八星轴数控加工工艺及工装设计说明书

前 言 毕业设计是培养学生工作能力的最后一个实践性学习环节，是大学教育的最后环节。它不但是对我们这五年来所学知识的一次综合性的复习和考核，也是对以后从事的专业技术工作做准备。因此在整个教学环节中占有极为重要的地位。 通过这次综合技能训练，不但培养了我们综合运用所学知识来分析和解决本专业一般技术问题的能力，而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论，基本知识和基本操作技能，同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念、经济观念、全局观念。养成了理论联系实际和严谨的工作作风，使我们掌握了机械加工的一般工艺规程的方，独立正确的使用技术文献和正确的表达自己设计思想。 我此次的设计课题是八星轴。在毕业设计及加工过程中，我感谢各位老师给予的帮助，他（她）们给我提出了很多的宝贵意见 ,在经过多次调查研究和指导老师的细心指导下 ,使 我正确分析与解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的合理拟定问题，从而保证了零件的加工质量、生产率、经济性；学会了调查研究、收集有关技术资料的方法；使我建立了正确的设计思想，掌握了工程设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、提高了我识图和编写数控程序及数控机床的操作。总之，在各个方面都是我得到了充分的锻炼。 在这次毕业设计中 ,我充分运用了这几年来所学的专业知识及实习经验，为零件的加工工艺结合实际编制成数控加工工艺，我们所学的专业是数控技术，此课题使自己的专业知识和实践经验得到了很好的应用和检验。虽然 遇到了很多实际问题，在指导老师的帮助下的到了全面的解决，在此向指导老师表示由衷的感谢。 由于能力有限和缺少实际经验，设计尚有不足之处，望各位老师给予指正，我将及时改过。 2006 年 11 月 第一章 零件的结构分析 一 零件的用途 本工件的名称为八星轴，主要起到联接和传动的作用。 二 零件图纸分析 八星轴总体看来，是一个回转体圆柱轴类零件，它的径向尺寸比较多，要求也比较严格，最大径向尺寸是 48mm，最大轴向尺寸是 95mm。小端有 C1 倒角，其后有一段 M30 1.5 的螺纹，该螺纹的精度要求较高，加工难度较大，对刀具要求也较高，螺纹之后是一个宽 4mm 深 3mm 的外槽，小端中前部有一 45 锥面，此锥面精度要求相对较高，加工时有一定难度，小端中部有长半轴 24，短半轴 20 椭圆弧过渡连接，小端后部有一个宽 27mm 深 9mm 的槽。大端是一个八个半圆的花盘及一个 20 20深 8的方槽还有一段 M10长 15的螺纹 。 机械加工精度是指工件在机械加工后的尺寸，几何形状以及表面相对位置等实际几何参数，与设计图所规定的数值相符合的程度。 零件的精度可以从两个方面来表示： （ 1）表面本身精度：如尺寸，形状，粗糙度。 （ 2）表面间相对位置精度：如位置尺寸，位置关系。 任何一种加工方法都不可能加工出绝对准确的零件，总会产生一些误差的。因此，在制定工艺规程时，应考虑加工的需要与可能来适当规定加工精度。 本工件设备本身保证精度。采用的是“自动获得精度”方法中的“由设备本身保证”的方法。主要加工表面是直径 48mm 的花型轮廓的端面和小端面表面粗糙度为用去除材料的方法获得， Ra 值要求为 1.6 m。并且有平行度要求，也就是说花型轮廓要与小端端面要平行。 零件的技术要求： 以右端面为基准，左端面平行度要求为 0.02， 30mm 外圆和方腔及外面等五处内外表面粗糙度 Ra 值要求为 1.6 m 和 3.2 m，其余部位粗糙度 Ra 值要求为 6.3 m。其中小端前部的锥面和椭圆加工难度较大，大端内部的螺纹加工难度也较大，加工时应注意走刀速度。 零件图纸上标注的技术要求： 1）尖角倒钝 2）未注公差按 GB/T1804-f 3）硬度 HRC35 40 4）发蓝：用于在油封条件下钢制品的保护膜。也用于在室内非腐蚀性介质中的钢制品。也可用作钢制的装饰层（如手机表面蓝色层） 三 零件的结构工艺性分析 先在数控车床上用 90 外圆车刀粗车，精车小端外圆部分，再用外槽刀切削小端前部的宽 4mm 深 3mm 的外槽，和小端后部的宽 24mm 深 9mm 的外槽，其次用外螺纹刀切削小端前部 M30 1.5 的外螺纹，该外螺纹精度要求较高，不易加工，加工时容易使零件产生振动，所以要慢慢走刀，该螺纹对刀具要求也较高，加工小端内轮廓表面，加工时应注意进给速度，最后在数控铣床上精加工大端花盘 部轮廓，大端花盘部的轮廓其圆弧连接较多，所以加工难度较大，精度不易保证，加工时也要注意进给速度，保证各尺寸的精度要求。大端一个八个半圆的花盘及一个 20 20深 8的方槽还有一段 M10长 15的螺纹 ，其加工尺寸要求较高。 四 零件的生产纲领及生产类型 生产纲领是指企业在计划期间内应当生产的产品产量和进度计划。 生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地）生产专业化程度的分类，一般分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型 生产类型可根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数来具体划分。 零件生 产纲领计算表达式为： N=Qn（ 1+ %）（ 1+ %） 其中： N-零件的年产量（件 /年）； Q-产品的年产量（台 /年）； n-每台产品中，该产品的数量（件 /台）； %-备品的百分率； %-废品的百分率； 本领建年产量为： N =4000 1 (1+3%)(1+2%)=4202(件 /年 ) 由于年产 5005000 件且根据生产纲领及本零件的复杂程度和本零件所用的轻型机床生产，所以本零件的生产类型为中批生产。 五 零件的材料： 材料： 45# 钢 :优质碳素钢 力学性能： s=335(MPa) b=600(MPa) 5( ):16 （）： 40 Ak(ak)J(kgf m/am):39(5) #45 钢属于优质碳素钢，其性能特点是：淬火、高温回火后钢的表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有足够强度、塑性和韧性，适用于要求承受交变应力和摩擦作用的同时，也能承受一定的冲击载荷条件下工作的机械零件。 本零件采用 45#钢，其主要成份如下： 材料 主要成分 (%) 45#钢 C Mn Si 0.420.50 0.170.37 0.500.80 表 1.1 材料的化学成份 适用范围：机床中形状简单，中等强度和韧性的零件。如齿轮、曲轴、螺栓、螺母。 综合力学性能优良。宜制承载力较大的零件。如连杆、主轴、活塞杆等。 热处理： 1 工作条件 与滚动轴配合 轻载荷或中等载荷，转速低。 精度要求不高 稍有冲击载荷，交变载荷可以忽略不计。 2 调质处理硬度： 35 40HRC 3 原因： 调质后，保证主轴具有一定强度。 精度要求不高。 用来使钢获得高的韧性和足够的强度。很多重要零件是经过调质处理的。 热处理 加热温度 / 冷却温度 热处理的金相组织 热处理的目的 名称 代号 种类 调质 T 淬火回火 淬火温度820 840 回火温 550650 在水中淬火后进行高温回火 索氏体 中碳结构钢（调质纲）得到较好的综合力学性能 表 1.2 经过以上对零件材料的分析，该材料的最终性能能 满足零件的技术要求，所设计的零件在保证使用性能的前提下，能用生产率高，劳动量小，材料消耗小和生产成本低的加工方法制造出来，至此工艺性能良好。 第二章 毛坯的确定 一 确定毛坯制造形式 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。因本工件为中批生产，且为一般性轴类零件，根据本零件的生产纲领，年生产数量，经济价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，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。适于中批生产。 二 毛坯尺寸及余量的确定： 为节约材料和能源，随着毛坯制造向专业化生产发展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快 。根据本零件的结构特征和尺寸要求及考虑到经济性，所以毛坯圆棒料的尺寸为 50mm 940mm。 所谓毛坯余量 ,是为了保证零件献宝的质量要求 ,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。 综合考虑到毛坯制造和机械加工的工艺技术水平 ,零件所产生变形等方面的原因 ,参照同类产品给定 ,本零件毛坯公差按照经验估计法确定。 第三章 零件的工艺规程设计 一 各加工表面加工方法的选择 零件各表面加工方法的选择，会影响加工质量、生产率和制造成本。 其原则为： 1、首先取决于加工表面的技术要求，在满 足加工表面技术要求的前提下，根据各种加工方法的经济精度，经济表面的粗糙度和工艺特点来确定加工方法及分几次加工。 2、充分考虑利用新工艺、新技术和可能性，提高工艺水平。 3、工件材料的性质。不同的材料，具有不同的加工性能，其加工方法均不尽相同。 4、考虑生产类型即生产率和经济性问题。 5、对零件的结构，形状、尺寸。 6、现场条件的分析也是影响表面加工方法选择的因素。 7、特殊要求。 通过以上原则，本零件各主要表面加工方法为： （ 1） 小端外圆上 M30 1.5-6g 螺纹、倒 45角、切槽：车削加工。 （ 2）大端外圆切槽：车削加工。 （ 3）钻 10 25 的孔：钻削加工。 （ 4）大端内部 20 20方腔 、 M10-6G 螺纹孔八星：铣削加工。 （ 5）铣 48 的花形外轮廓：铣削加工。 （ 6）钻 5 的孔：钻削加工。 （ 7）小端外圆上 4 24 的槽和椭圆还有 30 外圆及 45 外锥面车削加工。 二 加工顺序的安排 加工顺序通常包括切削加工工序，热处理工序和辅助工序等。 1 、加工工序的安排原则：（为了达到精度要求） （ 1）先基准后其它 （ 2）先主后次 （ 3）先面后孔 （ 4）先粗后精 根据本零件的结构特点和复杂程度，主要加工 表面和加工顺序安排如下： 先以圆棒料 50 外圆为粗基准，粗车外圆，再以粗车后的外圆为精基准，精车小端外轮廓，即 30 外圆柱面， 45 外锥面，椭圆弧面，再切 4 24， 24 30 两个外槽及 M30 1.5 的螺纹，然后加工大端轮廓，即 48， 10 30槽，钻中心孔，再铣内孔，即 20 20、 M10-6G、螺纹孔，最后以小端外圆为精基准，精铣大端八星及各个特征，保证大端的各个尺寸精度及位置要求。 2、 热处理及辅助工序的安排： 热处理是用于提高材料的使用性能 ， 对毛坯进行热处理采用“淬火后回火”的方式可以提高工件的 硬度，韧性，强度和耐磨性。而“回火”通常是“淬火”不可缺少的后续工艺，也是热处理的最后工序，其主要目的是消除内应力，降低脆性，改善材料的力学性能和稳定零件尺寸。在加工中途还要对工件进行去应力退火处理，来消除锻件的残余应力，使零件的形状和尺寸稳定。最后，还要对工件进行无损伤。“回火”采用的为“高温回火”与其“淬火”相结合使用又称为“调制”。 发蓝：用于在油封条件下钢制品的保护膜。也用于在室内非腐蚀性介质中的钢制品。 辅助工序的种类较多，其中包括检验，去毛刺，清洗等。这些工序的位置安排需视工序的具体情况而定。对 于本工件的加工应按照先车后铣来进行，以车加工修正的表面作为基准及压紧面，加工其它各粗表面，并保证它们之间的形状及位置精度。最后再车去作为压紧面的部分达到形状和尺寸的要求。在加工之后采用打毛刺和清洗及最终检验。 打磨锐边作用：在加工过程中，由于材料、刀具等方面的因素会出现毛刺，容易引起应力集中而导致零件的破损。 最终检验分为三项：（ 1）尺寸检验：每一个尺寸都要符合零件图的尺寸要求； （ 2）外观检验： 100%检验，零件表面是否有划伤；（ 3）精度检验：检查位置公差。 三 确定工序集中与分散的程度 1 、工序集中就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一工序的加工内容却较多。 特点：（ 1）采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。 （ 2）工件装夹次数越少，越易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。 （ 3）工序数目少，可减少机床数量，操作工人数量和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。 （ 4）因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。 2 、工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少，最少时即每工序仅一个简单工步。 特点：（ 1）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产工作准备量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。 （ 2）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。 （ 3）设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。 根据以上所述，本工件为中批生产，结合本工件结构特点和技术要求，决定应尽可能采用效率较高的数控机床，这样可以使加工工序集中，提高生产效率。即在一次装夹中能完成的工作，不用二次装夹，如精车小端 M30 1.5 的螺纹，4 24 和 24 30 的两个外槽， 45 锥面，椭圆弧一次装夹即可做完小端的所有加工 ，大端 48， 48 深 9 槽一次装夹，一次装夹即可做完大端的车削加工，精铣大端也是在一次装夹中就可以完成八星及内部 20 20 方腔 、 M10-6G的螺纹孔，这种加工方法可以以最小的误差，保证各个部位的尺寸精度和相互位置要求。提高生产率，降低生产成本。 四 定位基准的选择 定位基准本身准确与否，要影响定位精度，从而影响被加工表面位置的准确性，所以，对于位置精度要求较高的工序，必须先准备好准确的定位基准。 粗 基准：用未加工的毛坯表面作定位基准。 精基准：用已加工表面作定位基准。 1 粗基准的选择 粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工表面的余量，同时，要为后续工序提供精基准。 （ 1） 为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准； （ 2） 合理分配各加工面的加工余量；选择余量小或重要表面。 （ 3） 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次； （ 4） 选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，毛刺等缺陷，以保证定位准确，夹紧可 靠。 2 精基准选择的原则 （ 1） 基准重合：采用设计基准作为定位基准； （ 2） 基准统一：在工件的加工过程中，尽可能的采用统一的定位基准； （ 3） 自为基准：当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准； （ 4） 互为基准：为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀采取此原则； （ 5） 保证工件定位基准，夹紧可靠，操作方便的原则。 由于采用数控机床加工，根据数控加工特点为了计算方便，轴向尺寸以两侧端面为工序基准，径向尺寸以轴心线作为基准。符合基准重合原则。 由于本工件毛坯为棒料，所以采用 50 棒料的外圆柱面为粗基准，车削小端，再以粗车后的外圆柱面和长 67 两端面为精基准和定位基准，精车小端各个轮廓要素，保证小端 M30 1.5,4 24， 48， 30 和 45 外 锥面等各个部位的尺寸精度，最后以小端为精基准精加工大端花盘和 48 深 9 槽各个尺寸，保证各个部位的尺寸精度和相互位置要求。 五 各工序的位置安排与内容 零件工艺路线的拟定是制定工艺过程，总体布局非常关键的一步。制定工艺路线的出发点是使零件上各尺寸，精度，位置精度，表面粗糙度和各加工面的加工方法，安排工序的先 后顺序的集中与分布程度以及选择设备与工艺装备等。 1 位置安排如下： 工序号 工序名称 设备 5 下料 10 调质 15 车小端 数控车床 20 车大端 数控车床 25 铣大端 数控铣床 30 打毛刺 35 清洗 40 打标印 45 最终检验 50 发蓝 2 工序内容： 工序 00：毛料（以棒料为原料） 工序 05：调质 工序 10：车加工 1.63 .24 5 1 60- 0 . 1 8 3 20- 0 . 2 57 50- 0 . 3M301.5-6g9 50- 0 . 3 1480-0.25300-0.212 00- 0 . 2 51 4 5 1.63 . 2240-0.25工序 15：车小端：（图 1-1） 工步 1：车小端端面，保证大端总长 96mm； 工步 2：车小端外圆，保证各轮廓尺。 工步 3：切外槽，确定槽的位置。 工步 4：车螺纹，保证螺纹质量 工序 20：车大端 工步 1：车小端端面，保证总长 26mm； 图 1-1 工步 2：车大端外圆，保证外轮廓尺寸； 工步 3：切槽，确定槽的位置； 工序 25：铣大端（图 1-2） 工步 1：精铣大端八星，保证特征各尺寸。 工步 2：钻 9 底孔，保证孔的深度。 工步 3：铣方腔。 工步 4：加工螺纹。 工步 5：加工 8- 5 孔。 图 1-2 工序 30：打毛 刺，打磨掉工件各表面上影响其尺寸的微小残余余量，最后保证工件各尺寸精度要求。 工序 35：清洗，本工序清洗是洗去工件表面及内残留的细屑，能起到清洗及防止零件过度氧化的作用 ,也是为了检验工序作准备。 工序 40：打标印。 工序 45：最终检验，本工序主要任务是从零件的内外轴向和径向尺寸，表面粗糙度 ,技术要求三个方面对零件进行检验，目的是对机械加工的成品尺寸，表面粗糙度 ,技术要求做鉴定以保证零件的装配质量。 工序 50：发蓝。用于在油封条件下钢制品的保护膜。也用于在室内非腐蚀性介质中的钢制品。 六 机床与工艺装备的 选择 1 设备的选择 根据本工件的特点和技术要求，决定尽可能采用效率较高的数控机床进行加20x20+0.210R 5+ 0 . 1 201 6 - R 3+ 0 . 1 208 - R 5+ 0 . 1 20均 布 3 8+ 0 . 2 508 - 5+ 0 . 1 20工。本零件所选用的机床为 CJK6032A 数控车床和 EJK7532A 数控铣床。 2 夹具的选择 选择夹具的基本原则： 1） 要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定； 2） 要协调零件和机床坐标系的尺寸关系； 3） 尽量采用可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用； 4） 夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表面的加工。 综上所述，本工件为中批生产，所以首先采用各种能用夹具和机床附件，根据本工件特点，决定采用车床三爪卡盘，铣床平口钳等能用夹具。 3 刀具的选择 刀具的选择是数控加工的重要内容。它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量，与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高，刚性好，耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便，这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。 综合以上所述，根据本零件自身精度要求较高的特点，数控机床刀具选用硬质合金刀，包括 90 外圆车刀，外槽刀，外螺纹刀，因为该螺纹的加工难度较大，所以对外螺纹刀的要求较高，刀杆选用抗冲击较好的 45 号钢。 4 量具的选择 根据本工件生产类型和所检验的精度及精度要求较高来选择，选用通用量具，如 0-150 游标卡尺， 0-150 千分尺和专用样板检查椭圆等。 第四章 加工余量、工序尺寸及公差的确定 一 加工余量 加工余量：加工余量是毛坯图尺寸与零件图样的设计尺寸之差。 机械加工余量对工艺过程有一定影响，余量不足不能保证零件的加工质量，不但增加了机械加工的劳动量，而且增加了刀具，能源及材料的消耗， 从而增加了成本，降低了生产率，所以必需合理的安排加工余量。 确定加工余量的基本原则是在保证加工的前提下尽量减少加工次数，方法有以下三种： 计算法 查表修正法 检验估算法。 本设计采用查表法，修正法与经验估算法相结合选取加工余量，由于本工件自由公差的尺寸，尺寸精度不高，可根据实际情况选取经济的公差值。 确定轴向工序尺寸及余量变化 : 工序的加工余量，由于受工序尺寸公差的影响，实际加工余量的数值是在一定范围内变化的，余量过大不仅增加机械加工的劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，提高加工成本。余量过小则无法消除上工序的各种表面缺陷和误差，不能补偿本工序加工时工件的装夹误差，因此为使所确定的加工余量值比较合理，应计算出余量的变化情况。 加工表面 加工方案 余量（ mm） 工序尺寸（ mm） 端面 右端面 粗车 1.5 61.5 精车 0.3 61.2 左端面 粗车 0.5 60.5 精车 0.3 60.2 表 3.1 轴向工序尺寸 确定径向工序尺寸 : 由于采用数控加工工艺，该零件的径向尺寸在数控机床上只用一道工序即可完成粗精加工工步，并达到尺寸要求和精度要求，故径向工序尺寸可直接采取设计尺寸并按入体原则标注偏差。 加工表面 加工方案 余量（ mm） 工序尺寸（ mm） M30 1.5 6g 的外 粗车 20.2 50-20.2=29.8 圆 精车 0.3 29.8-0.3=29.5 切槽 24 粗车 5.5 29.5-5.5=24.5 精车 0.5 24.5-0.5=24 车 48 粗车 2 50-2=48 车 30 外圆 粗车 19.7 50-19.7=30.3 精车 0.3 30.3-0.3=30 表 3.2 径向工序尺寸 二 工序尺寸及公差的确定： 工序图上标注的尺寸称为工序尺寸。一般情况下，零件图规定的尺寸为最终工序尺寸。按加工表面的加工方案，由最终工序尺寸和已确定的各工序余量逐步向前推算，便可得到每一工序尺寸，最后得到毛坯的尺寸。 工序尺寸公差的确定，则要依据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，采取不同的计算方法。 1、基准重合时工序尺寸及其公差的计算：指工序基准或定位基准与设计基准重合，表面多次加工时，工序尺寸及其公差的计算。 2、计算不重合时需用工艺尺寸链来进行分析计算。 本零件的有关工序计算如下： 工序 15：车小端 工步 1，车小端端面，查表得其端面余量为 1mm，端面公差为 IT7-IT8，经济表面粗糙度 Ra 值为 1.6，所以其基本尺寸为 20 0.05。 工步 2，车外圆，查表得外圆 30 的余量为 1， ,其公差为 IT7-IT8，经济表面粗糙度 Ra 值为 3.2，所以其基本尺寸为 32 0.2，根据入体原则标注为 32 0.2。 工步 3：切槽，查表得其端面余量为 1mm，端面公差为 IT11-IT13，经济表面粗糙度 Ra 值为 6.3，所以其基本尺寸为 30 0.2。 工序 20：车大端 工步 1：切槽，查表得其端面余量为 1mm，端面公差为 IT11-IT13，经济表面粗糙度 Ra 值为 1.6，所以其基本尺寸为 30 0.2。 工步 2：车大端外圆，查表得其端面余量为 0.5mm，端面公差为 0-0.03，经济表面粗糙度 Ra 值为 3.2，所以其基本尺寸为 490-0.03。 工序 25：铣大端 铣大端花形轮廓，查表得其端面余量为 1mm，端面公差为 IT7-IT8，经 济表面粗糙度 Ra 值为 1.6，所以其基本尺寸为 48 0.2。 工序尺寸及其偏差的原则 : 与设计尺寸有关的工序尺寸偏差，可取用设计尺寸及偏差或进行尺寸换算来确定。与保证设计尺寸没有直接关系的工序尺寸偏差，可按本工序的经济精度来确定，最后按入体原则标注成偏差形式。 三 切削用量 切削用量的合理选择，可以提高生产率，保证加工质量，提高刀具的使用寿命。以下数值是根据机械制造工艺设计手册，金属切削速查速算手册，机械工人切削手册数控加工技术和现场操作人员的经验综合选用的。 1 粗加工时切 削用量的选择原则： 1）切削深度的选择：应根据零件的加工余量和由夹具，机床，刀具及零件所组成的工艺系统的刚性来确定。 2）进给量的选择：限制进给量，提高的因素主要是切削力。 3）切削速度的选择：主要受刀具耐用度和机床功率和限制。 2 在进行粗加工时，切削用量三要素之间的关系为： （ 1）切削深度 ap 较大 （ 2）进给量 f 较大 （ 3）切削速度 v 较小 3 精加工时切削用量的选择原则： 1）切削深度的选择：应根据精加工留下的余量来确定。 2）进给量的选择：限制进给量，提高的主要因素是表面粗糙度。 3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力也有所减小，也不易产生积屑瘤和毛刺。应避免中速切削。 4 在进行精加工时，切削用量三要素之间的关系为： （ 1）切削深度 ap 较小 （ 2）进给量 f 较小 （ 3）切削速度 v 较大。 根据以上选择和切削用量的原则，及相关手册的数据，本零件各切削用量计算如下： 1、工序 15：车大端 工步 1：车大端端面 1） 刀具： 90 外圆车刀（硬质合金） 2） 切削用量： a 切削深度： ap =2.1mm b 进给量： f=0.6mm/r c 切削速度： v=1.2m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.2 60/(3.14 100)=229r/min 实际主轴转速： n=300r/min 工步 2：车大端外圆 1）刀具： 90 外圆车刀（硬质合金） 2）切削用量： a 切削深度： ap =3mm b 进给量： f=0. 6mm/r c 切削速度： v=1.2m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.2 60/(3.14 100)=229r/min 实际主轴转速： n=300r/min 2、工序 20：车小端 工步 1：车小端端面 1）刀具： 90 外圆车刀（硬质合金） 2）切削用量： a 切削深度： ap =0.4mm b 进给量： f=0. 18mm/r c 切削速度： v=1.6m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.6 60/(3.14 31.5)=971r/min 实际主轴转速： n=1225r/min 工步 2：车小端外圆 1）刀具： 90 外圆车刀（硬质合金） 2）切削用量： a 切削深度： ap =0.3mm b 进给量： f=0. 16mm/r c 切削速度： v=1.6m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.6 60/(3.14 31.5)=971r/min 实际主轴转速： n=1225r/min 工步 3：切槽 深 4mm 的槽： 1）刀具：车断刀（硬质合金） 2）切削用量： a 切削深度： ap =4mm b 进给量： f=0.18mm/r c 切削速度： v=1.1m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.1 60/(3.14 36)=584r/min 实际主轴转速： n=460r/min 深 1.5mm 的槽： 1）刀具：车断刀（硬质合金） 2）切削用量： a 切削深度： ap =1.5mm b 进给量： f=0.18mm/r c 切削速度： v=1.1m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.1 60/(3.14 26.6)=790r/min 实际主轴转速： n=755r/min 3、工序 30：铣大端 工步 1：铣大端花盘 1）刀具： 6 硬质合金直柄立铣刀 2）切削用量： a 背吃刀量： ap =0.1mm b 每齿进给量： f=0.02mm/r c 切削速度： v=0.6m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 0.6 60/(3.14 60)=191r/min 实际主轴 转速： n=150r/min. 工步 2：钻底孔 1）刀具： 9 硬质合金直柄钻头 2）切削用量： a 背吃刀量： ap =0.12mm b 每齿进给量： f=0.23mm/r c 切削速度： v=2.2m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 2.2 60/(3.14 80)=525r/min 实际主轴转速： n=530r/min 工步 3：精铣大端 20 20 的方槽 1）刀具： 10 硬质合金直柄立铣刀 2）切削用量： a 背吃刀量： ap =0.5mm b 每齿进给量： f=0.02mm/r c 切削速度： v=0.6m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 0.6 60/(3.14 24)=478r/min 实际主轴转速： n=530r/min 工步 4：攻螺纹 1）刀具： 10 硬质合金直柄丝锥 2）切削用量： a 背吃刀量： ap =2mm b 每齿进给量： f=0.04mm/r c 切削速度： v=0.65m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 0.65 60/(3.14 80)=155r/min 实际主轴转速： n=150r/min 工步 5：钻 5 孔 1）刀具：钻头（硬质合金） 2）切削用量： a 切削深度： ap =0.5mm b 进给量： f=0.08mm/r c 切削速度： v=1.167m/s d 主轴转速： n=1000v/( d)=1000 1.167 60/(3.14 10)=2230r/min 实际主轴转速： n=2000r/min 四 工时定额 工进定额是在一定的技术，组织，条件下制定出来的完成单件产品或某项工作所需的时间。是计算产品成本和企业经济核算的依据之一，也是新建工厂车间决定设备和人员投入的计算依据之一。 因此，必须正确确定工时定额，过高和过低的工时定额都不利于生产。 Td=Tj+Tf+Tfw1+Tfw2+Tx Td：单件时间； Tj：基本时间； Tf：辅助时间； Tfw1：工作地点技术服务时间； Tfw2：工作地点组织服务时间； Tx：休息及身体需要时间。 Tg=Tj+Tf Tg：工序时间 基本时间也称机动时间，它会直接改变生产对象的形状，尺寸和零件各个部位相互位置关系，所消耗的时间对机械加工来说，是切除金属层所消耗的时间。 辅助时间是在各个工序中为了保证完成基本工艺工作所需要做的辅助动作所消耗的时间，其中包括装夹零件，操作机床，改变切削用量，试切和 测量零件尺寸等辅助动作所消耗的时间。 工作地服务时间包括：当工作班开始时，分置工具文件和工作班结束时收捡工具，文件和工作班结束时收捡工具，文件所消耗的时间，以及把机床交给接班人所消耗的时间等。 在此仅计算主要工序的 Tj，即基本时间，其它时间参数为实际生产中所提供。 基本时间计算公式为： Tj= infllllinfLw321 辅助时间计算公式为： Tf=(15 20） %Tj 总时间公计算式为： Tz=Tj+Tf 其中： Tj 基本时间 min Tf辅助时间 min Tz总时间 min L 工作行程量（ mm） l被切削层长度 l1 切入量（切入长度）（ mm） l2 切出量（切出长度）（ mm） f 进给量 (mm/r) n 机床转速 (r/s) i 工作行程（走刀次数） 1、工序 20：车大端 工步 1：切槽 Tj=（ l+l1+l2） i/（ f n） =（ 25+3+4） 3/（ 0.6 300） =0.53min 2、工序 15：车小端 工步 1：车小端端面 Tj= （ d-d1） /2+l1+l2 i/（ f n） =（ 31.5-0） /2+4+3 1/（ 0.18 1225） =0.1min 工步 2：车小端外圆 Tj=（ l+l1+l2） i/（ f n） =（ 31.5+3+4） 3/（ 0.16 1225） =0.59min 工步 3：切槽 深 4mm 的： Tj=L/（ f n） i L=（ d-d1） /2+l1+l2 Tj= （ d-d1） /2+l1+l2 i/（ f n） =（ 36-28） /2+4+0 1/（ 0.18 460） =0.1min 深 1.7mm 的： Tj= （ d-d1） /2+l1+l2 i/（ f n） =（ 30-26.6） /2+4+0 1/（ 0.18 755） =0.04min 车槽时， l2=0 d1 是车槽后的直径 工步 4：车螺纹 Tj=L/（ f n） i L=（ d-d1） /2+l1+l2 Tj= （ d-d1） /2+l1+l2 i/（ f n） =（ 81.5-0） /2+4+3 1/（ 0.6 300） =0.27min 3，工序 25：铣大端 工步 1，铣大端花盘 Tj= L i /fMZ =（ l+l1+l2） i/ fMZ =（ 60+7+3） 8/45=12.4 min fMZ= ap Z n=0.1 3 150=45mm/min l1=ae（ D-ae） 1/2+（ 13） =2（ 10-2） 1/2+3=7 工步 2：钻底孔 Tj= L i /fMZ =（ l+l1+l2） i/ fMZ =（ 80+7.9+3） 8/159=4.57min fMZ= ap Z n=0.1 3 530=159mm/min Z 为刀齿数 n 为主轴转数 l1=ae（ D-ae） 1/2+（ 13） =4（ 10-4） 1/2+3=7.9 l2=13 工步 3：铣大端 20 20 方槽 Tj= L i /fMZ =（ l+l1+l2） i/ fMZ =（ 24+7+3） 8/795=0.34 min fMZ= ap Z n=0.5 3 530=795mm/min l1=ae（ D-ae） 1/2+（ 13） =2（ 10-2） 1/2+3=7 工步 4：钻 5 孔 ap=7 mm f=0.26mm/r V 0.33 m/s n=dV1000= 1414.3 6033.01000450r/min wn=460r/min Tj= 56.0146 026.0 2560 min Tf=20% 0.56=0.11min Tz= 0.56+0.11=0.67min 第五章 数控编程 一 数控加工的特点： 1 自动化程度高 2 对加工的适应性强 3 加工精度高，加工质量稳定 4 具有较高的生产率 5 所用的工具受零件切削力影响不大，其工具硬度也不必大于零件硬度。 6 同时也可以减少刀具，夹具，量具及模具的设计和制造。 二 数控编程的种类 数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。 1、 手工编程 手工编程就是由分析图样 ,确定工艺过程 ,数值计算 ,编写 零件加工程序 ,制备控制介质到程序校验 ,都是由人工完成的。 2 、自动编程 自动编程即用计算机编制数控加工程序的过程。 本次需要加工的零件形状不算复杂 ,用手动编程即可完成程序编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程。 三 手工编程编制方法 (一 )绝对值编程 绝对编程是根据预先设定的编程原点 ,计算出绝对坐标值 ,进行编程的一种方法 .采用绝对值编程 ,首先要指出编 程原点的位置 ,并用地址 X,Y,Z 进行编程 . (二 )增量值编程 增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法 .采用增量编程时 ,用地址 U,V,W代替 X,Y,Z 进行了编程 . (三 )混合编程 绝对值编程与增量编程混合起来进行编程的方法 ,叫混合编程 ,编程时也必须先设定坐标原点 . 四 坐标系的选择 在编写零件的加工程序时首先就是设定坐标系。 (1).机床坐标系的设定 机床欲对工件的切削进行程序控制，首先必须设定机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，可根据右手迪卡尔坐标系来判定机床上 X 轴、 Y 轴与 Z轴的正方向。 (2).工件坐标系的设定 工件坐标系是编制时使用的坐标系，是人为设定的，设定的依据是符合图样要求。从理论上讲，工件原点选在任何位置都是可以的，但实际上为了编程方便以及各尺寸较为直观，应尽量把工件原点的位置选择合理些。 对车床来说，工件原点一般选择在工件的轴线上并在工件的一端；对铣床来说，工件原点一般选择在工件的中心位置。 在数控机床中，工件坐标系一般使用 G54 指令告诉系统工件的坐标系原点所在的位置。 五 对刀点的选择 在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具在工件坐标系中的位置。这个位置就是刀具的刀位点或刀具的中心点在工件坐标系上与坐标系原点的相对位置。 六 加工路线的确定原则 在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹为加工路线，编制程序时，加工路线的确定原则主要有以下几点： 1 加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； 2 使数值计算简单，以减少编程工作量； 3 应使加工路线最短，这样既可以减少程序量，又可以减少空走刀的时间。 此外，确定加工路线时，还要考虑 零件的加工余量，和机床，刀具的刚性等情况，确定是一次走刀，还是多次走刀，来完成加工，以及在铣削加工中采用顺铣还是逆铣等。 七 程序编制 数控车床 T1：外圆车刀； T2：切外槽刀（ 4mm）； T3：螺纹刀； T4： 9 钻头； 1 车小端外轮廓 %1236 T0101 M03 S755 F100 G00 X51 Z1 G71 U0.5 R1 P01 Q02 X0.3Z0.3 F100 N01 G01 X22 Z0 X24 Z-1 Z-24 X48 Z-32 #1=pi/2 WHILE#1 LE 11.5/15pi #2=20*cos#1-32 #3=24*sin#1 G01 X#3 Z#2 #1=#1+pi/180 ENDW G01 Z-75 X48 Z-95 N02 G00 X51 G70 P01 Q02 Z50 T0100 T0202 M06 (切槽刀刀宽为 4mm) G00 X38 F50 G04 X2.0 G01 X36 G00 X54 Z100 T0200 T0303 M06 (螺纹刀 ) G00 X32 Z5 G82 X29.8 Z-22 F1.5 G82 X 29 Z-22 F1.5 G82 X 28.4Z-22 F1.5 G82 X 28Z-22F1.5 G82 X27.94 Z-22 F1.5 G00X40 Z100 T0300 M05 M30 2 大端切槽 %1255 T0202 (切槽刀刀宽为 4mm) M03 S300 G00 X54 Z-15（左刀尖为准） G01 X40 F50 Z-11.5 X40 X51 Z-9 X30 X41 Z-11.5 X30 X41 Z-15 X30 Z-9 G00 X54 Z100 T0200 M05 M30 3 手工钻 9 孔 数控