典型轴类配合件的工艺设计与数控编程[4件配合件][CAD高清图纸和文档]
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其余 技术要求：l.以小批量生产条件编程；2不准用砂布及锉刀等修饰表面；3端面允许打中心孔；4材料45。设计2008.7.01材料45校核审核比例1:1轴班级学号3共1张第1张1 其余 技术要求：l.以小批量生产条件编程；2不准用砂布及锉刀等修饰表面；3端面允许打中心孔；4材料45。设计2008.7.01材料45校核审核比例1:1锥形轴套班级数控1087学号共1张第1张2其余 技术要求：l.以小批量生产条件编程；2不准用砂布及锉刀等修饰表面；3端面允许打中心孔；4材料45。设计2008.7.1材料45校核审核比例1:1锥形外套班级数控1087学号共1张第1张3 其余 技术要求：l.以小批量生产条件编程；2不准用砂布及锉刀等修饰表面；3端面允许打中心孔；4材料45。 设计2008.7.01材料45校核审核比例1:1螺母班级数控1087学号200812983共1张第1张4 4螺母1453锥形外套1452锥形轴套1451轴145序号代号名称数量材料备注设计2010.7.01材料45校核审核比例1:1装配图5毕业设计题目：典型轴类配合件的工艺设计与数控编程系 部 专 业 名 称 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 2010年 9月 29日毕业论文(设计)选题报告姓名性别男学号系部专业数控技术设计题目典型轴类配合件的工艺设计与数控编程课题来源教学课题类别设计选做本课题的原因及条件分析：原因：数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。本课题主要体现数控机床对复杂零件的加工。 条件：1、两年专业知识的学习，使自己具备坚实的基础；2、学院提供了完整的设备和实验室；3、在老师的精心指导和同学们的帮助下完成此次毕业设计。内容和要求内容：1、选题的依据、必要性； 2、零件的加工工艺分析； 3、工艺文件的制定； 4、零件程序的编制； 5、分析零件的加工难点和解决措施。要求：1、设计的加工工艺要合理；2、按时独立完成毕业设计的各项工作；3、毕业设计做到：立论正确，论述充分，结论严谨合理；分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确，字数不少于5000字。指导教师意见（签章） 年 月 日系部毕业设计（论文）领导小组意见：（签章） 年 月 日毕业论文（设计）成绩评定表（一）学生学号学生姓名题目典型轴类配合件的工艺设计与数控编程指导教师评语指导教师评定成绩总分总分30%指导教师签字 年 月 日评阅教师评语评阅教师评定成绩总分总分30%评阅教师签字 年 月 日毕业论文（设计）成绩评定表（二）学生学号学生姓名题 目典型轴类配合件的工艺设计与数控编程答辩小组成员姓名职称评价内容具 体 要 求分值评分报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论严谨；论文（设计）结果有应用价值。40答 辩回答问题有理论根据，基本概念清楚。主要问题回答准确、有深度。30创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10综合素质能合理运用挂图、幻灯、投影或计算机多媒体等辅助手段，用普通话答辩。10报告时间符合要求。10总分40% 总分答辩小组评语：答辩小组组长签字： 年 月 日 指导教师评定成绩评阅教师评定成绩答辩成绩毕业论文（设计）综合成绩百分制五级制毕业论文（设计）答辩委员会审定意见主任签字年 月 日学院意见年 月 日毕业论文（设计）答辩记录表学生姓名学生学号2题 目典型轴类配合件的工艺设计与数控编程答辩小组成员姓 名职称工作单位备注答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况：答辩小组代表签字：年 月 日典型轴类配合件的工艺设计与数控编程摘 要该零件为轴类配合件，由轴、锥形轴套、锥形外套、螺母零件组成。介绍了各个零件从毛坯到成品的加工过程，使用AutoCAD软件绘制了零件图形，对各个零件的毛坯的选择、定位基准的选择、加工余量的确定、刀具的选择、切削用量的选择、加工工艺、工艺路线等进行了分析，编制出了数控加工刀具卡、加工工艺过程卡、数控加工工序卡，进行手工编程，并制作出了程序清单，该程序能完整的加工出本课题零件，并符合技术要求。关键词：配合零件； 工艺分析； 数控编程Typical shaft parts with process design and NC programmingAbstract Tutor ：Zhang De Hong Author：Zhou Xing XingThe parts for the shaft with the pieces from the shaft, tapered sleeve, tapered jacket, nut parts. Describes the various components from rough to finished product, using AutoCAD, the parts of the figure, the various parts of the rough on the choice, location choice of benchmarks, determination of machining allowance, tool selection, cutting parameters selection, processing technology , process lines were analyzed, the preparation of the NC machining tool card, process card processing, CNC machining processes card, manual programming, and create a program list, the program can complete the task of processing the parts, and in accordance with technical requirements.Keywords: mating parts; process analysis; CNC Programming目 录1 绪论12 零件介绍23 工艺设计3 3.1 轴的工艺分析33.1.1轴的图样分析33.1.2毛坯的选择33.1.3定位基准的选择43.1.4确定装夹方案43.1.5确定加工顺序及进给路线53.1.6刀具的选择53.1.7加工余量的确定63.1.8切削用量的选择6 3.2 锥形轴套的工艺分析103.2.1零件图样分析103.2.2毛坯选择103.2.3确定装夹方案103.2.4确定加工顺序及走刀路线113.2.5刀具的选择113.2.6确定切削用量123.2.7填写工艺文件13 3.3 锥形外套的工艺分析143.3.1零件图样分析143.3.2毛坯的选择143.3.3确定装夹方案153.3.4确定加工顺序及走刀路线153.3.5刀具的选择153.3.6加工余量的确定163.3.7切削用量的选择163.3.8工艺文件17 3.4 螺母的工艺分析183.4.1零件图样分析183.4.2毛坯选择183.4.3确定装夹方案及定位基准183.4.4确定加工工艺路线及加工余量193.4.5刀具的选择193.4.6切削用量的确定203.4.7填写工艺文件223.5编写工序卡22 3.6 零件装配24 3.7 量具和切削液的选择244 重点、难点分析265 零件程序编制28结论36致谢37参考文献38附录39 附图139 附图240 附图341 附图442 附图543III11 绪论绪论随着计算机、通信、电子、检测、控制和机械等各相关技术的发展，特别是计算机控制在机床上的应用。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 现代数控技术的发展日新月异，社会上对掌握数控技术的应用技能型人需求越来越大。提倡培养技术型人才的基本理念更是符合当前国情的发展需求，为达到这一目标，我们更要将理论知识和实际操作紧密联系起来。工业上使用大量的圆柱形零件配合，如轴承配合、衬套配合、螺纹配合等，都要求零件有较高的精度和配合公差才能满足机械的需要。本课题设计的零件为轴类配合件，零件有较复杂的曲面，需要数控机床来完成。零件的表面粗糙度、尺寸精度和形位公差要求较高，配合精度也要求较高。适合我们大专学生去研究和探索，在下面的章节中将详细介绍零件的工艺分析和程序的编制。22 零件介绍零件介绍该零件为轴类配合件。它由轴（附图 1） 、锥形轴套（附图 2） 、锥形外套（附图 3） 、螺母（附图 4）零件组成，零件材料选用 45 钢。轴由圆柱面、椭圆弧、螺纹组成，加工困难，普通的车床难以加工，选择数控车床来加工轴。轴套类零件由内、外圆柱面，内、外圆锥面，内螺纹等组成，结构形状简单，加工容易，可由普通机床加工，也可由数控机床加工。螺母由抛物线、圆柱面、内螺纹组成，加工困难，选择数控车床来加工。图图 2 2-1 1 装配图装配图33 工艺设计工艺设计3 3.1 1 轴的工艺分析轴的工艺分析3.1.13.1.1 轴的图样分析轴的图样分析该零件表面由圆柱、椭圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度要求。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。 根据零件图的公差等级为（IT8-IT10） ，表面粗糙度为 3.2，因其公差数值较m小，所以在编程时不必取平均值，全部取基本尺寸。 图图 3-13-1 轴轴3.1.23.1.2 毛坯的选择毛坯的选择轴类零件的材料一般为碳素结构钢和合金结构钢两类，以中碳钢 45 钢应用最多，4该零件材料为 45 钢，轴类零件的常用毛坯是型才圆棒料和锻件，直径相差不大的阶台轴常采用热轧或冷拉的圆棒料。此零件为阶梯轴，各台阶直径相差不大，因此选择圆棒料。由于毛坯大小主要考虑加工余量、 加工面及加工情况来选择，所以毛坯大小定为 50mm122mm。3.1.33.1.3 定位基准的选择定位基准的选择定位基准是工件在定位时所依据的基准。它的选择原则是：尽量选择零件上的设计基准作为定位基准，一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。为了保证加工表面与其设计基准间的相对位置精度（即同轴度） ，工件定位时应使加工表面的设计基准相对机床占据一个正确的位置。粗基准的选择：在起始工序中，工件定位只能选择未经加工的毛坯表面，称为粗基准。粗基准选择总的要求是为后续工序提供必要的定位基面。它的选择原则有：（1）对于具有不加工表面的工件，为保证不加工表面之间的相对位置要求，一般选不加工表面为粗基准。（2）对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。为保证第一项要求，粗基准应选择毛坯上加工余量最小的表面。为保证第二项要求，应选择那些重要表面为粗基准。应选择工件上那些加工表面较大，形状比较复杂，加工劳动量较大的表面为粗准。综上述，该零件的粗基准应选择为毛坯的左端面。精基准的选择：在最终工序和中间工序中，应采用已加工表面定位，这种定位基面称为精基准。它的原则如下：（1）应选择加工表面的设计基准为定位基准；（2）定位基准的选择应便于工件的安装与加工；（3）当工件以某一组精基准定位，可以比较方便地加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这是“基准统一”原则；5（4）某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。 根据精基准的选择原则，该零件的精基准为右端面为精基准。3.1.43.1.4 确定装夹方案确定装夹方案在确定装夹方案时，要根据已选定的加工表面和定位基准来确定工件的定位夹持方式，并选择合理的夹具。对于此轴类零件，轴心线为工艺基准，采用三爪自定心卡盘夹紧。尽量一次装夹完成粗精加工。但此零件右端为椭圆，所以需两次装夹完成粗精加工。两次装夹方案如图 3-2 所示:图图 3-23-23.1.53.1.5 确定加工顺序及进给路线确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精，由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留 0.5mm 精车余量） ，再从左到右进行精车，然后粗、精车削螺纹；然后在调头装夹，粗精车外轮廓。在数控加工中，刀具相对于工件的运动轨迹和方向的加工路线就是进给路线。因为数控车床具有粗精车循环和车螺纹循环的功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定其进给路线。根据该零件的公差等到级（IT8IT10）和表面粗糙度为 3.2，确定外圆柱面加m工方法为：粗车-半精车-精车。首先车端面，然后粗车外圆 22mm-24mm，半精车，精车至尺寸；然后切52 的退刀槽，粗、精车螺纹；调头装夹，车端面保证总长；然后粗车椭圆-40mm-46mm,半精车，精车至粗基准精基准6尺寸。3.1.63.1.6 刀具的选择刀具的选择（1）粗车及平端面选用 90硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选副偏角为 35。（2）车螺纹选用硬质合金 60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取=0.15-0.2mm。r 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。表表 3-13-1 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片产品名称或代号数控车工工艺分析零件名称轴零件图号1序号刀具号刀具规格名称数量加工面刀具半径备注1T01硬质合金 90外圆车刀车端及粗车轮廓2T02硬质合金 93外圆车刀1精车外轮廓3T03硬质合金 60外螺纹车刀1粗精车螺纹015右偏刀4T04刃宽为 5mm1切槽、切断编制周星星审核张德红批准张德红共 1 页第 1 页3.1.73.1.7 加工余量的确定加工余量的确定加工余量是指加工过程中所切去的金属厚度。加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响。加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料、工具和电力消耗。若加工余量过小，则既不能消除上工序的各种表面缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时工件 的装夹误差，造成废品。因此，应当合理地确定加工余量。确定加工余量的基本原则是：在保证加工质量的前提下越小越好。该零件表面的粗糙度值要求均为 Ra3.2，粗车后，留余量 0.5mm,精车完成。m73.1.83.1.8 切削用量的选择切削用量的选择切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。要达到高的生产率，应按背吃刀量、进给量、切削速度的顺序来选择切削用量，即应首先考虑尽可能大的切削背吃刀量，其次选用尽可能大的进给量，最后在保证刀具合理耐用度的条件下，选取尽可能大的切削速度。粗、精加工时切削用量的选择。（1）粗加工时切削用量的选择如下：首先尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度；（2）精加工时切削用量的选择如下：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。1.背吃刀量的确定 背吃刀量的选择要根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的情况下，就尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量。这样可以减少走刀次数，提高生产效率。因此轮廓粗车循环时选背吃刀量为 3mm,精车循环时选背吃刀量为 0.25mm,螺纹粗车循环时选背吃刀量为 0.2mm，螺纹精车循环时选背吃刀量为 0.1mm。2.主轴转速的确定(1) 车外圆时的主轴转速车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度是切削用量中对切削加工影响最大的因素。要综合考虑切削条件和要求，选择适当的切削速度。当切削速度确定后，用度以下公式计算主轴转速： （3-1）dvnc1000车圆弧和直线时，选粗车切削速度=90 m/min，精车切削速度=120m/min，然cVcV后利用公式（3-1）计算主轴转速， （粗车工件直径 D=50mm，精车工件直径取平均值） 。8粗车： dvnc1000=57325（r/min）600(r/min)精车：dvnc1000=3014. 31201000=1200(r/min)(2) 车螺纹时主轴转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电动机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，大多数普通车床数控系统车螺纹时的主轴转速为：801200pn注：k 为保险系数，一般取 80。=720r/min805 . 11200n根据机床的不同转速是可以改变的，在学院的车床上一般取 400r/min。3.进给速度的确定进给速度是指切削单位时间内工件与进给方向相对位移，单位为 mm/min。进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度以及刀具、工件的材料性质参考用量手册选取。确定进给速度的原则：（1）当工件的质量要求能够得到保证时，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min 范围内选取；（2）在切断、加工深孔时，宜选较低的进给速度，一般在 2050mm/min 范围内选取；（3）在加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小一些，一般在92050mm/min；（4）刀具空行程时，特别是远距离回零时，可以选择机床数控系统给定的最高速度。一般根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取。每转进给量，进给速度的计算公式： （3-2）fnvf注：精车时常取,每转进给量 f，粗车时一般选取为（0.30.8）mm/r，精车时（0.10.3）mm/r，切断常取（0.050.2）mm/r。选择粗车、精车每转进给量分别为 0.4mm/r 和 0.15mm/r，再根据公式（3-2）粗车： fnvf=0.4600=240(mm/min)精车： fnvf=0.151200=180(mm/min)将上面分析的各项内容综合为以下所示的数控加工工艺过程卡片中。表表 3-23-2 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容设备1备料毛坯为50mm122mm砂轮机2数车加工零件内外轮廓数控车床3钳工去毛刺，矫正死角钳工工具4钳工精修全面按图纸要求5检测测量各部分尺寸、形状精度检测103.23.2 锥形轴套的工艺分析锥形轴套的工艺分析3.2.13.2.1 零件图样分析零件图样分析图图 3-33-3 锥形轴套锥形轴套该零件表面由内外圆柱面、外圆锥面组成。其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度、表面粗糙和形位公差要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整。根据零件图样，该零件图的内孔的公差等级为 IT7，它的表面粗糙度 3.2；零件m图的外圆的公差等级为（IT7IT8） ，表面粗糙度为 3.2。其余的表面粗糙度为 6.4m。由于他尺寸因公差值较小，因此编程时取基本尺寸即可。m3.2.23.2.2 毛坯选择毛坯选择套类零件的毛坯选择与零件的材料、结构及尺寸等因素有关。材料为 45 钢，毛坯大小主要考虑加工余量、夹持长度及加工情况来选择。所以毛坯大小定为50mm70mm。3.2.33.2.3 确定装夹方案确定装夹方案定位基准是工件在定位时所依据的基准。在加工内孔时以外圆定位。用三爪自动11定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证同轴度要求和便于装夹，以坯件左端面和轴心线为定位基准。用三爪卡盘夹持左端，如图 3-4 所示：图图 3-43-43.2.43.2.4 确定加工顺序及走刀路线确定加工顺序及走刀路线加工顺序的确定由内到外、由粗到精、由远到近的原则确定。在一次装夹中尽可能加出多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先粗、精车加工内孔各表面，然后粗、精加工外轮廓表面。由于该零件为单件生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行车削。根据该零件的内孔的公差等级和表面粗糙度，可以确定加工内孔的方法为：钻孔-车孔-铰孔，外圆的加工方法为粗车-半精车精车。首先车右端面，钻中心孔；孔至 23mm,粗车孔到 23.5mm，精车内孔到尺寸；粗车外圆至 37mm33mm，半精车，然后精车外圆 37mm 至尺寸，33mm 至尺寸。3.2.53.2.5 刀具的选择刀具的选择（1）车削端面选用 90硬质合金端面车刀、车外轮廓-T01（2）精车削外圆-T02（3）车内孔至 23.5mm-T03（4）切断-T04（5）4 中心钻，钻中心孔以利于钻削底孔时刀具找正-T05（6）22mm 高速钢钻头，钻内孔底孔-T06将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。内孔定位基准外圆定位基准12表表 3-33-3 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称锥形外套零件图号2序号刀具号刀具规格 数量加工表面刀具半径备注1T01外圆车刀1车端面粗车外轮廓0.152T0293外圆车刀1精车外轮廓0.15自动3T03内孔车刀1车内孔自动4T04刃宽 5mm1切断5T05A3.151钻 3.15mm 中心孔手动6T0630mm1钻 30mm 的通孔手动编制周星星审核张德红批准张德红共 1 页第 1 页3.2.63.2.6 确定切削用量确定切削用量根据被加工表面质量要求，刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量。然后根据公式（3-1）和公式（3-2）计算主轴转速和进给速度。(1) 被吃刀量的选择粗车外圆表面时选背吃刀量 3mm,精车背吃刀量 0.25mm；粗车内孔时背吃刀量1mm，精车内孔时背吃刀量 0.1mm；(2) 主轴转速的选择粗车外圆时，取切削速度 90mm/r；精车外圆时，切削速度取 120mm/r；粗车： dvnc1000 =5014. 3901000=57325（r/min）600(r/min)精车： dvnc100013 =3014. 312001000 =1200（r/min）（2）进给速度的确定根据在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min 范围内选取。根据公式（3-2）来计算进给速度：粗车时 f 一般选取为（0.30.8）mm/r,精车时一般取（ 0.10.3）mm/r。粗车： fnvf=0.4600=240(mm/min)精车： fnvf=0.21200=240(mm/min)3.2.73.2.7 填写工艺文件填写工艺文件将上面分析的内容填入机械加工工艺过程卡表表 3-43-4 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容设备1备料毛坯为55mm70mm砂轮机2数车加工零件内外轮廓数控车床3钳工去毛刺，矫正死角钳工工具4钳工精修全面按图纸要求5检测测量各部分尺寸、形状精度检测143.33.3 锥形外套的工艺分析锥形外套的工艺分析图图 3-53-5 锥形外套锥形外套3.3.13.3.1 零件图样分析零件图样分析 该零件由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧组成，其中一些尺寸有同轴度和平行度的形位公差，表面粗糙度，锥度的要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；该零件的外圆的公差等级为 IT10，表面粗糙度为 3.2 ，其余为 6.4 ；内孔的公差等级为 IT8，表面粗糙度为 3.2 。左端面为多个尺寸的设计基准，应该先将左端面车出来。153.3.23.3.2 毛坯的选择毛坯的选择该零件的材料为 45 钢，因为零件的结构形状及其外形尺寸是影响毛坯的重要因素，对于回转体零件，可采用型材圆棒料；因此，此零件选用圆棒料。根据零件图的尺寸，确定毛坯的大小为：50mm75mm。3.3.33.3.3 确定装夹方案确定装夹方案在加工内孔时以外圆作为定位基准，用三爪自动定心卡盘夹紧。因为三爪自定卡盘的三只卡爪均匀分布在卡盘的圆周上，能同步沿径向移动，实现对工件 夹紧或松开，并能实现自动定心，装夹工件时一般不需要找正，使用方便。在加工外轮廓时，为保证同轴度要求，以坯件左端面和轴心线为定位基准。如图 3-8 所示： 图图 3-63-63.3.43.3.4 确定加工顺序及走刀路线确定加工顺序及走刀路线加工顺序可以粗精先加工出外圆表面，然后再加工内孔，再加工圆锥形内孔。外轮廓的车削走路线沿零件的轮廓顺序进行。首先车削左端面，然后粗车削外轮廓至47mm，再精车外轮廓 47mm 至尺寸；然后以外轮廓为定位基准，钻中心孔，钻孔30mm，车孔 35.5mm 至 20mm，车孔 31.5mm 至 43mm。最后切断。3.3.53.3.5 刀具的选择刀具的选择（1）选主偏角=90的偏刀，这种刀可以车外圆、端面。由于主偏角很大，切削r时背向分力较小，不易引起工件弯曲和振动，但刀尖强度较低，散热条件差，容易磨损-T01（2）选硬质合金 93的外圆车刀精车外轮廓-T02内孔定位基准外圆定位基准16（3）粗、精车内孔选用内孔车刀-T03（4）切断，选用切槽刀-T04（5）选择 4mm 中心钻，钻中心孔以利于钻削底孔时刀具找正-T05（6）30mm 高速钢钻头，钻内孔底孔-T06将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中，以便编程和操作管理。表表 3-53-5 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称锥形外套零件图号3序号刀具号刀具规格 数量加工表面刀具半径备注1T01外圆车刀1车端面粗车外轮廓0.15自动2T0293外圆车刀1精车外轮廓0.15自动3T03内孔车刀1车内孔0.15自动4T04刃宽 5mm1切断5T05A3.151钻 3.15mm 中心孔手动6T0630mm1钻 30mm 的通孔手动编制周星星审核张德红批准张德红共 1 页第 1 页3.3.63.3.6 加工余量的确定加工余量的确定加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率有较大的影响。根据经验估计法来估算加工余量，一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大。在粗车外圆后留 0.5mm 的精车余量，车孔后留 0.5mm 的精加工余量。3.3.73.3.7 切削用量的选择切削用量的选择切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削速度、进给量和背吃刀量。（1）背吃刀的选择：粗车外轮廓时3mm，精车外轮廓时0.15mm；车内孔时的0.2mm。papapa17主轴转速的确定：粗车外轮廓时，切削速度取 90mm/r；精车外轮廓时，切削速度为 120mm/r；再根据公式（3-1） ，计算得：粗车： dvnc1000=100090/3.1450=57325（r/min）600(r/min)精车： dvnc1000=10001200/3.1430=1200（r/min）由于车内孔比车外圆困难，内孔车刀刀杆细而长，刚性差，车削时弹性变形大。因此主轴转速应比车外圆时稍慢，车内孔时的主轴转速定为 300r/min。（2）进给速度的确定：进给速度的确定根据公式（3-2）来计算，首先确定每转进给量，粗车时一般选取为（0.30.8）mm/r，精车时常取（0.10.3）mm/r。粗车时： =0.4600=240(mm/min)fv精车时： =0.21200=240(mm/min)fv3.3.83.3.8 工艺文件工艺文件将上面分析的内容填入数控加工工艺过程卡中：表表 3-63-6 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容设备1备料毛坯为55mm75mm 砂轮机2数车加工零件内外轮廓数控车床3钳工去毛刺，矫正死角钳工工具4钳工精修全面按图纸要求5检测测量各部分尺寸、形状精度检测183. .4 螺母的工艺分析3. .4. .1 零件图样分析零件图样分析 图图 3-73-7 螺母螺母该零件由内螺纹、外圆柱面、内圆柱面、抛物线等组成。其中的一些尺寸有表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸要求。外圆表面的公差等级为IT9，内孔的公差等级也为 IT9，表面粗糙度为 3.2。m零件图样上的尺寸公差值较小，因此编程时不必取平均值，取基本尺寸即可，内孔加工完成，再加工螺纹。3.4.23.4.2 毛坯选择毛坯选择零件的材料为 45 钢。在确定毛坯的形状和尺寸时应注意：要使加工时工件安装稳。因此毛坯的大小为 50mm60mm。3.4.33.4.3 确定装夹方案及定位基准确定装夹方案及定位基准以工件的左端面及 46mm 为安装基准，内孔加工以外圆定位基准，以三爪自动定心卡盘夹紧，伸出卡盘 31mm。如图所示然后调头装夹左端，加工抛物线轮廓。如图 3-8 所示19 图图 3-83-83.4.43.4.4 确定加工工艺路线及加工余量确定加工工艺路线及加工余量首先车端面，钻 4mm 的中心孔，钻 18mm 的孔，粗精加工外轮廓，车26mm 的孔，车 20mm 的孔，车内螺纹。外轮廓在粗加工之后留 0.5mm 的精车余量，螺纹粗加工后留 0.1mm 的精车余量，粗车内孔后留 1mm 的精车余量。调头装夹左端面，保证总长 53mm，粗加工抛物线轮廓，留 0.5mm 余量，最后精加工抛物线轮廓。 3.4.53.4.5 刀具的选择刀具的选择（1）根据加工要求选用=90的偏刀车外圆，车端面，车阶台-T01；r（2）选用 93硬质合金的右偏刀精车外轮廓-T02；（3）选不通孔车刀车内孔-T03；（4）内螺纹切削选用 60内螺纹车刀-T04（5）切断选用 5mm 的切断刀-T05（6）选用 4mm 的中心钻钻中心孔-T06（7）选用 20mm 的高速钢钻头，钻内孔至底孔-T07将所选刀具的参数填入数控加工刀具卡。外圆定位基准内圆定位基准外圆定位基准20表表 3-73-7 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称螺母零件图号4序号刀具号刀具规格数量加工表面备注1T01外圆车刀1车端面及外圆2T0293外圆车刀1精车外轮廓3T03内孔车刀1车内孔自动4T04内螺纹车刀1车内螺纹自动5T055mm 宽1切断6T0641钻中心孔手动7T07201钻孔手动编制周星星审核张德红共 1 页第 1 页3.4.63.4.6 切削用量的确定切削用量的确定（1）背吃刀量的确定根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使切削深度等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。在粗加工外轮廓时的背吃刀量为 3mm，精加工外轮廓时的背吃刀量 0.25mm，车内孔时的背吃刀量 1.5mm，粗车螺纹时的背吃刀量 0.2mm，精车螺纹时的背吃刀量为0.1mm。（2）主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件直径来选择：根据公式（3-1）可以计算主轴转速。在粗加工时，切削深度为 3mm，因此它的切削速度为 90m/min；精加工时，切削深度为 0.25mm,它的切削速度为 120m/min；粗加工时： dvnc1000 =100090/3.1450=57325（r/min）600(r/min)21精加工时： dvnc1000 =1000120/3.1433 =1200(r/min)车螺纹时，根据801200pn注：k 为保险系数，一般取 80。=720r/min805 . 11200n根据机床的不同转速是可以改变的，在学院的车床上一般取 400r/min。（3）进给速度的确定根据公式(3-2)可以计算出进给速度。在粗加工时，切削深度为 3mm，因此它的进给量为 0.4mm/r；在精加工时，切削深度为 0.25mm，它的进给量为 0.2mm/r；粗加工时： fnvf =0.4600 =240(mm/min)精加工时： fnvf =0.21200 =240(mm/min)在钻中心孔时的切削速度为 500800r/min ，钻孔时的切削速度为 30m/min，进给量为 0.2mm/r。223.4.73.4.7 填写工艺文件填写工艺文件将以上分析的内容填入数控加工工艺过程卡。表表 3-83-8 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡工序号工序名称工序内容设备1备料毛坯为55mm60mm 砂轮机2数车加工零件内外轮廓数控车床3钳工去毛刺，矫正死角钳工工具4钳工精修全面按图纸要求5检测测量各部分尺寸、形状精度检测3.53.5 编写工序卡编写工序卡(1)轴表表 3-93-9 数控加工工序卡数控加工工序卡工序卡片产品名称或代号零件名称材料程序号宜宾职业技术学院轴45O0001、O0002工序号工序名称夹具使用设备车间三爪自定心卡盘数控机床数控基地工步号工步内容刀具号进给速度(mm/min)主轴转速(r/min)背吃刀量（mm）1车端面T0120050032粗车右端外轮廓T0124060033精车右端外轮廓T0218012000.254切 5mm 的槽T045050035粗车M221.5 外T03200400323螺纹6精车M221.5 外螺纹T03100 5000.17调头装夹车左端面保证总长T01100 50038粗车左端外轮廓T0110060039精车左端外轮廓T025012000.25编制周星星审核张德红共 1 页第 1 页(2)锥形轴套表表 3-103-10 数控加工工序卡数控加工工序卡工序卡片产品名称或代号零件名称材料程序号宜宾职业技术学院锥形轴套45O0003工序号工序名称夹具使用设备车间三爪自定心卡盘数控机床数控基地工步号工步内容刀具号进给速度(mm/min)主轴转速(r/min)背吃刀量(mm)1精车右端面T011005000.252钻中心孔T055008003钻孔，深度43mmT06303004自右向左粗车内轮廓T03200 50035自右向左精车内轮廓T0310010000.56粗车外圆T012008001.57精车外圆T0210012000.58切断T04503003编制周星星审核张德红共 1 页第 1 页码（3）锥形外套 表表 3-113-11 数控加工工序卡数控加工工序卡工序卡片产品名称或代号零件名称材料程序号宜宾职业技术学院锥形外套45O0004 工序号工序名称夹具使用设备车间三爪自定心卡盘数控机床数控基地工步号工步内容刀具号背吃刀量（mm）主轴转速(r/min)进给速度(m/min)1精车左端面T010.251000100242钻中心孔T053003钻孔，深度43mmT06300304粗车外轮廓T011.5 8002005精车外轮廓T020.512001006粗车内轮廓T030.55002007精车内轮廓T030.512001008切断T0430050编制周星星审核张德红共 1 页第 1 页（4）螺母表表 3-123-12 数控加工工序卡数控加工工序卡工序卡片产品名称或代号零件名称材料程序号宜宾职业技术学院螺母45O0005、O0006 工序号工序名称夹具使用设备车间三爪自定心卡盘数控机床数控基地工步号工步内容刀具号背吃刀量（mm）主轴转速(r/min)进给速度(m/min)1精车端面T020.2510001002钻中心孔T063003钻孔T073004粗车外轮廓T011.5 8002005精车外轮廓T020.512001006自左向右粗车内轮廓T0335002007精车内轮廓T030.512001008粗车内螺纹T040.2320809精车内螺纹T040.13206010调头车左端面，保证总长T05330012011粗车抛物线T01150020012精车抛物线T020.51200180编制周星星审核张德红共 1 页第 1 页3.63.6 零件装配零件装配机械装配是产品制造的最后阶段，装配过程中不是将合格零件简单地连接起来，而是通过一系列工艺措施，才能最终达到产品质量要求。25在装配前用清洗剂清除零件表面的防锈油、灰尘、切屑等污物，防止装配时划伤、磨损配合表面。装配时，首先将锥形轴套装到轴上，然后再将锥形外套套在锥形轴套上，最后将螺母拧紧。锥形外套套上去后，与轴之间会存在 0.20.4mm 的间隙，轴与锥形轴套之间采用基轴制配合；在装配螺纹件通常采用各种扳手拧紧，拧紧力矩应适当，太大则可能扭断螺纹件。3.73.7 量具和切削液的选择量具和切削液的选择零件的几何参数的测量包括：长度、角度、表面粗糙度及形位公差。用来测量零件长度的有：（1）钢直尺：用来测量长度的一种最常用的简单量具；（2）游标卡尺：可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度；（3）千分尺：这类量具是一种较为精密的量具。可以用来测量外圆直径、长度、厚度。测量螺纹的有：（1）用螺纹千分尺测量，在测量杆上安装了适用于不同螺纹牙形和不同螺距的、成对配套的测量头。（2）测量内螺纹采用螺纹塞规，塞规用来控制内螺纹小径的极限尺寸。测量表面粗糙度采用比较法，将零件表面与表面粗糙度样块比较，用目测或手摸判断被加工表面粗糙度；用比较法评定表面粗糙度虽然不精确，但由于器具简单，使用方便，迅速。为了刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件，使用切削液可以有效的降低温度还可以防止切削层金属的变形，减少切削与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦。常用的冷却液主要有以下三种，见表 3-13表表 3-133-13 常用冷却液常用冷却液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗26切削油矿物油、动植物油、极压添加剂或油性润滑从工件材料考虑，切削 45 钢时不得使用切削油，考虑到冷却液作用和价格，选择乳化液可以满足要求。从刀具材料考虑，硬质合金刀具一般采用乳化液作为冷却液，其冷却效果很好。综合以上的种种分析，采用乳化液作为冷却液效果很好。它的主要作用：冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。4 重点、难点分析重点、难点分析本课题的重点和难点在于宏程序的编制，椭圆和抛物线属于非圆二次曲线，宏程序与普通程序相比较，普通程序的程序字为常量，一个程序只能描述一个几何形状，所以缺乏灵活性和适用性。而在用户宏程序的本体中，可以使用变量进行编程，还可以用宏指令对这些变量进行赋值、运算等处理。通过使用宏程序能执行一些有规律变化的动作。1宏程序编程思想在用户宏程序中， 由于可以使用变量来代替具体数值， 因而在加工同一类零件时，如能有一个通用宏程序， 用户只需将实际加工零件的值赋予变量即可，而不需要对每一个零件都编一个程序，这样可以极大地提高工作效率。(1) 椭圆宏程序编程思路。由于椭圆轮廓是根据椭圆方程的对应坐标决定的，因此在手工编程时，需要按照椭圆方程，找出变量间的关系和循环跳转条件，就可以在起点和终点问找出一系列的点了。这就是手工编程中宏程序的思路。（2）解决的方法为：27对于该椭圆，其公式为X2/202+Z2/252=1，现在把X作为变量，即X=#1，那么Z=SQRT625-625*#1*#1/400，每次步进的距离为#1=#1+0.08，即0.08为X轴方向的变化量。即程序为:N10 #1=0 X轴变量#2=SQRT625-625*#1*#1/400 Z轴变量G90 G01 X#1 Z#2-25 F500 直线插补到点#1=#1+0.08 X轴每步进给0.08N20 IF #1 LE 20 G0TO 10 当X小于或等于20时返回N10程序段，继续执行M05 M30 程序结束(3)抛物线宏程序编程思路。 抛物线编写的思路与椭圆思路一致，主要区别在于变量赋值等过程，其中在变量赋值进将#1=0为X轴的变量，#2=0为Z轴的变量，WHILE语句中表达式是以Z轴的起始变量和抛物线终点坐标进行比较进行加工，WHILE下一句我们写#2=抛物线方程，拟合加工时也有抛物线在工件不同的三种位置，其思路与椭圆一致。#1=#1+005，每次步进的距离为005是x轴方向的变化量，将循环语体结束EMDm，结束抛物线的宏程序编写。2.椭圆和抛物线在编程时注意事项手工编程加工圆锥曲线时，G代码指令没有加工圆锥曲线的插补指令，所以很难编写 利用用户宏程序编制编程，在装夹允许下，即可以加工任意圆锥曲线。但在编制用户宏程序时由于参数变量和加工质量达不到图纸要求，所以在编写宏程序时要注意以下几点：(1)FANUC Series 0i Mate-TC数控车系中使用用户宏程序，内、外径粗车循环G7128中不能编写用户宏程序，只能在封闭切削复合循环G73中进行应用宏程序：也可以利用子程序编写用户宏程序。(2)步进的大小与加工出零件的粗糙有关，步进越小加工出来的表面质量越好，但步进小会让系统工作量增大，影响加工效率，所以在满足图纸的要求下，尽量增大步进。(3)椭圆圆心、抛物线轴线与工件回转中心不同时，则需要将实际工件原点偏移到理论原点上，拟合加工时再偏回实际坐标原点，这样有利于手工编程。(4)加工不同的椭圆和抛物线，只需将变量值和条件更改，即要加工不同的椭圆和抛物线。(5)加工在某一角度范围内的椭圆或双曲线，我们只是把变量赋值成起始角度和终止角度，条件的比较只是比较是不是到达终止角度，x和z的变量用参数方程编制，即角函数。之后用G01拟合加工。(6)当我们编写完宏程序时，我们可以对程序进行验算，即把参数起始变量的数值和终始数值代入循环语句体中，检验是不是图纸上的起始点与终止点(Z向)。(7)WHILE语句中Dom和ENDm是成对出现，在编写过程中它们不可以交叉出现。5 5 零件程序编制零件程序编制(1)轴的加工程序清单右端加工程序:程序名：O0001程序段号程序内容程序段解释N10G54 G00 X100 Z100 G98；建立工件坐标系N20T0101；换 1 号刀选择 1 号刀补N30M03 S600；主轴正转，转速为 500r/minN40X50 Z10；定位，粗车外轮廓N50G73 U28 W10 R14 定位，粗车外轮廓N60G73 P70 Q140 U0.5 W0.1 F24029N70GOO X20N80G01 Z0N90X22 Z-1N100Z-21N110X24N120Z-64N130X46N140Z-80粗车循环N150G00 X100 Z100快速退刀N160T0202换 2 号精车刀，选择 2 号刀补N170M03 S1200主轴正转，转速为 1200r/minN180G00 X30 Z10快速移动到 X30 Z10N190G70 P70 Q140精车循环N200G00 X100 Z100快速退刀N210T0404；换 4 号切槽刀，选择 4 号刀补N220M03 S320；主轴正转，转速为 320r/minN230G00 X25 Z-21；定位，切槽N240G01 X18 Z-21 F150；切 4mm 的槽N250G00 X30；快速移到 X30N260G00 X100 Z100；快速移到 X100 Z100N270T0303；换 3 号螺纹车刀，选择 3 号刀补N280M03 S320；主轴正转，转速为 320r/minN290G00 X25 Z2；定位，螺纹循环点N300G92 X21.2 Z-18 F1.5；N310X20.4；N320X20.3；N330X20.2；螺纹循环N340G00 X100 Z100；快速退刀30N350M05；主轴停止N360M30；程序结束并返回到程序头左端加工程序：程序名：O0002程序段号程序内容程序段解释N10G54 G00 X100 Z100 G98；建立工件坐标系N20M03 S600 T0101；主轴正转，转速为 500r/min 换 1 号刀选择 1 号刀补N30G00 X50 Z10；定位，粗车外轮廓N40G73 U50 W0 R25；定位，粗车外轮廓N50G73 P60 Q160 U0.5 W0.1 F150；N60G00 X0；N70G01 Z0；N80G01 X50 Z10；N90#1=0；N100#2=SQRT625-625*#1*#1/400；粗加工循环N110G90 G01 X#1 Z#2-25 F500；N120#1=#1+0.08 ； N130IF #1 LE 20 G0TO 90；N140G01 X40 Z-35；N150X42；N160Z-45；粗加工循环N170G00 X100 Z100；快速退刀N180T0202；换 2 号刀 2 号刀补N190M03 S1200 ；主轴转速 1200r/minN200G70 P60 Q160；精加工轮廓N240G00 X100 Z100；快速退刀N250M05；主轴停止31N260M30；程序结束并返回到程序头(2)锥形轴套的加工程序清单程序名:O0003程序段号程序内容程序解释N10G54 G00 X100 Z100 G98；建立工件坐标系N20M03 S600 T0101；转速为 500r/min,1 号刀 1 号刀补N30G00 X55 Z5；定位，精车端面N40G01 X0 F100；精车端面N50G00 X35；退刀N60G00 X100 Z100；快速移到 X100 Z100N70T0404；换 4 号内孔车刀N80G00 X22 Z5；定位，粗车内孔N90G01 X23 Z-43 F150；粗车 24 内孔，留 1mm 的精车余量N100G00 Z5；退刀N110S1200；主轴转速为 1200r/minN120G01 X24 Z-43 F100；精车 24 内孔N130G00 Z5；退刀N140G00 X100 Z100；快速移动到 X100 Z100N150T0101；换 1 号刀N160G00 X55 Z5；定位，粗车外轮廓N170G71 U1 R1；N180G71 P190 Q220 U0.5 W0.1 F300；N190G00 X0；N200G01 Z0；N210X32 Z-23；N220X36 Z-43；粗车循环N230G00 X100 Z100；快速退刀N240T0606；换 6 号精车刀32N250M03 S1200；主轴正转，转速为 1200r/minN260G00 X40 Z5；快速移动 X40 Z5N270G70 P190 Q220；精车循环N280G00 X100 Z100；退刀N290M05 M30；主轴停止，程序结束并返回到程序头(3)锥形外套的加工程序清单程序名:O0004程序段名程序内容程序解释N10G54 G00 X100 Z10 G98；建立工件坐标系N20T01011 号刀 1 号刀补N30M03 S600；主轴正转，转速为 500r/minN40G00 X55 Z5；定位，粗车循环N50G71 U2 R1；N60G71 P60 Q120 U1 W1 F150；粗车循环N70G00 X46；N80G01 Z-5.38；粗车循环N90G02 X46 Z-16.13 R6粗车 R6 圆弧N100G01 X46 Z-26.88粗车循环N110G02 X46 Z-37.63 R6粗车 R6 圆弧N120X46 Z-43；粗车循环N130G00 X100 Z100； 快速移到 X100 Z100N140M03 S1200 T0202；换 2 号外圆精车刀N150G00 X50 Z5；定位，精车循环N160G70 P60 Q120；精车外轮廓循环N170G00 X100 Z100；快速移到 X100 Z100N180T0505；换 5 号内孔车刀N190G00 X30 Z5；定位，粗车内孔33N200G01 X31 Z-43 F100；粗车 31 内孔N210G00 Z5 ；退刀N220G01 X33 Z-20；精车 33 内孔N230G00 Z5；退刀N240G01 X35 Z-20；精车 35 内孔N250G00 Z5；退刀N260S1200；主轴转速为 1200r/minN270G01 X36 Z-20；精车 36 内孔N280G00 Z5；退刀N290M05 M30；主轴停止，程序结束并返回到程序头(4)螺母的加工程序清单左端加工程序：程序名:O0005程序名程序内容程序解释N10G54 G00 X100 Z100 G98；建立工件
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