用程序接口。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。 目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 数控系统开放化已经成为数控系统 的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运 行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生 产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷 制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 7 页 制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。 二转向节的结构二转向节的结构分类和发展状况分类和发展状况 转向节是汽车重要安全零部件，全世界的行业人士都及其重视其安全特性， 充分认识其安全特性对转向节的加工有着特别重要的作用，并应贯穿到整个制 造过程的控制。 1.1.转向节分类转向节分类 分体式主要用于乘用车（轿车），整体式主要用于商用车（货车）；整体 式又分为独立悬挂转向节和非独立悬挂转向节。从毛坯角度讲，整体式的锻造 毛坯都属于比较有技术复杂系数的产品，对于机加，非独立悬挂转向节的加工 比较有典型意义，下面所阐述的主要内容就是以非独立悬挂转向节作为标本来 分析，起到触类旁通的作用。毛坯主要以锻件为主，也有采用铸造毛坯的，但 比较少。毛坯的锻造工艺主要为劈叉、拔杆、预锻、终锻等工序组成，一般的 锻造手册都可以查阅到这种典型工艺，国内的毛坯厂家比较多，网上可查。 2.2.转向节的应用范围及发展转向节的应用范围及发展 汽车是重要的运输工具，是科学技术发展水平的标志。同时也是 20 世纪最 显著的人文标志之一。它改变了人们的生活方式、时空和价值观念。为人类社 会的物质财富和精神文明做出了巨大的贡献。汽车是产业关联度高、规模效益 明显、资金和技术密集的重要产品，又是唯一兼有大批量、高精度、群众性消 费特征的全球化产业，也是唯一的一种零件以万计、产量以百万计、保有量以 亿计，并惠及全人类的高科技产品。汽车工业由于其资金密集、技术密集、人 才密集、综合性强、经济效益高的特点，使得世界各个工业发达国家几乎无一 例外地把汽车工业作国民经济的支柱产业。汽车的研制、生产、销售、运营， 与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起着重要的 推动作用。 转向节是汽车上的关键零件，它既支撑车体重量，又传递转向力矩和承受 前轮刹车制动力矩，因此对其机械性能和外形结构要求严格，是汽车上的重要 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 8 页 安全零件之一。转向节包括转向节轴和转向节臂。转向节一般采用锻造毛坯件， 经机械加工成为一个复杂的空间受力件。转向节圆锥轴上装有一对单列圆锥滚 子轴承，使转向节与前轮毂、前轮制动器相连。其圆锥轴端采用螺母紧固轴承 与轮毂，这样就能使转向节承受来自地面的支承力、滚动阻力和制动力。其上 端球销通过纵向拉力杆与车架连接于一体，并与整车相连，从而约束了转向节 沿x、y方向的位移和转动，使其仅能沿z方向移动和旋转。转向节的转向节臂上 有两个球头销分别与转向纵拉杆、横拉杆相连以保证左右两轮同步转向。由此 可见，转向节承受着车辆转向系统较大的负荷。 3.3.转向节国内外研发现状转向节国内外研发现状 由于汽车转向节使用的重要性和形状的特殊性，国内外对转向节的结构和 强度分析予以高度的重视，对其进行了深入的研究，取得了一定的研究成果。 在国内，北京机电研究所、吉林工业大学、机械工业部第四设计院、中国 重汽公司、山东光岳转向节总厂、安庆百协锻造厂等单位对转向节进行了比较 深入研究。郑州轻工业学院机电工程学院的韩国立等提出了概率有限元分析， 并得出影响其可靠性的主要因素是外负荷和弹性模量。河南师范学院的冯彬彩 建立了斯太尔转向节的实体模型，并对转向节的受力依照紧急制动工况、侧滑 工况和越过不平路面工况等三种危险工况进行强度分析。机械与汽车工程学院 的张红旗等实用ansys对客车转向节进行了受力分析。天津大学武一合肥工业大 学民等利用nsranpartan对农用车转向节结构进行了有限元计算，并对结构变 化对应力分布的影响进行了计算同济大学汽车学院的蔡智健等通过有限元建 立某轿车转向节模型。机械加工方面，佳木斯煤矿机械厂的张风岩等对转向节 的机械加工进行了有效的研究，极大提高了生产效率。这些研究工作对汽车转 向节设计生产提供了宝贵的经验。 我国开始从事这方面的研究与应用比较晚。虽然在机械设计中采用最优化 技术的历史很短，但其进展的速度却是十分惊人的。无论在机构综合、通用机 械零部件设计，还是在各种专业机械和工艺装备的设计都由于采用了最优化技 术而取得了显著成果。我国汽车工业不断引进和采用新技术，特别是汽车 cad、cae、cam一体化的进步，这为我国汽车工业独立自主开发创造了良好的条 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 9 页 件。 三三. .转向节数控车加工的工艺分析方法转向节数控车加工的工艺分析方法 转向节是车辆转向系的重要部件之一，运行工况比较复杂，使用是否安全 可靠，直接危及人、车安全。由于其使用环境的特殊性，故要求其转向节的使 用寿命应达到5万小时以上。转向节承受转向轮的负载，以及路面传递来的冲击 力，同时还传递来自转向器的转向力实现对汽车行使方向的控制。因此，在强 度，抗冲击性、疲劳强度以及可靠性方面都有很高的要求，基于此，对于其研 究具有极其重大的意义。 1 1工艺分析的流程与方法工艺分析的流程与方法 本次课题是对汽车转向节进行数控车加工的工艺过程设计，并根据工艺流 程制编相应的工序卡片，制定工艺路线时候需要考虑的问题有怎样选择定位基 准，怎样确定加工方法，怎样确定加工顺序以及热处理，检验等其他工序。因 此在对所加工的零件进行加工工艺分析的时候就需要编写详细的机械加工工艺 流程，注明工序与工步以及加工简图，检验方法，技术要求，生产设备主轴转 速、进给量，加工余量等等方面来分析。 2 2、转向节的结构与工艺性分析、转向节的结构与工艺性分析 此次设计分析的零件为汽车转向节，是连接方向盘转向轴与转向传动轴的 零件，它是汽车转向系的一部分。零件工作时承受的压力和扭矩很大，其结构 较复杂。转向节叉形部分的主销孔用于插入主销，使转向节与前桥的前梁左右 拳部连接为一体。转向节轴杆部分的两个外圆轴颈用于安装两个圆锥滚子轴承。 两个圆锥滚子轴承的外圆则安装在前轮毂的轴承孔中，而前轮毂与前轮辐、前 轮胎和前制动器是连接为一个整体的。由此可见，转向节是连接汽车前梁和前 轮的一个必不可少的关键零件。因此，转向节的制造必须全面达到设计图样和 各项技术条件的要求。 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 10 页 2.12.1 基准的定义基准的定义 基准是机械制造中应用十分广泛的一个概念，机械产品从设计时零件尺寸 的标注，制造时工件的定位，校验时尺寸的测量，一直到装配时零部件的的装 配位置确定等，都要用到基准的概念。基准就是用来确定生产对象上几何关系 所依据的点，线或面。在工件加工的工序图中，用来确定本工序加工表面位置 的基准，称为工序基准。可通过工序图上标注的加工尺寸与形位公差来确定工 序基准。在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据 的那些点、线、面，称为基准。 2.22.2 定位基准的选择原则定位基准的选择原则 关于定位基准有几种不同看法。我所在学校选用的书采用下述观点：当工 件以回转面（圆柱面、圆锥面、球面等）与定位元件接触或配合时，工件上的 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 11 页 回转面成为定位基面，其轴线称为定位基准。 工件以平面与定位元件接触时，工件上那个实际存在的面试定位基面，她 的理想状态（平面度误差为零）是定位基准。如果工件上的这个平面是精加工 过的，形状误差很小，可认为定位基面就是定位基准。同样，定位元件以平面 限位时如果这个面得形状误差很小，也可认为限位基面就是限位基准。 2.32.3 粗精基准的选择原则粗精基准的选择原则 定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。 基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难， 甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。定位基准有精基准和粗 基准之分，用毛坯上未经加工的表面做定位基准，这样的定位基准为粗基准； 用加工过的表面作为定位基准，这种定位基准称为精基准。在选择定位基准时 既要先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑选用哪一组表面作为粗基 准才能把精基准加工出来。 2.3.1 粗基准的选择原则 1.保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 2.合理分配加工余量的原则 3.便于装夹的原则 4.粗基准不得重复使用的原则 对于转向节的粗基准而言，以转向节支承轴颈的毛坯表面作粗基准来车削 端面及轴承孔，再以轴承孔为基准，来加工内侧孔和沟槽，符合基准不重复原 则，所以，在此次的分析中选择前转向节支撑轴颈的毛坯表面为粗基准。 2.3.2 精基准的选择原则 1基准重合原则，应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可 以避免由于基准不重合引起的定位误差。 2. 统一基准原则，选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面， 以保证各加工表面之间的相对位置关系。 3. 互为基准原则，当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时， 可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 12 页 4. 自为基准原则，一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以 加工表面自身为精基准。 在数控车加工过程中，是以转向节支撑轴颈的毛坯表面作粗基准来加工轴 承孔和端面，并且是以轴承孔为统一的基准来进行其他表面的加工，因此可以 选择轴承孔的中心作为统一的基准，因此在此次的加工中可以作为精基准。 2.42.4 形位公差和加工要求的分析形位公差和加工要求的分析 零件的机械加工过程中不仅会产生尺寸误差，还会产生形状误差和位置误 差加工后的零件不仅有尺寸误差，构成零件几何特征的点、线、面的实际形状 或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置还不可避免地存在差异，这种 形状上的差异就是形状误差，而相互位置的差异就是位置误差，统称为形位误 差在此次的数控车加工转向节的课题中，主要形位公差要求如下： 圆柱度 垂 直度 0.06 0.05a 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 13 页 四、机床的选择四、机床的选择原则原则 普通机床的优点是加工灵活性大，适应性强，对人的技术要求很高，易于 维护，但加工精度不高，容易受到人为因素的影响，另外工人的劳动强度大。 数控机床的优点是能够实现较高的加工精度（普通的加工精度能达到 0.001） ， 而且批量加工时不考虑刀具影响的话，尺寸一致性好，工人的劳动强度低，对 工人的技术要求不高，但是数控加工的灵活性相对于普通车床来说很差，很多 普车能随便拿来就能加工的零件相对数控车来说难度很大，首先需要有较高的 编程水平，既然是编程就需要时间，所以数控不适合用来加工单件，数量少的 零件，虽然现在有很多自动编程软件，但是与实际要求的还是有些差距的，在 机床的利用率上自动编程软件还是有些不太实用，不能很好的发挥机床的效率。 关于数控的发展，还是要看社会环境的，总的来说，现在的数控机床已经越来 越往高智能方向发展了。对人的依赖程度会越来越低，但是在以后很长一段时 间内普通机床是不会退出历史舞台的。 综合考虑普通机床和数控机床的特点，又考虑到本产品是批量生产，所以 选择 cyk6150 卧式数控车床来进行此次课题的研究分析。 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 14 页 五、数控车加工刀具和切削用量的选择五、数控车加工刀具和切削用量的选择 刀具在切削时要承受很大的切削力、冲击和振动，所以刀具材料要具有足 够的抗弯强度和抗冲击强度、韧度，适当的提高强度和韧度，较少刀具脆性破 损的发生。专用刀具设计是工艺装备设计的重要组成部分。在刀具的选择上， 要根据具体的计算和成本的预算来选择合适的刀具。综合分析必须考虑各个方 面的问题。 1.1.刀具的选择刀具的选择与工艺分析与工艺分析 刀具材料可分为工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢） 、高速钢、硬质合 金、陶瓷和超硬材料（包括金刚石、立方氮化硼）五大类。 与碳素工具钢相比，高速钢突出的性能特点是热硬性很高，在切削温度高 达 500650时，仍能保持 60hrc 的高硬度，因此允许切削速度可提高 12 倍（25m/min30m/min） 。同时，高速钢还具有较高的耐磨性以及较高的 强度和韧性。 与硬质合金相比，高速钢的最大优点是可加工性好并具有良好的综合力学 性能。高速钢的退火硬度为 207hbs255hbs,与优质中高碳钢的退火硬度相近， 能够用一般材料刀具顺利切削加工出各种复杂形状；在加热状态下 （9001100）能反复锻打制成所需的毛坯；高速钢的抗弯强度是硬质合金 的 35 倍，冲击韧性是硬质合金的 610 倍；经过仔细研磨，高速钢钝圆半径 可小于 15m，其锋利性比硬质合金优良。刀具在切削时要承受很大的切削力， 冲击和振动，所以刀具材料要具有足够的抗弯强度和抗冲击强度、韧度，适当 的提高强度和韧度，减少刀具脆性破损的发生。刀具材料是决定刀具切削性能 的根本因素，对于加工效率、加工成本、加工质量、以及刀具耐用度影响很大。 使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有 10m/min 左右；20 世纪初出现了 高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30 年代出现了硬质合金，切 削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现， 使切削速度提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具 材料的发展。 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 15 页 不同刀具品种和不同加工条件对刀具的性能要求又有所不同。总体上来讲， 切削加工刀具材料应具备以下基本性能。 （1）足够的硬度 铣刀、镗刀、等刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬 度，否则在高温、高压下，就不能保持刀具正确的几何形状。例如碳素工具钢 的硬度为 62hrc；高速钢的硬度为 6370hrc；硬质合金的硬度为 8993hra。刀 具材料的硬度大小顺序为；金刚石立方氮化硼陶瓷金属陶瓷硬质合金高速 钢工具钢。 （2）足够的强度和韧性 刀具切削部分的材料在切削时要承受很大的切削力、 冲击力和振动等，如果刀具材料没有足够的强度和韧性，刀具就产生脆行断裂 和崩刃等。 （3）足够的耐磨性和耐热性 刀具材料的耐磨性和耐热性是指抵抗磨损的能 力。一般来说，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料的耐热性是指所 能承受的高温性能，同时具备很好的抗氧化能力。 （4）工艺性能好 为了便于制造。要求刀具材料应具备较好的可加工性，如 压制成型性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能、磨削加工 性能等。 （5）经济性好 性价比是评价新型刀具材料的重要指标之一，也是正确选用 刀具材料，降低加工成本的重要依据之一。 综上所述，高速钢的切削性能比工具钢好得多，而可加工性能又比硬质合 金好的多，因此到目前为止，高速钢仍是世界各国制造复杂、精密和成型刀具 的基本材料，是应用最广泛的刀具材料之一。 2.2.数控车加工转向节刀具的选择数控车加工转向节刀具的选择 1.轴承孔粗加工，选用粗镗刀一把 2.内侧孔和防尘孔的加工，选用的是反镗刀一把 3.轴承孔精加工工序，选择精镗刀一把 4.车槽工序，选用车槽刀一把 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 16 页 六、数控车转向节加工工艺规程设计六、数控车转向节加工工艺规程设计 1.工艺规程设计遵循的原则工艺规程设计遵循的原则 （1）必须可靠保证零件图纸上所有技术要求的实现：即保证质量，并提高工作 效率。 （2）保证经济上的合理性：即要成本低，消耗要小。 （3）保证良好的安全工作条件：尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全，创 造良好的工作环境。 （4）要从实际出发：所指定的工艺规程应立足于本企业实际条件，并具有先进 性，尽量采用新工艺、新技术、新材料。 （5）所指定的工艺规程随着实践的检验和工艺技术的发展与设备的更新，应能 不断的修订完善。 影响转向节的机械加工工艺过程的因素很多，期中主要是生产类型,同时 还要考虑企业的现有设备状况。对于成批生产，虽然按流水线的生产方式进行， 但并没有严格的节拍，生产中以普通机床为主进行机械加工，也采用部分专用 机床和专用夹具。对于大量，加工过程按比较严格的节拍在流水生产线上进行 或在自动生产线上进行。 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 17 页 2 2 数控车加工路线及进给路线的数控车加工路线及进给路线的分析分析 零件 过程/ 编号 11.11.2 过程 名称/ 操作 描述 轴 承 孔 加 工 车轴承孔端面，粗加工轴承孔加工内侧孔及防尘孔 生产 设备 数 控 车 粗镗刀反镗刀 编 号 123456 产 品 端 面 位 置 端 面 位 置 端 面 位 置 孔径尺寸 孔径尺寸 孔 径 位 置 防 尘 尺 寸 位 置 尺 寸 位 置 尺 寸 特 性 过 程 主 轴 转 速 进 给 量 主 轴 转 速 进 给 量 规 范 / 公 差 155.5 70.1 41.5 13 直径 71 直径 63 300-500r/min 40-60mm/min 直径 78（6） 直径 76 6.5 14 300-500r/min 40-60mm/min 方 法 技 术 测 量 卡尺 （0- 1500.02） 高度尺（0- 3000.02） 卡 尺 （0- 1500.02 ） 复查参 数 卡 尺（0- 1500.02 ） 卡板 bydlk- 301 深度 尺 （0- 1500.02 ） 复查参数 控制 方法 自检自检自检自检自检自检 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 18 页 零件 过程 /编 号 1.31.4 过程 名称 /操 作描 述 轴承孔精加工，保证各处尺寸要求车槽工序 生产 设备 精镗刀 车槽刀 编 号 789101112 1 13 1 1415 产 品 轴 承 孔 径 圆 柱 度 粗 糙 度 轴承孔位 置 槽 宽 孔 径 孔 槽 位 置 垂 直 度 特 性 过 程 主轴转速 进给 量 主 轴 转 速 进 给 量 规 范 / 公 差 直径 69 0.015 2.2 41 300-500r/min 300-500r/min 40-60mm/min 2.9 直径 74 36.5 0.05 300-500r/min 40-60mm/min 方 法 技 术 测 量 内径表 目 测 深度尺 （0- 1500.02） 复查参数 沟槽卡 尺（0- 1500.02 ） 卡板 卡板 bydlk- 301 复查参 数 控制 方法 自检自检自检 自检 自检 自检 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 19 页 七数控七数控车削过程中的工艺方案与问题车削过程中的工艺方案与问题 理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控 机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设 备，它的效率高于普通机床的 23 倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须 在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。 数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要 因素。在加工的工艺选择与工序的设计方面需要注意的有很多的问题，对此总 结出来一些问题的解决方案与设计要求的解决办法。 1 1.数控加工工序数控加工工序 数控加工工序的划分在数控机床上加工零件，工序比较集中，一次装夹应 尽可能完成全部工序，常用的工序划分原则有以下两种。 保证精度原则，数控加工具有工序集中的条件，粗、精加工常在一次装夹中完 成，以保证零件的加工精度，当热变形和切削力变形对零件的加工精度影响较 大时，应将粗、精加工分开进行。提高生产效率的原则，数控加工中，为减少 换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再 换另一把 刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位 时，应以最短的路线到达各加工部位。实际生产中，数控加工常按刀具或加工 表面划分工序。 2 2.车刀刀位点的选择车刀刀位点的选择 数控加工中，数控程序应描述出刀具相对于工件的运动轨迹。在数控车削 中，工件表面的形成取决于运动着的刀刃包络线的位置和形状，但在程序编制 中，只需描述刀具系统上某一选定点的轨迹即可。刀具的刀位点即为在程序编 制时，刀具上所选择的代表刀具所在位置的点，程序所描述的加工轨迹即为该 点的运动轨迹。 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 20 页 在数控车削中，从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点，但为了方 便编程和保证加工精度，刀位点的选择有一定的要求和技巧。在数控加工中， 刀位点的选择一般遵循以下规则:车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心，刀具刀位 点在选择时应注意：选择刀具上能够直接测量的点，刀位点与刀具长度预调时 的测定点应尽量一致，在可能的情况下，刀位点应直接与精度要求较高的尺寸 或难于测量的尺寸发生联系：所选择的刀位点能使刀具极限位置直接体现于程 序的运动指令中，编程人员应有习惯性的刀位点选择方法，不宜多变，所选定 的刀位点，在刀具调整图中应以图形标示。 3 3.分层切削时刀具的终止位置分层切削时刀具的终止位置 当某外圆表面的加工余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始要注 意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。如对分层切削时的终止位置作出层层递 退的安排，有利于延长粗加工刀具的使用寿命。 4 4.“让刀让刀”时刀补值的确定时刀补值的确定 对于薄壁工件，尤其是难切削材料的薄壁工件，切削时“让刀”现象严重， 导致所车削工件尺寸发生变化，一般是外圆变大，内孔变小。“让刀”主要是 由工件加工时的弹性变形引起，“让刀”程度与切削时的背吃刀量密切相关。 采用“等背吃刀深度法”，用刀补值作小范围调整，以减少“让刀”对加工精 度的影响。由于精加工过程与试切削过程采用相同的背吃刀量和同样的切削速 度和进给速度，切削抗力相同，工件相应的弹性变形相同，所输入的刀补值刚 好能抵消“让刀”所产生的变形，保证车削工件的尺寸精度。 5 5.可转位刀具刀片形状的选择可转位刀具刀片形状的选择 与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要 刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好：同时要 求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀 具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转 毕业设计 转向节数控车加工工艺分析 毕业设计 共 24 页 第 21 页 位刀片。 数控车削中广泛采用机夹可转位刀具，它是提高数控加工生产率，保证产品质 量的重要手段。可转位车刀刀，片种类繁多，使用最广的是菱形刀片，其次是 三角形刀片、圆形刀片及切槽刀片。菱形刀片按其菱形锐角不同有 80、55 和 35三类。 80 菱形刀片刀尖角大小适中，刀片既有较好的强度、散热性 和耐用度，又能装配成主偏角略大于 90的刀具，用于端面、外圆、内孔、台 阶的加工。同时，这种刀片的可夹固性好，可用刀片底面及非切削位置上的 80刀尖角的相邻两侧面定位，定位方式可靠，且刀尖位置精度仅与刀片本身 的外形尺寸精度相关，转位精度较高，适合数控车削。 35菱形刀片因其刀尖 角小，干涉现象少，多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。 6.6.切槽的走刀路线切槽的走刀路线 较深的槽型，在数控车床上常用切槽刀加工，如果刀宽等于要求加工的槽 宽，则切槽刀一次切槽刀位，若以较窄的切槽刀加工较宽的槽型，则应分多次 切入。合理的切削路线是：先切中间，再切左右。因为刀刃两侧的圆角半径通 常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径，左右两刀切下时，当刀具接近槽底， 需要各走一段圆弧。如果中间的一刀不提前切削，就不能为这两段圆弧的走刀 创造必要的条件。即使刀刃两侧圆角半径与工件槽底两侧的圆角半径一致，仍 以中间先切一刀为好，因这一刀切下时，刀刃两侧的负荷是均等的，后面的两 刀，一刀是左侧负荷重，一刀是右侧负荷重，刀具的磨损还是均匀的。机夹式 的切槽刀不宜安排横走刀，只宜直切。 7.7.问题综合分析小结问题综合分析小结 数控加工的程序是数控机床的指令性文件，数控机床受控于程序指令，加 工的全过程是按程序指令自动进行，数控加工程序不仅包括零件的工艺过程， 还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床的运动过程，数控加工的工 艺更加详细，其工艺方案的好坏直接影响机床效率的发挥和零件加工质量，在 实际生产中应特别重视。