轴套类零件加工工艺设计及数控编程加工Word格式.docx
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工程师
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日期
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执行情况
指导教师
签字
2012.11.26-2012.12.7
查找资料，选题
2012.12.8-2012.12.30
完成论文的初稿
2012.12.31-2013.1.20
完成论文二稿的写作
2013.1.21-2013.2.15
完成论文的终稿及格式修改
2013.2.16-2013.3.4
定稿，打印论文，做好答辩的准备
2013.3.5-2013.3.18
论文答辩
教师对进度计划
实施情况总评
签名：
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一
毕业设计（论文）中期检查记录表
学生填写
毕业设计（论文）题目:
子弹头数控车削加工与工艺设计
学生姓名:
何敏
学号：
7135801030113
专业：
数控技术
指导教师姓名金江
职称:
工程师
检查
教师填写
毕业设计（论文）题目工作量
饱满
一般
不够
毕业设计（论文）题目难度
大
适中
毕业设计（论文）题目涉及知识点
丰富
比较丰富
较少
毕业设计（论文）题目价值
很有价值
价值不大
学生是否按计划进度独立完成工作任务
学生毕业设计（论文）工作进度填写情况
指导次数
学生工作态度
认真
较差
其他检查内容：
存在问题及采取措施:
检查教师签字:
年月日
院（系）意见
（加盖公章）:
年月日
摘要
车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。
车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。
车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。
车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。
本文主要论述了轴套类零件加工工艺及设计编程，通过UG画出零件图及编写程序，利用数控车床软件仿真避免次品的产生和材料浪费，对零件进行工艺分析，通过CKA6150机床进行加工实体，很好的利用仿真软件与机床的有机结合，加工出合格产品。
此外本文还介绍了刀具的选择和运用以及在加工过程中的注意事项等，分析了如何根据零件的几何形状特点设计加工工艺和操作步骤，以及操作过程中的相关参数选择。
实践证明，在数控加工中，根据零件的不同部位的技术要求，合理安排不同的加工工艺，设置合理的加工参数，选择合理的加工道具，不仅可以提高加工效率，保证质量，而且还减少工具损耗。
关键词：
车削加工零件的工艺分析编写程序
Abstract
Turningtheworkpieceinalatheusingmethodoftoolrotationrelativetotheworkpiececutting.Cuttingmachiningismainlycomposedofworkpieceinsteadofcuttingtoolsavailable.Turningisthemostbasicmachiningmethod,themostcommon,occupiesaveryimportantpositionintheproduction.Turningforprocessingrotaryworkpiecesurface,mosthastherotationsurfacecanbeprocessedwiththemethodofturning,suchastheexternalcylindricalsurface,conicalsurface,andface,groove,threadandrotaryformingsurface,thetoolismainlyusedtools.
Thispapermainlydiscussesthesleevepartsmachiningprocessandprogramdesign,throughtheUGtodrawthepartsdiagramandprogram,usingthenumericalcontrollathesimulationsoftwaretoavoidthedefectiveproductsandmaterialwaste,theprocessanalysistoparts,processingentitythroughthewidenumber980machinetool,theorganiccombinationofsimulationsoftwareandthemachinetogooduse,processingqualifiedproduct.
Inaddition,thispaperalsointroducestheselectionanduseoftoolsandintheprocessofattention,analyzeshowtoaccordingtothepartgeometrycharacteristicsofthedesignprocessandsteps,selecttherelevantparametersandoperatingprocess.Practicehasproved,inNCmachiningparts,accordingtotherequirementsofthedifferentpartsofthetechnology,reasonablearrangementofdifferentmachiningprocess,settingprocessingparametersreasonably,choosethereasonableprocessingtools,notonlycanimprovetheprocessingefficiency,ensurethequality,butalsoreducethetoolwear.
KeyWords:
TurningPartsoftheprocessanalysisWriteaprogram
第一章绪论
科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。
他不仅能够提高品质质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件，但是采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资，以及较长的生产周期，只有在大批量的生产条件下，才会有显著的经济效益。
为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的，能够适应产品频繁变化的“柔性”自动化机床。
数控机床才得已产生和发展。
数控技术是数字控制（NumericalControl）技术的简称。
它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。
利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。
采用数控技术的控制系统称为数控系统（NumericalControlSystem）。
根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。
第二章轴零件材料选择及工艺分析
第一节零件分析
图2.1子弹头车削加工图
一、尺寸精度
子弹头是轴类零件的一种，所以轴是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～IT9，精密轴颈可达IT5。
套的外径精度相对于内径精度来说要相对高一些。
该零件总长度为58.41mm，Φ13的槽上偏差为0，下偏差为0.08精度要求非常高。
Φ18外圆的上偏差为0,下偏差为-0.02。
最左端外圆直径为30。
上偏差为-0.07，下偏差为-0.02。
套的总长度为44mm。
套的小径为30，上偏差为0.09下偏差为0。
套与轴的配合处的公差为正负0.06。
二、表面粗糙度的要求
根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。
例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra1.6～6.3μm。
随着机器运转速度的增大和精密度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
该零件表面粗糙度除了配合处的公差为1.6μm，另外均为3.2μm。
三、位置精度的要求
位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。
根据使用要求，规定高精度为0.001～0.005mm，而一般精度的轴为0.01～0.03mm。
如图2.1所示，Φ30mm的同轴度公差为0.05mm，Φ30mm的内径与套的断面的垂直度为0.02mm。
第二节零件毛坯的选择
毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切学性能、没有经过热处理、等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。
轴毛坯下料长为Φ50mm×
128mm。
套毛坯下料长为Φ70mm×
30mm。
合理的标注尺寸
零件图上的重要尺寸直接标注，在加工时使用工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。
并列运行供30000KW电机试车。
2#主变ΔUK2%=8.76%，3#主变ΔUK3%=8.67%。
根据上式可得：
ΔUK%=（8.76-8.67）/8.70*100%=0.6%＜5%
因此，2#和3#主变满足并列运行的短路电压差值的要求。
第三节零件的安装
数控车床上零件的安装方法与普通车床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案。
一、零件意安装应注
1．力求设计、工艺与偏程计算的基准统一，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确性。
2．尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。
根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。
三爪自定心卡盘可以自定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。
第四节刀具的选择
选用φ５㎜中心钻钻削中心孔。
粗车及平端面选用９０°
硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选kr′=35º
。
精车选用90°
硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金60°
外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.15～0.2㎜。
将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中见表2.1，以便编程和操作管理
表2.1控加工刀具卡片
产品名称或代号
轴类零件
零件名称
典型轴
零件图号
图2.1
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径
备注
1
T01
5中心钻
钻5㎜中心孔
2
T02
硬质合金90º
外圆车刀
车端面及粗车轮廓
右偏刀
3
T03
硬质合金60º
外螺纹车刀
精车轮廓及螺纹
0.15
编制
审核
批准
共页
第页
第五节切削用量的选择
一、切削用量的选择原则
1．背吃刀量的选择：
轮廓粗车循环时选ap=3㎜，精车ap=0.25㎜；
螺纹粗车循环时选ap=0.4㎜，精车ap=0.1㎜。
2．主轴转速的选择：
车直径和圆弧时，查表选粗车切削速度vc=90m/min精车切削速度vc=120m/min。
然后利用公式vc=πdn/1000技术主轴转速n（粗车直径D=60㎜，精车工件直径取平均值）；
粗车500r/min精车1200r/min。
车螺纹时，参照式计算主轴转速n=320r/min。
3．进给速度的选择查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式Vf=nf计算粗车、进给速度分别为200m/min和180m/min。
综合前面分析的各项内容，并将其填入表1.2所示的数控加工工艺卡片。
此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。
主要内容包括：
工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。
表2.2数控加工工艺卡片
单位名称
产品名称或代号
零件名称
零件图号
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
三爪卡盘和活动顶尖
数控中心
工步号
工步内容
刀具规格㎜
主轴转速r/mm
进给速度
mm/min
背吃刀量
mm
备注
平端面
T02
25×
25
500
手动
钻中心孔
T01
F5
950
粗车轮廓
200
自动
4
精车轮廓
T03
1200
180
0.25
5
粗车螺纹
320
960
0.4
6
精车螺纹
0.1
审核
批准
年月日
共页
第页
第三章编写程序数控加工程序
第一节编写程序
%0001
M03S01
G00X100Z100
T0101（90°
外圆刀）
G00X20Z2
G71U1R1F50
G71P1Q1U0.5W0.1
G0X0
Z0
G03X3.63Z-1.16R2
G03X12Z-20.11R45
G01X13
X14Z-22.11
Z-28.11
X18Z-31.11
Z-69.57
T0202（螺纹刀）
G00X20Z-64.07
G01X13F20
Z-65.57
G00X100
Z100
T0303（切槽刀）
G00X20Z-73
M30
第四章套类零件的编程与加工
第一节材料选择与分析
选择正确的加工方法，加工方法的选择原则是保证加工表面的加工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要求等全面考虑。
零件上比较精密表面的加工，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还是不够的，还应正确的确定从毛坯到最终成形的加工方案
用数控车床加工如图所示的简单套类零件，工件长度为44㎜，外圆两个阶台尺寸分别为Φ45㎜，Φ65㎜，并有一个C1倒角。
内孔两个阶台尺寸分别为Φ30㎜，52㎜，内孔中两阶台端面垂直度要求为0.02㎜，有一个C5倒角和一个4㎜×
2㎜的内槽。
加工顺序为：
预备加工----车端面----粗车右端轮廓----精车右端轮廓----粗车内孔----精车内孔----切内槽----工件调头----车端面----粗车左端轮廓----精车左端轮廓。
图4.1套类零件图
图中所示为简单套类零件，该零件表面由两个阶台组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，零件尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；
轮廓描述清楚完整；
零件材料为45号钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。
套类零件是机械加工中常见的一种加工形式，套类零件要求除尺寸、形状精度外，内孔一般作为配合和装配基准，孔的直径尺寸公差等级一般为IT7，精密轴套可取IT6，孔的形状精度应控制在孔径公差以内。
对于长度较长的轴套零件，除了圆度要求以外，还应注意内孔面的圆柱度，端面内孔轴线的圆跳动和垂直度，以及两端面的平行度等项要求。
第二节套类零件的装夹方案
套类零件的内外圆、端面与基准轴线都有一定的形位精度要求，套类零件精基准可以选择外圆，但常以中心线及一个端面为精加工基准。
对不同结构的套类零件，不可能用一种工艺方案就可以保证其形位精度要求。
根据套类零件的结构特点，数控车加工中可采用三爪卡盘、四爪卡盘或花盘装夹，由于三爪卡盘四年定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。
对于能一次加工完成内外圆端面、倒角、切断的套类零件，可采用三爪卡盘装夹；
较大零件经常采用四爪啦盘或花盘装夹；
对于精加工零件一般可采用软卡爪装夹，也可以采用心轴上装夹；
对于较复杂的套类零件有时也采用专用夹具来装夹。
第三节刀具的选择
加工套类零件外圆柱面的刀具选择与轴类零件相同。
加工内孔是套类零件的特征之一，根据内孔工艺要求，加工方法较多，常用的有钻孔、扩孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔等。
套类零件一般包括内外圆、锥面、圆弧、槽、孔、螺纹等结构。
根据加工需要，常用的刀具还有粗车镗孔车刀、精车镗孔车刀、内槽车刀、内螺纹车刀以及特殊形状的成型车刀等。
第四节切削用量的选择
根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度（计算过程略），并将结果填入工序卡中。
背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。
粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；
精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.1～0.4㎜较合适。
第五节切削液的选择
套类零件在数控车加工比轴类零件有更大的难度，由于套类零件的特性使的切削液不易达到切削区域，切削区的温度较高，切削车刀的磨损也比较严重。
为了使工件减少加工变形，提高加工精度，应根据不同的工件材料，选择适合的切削液浇注位置。
切削液分为两大类，第一种是乳化液，这类切削液比热容很大，粘度小，流动性好可以吸收大量热，但因其含水量大容易使工件生锈。
第二种是切削油其是由少量添加剂和矿物质组成，这类切削液比热容小流动性小，主要是润滑作用。
根据加工性质选择粗加工，加工余量很大时产生大量的热这时应该选择乳化液。
精加工时为了保证其精度延长刀具寿命应该选择切削油或者高浓度的乳化液，本次应选择乳化液。
第六节填写加工刀具和工序卡
表4.1简单套类零件的加工刀具和工艺卡
图4-1
数控车床加工工序卡
机床型号
CKA6150
简单套类零件
机床编号
刀具表
量具表
刀补号
刀具名称
刀具参数
量具名称
规格（mm/min）
01
93º
D型刀片
游标卡尺
千分尺
0～150／0.02
50～75／0.01
02
91º
镗孔车刀
T型刀片
内径百分表
25～50／0.01
T08
08
钻头Φ28
工序
工艺内容
切削用量
加工性质
S（r/min）
F（mm/r）
ap（mm）
车端面确定基准
800
0.2～0.3
自动
2
钻孔
300
手动
3
车Φ45㎜外圆
0.1～0.2
0.5～2
4
调头软爪夹Φ45外圆，车端面确定基准
1000
0.05～0.1
0.5～1.5
5
车Φ65㎜外圆
6
镗孔至尺寸
0.3～3
第五章套类零件编写加工程序
根据图4.1件，分析了工件内外圆及内槽的加工路线，并且确定了加工时的装夹方案，以及采用的刀具和切削用量，根据工艺过程按工序内容划分三个部分，并随影编程三个程序以完成加工。
机床钻孔、车Φ45㎜外圆的程序
%0001；
N1；
G99M03S800T0101；
G00X200.0Z150.0；
G00X68.0Z2.0；
M08；
G71U1.5R0.5；
G71P10Q20U0.5W0.05F0.15；
N10G00X0；
G01Z-16.0；
N20G00X68.0；
G99M03S1200T0101；
G00X200.0Z150.0；
G70P10Q20；
M05；
M30；
机床车Φ65㎜外圆的程序
00002；
N1；
G99M03S800T0101；
N10G00X65.0；
G01Z-28.0；
N20G00G40X68.0；
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