数控加工工艺设计 (2)

1、项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计任务一任务一 拟定简单零件加工的工艺流程拟定简单零件加工的工艺流程任务二任务二 分析复杂零件加工的工艺分析复杂零件加工的工艺任务三任务三 设计数控加工的工艺路线设计数控加工的工艺路线任务四任务四 设计数控加工的工序设计数控加工的工序任务五任务五 制作数控加工的工艺文件制作数控加工的工艺文件拓展实训拓展实训本章难点回顾本章难点回顾项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计项目要点：项目要点：1.掌握数控加工的工艺特点与内容；掌握数控加工的工艺特点与内容；2.理解数控加工的工艺分析方法及工艺路线；理解数

2、控加工的工艺分析方法及工艺路线；3.掌握数控加工的工序设计及工艺文件。掌握数控加工的工序设计及工艺文件。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计任务一任务一 拟定简单零件加工的工艺流程拟定简单零件加工的工艺流程一、任务引入一、任务引入二、任务分析二、任务分析三、知识准备三、知识准备四、任务实施四、任务实施五、任务评价五、任务评价项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计一、任务引入一、任务引入1.任务描述：任务描述： 如图如图2-1所示有一阶梯轴零件需要加工，本任务要求先拟定该所示有一阶梯轴零件需要加工，本任务要求先拟定该零件的加工流程。零件的加工流程。图图2-1 阶梯轴简图阶梯轴简

3、图2.知识目标：知识目标： （1）了解数控加工的工艺特点；）了解数控加工的工艺特点； （2）掌握数控加工的工艺的流程。）掌握数控加工的工艺的流程。3.技能目标技能目标 熟练掌握数控加工的工艺特点与流程。熟练掌握数控加工的工艺特点与流程。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计二、任务分析二、任务分析1 .机械制造中的工艺基本理论为基础；机械制造中的工艺基本理论为基础；2 .结合数控机床的特点；结合数控机床的特点；3 .综合多方面的知识以解决数控加工中的工艺问题。综合多方面的知识以解决数控加工中的工艺问题。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计三、知识准备三、知识准备 (一一)数控

4、加工的工艺特点数控加工的工艺特点 (1)数控加工工艺内容要求更具体、详细数控加工工艺内容要求更具体、详细 (2)数控加工工艺要求更严密、精确数控加工工艺要求更严密、精确 (3)数控加工零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算数控加工零件图形的数学处理和编程尺寸设定值的计算 (4)考虑进给速度对零件形状精度的影响考虑进给速度对零件形状精度的影响 (5)强调刀具选择的重要性强调刀具选择的重要性 (6)数控加工工艺的特殊要求数控加工工艺的特殊要求 (7)数控加工程序的编写、校验与修改数控加工程序的编写、校验与修改项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（二）数控加工的工艺内容（二）数控加工的工

5、艺内容1.数控加工工艺的概念数控加工工艺的概念2.数控加工工艺的流程数控加工工艺的流程1)通过数控加工的适应性分析选择并确定进行数控加工零件的内通过数控加工的适应性分析选择并确定进行数控加工零件的内容。容。2)结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工工结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工工艺分析。艺分析。3)进行数控加工工艺设计。进行数控加工工艺设计。4)根据编程的需要，对零件图形进行数学处理和计算。根据编程的需要，对零件图形进行数学处理和计算。5)编写加工程序单。编写加工程序单。6)按照程序单制作控制介质。按照程序单制作控制介质。7)检验与修改加工程序。检验与修改

6、加工程序。8)首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。9)编制数控加工工艺技术文件，如数控加工工序卡、程序说明卡、编制数控加工工艺技术文件，如数控加工工序卡、程序说明卡、走刀路线图等。走刀路线图等。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计四、任务实施四、任务实施表表2-1 阶梯轴数控加工工艺的主要流程阶梯轴数控加工工艺的主要流程小批量生产的工艺过程小批量生产的工艺过程工序号工序号工序内容工序内容设备设备1车两端面，钻中心孔车两端面，钻中心孔车床车床2车外圆、车槽和车倒角车外圆、车槽和车倒角车床车床3铣键槽、去毛刺铣键槽、

7、去毛刺铣床、钳工铣床、钳工4磨外圆磨外圆磨床磨床项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计大批量生产的工艺过程大批量生产的工艺过程工序号工序号工序内容工序内容设备设备1两端同时铣端面、钻中心孔两端同时铣端面、钻中心孔专用机床专用机床2车一端外圆、车槽和车倒角车一端外圆、车槽和车倒角车床车床3车另一端外圆、车槽和车倒角车另一端外圆、车槽和车倒角车床车床4铣键槽铣键槽铣床铣床5去毛刺去毛刺钳工台或专门毛刺去除机钳工台或专门毛刺去除机6磨外圆磨外圆磨床磨床项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计【知识延伸知识延伸】数控加工内容的选择数控加工内容的选择1.选择数控加工的内容选择数控加工的内容

8、（1）普通机床无法加工的。）普通机床无法加工的。（2）普通机床难加工，质量也难以保证的。）普通机床难加工，质量也难以保证的。（3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的。）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的。下列一些加工内容则不宜选择数控加工：下列一些加工内容则不宜选择数控加工：（1）需要用较长时间占机调整的加工内容。）需要用较长时间占机调整的加工内容。（2）加工余量极不稳定，无法自动调整零件坐标位置的。）加工余量极不稳定，无法自动调整零件坐标位置的。（3）不能在一次安装中加工完成的零星分散部位）不能在一次安装中加工完成的零星分散部位.（4）由某些特定的样板、样件、模块等为依据

9、加工的型面轮廓。）由某些特定的样板、样件、模块等为依据加工的型面轮廓。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计任务二任务二 分析复杂零件加工的工艺分析复杂零件加工的工艺一、任务引入一、任务引入二、任务分析二、任务分析三、知识准备三、知识准备四、任务实施四、任务实施五、任务评价五、任务评价项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计任务二任务二 分析复杂零件加工的工艺分析复杂零件加工的工艺一、任务引入一、任务引入图图2-3 上中介轴在装配图中的位置上中介轴在装配图中的位置上中介轴是一个薄壁轴类零件，其结构形状属中等复杂零件，现需要分析该上中介轴是一个薄壁轴类零件，其结构形状属中等复杂零件

10、，现需要分析该零件的加工工艺。零件的加工工艺。 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.知识目标：知识目标：（1）学会对零件图的尺寸分析和对零件的结构分析；）学会对零件图的尺寸分析和对零件的结构分析；（2）学会正确地选用毛坯，并掌握加工余量的计算；）学会正确地选用毛坯，并掌握加工余量的计算；（3）掌握数控加工的定位基准的选择。）掌握数控加工的定位基准的选择。3.技能目标：技能目标：熟练掌握数控加工的工艺分析方法。熟练掌握数控加工的工艺分析方法。 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计二、任务分析二、任务分析主要从三个方面进行工艺分析。主要从三个方面进行工艺分析。1.从零件图样

11、从零件图样2.毛坯选择毛坯选择3.基准选择基准选择项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计三、知识准备三、知识准备（一）零件图样的工艺性分析（一）零件图样的工艺性分析1.零件图的尺寸分析(1)检查零件图的完整性和正确性(2)零件的技术要求分析(3)零件的材料分析(4)合理的标注尺寸 图图2-4 直接标注重要尺寸直接标注重要尺寸 图图2-5 键槽深度的标注键槽深度的标注 图图2-6 孔中心距的标注孔中心距的标注项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图图2-7 按加工顺序标注自由尺寸按加工顺序标注自由尺寸图图2-8 按加工顺序标注自由尺寸按加工顺序标注自由尺寸项目二项目二 数控加工工

12、艺设计数控加工工艺设计（二）零件结构的工艺性分析（二）零件结构的工艺性分析1.有利于达到所要求的加工质量（1）合理确定零件的加工精度与表面质量（2）保证位置精度的可能性图2-9 有利于保证位置精度的工艺结构项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2有利于减少加工劳动量(1)尽量减少不必要的加工面积图2-10 减少轴承座底面加工面积a)错误 b)正确项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计(2)尽量避免或简化内表面的加工图2-11 避免深孔加工的方法 图2-12 将内表面转化为外表面加工a)错误 b)正确 a)错误 b)正确图2-13 将内沟槽转化为外沟槽加工a)错误 b)正确1、2

13、工件项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计3有利于提高劳动生产率（1）零件的有关尺寸应力求一致并能用标准刀具加工图2-14 退刀槽尺寸一致a)错误 b)正确图2-15 凸台高度相等a)错误 b)正确项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-16 便于采用标准钻头a)错误 b)正确项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（2）减少零件的安装次数图2-17 钻孔方向一致 图2-18 键槽方位一致 a)错误 b)正确 a)错误 b)正确项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（3）零件的结构应便于加工图2-19 应留有越程槽 图2-20 应留有退刀槽a)错误 b)正确

14、a)错误 b)正确项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-21 钻头应能接近加工表面 图2-22 避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削a)错误 b)正确 a)错误 b)正确（4）避免在斜面上钻孔和钻头单刃切削 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（5）便于多刀加工 图2-23 便于多刀加工a)错误 b)正确项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（三）毛坯选择分析1.常用毛坯的种类2.毛坯的选择原则（1）零件的材料的工艺特性和力学性能（2）零件的结构形状与外形尺寸 （3）生产纲领 （4）现有生产条件（5）充分利用新工艺、新材料 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设

15、计（四）定位基准的选择与分析1.粗基准的选择图2-24 选择不加工的表面为粗基准项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-25 选择加工余量小的表面为粗基准项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-26 车床床身的加工项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.精基准的选择 图2-27 小轴的加工项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-29 机床导轨面“自为基准加工项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-30 轴承座零件图 图2-31 以齿形定位磨削孔项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图

16、2-32 锻压机立柱加工精基准的选择项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计四、任务实施四、任务实施（一）毛坯的制造形式（二)加工方法的选择 (三)加工阶段的划分 (四)工序的集中与分散 (五)定位基准的选择项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计任务三任务三 设计数控加工的工艺路线设计数控加工的工艺路线 一、任务引入一、任务引入二、任务分析二、任务分析三、知识准备三、知识准备四、任务实施四、任务实施五、任务评价五、任务评价项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计一、任务引入一、任务引入1.任务描述任务描述车间需生产一批阶梯轴零件，零件图如图车间需生产一批阶梯轴零件，零件图如

17、图2-34所示，现需完成以下工作。所示，现需完成以下工作。（1）编制该零件数控车削加工的工艺路线。）编制该零件数控车削加工的工艺路线。（2）生产纲领：）生产纲领：50件；材料为件；材料为45钢。钢。图2-34 阶梯轴零件图项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.知识目标：知识目标：（1）掌握合理选择加工表面的加工方法；）掌握合理选择加工表面的加工方法；（2）掌握工序划分的原则选择；）掌握工序划分的原则选择；（3）掌握合理划分、安排零件的加工工序。）掌握合理划分、安排零件的加工工序。3.技能目标：技能目标：（1）会划分加工阶段）会划分加工阶段（2）会安排加工工序；）会安排加工工序；（3

18、）掌握工艺路线的设计方法。）掌握工艺路线的设计方法。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计二、任务分析二、任务分析1.选择各加工表面的加工方法选择各加工表面的加工方法2.划分加工阶段划分加工阶段3.划分工序以安排工序的先后顺序划分工序以安排工序的先后顺序项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计三、知识准备三、知识准备（一）表面加工方法的选择（一）表面加工方法的选择1选择相应能获得经济精度和经济表面粗糙度的方法选择相应能获得经济精度和经济表面粗糙度的方法2工件的结构形状和尺寸大小工件的结构形状和尺寸大小3工件材料的力学性能及热处理的影响工件材料的力学性能及热处理的影响4结合生产类型

19、考虑生产率与经济性结合生产类型考虑生产率与经济性 5现有生产条件现有生产条件 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计表2-5 外圆柱面加工方法)( mRaRzRzRz0.0120.1（或0.0060.0.025（或0.0060.1（或序号序号加工方法加工方法经济精度经济精度(公差等级表示公差等级表示)经济表面粗糙度值经济表面粗糙度值适用范围适用范围1粗车粗车IT11IT1312.550适用于淬火钢以适用于淬火钢以外的各种金属外的各种金属2粗车粗车半精车半精车IT8IT103.26.33粗车粗车半精车半精车精车精车IT7IT80.81.64粗车粗车半精车半精车精车精车滚压（或抛光）滚压（

20、或抛光）IT7IT80.0250.25粗车粗车半精车半精车磨削磨削IT7IT80.40.8主要用于淬火钢，主要用于淬火钢，也可用于未淬火也可用于未淬火钢，但不宜加工钢，但不宜加工有色金属有色金属6粗车粗车半精车半精车精磨精磨粗磨粗磨IT6IT70.10.47粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨超精加工超精加工（或轮式超精磨）（或轮式超精磨）IT5 0.1）8粗车粗车半精车半精车精车精车精细车（金刚车）精细车（金刚车）IT6IT70.0250.4主要用于要求较主要用于要求较高的有色金属加高的有色金属加工工9粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨超精磨（或超精磨（或镜面磨）镜面磨）IT5以上以上 0

21、.05）极高精度的外圆极高精度的外圆加工加工10粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨IT5以上以上 0.05）项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（二）工序的划分与安排1.工序的划分（1）按安装次数划分工序（2）按所用刀具划分工序（3）按粗、精加工划分工序（4）按加工部位划分工序 a） b）图2-35 分序加工示意项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计对于数控车削加工来说以下两种原则使用较多：（1）按所用刀具划分工序 （2）按粗、精加工划分工序 图2-36 套类零件项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.加工顺序的安排（1）加工顺序的安排 图2-37 粗车示

22、意图 图2-38 先近后远加工路线2）先近后远1）先粗后精项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计3）先主后次4）基面先行5）先内后外、内外交叉（2）数控加工工序与普通工序的衔接 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计四、任务实施四、任务实施1.数控加工工艺分析（1）明确加工内容（2）选定毛坯（3）装夹定位方案 （4）工步顺序（5）选择刀具（6）加工路线项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计工步号工步内容刀具号刀具名称主轴转速进给量背吃刀量量具备注1车端面T01外圆车刀5500.230150游标卡尺手动2粗车外轮廓T01外圆车刀5500.435075mm千分尺自动3精车外

23、轮廓T02外圆精车刀8000.150.5自动4切断T03切槽刀项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计任务四任务四 设计数控加工的工序设计数控加工的工序 一、任务引入一、任务引入二、任务分析二、任务分析三、知识准备三、知识准备四、任务实施四、任务实施五、任务评价五、任务评价项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计一、任务引入一、任务引入1.任务描述：如图2-39所示凸块零件图样，生产纲领：试制5件。图2-39 凸块（方盘类）零件图项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.知识目标：（1）掌握合理确定加工路线的方法；（2）熟悉加工过程分析；（3）掌握数控加工的工序设计。3.技

24、能目标：（1）会合理选择工艺装备、定位加紧方式；（2）掌握切削用量选择方法；（3）会选择合理的进给路线。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计二、任务分析二、任务分析1.在工序设计中，涉及每一道工序的具体内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧装置及刀具运动轨迹等，这些是后续数控编程的工艺基础。2.数控加工工序设计的主要任务是进一步将本工序的加工内容、工艺装备、加工路线、定位加紧方式、切削用量等具体确定下来，为编制加工程序做好充分准备。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计三、知识准备三、知识准备（一）工装设备的选择工艺装备主要包括夹具、刀具和量具等。1.夹具的选择（1）推行标准化、

25、系列化和通用化。（2）发展组合夹具和拼装夹具，以降低生产成本。（3）提高精度。（4）提高夹具的高效自动化水平。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（1）数控车床夹具）数控车床夹具1）三爪自定心卡盘）三爪自定心卡盘2）四爪单动卡盘）四爪单动卡盘 图图2-40 三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘 图图2-41 四爪单动卡盘四爪单动卡盘项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计图2-42 花盘及附件3）花盘）花盘项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（2）数控铣床夹具）数控铣床夹具 图2-43 平口钳a)非回转式 b) 回转式项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.刀具的选

26、择（1）可转位车刀的种类（2）数控车床刀具的选择应综合考虑机床、工件等情况。1）在刀具选择前必须确定与机床有关的因素：机床类型：数控车床、车削中心。刀具附件：刀柄的形状和直径，左切或右切刀柄。主轴功率。工件夹持方式。2）考虑以下与工件有关的因素：工件形状：稳定性。工件材质：硬度、塑性、韧性、可能形成的切屑类型。毛坯类型：锻件、铸件等。工艺系统刚性：机床夹具、工件、刀具等。表面质量。加工精度。背吃刀量和进给量。刀具寿命。 （3）断屑槽 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计3.量具的选择单件小批量生产应选择通用量具，如游标卡尺、千分尺、百分表等，大批大量生产应选择各种量规和设计一些高生产

27、率的专用检具。量具的精度必须与加工精度相适应。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（二）加工路线的确定（1）加工路线应保证被加工工件的精度和表面质量。（2）在保证加工精度的前提下，应尽量缩短加工路线，减少刀具的空行程，提高生产率。图2-44 最短加工路线选择项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（3）最终轮廓由一次进给完成。图2-45 铣削内腔的三种进给路线项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（4）在数控铣床上铣削外轮廓时，为防止刀具在切入、切出时产生刀痕，铣刀的切入和切出点应沿工件轮廓曲线的延长线上切向切入和切出工件表面，以保证工件轮廓的光滑过渡。 图2-46 铣

28、削外轮廓时切入切出方式 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（5）镗孔加工时，若位置精度要求较高时，加工路线的定位方向应保持一致。图2-47 镗孔加工路线 （6）加工路线应尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以简化编程工作。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（三）切削用量的选择1.切削用量的选择（1）背吃刀量的选择1）粗加工时 2）半精加工时 3）精加工时 （2）进给量的选取 （3）主轴转速的确定1）车外圆时主轴转速 2）车削螺纹 项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计2.选择切削用量时需注意的问题（1）螺纹车削尽可能采用高速车削，以实现优质、高效生产。（2）当加

29、工工件直径有变化时，尽可能采用恒线速度进行加工。（3）尽可能使刀具能完成一个零件或一个工作班次的加工工作，大件精加工尤其注意避免中间换刀，确保刀具能完成一次加工。（4）采用高速加工机床进行加工时，切削用量的选择原则不同于传统切削加工。（5）在选择进给量时, 还应注意零件加工中的某些特殊因素。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计四、任务实施四、任务实施1分析零件工艺性能2选定加工内容3选用毛坯或明确来料状况4确定装夹方案5确定加工方案6.确定加工顺序、选择加工刀具7确定加工路线图2-48 加工路线图项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计8.填写工序卡片项目二项目二 数控加工工艺

30、设计数控加工工艺设计任务五任务五 制作数控加工的工艺文件制作数控加工的工艺文件 一、任务引入一、任务引入二、任务分析二、任务分析三、知识准备三、知识准备四、任务实施四、任务实施五、任务评价五、任务评价项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计一、任务引入一、任务引入1.任务描述本任务需要正确绘出数控加工编程任务书、数控加工工序卡、数控加工工艺卡、数控刀具卡、数控加工程序单。2.知识目标（1）理解数控加工的工艺文件；（2）了解数控加工工艺标准。3.技能目标（1）掌握常用文件格式；（2）会编制工艺文件。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计二、任务分析：二、任务分析：工艺路线、工序等设计好后,以表格（卡片）形式记录下来的技术文件就是工艺文件。这些技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具切削用量及其它技术问题。项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计三、知识准备三、知识准备（一）数控加工编程任务书工艺科数控编程任务书产品零件图号任务书零件名称使用数控设备共 页 第 页主要工序说明及技术要求：编程收到日期经手人编制审核编程审核批准项目二项目二 数控加工工艺设计数控加工工艺设计（二）