配合件的工艺与编程论文(DOC 35页).doc

1 西安西安 学院学院 毕毕 业业 设设 计 论计 论 文 文 论文题目 论文题目 配合件的工艺与编程配合件的工艺与编程 所属系部 所属系部 航空制造工程系航空制造工程系 指导老师 指导老师 职职 称 称 讲师讲师 学生姓名 学生姓名 班级 学号班级 学号 专专 业 业 西安西安 院院 年 月 日 2 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 题目 题目 配合件的工艺与编程配合件的工艺与编程 任务与要求 任务与要求 1 对工件的工艺分析及加工路线的制定 手工编制加工程序 加工工件并 进行废品分析 2 绘制手工图纸 A3 采用放大比例主要是为了方便答辩使用 3 正文编写内容 字数 1 万左右 含图 25 页以上 时间 时间 2011 年 11 月 25 日 至2011 年 12 月 15 日 共 3 周 所属系部 所属系部 学生姓名 学生姓名 学学 号 号 专业 专业 机械设计与制造机械设计与制造 指导单位或教研室 指导单位或教研室 西安西安 学院学院 指导教师 指导教师 职职 称 称 讲师讲师 西安西安 院院 年 月 日 3 毕业设计毕业设计 论文论文 进度计划表进度计划表 日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况 指导教师指导教师 签签 字字 11 25 11 27 熟悉零件图 11 28 12 2 完成零件的工艺性分析 确定毛坯的类型 制造 方法和机械加工工艺规 程并编制出零件的加工 工艺卡片 12 3 12 4 完成零件加工方案设计 12 5 12 6 完成零件图的绘制 12 7 12 9 查找并整理资料 12 10 12 14 整理并完成设计说明书 的编写 12 14 12 15 完成图纸和说明书的输 出打印 教师对进度计教师对进度计 划实施情况总划实施情况总 评评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一 4 摘要摘要 数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同 但数 控加工的整个过程是自动进行的 数控加工的工序内容比普通机床 的加工的工序内容复杂 这是因为数控机床价格昂贵 若只加工简 单的工序 在经济上不合算 所以在数控机床上通常安排较复杂的 工序 甚至是在通用机床上难以完成的那些工序 数控机床加工程 序的编制比普通机床工艺规程编制复杂 这是因为在普通机床的加 工工艺中不必考虑的问题 如工序内工步的安排 对刀点 换刀点 及走刀路线的确定等问题 在数控加工时 这一切都无例外地都变 成了固定的程序内容 正由于这个特点 促使对加工程序的正确性 和合理性要求极高 不能有丝毫的差错 否则加工不出合格的零件 关键词 轴类零件 数控车削 工艺设计 5 Abstract Abstract The numerical control machine processing technology and common machine processing technology in the same basic in principle but the whole process of nc machining is automatic Nc machining process of the content of the machine tool than normal processing process content complex This is because the numerical control machine tool is expensive if only simple processing of working procedure in economic not worthwhile so on the nc machine more complex process is arranged normally even in general in machine tool of the difficult to complete the process Numerical control machine tool than regular programming machine process planning of complex This is because in the processing technology of the conventional machine tools in need not consider of problems such as the arrangement of the steps in the process of work the cutting point change the tools point and go to determine the knife route in the numerical control processing it all without exception to all become fixed program content and because of this feature for the processing procedures to the correctness and rationality of the highly demanding there can be no mistake or processing not qualified parts Keywords axial parts The numerical control turning Process design 6 目录目录 1 零件工艺分析零件工艺分析 6 1 1 零件 1 工艺分析 6 1 1 1 零件图分析 6 1 1 2 工艺分析 7 1 2 零件 2 工艺分析 8 1 2 1 零件图分析 8 1 2 2 工艺分析 9 2 加工方法的选择加工方法的选择 9 2 1 确定加工方法 10 2 1 1 确定零件 1 的加工方案 11 2 1 2 确定零件 2 的加工方案 11 2 1 3 毛坯的确定 11 3 机床机床夹具夹具的选择的选择 13 3 1 机床常见的装夹方式 13 3 2 夹具的确定 14 4 刀具的选择刀具的选择 15 4 1 选择数控刀具的原则 15 4 2 选择数控车削刀具 16 5 工艺路线工艺路线 17 5 1 工序的划分 17 5 2 加工顺序的安排 18 5 3 工艺路线的拟定 19 6 切削参数的选择切削参数的选择 21 6 1 切削用量 21 6 2 切削用量的选择 22 6 3 三角螺纹的切削 22 7 程序清单程序清单 23 8 废品问题及问题的解决废品问题及问题的解决 26 8 1 影响加工精度的因素 26 7 8 2 加工误差分析 27 8 3 造成废品的原因 28 致谢致谢 31 参考文献 参考文献 32 1 1 零件工艺分析零件工艺分析 1 11 1 零件零件 1 1 工艺分析工艺分析 1 1 1A 件图样分析 1 零件图 1 1 1 零件图分析 该零件加工表面具有锥度 7 24 零件加工精度较高 选用毛坯尺寸 42mm 50mm 无热处理和硬度要求 8 1 精度分析 本零件要求较高的尺寸有 外圆 220 0 021 锥面 7 24 长度 9 0 05 1 50 0 03 2 表面粗糙度 本图中加工外圆 40 表面粗糙度要求为 R1 6um 外圆 220 0 021 表面粗糙度要求为 R1 6um 1 1 2 工艺分析 确定编程原点 加工起点 换刀点 编程原点选在棒料的左端面中心点处 加工起点考虑安全因素加工内轮廓时选在 16 4 处 加工外轮廓时选在 60 4 处 换到点考虑安全因素和刀具实际长度因素故选在 100 200 处 1 21 2 零件零件 2 2 工艺分析工艺分析 1 1 2B 件图样分析 1 零件图 9 图 1 2 1 2 1 零件图分析 图 1 2 所示零件从结构图来看该零件包括内 外的加工 内表面主要是孔 外表面由圆柱 圆锥 顺圆弧 逆圆弧及螺纹等表面组成 其中多个直径以及 宽度尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求 适合数控车削加工 尺寸标 注完整 轮廓描述清楚 零件材料为 45 钢 该材料具有较高的强度以及较好的 韧性 塑性 可在供应状态和正火状态下使用 制照力学性能要求不高的零件 进行调质处理后 制造要求良好力学性能的零件 无热处理和硬度要求 零件 生产批量为单件大批量 1 精度分析 本零件要求较高的尺寸有 外圆 480 0 05 31 8 00 06 内孔 22H8 00 03 长度 97 0 05 6 0 03 2 表面粗糙度 本图中加工内孔 22H8 00 03 表面粗糙度要求为 R1 6um 18 31 外圆 表面粗糙度要求为 R1 6um 1 2 2 工艺分析 1 确定编程原点 加工起点 换刀点 编程原点选在棒料的左端面中心点处 零件在加工中需要一次掉头装夹 从图纸上进行尺寸坐标分析 应设置两个编 程原点 两个工件坐标系的编程原点均应选在零件装夹后的右端面 精加工面 如图 1 2 所示 10 第一次装夹工件原点 第二次装夹工件原点 加工起点考虑安全因素加工内轮廓时选在 16 4 处 加工外轮廓时选在 60 4 处 换到点考虑安全因素和刀具实际长度因素故选在 100 200 处 2 图样上给定的内孔直径 22 圆柱尺寸 48 42 和 36 宽度尺寸 4 取中值作为编程的尺寸依据 其他尺寸皆取基本尺寸作为编程尺寸依据 3 48 的圆柱与 22 的孔有较高的同轴度要求 加工时必须以同一个定位 基准进行加工 4 22 的配合公差等级为 H8 表面粗糙度 Ra 为 1 6 宜采用钻 扩 铰进 行加工以保证尺寸和表面粗糙度的要求 2 2 加工方法的选择加工方法的选择 2 12 1 确定加工方法确定加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的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等要求全面考虑 图上几个精度较高的尺寸 因其公差值较小 所以编程时有取平均值 而 取其基本尺寸 通过以上数据分析 考虑加工的效率和加工的经济性 最理想的加工方式 为车削 考虑该零件为大量加工 股加工设备采用数控车床 根据加工零件的外形和材料等条件 选用 cjk6032 数控机床 1 零件 1 确定加工方案 零件上比较精密表面加工 常常是通过粗加工 半精加工和精加工逐步达 到的 对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的 还应 正确的确定毛坯到最终成形的加工方案 零件 2 在加工过程中先夹持左端 按照程序直接加工右端轮廓 外圆加工出 来了然后切槽 最后车螺纹 右端加工好后调头加工左端 加工左端时 要夹 持以加工好右端的切槽处 既外圆直径为 36mm 处 加工右端时先用 20 的 11 钻头钻孔 然后槽刀切断 依程序加工 该典型轴加工顺序为 预备加工 车端面 粗车左端面轮廓 精车右端面轮廓 切槽 车螺 纹 调头 车端面 钻孔 粗车轮廓 精车轮廓 车削内孔 通过以上数据分析 考虑加工的效率和加工的经济性 最理想的加工方式 为车削 考虑该零件为大量加工 股加工设备采用数控车床 根据加工零件的外形和材料等条件 选用 cjk6032 数控机床 2 确定零件 2 加工方案 毛坯先夹持右端车左端轮廓 58mm 处 先车端面然后车外锥面 再车 36mm 调头中心钻打中心孔 再用 18 的钻头钻 37mm 的孔 再用镗刀镗 23 4mm 的孔 倒角 加工 36mm 孔 倒角 再用内槽刀切 26 的槽 最 后内螺纹刀车 M24 2 的螺纹 然后再车 R25 R20 R10 的圆弧 50mm 圆柱 该典型轴加工顺序为 预备加工 车端面 粗车右端面轮廓 精车右端面轮廓 调头 车 端面 钻孔 镗孔 切内螺纹退刀槽 粗车内螺纹 精车内螺纹 粗车左端面轮廓 精车左端面轮廓 2 22 2 毛坯的确定毛坯的确定 1 常见毛坯的种类 机械制造中常用的毛坯有以下几种 1 铸件形状复杂的毛坯 宜用铸造方法制造 根据铸造方法不同 逐渐 又可分为以下几种类型 1 砂型铸造铸件 这是应用最广泛的一种铸件 他又有木模手工造型 和金属模机械造型之分 木模手工造型铸件精度低 手工造型生产效率 低 适用单件小生产或大型零件的铸造 金属模机械造型生产效率高 铸件精度也高 但设备费用高 适应与大批量生产的中小型铸件 2 金属性铸造铸件 将熔融的金属浇注到金属模具中 依靠金属自重 充满金属铸造型腔而获得的铸件 这种铸件比砂型铸造铸件精度高 表 12 面质量和力学性能好 生产效率高 但需专用的金属型型腔模 适用于 大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件 3 其它铸件 如离心铸造铸件 压力铸造铸件 精密铸造铸件等 2 锻件 机械强度要求高的钢制件 一般要用锻件毛坯 锻件有自由锻和模 锻件两种 自由锻造铸件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件 它的精度 低 加工余量大 生产效率低 适用于单件小批生产及大型锻件 模锻件是在锻锤或压力机上 通过专用锻模而锻制成形的锻件 它 的精度 生产率和表面质量均比自由锻造好 但需专用的模具 主要适 用于批量加大的中小型零件 3 型材 型材按截面形状可分为 圆钢 方钢 六角钢 扁钢 角钢 槽钢 及 其它特殊截面的型材 型材有冷拉和热轧两种 热轧的精度低 价格较冷拉 的便宜 用于一般零件的毛坯 冷拉的尺寸较小 精度较高 易于实现自动 送料 但价格贵 多用于批量较大的在自动机床上进行的加工的情况 4 焊接件 将型钢或钢板 焊接成所需的结构 适于单件小批生产中制造大型毛坯 其优点是制造简便 周期短 缺点是焊接件抗震性差 由于内应力重新分布 引起的变形大 因此在进行机械加工前需时效处理 5 其它毛坯 如冲压件 冷挤压件 粉末冶金件 这些毛坯精度高 一般不需机械加工 只需精加工 2 毛坯的选择 毛坯的种类和制造方法对零件的加工质量 生产效率 材料消耗及加工成本 都有影响 提到毛坯精度可减少机械加工的劳动量 提高材料利用率 降低 机械加工成本 但毛坯制造成本增加 两者是相互矛盾的 选择毛坯应综合 考虑以下因素 13 1 零件的材料及零件力学性能的要求 例如 零件的材料是铸铁或青铜 只能选择铸铁毛坯 不能用锻造 若材料是钢材 当零件的力学性能要 求高时 不管形状简单与复杂 都应选择锻件 当零件的力学性能无过 高要求时 可选型材或铸钢件 2 零件的结构形状与外形尺寸 钢质的一般用途的阶梯轴 若台阶直径相 差不大 可用棒料 若台阶直径相差大 则宜用锻件 以节约材料和减 少机械加工工作量 大型零件 受设备条件限制 一般只能用自由锻和 砂型铸造 中小型零件根据需要可选用模锻和各种先进的铸造方法 3 生产类型大批大量生产时 应该选毛坯精度和生产率的先进的毛坯制造 方法 使毛坯的形状 尺寸尽量接近零件的形状和尺寸 以节约材料 减少机械加工工作量 单件小批生产时应选毛坯精度和生产率均比较低 的一般毛坯制造方法 如自由锻和手工木模造型等方法 4 生产条件选择毛坯时 应考虑现有生产条件 如现有毛坯的制造水平和 设备情况 外协的可能性等 5 充分考虑利用新工艺 新技术科新材料 随着毛坯制造专业化生产的发 展 以提高经济效益 综上所述 由于该配合件为中小批量生产 故决定采用 锻件 模锻件制造 3 3 夹具的选择夹具的选择 3 13 1 常见的装夹方式常见的装夹方式 数控车床上零件装夹方法与普通车床一样要尽量选用已有的专用夹具装 夹 且应减少装夹次数 尽量做到一次装夹中能把零件上所要加工的表面都 加工出来 零件定位基准应尽量与设计基准重合 以减少定位误差对尺寸精 度的影响 数控车床多采用三抓子定性卡盘夹持工件 轴类零件还可采用尾坐顶尖 支持和工件 由于数控车床主轴转速高 为便于工件加夹紧 多采用液压高 速动力卡盘 因它在生产厂家已通过严格平衡 具有高速度 极限转速可达 4000 6000r min 高夹紧力 最大推压力 2000 8000N 高精度 调抓方 便 通孔 使用寿命长等优点 还可使用软爪夹持工件 软爪弧面面有操纵 14 者自行调节 可获得理想的夹持精度 此外 数控车床加工中还有其他相应 的夹具 下面主要分析几种常见的车床夹具 1 三抓自定心卡盘方式 三爪自定心卡盘是常用的车床卡盘 其三个爪是同步运动的 能自动定 心 定心误差在 0 05mm 以内 夹持范围大 一般不需要找正 装夹频率比 四爪卡盘高 但夹紧力没有四爪卡盘大 所以适用于夹持外形规则 长度不 大的中小型零件 2 四爪单动卡盘 四爪单动卡盘 它的四个分布卡爪是各自独立运动的 因此工件装夹时 必须调节工件夹持部位在主轴上的位置 使工件加工面的回转中心与车床主 轴的回转中心重合 四爪单动卡盘找正比较费时 只能用于单间小批生产 四爪单动卡盘的优点是夹紧力大 但装夹不如三抓自定心卡盘方便 所以适 用于装夹大型或不规则的工件 3 两顶尖 对于长度较长或必须经过多次装夹才能加工的工件 如细长轴 长丝杠 等的车削 或工序较多 为保证每次装夹时的装夹精度 如同轴度要求 可以用两顶尖装夹 两顶尖装夹不方便 不需找正 装夹精度高 利用两顶 尖装夹还可以加工偏心工件 4 软爪 软爪是一种具有切削性能的夹爪 当成批加工某一工件时 为了提高三 爪子定心卡盘的定心精度 可以采用软爪结构 即用黄铜或软钢焊在三个卡 爪上 然后根据工件形状和直径把三个卡爪的夹持部分直接在机床上车出来 定心误差只有 0 01 0 02mm 即软爪是在使用前配合被加工工件特别制 造的 如加工成弧面 圆锥面或螺纹等形式 可获得理想的夹持精度 3 23 2 夹具的确定夹具的确定 合理地选择夹具 能够提高定位基准精度从而保证加工精度 提高生产 率 减轻工人的劳动强度 应考虑 1 是否可用机床备有的各种通用夹具和附件 2 生产类型 15 3 夹具应尽量敞开 4 自动换刀具和换工作台时不能与夹具或工件发生干涉 综上所述 1 考虑到加工零件中有孔加工部分 2 同时圆柱部分加工精度要求较高 3 所加工轴套类零件为中小批量生产 故拟采用第四种方案 采用软爪夹持工件 4 4 刀具的选择刀具的选择 4 14 1 选择数控刀具的原则选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切的关系 在制定切削用量时 应首先选择合理 的刀具寿命 而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定 一般分最高生产率 刀具寿命和最低成本刀具寿命两种 前者根据单件工时最少的目标确定 后者 根据工序成本最低的目标确定 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度 制造和磨刀成本来选 择 复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些 对于机夹可转位刀具 由于换到时间短 为了充分发挥其切削性能 提高生产效率 刀具寿命可选的 低些 一般取 15 30min 对于装刀 换刀和调刀比较复杂的多刀机床 组合机床 与自动化加工刀具 刀具寿命应选的高些 尤其保证刀具可靠性 车间内某一 工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时 该工序的刀具寿命要选的低 些 当某工序单位时间内所分担到的全厂开支 M 较大时 刀具寿命也应选的低 些 大件精加工时 为保证至少完成一次走刀 避免切削时中途换刀 刀具寿 命应按零件精度和表面粗糙度来定 与普通机床加工方法相比 数控加工对刀 具提出了更高的要求 不仅需要刚性好 精度高 而求要求尺寸稳定 耐用度 高断和排性能同时要求安装和调整方便 这样来满足数控机床高效率的要求 数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料 如高速钢 超细粒 质硬质合金 并使用可转位刀片 4 24 2 选择数控车削用刀具选择数控车削用刀具 数控车削刀常用的一般分成型车刀 尖形车刀 圆弧形车刀三类 成型车刀 16 也称样板车刀 其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定 数 控车削加工中 常见的成型车刀有小半径圆弧车刀 非矩形车槽刀和螺纹刀等 在数控加工中 应尽量少用或不用成型车刀 尖形车刀是以直线形切削刃为特 征的车刀 这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成 如 90 度内外圆车刀 左 右端面车刀 切槽 切断 车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀 尖形 车刀几何参数 主要是几何角度 的选择方法与普通车削时基本相同 但应结 合数控加工的特点 如加工路线 加工干涉等 进行全面考虑 并应兼顾刀尖 本身的强度 1 刀具材料选择的基本要求 在材料的切削过程中 刀具切削部分承受着较大的压力 较高的温度和 剧烈的摩擦 有时还要承受剧烈的冲击 因此刀具材料必须具备下列性能 1 高硬度 刀具要从工件上切除金属层 因此 其切削部分的硬度必须大于工件材 料的硬度 2 高的耐磨性 刀具材料性具有较高的耐磨性 以抵抗工件对刀具的磨损 3 足够的强度与韧性 切削时刀具承受着各种应力与冲击 为了防止刀具崩裂和碎裂 要求切 削部分的材料必须具有足够的强度和韧性 4 高的耐热性 耐热性是在高温下 刀具切削部分的材料保持常温时硬度的性能 也可 以用红硬性或高温硬度表示 5 良好的工艺性 为了便于制造 刀具切削部分的材料应具备良好的切削性能 如锻造 焊接 热处理 摩擦加工等 同时 还应尽可能采用资源丰富和价格低廉的 材料 2 刀具材料分析 刀具切削部分材料主要有碳素工具钢 合金工具钢 高速钢 硬质合金 17 陶瓷和超硬刀具材料等 它们简介如下 1 高速钢 高速钢是在合金工具钢中加入了较多的 W Mo Cr V 等合金元素的高合金工 具钢 其合金元素与碳化物形成高硬度的碳化物 使高速钢具有很好的耐磨性 钨和碳的原子结合力很强 增加了钢的高温硬度 钼的作用基本与钨相同 并 能细化碳化物的晶粒 减少钢种碳化物的不均匀性 提高钢的韧性 2 硬质合金 硬质合金使用粉末冶金的方法制成的一种刀具材料 它是由硬度和熔点很高的 金属碳化物 WC TiC 等 粉末和金属粘结剂 Co Ni Mo 等 经高压成形 并在 1500 度左右的高温下烧结而成 3 金刚石 金刚石分天然和人造两种 都是碳的同素异形体 天然金刚石由于价格昂贵而 用的很少 人造金刚石是在高温 高压下由石墨转化而来 硬度为 10000HV 金刚石刀具能精确切削有色金属及合金 陶瓷等高硬度 高耐磨材料 但它不 适合加工铁族材料 当温度达到 800 度时 在空气中金刚石刀具发生碳化 会 产生急剧磨损 综上要点可选择刀具材料如下 车端面 选用硬质合金 93 度车刀 粗 精车一把刀完成 粗 精车外圆 因为程序选用 G71 循环 所以粗 精选用同一把刀 硬质合金 93 度放型车刀 Kr 93 度 Kr 60 度 E 30 度 因为有圆弧轮廓 以防于零件轮廓发生干涉 如果有必要就用图形来检验 钻孔 选用 20 的碳素结构钢钻头 镗孔 选用 90 度硬质合金镗刀 内槽刀 硬质合金内槽刀 内螺纹刀 选用 60 度硬质合金镗刀 槽刀 选用硬质合金车槽刀 刀长 12mm 刀宽 4mm 7 mm 螺纹刀 选用 60 度硬质合金外螺纹车刀 5 5 工艺路线工艺路线 5 15 1 工序的划分工序的划分 18 1 工序集中 工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内完成每道工序加工内 容较多 工序集中使总工序数减少 这样就减少了安装次数 可以使装夹时 间减少 减少夹具数目 并有利于采用高生产率的机床 工序集中可采用多 刀 多刃 多轴机床 自动机床 数控机床和加工中心等技术措施 也可采 用普通机床进行顺序加工 工序集中的特点 1 采用高效专用设备及工艺装备 生产率高 2 工件装夹次数少 易于保证表面间的位置精度 还恩能减少工序见运输 量缩短生产周期 3 工艺数目少 可以减少机床数量 操作工人数和是生产面积 还可以简 化生产计划和生产组织工作 4 采用结构复杂的专用设备及工艺装备 使投资大 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 工序分散是指将工件的加工分散在较多的工序中进行 每道工序的内容 很少 最少时每道工序只包括一简单工步 工序分散可使每个工序使用的设 备 刀具等比较简单 机床调整工作简化 对操作工人的技术水平也要求低 些 其特点有 1 设备与工艺装备比较简单 调整和维修方便 工人容易掌握 生产准备 工作量少 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 4 由于阀体零件相对较复杂 且各部分公差等级形位要求较小 所以不宜 采用工序分散 而采用工序集中的方法 3 加工工序划分时 除了考虑工序集中和工序分散外 还需考虑以下一些 原则 1 按所用刀具划分 在工件的待加工表面较多 机床连续工作时间过长等 19 情况下 加工中心常用这种方法划分 2 按装夹次数划分 这种方法实用于工件的加工内容不多的工件 3 按粗 精加工划分 这种方法实用于加工后变形较大 需粗 精加工分 开的零件 4 按加工部位划分 这种方法实用于加工内容较多的零件 在拟定工艺路线时 通常单件小批量生产多采用工序集中 大批大量生 产可采用工序分散 也可用工序集中 由于工序集中的优点较多 以及数控 加工和柔性制造系统的发展 现代化生产多采用工序集中 根据以上方法及零件是中批量生产的原则 在加工中采用工序集中 且 按装夹次数来划分工序 这样可以简化生产计划和组织工作 例如 阀体零 件在加工左端部分时 将端面粗加工 孔的粗加工 半精加工全部列在一道 工序内 目的是减少装夹次数 减低装夹误差 右端部分和上端部分加工也 是一样 4 除必要的加工安阶段划分外 辅助工序的安排也很重要 其中检验工 序的安排是每个零件加工过程中必不可少的一个工序 因此在阀体零件在 加工过程中安排了入库前的一最终检验工序 目的是保证加工出来的零件 合格 另外 在下列也要单独安排检验工序 精加工极端结束后 重要工序前后 送往外车间的前后 全部加工工序完成后 5 25 2 加工顺序安排加工顺序安排 根据零件的功用和技术要求 先将零件的主要表面分开 然后着重考虑 主要表面的加工顺序 安排加工顺序是 加工精基准 粗加工主要表面 半 精加工主要表面 精加工主要表面 光整加工 超精密加工主要表面 次要 表面的加工窜插在各阶段之间进行 由于次要表面精度要求不高 一般在粗 半精加工阶段即可完成 但对 于那些同主要表面有密切关系的表面 如主要孔周围的紧固螺纹等 通常置 20 于主要表面精加工之后完成 以便保证它们的位置精度 加工顺序安排的一般原则 1 基面先行原则 2 先粗后精原则 3 先主后次原则 4 先面后孔原则 5 35 3 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 制定工艺路线的出发点 应当是使零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到合理的保证 在生产纲领已确定为中批量生产的条件下 可 以采用通用机车配以专用工夹具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此之 外 还应考虑经济效果 以便降低生产成本 关于零件的机械加工方案 数控加工工艺卡片 工序工歩加工内容刀具号备注 11 夹持 50 110 毛坯右端 车削左端面 T01 手动 2 粗车 18 外圆 M24 螺纹牙顶圆 长径为 10 短径为 6 的椭圆弧 31 外圆 R7 5 圆弧 36 外圆 48 的端面 倒 C1 角 T01 3 精车 18 外圆 M24 螺纹牙顶圆 长径为 10 短径为 6 的椭圆弧 31 外圆 R7 5 圆弧 36 外圆 48 的端面 倒 C1 角 T02 4 切 4X 21 退刀槽 切 4X 32 的槽 倒 C1 角 T03 5 车螺纹 M24X1 5 至要求尺寸 T04 21 调头夹持 36 处 手动操作车端面 T01 手动 2 手动操作钻 18 的底孔 18 钻头 3 粗车 42 外圆 R2 圆弧 48 外圆 倒 C1 角 T01 4 精车 42 外圆 R2 圆弧 48 外圆 倒 T02 21 C1 角 5 粗车 7 24 锥面及 22 内圆 倒 C1 角 T05 6 精车 7 24 锥面及 22 内圆 倒 C1 角 T06 31 夹持锥面配合件毛坯 42mm 50mm 左端 车右端 T01 手动 2 粗车 22 外圆 7 24 锥面 31 8 外圆 40 外圆 倒 C1 角 T01 3 精车 22 外圆 7 24 锥面 31 8 外圆 40 外圆 倒 C1 角 T02 6 6 切削参数的选择切削参数的选择 6 16 1 切削用量切削用量 车削用量三要素 切削速度 进给量和切削深度三者称为切削用量 对 零件的加工主要是对三者数值的选取 若选取合理则加工出的零件必定符合 加工要求 若不合理则有可能是零加价工程废品 所以三者数值的选取对零 件的加工是非常重要的 同时数控编程时 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 6 26 2 切削用量的选择切削用量的选择 1 粗车切削用量的选择原则 粗车是毛坯余量较大 工件的加工精度和表面粗糙度等技术要求较低 因此应以发挥机床与刀具的切削性能 提高生产率和提高到就耐用度 作 为选择切削用量的主要依据 车削用量三要素中 切削速度对刀具耐用度的影响程度最大 背吃刀 量次之 进给量对刀具耐用度影响程度最小 所以在粗车时 不宜选择较 高的切削速度 通常应选择较大的背吃刀量和进给量 22 2 精车时切削用量的选择原则 精车时工件的加工余量不大 加工精度要求较高 表面粗糙度值要求 较小 因此 应以提高加工质量作为选择切削用量的主要依据 在切削用量三要素中 增大背吃刀量和进给量均使切削力上升 加工 质量不利 增大切削速度切削力略又变小 有利于加工质量 因此 精车时应选用较小的背吃刀量 但不能太小 否则会增大表面 粗糙度值 和进给量 在刀具等条件允许的情况下合理选用刀具几何参数 尽可能提高切削速度 切削速度 进给量和切削深度三者称为切削用量 它们是影响工件加 工质量和生产效率的重要因素 车削时 工件加工表面最大直径处的线 速度称为切削速度 以 v m min 表示 其计算公式 v dn 1000 m min 式中 d 工件待加工表面的直径 mm n 车床主轴每分钟的转速 r min 根据零件的结构特点 外轮廓用采用 93 度外圆车刀 轮廓粗加工时 留 0 5mm 的精车余量 使用切削液粗加工时选主轴转速为 s 800r min 精加工选择 1000 r min 由公式计算得 切削速度 v 粗加工 v 140 672 m min 精加工 v 175 840 m min 进给量参数由 金属切削手册 4 86 查得 硬质合金刀具切削碳素结构钢工件 车刀刀杆直 径 B H mm 工件直径 D mm 切削深度 t mm 进给量 S mm r 2030 3 0 4 4030 4 0 516 25 6030 5 0 7 粗加工时选择进给量为 0 5mm r 背吃刀量取 1 5 mm 换算为分进给为 400 m min 取 F 300 m min 精加工时选择进给量为 0 3 mm r 背吃刀量取 0 5 mm 换算为分进给为 23 300 m min 取 F 200 m min 6 36 3 三角螺纹的切削三角螺纹的切削 1 硬质合金三角形螺纹车削 硬质合金三角形螺纹车刀在车削较大螺距 P 2 mm 以及硬度较高的螺纹 时 在车道的两个切削刃上磨出宽度为 4 mm 的倒棱 由于在高速切削螺纹时 实际牙型角会增大 因此刀尖角应小于 30 车刀前 后刀面的表面粗糙度必 须很小 刃磨硬质合金螺纹车刀时 应注意刃磨顺序 一般事先将刀头后面适当粗 磨 随后在刃磨两侧面 以免产生刀尖崩裂 在精磨时 应注意防止压力过大 而震碎刀片 同时要防止刀具在刃磨时骤冷骤热而损坏刀片 2 内螺纹小径的确定 车削三角内螺纹时 因车刀挤压作用 内孔直径会缩小 所以车削内螺纹 前的孔应比内螺纹小径大 而且内螺纹加工后的实际顶径允许大于内螺纹小径 的基本尺寸 因此实际生产中 普通螺纹车内螺纹前的孔径苦役用以下公式近 似计算 车削塑性金属内螺纹 D孔 D P 车削脆性金属内螺纹 D孔 D 1 05P 由于该工件毛坯为 45 钢 所以其为塑性材料 则 D孔 24 1 05 2 21 9 mm 7 7 程序清单程序清单 零件 1 程序 T0101 M03 S1000 G00 X100 Z200 G41 G00 X43 Z2 D01 G01 G71 U1 5 R0 5 P1 Q2 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z200 T0202 精车 S1500 N01 G00 X43 Z2 G01 X18 Z1 F90 X22 Z 1 Z 9 24 X26 9875 X31 8 Z 25 5 Z 27 X40 N02 Z 40 G00 X100 Z200 T0303 切断刀 S600 G00 X43 Z 37 G01 X 1 F90 G40 G00 X100 Z200 M05 M30 零件 2 程序 T0101 M03 S1000 G00 X100 Z200 G41 G00 X53 Z2 D01 G01 G71 U1 5 R0 5 P1 Q2 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z200 T0202 精车 S1500 G00 X43 Z2 N01 G01X0 Z2 F90 Z0 X18 Z 2 Z 9 X21 X24 Z 10 5 Z 25 N02 X27 5 G40 G00 X50 X53 Z2 G41 G00 X27 5 Z 24 G01 X27 5 Z 25 G01 G71 U1 5 R0 5 P3 Q4 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z100 T0202 S1500 G00 X27 5 Z 24 N03 G01 X27 5 Z 25 25 1 10 2 6 3 6 4 2 816 N7 5 2 SQRT 1 1 3 3 1 G01 X 2 5 Z 3 30 3 3 0 1 IF 3 GE 4 GOTO 7 G01 Z 45 G02 X36 Z 51 R7 5 G01 Z 78 X46 X48 Z 79 N04 X50 G00 G40 X100 Z200 T0303 槽刀 S800 G00 X36 Z 25 G01 X21 F90 G00 X36 Z 25 G00 X36 Z 59 G01 X32 F90 G00 X36 Z 59 G00 X32 Z 67 G01 X32 F90 G00 X36 Z 67 G00 X36 Z 68 G01 X32 Z 67 F90 G00 X36 Z 67 Z 60 G01 X32 Z 67 F90 G00 X36 Z 67 Z 60 G01 X32 Z 59 F90 G00 X36 Z 67 Z 58 G01 X32 Z 59 F90 G40 G00 X100 Z100 T0404 螺纹刀 G00 X25 Z 8 G83 X23 4 Z 23 F2 X22 8 Z 23 F2 26 X22 2 Z 23 F2 X21 8 Z 23 F2 X21 5 Z 23 F2 X21 4 Z 23 F2 G00 X100 Z100 M03 M30 零件 2 掉头加工 用直径为 18 的钻头手动钻孔 T0101 M03 S1000 G00 X100 Z100 G41 G00 X53 Z2 G01 G71 U1 5 R0 5 P1 N2 X0 5 Z0 1 F100 G00 X0 N01 G01 Z0 X41 X42 Z 1 Z 10 G02 X44 Z 12 G01 X48 N02 Z 22 G40 G00 X100 Z100 T0505 M03 S1000 G00 X100 Z200 G41 G00 X18 Z2 G00 X18 Z 28 G01 G71 U1 5 R0 5 P3 Q4 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z200 T0606 S1500 G00 X18 Z2 X18 Z 28 N03 G01 X22 F90 Z 19 X26 9875 Z 18 X31 8 Z 1 N04 X32 Z0 G40 G00 Z100 X100 M05 27 M30 8 8 废品分析及问题的解决废品分析及问题的解决 8 18 1 影响加工精度的因素影响加工精度的因素 在机械加工过程中 由机床 夹具 刀具和工件构成的一个完整系统及 工艺系统 加工精度问题涉及整个工艺系统的精度问题 并以工艺系统的种 种误差在生产实践中反映出来 工艺系统的误差产生零件加工误差的根源 因此把工艺系统的误差称为原始误差 1 加工原理误差 加工原理误差 即在加工中采用了近似的加工运动 近似的刀具轮廓 和近似的加工方法而产生的原始误差 2 机床 刀具 夹具的制造误差与磨损 机床误差包括机床本身各部件的制造误差 安装误差和使用过程中的 磨损 其中机床制造影响大 机床制造误差包括主轴误差 导轨误差和传 动链误差 刀具的制造误差和刀具磨损会造成系统误差 刀具的制造误差对加工 精度的影响 根据刀具的种类不同而不同 定尺寸刀具以刀具尺寸误差为 主 成形刀具以刀具形状误差为主 刀具的磨损分三个阶段 初始磨损 正常磨损 急剧磨损 夹具的制造误差与磨损是系统误差一个重要方面 夹具的制造误差主 要是定位元件 夹紧与元件 导向元件 分度元件 夹具体等的制造误差 夹具的磨损主要是定位元件和导向元件的磨损 3 工艺系统的变形影响加工误差 在加工过程中 受到切削力 传动力 夹紧力 重力 控制力 惯 性力 干扰力等的作用 工艺系统会发生变形 刀具和工件会发生相对 退让 从而对加工精度产生影响 误差复映 有毛皮加工余量和材料硬度的变化引起切削力的和工艺 系统受力变形的变化 因而产生工件的尺寸 形状误差的影响称为误差 复映 在加工过程中 工艺系统殷切削热 摩擦热 热辐射等因素会产生 28 变形 同样会对工件加工精度产生影响 4 工艺系统的调整误差和工件的内应力变形也是影响加工精度的重要方面 8 28 2 加工误差分析加工误差分析 正确分析和解决加工误差问题 对保证工件的加工精度和提高加工效率 起着关键的作用 下图列举了在非圆曲线零件加工过程中常出现的问题现象 产生原因及预防和解决方法 非圆曲线零件加工误差分析 问题现象产生原因预防和消除 1 刀具数据不正确 1 调整或重新设定刀具参 数 2 刀具磨损或损坏2 更换刀具 3 测量不准确 3 正确测量 合理选择量 具 尺寸超差 4 切削用量选择不正当产生让 刀4 合理选择切削用量 分院曲线轮廓超 差1 工件尺寸计算错误1 正确计算工件尺寸 表面质量差 1 加工中产生振动或变形1 增加安装刚度 29 8 38 3 造成废品的原因造成废品的原因 1 表面粗糙度大 1 影响机械加工表面粗糙度的因素 零件经过机械加工之后所获得的表面 其质量的好坏 影响因素是很多 的 一般来说 最主要的因素是几何因素 物理因素和加工中工艺系统的振 动等 1 影响机械加工表面粗糙度的几何 因素 切削加工过程中 道具箱对工件做进及给运动时 在被加工表面上残 留的面积愈大 所获得的表面将愈粗糙 减小进给量 减小主 副偏角 增大刀尖圆角半径 都能减小残留面积 从而减小表面粗糙度 前角对表 面粗糙度没有直接影响 但适当增大前角 刀具易于切入工件 塑性变形 小 有利于减小表面粗糙度 但过小的进给量 将造成薄层切削 反而容易引起振动 使得表面粗 糙度增大 增大刀尖圆角半径有利于粗糙度的减小 但同时会引起吃刀抗 力增加 从而增大工艺系统的振动 因此在增大刀尖圆角半径时 要考虑 吃刀抗力的潜在因素 2 影响机械加工表面粗糙度的物理因素 在切削过程中 刀具的刃口圆角及后刀面对工件的挤压和摩擦金属材 料产生塑性变形 引起已有的残留面积扭歪或沟纹加深 增大表面粗糙度 而加工脆性工件时 切削成碎粒状 加工表面往往出现微粒崩碎痕迹 留 下许多麻点 使表面显得粗糙 当切削刀具以一定的速度切削塑性材料时 切屑上的一些小颗粒就会 黏附在前刀面的刀尖处形成积屑瘤 积削瘤有其生长 长大和脱落的过程 这个过程将严重影响零件表面的加工质量 在切削过程中 由于切削在前刀面的摩擦冷焊作用 使切削在前到面 2 刀具磨损或损坏2 更换刀具 加工效率低1 切削用量太小1 适当增大切削用量 30 上产生周期性停留 从而挤压刚加工过的表面 严重时使出现撕裂现象 在以加工表面上形成鳞刺 是表面粗糙不平 从以上物理因素对表面粗糙度的影响来看 要减小表面粗糙度 其主 要工艺措施有 选择不易产生积屑瘤和鳞刺的切削速度 改善材料的切削 性能 正确选择切削液等 2 工件加伤及夹紧变形 1 粗车时 由于切削余量较大 夹紧力大 有可能将工件夹伤 夹紧力 小时会产生变形 但若夹紧力过小则有可能发生安全事故 故应综合考虑合 理施加夹紧力 精车时 夹紧力可能小些 一方面夹紧变形小 另一方面精 车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形 2 对于工件在调头以精基准加工工件时有可能夹紧力过大将工件夹伤 或夹紧力过小 加工工件产生松动 从而造成事故或划伤工件 结束语