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钢管 加工 工艺 设计

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江苏城市职业学院毕业论文 815举升钢管加工工艺设计作 者：柴楠学 号：100701350227班 级：10机械CAD/CAM指导教师：杨旭东 讲师江苏城市职业学院二一三年四月江苏城市职业学院高职毕业论文815举升钢管加工工艺设计作 者 柴楠 指导教师 杨旭东 学科级别 高职专科 培养院系 机电工程系 学科专业 机械CAD/CAM 学科类别 工学 答辩委员会主席 评 阅 人 二一三年四月摘要摘 要夹具分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、结合夹具、和自动夹具。机床夹具是在机械制造过程中用来固定加工对象使之占有正确位置，以接受加工或检测，并保证加工要求的机床附加装置。夹具有四部分组成：夹具体、定位元件、向元件及加紧元件。 我国的机械工业虽然取得了很大的成绩，但同工业发达国家相比，在生产能力、技术水平、经济效益和管理水平等方面，仍然存在不小的差距，还不能完成事业国民经济发展的需要。因此，我国的机械工业必须加快自身的科学技术的发展，通过技术改造，提高产品的设计水平，制造工艺水平和管理水平，使机电产品的质量和品种逐步达到和赶上工业发达国家的水平。UG是UnigraphicsSolutions公司的拳头产品。该公司首次突破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。UG最早应用于美国麦道飞机公司，他是从二维绘图 、数控加工编程、曲面造型等功能发展起来的软件。90年代初，美国通用汽车公司选中UG作为公司的CAD/CAE/CAM/CIM主导系统，这进一步推动了UG的发展。此次，我所选的“815举升钢管加工工艺”课题设计，就是针对815就是钢管工件的两个侧面的加工以及在工件头的正面钻一个直径25的孔的一个专业夹具。在815举升钢管的夹具设计过程中我对815工件进行了精细测量，设计中必须保证重心在夹具中心轴线上，以保证夹具在机床上旋转稳定、不摆动。毕业设计师让本专业学生完成教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学知识与技能解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有重要意义。关键词：机械制造、举升钢管、夹具、钻孔、设计、装配III目录目录摘 要I目录III第一章 绪论11、概述：12、软件介绍1第二章 工艺方案分析32.1零件图32.2、零件图分析32.2.1、零件的结构特点42.2.2、 零件的主要技术要求42.3、毛坯的类型及制造方法42.3.1、 毛坯的技术要求42.3.2、毛坯图42.4、机械加工工艺规程52.4.1、零件加工遵循下述原则52.5、加工工序划分的原则52.6、确定加工方法62.7、确定加工工序方案62. 8、图像模拟加工中工件的变化过程：7第三章 零件工艺性分析与毛坯的选择93.1、零件工艺性分析93.2、毛坯的选择103.3、 零件加工的基本工艺流程113.4加工过程的基本概述15第四章 定位基准的选择174.1、 基准的概念及分类174.2、 定位基准的选择174.3、 工艺路线的拟订184.4、刀具的选择224.5、冷却液的选择234.6、加工余量的确定254.7、 尺寸链解算与工序尺寸确定27第五章 设计小结31附录32第六章 参考文献35作者简介37第一章 绪论第一章 绪论1、概述：CAD/CAM技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的CAD/CAM软件。现在，工作站和微机平台CAD/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批批比较优秀、比较流行的商品化软件。下面将分别介绍国内外一些流行的软件。2、软件介绍（1）AutoCADAutoCAD 是美国Autodesk 公司推出的 通用绘图软件包。Autodesk 公司是世界第四大PC 软件AutoCAD 是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD 有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、在图形中注写文字、尺寸标注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。AutoCAD 既可以交互式绘图，也可以实现自动绘图，具有开放的体系结构，新增多个辅助设计工具，增强三维绘图、实体造型和显示功能。（2）UGUG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。 UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。UG的目标是用最新的教学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。 （3）CAXA数控车简介CAXA 数控车具有 CAD 软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口，可以绘制任意复杂的图形，可通过DXF、IGES等数据接口与其它系统交换数据。CAXA 数控车具有功能强大，使用简单的轨迹生成及通用后置处理功能。该软件提供了功能强大、使用简洁的轨迹生成手段，可按加工要求生成各种复杂图形的加工轨迹。通用的后置处理模块使CAXA 数控车可以满足各种机床的代码格式，可输出G代码，并可对生成的代码进行校验及加工仿真。CAXA 数控车为您的二维绘图及数控车加工工作提供了一个很好的解决方案，将CAXA 数控车同 CAXA 专业设计软件与 CAXA 专业制造软件结合起来将会全面地满足您的任何 CAD/CAM 需求。轨迹仿真：对已有的加工轨迹进行加工过程模拟，以检查加工轨迹的正确性。1第二章 工艺方案分析第二章 工艺方案分析2.1零件图 图1-2零件图2.2、零件图分析该零件由螺纹孔、通孔、密封圈槽等组成。尺寸标注完整，选用毛坯为锻件，无热处理和硬度要求。要加工一个零件，一般先要分析它的工程图。815液压举升钢管的工程图如上：它的技术要求： 1、锐边倒角；2、未注锻造圆角R35；3、除C、D、E外，其余表面涂防锈底漆和深灰色面漆；4、直径30内孔表面粗糙度要求为12.5。我认为除了它的技术要求要细看外，还要细看它的图纸，不漏过一点信息，比如：从此图中可以看出这个零件头部大孔圆要倒角，四个小孔圆也要倒角而且还要有螺纹。此零件底部还要沟槽，以及槽内还需要倒圆角，这些细节我们都不能放过。2.2.1、零件的结构特点该零件是由两孔形成，孔为30，其底座由四个8XM10-6H的螺纹孔，顶座由四个11、4.2的密封圈槽和30的孔组成。2.2.2、 零件的主要技术要求去除毛刺，倒钝锐角；未铸锻造圆角R3-R5，30内孔表面粗糙度要求为12 .5 。2.3、毛坯的类型及制造方法零件的材料为45钢，考虑零件形状，由于零件的尺寸不大，而且有许多表面不需要切屑加工，可用模锻毛坯。由于零件是批量生产，所以设备要充分利用，以减少投资，减低成本。故确定工艺的基本特征：毛坯采用效率高和质量较好的制造方法。2.3.1、 毛坯的技术要求不得有裂纹、夹渣等缺陷；锻造拔模高度4；喷沙，去毛刺；2.3.2、毛坯图 2.4、机械加工工艺规程机械加工工艺规程，是将产品或零部件的制造工艺过程和操作方法按一定格式固定下来的技术文件。它是在具体的生产条件下，本着最合理、最经济的原则编制而成 ，经审批后用来指导生产的法规性文件。一般包括以下内容：工件加工工艺路线及所经过的车间和工段；各个工序的内容及采用的设备和工艺装备；工件的检验项目及检验方法；工时定额及工人的技术等级等。2.4.1、零件加工遵循下述原则（1）选择适合在数控车床上加工的零件（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容和技术要求（3）确定工件坐标系原点位置（4）基面先行2.5、加工工序划分的原则零件是由多个表面构成的，这些表面有自己的精度要求，各表面之间也有相应的精度要求，为了达到零件的设计精度要求，加工顺序安排应遵循一定的原则：（1）先粗后精的原则（2）基准面先加工原则（3）先面后孔原则（4）先内后外原则（5）减少换刀次数的原则2.6、确定加工方法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、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。零件图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以加工时没有取平均值，而取其基本尺寸。通过零件图数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，该零件为大批量加工，最理想的加工方式为车削、钻削，故加工设备选用车床、钻床。 2.7、确定加工工序方案此零件上比较精密表面的加工，是通过数控机床加工达到的。剩下需加工的表面可通过普车加工可完成，孔可通过摇臂钻打通，螺纹孔用攻丝机完成。零件的加工工序顺序： 检查毛坯预备加工车底端面初钻孔（普车） 钻孔（摇臂钻）钻孔（摇臂钻）车顶端面车密封槽攻螺纹孔修钝各处突棱，去毛刺检验各部尺寸及精度检查工件有无裂纹、损坏及夹渣等油封入库。 工序一：检查毛坯有无裂纹、夹渣损坏等。工序二：在普车上用专用夹住毛坯顶端，车底座轮廓3mm、然后用普车上的麻花钻再向工件内打40mm的孔；然后再用数控机床加工，先固定，然后切槽工序三：取下工件，将工件放到摇臂钻上用专用夹具固定后向底座内用28的麻花钻再打41mm；工序四：在摇臂钻的上用夹具重新固定从顶端侧面再用30的麻花钻向内打148mm；工序五：再将工件放到摇臂钻上固定后将顶端的孔用11的麻花钻分别钻削；工序六：下工件，然后在数控车床上用专用夹具固定用外圆车刀车顶端侧面及4.2的密封槽；再完成内外倒角。工序七：取下工件，最后把工件放到攻丝机上加紧将底座螺纹孔用8.6的钻头分别攻丝，然后用M10钻头分别再攻丝一次。工序八：检查已加工完的工件有无裂纹、损坏及夹渣情况等，如有及时清除，检查无误的工件可油封入库。2. 8、图像模拟加工中工件的变化过程： 37第三章 零件工艺性分析与毛坯的选择第三章 零件工艺性分析与毛坯的选择3.1、零件工艺性分析（1）、检和确定性查零件图的完整性：检查零件视图是否表达直观、清晰、准确、充分；尺寸、公差、技术要求是否合理、齐全。（2）、审查零件材料选用是否适当：材料的选择既要满足产品的使用要求，又要考虑产品成本，尽可能采用常用材料，如45号钢，少用贵重金属。 （3）、分析技术要求是否合理：加工表面的尺寸精度；要加工表面的形状精度；主要加工表面的相互位置精度；表面质量要求；热处理要求。 零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的标注，应根据零件的功能经济合理地决定。过高的要求会增加加工难度，过低的要求会影响工作性能，两者都是不允许的。（4）、零件的结构工艺性分析：零件结构工艺性： 是指所设计的零件在不同类型的具体生产条件下，零件毛坯的制造、零件的加工和产品的装配所具备的可行性和经济性。它包括零件的各个制造过程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性。由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加工工艺性分析。便于刀具的趋进和退出；如边缘孔的钻削；采用标准刀具，提高加工精度。保证刀具正常工作，保证能以较高的生产率加工。被加工表面形状应尽量简单尽量减少加工面积。 尽量减少加工过程的装夹次数，尽量减少工作行程次数，应统一或减少尺寸种类，避免深孔加工。应外表面联接代替内表面联接零件的结构应与生产类型相适应。有位置要求或同方向的表面能在一次装夹中加工出来。零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。（5）、机械加工对零件整体结构工艺性的要求零件是各要素、各尺寸组成的一个整体，所以更应考虑零件整体结构的工艺性，具体有以下几点要求：尽量采用标准件、通用件。在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值尽量选用切削加工性好的材料有便于装夹的定位基准和夹紧表面。节省材料，减轻质量。3.2、毛坯的选择 （1）、 毛坯的种类：铸件毛坯：适合做形状复杂零件的毛坯锻件毛坯：适合做形状简单零件的毛坯；焊接件：适用于单件小批量生产中制造大型毛坯；冲压件：适用于批量大零件厚度小的中小型零件毛坯；型材：适合做轴、平板类零件的毛坯；焊接毛坯：适合板料、框架类零件的毛坯。 （2）、 选择毛坯的原则：毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工。（3）、 举例：轴类零件： 车床主轴：45号钢模锻件 ；阶梯轴（直径相差不大）：棒料 箱体： 铸造件或焊接件 齿轮： 小齿轮：棒料 ；大多数中型齿轮：模锻件 ；大型齿轮：铸钢件 选择毛坯图片： 首先我们把用UG等制图软件画出来的815举升钢管效果图来向大家展示一下： 这就是815举升钢管的效果图，它是用UG实体设计画出来的。要实际加工它其实也不是太难，只要我们把它的二维工程图分析透彻，利用平时所学制图的理论知识，再加以我们在车间实践时所学的数控车床、普通车床、数控铣床、摇臂转、攻丝机等的使用方法。以及它们的功能、各个注意点、各个按钮的功能、以及怎么用它们加工零件的注意事项等等。3.3、 零件加工的基本工艺流程 这就是做好倒圆角的效果图，在车床上用车刀倒圆角这是815零件的毛坯，我们先给它表面抛光，再在普车上做倒圆角，这样这个零件的外表轮廓基本差不多了。加工时要把它夹紧，否则会有误差。这也是在普车上加工的，把零件夹紧，打孔，先用直径28mm的钻头打通它，再用直径30mm的钻头打通一遍。这就是上一步加工出来的效果图，这个孔就加工出来了。这一步是打四个小孔，用设计好的夹具固定好，然后用数控车床车出四个孔的螺纹，用内螺纹刀。对工件所有的倒角进行车倒角，达到以上效果。先在普通车床上打41mm深的孔，再用摇臂钻对其大孔最后加工，达到189mm。现在对工件下面的四个小口进行加工，用相应的钻头对其钻孔，先用9.8mm的钻头，再用10mm的钻头打通一次。用数控车床对下面的槽进行加工，换上切槽刀，再进行车倒角。选择正确的车倒圆角的刀具，用数控车床进行底座倒圆角的加工。 完成工件的加工流程，测量加工好的工件的尺寸是否符合。3.4加工过程的基本概述在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同，批量不同等多方面的因素影响，在对具体零件制订加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使制订的加工方案合理，从而达到质量优，效率高和成本低的目的。在对加工工艺进行认真和仔细的分析后，制订加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体条件，选择经济，合理的工艺方案。第四章 定位基准的选择第四章 定位基准的选择4.1、 基准的概念及分类1、概念基准的定义： 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、分类，按其作用可分为：1）设计基准：（用在产品设计图上） 零件工作图上，用以确定其它点、线、面位置所依据的基准。2）工艺基准： 是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。（1）工序基准：在工序图上用来确定所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。（2）定位基准： 在加工用于工件定位的基准。（3）度量基准（测量基准）： 在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差使用的基准。（4）装配基准： 在机械装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。4.2、 定位基准的选择粗基准：选择未加工的表面做基准 。精基准：选择已加工过的表面作为定位基准 。1、 粗基准的选择所遵循的原则： （1）为了保证重要加工表面加工余量均匀，应选择重要的加工表面作为粗基准。（2）为了保证非加工表面与加工表面之间的相对位置精度要求，应选择非加工表面作为粗基准，如果零件上同时具有多个非加工表面时，应选择与加工面位置精度要求最高的非加工表面作为粗基准。（3）有多个表面需要一次加工时，应选择精度要求最高或者加工余量最小的表面作为粗基准。(4)粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。（5）选作粗基准的表面应平整光洁，有一定面积，无飞边、浇口、冒口，以保证定位稳定、加紧可靠。便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。粗基准一般不得重复使用的原则：在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。3、 精基准的选择所遵循的原则： （1）基准重合原则： 利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。（2）基准统一原则： 在大多数工序中，都使用同一基准的原则。 这样容易保证各加工。表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。4互为基准原则： 加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和光磨加工中。例如：车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。5自为基准原则： 以加工表面自身做为定位基准的原则， 如浮动镗孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的位置精度。6准确可靠原则：即所选基准应保证工件定位准确、安装可靠；夹具设计简单、操作方便。4.3、 工艺路线的拟订拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，它不仅影响零件的加工质量和效率，而且影响设备投资、生产成本，甚至工人的劳动强度，在首先选择好定位基准后，需要考虑如下几方面问题（1）、选择定位基准前面4.2 已经叙述。（2）、表面加工方法的选择不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用选各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。某种加工方法的经济加工精度：是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。加工方法和加工方案的选择. 根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。（分别为外圆表面、内孔表面和平面加工方案及其经济精度，要考虑被加工材料的性质；例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难,，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。 要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。如：大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。 应考虑本厂的现有设备和生产条件： 即充分利用本厂现有设备和工艺装备。 在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。小结：具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达。 （3）、机床设备与工艺装备的选择所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；精度等级应与本工序加工要求相适应；电机功率应与本工序加工所需功率相适应；机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。 在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具)；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。 CS6150普通车床性能简介 CD系列A型普通车床可进行各种车削加工，如：车削零件的内、外圆柱面、端面和圆锥面；带有马鞍的车床可用来车削大直径或畸型零件。根据用户要求，提供公制丝杠机床或英制丝杠机床，可完成车削公、英制、模数、径节和周节螺纹完成钻孔、铰孔和拉油槽等工作。CKA6150数控机床 性能简介CKA6150型系列数控车床是我公司开发的新一代普及型数控车床。该系列机床是集我公司多年生产和开发数控车床之经验，按照全新的数控机床设计理念，自行开发制造的。采用卧式车床布局，由数控系统控制横(X)、纵(Z)两坐标移动，可对各种轴类及盘类工件自动完成内外圆柱面、圆弧面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能车削公制及英制螺纹、端面螺纹及锥螺纹。机床的主轴制动是由安装在电机轴端上的刹车装置来实现的，当自动循环结束后，电机轴端上的制动器磁铁带电产生磁力与刹车盘吸合实现制动。当制动完成后，制动器松开，主轴可恢复运转。本机床采用全防护结构，可有效防止切屑及冷却水的飞溅，保证了操作者的安全。ZN3050X16 摇臂钻床性能简介ZN3050X16摇臂钻床钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。SWJ160攻丝机性能简介SWJ160气动攻丝机面向市场以来，以它轻便、灵活、高效以及具有其它类似设备无法取代的优点，深受广大用户的关爱。它避免了车床、钻床或手动攻丝的局限，且省时、省力、不易烂牙、丝锥不易折断等，其显着的特点受到用户的广泛好评和采用。此机适用于所有机械制造行业，现大陆客户涵盖了机床、模具(厂)机械、塑胶机械、印刷机械、包装机械制造厂、工程机械、汽车摩托车零部件、航空发动机、机车车辆以及通用机械等行业。4.4、刀具的选择我们选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选择。首先要应优先选用标准刀具，必要时才可选用各种高效率的复合刀具及特殊的专用刀具。在选择标准数控刀具时，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具。4.4.1、刀具选择总的原则安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀 具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。4.4.2、选择刀具要考虑哪些因素 需要考虑加工材料的材质和切削表面情况来进行选择，因为不锈钢、铝和铸铁、铸钢机械性能不同，而导致刀具选择不同，不锈钢和铝的材质比较软，加工切削时容易粘刀，而断续切削和连续切削可选择的刀具有有所区别。 从加工的尺寸部位来看，长距离的加工和直径较小的尺寸加工，又和刀柄有关，需要增加刀具的刚性，以避免加工后椭圆。4.4.3、刀具材料应具备的性能刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具耐用度影响很大。刀具材料通常是指刀具切削部分的材料，刀具切削部分在切削过程中承受很大的切削力和冲击力，并且在很高的温度下进行工作，连续接受强烈的摩擦。因此，刀具切削部分材料必须具备以下几方面的性能：（1）高的硬度和耐磨性。 刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度的基本要求，常温硬度一般要求在60HRC以上。耐磨性是表示刀具材料抵抗磨损的能力。 （2）高的红硬性。 是指刀具材料在高温仍能保持其高硬度、高耐磨性的能力。 （3）足够的强度和韧性。 主要是指刀具材料承受冲击和振动而不破碎的能力。 （4）良好的工艺性。 一般是指切削加工性、可锻性、可焊性、热处理性能等。工艺性越好，则越便于制造。 常用刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼以及金刚石等。4.5、冷却液的选择冷却液在机床加工工件时起相当大的作用，最基本的要求是提高加工精度、减少刀具砂轮的磨损，同时还必须具有防锈性、防霉性、清洗性，现在又增加了环保性不伤害皮肤、无有毒、有害添加剂(如亚硝酸盐、硝酸盐、毒性较强的杀菌剂等)、不含矿物油等。1、冷却液的分类目前经常使用的机加工冷却液大致分为三类：第一类为传统的完全水溶型冷却液(含大量的亚硝酸盐)、乳化液或叫肥皂水(含大量的机油及亚硝酸盐等)及矿物油和动植物油；这一类冷却液主要是成本低，润滑性能差。第二类为国外进口冷却液，有完全水溶型、乳化型和油基三种，这一类冷却液使用效果较好，但成本较高。第三类是国内近几年开发的新型冷却液，具有国外产品同等的性能，环保性好。这一类冷却液价格适中，特别适合于配套设施好的磨床、加工中心、大型机加工设备。水基冷却液在机加工过程中主要存在的问题是：(1)易变质(2)防锈性差(3)清洗性差。加工阶段的划分，根据零件的技术要求划分加工阶段。分以下几个阶段：粗加工阶段: 在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。半精加工阶段: 在此阶段主要是为主要表面的精加工做准备，并完成次要表面的终加工（钻孔、攻丝、铣键槽等）。精加工阶段: 在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。光整加工阶段: 在此阶段主要是为了获得高质量的主要表面和尺寸精度。将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：保证零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高，）；有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；有利于合理利用机床设备。便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果。此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。工序的划分工序集中原则 按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。工序分散原则 按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。2、工序顺序的安排机械加工工序的安排原则先基准面后其它表面：先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。 先粗加工后精加工：即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。 主要表面后次要表面：如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等。 先加工平面后加工孔：平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。 3热处理工序及表面处理工序的安排 根据热处理的目的，安排热处理在加工过程中的位置。(1)退火 ： 将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。 应用： 高碳钢采用退火，以降低硬度； 放在粗加工前，毛坯制造出来以后。(2)正火： 将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。（ 注：加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右）其作用是：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用： 低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。（3）回火： 将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法。其作用是：稳定组织、消除内应力、降低脆性。（4）调质处理（淬火后再高温回火）： 其作用：是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。应用：安排在粗加工后，半精加工前。常用于中碳钢和合金钢。时效处理： 其作用：是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。应用：一般安排在毛坯制造出来和粗加工后。常用于大而复杂的铸件。（5）淬火： 将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。其作用是：提高零件的硬度。 应用：一般安排在磨削前。（6） 渗碳处理：提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进行。为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行4、检验工序的安排为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：粗加工全部结束之后、送往外车间加工的前后、工时较长和重要工序的前后、最终加工之后。除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。 5、其它工序的安排 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。4.6、加工余量的确定为了保证零件的质量（精度和粗糙度值），在加工过程中，需要从工件表面上切除的金属层厚度，称为加工余量。加工余量又有总余量和工序余量之分。总余量：某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为总余量。工序余量：该表面加工相邻两工序尺寸之差称为工序余量。工序余量有单边余量和双边余量之分。单边余量： 非对称结构的非对称表面的加工余量，称为单边余量。 双边余量： 对称结构的对称表面的加工余量，称为双边余量。 工序余量有公称余量（简称余量）、最大余量、最小余量之分。由于工序尺寸有偏差，故各工序实际切除的余量值是变化的，因此，工序余量有公称余量（简称余量）、最大余量、最小余量之分。工序尺寸公差一般按“入体原则”标注。对被包容尺寸(轴径)，上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸（孔径、键槽），下偏差为0，其最小尺寸就是基本尺寸。而孔距和毛坯尺寸公差带常取对称公差带标注。余量过大材料浪费，成本增大；余量过小不能纠正加工误差，质量降低；所以，在保证质量的前提下，选余量尽可能小。影响加工余量的因素上道工序的表面粗糙度值上道工序的表面缺陷层深度上道工序各表面相互位置空间偏差a；（包括轴线的直线度、位移和平行度；轴线与表面的垂直度；阶梯轴内外圆的同轴度；平面的平面度等。）a的数值与上工序的加工方法和零件的结构有关，可用近似计算法或查有关资料确定。若存在两种以上的空间偏差时，可用向量和表示。本工序的装夹误差b它除包括定位和夹紧误差外，还包括夹具本身的制造误差，其大小为三者的向量和。上工序的尺寸公差Ta（包括几何形状误差如锥度、椭圆度、平面度等。其大小可根据选用的加工方法所能达到的经济精度，查阅工艺手册确定。） 最小余量加上上道工序的尺寸公差，即为本道工序的加工余量。加工余量的确定计算法、查表法和经验估计法 经验估算法：靠经验估算确定，从实际使用情况看，余量选择都偏大，一般用于单件小批生产。查表法(各工厂广泛采用查表法)：根据手册中表格的数据确定，应用较多。分析计算法(较少使用)：根据实验资料和计算公式，综合确定，比较科学，数据较准确，一般用于大批大量。4.7、 尺寸链解算与工序尺寸确定零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸公差，必须在设计工艺过程中予以确定。工序尺寸及其公差一般都是通过解算工艺尺寸链确定的，为掌握工艺尺寸链计算规律，这里先介绍尺寸链的概念及尺寸链计算方法，然后再就工序尺寸及其公差的确定方法进行论述。（1）、尺寸链的定义在工件加工和机器装配过程中，由相互联系的尺寸,按一定顺序排列成的封闭尺寸组，称为尺寸链。 图示工件如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸A0；A1、A2和A0这三个尺寸构成了一个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。工艺尺寸链的组成：环：工艺尺寸链中的每一个尺寸称为尺寸链的环。 工艺尺寸链由一系列的环组成。环又分为：封闭环（终结环）： 在加工过程中间接获得的尺寸，称为封闭环。在图b所示尺寸链中，A0是间接得到的尺寸，它就是图b所示尺寸链的封闭环。组成环： 在加工过程中直接获得的尺寸，称为组成环。尺寸链中A1与A2都是通过加工直接得到的尺寸，A1、A2都是尺寸链的组成环。增环： 在尺寸链中，自身增大或减小，会使封闭环随之增大或减小的组成环，称为增环。表示增环字母上面用- 表示。减环： 在尺寸链中，自身增大或减小，会使封闭环反而随之减小或增大的组成环，称为减环。表示减环字母上面用- 表示。怎样确定增减环： 用箭头方法确定，即凡是箭头方向与封闭环箭头方向相反的组成环为增环，相同的组成环为减环。 在图b所示尺寸链中，A1是增环，A2是减环。（2）、尺寸链的分类按尺寸链在空间分布的位置关系，可分为线性尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。按尺寸链的应用范围，可分为工艺尺寸链和装配尺寸链。按尺寸链各环的几何特征，可分为长度尺寸链和角度尺寸链。按尺寸链之间相互关系，可分为独立尺寸链和并联尺寸链。（3）、尺寸链的计算 尺寸链计算有正计算、反计算和中间计算等三种类型。已知组成环求封闭环的计算方式称作正计算；已知封闭环求各组成环称作反计算；已知封闭环及部分组成环，求其余的一个或几个组成环，称为中间计算。尺寸链计算有极值法与统计法（或概率法）两种。用极值法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。 计算封闭环的竖式表列号代号名称基本尺寸上偏差下偏差公差环的名称AESEIT增环减环封闭环第五章 设计小结第五章 设计小结 随着毕业日子的到来，毕业设计业接近了尾声，经过这两个多月的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计之前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种的检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断学习，努力提高自己的知识和综合素质。在加工零件加工时，首先要对零件的图样进行工艺分析，看看哪些内容和工序是最适合、最需要用数控车床加工的。并不是所有的加工工艺过程都适合在数控机床上完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。还有就是在确定走刀路线的时候，我们需要画一张简单的工序图，把已经拟定出来的走刀路线画出来，这样可以给编程省去不少麻烦。这次毕业设计的课题是815举升钢管的加工。这个零件的结构比较复杂，有内孔、外圆、倒圆角、倒斜角、切槽和车螺纹等等。对于这个零件的加工，我觉得挺复杂的。不但要画出二维图，还要画三维立体图，而且还要描述加工过程和编程。其中我用了好几个软件，看具体情况选择的，我是依据我们学校的教学情况，还有我自己对制图软件的掌握程度，我选择了Auto CAD 2006、CAXA实体设计、UGS NX 6.0等这几个软件。在这次毕业设计中也使我们的 同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法使我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在此，还要感谢我的指导老师杨旭东老师，感谢老师对我的悉心指导，在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富