铣削零件加工工艺分析与编程模板

掰南工业职业技木号就

HunanIndustryPoIytechnic

专业工程实践

类别_____________机械制造_______________

题目________________________________________

系名称机械工程系

专业及班级____________数控八班______________

学生姓名_______________________

学号___________________________

指导教师_______________________

完成日期年月日

目录

摘要..............................................................1

Abstract..........................3

第一章绪论......................................................4

1.1数控技术定义及其发展趋势................................4

1.2叶轮作用及其分类........................................5

1.3本文关键研究内容........................................6

第二章零件铳削加工工艺分析.....................................7

2.1铳削加工工艺概述........................................7

2.2毛坯选择.................................................7

2.3机床选择................................................11

2.4选择夹具及装夹方案确实定...............................13

2.5刀具选择................................................16

2.6切削用量选择............................................19

2.7薄壁特征加工工艺分析...................................19

2.8本章小结...............................................19

第三章零件数控仿真加工........................

3.1加工方法及加工路径选择................

3.2零件一下表面加工......................

3.3零件一上表面加工......................

3.4零件二下表面加工......................

3.5零件二上表面加工......................

第四章设计总结................................

致谢............................................

参考文件43

摘要

本文关键研究了半开式曲线叶轮轮廓和孔数控铳削工艺、工装和在此基础上数控铳床

程序编制。关键设计内容有：完成该零件工艺规程（包含工艺简卡、工序卡和数控刀具卡）

和关键工序工装设计，绘制零件图，G代码编制该零件数控加工程序。本设计关键在于零

件工艺性分析、毛坯选择及薄壁件工艺分析。经过对该零件工艺分析，合理制订零件加工

工艺，从而加工出符合工作要求叶轮。

关键词：数控加工工艺、数控编程、薄壁件

Abstract

onthisbasis,theprogrammingoftheCNCmillingprocess,tolling,andonthis

basis,theprogrammingofthetheCNCmillingmachine.focusesonthedesignof

theCNCmachiningfixtureparts,themaindcsignclcmcntsarcthecompetitionos

thepartofthetechnicalrules(includingcraftsimplecards,processcardsandCNC

toolcard)andthemainprocessesoftoolingdesign.Anddrawtheparts

diagram.PreparedwiththeG-codeCNCmachiningofthepartprogram.

Keywords:CNCmachining,CNCprogramming,thin-walledparts

第一章绪论

1.1数控技术概念和发展概况

数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微

电子技术、信息处理技术等多学科交叉综合技术，是多年来应用领域中发展十分快速一项

综合性高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件加工而出现，是实现自动化、数

字化、柔性化、信息化、集成化、网络化基础，是现代机床装备灵魂和关键，有着广泛应

用领域和宽广应用前景。

中国外数控系统发展概况：伴随计算机技术高速发展，传统制造业开始了根本性变革,

各工业发达国家投入巨款，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新制造模式。在现代

制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控

制等高新技术于一体，含有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动

化、集成化、智能化起着举足轻重作用。现在，数控技术正在发生根本性变革，由专用型

封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数

控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、

神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中能够自动修

正、调整和赔偿各项参数，实现了在线诊疗和智能化故隙处理；在网络化基础上，CAD/CAM

和数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制群控加工。

二十一世纪数控装备将是含有一定智能化系统，智能化内容包含在数控系统中各个方

面：为追求加工效率和加工质量方面智能化，如加工过程自适应控制，工艺参数自动生成;

为提升驱动性能及使用连接方便智能化，如前馈控制、电机参数自适应运算、自动识别负

载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面智能化，如智能化自动编程、智能

化人机界面等：还有智能诊疗、智能监控方面内容、方便系统诊疗及维修等。

1.2叶轮发展

叶轮既指装有动叶轮盘，是冲动式汽轮机转子组成部分。又指轮盘和安装其上转动叶

片总称。还指轮盘和安装其上转动叶片总称。

今天离心泵和离心压缩机，在效率上，已高达90%以上，在规格上，也已由儿瓦到儿

兆瓦。在应用范围上，己用来处理高温，高压下多种液体，气体。所以，整个工业越来越

依靠于叶轮机械。叶轮结构组成了复杂，多种用途流体机械。尽管叶轮快速发展是在最近

60年中，不过，它有着和现代工业同时发展漫长历史。我们在此所展示正是这段历史。叶

轮是使用最广泛涡轮机械，而且，它将会继续成为关键研究，发展课题。被认为已起到叶

轮作用，最原始机械，是1772年，在圣多明各一个废弃葡萄牙人铜矿里被发觉，它有10

个木制双弯叶片，当初没有些人知道怎么使用它。直到15世纪，它几乎全部一直代表着

那个时代特征。早在16世纪，离心式风扇就已用作矿井通风设备了。

图1.1叶轮

早期世界上叶轮制造关键是焊接制造，因为其无法满足大多数工作要求，现在叶轮制

造工艺不停提升，用以满足其工作要求。本文介绍是整体式材料制造叶轮工艺，图1.1半

开式曲线叶轮，就是整体式叶轮一个，也是本文工艺分析对象。

1.3本文关键研究内容

本文研究是半开式曲线叶轮加工工艺设计•，叶轮在现代工业发展中占相关键地位，所

以能否生产出既符合工作要求又满足机械加工中经济性零件是本文关键能容，而决定零件

能否满足上述要求关键在于能否制订出合理加工工艺。

其中，第一章为绪论，第二章讲述是零件加工工艺分析，第三章为零件加工仿真，第

四章为总结。本论文关键工作包含绘制二维CAD图、三维UG图绘制、选择设备、切削用

量确实定、刀具选择、数控加工工艺卡、零件加工手工编程、UG自动编程、刀具轨迹路径。

然后经过对半开式曲线叶轮零件仿真加工，掌握机械加工工艺设计，制造工艺编制，掌握

零件加工中基准、定位、工艺和工装等基础知识；熟悉机械设计过程，并经过工艺设计掌

握处理机械制造工艺问题方法，会利用数控专业知识对零件进行编程、数控操作加工和仿

真。

第二章零件铳削加工工艺分析

2.1铳削加工概述

铳削加工是应用相切法成型原理，用多用回转体刀具在铳床上对平面、台阶面、沟槽、

成型面、型腔面、螺纹表面进行加工一个切削加工方法。它是现在应用最广泛加工方法之

一。铳削加工时，铳刀旋转运动是主运动、铳刀或工件沿坐标方向直线运动或回转运动是

进给运动，不一样坐标运动配合联动和不一样形状刀具相配合，能够实现不一样类型表面

加工。而数控铳削加工工艺分析通常要注意以下多个标准：

1、零件图尺寸标注应符合编程方便标准。

2、要根本读懂零件图样。

3、要分析透零件加工工艺性。

4、要研究分析零件精度。

5、要研究分析零件定位精度。

6、要研究分析零件毛坯和材料。

2.2毛坯选择

图2.1零件一叶轮

因为本文关键研究图2.1叶轮加工工艺设计，叶轮在早期中国关键是用焊接制造出来,

制造出来产品往往无法满足很多工作要求，本文讲述是整材制造叶轮，所以在选材上要考

虑材料是否满足其工作工艺性、力学性能、使用性等方面要求。而机械零件常见毛坯类型

有铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件等，每种

类型毛坯全部能够有多个成形方法，在选择时我们遵照标准是：在确保毛坯质量前提下，

努力争取选择高效、低成本、制造周期短毛坯生产方法。通常毛坯选择步骤是：首先由

设计人员提出毛坯材料和加工后要达成质量要求，然后再由工艺人员依据零件图、生产

批量，并综合考虑交货期限及现有可利用设备、人员和技术水平等选定适宜毛坯生产方

法。具体要考虑原因有以下几方面：

1、满足降低生产成本要求

要降低毛坯生产成本，必需认真分析零件使用要求及所用材料价格、结构工艺性、生

产批量等各方面情况。首先，应依据零件选材和使用要求确定毛坯类型，再依据零件结构

形状、尺寸大小和毛坯结构工艺性及生产批量大小确定具体生产方法，必需时还可按相关

程序对原设计提出修改意见，以利于降低毛坯生产成本。

(1)生产批量较小时毛坯选择

(2)生产批量较大时毛坏选择

2、满足材料工艺性能要求

金属是制造机械零件关键材料，一旦材料确定后，其材料工艺性能就是影响毛坯成形

关键原因，表2.1.1给出了常见金属材料所适用毛坯生产方法。

表2.1.1常见材料毛坯生产方法

7札

低一中「灰〃铝V铜”不o工模•

碳一碳，碳”铸合♦,合*J最具具〃塑料〃椽胶，

生产3法

钢。钢一钢c铁。金c金「钢，钢眇

砂型铸造口OP0^OPOP0dOPP

金属型

PA0d0POPPP

铸造~

压力铸造nPPooOP0cPpPP

熔模铸造7OP0KPPOPPP

锻造一07G)0o0*O*1。♦45P

冷冲压一OPOPOPo0P0。OPpOP

粉末冶金QOP0cPOPPOPPP

焊接O*30,ooOP©♦,OPO*3O43P

挤压型材一OPpppOPQPQpQPOP

冷拉型材「OPOPOPpOP匚）ppOP0K

口J压制

备注一APApPpd可压制》

及吹塑*

注：表中”表示材料适宜或可以采用的毛坯生产方法。.

3、满足零件使用要求

零件使用要求关键包含零件结构形状和尺寸要求、零件工作条件（通常指零件受力情

况、工作环境和接触介质等）和对零件性能要求等。

（1）结构形状和尺寸要求。

（2）力学性能要求。

（3）表面质量要求。

（4）其它方面要求。

4、符合生产条件

为了兼顾零件使用要求和生产成本两个方面，在选择毛坯时还必需和本企业具体生产

条件相结合。当对外订货价格低于本企业生产成本，且又能满足交货期要求时，应该向外

订货，以降低成本。还要认真分析以下三方面情况：

（1）现代毛坯生产优异技术和发展趋势，在不脱离中国国情及本厂实际前提下，尽可

能采取比较优异毛坯生产技术c

（2）产品使用性能和成本方面对毛坯生产要求。

（3）现有毛坯生产能力情况，包含生产设备、技术力量（含工程技术人员和技术工人）、

厂房等方面情况。

总而言之，毛坏选择应在确保产品质量前提下，取得最好经济效益。而本零件属于半

开式曲线叶轮适于输送含有固体颗粒、纤维等悬浮物液体。半开式叶轮制造难度较小，成

本较低,且适应性强，多年来在炼油化工用离心泵中应用逐步增多，并用丁输送清水和近似

清水液体。

由该零件工作环境和制造成本，选择毛坯需要注意一下多个问题：

1）材料耐腐蚀能力。

2）切削加工性能。

3）材料耐磨性等。

其中叶轮常见材料有：铸铁、青铜、不锈钢、钵青铜、蒙乃尔合金、INCONEL和非金

属材料（包PPS塑料、酚醛树脂等等）。

因为本叶轮是用于适于输送含有固体颗粒、纤维等悬浮物液体，所处工作场所常年潮

湿，易使材料氧化，所以要考虑材料耐腐蚀性。工业上生产型材毛坏通常以棒料，块料为

主，考虑到零件外轮廓为圆柱形，所以不适合选择块料，再从其结构上可知零件侧面无其

它难加工特征，能够选择毛坯材料形状为棒料，零件适适用于含有固体颗粒、纤维等悬浮

物液体输送，毛坯材料耐磨性也要考虑在其中，在其常见材料中，45钢部分特征全部满足

叶轮要求，其成本也是叶轮常见材料中较为经济。所以选择毛坯材料为45钢。

图2.2零件一

零件一属于盘类零件（图2.2）,零件上有孔、凹槽、凸台、倒圆角、薄壁、螺纹等组

成，而轮廓由直线和圆弧组成。考虑到零件长、宽、高方向最大尺寸分别为120mm、100mm、

32mm,所以选择毛坯尺寸为直径124nlm、高34nmi45钢圆棒料。然后在车床上将其加工成直

径120mni圆棒，再用铳床加工出两个装夹面（以下图2.3）。

图2.3零件二

零件二属于盘类零件（图2.3）,零件上有孔、凹槽、凸台、倒圆角等组成，而轮廓由

直线和圆弧组成。考虑到零件长、宽、高方向最大尺寸分别为120刖、100mm、25mm,所以

选择毛坯尺寸为直径124砸、高27nmi45钢圆棒料。然后在车床上将其加工成直径120nlm圆

棒，再用铳床加工出两个装夹面（以下图2.4）。

图2.4毛坯

2.3设备选择

设备选择首先考虑零件需要哪一个加工或哪多个机床加工来完成。本文研究是叶轮铳

削加工工艺设计，所以首先选择应该放在铳床上加工，而数控铳床选择通常有以下多个标

准：

1、依据被加工零件尺寸选择。

2、依据加工零件精度要求选择。

3、依据加工零件加工特点来选择。

4、依据零件批量或其它要求选择。

对于大批量，用户可采取专用铳床。假如是中小批量而又是常常周期性反复投产话，

那么采取数控铳床是很适宜，因为第一批量中准备好多工夹具、程序等能够存放起来反复

使用。

2.3.1、本工艺选择数控铳床

由上述数控铳床选择标准，能够从以下多个方面选择铳床：

（1）零件尺寸。以下（图2.5）,零件毛坯分别由6120X34mm、6120X27nim45钢圆棒

料组成，而45钢圆棒料密度P为7.85g/cm3，所以由公式m=Pv能够算出，这两件毛坯

重量约分别为4kg、2.4kgo

（2）零件尺寸精度要求及表面粗糙度要求。签件关键尺寸以下图所表示，由此可知，

零件最高精度等级为IT7级，表面质量要求最高位Rai.6。通常经济型机床就能满足这个

要求。

(3)加工零件加工特点。由零件图和零件要求可知，半开式叶轮制造难度较小，成本

较低,且适应性强，零件轮廓关键由直线、圆弧等组成。零件四面无特殊需要加工特征，

无高难度复杂型曲面，不需要特殊装夹和定位，属于简单型零件。经济型机床也能满足这

个要求。

(4)零件批量或其它要求选择。零件为单件小批量生产。

由下图华中数控V600铳床技术参数可知，V600数控铳床最大载重量为500kg,本零件

重量分别为3kg、2.4kg加上夹具重量，总重量远远小于铳床额定最大载重，零件尺寸精

度最高等级为IT7,数控铳床加工能达成精度为IT9TT7。零件无特殊复杂特征，质询要

根据通常装夹加工就能够完成，再加上冬件是单件小批量生产，华中V600数控铳床全部

符合这个要求，且从加工成本考虑，在同一类型数控铳床中，华中V600数控铳床愈加经

济，所以本文选择机床为华中V600数控铳床。

华中数控V600铳床

』目内W*位，ft

机床型号VC600V600

teTMH工作台面枳■■800X400800X400

Tfifll3X1SI83X18H8

工作台・大承黛k«SOO500

X向、Y向、Z向行程■■600X410X510600X410X510

主■■面至工作台*距离125~635128735

工作台中Q至立柱◎轨面距离■■220〜630220-630

主轴主就*敛rpa60006000

主■电动机机率（连球30分）kV5.577.55.5/7.5

主■孔■度BT-40BT-40

送蛤速度切制进蛤域皮■■/■ini-eooo1〜6000

怏速移动谖陵■■/■tn1500015000

交流伺■电机招饨（X、Y、Z）N,11/11/1111/11/11

*度定位精度■■按JB/T8771.4799绻行KJB/T8329.IT99冰行

值黛定位H度■■按JB/T8771.4-199班行按JB/T8329.17999A行

刀具刀修容量12/16

挨刀时间（秒）S,c7

机床外套尺寸（fcx«xM>■■2500X2630X25502500X2630X2550

其它♦机・量kt45004500

总电■供应量kV1515

数控系或HNC-21M/22M华中数控・世纪，”数控系统

华中数控V600铳床技术参数

2.4夹具选择及装夹方案确实定

半开式曲线叶轮制造难度较低，本文中零件结构简单，不需要特殊装夹定位，而在选

择夹具时候有两个基础要求。一是：要确保夹具坐标方向和机床坐标方向相正琬固定；二

是：要协调零件和机床坐标系尺寸关系。通常零件加工，全部会采取通用夹具，当零件加

工批量不大时，应尽可能采取组合夹具、可调试夹具及其它通用夹具，来缩短生产准备时

间、节省生产费用。在成批量生产时，采取专用夹具，来提升效率。在选择夹具时还要确

保零件装卸要快速、方便、可靠。夹具上各部件应不妨碍机床对零件各表面加工。

2.4.1选择夹具

由2.2节，华中数控铳床V600技术参数，能够得到机床加工范围、工作台面积为

800X400mni,工作台最大承重为500kg,x、y、z方向行程为600X410X510mm。本零件为单

件小批量生产，且其毛坯含有两个已加工好装夹面如（图2.3）,符合台虎钳装夹要求及其

外形尺寸要求，由此选择机用台虎钳（以下图I本文选择是上海众球附件机床生产供给

德式机用平口钳，其特点是采取HT200铸铁材料加工而成，传动螺母采取QT400T8材料,

定位采取三点固定，稳定性好.不宜断，替换传统丝杆螺母。两钳口平行度和对导轨面垂

直度0.02min/100）nmo广泛用于铳床.刨床.钻床等进行多种平面.角度.沟槽.钻孔等加工，

且满足本零件加工要求。其部分技术参数以下（单位为刖）：

表2.3

产品名称型号规格钳口高度钳口宽支钳口张开度净重/毛重KG

德式机用平口钳Q41100SA-1411009018/20

德式机用平口钳Q45125SA31

德式机用平口钳Q60160SA-16016016045/50

德式机用平口钳Q65200SA-16520020067/75

德式机用平口钳Q70250SA-170250250105/115

漕式机用平口钳Q81300SA-181300300145/159

所以选择上海众球机庆附件生产供给德式机用平口钳中Q60160SA-1这个型号机用平

口钳（以下图2.6）。

图2.6机用平口不

2.4.2零件装夹方案

在选择定位基按时，应该减小装夹次数，尽可能做到在一次安装中能够把零件上全部

要加工表面全部加工出来C通常选择零件上不需要铳削加工表面或孔作为定位基准。对于

薄壁零件，选择定位基准应该有利于提升加工刚性，以减小切削变形。而且定位基准应该

和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度影响。应为零件毛坯本身已经有两个装夹面如

（图2.3）。

图2.7零件一

零件一装夹方法图2.7所表示，然后在零件下端装上挡块，限制其Z移、X转、Y转自

由度、再加上平口钳钳口挡块X移、X转、Y转、Z转四个自由度，所以零件经过这么装夹

以后已经合理定位了。然后将图己加工面作为零件精基准，加工反面叶轮。

图2.8零件二

零件二装夹方法如上图2.8所表示，一样在其下端加上挡块限制其Z移、X转、Y转自

由度、再加上平口钳钳口挡块X移、X转、Y转、Z转四个自由度，属于合理定位。因为图

加工面特征为对称型，这就意味着以这个面为精基准，受力愈加均匀，能够使得切削加工

过程中愈加平稳，然后在加工反面特征。

图2.9配合加工图

因为两个零件是配合件，假如单个零件加工，会因为尺寸公差缘故，会造成冬件间配

合不符合零件工作要求，所以采取先加工两个零件关键贴合面，再将两个零件配合起来，

加工图2.9所表示零件周围凹槽，这么做好处就是能很好确保零件密封性，更能满足其工

作要求。以下装夹方案平口钳能限制配合件Y移、X转、Y转、Z转，平口钳下方支撑面限

制是配合件Z移、Y转，也能很好固定零件，加工出符合工作要求零件。最终止果如以上

示意图所表示。

2.5刀具选择

刀具选择是在数控编程人机交互状态下进行。应依据机床加工能力、工件材科性能、

加工工序切削用星和其它相关原囚正确选择刀具及刀柄。刀具选择总标准是：安装调整方

便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求前提下，尽可能选择较短刀柄，以提升刀

具加工刚性。木工艺是基于零件特征来选择铳刀。零件关键特征分为凸台、凹槽、孔、边

圆角等，毛坯材料是45钢，数控铳削加工中刀具材料通常有：

1、高速钢。又称白钢，它含有W、Cr、Mo、V、Co等元素。其红硬性较低，适合

切削速度为17-30m/min,一旦切削温度过高，其切削加工性能就会下降。

2、硬质合金。硬质合金是硬度和熔点全部很高碳化物（WCTiC等），用comoni做

粘结剂制成粉末冶金产品°在中速和大切削中发挥出优良切削性能。常见硬质合金有铝钻

合金、铛钛合金等。其切削速度比高速钢愈加优越。

还有部分刀具材料为陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶金刚石（PCD）等,

又因为叶轮粗加工本论文采取是大切削、精加工采取是高速光刀。所以综合起来选择

刀具材料为硬质合金。硬质合金铳刀模型以下图所表示:

图3.1硬质合金铳刀

下面是从零件轮廓特征来选择刀具型号。

1.零件一

（1）平面粗加工。平面粗加工标准是：在确保零件精度基础上，采取大切深、大进给，

方便能确保零件最大生产率。零件一为叶轮部分，外部特征中需要注意一个特征是叶轮叶

片部分凹圆弧半径大小为R8.5以下（图2.4）,选择刀具标准是小于轮廓半径，还要确保

零件加工效率。所以选择是①16mm硬质合金立铳刀c零件一反面以下（图2.4）,其外轮

廓只需要考虑零件加工效率，而内轮廓需要考虑是岛屿和岛屿之间，能否容纳刀具，不造

成过切，另外内轮廓圆弧半径应该要比选择刀具半径大。

由图可知，需要注意圆弧分别为R6、R4,所以选择刀具型号为中10mm、①6mm硬质合

金立铳刀。

（2）平面精加工。精加工特点是：切削量小，加工速率快。再加上要取得较高表面粗糙

度，所以选择较小刀具，选择是中6mm硬质合金立铳刀。

（3）孔加工。零件一关键包含有一是精度7H螺纹孔和IT7级精度通孔（以下图所表示）。

首先分析是通孔，通孔尺寸①20H7nmi和之连接是M30X2TI7螺纹孔，因为其精度为IT7

级，所以需要用到钱刀加工，通常在用钱刀加工前底孔留下余量为0.3-0.5mm,所以选择

为①19nlm麻花钻，选择校刀为①20mm硬质合金被刀以下图。为了预防麻花钻钻偏，先选

择一个中3mm中心钻点孔。

麻花钻中心钻

其次是螺纹孔。此螺纹尺寸M30X2-7H,其基础尺寸为30nm1,查实用机械制造工艺设计

手册可知，螺纹小径为26.5mm,也即是说在加工螺纹前，孔尺寸为26.5-0.1倍螺距，其

基础孔能够用上述铳刀一次性加工出来，再用外径为①30nmi螺纹刀加工。

2.零件二

由零件二图纸可知，需要注意多个特征为①20H7通孔，①8H7通孔，还有R3mm边倒圆，

其中R31nm边倒圆需要用到R3mm圆角刀以下图所表示，①8mm通孔也要用到是⑦7.6mm麻

花钻，①81nm较刀，其它外形及型腔均能够用到零件一相关刀具。

圆角刀

3.装配加工

装配加工是图2.3所以装夹方案所表示，其腔内最小圆弧为R5mm,能够选择①8立铳

刀，又因为这个特征是在毛坯料圆周上，一般立铳刀直接下到影响切削加工，所以，先用

键槽铳刀直接下刀先加工一个基础槽，再进行型腔加工，键槽铳刀以下图

键槽铳刀

由以上分析能够得出本加工工艺刀具表以下:

表2.4刀具卡

编号刀具号刀具名称刀具作用直径/mm

1T01<M6立铳刀零件一外轮廓16

2T024>10立铳刀零件一底面10

3T0366立铳刀零件一精加工6

4T0468立铳刀装配加工16

5T0566键槽刀装配加工6

6T06<1>3中心钻加工定位孔3

7T07619钻头钻基础孔19

8T08力6圆角刀倒R3圆角11.85

9T09620较刀加工620H7孔20

10T1068钱刀加工68H7孔8

11T1167.6钻头钻小8H7基础孔7.6

12T12“30丝锥加工M30内螺纹30

2.6切削用量选择

合理选择切削用量标准是：粗加工时，以提升生产率为主，但也应考虑经济性和加工

成木；半精加工和精加工时，应在确保加工质量前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成

本C刀具耐用度，和零件表面粗糙度关键由刀具切肖L用量影响，而切削用量二要素由进给

量、背吃刀量、切削速度组成，其中切削速度对其影响最大。切削速度大小和刀具材料相

关，不一样材料有着不一样切削速度，下面关键介绍高速钢和硬质合金切削钢和铸铁切削

速度以下表：

表2.5切削速度

毛坯材料硬度(HBS)切削速度m/min

高速钢刀具硬质合金刀具

钢<22518-4266-150

225-32512-3654-120

325-4256-2136-75

铸铁<19021-3666-150

190-2609-1845-90

160-3204.5-1021-30

而不一样材料刀具在切削不一样材料毛坯时候，选择进给量也不一样，本文关键参考表2.6,

以下所表示：

表2.6进给量

每齿进给量fz(mm/z)

工件材料

粗铳精铳

高速钢铳刀硬质合金铳刀高速钢铳刀硬质合金铳刀

钢0.10-0.150.10-0.250.02-0.050.10-0.15

铸铁0.12-0.200.15-0.30

1、背吃刀量、侧吃刀量确实定

背吃刀量和侧吃刀量价实定关键依据机床、夹具、刀具、工件刚度和被加工零件精度

要求来决定。由此标准，再结合该工序所要确保表面粗糙度要求。

2、主轴转速、切削进给速度计算

(1)切削进给速度?是切削时单位时间内工件和铳刀沿进给方向相对位移，单位为

zww/min

F=fa(2-1)

式中：F——切削进给速度，单位为小帆/min；

力一一铳刀每齿进给量，单位为〃以/z；

〃——铳刀转速，单位为r/min；

z——铳刀齿数，单位为‘齿

(2)主轴转速(铳削)

lOOOv

n=------

M(2-2)

式中：匕——切削速度,单位为机/min；

d——铳刀直径，单位为""〃；

〃——主轴转速，单位为"min。

(3)孔加工时主轴转速

$JOOO-c

同(2-3)

式中：匕一一切削速度,单位为"/min；

d——切削刃选定点处所处对应工件或刀具回转直径，单位为〃“；

S——工件或刀具转速，单位为"min。

(4)进给速度计算

F=Sf(2-4)

式中：F---进给速度，单位为mm/min

/‘一一进给量，单位为nrni/r

S——工件或刀具转运，单位为“min。

(5)攻螺纹时主轴转速

一12()(),

S<-----K

P(2-5)

式中：P——工件螺纹螺距或导程，mm；

k保险系数，通常取80；

s——主轴转速，〃/min。

(6)攻螺纹时进给速度

攻螺纹时进给量选择决定于螺纹导程，因为使用了带有浮动功效攻螺纹夹头，攻螺纹

时进给速度可略小于理论计算值，即

FWPS(2-6)

式中：P——加工螺纹导程，皿n；

S——加工螺纹时主轴转速，“min。

总而言之，依据表2.5,能够得出不一样刀具切削不一样硬度材料时，切削速度是不

相同，因为45钢调质处理以后其硬度通常不超出HRC40,所以在选择切削线速度时候，选

择范围为66T50m/min,由此可知：

(1)①16.立铳刀粗加工Vc=66m/minA=o.zz=3

lOOOVc

n=同=1313r/min

^=Z：^=015X3X1313=591mm/min

(2)①16.立铳刀精加工Vc=80m/rninA=0.zz=3

lOOOVc

S=加=1592r/inin

^=f^n=()04X3X1592=191mm/min

(3)610立铳刀粗加工Vc=66m/min<=0.12加z=3

l()()()Vc

S=血=2101r/min

F=fzzn=Q.12X2X1062=254.9mm/min

(4)①10立铳刀精加工Vc=80m/min^=0.zz=3

lOOOVc

s二血=2547r/min

F=f：z〃=0.12X3X2547=916nlm/min

(5)①8立铳刀精加工Vc=80m/min力=0.05〃?〃?/zz=3

10()()%:

S=血=3184r/min

"二＜2/2=0.12X3X1062=1146nlm/min

(6)①3中心钻Vc=10mm/minf=0.08mm/r

lOOOVc

S=血=1061r/min

F=Sf=1061X0.08=85mm/min

(7)①19钻头Vc=25mm/minf=0.2mm/r

lOOOVc

S=血=/119r/min

F=Sf=724xO.2=83mm/min

(8)中8较刀Vc=5mm/minf=0.8mm/r

1()()()-

S=闻=314r/min

F=Sf=O.8x314=254mm/min

(9)①20较刀Vc=5mm/minf=0.8mm/r

S=〃=318r/min

F=Sf=O.8x318=254mm/min

(10)①12钻头Vc=20mm/minf=0.15mm

1000V-

S=血=530r/min

F=Sf=O.15x530=79.5mm/min

(11)(I)7.6钻头Vc=20mm/minf=0.15mm

1()()()%:

S=血=318r/min

F=Sf=O.15x749.3=47.7mm/min

(12)M30-7H丝锥Vc=4mni/minP=2mm

S=1200/2-80=520s/min

F<PS

F=520*2=1040mm/inin

下面表2.3是本工艺全部刀具切削参数：

表2.3刀具切削参数

刀具规格mm切削速度每分钟进给量转速每转进给量

①16立铳刀粗66m/min591mm/min1313r/min0.15mm/r

①16立铳刀精80m/min191mm/min191r/min0.04mm/r

10立铳刀粗66m/min254.9mm/min2101r/min0.12mm/r

中10立铳刀精80m/min916mm/min2547r/min0.05mm/r

中8立铳刀精80m/min1146mm/min3184r/min0.05mm/r

①3中心钻10m/min85mm/min1061r/min0.08mm/r

①19钻头25ra/min83mm/min419r/min0.2mm/r

①12钻头20ro/min79.5mm/min530r/min0.15mm/r

①7.6钻头20m/min47.7mm/min318r/min0.15mm/r

①20较刀5m/min254mm/min318r/min0.8mm/r

①8钱刀5m/min254mm/min314r/min0.8mm/r

2.7薄壁特征加工工艺分析

薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它含有重量轻，节省材料r结构紧凑

等特点。但薄壁零件加工是车削中比较棘手问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加

工中极轻易变形，使零件形位误差增大，不易确保零件加工质量。对于批量大生产，我们

可利用数控铳床床高加工精度及高生产效率特点，并充足地考虑工艺问题对零件加工质量

影响，为此对工件装夹、刀具几何参数、程序编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件

加工过程中出现变形，确保了加工精度，为以后愈加好加工薄壁零件提供了好依据及借鉴。

然而影响薄壁零件加工精度原因1、易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力作用下

2、轻易产生变形，从而影响工件尺寸精度和形状精度；（图1所表示）3、易受热变形：因

工件较薄，切削热会引发工件热变形，使工件尺寸难于控制；4、易振动变形：在切削力

（尤其是径向切削力）作用下，轻易产生振动和变形，影响工件尺寸精度、形状、位置精

度和表面粗糙度。

薄壁特

征

图2.6薄壁特征

本零件中薄壁特征图2.6所表示，其厚度为0.5mm,外壁直径为28mm,内壁直径为27mm,

属于经典薄壁特征，不过因为其是铳削类加工零件，不用考虑装夹中夹紧力，这个特征能

够用一下三种工艺来分析加工：首先，因为零件毛坯是圆棒料型材，所以能够考虑在车床

上加工，先用麻花钻钻一个基础孔，再用镶刀以较小切削用量加工。其次，直接在铳床上

加工，先用麻花钻钻一个基础孔，再用铳刀一较小切削用量加工到尺寸。最终，用车床加

工一个和内孔或外壁相配合圆柱配件或圆环配件，装配后再加工，这么好处是能预防薄壁

特征变形。加工时几点注意事项：

(1)工件要夹紧，以防在加工时打滑飞出伤人和扎刀；

(2)在铳削削时使用合适冷却液(如煤油)，能降低受热变形，使加工表面愈加好地达

成要求；

(3)安全文明生产。

2.8本章小结

本章节是整个设计最关键一部分。关键是因为这个章节讲述了半开式曲线叶轮加工工

艺分析，包含叶轮毛坯选择，零件加工设备选择，数控刀具选择，装夹方案及夹具选择，

切削用量选择。和联络实际加工中所出现问题，而且怎样去处理。本部分工艺设计对实际

加工起着重大意义。工艺科学性、合理性能够确保工件加工质量及效率，对后面仿真加工

其着决定性作用。

第三章零件仿真加工

3.1加工方法及加工路径选择

图3.2零件一

零件一为叶轮部分，毛坏形状为带装夹面圆棒料，所以在选择粗精基准时侯要尤其注

意，由下图3.3零件三视图可得，零件一下表面为对称图形，支撑面积大，在零件切削加

工过程中，能使加工愈加平稳，所以零件一加工路径为先以毛坯任一个端面为粗基准加工

零件底面，再以这个加工完成基准加工叶片部分，紧接着加工螺纹和孔。

图3.3

零件二为叶轮配合部分，毛坯形状为带装夹面圆棒料，所以在选择粗精基准时候要尤

其注意，由下图零件三视图可得，零件一下表面较上表面，支撑面积大，在零件切削加工

过程中，能使加工愈加平稳，且上表面有个薄壁特征需耍特殊注，意所以零件加工路

径为先以毛坯任一个端面为粗基准加工零件底面，再以这个加工完成表面为精基准零件二

上表面，紧接着加工孔和倒角。

图3.5零件二三视图

3.2零件一加工

1.零件一下表面加工

00103（零件一下表面第一层加工程序）

G54G90G17G40

M03S800

G00Z50X-60Y50

G01Z-6F100

G41X-55D01

G01X-32.249Y47

G03X26.382R35

G01X32.249

G02Y-47R114

G01X26.382下表面

G03X-26.382R35

G01X-32.249

G02Y47R114

G00Z10

X20Y20

GO1Z1F1OO

G91G03X0Y0Z-11-5J0

G42G01X25.737Y42.043

G02X33.526Y42.332R6

M05

M30

00104（内腔加工程序）

G54G90G17G40

M03S600

G00Z50

M98P2

G24X0

M98P2

G24Y0内腔

M98P2

G25X0

M98P2

G25Y0

G00Z50

M05

M30

%2子程序

G00X22Y22

G00Z10

G01Z1F200

G91GO3XOYOZ-1L5I5J0E1OO

G90G03X22Y0I5J0

G42G01X24D01

X43Y24

X54Y0

G03X51.708Y15.564R57

G03X42.963Y19.031R6

G01X410230Y18.031

X36.230Y26.691

X37.963Y27.691

G03X39.333Y36.999R6

G01X33.526Y42.332

G03X25.735Y42.043R6

G02X0Y32R38

G40G01Y31

G01Z10

M99

图3.2零件一下表面加工效果图

2.零件一上表面

00101（零件一下表面轮廓加工程序）

%0101

G54G90G17G40

M03S0600

G00Z50

X70Y0

G42G01X65D01F100

X20

G03X20Y0T-20J0

GO1X65

G40X70

G00Z50

M05

M3O

00102（零件一上表面叶片加工程序）

G54G90G17G40

M03S