数控车床复合轴类毕业论文.doc

淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 复合轴数控车削加工工艺分复合轴数控车削加工工艺分 析析 学生姓名周文进 学 号23101124 系 部机电工程系 专 业数控技术 班 级231011 指导教师叶 畅 讲师 顾问教师 二一二年十一月 摘要 I 摘 要 本文选择复合轴类零件作为研究对象，依托所学知识，对复合轴类零件进 行详细的数控加工工艺分析。设计中通过对零件的图形分析，材料分析，选好 了加工毛胚，该零件为复合轴轴类零件，根据该零件的图纸及技术要求，对该 零件进行了详细的数控加工工艺分析及工艺路线的设计，根据分析的结果，确 定该零件的加工方法、装夹方法、定位基准、走到路线、热处理的安排、使用 刀具、切削用量、加工顺序安排、工步划分、设备选用等，并编制了该零件的 刀具卡片、数控加工工序卡片等，最后，才用手工编制了该零件的数控加工程 序。 关键词：关键词：复合轴 工艺分析 工步划分 数控加工工艺卡片 编程 目 录 II 目目 录录 绪绪 论论.1 第一章第一章 数控加工工艺基础概述数控加工工艺基础概述.3 1.1 数控加工工艺的特点和内容3 1.1.1 数控加工工艺的基本特点3 1.1.2 数控加工工艺的主要内容3 1.2 典型轴类零件使用数控加工的依据4 1.2.1 传统普通加工特点4 1.2.2 本零件采用数控加工的依据4 1.3 零件图的工艺分析4 1.4 拟订工艺路线5 1.4.1 表面加工方法的选择5 1.4.2 加工阶段的划分6 1.4.3 工序的划分7 1.4.4 热处理工序的安排7 1.4.5 辅助工序的安排8 1.4.6 工序间的衔接8 1.5 数控加工工艺规程的制定.8 1.5.1 零件图的工艺性分析8 1.5.2 装夹方案的确定9 1.5.3 切削用量的选择10 1.5.4 刀具选择的基本要求11 1.5.5 进给路线的确定11 1.6 数控加工工艺分析的步骤与方法.11 1.6.1 机床的合理选用12 1.6.2 数控加工零件工艺性分析12 1.6.3 加工方法的选择与加工方案的确定12 1.6.4 工序与工步的划分12 1.6.5 对刀点与换刀点的确定13 1.6.6 加工路线的确定13 1.6.7 切削参数的选取15 第二章第二章 复合轴数控车削加工工艺分析复合轴数控车削加工工艺分析.20 2.1 配合件的图纸分析20 2.2 零件加工工艺分析22 2.3 确定毛坯23 2.4 复合轴的加工工艺流程23 2.5 夹具选择与装夹方案的确定23 2.6 选择刀具及对刀.23 2.6.1 正确选择粗、精加工刀具23 2.6.2 确定对刀方式及对刀点25 2.6.3 合理确定换刀点25 2.7 走刀路线的确定25 目 录 III 2.8 该零件加工工序设计30 2.8.1 工序划分的原则30 2.8.2 加工工序划分的方法30 2.8.3 加工工序划分的原则31 第三章第三章 复合轴的程序及注意事项复合轴的程序及注意事项.40 3.1 程序清单40 3.2 复合轴加工注意事项48 第四章第四章 总结与展望总结与展望.49 致致 谢谢.50 参考文献参考文献.51 绪论 1 绪绪 论论 随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能精度和效率日趋 提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化，因此， 对机械产品的加工相应的提出了高精度高柔性与高度自动化的要求。 大批量生产的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为了提高产品的 质量和生产率，多采用专用的工艺装备、专用的自动化机床、专用的自动化产 线或自动化车间进行生产，尽管这类设备初次投资很大,生产准备周期长，产品 改型不易，因而是产品的开发周期增长。但是由于分摊在每个零件上的费用很 少，所以经济效益仍很显著。 然而在机械制造业中，单件及中小批量生产的零件约占机械加工总量的 80% 以上。尤其是在造船、航天航空机床、重型机械以及国防部门，其生产特点是 加工批量小，改型频繁，零件形状复杂和精度要求高，加工这类产品需要经常 改装或调整设备，对于专用化程度很高的自动化机车来说，这种改装和调整甚 至是不可能实现的。 数控技术虽然先进，但是数控机床还是由人来控制的，要想加工一个精密 的零件首先必须对零件进行所要要求的工艺分析，还要有一个很合理的设计， 数控加工工艺是指采用数控机床加工零件时，所运用各种方法和技术手段的综 合，应用于整个数控加工工艺过程。 数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、 尺寸、表面位置和状态等，使其零件不断的被加工出来。 由于数控机床综合应用了电子计算机自动控制，伺服驱动，精密检测与新 型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高自动化的特点，因此 采用的数控加工手段解决了机械制造业中常规加工技术难以解决甚至是无法解 决的单件小批量，特别是复杂型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造 业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械 制造业中的制造水平，为社会提供了高质量，多品种及高可靠性的机械产品。 目前应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船 机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。 进入 20 世纪 90 年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控 技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、 高精化、复合化、智能化、 高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工 技术向 CIMS（ 计算机集成制造系统）方向发展。 数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优 点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控机床的加工有以下几 方面的优点：(1)适应性强(2)精度高，质量稳定(3)生产效率高(4)能实现复杂的 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 运动(5)良好的经济效益。 数控加工工艺的内容包括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识 和基本理论、典型零件加工工艺分析的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何 科学的最优的设计加工工艺，充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优 质、高产和低耗。学会选择机床、刀具、夹具及零件的表面的加工方法，掌握 数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的工艺问题。 在数控编程中， 工艺分析和工艺设计是至观重要的，无论是手工编程还是自动编程，在加工前 都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具， 确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。在编程过程中，还要对一些 工艺问题（如对刀点，换刀点，刀具补偿等）做相应处理。因此程序编制中的 工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。 在数控编程中，工艺分析和工艺设计是至观重要的，无论是手工编程还是 自动编程，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加 工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。在编 程过程中，还要对一些工艺问题（如对刀点，换刀点，刀具补偿等）做相应处 理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。 这份论文是对整个设计过程的描述，包容了零件图样的分析、刀具夹具的 选用、工艺路线的拟定以及手工编程的全部内容。在零件的加工过程中工艺分 析是尤其重要的，而数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，没有 符合实际的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序，所以这次设 计的重点就在数控加工工艺上，结合数控加工工艺要求和零件的使用要求对零 件的数控加工工艺流程作了的分析。 第一章 数控加工工艺基础概述 3 第一章第一章 数控加工工艺基础概述数控加工工艺基础概述 1.11.1 数控加工工艺的特点和内容数控加工工艺的特点和内容 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，拟订工艺方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺 问题（如对刀点，加工路线等）也需要做一些处理。因此，数控编程的工艺处 理是一项十分重要的工作。 1.1.11.1.1 数控加工工艺的基本特点数控加工工艺的基本特点 (1)数控加工的工艺内容十分明确而具体。进行数控加工时，数控机床受数 控系统的指令，完成各种运动、实现各种加工要求。因此在编程加工之前，需 要对影响加工过程的各种加工工艺因素，如：切削用量、进给路线、刀具的几 何形状，甚至工步的划分与安排等一一工作做出定量描述。在大多数情况下， 许多具体的各一问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定 的。就是说，本来由操作工人在加工中灵活掌握可通过适时调整来处理的许多 工艺问题，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计明确安排的内容。 (2)数控加工的工艺要求相当准确和严密。数控加工不能像通用机床那样加 工，可以对加工过程中出现的问题由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行 调整的。在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个环节，做到万 无一失。在实际中一个字符、一个小数点或一个逗号的差错都可能酿成重大的 机床事故和质量事故。因为数控机床比其它机床价格要贵得多，其加工通常也 是一些形状比较复杂、价格也较高的工件，所以万一损坏机床或工件报废就会 造成较大的损失。根据大量加工实例分析，数控工艺考虑不周和计算编程时的 粗心大意是造成数控加工失误的主要原因。因此，要求编程人员除必须具备较 扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验外，还要必须具备耐心和严谨的 工作作风。 (3)数控加工的工序相对集中。一般来说，在普通机床上是根据机床的种类 进行单工序加工，而在数控机床上往往是在一次装夹中完成钻、扩、铰、铣、 镗攻螺纹等多工序加工。这种“多序和一”的现象也属于“工序集中”的范畴， 极端情况下，在一台加工中心上可以完成加工的全部加工内容。 1.1.21.1.2 数控加工工艺的主要内容数控加工工艺的主要内容 (1)选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。 (2)分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定 数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。 设计数控加工工序，如工序的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用 量的确定、走刀路线的确定等等。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 (3)调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿。 (4)分配数控加工中的容差。 (5)处理数控机床上部分工艺指令。 1.21.2 典型轴类零件使用数控加工的依据典型轴类零件使用数控加工的依据 1.2.11.2.1 传统普通加工特点传统普通加工特点 普通加工工艺：许多具体工艺问题，如：工步的划分与安排、刀具的几何 形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根 据实际经验和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行 过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。 普通工艺中，划分工序、选择设备等重要内容对数控加工工艺来说属于已 基本确定的内容，所以制定数控加工工艺的着重点在整个数控加工过程的分析， 关键在确定进给路线及生成刀具运动轨迹。复杂表面的刀具运动轨迹生成需借 助自动编程软件，既是编程问题，当然也是数控加工工艺问题。这也是数控加 工工艺与普通加工工艺最大的不同之处。 1.2.21.2.2 本零件采用数控加工的依据本零件采用数控加工的依据 数控加工柔性好，自动化程度高，特别适宜加工轮廓形状复杂曲线，曲面 零件，以及具有大量孔、槽加工复杂箱体，棱体零件，多品种、小批量生产情 况下，使用数控机床加工能获较高经济效益。 利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加 工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段 相比数控加工技术具有以下优点： (1)加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制， 所以零件的互换性强，加工的速度快。 (2)加工精度高。 1.31.3 零件图的工艺分析零件图的工艺分析 零件图的工艺分析,是指对所设计的零件在满足使用要求的前提下制造可行 性和经济性进行分析。他包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削 加工工艺性能分析等。当制定机械加工规程时，主要进行零件切削加工工艺性 能分析。 (1)分析零件图是否完整、正确，零件的试图是否正确、清楚、尺寸、公差、 表面粗糙度及其有关的技术要求是否齐全、明确。 (2)分析零件的技术要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度以及热处 理是否合理。过高的要求会增加加工难度，提高成本；过低的要求会影响工作 第一章 数控加工工艺基础概述 5 的性能。两者都是不允许的。 (3)尺寸标注应符合数控加工的特点。零件图样上的尺寸标注对工艺性有较 大的影响。尺寸标注既要满足设计要求，又要满足便于加工。由于数控加工程 序是以准确的坐标点来编制的，因此各图形几何要素间的相互关系应明确，各 几何要素的条件要充分，应物引起众多矛盾的尺寸或影响工序安排的封闭尺寸 等。图样上的尺寸既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准与编程原点的统 一。 (4)定位基准可靠。在数控加工中，价格工序往往较集中，课对零件进行双 面或多面顺序加工，因此以统一基准定位是十分必要的，否则就很难保证两次 安装加工后两个面上的轮廓位置尺寸协调。 (5)零件材料分析。在满足零件功能的前提下，零件材料应立足于国内，选 择较低廉的材料，避免用贵重、紧缺的材料。同时，零件材料的选用不当，也 会增加工艺难度。 1.41.4 拟订工艺路线拟订工艺路线 1.4.11.4.1 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 为了正确的选择加工方法，应了解经济加工精度、经济表面粗糙度的概念 和各种加工方法的特点。 (1)经济加工精度和经济表面粗糙度 加工过程中，影响加工精度和表面质量的因素很多。每一种加工方法在不 同的条件下所能达到的精度和表面粗糙度会有所不同。 经济加工精度是指在正常的加工条件下所能达到的加工精度。 各种加工方法所能达到的经济加工精度和经济表面粗糙的可查阅有关的工 艺手册。 (2)典型表面加工方法以及加工方案简介 一般零件都有若干个典型表面组成的。选择零件的价格方法和加工方案， 实质上是选择典型表面的加工方法和加工方案。以下列举各个典型表面常见的 加工方法和加工方案。 平面加工：平面加工方法常用的有刨、铣、磨和拉削，有些工件的端面 也用车的方法。 外圆面加工：外圆面的加工常用的有车削和磨削。车削是加工外圆面的 主要方法。小批量生产时，在卧式车床上进行；大批量生产时，多采用高效率 的液压仿行车床或多刀半自动车床。 内孔加工：孔分为通孔、阶梯孔、不通孔、交叉孔等。内孔的加工： D20mm 的孔一般采用钻、扩、铰等方法加工，D20mm 的孔采用镗削加工，有些盘 类孔采用拉削加工。精度要求高的孔采用磨削加工。孔径的精度取决于所用刀 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 具的精度和所用机床的精度。 (3)成型表面和复杂表面的加工 成型表面的加工可以分为三大类： 轨迹法；成型法；包络法 复杂表面加工除了以上介绍的成型加工方法可以加工复杂表面外，还可以 通过数控程序来控制法，电火花加工及其电解加工的方法来实现复杂表面的加 工。 程序控制法可以加工各种成型表面和复杂表面，尤其适用在数控线切割 机床上加工平面上的直线成型表面。另外，数控铣床还可以加工各种复杂曲面。 电火花加工又称为电脉冲加工或电蚀加工，它是常用的方法之一，尤其 在模具型腔加工中用的很多。 电解加工是继电火方法之后发展较快的一门新工艺。电解加工主要用于 切削加工困难的领域。 1.4.21.4.2 加工阶段的划分加工阶段的划分 当数控加工质量要求较高是，应把整个工艺过程划分为几个加工阶段。一 般可分为粗加工、半精加工（细加工）和精加工三个阶段。有时在精加工之后 有专门的光整加工阶段，当毛坯余量特别大，表面非常粗糙是，在粗加工之前 还安排了加工。 (1)加工阶段的任务 各加工阶段可归纳为如下几个方面的任务 粗加工阶段的任务是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近于成品的形状和 尺寸。 半精加工阶段的任务是留下精加工余量后使主要表面达到一定的精度， 为精加工做好准备并完成一些次要表面的加工，如扩孔，攻螺纹，铣键槽等。 精加工阶段的任务是保证各主要表面达到规定的精度和表面 粗糙度。 对零件精度和表面粗糙度要求很高的表面，须进行光整加工，这一阶段 的主要目的是获得很高的尺寸精度，降低表面粗糙度或使其表面得到强化，一 般不用来提高位置精度。 当毛坯余量特别大，表面非常粗糙时，在粗加工阶段前还有荒加工阶段。 为能及时发现毛坯缺陷，减少运输量，荒加工阶段在毛坯制造车间进行。 (2)划分加工阶段的原因 有利于保证产品的质量 工件加工划分阶段后，粗加工因加工余量大， 切削力大等因素造成的加工误差可通过半精加工和精加工逐步得到纠正，保证 加工质量。 第一章 数控加工工艺基础概述 7 有利于合理使用设备 粗加工要求功率大刚性好生产率高的设备，可用 精度不高的普通车床来完成，精加工则要求在精度高的设备或数控机床上完成。 可见划分加工阶段后，就可充分发挥粗精加工设备的特点，避免以粗干精，做 到合理使用设备。 便于及时发现毛坯的缺陷 毛坯的各种缺陷如气孔，砂眼和加工余量不 足等，在粗加工后即可发现，便于及时修补或报废，以免继续加工后造成工时 和资金的浪费。 便于热处理工序的安排 如粗加工后一般要安排时效处理，消除残余应 力；精加工前要安排淬火等最终热处理，引起的变形又可在精加工中消除，使 冷热工序配合的更好。 精加工，光整加工安排在后，可保护精加工和光整加工过的表面少受磕 碰而损坏。 上述划分加工阶段不应绝对化，要灵活应用。例如对质量要求不高，或毛 坯精度较高余量较小时，就可少分或不分加工阶段；有些重型工件，由于装夹 和运输很费时，也常在一次装夹时完成全部粗精加工。为了弥补不分阶段带来 的缺陷，重型工件在粗加工后，应松开加紧机构，停留一段时间，让工件充分 变形，然后再用较小的夹紧力重新加紧，进行精加工。 1.4.31.4.3 工序的划分工序的划分 工序划分的原则： 在数控车床上加工零件，常用的工序的划分原则有两种。 保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中，粗、精加工通常会在一次 装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸 精度和表面粗糙度的影响，则应将粗、精加工分开进行。 提高生产效率原则。为减少换刀次数，节省换刀时间，提高生产效率， 应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再换另一把刀来加工其他部位， 同时应尽量减少空行程。 1.4.41.4.4 热处理工序的安排热处理工序的安排 为了提高零件的力学性能，改善材料的切削加工性能和消除残余应力，在 工艺过程中需要适当安排一些热处理工序。 (1)预备热处理 预备热处理安排在粗加工前后，其目的是改善材料的切削 加工性能，消除毛坯应力，细化晶粒，均匀组织，为最终热处理做准备等，常 用的热处理方法有退火、正火和调质等。 (2)除残余应力热处理 由于毛坯在制造和机械加工过程中，产生的内应力 会引起工件的变形和开裂，为稳定尺寸、保证产品的质量，所以要安排消除内 应力处理，常用的方法有时效处理和深冷处理。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 目前，对铸件常用人工时效代替自然时效，时效通常安排在毛坯制造之后 或粗加工之后。对于精度要求特别高的零件，在粗加工和半精加工过程中要经 过多次去应力退火，在粗精磨过程中还要经过多次人工时效。 深冷处理一般安排在淬火之后进行，然后回火，但是为了防止内应力过大 产生的裂纹，在淬火之后先回火，然后进行深冷处理，继续以稍低的温度进行 第二次回火。 (3)处理 最终热处理的目的是提高零件的温度，表面硬度和耐磨性等。一 般安排在精加工之前进行，以便通过精加工纠正热处理引起的变形，常用的热 处理方法有淬火，表面淬火，渗碳，渗氮和碳氮共渗等。 1.4.51.4.5 辅助工序的安排辅助工序的安排 辅助工序一般包括去毛刺、倒棱、清洗、防锈等。若辅助工序安排不党或 遗漏，将会给后备工序造成困难，甚至是影响产品的质量，所以对辅助工序的 安排必须给以足够的重视。 1.4.61.4.6 工序间的衔接工序间的衔接 有些工件的加工是由普通机床和数控机床共同完成的。数控机床的加工工 序一般都穿插在整个加工工艺过程之间，因此要注意解决好数控加工工序与非 数控加工工序的衔接问题。例如，对毛坯热处理的要求，作为定位基准和面的 精度是否满足要求，是否为下道工序留有加工余量，留多大等，都应衔接好， 以免产生矛盾。 1.51.5 数控加工工艺规程的制定数控加工工艺规程的制定 1.5.11.5.1 零件图的工艺性分析零件图的工艺性分析 (1)零件结构工艺性分析 在数控车削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括进行尺寸标注 方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结 构和加工要求的合理性，选择工艺基准。 尺寸标注方法分析 零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺 寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺 基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设 计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各 尺寸，以简化编程计算。 轮廓几何要素分析 在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有 几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充 第一章 数控加工工艺基础概述 9 分。 精度和技术要求分析 对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只 有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、 装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是 否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达 不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位 置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面， 应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。 (2)选择数控车削得加工内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的 总和。其主要内容包括以下几个方面：选择并确定零件的数控车削加工内容； 对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；工具、夹具的选择和调整设计； 工序、工步的设计；加工轨迹的计算和优化；数控车削加工程序的编写、 校验与修改；首件试加工与现场问题的处理；编制数控加工工艺技术文件； 总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。 (3)零件毛坯的工艺性分析 数控车削加工时，由于是自动化加工，除要求毛坯的余量要充分、均匀， 毛坯装夹要方便、可靠外，还应注意到数控车削中最难保证的是加工面与非加 工面之间的尺寸。如果已确定或准备采用数控车削，就应事先对毛坯的设计进 行必要的修改或在设计时就充分加以考虑，即在零件图注明的非加工表面处也 增加适当的余量。否则毛坯将不适合数控车削，加工很难进行下去。因此，只 要准备采用数控铣削加工，就应在对零件图进行工艺分析后，结合数控车削的 特点，对零件车削的特点，对零件毛坯进行工艺分析。 1.5.21.5.2 装夹方案的确定装夹方案的确定 (1)定位基准的选择 精基准的选择 精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度 来考虑，同时也必须尽量使装夹方便，夹具结构简单可靠。精基准的选择应遵 循以下原则： 1)“基准重合”原则 即应尽可能选用设计基准作为精基准，这样可以避 免由于基准不重合而引起的误差。 2)“基准统一”原则 即在加工工件的多个表面时，尽可能使用同一组定 位基准作为精基准，这样便于保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换 所产生的误差，并能简化夹具的设计与制造。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 3)“互为基准”原则 当两个加工表面相互位置精度以及它们自身的尺寸 与形状精度都要求很高时，可以采用互为基准的原则，反复多次进行加工。 4)“自为基准”原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀， 在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准，而该表面与其他表面之间的 位置精度则由先行工序保证。 粗基准的选择 粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面之间的相互位置精度以及加 工表面的余量分配。粗基准的选择应遵循的原则是： 1)如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置精度要求， 则应以不加工表面为粗基准。如果工件上有多个不加工表面，则应以其中与加 工表面要求较高的表面作为粗基准。 2)若必须首先保证工件上某重要表面加工余量均匀，则应选择该表面作为 粗基准。 3)选作粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇冒口等缺陷。 4)粗基准一般只使用一次。 数控机床加工在选择定位基准时除了遵循以上原则外，还应考虑以下几点： 应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工，为此要选择便于各 个表面都能加工的定位方式。如对于箱体零件，宜采用一面两销的定位方式， 也可采用以某侧面为导向基准，待工件夹紧后将导向元件拆去的定位方式。 如果用一次装夹完成工件上各个表面加工，也可直接选用毛面作定位基 准，只是这时毛坯的制造精度要求更高一些。 (2)夹具选用原则 在生产类型为批量较小或单件试制时，若零件复杂应采用组合夹具。 在生产类型为中批量或批量生产时，一般用专用夹具，其定位效率较高 且稳定可靠。 在生产批量较大时，可考虑采用多工位夹具、机动夹具，如液压、气压 夹具。 (3)夹具的选择 数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面， 尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以 零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。数控 车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹 具外，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。 第一章 数控加工工艺基础概述 11 1.5.31.5.3 切削用量的选择切削用量的选择 数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量 ap、主轴转速 S（或切削速度 ）及进给速度 F（或进给量 f ） 。 切削用量的选择原则，合理选用切削用量对提高数控车床的加工质量至关 重要。确定数控车床的切削用量时一定要根据机床说明书中规定的要求，以及 刀具的耐用度去选择，也可结合实际经验采用类比法来确定。一般的选择原则 是：粗车时，首先考虑在机床刚度允许的情况下选择尽可能大的背吃刀量 ap； 其次选择较大的进给量 f；最后再根据刀具允许的寿命确定一个合适的切削速度 。增大背吃刀量可减少走刀次数，提高加工效率，增大进给量有利于断屑。 精车时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高加工效率，因 此宜选用较小的背吃刀量和进给量，尽可能地提高加工速度。主轴转速 S(r/min )可 根据切削速度 (mm/min)由公式 S=1000D(D 为工件或刀具直径 mm)计 算得出，也可以查表或根据实践经验确定。 1.5.41.5.4 刀具选择的基本要求刀具选择的基本要求 刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀 具直径越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下，采用 尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。数控车削常用 的刀具一般分为 3 类。即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。 (1)尖形车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。其刀尖由 直线性的主、副切削刃构成，如外圆偏刀、端面车刀等。这类车刀加工零件时， 零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线形主切削刃位移后得到。 (2)圆弧形车刀。除可车削内外圆表面外，特别适宜于车削各种光滑连接的 成型面。其特征为：构成主切削刃的刀刃形状为一 圆度误差或线轮廓误差很小 的圆弧，该圆弧刃的每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此刀位点不在圆弧上， 而在该圆弧的圆心上。 (3)成型车刀。即所加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。 数控车削加工中，常用的成型车刀有小半径圆弧车刀、车槽刀和螺纹车刀等。 为了减少换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化。数控车削加工中， 应尽量采用机夹可转位式车刀。 1.5.51.5.5 进给路线的确定进给路线的确定 确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，因 精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。 进给路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该 点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非 切削空行程。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的进给路线，不仅可以节 省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构 滑动部件的磨损等。 1.61.6 数控加工工艺分析的步骤与方法数控加工工艺分析的步骤与方法 程序编制人员在进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量 表、标准工具、夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精 度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具， 夹具和切削用量等。此外，编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经 验，编写出高质量的数控加工程序。 1.6.11.6.1 机床的合理选用机床的合理选用 在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和 毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床， 要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的因素主要有，毛坯 的材料和类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处 理要求等。概括起来有三点：要保证加工零件的技术要求，加工出合格的 产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。 1.6.21.6.2 数控加工零件工艺性分析数控加工零件工艺性分析 工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，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。为了编制出一 个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性 能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺，确定 合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的工艺 原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。 1.6.31.6.3 加工方法的选择与加工方案的确定加工方法的选择与加工方案的确定 (1)加工方法的选择 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由 于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时， 要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT7级精 度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一 般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径 较大时则应选择镗孔。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及工厂的生 产设备等实际情况。常用加工方法的经济加工精度及表面粗糙度可查阅有关工 艺手册。 (2)加工方案确定的原则 第一章 数控加工工艺基础概述 13 零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步 达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还 应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 1.6.41.6.4 工序与工步的划分工序与工步的划分 工序的划分 在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，一般工序划分有以下几种方 式：工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内 往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析 和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工 步划分的原则： 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先 粗后精加工分开进行。 对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。按此方法划分工步， 可以提高孔的精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔， 使其有一段时间恢复，减少由变形引起的对孔的精度的影响。 按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀 具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。总之，工序与工步的划分要根 据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。 1.6.51.6.5 对刀点与换刀点的确定对刀点与换刀点的确定 工件装夹方式在机床确定后，通过工件原点来确定工件坐标系，加工程序 中的各轴代码来控制刀具相对位移。在程序执行的一开始，必须确定刀具在工 件坐标系下的开始运动的位置，这一执行位置时刀具相对于工件运动的起点。 此起点一般通过刀具来确定，所以该点通常称为对刀点。在编制程序时，要正 确选择对刀点的位置。对刀点位置选择的原则是： (1)便于数值计算和简化程序编制。 (2)易于找正并在加工过程中便于加工。 (3)引起的加工误差小。 对刀点可以先则在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上。为了零件 的加工精度，对刀点应尽量设在零件的设计基准或工艺基准上。例如：以外园 或孔定位零件，可以取外圆或孔德中心与断面的交点作为对刀点。加工过程中 换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”,就是指刀架转动换刀时的位置。换 刀点应还在工件或夹具外面。以换刀时不碰其他零件及其他部位为准。 1.6.61.6.6 加工路线的确定加工路线的确定 加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考 虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及 空行程的进给路线。下面将具体分析： (1)加工路线与加工余量的关系 在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，非凡 是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时， 则要注重程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削 加 工。 对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线 车削大余量工件的两种加工路线，根据数控加工的特点，还可以放弃常用 的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线。 分层切削时刀具的终止位置 当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注重防止 走刀到终点时切削深度的猛增。当刀具的主偏角大于90，但仍然接近90时， 也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。 (2)刀具的切入、切出 在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具 沿轮廓的切线方向切入、切出。 尤其是车螺纹时，必须设置升速段1和降速段2，这样可避免因车刀升 降而影响螺距的稳定。 (3)确定最短的空行程路线 确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要 时辅以一些简单计算。 (4)确定最短的切削进给路线 切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加 工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工 艺性等要求，不要顾此失彼。 经分析和判定后可知矩形循环进给路线的走刀长 度总和为最短。 同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人 为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 (5)劳动强度低。 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成， 不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运 行状态。所以劳动强度很低。 (6)适应能力强。 数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其 运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。 而就本零件来说，此零件 第一章 数控加工工艺基础概述 15 整体轮廓不是太难，但是本零件加工工艺要求比较高，外形及内孔的尺寸都必 须在公差范围内，尤其内孔的表面粗糙度要求更高，从此零件图可以看出吧， 该零件对于同轴度、垂直度、平行度、圆跳度等都有所要求，加工该零件不是 难在编程而是难在工艺性分析和加工的尺寸精度的要求。对于数控加工的特点， 本零件很适合使用数控加工。 1.6.71.6.7 切削参数的选取切削参数的选取 件件 1 1 工序工序 1 1：车左端外轮廓：车左端外轮廓 工步工步 1 1 粗车左端外轮廓留 0.5mm 作为精加工余量，取粗加工背吃刀量 ap=3mm。粗车时，一般取 f=0.3-0.8mm/r，初步确定 f=0.5mm/r。选择切削速度 =1.5mm/s=90m/min。计算主轴转速 s=m/min=350r/min 取 c v d vc 1000 8214. 3 901000 400r/min。计算主轴进给速度 F=Sf=180mm/min。 工步工步 2 2 精车左端外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度，取 ap=0.25mm。精 车车时，一般取 f=0.1-0.3mm/r，初步确定 f=0.2mm/r。选择切削速度 =2m/s=120m/min。计算主轴转速 s=m/min=477r/min 取 c v d vc 1000 8014. 3 1201000 500r/min。计算主轴进给速度 F=Sf=100mm/min。 工步工步 3 3 切槽保证其加工精度，取粗加工背吃刀量 ap=5mm。选择切削速度 =30m/min。计算主轴转速 s=m/min=228r/min 取 250r/min。 c v d vc 1000 4514 . 3 301000 切槽查的 f=0.1mm/r。计算主轴进给速度 F=Sf=25mm/min。 工步工步 4 4 切槽保证其加工精度，取粗加工背吃刀量 ap=5mm。选择切削速度 =30m/min。计算主轴转速 s=m/min=228r/min 取 250r/min。 c v d vc 1000 4514 . 3 301000 切槽查的 f=0.1mm/r。计算主轴进给速度 F=Sf=25mm/min。 工步工步 5 5 钻孔直径为 20mm。 根据所选刀具取背吃刀量 ap=12.5mm。切削速度 =（由文献6查 c v 4 . 018 . 0 10 stT Cv 得）经计算=30mm/min。计算主轴转速 s=490r/min，取 500r/min，进给速度 c v 由手动调节。 工步工步 6 6 粗车削左内轮廓 由文献2P137 表 4-3 查得背吃刀量 ap=3mm 取 ap=1mm。由文献2P137 表 4-3 查得切削速度= 50m/min，计算主轴转速 c v 取 500r/min。由文献2P137 表 4-3 查得进给min/460 3514 . 3 5010001000 r d v s c 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 量 f=0.2/r；计算进给速度 F=Sf=120/min。 工步工步 7 7 精车内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度 由文献2P137 表 4-3 查得背吃刀量 ap=0.3mm 取 ap=0.25mm。由文献2P137 表 4-3 查得切削速度= 75m/min,主轴转速 c v 取 500r/min。由文献2P137 表 4-3 查得进给min/500 3214 . 3 5010001000 r d v s c 量 f=0.1/r；进给速度 F=Sf=80/min。 工步工步 8 8 切内槽保证其加工精度及表面粗糙度 根据所选刀具取背吃刀量 ap=5mm。由文献4查得切削速度=30m/min，计算主 c v 轴转速 s=m/min=298r/min 取 300r/min。切槽由文献4查得 d vc 1000 3214. 3 301000 进给量 f=0.1 mm/r；计算进给速度 F=Sf=30/min。 工步工步 9 9 车 M38X1.5 内螺纹保证其加工精度，背吃刀量 ap=0.75mm。主轴转速 s-k=520r/min 取 500r/min。f=1.5mm/r；计算进给速度 F=Sf=750 P 1200 /min。 件件 1 1 工序工序 2 2：车右端外轮廓：车右端外轮廓 工步工步 1 1 粗车右端外轮廓留 0.5mm 作为精加工余量，取粗加工背吃刀量 ap=3mm。粗车时，一般取 f=0.3-0.8mm/r，初步确定 f=0.5mm/r。选择切削速度 =1.5mm/s=90m/min。计算主轴转速 s=m/min=350r/min 取 c v d vc 1000 8214. 3 901000 400r/min。计算主轴进给速度 F=Sf=180mm/min。 工步工步 2 2 精车右端外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度，取 ap=0.25mm。精 车车时，一般取 f=0.1-0.3mm/r，初步确定 f=0.2mm/r。选择切削速度 =2m/s=120m/min。计算主轴转速 s=m/min=477r/min 取 c v d vc 1000 8014. 3 1201000 500r/min。计算主轴进给速度 F=Sf=100mm/min。 工步工步 3 3 切槽保证其加工精度，取粗加工背吃刀量 ap=5mm。选择切削速度 =30m/min。计算主轴转速 s=m/min=238r/min 取 250r/min。 c v d vc 1000 4014. 3 301000 切槽查的 f=0.1mm/r。计算主轴进给速度 F=Sf=25mm/min。 工步工步 4 4 切槽保证其加工精度，取粗加工背吃刀量 ap=5mm。选择切削速度 =30m/min。计算主轴转速 s=m/min=203r/min 取 c v d vc 1000 4714 . 3 301000 250r/min。切槽查的 f=0.1mm/r。计算主轴进给速度 F=Sf=25mm/min。 工步工步 5 5 车 M44x1.5 螺纹保证其加工精度，背吃刀量 ap=0.975mm。主轴转速 第一章 数控加工工艺基础概述 17 s -K=520r/min 取 500r/min。f=1.5mm/r；计算进给速度 P 1200 F=Sf=750mm/min. 工步工步 6 6 钻孔直径为 20mm。 根据所选刀具取背吃刀量 ap=12.5mm。切削