毕业设计（论文）-支承套零件数控加工工艺规程编制.docx

数控加工工艺编制设计说明书项目: 支承套零件数控加工工艺规程编制指导： 郑红老师 班级： 姓名： 学号： 组别： 温州职业技术学院机械系二零零五年五月目 录一、机械加工工艺规程的制定41.1 分析被加工零件41.2 选择毛坯41.3 设计工艺过程41.4工序设计41.5 编制工艺文件5二、支承套零件机械加工工艺规程的制订621 分析研究图1所示的支承套零件62.2 选择设备72.3 确定零件的定位基准和装夹方式72.4 确定加工顺序及进给路线82.5刀具选择8三、机械加工工艺规程的制订93.1 机械加工工艺规程的作用93.2 机械加工工艺规程的制定程序93.3 毛坯的选择103.4 定位基准的选择113.5 零件表面加工方法的选择113.6 加工顺序的安排12四、零件工艺流程方案设计134.1 零件加工工艺分析134.2 毛坯的选择134.3 数控加工工艺分析及工序设计134.4确定机械加工余量15五、切削用量的确定161主轴转速的确定162进给速度的确定173背吃刀量确定17总 结18参 考 文 献19摘 要数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。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、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，它包含了确定数控加工内容；进行工艺分析和零件图形的数学处理；制定工艺方案；选择数控机床的类型；确定工步和进给路线；选择或设计刀具、夹具和量具；确定切削参数；编写、校验和修改加工程序；编写加工工艺技术文件等方面内容。工艺设计的好坏直接影响了数控加工的尺寸精度和表面精度、加工时间的长短、材料和人工的耗费，甚至直接影响了加工的安全性。本课程设计进行了支承套零件的数控加工工艺规划。关键词： 数控加工工艺 支承套 工艺卡 工序卡一、机械加工工艺规程的制定制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图纸，生产纲领，现场加工设备及生产条件等，有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后，即可着手机械加工工艺规程的制定，其内容和顺序如下:1.1 分析被加工零件1.2 选择毛坯在制订零件机械加工工艺规程之前,还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。1.3 设计工艺过程包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。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。定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。零件表面的加工方法,首先取决于加工表面的技术要求。但应注意，这些技术要求不一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某方面高于零件图上的要求。如由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求。或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步和各工步的加工方法。所选择的加工方法，应该满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求。1.4 工序设计包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排得是否合适，对加工质量、生产率和经济性有较大的影响。1、加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：（1）粗加工阶段这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。（2）半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。（3）精加工阶段对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。2、机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。（1）作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位。即“先基准后其它”。（2）在加工精基准面时，需要用粗基准定位。在单件、小批生产、甚至成批生产中，对于形状复杂或尺寸较大的铸件和锻件，以及尺寸误差较大的毛坯，在机械加工工序之前首先应安排划线工序，以便为精基准加工提供找正基准。（3）精基准加工好以后，接着应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。精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。（4）在重要表面加工前，对精基准应进行一次休整，以利于保证重要表面的加工精度。1.5 编制工艺文件二、 支承套零件机械加工工艺规程的制订21 分析研究图1所示的支承套零件图1 支承套如图1所示为升降台铣床的支承套，在两个互相垂直的方向上有多个孔要加工，在加工中心上加工，只需一次安装即可完成。零件材料为45钢，中批量生产，分析其加工工艺。1）加工内容该零件主要由平面、圆弧外表面、多个简单孔和螺纹孔组成，几何元素之间关系描述清楚完整，尺寸标注完整。毛坯为110mm90mm棒料，加工内容主要包括上平面，左右两端面、圆弧外表面6012孔，35H7孔，1711孔，211孔，215H7孔以及2M6-6H深25的螺纹孔和几处倒角。2）加工要求零件主要加工要求为35H7和215H7内孔的尺寸公差等级为7级，表面粗糙度要求较高，其值为Ra=1.6m。2M6-6H深25的螺纹孔尺寸公差等级为6级，尺寸公差等级要求较高。零件的上平面、左右两端面和圆弧外表面以及60孔的右端面表面粗糙度值为1.6m，表面粗糙度要求较高；35H7孔表面和1711孔表面表面粗糙度值为12.5m，粗糙度要求一般，其余表面粗糙度值要求为25m。对60孔和35H7有同轴度要求，同轴度值为0.08，并以A面（零件圆弧外表面的左面）为基准；对6012孔的端面和零件圆弧外表面有跳动率要求，跳动值小于0.025，并且6012孔以B面（35H7孔表面）为基准，零件圆弧外表面的右面以A面为基准。对215H7孔有平行度要求，其平行度不得大于0.05，以C面（零件圆弧外表面的右面）为平行基准。零件的外尺寸100f9，公差等级为9级，查表可得其上偏差为-0.036m，下偏差为-0.127m。各结构的加工方法1)215H7孔加工要求和表面粗造度质量要求都较高，故拟定钻中心孔-钻孔-扩孔-铰孔的加工方案。2)35H7尺寸公差等级较高，故拟定钻中心孔-钻孔-粗镗-半精镗-精镗的加工方案。3)6012孔的右端面表面粗糙度质量要求较高，故拟定钻中心孔-粗铣-精铣的加工方案。4)2M6-6H深25的螺纹孔尺寸公差等级要求较高，拟定拟定钻中心孔-钻底孔-孔端倒角-攻螺纹的加工方案。5)11孔表粗造度为25m，拟定钻中心孔-钻孔的加工方案，1711孔采用锪孔（在11底孔上）的加工方案。6)零件上平面、左右两端面和圆弧外表面，因为表面粗造度为Ra=1.6m，故采用粗铣-精铣的方法加工。零件毛坯为45钢，切削性能好，无热处理和硬度要求。2.2 选择设备因为零件有两个互相垂直方向的孔要加工，故要选择立卧两式的加工中心，综合零件根据被加工零件的外形和材料等，选用XH714型加工中心。2.3 确定零件的定位基准和装夹方式1）定位基准加工35H7孔、6012孔、211孔和1711孔的以100f9外圆中心线做为定位基准，保证定位基准与设计基准重合。加工60孔深12和17孔深11时要以零件的左端面做为定位基准。2）装夹方式因为零件的只是圆柱体的部分，故零件的装夹采用“V”型块和压板装夹，所用夹具为专用夹具，夹具如图所示。在装夹时应使工件上平面在夹具中保持垂直，以消除转动自由度。 夹具示意图零件装夹示意图2.4 确定加工顺序及进给路线加工顺序：因为零件有两个互相垂直方向的加工内容，故先选择水平方向的加工，再选择垂直方向的加工。第一工位：钻35H7、211、2M6-6H螺纹中心孔-钻35H7孔-钻211孔-锪2l7孔-粗铣6012孔-精铣6012孔-粗镗35H7孔-半精镗35H7孔-精镗35H7孔-钻2M6-6H螺纹底孔-2M6-6H螺纹孔端倒角-攻2M6-6H螺纹；第二工位：钻215H7中心孔-钻215H7孔-扩215H7孔-铰215H7孔。2.5 刀具选择三、机械加工工艺规程的制订3.1 机械加工工艺规程的作用工艺规程的作用在于：（1）它是组织生产和计划管理的重要资料，生产安排和调度、规定工序要和质量检查等都以工艺规程为依据。制定和不断完善工艺规程，有利于稳定生产秩序，保证产品质量和提高生产率，并充分发挥设备能力。一切生产人员都应严格执行和贯彻，不应任意违反或更改工艺规程的内容。（2）是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据，例如刀、夹、量具的设计、制造或采购，原材料、半成品及外购件的供应及设备、人员的配备等。（3）在新建和扩建工厂或车间时必需有产品的全套工艺规程作为决定设备、人员、车间面积和投资预算等的原始资料。（4）行之有效的先进工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用，有利于其他工厂缩短试制过程，提高工艺水平。3.2 机械加工工艺规程的制定程序制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图纸，生产纲领，现场加工设备及生产条件等， 有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后，即可着手机械加工工艺规程的制定，其内容和顺序如下:1.分析被加工零件；2.选择毛坯；3.设计工艺过程:包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。4.工序设计:包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等；5.编制工艺文件。3.3 毛坯的选择在制订零件机械加工工艺规程之前,还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。选择毛坯，应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。还应考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性，如精铸、精锻、 冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等。 用这些毛坯制造方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。铸造特点及应用范围表3.4 定位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。定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工 的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。（1）精基准的选择“基准重合”原则：应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差。“基准统一”原则：应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。“互为基准”原则：当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。“自为基准”原则：在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。此外，精基准的选择还应便于工件的装夹与加工，减少工件变形及简化夹具结构。需要指出的是，上述四条选择精基准的原则，有时是相互矛盾的。例如，保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。在使用这些原则时，要具体情况具体分析，以保证主要技术要求为出发点，合理选用这些原则。（2） 粗基准的选择若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。选作粗基准的表面， 应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高， 而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。3.5 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法,首先取决于加工表面的技术要求。但应注意，这些技术要求不一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某方面高于零件图上的要求。 如由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求。 或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步和各工步的加工方法。所选择的加工方法，应该满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求。为此，选择加工方法时应该考虑下列各因素：1. 任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才是经济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度。为此，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。2. 要考虑工件材料的性质。3. 要考虑工件的结构形状和尺寸大小。4. 要考虑生产率和经济性要求。大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，可减少机械加工的劳动量。5. 要考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件.选择加工方法时应充分利用现有设备,挖掘企业潜力,发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平。3.6 加工顺序的安排零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排得是否合适，对加工质量、生产率和经济性有较大的影响。（一） 加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：1. 粗加工阶段这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。2. 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。3. 精加工阶段对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。（二） 机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个表面需要加工， 这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。1. 作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位。即“先基准后其它”。2. 在加工精基准面时，需要用粗基准定位。在单件、小批生产、甚至成批生产中，对于形状复杂或尺寸较大的铸件和锻件，以及尺寸误差较大的毛坯，在机械加工工序之前首先应安排划线工序，以便为精基准加工提供找正基准。3. 精基准加工好以后，接着应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。精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。4. 在重要表面加工前，对精基准应进行一次休整，以利于保证重要表面的加工精度。5. 对于容易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当放在前面， 某些次要小表面的加工可放在其后。四、零件工艺流程方案设计4.1 零件加工工艺分析（1）零件的结构特点为便于支承套零件加工中心定位、装夹，100f9外圆、80尺寸两面、78尺寸上面均在前面工序中用普通机床完成。（2）主要加工内容1) 2- 15H7 孔2) 35H7 孔3) 6012 沉孔4) 2- 11 孔5) 2- 1711 沉孔6) 2-M6-6H 螺孔（3）零件材料零件材料为 45 号钢。4.2 毛坯的选择（1）确定毛坯的类型及制造方法铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类。砂型铸造方法传统，铸造成品的各方面质量都较差。因此，在现代机械工业中已逐渐被特种铸造方法所取代。由于本零件材料为 45 号钢，结构形状较为简单，且成批大量生产，考虑到综合经济因素，故选用棒料或锻件。4.3 数控加工工艺分析及工序设计（1）确定各加工表面的加工方法根据各加工面的精度要求和粗糙度要求，2- 15H7 孔采用钻-扩-铰孔， 35H7 孔采用钻-镗-半精镗-铰孔，2- 11 孔采用钻削，2- 1711 沉孔加工方法为锪削， 6012 沉孔加工方法为粗铣-精铣。（2）确定加工工艺路线普通机床加工支承套工艺方案见表。普通机床加工支承套工艺方案数控加工支承套工艺方案见表。数控加工支承套工艺方案两种方案对比：普通机床加工工序多，需 3 道工序、3 套夹具、3 台机床，而加工中心仅 1 道工序、1 套夹具、1 台机床。体现了数控加工的工艺“复合性” 。采用数控加工后，工在一次装夹下能完成铣、镗、钻、扩、铰、攻丝、锪等多种加工，因此，数控加工工艺具有复合性特点，也可以说数控加工工艺的工序把传统工艺中的工序“集成”了，这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件装夹次数及周转时间也大大减少了，从而使零件的加工精度和生产效率有了很大的提高。综合上述两个工艺方案的优缺点，选择数控加工方案。4.4确定机械加工余量支承套机械加工余量根据以上信息制订数控加工工序卡片,如下表。五、切削用量的确定数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1 主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速