典型组合装配零件的加工工艺设计及数控编程程序设计【车铣】-[机械毕业设计论文A2070]
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a2070
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说明书一份,48页,16100字左右.
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1 绪 论随着社会生产和科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，人们对机械产品的质量和生产率也提出了也一样越来越高的要求。尤其是航空航天、军事、造船等领域所需要的零件，精度要求越来越高，形状也越来越复杂，这些零件用普通机床是难以加工的。而此次设计所做的典型组合装配零件，属于车铣组合零件，形状复杂，精度要求较高，需要多次装夹与换刀，故适合用数控机床加工。为充分体现三年来在学校所学的知识，按照我院数控专业学生的要求，所以本次毕业设计设计了这个典型组合装配零件。此零件为典型组合车铣零件，它突出了数控加工的特点和零件加工的工艺性特点，能培养我全面的数控加工能力。现在我能根据零件图制定出合理的数控加工工艺规程，能够制定加工工艺，编制程序进行数学处理，这次毕业设计有利于提高我们工艺设计方面的能力。本次设计的主要内容有：零件的加工工艺设计（工序、工步及加工顺序）、设备与工艺装备的选择（机床、刀具与夹具）、切削用量（切削深度、主轴转速、背吃刀量）、切削液，工艺文件的制定和数控程序的编制等。本次设计的任务：选题、开题报告的完成、零件图的绘制、论文的撰写、检查是否有错并进行改正，最后是答辩。2 数控机床的选择2.1选择机床应考虑的因素（1） 机床规格应与工件的外形尺寸相适应，即大件用大机床，小件用小机床。（2） 机床精度应于工件加工精度要求相适应。机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择。（3） 机床的生产效率与工件的生产类型相适应。单件小批生产用通用设备或数控机床，大批量生产应选高效专用设备。（4） 与现有条件相适应。要根据现有设备及设备负荷状况、外协条件等确定机床，避免“闭门造车”。机床的主要参数见表2-1。表2-1 机床主要参数表工作台面尺寸（长宽）4051307(mm)主轴锥孔/刀柄形式24ISO40 / BT40（MAS403）工作台最大纵向行程650(mm)主配控制系统FANUC 0iMate-MC工作台最大横向行程450(mm)换刀时间6.5(s)主轴箱垂向行程500(mm)主轴转速范围606000( r/min)工作台T型槽（槽数-宽度间距）5-1660(mm)快速移动速度10000（mm/min）主电动机功率5.5/7.5(kw)进给速度5800（mm/min）脉冲当量0.001 (mm/脉冲)工作台最大承载700(kg)机床外形尺寸(长宽高)2540mm2520mm2710mm机床重量4000(kg)经综合分析：根据此组合装配零件的需要，应选择的数控机床为数控车床、数控铣床，立式钻床。3 零件的加工工艺设计3.1零件图的分析如图3-1可知，该典型组合装配零件由四件套组成，形状较为复杂，有圆弧、内孔，沟槽及内螺纹，且这些部位的精度要求都较高，属车铣组合零件。需要多次装夹与定位，且该零件的难度在于公差度难以保证，所以好的工艺是必须的。图3-13.2零件加工工艺性分析3.2.1零件的结构分析零件图如图3-1所示:件1，件2，件3的材料为45刚，件4的材料为LY12。45钢的特点是：塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较好的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。通过零件图可知该零件由锥面、型腔、螺纹及内孔组成。零件的加工精度要求很高，过程中需要多次换刀，适合使用数控车床和数控铣床进行加工。3.2.2零件图尺寸的标注对数控加工来说，零件图上应以同一基准或直接给出坐标尺寸。这种尺寸标注法不仅便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计基准、工艺基准、测量基准与保持原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员在标注尺寸时，一般总是较多的考虑装配、使用等方面的因素，因而常采用局部分散的尺寸标注方法，这给数控工序的安排与加工带来诸多不便。由于数控加工精度与重复定位精度都很高，不会产生较大的积累误差而破坏使用特性，因而可将局部尺寸分散标注法改为以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。对于该零件，所有标注如图3-2所示。图3-23.2.3表面质量与精度的分析该零件要求表面粗糙度以及星形轮廓为Ra1.6,其余都为Ra3.2,要求都很高，粗糙度不容易保证，而且公差要求较高，需要很高的配合度，所以这就是加工该零件的难度。并且该零件内孔的粗糙的都为Ra1.6，所以表面质量的要求是很高的。根据以上分析可知：该零件的结构比较复杂，而且加工精度和表面质量要求很高，不容易完成加工。3.3毛坯选择我们平时常见的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件等，车铣类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件；铣削类零件的常用毛坯是铸铝和铸铁。在加工时件1、件2，件3我选择45钢，件4选择LY12作为毛坯材料。45钢具有良好的塑性和韧性，具有较好的强度和切削加工性能。毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工由于毛坯大小主要考虑加工余量、面及加工情况来选择，所以件1毛坯大小定为150mm58mm,件2的毛坯大小为55mm57mm,件3的毛坯大小为45mm27mm，件4的毛坯大小为44mm105mm。3.4定位基准的选择3.4.1选择定位基准的原则（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准；（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度；（3）当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工；（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容；（5）若批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合；（6）必须多次安装时应遵循从基准统一原则。3.4.2定位基准的选择经综合分析：件1只需一次装夹，以右端面中心作为定位基准，粗基准以右端面作为定位基准，精基准以粗基准作为定位基准。件2的定位基准与件1的相同。件3需要两次装夹，先以右端面作为定位基准加工右端，在掉头装夹以加工的右端面作为定位基准加工左端。件4以左端面为定位基准进行加工，精加工时再以粗基准作为定位基准。对于星型槽以100mm100mm的边缘作为定位基准，以圆心作为加工原点。3.5加工工艺路线设计3.5.1工序的划分在数控机床加工零件与普通机床相比， 工序可以比较集中。根据数控加工的特点，数控加工工序的划分有以下几种方式：（1）按定位方式划分工序。这种方法一般适合于加工内容不多的简单工件，加工完后就能达到待检状态，通常以一次安装作为一道工序。（2）按所用刀具划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但为了减少换刀次数，缩短空行程时间，可按刀具几种的方法划分工序，但加工中尽可能用同一把刀加工出可加工的所有部位，然后在换一把刀加工其它部位，即以同一把刀具加工的内容划分工序。在专用数控机床上和加工中心上常用这种方法。（3）按粗、精加工划分工序。根据工件的加工精度要求、刚度和变形等因素，一般来说，在一次安装中不允许将工件的某一表面粗、精加工部分地加工至精度要求后再加工工件的其它表面。此时可用不同的机床或不同的刀具分两道工序进行加工，即将零件的粗、精加工分开，先粗加工，后精加工。（4）按加工部位划分工序。有些零件加工内容很多，零件轮廓结构的差异很大，这是可按其结构特点将加工部位分成几部分分别在几道工序中进行加工，如内型面、车型面、平面等。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性、机床的功能、零件数控加工内容的多少、安装次数以及生产组织状况等时机情况灵活地进行划分。经综合分析：件1的工序按照定位方式划分工序；件2按照粗，精加工和加工部位来划分工序；件3工序的划分和件2是相同的；件4的工序是按照以上三种方式相结合的方法来划分的。3.5.2工步的划分划分工步主要从加工精度和效率两方面考虑。合理的工艺不仅要保证加工出符合图样要求的工件，同时应使机床的功能得到充分发挥。因此，在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对工件的不同表面进行加工。对于较复杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。（1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，还是全部加工表面都先粗加工后精加工分开进行，主要应根据零件的精度要求考虑。若加工尺寸精度要求较高，考虑到零件尺寸、精度、刚性等因素，可采用前者；若零件的加工表面位置精度要求较高，则建议采用后者。（2）对于既要加工平面又要加工孔的零件，可以采用“先面后孔”的原则划分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因为铣平面时切削力较大，工件易发生变形，而先铣平面后镗孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之，如先镗孔后铣面，则铣削平面时极易在孔口产生飞边、毛刺，进而破坏孔的精度。（3）按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中地方法划分工步，以减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。（4）在一次安装中，尽可能完成所有能加工的表面，有利于保证表面相互位置精度的要求。经综合分析：件1划分为4个工步，第1和第2个工步是按同一加工表面按粗加工、精加工来划分的；第3和第4个工步是按原则（4）来划分的。件2划分为8个工步，第1和第2，第5到第7个工步是按第一个原则来划分的；第3和第4个工步是按原则（4）来划分的；第8个工步是根据原则（3）来划分的。件3划分为9个工步，第1、2、6，7个工步是按原则（1）划分的；第3，4是按原则（4）划分的；第8,9是按原则（3）划分的。件4划分为12个工步，它的划分和工步的划分是相似的。3.5.3加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，结合定位和夹紧的需要一起考虑，重点应保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循下列原则：（1）基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。制定零件的整个工艺路线是从最后一道工序开始往前推，按照前工序为后工序提供基准的原则先大致安排。（2）先面后孔，先简单后复杂。先加工平面后加工孔，先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状。（3）先粗后精，粗精分开。（4）减少安装次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好连接进行，以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。经综合分析：该组合装配零件的加工顺序可以这样安排。如图3-3所示，件1的加工顺序如下：加工顺序：粗车外圆表面精车外圆表面切槽车螺纹切断图3-3如图3-4所示.，拟定件2的加工顺序如下：加工顺序：粗车外圆轮廓精车外圆轮廓预钻中心孔钻孔粗镗22孔半精镗精镗切断图3-4如图3-5所示.，拟定件3加工顺序如下：加工顺序：加工顺序：粗车外圆轮廓精车外圆轮廓预钻中心孔钻孔扩16孔粗铰半精铰精铰粗铣SR22的孔半精铣SR22的孔精铣SR22的孔切断图3-5如图3-6所示.，拟定件4工艺方案如下：加工顺序：粗车外轮廓精车外轮廓预钻中心孔钻孔扩孔粗铰半精铰精铰攻螺纹粗铣星型槽半精铣星型槽精铣星型槽图3-63.6进给路线的确定确定进给路线的原则：确定进给路线，主要是确定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工的进给路线基本上都是按零件的轮廓进行的。确定进给路线的原则有：（1） 形状工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响。（2） 寻求最短的进给路线，以提高加工效率。（3） 切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量。（4） 完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷。此外，确定加工路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小、机床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，确定刀具的切入与切出方向以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。总之，确定进给路线的原则是在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，尽量缩短进给路线，以提高生产率。 经综合分析：此零件的进给路线遵循保证零件加工精度和表面粗糙度的前提下，寻求最短进给路线。3.7夹具的确定机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其它机床夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具。（1）通用夹具。通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，如三抓卡盘、四抓卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。（2）专用夹具。专用夹具指为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具，其结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批量生产。（3）组合夹具。组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。组合夹具使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新组合成其它加工过程的夹具，使用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。（4）可调夹具。可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，它们都可以通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具的使用范围较宽，加工对象并不十分明确；成组夹具是根据成组工艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的，其加工对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。（5）成组夹具数控机床夹具常使用通用可调夹具和组合夹具。经综合分析：此组合装配零件的工艺要求，确定为该零件使用的夹具为三抓自定心卡盘和顶尖，夹具为平口虎钳和一些辅助装夹的垫块垫片。3.8刀具材料的选择3.8.1数控加工对刀具的要求在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切屑变形和摩擦产生的高温，要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能：（1）高硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，常温下一般应在HRC60以上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好。耐磨性除与硬度有关外，还与刀具金相组织中碳化物的种类、数量、大小及分布情况有关。（2）足够的强度和韧性。刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力。因此，刀具材料必须要有足够的强度和韧性。一般用刀具材料的抗弯强度和冲击韧性值来反映材料的强度和韧性。（3）良好的耐热性和导热性。刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度的性能，这是刀具材料必备的关键性能。高温硬度是耐热性的重要指标，常用耐热温度来表示，如高速钢的温度，减轻刀具磨损。（4）良好的工艺性。为便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括热加工性能（热塑性、可焊性、淬透性）和机械加工性能。切削用刀具材料应具备的性能见下表（表3-1）所示表3-1 切削用刀具材料应具备的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能高硬度（常温及高温状态）耐磨损性化学稳定性良好耐氧化性、耐扩散性高韧性（抗弯强度）耐崩刃性、耐破损性低亲和性耐溶着、凝着（粘刀）性高耐热性耐塑性变形性磨削成形性良好刀具制造的高生产率热传导能力良好耐热冲击性耐热裂纹性锋刃性良好刃口锋利表面质量好微小切削可能 此外，刀具材料还应具有较好的经济性，以便于推广使用。同时，还应注意多采用国内生产的刀具材料。由于碳素工具钢和合金工具钢耐热性很差，适合做手工刀具，陶瓷，金刚石和立方氮化硼由于质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，因而仅在较小的范围内使用。而硬质合金钢其常温硬度可达7882HRC，能耐8501000的高温，切削速度比高速钢高410倍。3.8.2刀具的选用原则（1）应尽可能形状通用的标准刀具，不用和少用特殊的非标准刀具。（2）尽量使用不重磨刀片，少用焊接式刀片。（3）大力推广标准的模块化刀夹（刀柄和刀杆等）。（4）不断推进可调试刀具（如浮动可调镗刀头）的开发和应用。经综合分析：根据以上刀具材料所具备的基本要求和刀具的选用原则，以及此零件加工的需要，需选用的刀具如下：45硬质合金端面车刀、93左偏刀、93右偏刀、60外螺纹车刀、12扩孔刀、60内螺纹车刀、3mm切槽刀、中心钻、8麻花钻、20粗，精铣镗刀、15粗，精铰刀、12立铣刀、20球头铣刀、80的面铣刀，其规格根据加工尺寸选择。3.9切削用量的选择3.9.1切削深度ap的确定背吃刀量ap，又称为切削深度，一般指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。车削外圆柱面的背吃刀量为该次切除余量的一半： 式中：dw为工件待加工表面直径（mm）；dm为工件已加工表面直径（mm）。镗孔时：钻削时：1）同时，ap主要根据加工余量和工艺系统的刚度确定。（1）粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除；若余量过大不能一次切除，也应按先多后少的不等余量法加工。第一刀的ap应尽可能大些，使刀口在里层切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。（2）当冲击载荷较大（如断续表面）或工艺系统刚度较差（如细长轴、镗刀杆、较差陈旧）时，可适当降低ap，使切削力减小。（3）精加工时，ap应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低ap的方法，逐步提高加工精度和表面质量。 （4）一般精加工时，取ap=0.050.8mm；半精加工时，取ap=1.03.0mm。 经综合分析：此组合装配零件在粗加工时选用较大的ap，留0.5mm的余量，半精加工时取ap=1.03.0mm,由于此零件进度要求较高，所以最后一道精加工时的余量取ap=0.020.05。车削和镗削加工时，精加工余量通常为0.10.5mm，铣削时，精加工余量通常为0.20.8mm。表3-2 常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量公制螺纹螺距1.01.52.02.5牙深0.6490.9471.2991.624 背吃刀量及进给次数1次0.70.80.91.02次0.40.60.60.73次0.20.40.60.64次0.160.40.45次0.10.46次0.153.9.2主轴转速的确定确定主轴转速时，主要根据工件材料、刀具材料机床功率和加工性质（如粗、精加工）等条件确定其允许的切削速度。切削速度又称线速度，它是指切削时刀具切削刃上某点相对于待加工表面在祝运动方向上的瞬时速度。如何确定加工中的切削速度，除了可以参考有关切削用量表所列出的数值外，实践中主要根据实际经验进行确定，还可以根据公式相结合的方式来选择。Vc主要根据工件材料、刀具材料和机床功率来选择。（1） 刀具材料好，Vc可选得高些。（2） Ra要求小的，要避开积屑瘤、磷刺产生的Vc，高速钢刀取小Vc（小于5m/min），硬质合金取较高的Vc（130160m/min）。（3） 表面有硬皮或断续切削时，应适当降低Vc。（4） 工艺系统刚性差的，Vc应减小。常用的切削速度见表3-3所示。表3-3 常用切削速度Vc 单位：m/min材料铸铁钢及其合金铝及其合金铜及其合金高速钢硬质合金高速钢硬质合金高速钢硬质合金高速钢硬质合金车削60100152560110152003004506010150200扩通孔101530401020356030403040沉孔8122530811305020302030镗粗镗20253550153050708015010020080150100200精镗30406080405090120150300200400150200200300铣粗铣1020406015255080150200350500100150300400精铣203060120204080150200300500800150200400500铰孔610305062020505075200250205060100螺纹2.551.55515515钻孔15-25102050702050切削用量的选择方法可分为计算法和查表法两种，常用的是查表法。经综合分析：此组合装配零件可通过公式或查表法莱完成。公式为： 式中：D为工件待较高表面或刀具的最大直径（mm）；n为主运动的转速（rpm或r/min）。若用查表法根据上面的表3-2。切削速度确定后，即可计算出主轴转速。其计算公式为： 粗车外轮廓时： = =530.79 550r/min精车外轮廓时： = =1006.16 1010r/min式中:v为切削速度，单位为m/min由刀具的耐用度决定n为主轴的转速，单位为r/minD为刀具的直径或工件的直径，单位为mm计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。2)车螺纹时的主轴转速数控车床加工螺纹时，因其传动链改变，故原则上只要能保证主轴每转一周刀具沿Z轴位移一个螺距即可，不应受到什么限制。但数控车螺纹时，会受到以下几方面的影响：（1）如果机床的主轴转速选择过高，换算后的进给速度（mm/min）则必定大大超过正常值。（2）刀具在其位移过程的始/终，都将受到伺服系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，若果升/降频特性满足不了加工需要，则可能会因主进给运动产生的“超前”和“滞后”导致部分螺纹的螺距不符合要求。（3）车削螺纹是通过主轴的同步运行功能来实现的，当其主轴转速选择过高时，主轴脉冲发生器（编码器）发出的定位脉冲（即主轴每转一周所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱纹（俗称“烂牙”）。（4）不同的数控系统，推荐采用的主轴转速选择范围是不同的。大多数普通数控车床推荐车螺纹时的主轴转速如下： 586.67 600r/min式中：n为工件或刀具的转速（r/min）；P为工件螺纹的螺距或导程（mm）；k为保险系数，一般取为80。因此，车削内螺纹时取主轴转速=300r/min。3.9.3进给速度的确定进给速度（F）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量以克服由于惯性造成工艺系统的变形，在轮廓拐角处造成超程或是负程的现象。1）进给速度的确定原则（1）当能够保证工件的质量要求时，或在粗加工时为了提高生产效率，可选择较高的进给速度。（2）切断、精加工（如顺铣）、深孔加工或用高速钢刀具切削时，宜选择较低的进给速度，有时可能还要选择极小的进给速度。（3）刀具或工件的空行程运动，特别是远距离返回程序原点或机床原点时，可以设定尽量高的加工速度，如日本大森型R2J50系列深孔系统规定的快速进给速度可达30000mm/min。（4）切削时的工件进给速度应与主轴转速和切削深度等切削用量相适应，不能顾此失彼。2）进给速度的确定（1）每分钟进给速度的计算。进给速度Vc的计算式为：式中：n为转速(r/min)；进给量f指刀具在进给运动方向上相对工件的每转位移量，其量值大小应根据其它几项切削用量、刀具状况和机床功率等方面进行综合考虑，也可参观有关技术手册确定。（2） 每转进给速度的换算。每转进给速度(mm/r)与每分钟进给速度可以相互进行换算，其换算式为：确定以上切削用量的各种参数，均应在机床说明书规定的允许范围内选取。表见数控加工工艺第163页166页。3）粗、精加工时的选择（1）粗加工时，f主要受刀杆、刀片、机床、工件等的强度和刚度所承受的切削力限制，一般根据刚度来选择。工艺系统刚度好时，可用大些的f，反之，适当降低f。（2）精加工时、半精加工时，f应根据工件的Ra要求选择。Ra要求小的，取较小的f，但又不能过小，切削厚度Hd过薄，Ra反而增大，且刀具磨损加剧。刀具的Kr愈大，刀尖圆弧半径r愈大，则f可选较大值。大多数的数控车床、铣床、镗床和钻床等，都规定了其进给速度。每转进给速度（mm/r）与每分钟进给速度可以相互进行换算，其换算式为：每转进给速度（mm/r）=每分钟进给速度（mm/min）/n经综合分析：此组合装配零件的进给速度按照零件加工精度的要求，在遵循以上原则的基础上，用公式进行计算。在粗加工时可选大些的f；精加工时，由于Ra要求较高，所以也选用较高的f。具体讲，选择粗车外圆时每转进给量为0.5mm/r，精车时每转进给量0.2mm/r，粗车内圆时每转进给量为0.3mm/r，精车时每转进给量为0.15mm/r，加工外圆时：粗车： =0.5550=275(mm/min)精车： =0.21010=202(mm/min)加工内圆时：粗车： =0.3400=120(mm/min)精车： =0.15600=90(mm/min)3.10走刀路线的选择3.10.1数控车零件的走刀路线件1外轮廓的走刀路线图如图3-6图3-6件2内孔的走刀路线如图3-7图3-73.10.2数控铣零件的走刀路线（1）寻求最短加工路线（2）最终轮廓一次走刀完成为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。（3）选择切入切出方向经综合分析：无论任何零件加工的走刀路线不外乎都是遵循以上原则，在根据零件所要达到的要求和设备的条件来确定走刀路线。对于同一个零件，没有一成不变的走刀路线，只有根据设备条件的不同选择合理的加工路线。4 冷却液的选择 切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可以有效地减小摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产效率和加工表面质量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，常用的有乳化液和切削油两种。 1.乳化液乳化液由水、油、乳化剂组成，通常是由一定比例的油和乳化剂制成的乳化膏。使用时根据需要将乳化膏按重量稀释成一定浓度的水溶液。低浓度的乳化液主要起冷却作用，用于粗加工和磨削加工；高浓度的乳化液主要起润滑作用，用于精加工。2.切削油切削油的主要成份是矿物油，有时采用动、植物油或复合油。它具有良好的润滑性能，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。切削油一般用于低速精加工，如精车丝杆、螺纹及齿轮加工等。需要注意的是，加工铸铁件一般不用切削液。这是因为铸铁件的崩碎切屑冲入导轨会加大磨损，清理和维护也不方便。采用硬质合金刀具加工可以不使用切削液，这是因为硬质合金耐热性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，则必须大量连续注射，以免硬质合金刀片因冷热不均产生裂纹。综上所述：因该组合装配零件的精度要求都特别高，所以粗加工的时候主要用低浓度的乳化液，精加工的时候主要用高浓度的乳化液。5 加工工艺文件制定5.1制定工艺文件根据前述的工艺方案制定件1、件2、件3，件4加工的主要工艺过程如下表（表5-1、表5-2、表5-3，表5-4）。表5-1 件1加工的工艺过程卡序号工序名称工序内容设备及工装1下料45钢，45mm150mm弓锯机2热处理正火3车车端面粗车外圆半精车外圆精车外圆车螺纹切槽切断CA61404钳去毛刺5清洗6检验编制审核批准共1页第1页表5-2 件2加工的工艺过程卡序号工序名称工序内容设备及工装1下料45钢，57mm70mm弓锯机2热处理正火3车车端面粗车外圆半精车外圆精车外圆切断CA61404热处理调质5划线22孔线6钻粗镗（扩）半精镗（精扩）精镗（铰扩）CA61407钳去毛刺8热处理表淬RC45509清洗10检验编制审核批准共1页第1页表5-3 件3加工的工艺过程卡序号工序名称工序内容设备及工装1下料45钢，60mm60mm弓锯机2热处理正火3车车端面粗车外圆半精车外圆精车外圆切断CA61404热处理调质5划线16孔线6钻钻扩粗铰精铰CK6132A7钳去毛刺8热处理表淬RC45509清洗10检验编制审核批准共1页第1页表5-4 件4加工的工艺过程卡序号工序名称工序内容设备及工装1下料45钢，105mm55mm弓锯机2热处理正火3车车端面粗车外圆半精车外圆精车外圆切断CA61404热处理调质5车（1）一夹一托，平两端面，确保总长40mm，一端内孔，另一端球面；（2）顶车外圆（留余量0.40.5mm），内孔倒角；（3）一夹一托，按内孔找正，精车内孔，留余量0.30.4mm,其余车至尺寸。数控车床CK61326铣以100为单位基准，铣星型槽CK6132A7划线16孔线8钻粗镗（扩）半精镗（精扩）精镗（铰扩）CA61329钳去毛刺10热处理表淬RC455011清洗12检验编制审核批准共1页第1页5.2工序卡查表确定切削速度和进给量然后计算出机床主轴转速和机床进给速度详见(表5-3）所示。表5-5 件1数控加工工序卡工厂名称宜宾职业技术学院代号零件名称零件图号件1轴1工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪卡盘数控车床工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r/min)进给量(mmr)背吃刀量（mm）备注1粗车端面；粗车外圆表面，留0.10.2mm余量T01252590010000.150.20.251.5手动自动2精车端面；精车外圆表面至尺寸T02252515000.10.151自动3车螺纹T032525400 0.2自动4切槽T042530800.1自动5切断T042530600.3自动编制审核共1页第1页表5-6 件2数控加工工序卡工厂名称宜宾职业技术学院代号零件名称零件图号件2轴套2工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪自动定心卡盘数控车床，钻床工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r/min)进给量(mmr)背吃刀量（mm）备注1粗车端面；粗车外圆表面，留0.10.2mm余量T01252590010001.5手动自动2精车端面；精车外圆表面至尺寸T02252515000.5自动3定中心T032525 2.5自动4钻中心孔T04253020自动5粗镗T052530400.8自动6半精镗T052535350.6自动7精镗T062535250.2自动8切断T072530500.3自动编制审核共1页第1页表5-7 件3数控加工工序卡工厂名称宜宾职业技术学院代号零件名称零件图号件3轴套3工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪自动定心卡盘数控车床，钻床工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r/min)进给量(mmr)背吃刀量（mm）备注1粗车端面；粗车外圆表面，留0.10.2mm余量T01252590010001.5手动自动2精车端面；精车外圆表面至尺寸T02252515001自动3定中心T032525 2.5自动4钻中心孔T04253020自动5扩T0525350.8自动6粗铰T0525350.6自动7精铰T0525350.2自动8SR22孔T0625300.3自动9切断T0725300.3自动编制审核共1页第1页表5-8 件4数控加工工序卡工厂名称宜宾职业技术学院代号零件名称零件图号件44工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪自动定心卡盘数控车床，数控铣床、钻床工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速(r/min)进给量(mmr)背吃刀量（mm）备注1粗车端面；粗车外圆表面，留0.10.2mm余量T01252590010001.5手动自动2精车端面；精车外圆表面至尺寸T02252515001自动3定中心T03252580 0.6自动4钻中心孔T042530100200.2自动5扩T052535120100.1自动6粗铰T05253515520.4自动7精铰T0525352002.50.3自动8车内螺纹T06253025030.5自动9粗铣SQ44孔T072530320600.5自动10精铣SQ44孔T0825304001100.3自动11粗铣星型槽T092535600500.8自动12精铣星型槽T1025351000600.2自动5.3刀具卡查表确定切削速度和进给量然后计算出机床主轴转速和机床进给速度详见(表5-3）所示。表5-9 件1数控加工刀具卡产品名称或代号刀具种类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1T0145硬质合金端面车刀11车端面0.525252T0193右偏刀1粗车外表面0.225253T0293左偏刀1精车外表面25254T03硬质合金60外螺纹车刀 1车M16螺纹0.1525255T04刃宽为3mm1切2mm的槽12530编制审核批准共1页第1页表5-10 件2数控加工刀具卡产品名称或代号刀具种类零件名称轴套零件图号2序号刀具号刀具规格名称数量加工面刀具半径备注1T0145硬质合金端面车刀11车端面0.525252T0193右偏刀1粗车外表面0.225253T0293左偏刀1精车外表面25254T03A5中心钻 1钻22孔0.1525305T048麻花钻1钻22孔125406T0520镗刀1半精镗22孔25357T0620镗刀1精镗25308T073 mm切槽刀1切断2530表5-11 件3数控加工刀具卡产品名称或代号刀具种类零件名称轴套零件图号3序号刀具号刀具规格名称数量加工面刀具半径备注1T0145硬质合金端面车刀11车端面0.525252T0193右偏刀1粗车外表面0.225253T0293左偏刀1精车外表面25254T03A5中心钻 1钻16孔25405T048麻花钻1钻16孔625406T0512扩孔刀1扩16孔625357T0515铰刀1粗铰16孔7.525358T0615铰刀1精铰16孔7.525359T0722球头铣刀1铣SR22的孔11253510T083 mm切槽刀1切断1.52530编制审核批准共1页第1页表5-12 件4数控加工刀具卡产品名称或代号刀具种类零件名称件4零件图号4序号刀具号刀具规格名称数量加工面刀具半径备注1T0145硬质合金端面车刀11车端面0.525252T0193右偏刀1粗车外表面0.225253T0293左偏刀1精车外表面25254T03A5中心钻 1钻16孔25405T048麻花钻1钻16孔625406T0512扩孔刀1扩16孔625357T0515铰刀1粗铰16孔7.525358T0615铰刀1精铰16孔7.525359T0722球头铣刀1铣SR22的孔11253510T08SQ44球头铣刀1铣SQ44的球1.5253511T0912立铣刀1铣星型槽6253512T1060内螺纹车刀1车M16螺纹0.15254013T113 mm切槽刀1切断1.52530编制审核批准共1页第1页6 程序编写6.1加工程序编写根据零件图、工艺设计与工艺文件编写出零件加工程序，详细的加工程序见附录表6-1、表6-2、表6-3、表6-4及附录A.。6.2数控机床编程的方法6.2.1手工编程手工编程是指从零件图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序清单、输入程序直至程序校验等各个步骤均有人工完成。6.2.2自动编程 自动编程是指助于数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。自动编程也称为计算机（或编程机）辅助编程，程序编制工作的大部分或全部由计算机完成，如完成坐标值计算，编写零件加工程序单等，有时甚至能帮助进行工艺处理。6.3数控编程的定义为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程度，制作程序的过程称为数控编程。6.4数控编程的步骤数控编程步骤如图6-1所示，主要有以下几个方面的内容。图6-1 数控编程步骤(1)分析图样 包括零件轮廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技术要求的分析，零件材料、热处理等要求的分析；(2)确定加工工艺 包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点；(3)数值计算 选择编程原点，对零件图形各基点进行正确的数学计算，为编写程序单做好准备；(4)编写程序单 根据数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单；(5)制作控制介质 简单的数控程序直接采用手工输入机床，当程序自动输入机床时，必须制作控制介质。现在大多数程序采用软盘、移动存储器、硬盘作为存储介质，采用计算机传输来输入机床。目前，除了少数老式的数控机床仍在采用穿孔纸带外，现代数控机床均不再采用此种控制介质了；(6)程序校验 程序必须经过校验正确后才能使用。一般采用机床空运行的方式进行校验，有图形显示卡的机床可直接在CRT显示屏上进行校验，现在有很多学校还采用计算机数控模拟进行校验。以上方式只能进行数控程序、机床动作的校验，如果要校验加工精度，则要进行首件试切校验。6.5典型组合装配零件的加工程序编制本零件在加工过程中采用了手动编程的方式,以下是手动编程的全部内容。表6-1 FANUC系统（G54对刀）用宏程序O0001程序段号程序内容程序解释N10G54G98G97N20T0101N30M03S800N40#1=(工件外圆直径，每次调用时手动填写修改)N50#2=0101N60WHILF#2LE0404D01N70T#2N80M03N90G01X#Z5F300N100M05N110M00N120G00X50Z100N130END1N140T0101N150M30表6-2 件1程序清单O1000程序段号程序内容程序解释N10G54G98G21建立工件坐标系N20G00X70Z180N30M03S800T0101主轴正转 1号刀，主轴转速800r/minN40G00X40Z3N50G71U2W1粗加工循环N60G71P70Q190U0.6W0.2F100N70G01Z0F100粗加工循环N80X14.5N90X16Z-1.5N100Z-31N110X22N120Z-40N130X24Z-72N140X30N150Z-82N160X40N170Z-122N180G00X70Z180N190T0202S1500N200G70P60Q190精加工循环N210G00X70Z180N220S200T0303换T03号刀N230G00X16Z-16N240G01X14F50切槽N250G04X5暂停5秒N260G01X18N270G00X70Z180N280T0404S200换T04号刀N290G00X22Z-42N300G01X21F50切槽N310G04X3暂停3秒N320G01X25N330G00X70Z180N340T0505S500换T05号刀N350G00X16Z5N360G92X15.2Z-11F1.5N370X14.6N380X14.2N390X14.04N410G00X70Z180螺纹循环N420M30程序结束并返回表6-3 件2程序清单O2000程序段号程序内容程序解释N10G54G98G21建立工件坐标系N20G00X60Z100快速定位到X60Z100处N30M03S800T0101主轴正转 1号刀N40G00X55Z3下刀点N50G73U10W10R5粗加工循环N60G73P70Q140U0.6W0.2F200N70G01Z0F100N80X45N90Z-5N100X52N110Z-20N120G03X30Z-50R33N130G00X60Z100N140T0202S1500N150G70P60Q140精加工循环N160G00X60Z100N170T0303S600换T03号刀,转速为600r/minN180G00X35Z3N190G71U-2W-1粗加工内孔循环N200G71P210Q290U-2W-1粗加工内孔循环N210G01X35F100N220Z-5N230X26Z-20N240X22Z-50N250Z-52N260G00X20Z100N270G00X60Z100快速定位到X60Z100处N280T0404S1200换T04号刀，转速为1200r/minN290G00X35Z3N300G70P210Q290精加工内孔循环N310G00X20N320G00X60Z100快速定位到X60Z100处N330M05主轴停止N340M30程序结束并返回表6-4 件3程序清单O3000程序段号程序内容程序解释N10G54G98G21建立工件坐标系N20G00X60Z100N30M03S800T0101主轴正转 1号刀N40G00X55Z3N50G73U10W10R5粗加工循环N60G73P70Q140U0.6W0.2F200N70G01Z0F100N80X52N90Z-25N100X52N110X22粗加工循环N120Z-40N130G00X60Z100N140T0202S1400N150G70P70Q140精加工循环N160G00X60Z100N170T0303S700换T03号刀，转速为700r/minN180G00X22Z5N190G01Z-10加工22的内孔，深度为10mmN200X16Z-40加工16的内控，深度为40N210G00X16N220Z40N230X60Z100N240T0404S650换T04号刀，转速为650r/minN250G00X55Z5N260G01X39Z0F100N270X35Z-2N280G02X16Z-19N290G00X35Z10N300G00X60Z100N310M05主轴停止N320M30程序结束并返回表6-5 件4程序清单O4000程序段号程序内容程序解释N10G54G98G21建立工件坐标系N20G00X120Z100快速定位到X120Z100处N30M03S800T0101主轴正转 ，转速800r/min,T01号刀N40G00X103Z4下刀点N50G73U10W10R5粗加工循环N60G73P70Q170U0.6W0.2F200N70G01Z0F100N80X100N90Z-25N100X45N110X35N120X22N130Z-40N140G03X40Z-28R3N150G02X16Z-35R22N160G00X120Z100N170T0202S1400N180G70P70Q170精加工循环N190G00X120Z100N200T0303S500换T03号刀，转速为500r/minN210G00X16Z4N220G92X15.2Z-19F1.5螺纹循环N230X14.6N240X14.2N250X14.04N260G00X16Z10N270G00X120Z100快速定位到X120Z100处N280M05主轴停止N290M30程序结束并返回6-6 星型槽程序单O5000程序段号程序内容程序解释N10G54G98G21建立工件坐标系N20G00X120Z100快速定位到X120Z100处N30M03S800T0101主轴正转 ，转速800r/min,T01号刀N40G00X10
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