导轨罩盖零件的数控加工工艺编程设计

目录 前 言I 任务书I 摘 要I 第一章 零件的工艺分析 1 1.1竞赛件考核的目的1 1.2零件的工艺分析2 第二章 零件工艺规程8 2.1零件机械加工工艺规程的设定.8 2.1.1确定毛坯的制造形式.8 2.1.2铝的分类.8 2.2基准的选择.11 2.2.1粗基准的选择11 2.2.2精基准的选择12 第三章 零件的加工工艺制订18 3.1三轴加工方案.18 3.2四轴加工方案.19 第四章 机床、工艺装备和最终加工工艺路线的确定18 4.1机床设备的确定.18 4.2机床的主要技术参数.19 4.3夹具的选择.19 4.4刀具的选择.19 4.4.1刀具材料的选择19 4.4.2刀具类型的选择19 4.5量具的选择.19 第五章 零件机械加工余量、工序尺寸及其毛坯尺寸确定的原则18 5.1加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定.18 5.2各道工序切削量确定.19 5.3基本工时定额的确定.19 第六章 加工程序19 6.1导轨的加工程序.18 6.2罩盖的加工程序.19 6.3基座的加工程序.19 致谢20 参考文献21 第一章 零件的分析第一章 零件的分析 1.11.1竞赛件考核的目的竞赛件考核的目的 该竞赛试题件考核零件的结构是由平面加工与轮廓加工、沟槽加工（镂空槽 和柱面槽）、复杂曲面、孔系加工（镗孔、铰孔、刚性攻丝和螺纹铣削等）、雕 刻加工和功能部件的配合加工等综合要素构成的。 数控技能竞赛考核的是数控工艺、程序编制数控机床技能的综合应用，在竞赛 规定的时间内比理论知识的应用、比毅力、比技巧、比经验。由于此竞赛课题件 需要运用综合的数控理论知识和数控机床的操作技能，在编制加工工艺过程时要 充分注意到各道工序的定位基准是否统一，工艺安排的是否具有合理性，能否满 足课题件的尺寸精度、表面粗糙度及形位公差的要求，应用通用夹具和常规的夹 紧方式能否满足定位原理的基本要求。能否在规定的时间内完成竞赛件的加工， 取决于工艺安排的是否合理。 此竞赛课题件的综合工艺含量的水平较高，要求具有四轴加工性能的数控机床 加工，应该说代表了现代数控技术的发展方向。竞赛要求每位选手完成一套组合 件，并应按技术要求达到配合精度。本人以此课题件作为毕业设计论文的基本素 材，以现有的三轴联动的数控铣床试验性地编写其加工工艺过程并操作数控机床 完成此课题件的加工。其后编制四轴加工的工艺及程序。 1.21.2零件的工艺分析零件的工艺分析 该竞赛课题组合件的配合是由本体的下面与基座的上面进行配合，并通过锁 杆进行 图1 竞赛课题组合件导轨轴 图 2 竞赛课题组合件罩盖 图3 竞赛课题组合件基座 转动，形状结构比较复杂，尺寸精度和形位精度要求较高，各待加工表面之间具 有一定的位置要求。现分述如下： 1. 1. 以导轨轴的外圆柱面为加工基准面。这一组加工表面包括：以导轨轴的外圆柱面为加工基准面。这一组加工表面包括： 26 033. 0 0 mm的通孔、60 030. 0 076. 0 mm外圆柱、R220.016mm宽 022. 0 0 8 mm深2.5的环形槽、 两个宽55 0 074. 0 mm深6mm的凸台儿、由曲线组成的高为5mm的凸台儿、两个距离为42 的M8深15的孔、攻螺纹，满足技术要求的粗糙度值，保证与罩盖和基座相配合的 接触精度和稳定性。 2. 2. 以罩盖的内圆柱面为加工基准面。这一组加工表面包括：以罩盖的内圆柱面为加工基准面。这一组加工表面包括： 100mm的外圆柱、80 030. 0 104. 0 mm的外圆柱、60 046. 0 0 mm深37孔、26 021. 0 0 mm的通 孔、35 039. 0 0 mm深10的孔、距中心线为43 0 027. 0 mm长50的平面、宽度为86 0 054. 0 mm距上 表面为25深7mm的台儿、58 10. 0 05. 0 mm深5的圆槽、12mm深26的孔、8 015. 0 0 mm通孔、 8 015. 0 0 mm深20孔、三个宽16mm长33mm的槽、三个宽12 027. 0 0 mm长31mm的槽、两个距 离32mm深13mm的M8孔、攻螺纹，满足技术要求，保证与导轨轴和基座配合的接触 精度和稳定性。 3. 3. 以基座的上表面为加工基准面。这一组加工表面包括：以基座的上表面为加工基准面。这一组加工表面包括： 120mm的外圆柱、110 0 087. 0 mm110 0 087. 0 mm的外轮廓、80 174. 0 100. 0 mm的内轮廓、由 曲线组成的深3mm的槽、30 117. 0 065. 0 mm深6mm的孔、M241.5深15的孔、M8通孔、两 个距离为42mm的10通孔、两个距离为42mm的16深15的孔、四个距中心距底面距 离为300.016的32 025. 0 0 深25的孔、两个8 015. 0 0 mm的通孔、由110的圆和100 054. 0 0 mm100 054. 0 0 mm组成的内轮廓、由图1组成的轮廓、攻螺纹，满足技术要求，保 证与导轨轴和基座配合的接触精度和稳定性。 4. 4. 以上三组加工基准面之间存在着一定的相互位置要求：以上三组加工基准面之间存在着一定的相互位置要求： 导轨轴的外圆柱面配合处 030. 0 076. 0 60 mm， 罩盖的内圆柱面和外圆柱面配合处分别为 039. 0 0 60 mm、 030. 0 104. 0 80 mm， 基座上面配合处 174. 0 100. 0 80 mm、深90.011mm， 配合后件的总高度为126mm。 第二章 零件工艺规程第二章 零件工艺规程 2 21 1零件机械加工工艺规程的设计零件机械加工工艺规程的设计 零件机械加工工艺过程是工艺规程设计的中心问题。把机械加工工艺过程和 操作方法过程和操作方法按规定的图表或文字形式书写成的工艺文件就成为机械 加工工艺规程。 在制订工艺路线时，应该考虑的问题有： 1.合理选择定位基准； 2.正确选择各加工表面的加工方法； 3.加工阶段的划分； 4.确定工序的集中与分散程度； 5.机械加工顺序的安排； 6.热处理工序及辅助工序的安排等。 2.1.1确定毛坯的制造形式 毛坯制造形式的选择从理论上讲主要依据四个方面的因素： 第一，设计图纸规定的材料和机械性能； 第二，零件的结构形状和尺寸大小； 第三，零件的制造经济性； 第四，生产纲领。毛坯制造形式的选择应使材料、毛坯制造和零件的各项加 工费用之和最小。 工艺设计时，毛坯制造形式的选择应全面考虑下述因素的影响： 1）零件的材料及对材料组织和性能的要求； 2）零件的结构形状外形尺寸； 3）生产纲领的大小； 4）具体生产条件。 毛坯的选择原则是：毛坯的形状和尺寸，越接近零件，那么毛坯的精度就越 高，则零件的机械加工余量就越小，同时材料的消耗也就越少，机械加工的生产 率也可以提高，零件的成本降低了，但毛坯的成本却提高了。 因此，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面综合来考虑，以求得最佳 的方案。毛坯的类型有很多，如锻，压制，冲压，焊接，冷轧，热轧，型材和板 材等。因本工件为单件生产，且为一般性轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零 件毛坯选棒料。因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本较低。适于单件生 产。 本设计所选定的材料是以我校现有的教学条件而定为LY12（硬铝）。 铝的用途：铝可以从其它氧化物中置换金属（铝热法）。其合金质轻而坚韧， 是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。纯铝大量用于电缆。广泛用来制作日用器 皿。 2.1.2铝的分类 1）纯铝：纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。焊接主要 是工业纯铝，工业纯铝的纯度为99. 798. 8，纯铝的导电导热性随其纯度降低 而变差，所以纯度是纯铝材料的重要指标。其牌号有L1、L2、L3、L4、L5、L6等 六种。 2）铝合金：往纯铝中加入合金元素就得到了铝合金。根据铝合金的加工工艺 特性，可将它们分作形变铝合金和铸造铝合金两类。形变铝合金塑性好，适宜于 压力加工。 铝合金按照其性能特点和用途可分为防锈铝（LF）、硬铝（LY）、超硬铝（L C）和锻铝（LD）四种。铸造铝合金按加入主要合金元素的不同，分为铝硅系（A L-Si）、铝铜系（Al-Cu）、铝镁系（Al-Mg）和铝锌系（Al-Zn）四种。 2.2 2.2 基准的选择基准的选择 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精 度的关键。定位基准分为粗基准、细基准和辅助基准。根据其作用不同又可分为 设计基准和工艺基准。在最初的加工工序中，只能用毛坯尚未加工的表面作为定 位基准（粗基准）。在后续的工序中，则使用已加工的表面作为定位基准（精基 准）。在制定工艺规程中，首先考虑了选择怎样的精基准以保证达到工精度的要 求并把各个加工表面加工出来，然后考虑了怎样选择合适的粗基准把精基准面加 工出来。在前诉的零件特点、设计基准以及技术要求的基础上，根据粗、精基准 的选择原则，合理的选定零件加工过程中的定位基准。 2.2.1粗基准的选择 作为定位基准的表面，如是未经加工的毛坯表面，则称为粗基准。 粗基准的选择原则： 1）当必须保证不加工表面与加工表面间相互位置关系时，应选择该不加工表 面为粗基准。 2）对于有较多加工表面而不加工表面与加工表面位置要求不严格的零件，粗 基准的选择应能保证合理地分配各加工表面的余量。 3）选作粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，不应有浇口、胃口的残迹及飞边 等缺陷，以免增大定位误差，并使零件夹紧可靠。 4）粗基准应尽量避免重复使用，原则上只能在第一道工序中使用。因为多次 使用同一粗基准会造成很大定位误差。 2.2.2精基准的选择 精基准的选择应该符合“基准重合”、“基准统一”、“互为基准”、“自 为基准”四条原则。选择主要应该考虑基准重合的原则，而当设计基准与工序基 准不重合时，应进行尺寸的换算。精基准的选择要求定位准确、夹具结构简单、 夹紧可靠，使每个工序都有合适的基准和定位夹紧方式，以便正确解决所有工序 的基准选择问题。 1）基准重合原则：就是尽可能选用工序基准作为定位基准，以减少因基准不 重合而引起的定位误差； 2）基准统一原则：如果工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工出其它 各表面时，则应尽可能在大多数工序中都采用这组精基准进行定位； 3）自为基准原则：当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，或是 在某些特殊情况下，应选择加工表面本身作为精基准。但该表面与其他表面之间 的相互位置精度，则要求由先行工序保证； 4）互为基准原则：当需要获得均匀的加工余量或较高的互相位置精度时，有 时还要遵循互为基准、反复加工的原则； 5）精基准的选择应使定位基准、夹具结构简单、夹紧可靠。 在实际工作中，定位基准的选择要符合上述所有的原则有时是不可能的，因 此应根据具体情况进行分析，选出最有利的定位基准。 第三章 制定加工工艺路线第三章 制定加工工艺路线 此设计制定加工工艺路线的出发点，应当是使该竞赛课题组合件的几何形状， 尺寸精度以及位置精度等相关的技术要求得到合理的保证。作为单件加工的基本 条件，通常采用通用机床和数控机床相结合的加工工艺，辅佐以通用夹具和其他 紧固件，在定位时可能产生欠定位的现象，但应尽可能使工序集中来保证基准统 一或重合，保证加工质量和缩短加工时间。 3.1 3.1 三轴加工方案三轴加工方案 （1）导轨轴工艺路线方案确定 工序 工序 1 1： ： 粗、精车60外圆，粗、精车 030 0 26 。 内圆，切断； 程序号：程序号：O0001、O0002； 工序 工序 2 2： ： 粗、精铣上表面A面，粗、精铣曲线I，粗、精铣B、C面，钻2-M8孔； 程序号：程序号：O0003、O0004； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣D面，粗、精铣槽E深2.5，钻8的孔，粗、精铣F、G面； 程序号：程序号：O0005、O0006； 工序 工序 4 4： ： 去锐边，倒毛刺。 （2）罩盖工艺路线方案确定： 工序 工序 1 1： 粗、精车100外圆，粗、精车80 030. 0 104. 0 mm外圆，粗、精车60 064. 0 0 m m内圆，粗、精车 039. 0 0 35 mm内圆，钻 021. 0 0 26 孔，切断； 程序号：程序号：O0007、O0008； 工序 工序 2 2： ： 粗、精A面，粗、精铣 10. 0 05. 0 58 mm圆，钻2- 015. 0 0 8 孔，钻12孔，钻 2-M8深13的孔，粗、精铣B面，粗、精铣C面，粗、精铣D面,攻丝； 程序号：程序号：O0009； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣E轮廓，粗、精铣F轮廓； 程序号：程序号：O0010、O0011； 工序 工序 4 4： ： 粗、精铣G轮廓，粗、精铣H轮廓； 程序号：程序号：O0010、O0011； 工序 工序 5 5： ： 粗、精铣I轮廓，粗、精铣J轮廓； 程序号：程序号：O0010、O0011； 工序 工序 6 6： ： 粗、精加工曲面1； 程序号：程序号：O0012； 工序 工序 7 7：粗、精加工曲面2； 程序号：程序号：O0012； 工序 工序 8 8：精铣奥运标志曲线图； 程序号：程序号：O0013、O0014、O0015、O0016、O0017； 工序 工序 9 9：去锐边，倒毛刺； （3）基座工艺路线方案确定： 工序 工序 1 1： 粗、精加工110 0 087. 0 mm110 0 087. 0 mm上表面，粗、精加工外轮廓1， 粗、精加工内轮廓2，粗、精铣曲线，粗、精铣30 117. 0 065. 0 mm圆，粗、精铣M241. 5圆，钻2-10深32孔； 程序号：程序号：O0018、O0019、O0020； 工序 工序 2 2： ： 粗、精铣B面，粗、精铣内轮廓3，粗、精铣内轮廓4，钻2-16深2 孔，钻M8孔，攻螺纹； 程序号：程序号：O0021、O0022； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣轮廓5，粗、精铣12 027. 0 0 mm深5孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 程序号：程序号：O0023； 工序 工序 4 4： ： 钻32 025. 0 0 mm孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 5 5： ： 钻32 027. 0 0 mm孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 6 6： ： 钻32 027. 0 0 mm孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 7 7：去锐边，倒毛刺； （3）三件配合配合： 工序 工序 1 1： 钻、绞8 022. 0 0 mm定位销孔； 工序 工序 2 2： ： 钻、绞8 022. 0 0 mm定位销孔 工序 工序 3 3： ： 最终检测。 以上是应用三轴联动数控机床加工的初期加工工艺方案，通过仔细分析零件的 加工技术要求及其所采用的相关加工手段后，可以看出此加工工艺方案的制订是 比较合理的，能够保证各设计基准与工艺基准相互重合。在加工过程中加工与测 量也遵循上述原则，特别是数控机床的应用，也避免了诸多由于基准不重合而造 成的加工误差，同时也突出了加工路线中工序集中、装夹方便的特点。在实际加 工中可以按此方案进行，在实施中可作一些调整。 3.2 3.2 四轴加工方案四轴加工方案 多轴加工的目的： 1.加工复杂形面 2.提高加工质量 3.提高工作效率。 多轴加工的优点： 1.边缘质量好 2.环绕加工对控制变形有利 3.提高效率。 多轴加工的缺点： 1.编程复杂 2.装夹要求高 3.设备要求高。 （1）导轨轴工艺路线方案确定 工序 工序 1 1： ： 粗、精车60外圆，粗、精车 030 0 26 。 内圆，切断； 工序 工序 2 2： ： 粗、精铣上表面A面，粗、精铣曲线I，粗、精铣B、C面，钻2-M8孔； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣D面，粗、精铣槽E深2.5，钻8的孔，粗、精铣F、G面； 工序 工序 6 6： ： 去锐边，倒毛刺。 （2）罩盖工艺路线方案确定： 工序 工序 1 1： 粗、精车100外圆，粗、精车80 030. 0 104. 0 mm外圆，粗、精车60 064. 0 0 mm内圆，粗、精车 039. 0 0 35 mm内圆，钻 021. 0 0 26 孔，切断； 工序 工序 2 2： ： 粗、精A面，粗、精铣 10. 0 05. 0 58 mm圆，钻2- 015. 0 0 8 孔，钻12孔，钻 2-M8深13的孔，粗、精铣B面，粗、精铣C面，粗、精铣D面,攻丝； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣E轮廓，粗、精铣F轮廓，粗、精铣G轮廓，粗、精铣H轮廓， 粗、精铣I轮廓，粗、精铣J轮廓； 工序 工序 4 4： ： 粗、精加工曲面1； 工序 工序 5 5： ： 粗、精加工曲面2； 工序 工序 6 6： ： 精铣奥运标志曲线图； 工序 工序 7 7： ： 去锐边，倒毛刺； （3）基座工艺路线方案确定： 工序 工序 1 1： 粗、精加工110 0 087. 0 mm110 0 087. 0 mm上表面，粗、精加工外轮廓1， 粗、精加工内轮廓2，粗、精铣曲线，粗、精铣30 117. 0 065. 0 mm圆，粗、精铣M241. 5圆，钻2-10深32孔； 工序 工序 2 2： ： 粗、精铣B面，粗、精铣内轮廓3，粗、精铣内轮廓4，钻2-16深2 孔，钻M8孔，攻螺纹； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣轮廓5，粗、精铣12 027. 0 0 mm深5孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 4 4： ： 钻32 025. 0 0 mm孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 5 5： ： 钻32 027. 0 0 mm孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 6 6： ： 钻32 027. 0 0 mm孔，钻8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 7 7：去锐边，倒毛刺； （3）三件配合配合： 工序 工序 1 1： 钻、绞2个8 022. 0 0 mm定位销孔； 工序 工序 2 2： ： 最终检测。 除了的整体叶轮零件外，工业凸轮、旋转刀具、钻头、蜗杆等是这类零件的 典型，四坐标端铣适用于这类零件的加工，刀具随自由曲面的旋转而同步插补。 尽管这类零件有些可以通过多次装夹而在三坐标机床上加工，但大多数必须四坐 标联动加工。即使对于多次装夹可完成加工的零件，在四坐标机床上只需一次装 夹，这可以节省加工时间。 多轴加工的要求： （1）编程复杂、抽象、难以实施面对车间编程和调整 因为五轴数控加工不同于三轴，它除了三个直线轴运动外，还有两个旋转轴 运动，其多轴联动所形成的合成运动的空间轨迹非常复杂和抽象，一般难以想象 和理解。为了加工出所需的自由曲面，需通过多次坐标变换和复杂的空间几何运 算，同时还要考虑各轴运动的协调性，避免干涉、冲撞，以及旋转轴矢量的变化 要适时适量等，以保证所要求的加工精度和表面质量，避免过切或欠切。所以多 轴数控编程技术成为影响多轴加工技术的重要因素。 （2）对数控及伺服控制系统要求高 五轴联动数控加工需要有五个运动轴同时协调运动，这就要求数控系统首先 必须具有至少五轴联动控制的功能；另外由于合成运动中有旋转运动的加入，这 不仅增加了插补运算的工作量，而且由于旋转运动的微小的误差有可能被放大从 而影响加工的精度，因此要求数控系统要有较高的运算速度（即更短的单个程序 段的处理时间）和精度。所有这些都意味着数控系统必须采用高性能的CPU及多CPU 的结构。 高速、高精的五轴加工还要求数控系统具有动态自适应的前瞻控制（Look Ah ead）功能和较大的缓冲存储能力。五轴加工复杂曲面时，产生曲面加工NC程序时， 都是生成许多小线段来拟合曲线加工，由于NC程序数据量大，数据段矢量距离短， 只处理少数段的数据的加减速会引起频繁的加减速和过大的速度冲击。同时也会 造成计算速度跟不上加工速度而产生停顿，进而造成机床的振动。在程序执行之 前对NC程序数据进行提前运算、处理并进行多段缓冲存储，从而保证刀具高速运 行时误差仍然较小，通常情况下，适应于多轴高速加工数控控制系统的前瞻控制 功能处理能力为1000个程序段以上。这对数控系统以及伺服驱动都提出了新的要 求。 （3）五轴数控机床的机械结构设计和制造更加复杂和困难 因为机床要增加两个旋转轴坐标，就必须采用能倾斜和转动的工作台或能转 动和摆动的主轴头部件。对增加的这两个部件，既要求其结构紧凑，又要求具有 足够大的力矩和运动的灵敏性及精度，这显然提高了设计和制造的难度。 第四章 机床、工艺装备和最终加工工艺路线的确定第四章 机床、工艺装备和最终加工工艺路线的确定 4.1 4.1 机床设备的确定机床设备的确定 机床设备的选择主要考虑下面几个问题： 第一第一 机床的加工尺寸范围要与零件的外廓尺寸相适应； 第二 第二 机床精度应于工序要求的加工精度相适应； 第三第三 机床功率应与工序加工需要的功率相适应； 第四第四 机床夹具的选择要和生产类型相适应，大批量生产要多使用高生产率夹 具； 第五第五 刀具的选择取决于所采用的加工方法、工件材料、加工尺寸、精度和表 面粗糙度、生产要求以及加工的经济性等； 第六第六 量具的选用主要根据零件的生产类型和要求检验的尺寸来确定。 因为本零件的尺寸小，重量轻，其零件的工艺性和工结构性比较复杂且表面 质量有较高的要求，故选用校内实训数控设备基本满足加工要求,在特殊部位的加 工采用宏程序。 特点：特点：经过分析我们发现，此工件只需一次装卡便可完成一个型面的所有加工 内容，但加工过程中需要好几把不同的刀具，还要加工快捷，所以我们可考虑选 用加工中心。在这里我选用的是沈阳机床厂生产的VMC850立式加工中心，本机床 结构基本特点如下： 本机稳定性好，强度高，各项精度稳定可靠。 主轴采用高精度p4级主轴专用轴承，运行稳定无噪音。 三个轴均采用C3级高精度滚珠丝杠，精度稳定可靠。 操作系统是FUNAC Series Oi Mate. 进给系统采用伺服电机通过弹性联轴器与滚珠丝杆直连带动工作台，滑 鞍和主轴箱实现x、y、z三个方向进给。 配以斗笠式或圆盘式到库，侧挂在立柱左侧面。 操纵台采用吊挂式，该机床还配有拖动式手摇脉冲发生器，操作方便。 润滑系统稳定。 气动系统实现功能为：主轴锥孔吹风，清洁刀具，主轴鼻端轴承防尘的 气雾帘打刀增压的气动源及清洁用气枪的动力源，刀库换刀气缸动力源及刀库倒 刀气缸的动力源。 4.2 4.2 机床的主要技术参数机床的主要技术参数 VMC系列立式加工中心采用机电液一体化结构，整体布局紧凑合理，占地面 积小，安装、维修方便。该机床的基本参数： 行程单位数值及形式 X轴行程mm1600 Y轴行程mm900 Z轴行程mm680 工作台单位数值及形式 工作台面积（长宽）mm1800900 T型键槽mm522H7 工作台最大负载kg1600 工作台上表面距地面的距离mm1030 主轴单位数值及形式 主轴电机功率kw15/18.5 主轴锥孔BT-50 主轴转数r/min50600 主轴鼻端距工作台表面距离mm160840 进给单位数值及形式 X/Y/Z轴伺服电机功率kw4/4/4 X/Y/Z轴伺服电机扭矩 N.m22/22/22 X/Y/Z轴快速移动速度 m/min15/15/12 导轨形式滑轨 刀具单位数值及形式 自动换刀方式圆盘式 刀库容量把24 刀具最大直径/重量/长度mm112/15kg/350 自动换刀时间（刀对刀）S46 其他单位数值及形式 机床净重kg1500 机床外形尺寸mm40038003500 4.3 4.3 夹具的选择夹具的选择 本零件是单件生产，技术要求高，采用高精度的通用夹具即可完成。因专用 夹具的专用性强，成本高，不易转变，不可长时间的使用，且此零件只为单件生 产，为其专门制作家具成本较高，故采用通用夹具。 选择夹具的基本原则有： 第一 要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定； 第二 要协调零件和机床坐标系的尺寸关系； 第三 尽量采用可调式夹具及其它通用夹具，缩短生产准备时间，节省生产费 用； 第四 夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表面的加工。 根据零件是比较规则的形状，再加上以上四点，我们可以选择平口钳来装卡 此工件就能满足要求。 车削加工主要采用三爪夹盘；铣削加工主要采用平口台钳。（如下图） 图 3 数控车床用三爪 图 4 加工中心用台钳 4.4 4.4 刀具的选择刀具的选择 4.4.1刀具材料的选择： 本次加工的零件是LY12，材料的硬度不高，加工时去除的余量比较大，切削 时的切削力相对较小，局部温度变化不大，材料塑性较大，因此刀具材料可以选 用高速钢或硬质合金类的刀具，加工时可以不用冷却液。在实际加工采用的是高 速钢材质的刀具。 4.4.2刀具类型的选择： 铣平面时用较大直径的面铣刀比较合适，这样能有效减少接刀痕和提高精度。 在此工序中选用 80的可转位端铣刀。铣心形和凸台外轮廓时，考虑到两者轮廓 之间的最短距离，所以在这里选用适当的立铣刀。铣边角料时考虑到大致所剩的 余量。粗、精铣键槽时考虑到键槽的宽度比较合适。在铰通孔之前，应先通过钻 底孔再用铰刀铰孔。攻螺纹前先根据螺纹的直径，用钻头钻螺纹底孔，然后机用 丝锥攻螺纹。具体参数如下： 导轨轴：导轨轴： 工序 工序 1 1： ： 粗、精车60外圆选用90偏刀，粗、精车 030 0 26 。 内圆选用内孔车 刀，切断选用切断刀； 工序 工序 2 2： ： 粗、精铣上表面A面选用80的端铣刀，粗、精铣曲线I选用20的 立铣刀，粗、精铣B、C面选用20的立铣刀，粗钻 03.0 0 26 孔的底孔选用20的钻 头、钻2-M8螺纹底孔选用6.7钻头，攻丝选用M8丝锥； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣D面选用80的端铣刀，粗、精铣槽E深2.5选用5的立铣 刀，钻8的底孔选用7.8钻头，粗、精铣F、G面选用20的端铣刀； 工序 工序 6 6： ： 去锐边，倒毛刺，选用锉刀。 罩盖：罩盖： 工序 工序 1 1： 粗、精车100外圆选用90偏刀，粗、精车80 030. 0 104. 0 mm外圆选用90 偏刀，粗、精车60 064. 0 0 mm内圆选用内孔车刀，粗、精车 039. 0 0 35 mm内圆选用内 孔车刀，车 021. 0 0 26 孔，切断选用切断刀； 工序 工序 2 2： ： 粗、精A面选用80的端铣刀，粗、精铣 10. 0 05. 0 58 mm圆选用20的立 铣 刀，钻2- 015. 0 0 8 孔，钻12孔，钻2-M8螺纹底孔6.7深13的孔，粗、精铣B面选 用30的立铣刀，粗、精铣C面选用30的立铣刀，攻丝选用M8丝锥； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣E轮廓选用5的立铣刀，粗、精铣F轮廓选用5的立铣刀； 工序 工序 4 4： ： 粗、精铣G轮廓选用5的立铣刀，粗、精铣H轮廓选用5的立铣刀； 工序 工序 5 5： ： 粗、精铣I轮廓选用5的立铣刀，粗、精铣J轮廓选用5的立铣刀； 工序 工序 6 6： ： 粗、精加工曲面1选用6球头铣刀； 工序 工序 7 7： ： 粗、精加工曲面2选用6球头铣刀； 工序 工序 8 8： ： 铣奥运标志曲线图选用2球头刀； 工序 工序 9 9： ： 去锐边，倒毛刺，选用锉刀。 基座：基座： 工序 工序 1 1： 粗、精加工110 0 087. 0 mm110 0 087. 0 mm上表面选用80的端铣刀，粗 精 加工外轮廓1选用30的立铣刀，粗、精加工内轮廓2选用30的立铣刀，粗、精铣 曲线选用6的立铣刀，粗、精铣30 117. 0 065. 0 mm圆选用20的立铣刀，粗钻22螺纹 孔，M241.5螺纹选用M24丝锥，铣2-10深32沉孔； 工序 工序 2 2： ： 粗、精铣B面选用80的端铣刀，粗、精铣内轮廓3选用6的立铣刀， 粗、精铣轮廓4选用6的立铣刀，铣2-16深2沉孔，钻M8螺纹底孔6.7，攻 丝选用丝锥M8； 工序 工序 3 3： ： 粗、精铣轮廓5选用20的立铣刀，钻11.8孔、铰12 027. 0 0 mm深5孔， 钻7.8孔、铰8 015. 0 0 mm通孔； 工序 工序 4 4： ： 粗、精铣32 025. 0 0 mm孔选用20的立铣刀，钻7.8孔、铰8 022. 0 0 mm 通孔； 工序 工序 5 5： ： 粗、精铣32 027. 0 0 mm孔选用20的立铣刀，钻7.8孔、铰8 022. 0 0 mm 通孔； 工序 工序 6 6： ： 粗、精铣32 027. 0 0 mm孔选用20的立铣刀，钻7.8孔、铰8 022. 0 0 mm 通孔； 工序 工序 1010：去锐边，倒毛刺，选用锉刀； 配合后：配合后： 工序 工序 1 1： 钻7.8孔、铰8 022. 0 0 mm定位销孔； 工序 工序 2 2： ： 钻7.8孔、铰8 022. 0 0 mm定位销孔。 4.5 4.5 量具的选择：量具的选择： 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 要选用的量具有： 数显卡尺LINKS200mm 深度尺LINKS200mm 内径百分表（1835）mm 分度值0.01 外径千分尺（025）mm 外径千分尺（2550）mm 内径千分尺（2550）mm 内径千分尺（530）mm 半径规R（16.5）mm 塞尺（0.021.00）mm 第五章、零件机械加工余量、工序尺寸及其毛坯尺寸确定的第五章、零件机械加工余量、工序尺寸及其毛坯尺寸确定的 原则原则 5.1 5.1 加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 机械加工余量是指为使加工表面达到所需要的精度和表面质量而应切除的金 属层厚度。合理的选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有 很大的影响。机械加工余量过大，则浪费材料和工时，增加机床和刀具的消耗； 余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。 所以合理的选择机械加工余量是一项很重要的工作，故在“本零件生产加工工艺 规程”设计中，应该在保证零件加工质量的前提下尽量减少机械加工余量。从理 论上来说，最小机械加工余量可以根据各加工工序尺寸的具体数据经过分析计算 确定，但是就此方法在目前的机械加工行业中很少应用。常用的机械加工余量确 定方法有以下两种：第一，经验估计法：是根据经验来确定余量的，其估计的机 械加工余量值一般偏大，此值常用于单件和小批量生产；第二，查表修正法：是 以生产实践和实验研究积累的有关加工余量的资料数据为基础，并按具体生产条 件加以修正来确定加工余量的方法。此方法应用广泛，其应用的数据表格可在金 属切削手册等相关的手册中找到，机械加工余量值的确定比较方便快捷。所以， 本工艺设计中机械加工余量的确定应用了查表修正法。 所谓毛坯余量,是为了保证零件的质量要求,在加工过程中从其表面上切除的 金属层,加工余量的大小必须合适,余量过大浪费材料,同时增加工步或走刀次数, 而降低了生产率,增加了工时,刀具和电力等消耗.加工余量过小,刚不能切去表面 的缺陷层,有时还会使刀具处于恶劣的工作条件,使刀具磨损加剧,因此应当合理地 确定加工余量。 确定粗加工加工余量的大小,取决于加工过程中,各工序的余量之和,所以毛坯 的加工余量是影响各个工序的主要因素。确定加工余量的方法有计算法,查表法和 经验估计法，此竞赛课题件的精加工余量只要保证在0.2mm左右即可。 从理论上来说，最小机械加工余量可以根据各加工工序尺寸的具体数据经过 分析计算确定，但是就此方法在目前的机械加工行业中很少应用。常用的机械加 工余量确定方法有以下两种：第一，经验估计法：是根据经验来确定余量的，其 估计的机械加工余量值一般偏大，此法适用于本课题件的加工；第二，查表修正 法：是以生产实践和实验研究积累的有关加工余量的资料数据为基础，并按具体 生产条件加以修正来确定加工余量的方法。此方法应用广泛，其应用的数据表格 可在金属切削手册等相关的手册中找到，机械加工余量值的确定比较方便快捷。 5.2 5.2 各道工序切削量确定各道工序切削量确定 1 1）车削时：）车削时： 用量选择：用量选择：（其它尺寸均按此方法计算） （1）确定进给量 切削用量的计算：已知毛坯件最大长度方向的加工余量为3.5 mm，Z=3.5 mm，实际上由于以后还要进行半精车和精车加工，须留有一定的加工余量。故此， 本工序只进行一次车削加工。 确定进给量m：根据机械制造工艺设计手册切削用量部分查定：当刀具刀 杆尺寸为25 mm25 mm，切深p=3 mm时，进给量m=0.6 mm / r0.9 mm / r ，又 按C630普通车床说明确定该进给量： m=0.9mm/ r （2）确定进给速度 计算切削速度：查金属切削手册得切削速度计算公式为： V yx p p V K faT C vv Vc= (m /min) 式中 寿命选 T=60 min 修正系数Kv=KmvKsvKkvKkrvKbv Cv=242 xv=0.15 yv=0.35 m=0.2 Kmv=1.44 Ksv=0.8 Kkv=1.04 Kkrv=0.81 vKbv=0.97 V yx p p V K faT C vv 所以 Vc= (m /min) 35. 015. 02 . 0 9 . 0360 242 = 1.441.040.80.810.97 = 89 m /min （3）确定主轴的转速 确定机床主轴转速：按车床说明查金属切削手册表，主轴转速计算公式为： ns=1000VC / 3.14dw 主轴转速计算： ns=1000VC / 3.14dw=100089/3.14100=283 r/min 检验机床的功率检验机床的功率 （1）主切削力： 检验机床的功率：查机械制造工艺设计手册机床说明其主切削力计算公式为： Fc= Fc n c yx pFc KVFaC FcFcFc 式中 CFc=2795 xFc=1.0 yFc=0.75 nFc=-0.15 查金属切削手册表: KFc=0.35 所以 Fc=279530.90.7590-0.150.350.89 =410.6(N) （2）机床切削时消耗的功率 机床切削时消耗的功率PC： PC= FC VC/6104=410.690/6104=0.62(Kw) 由机械制造工艺设计手册机床说明查机床主电机功率为15KW，当主轴转速 为600 r/min时，主轴传递的最大功率为75KW。所以机床功率满足加工要求，机床 可以正常工作。 （3）机床切削力 校验机床进给系统强度，由机械制造工艺设计手册查得其强度计算过 程为： 已知机床切削力: FC=410.6(N) 径向切削力: FP= Fp n c yx Fp kVfC FpFpFp 式中: CFp=1940 xFp=0.9 yFp=0.6 nFp=-0.3 查金属切削手册表: Fp n c V =0.15 KFp=0.5 所以径向切削力: FP =194030.90.90.690-0.30.150.5 =95.6(N) 轴向切削力: Ff = Ff n f yx pFf kVfaC FfFfFf 式中: CFf =2880 xFf =1.0 yFf =0.5 nFf =-0.4 查金属切削手册表: Ff n c V =0.246 KFf =1.17 所以轴向切削力: Ff =28800.90.590-0.40.2461.17 =389.9（N） （4）切削工时： tm=(l1+l2+l3)i/nwfm =（32+5）/6000.9 =0.07 min 2 2）铣削时：）铣削时： 铣削 10. 0 05. 0 58 mm圆用20的四刃立铣刀，查机械制造工艺设计手册表3 28，则铣刀的每齿进给量为：Z=0.10.35 mm /每齿(取Z=0. 2 mm /每齿)，选用硬 质合金端铣刀，Z=4齿， dz=20mm 确定切削速度：查机械制造工艺设计手册表329，切削速度公式为： v p v u p y f x e m Z 0v k zaaaT dC vvvv v Vc= (m /min) 式中 CV=42 zV=0.2 xV=0.10 yV=0.4 uv=0.10 pv=0.1 m=0.15 ae=43 af=0.1 ap=5.8 T=60 KV=0.94 切削速度为： 94.0 1.04.41.04360 2042 1.01.04.01.015.0 2.0 Vc = =72 m/min w c 14d. 3 1000V 5014.3 721000 确定铣床主轴转速：ns= = =1146r/min 现选取铣削机床，设计其主轴输出转速为1146 r/min，当nw=1146 r/min时，机床工 作台的进给量为： fm= fZ z nw=0.241146=916.8mm/min 切削工时：由于粗铣表面只加工一次,无高精度要求,故整个铣刀刀盘须要铣过此表 面。利用作图法可得到工作行程，查机械制造工艺设计手册得： fz= l1+l2+l3=390 mm 则基本时间为： tm= fz / fm =390/428=0.91 min 3 3）铰孔时：）铰孔时： 铰孔8H7mm： ap=0.05 mm （硬质合金） 查机械制造工艺设计手册选: 进给量： fm=0. 5 mm/r 切削速度选： c=6 m/ min 614. 3 61000 w c 14d.3 1000V 主轴转速计算： ns= = =318.5r/ min 取: ns=320 r/ min 1000 614. 3320 实际切削速度为：c= =6.03m/ min 5 . 0350 10 切削工时(单孔)：tm= =0.14min 切削工时(4孔)：tm=20.14=0.28min 4 4）其它参数计算同上方法，具体数据看零件的工序卡）其它参数计算同上方法，具体数据看零件的工序卡 5.3 5.3 基本工时定额的确定基本工时定额的确定 工时定额是指在一定的生产规模下，生产条件正常时，为完成某一工序所需 要的时间。它是安排生产计划、进行成本核算、考核工人任务完成情况的主要依 据。工时定额是机械加工工艺设计的一项必要的内容，它包括基本时间、辅助时 间、布置工作地时间、休息时间和准备时间几部分。而以上各部分时间的总和就 是零件加工所需要的单件时间。因此，单件时间： T单= T基+T辅+T布+T休 对于成批生产要考虑到准备时间和终结时间，则单件时间为： T单= T基+T辅+T布+T休+T准终/n 其中n为零件批量；基本时间和辅助时间的总和称为工序作业时间，即直接用 来制造产品零、部件所消耗的时间。本工艺设计中各个加工工序所需要的辅助时 间可以经机械制造工艺设计手册查得，布置工作地时间一般按作业时间的2%7% 计算，休息时间一般按作业时间的2%4%计算（具体数值见工序卡）。 第六章、最终加工程序第六章、最终加工程序 6.16.1导轨轴的加工程序导轨轴的加工程序 O0001； T0101； M03 S1000； G00 X64. Z5.； G71 U1. R2. P100. Q200. X0.2 Z0.1 F200.；G00 X60. Z2.； G01 Z-40. F100.； G01 X62.； G00 X100.； G00 Z100.； G00 X100.； M05； M30； O0002； T0202； G00 X16. Z5.； G71 U1. R2. P300. Q400. X-0.2 Z0.1 F200.；G00 X26. Z2.； G01 Z-40. F100.； G01 X20.； G00 Z100.； G00 X100.； M05； M30； O0003； G54 G90 G00 X-50. Y-50. Z50.； S800 M03； G00 Z5.； G01 Z-11. F100.； G41 G01 Y-27.5 D01； G01 Y50.； G01 X27.5； G01 Y-50.； G40 G01 X50.； G01 Z5.； G00 Z50.； M05； M30； O0004； G54 G90 G00 X-50. Y-50. Z50.； G00 Z5.； G01 Z-5. F100.； G41 G01X-27. D01； G01 Y0.； G02 X23.32 Y13.609 R27.； G02 X21.236 Y7.835 R4.； G01 X17.411 Y6.42； G02 X12.666 Y8.036 R4.； G03 X2.071 Y-14.856 R-15.； G02 X6.382 Y-17.45 R4.； G01 X7.795 Y-21.271； G02 X4.739 Y-26.581 R4.； G02 X-27. Y0. R27.； G01 Y50.； G40 G01 X-50.； G01 Z5.； G00 Z50.； M05； M30； O0005； G54 G90 G00 X0. Y-22.5 Z50.； M03 S600； G00 Z5.； G01 Z-2.5 F100.； G41 X-3.5 D01； G03 X0. Y-26. R3.5； G03 X0.Y-18. R4.； G02 X0. Y18. R18.； G03 X0. Y26. R4.； G03 X0.Y-26.R26.； G01 Z5.； G00 Z50.； M05； M30； O0006； G54 G90 G00 X-50. Y-50. Z50.； M03 S600； G00 Z5.； G01 Z-5. F100.； G41 G01 X-27.5 D01； G01 Y50.； G01 X27.5； G01 Y-50.； G40 G01 X50.； G01 Z5.； G00 Z50.； M05； M30； 6.26.2罩盖的加工程序罩盖的加工程序 O0007； T0101； M03 S1000； G00 X102. Z5.； G71