数控加工程序设计 毕业论文Word文档格式.doc
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5.2装夹方案 12
第6章量具、刀具的选择 15
6.1量具的选择 15
6.2刀具的选择 15
6.2.1刀具选择原则 15
6.2.2数控加工刀具的要求 15
6.2.3刀具的材料 15
6.2.4刀具的几何角度的选择 15
第7章加工工艺路线的确定 17
7.1加工方案的选择 17
7.2工序的安排及确定 18
7.3工序的划分 18
7.4加工路线的确定 19
7.5工序加工余量的确定 19
第8章切削用量的确定 21
8.1车削切削用量的确定 21
8.2铣削切削用量的确定 24
8.2.1铣削用量 24
8.2.2切削用量的选择原则 25
8.2.3切削用量的确定 25
第9章半轴器的加工 27
9.1出现的问题及解决方法 27
9.2NC程序 27
结论 31
致谢 32
参考文献 33
附录 34
第1章零件图工艺分析
1.1零件图的审查
该零件是半轴器，为典型的轴类零件，尺寸要求如图1-1所示：
图1-1
技术要求：
1.去毛刺倒角，未注倒角1×
45°
2.热处理正火H180～200
3.凹台两侧面高频淬火，HRC45～50，层深1.5～2mm
通过画图与分析，该零件各个部分尺寸标注清晰、完整，技术要求合理，所以该图正确完整。
1.2零件的图样分析
1.2.1零件的形状及加工内容
该零件由外圆、内孔、凹槽和键槽四部分组成，零件的外形尺寸为Φ70×
42mm，外圆尺寸为Φ70×
12mm和Φ32×
30mm，内孔为Φ18的通孔，键槽宽度为8mm，宽10mm深8mm的凹槽。
倒角分别有2×
、R3和R0.5，其他倒角均1×
，各部分均需加工
1.2.2零件的加工要求
（1）零件的尺寸公差分析
根据图1-1可知该零件的尺寸公差，凹槽宽度10mm上偏差为+0.023，下偏差为-0.018，深度8mm上偏差为+0.1，下偏差为0，宽8mm的键槽公差为±
0.1。
未注尺寸公差的线性尺寸和角度尺寸可按GB/T1804-2000查表，长30mm的公差为±
0.15，长12mm的公差为±
0.1，R3的公差为±
0.2，高20mm的公差为±
轴孔的极限偏差可按GB/T1800.4-1999查得，Φ70、Φ32的外圆公差为±
0.1，Φ18的通孔公差为±
（2）零件的形位公差分析
零件的形位公差：
该半轴器以A为基准，凹槽相对于基准A的对称度为0.025，平行度为0.025，左端面相对于基准A的圆跳度为0.025。
（3）零件表面粗糙度分析
表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。
从零件图样可知：
键槽侧面、凹槽侧面和左端面的表面粗糙度为Ra3.2um，孔的表面粗糙度为Ra1.6um，零件其他部位的表面粗糙度都为Ra6.3um。
1.2.3零件各个结构的加工方法
由于此零件的平面比较多，外圆、内孔可用粗车→精车的方法，十字凹槽采用粗铣→精铣的方法、键槽采用采用线切割完成。
第2章毛坯的选择
2.1毛坯种类确定
常用的毛坯种类有铸件、锻件、压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。
（1）铸件：
适用于形状复杂的毛坯，薄壁零件不可用砂型铸造，尺寸大的铸件宜用砂型铸造，中、小型零件可用较先进的铸造方法。
铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。
（2）锻件：
适用于零件强度较高、形状较简单的零件。
（3）型材：
型材有热轧和冷轧两种。
热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；
冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。
（4）焊接件：
是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件，对于大件来说，焊接件简单、方便，但焊接后变形大，需经时效处理。
（5）冷冲压件：
可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。
但因冲压模具昂贵仅用于大批大量生产。
适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量生产。
由于半轴器为轴类零件，尺寸较小，我们可以选用型材中的型材作为毛坯。
2.2材料的选择
选用材料的原则：
在满足零件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料；
而且不要轻易选用贵重和紧缺的材料。
45钢属于中碳钢，是优质碳素结构钢，它的强度是61，HRC（洛氏硬度）48～55，含碳量0.42～0.52%，含硅量0.17～0.37%，含锰量0.50～0.80%，含铬量≤0.25%。
45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，该零件是用于配合件中的零件，所以要求该零件的材料具有一定的硬度、强度和韧性，因此选用45钢作为毛坯材料。
2.3毛坯尺寸及形状选择
选择毛坯形状和尺寸总的要求是：
减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。
毛坯形状要力求接近成品形状，减少机械加工的劳动量。
在采用数控加工时其加工表面应有较充分的余量，根据图纸所规定的尺寸，毛坯尺寸选Φ80×
50mm最佳。
综上所述：
半轴器的毛坯为Φ80×
50mm的45钢型材。
如图2-1示：
图2-1
第3章机床的选择
从零件图看来，加工此零件外圆，内孔可用数控车床完成。
加工凹槽和键槽需要用数控铣床或线切割机完成。
在选择机床时主要考虑以下因素：
（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）机床精度应与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）机床的生产效率应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，大批大量生产应选高效专用设备。
（4）与现有的条件相适应。
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”。
3.1数控车床的选择
数控车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。
车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
卡盘式数控车床，这类车床没有尾座，适合车削盘类（含短轴类）零件。
卧式数控车床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床。
其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性，并易于排除切屑。
夹紧方式多为电动或液动控制，卡盘结构多具有可调卡爪或不淬火卡爪（即软卡爪）。
根据该零件图样可知，该半轴器尺寸较小，选用CK6140进行外圆及内孔的加工。
其主要参数如下：
车床上的最大回转直径：
Φ400mm
最大车削直径：
Φ240mm
最大工件长度：
1000mm
主轴转速：
36-2000r/min
套筒直径:
Φ55mm
套筒行程（手动）:
120mm
刀位数:
4
X向行程:
200mm
Z向行程：
800mm
3.2数控铣床的选择
铣床主要分为普通数控铣床和加工中心。
普通数控铣床中最典型的是立式数控铣床。
主轴带动刀具旋转，主轴箱可上下移动，工作台可沿横向和纵向移动。
具有三轴联动的功能，用于各类复杂的平面、曲面和壳体类零件的加工，如各种模具、样板、凸轮和连杆等。
该零件在铣床上加工的结构相对简单（宽10深8的凹槽），可以直接选用KV650（FANUCOi系列）型立式数控铣床进行加工。
，其主要参数如下：
工作台面积：
405×
1370mm；
工作台纵向行程：
650mm；
工作台横向行程：
450mm；
主轴箱垂直向行程：
500mm；
转速范围：
60-6000r/min；
进给速度：
5-8000mm/min；
快速移动速度：
10000mm/min。
3.3线切割机
线切割机用于加工金属等导电材料，半轴器的材料为45钢，满足其要求。
键槽的倒角为直角，线切割机可以满足其形状的要求，而键槽的侧边表面粗糙度要求不高（Ra3.2），线切割机可以满足。
综上所述，可以选用线切割机加工半轴器的键槽。
通过以上分析，可知加工半轴器的外圆及内孔时，选用CK6140数控机床，加工凹槽时，选用KV650（FANUCOi系列）型立式数控铣床，加工键槽时，选用线切割机进行加工。
第4章确定定位基准
4.1定位基准
在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。
因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。
基准是零件上用来确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。
按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
1）设计基准
设计基准是在零件图上所采用的基准。
它是标注设计尺寸的起点。
2）工艺基准
工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。
工艺过程是一个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。
4.2精基准与粗基准的选择原则
选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。
选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，其选择原则如下：
（1）基准重合原则
（2）基准统一原则
（3）自为基准原则
（4）互为基准原则
（5）便于装夹原则
选择粗基准时，主要要求保证各加工面又足够的余量，使加工面与不加工面的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面，具体选择时应考虑下列原则：
（1）选择重要表面为粗基准。
（2）选择不加工表面为粗基准。
（3）选择加工余量最小的表面为粗基准。
（4）选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准。
（5）粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。
半轴器的精基准可选用零件图的设计基准，即该零件的中心轴线，而粗基也则可选用该零件的中心轴线。
4.3基准的确定
车Φ32×
30mm的外圆，根据基准统一原则选择中心轴线为定位基准。
钻中心孔A3所需要的定位基准为外表面与中心轴线。
钻Φ16mm的通孔，根据基准统一原则选择中心轴线为定位基准。
镗孔，孔为Φ18mm的通孔，根据基准统一原则选择中心轴线为定位基准。
车Φ70×
12mm的外圆，根据基准统一原则选择中心轴线为定位基准。
铣宽10mm深8mm的凹槽，根据基准统一原则选择中心轴线为定位基准。
加工宽8mm的键槽，根据基准统一原则选择中心轴线为定位基准。
第5章确定装夹方案
5.1夹具的选择
为保证加工精度，在数控机床上加工零件时，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后将其夹紧。
这种定位与夹紧的过程称为工件的装夹。
用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具。
车床主要用于加工内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。
上述各表面都是绕车床主轴轴心的旋转而形成的，根据这一加工特点和夹具在车床上安装的位置，将车床夹具分为两种基本类型：
一类是安装在车床主轴上的夹具，这类夹具和车床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转，除了三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖等通用夹具或其他机床附件外，往往根据加工的需要设计出各种心轴或其他专用夹具；
另一类是安装在滑板或床身上的夹具。
（1）三爪自定心卡盘是车床上最常用的自定心夹具。
它夹持工件一般不需要找正，装夹速度较快，是一种常用的自动定心夹具，装夹方便，应用较广，但它夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件，一般适用于装夹轴类、盘套类零件。
（2）四爪单动卡盘其四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧力大，适用于外形不规则、非圆柱体、偏心、有孔距要求（孔距不能太大）及位置与尺寸精度要求高的零件。
（3）花盘与其他车床附件一起使用，适用于外形不规则、偏心及需要端面定位夹紧的工件。
（4）心轴常用心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和共花键心轴。
圆柱心轴主要用于套筒和盘类零件的装夹；
圆锥心轴（小锥度心轴）的定心精度高，但工件的轴向位移误差加大，多用于以孔为定位基准的工件；
花键心轴用于以花键定位的工件。
由于三爪自定心卡盘夹持工件一般不需要找正，装夹速度较快，是一种常用的自动定心夹具，可用于装夹轴类、盘套类零件。
而半轴器是一个典型的轴类零件，因此在加工外圆及内孔时，可采用三爪自定心卡盘进行装夹。
铣床通常使用的是平口钳进行夹紧定位，但该零件是典型的轴类零件，使用平口钳不能准确的进行装夹定位和对刀，对加工的精度有所影响，所以选用三爪卡盘对其进行定位夹紧。
线切割机一般采用压板和平口虎钳对零件进行装夹定位，由于该零件为轴类零件，用平口虎钳进行装夹不能准确的定位装夹，而压板可以将该工件压紧，限制工件的自由度，所以使用压板对其进行装夹定位。
5.2装夹方案
在数控车床上加工外圆及内孔是采用三爪自定心卡盘进行装夹，夹持毛坯的左端，以左端圆柱面定位装夹，如图5-1，加工Φ32×
30mm的外圆和Φ18的内孔。
图5-1
掉头装夹，夹持已加工的Φ32×
30mm的外圆，如图5-2，加工Φ70×
12mm的外圆。
图5-2
在数控铣床上加工凹槽时，如图5-3，同样采用三爪卡盘进行装夹，夹持工件的小端（Φ32×
30mm）进行加工凹槽。
图5-3
在线切割机上加工键槽时，如图5-4，采用压板对其进行装夹定位。
图5-4
第6章量具、刀具的选择
6.1量具的选择
数控加工主要用于单件小批生产，一般采用通用量具，如游标卡尺、百分表等。
对于成批生产和大批大量生产中部分数控工序，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具与量仪等。
量具精度必须与加工精度相适应。
由图1-1可知：
测量零件总长、凹槽宽度及键槽宽度时需用游标卡尺规格为0～125mm，测量外圆直径时需用外径游标卡尺规格为0～125mm，测量内孔直径时需用内径游标卡尺规格为0～125mm。
各处的倒角需用万能角度尺测量。
6.2刀具的选择
6.2.1刀具选择原则
选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：
适用、安全、经济。
选择刀具时还要考虑安装调整方便、刚性伸长度尽可能好、耐用度和精度高等因素。
在满足加工要求的前提下，使刀具的悬出长度尽可能短，以提高刀具系统刚性。
6.2.2数控加工刀具的要求
与普通机床相比，数控加工时对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率。
6.2.3刀具的材料
数控机床刀具从制造所采用的材料上可以分为：
高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具，立方氮化刀具，聚晶金刚石刀具。
目前数控机床用得最普遍的刀具是硬质合金刀具。
硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。
高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。
所以在加工零件外圆、镗孔、凹槽及键槽选用硬质合金刀片，在钻孔时选用高速钢进行切削。
6.2.4刀具的几何角度的选择
根据《机械切削工艺参数速查手册》车刀的几何参数可知，对于毛坯为45钢来讲，硬质合金车刀的前角应在10～15°
，后角在6～8°
。
由于车削的是阶梯轴，因此主偏角应在90～93°
之间。
副偏角的选择取决于粗、精车加工，粗车时选用副偏角在10～15°
之间，精车时选用5～10°
之间的。
刃倾角的选择取决于毛坯材料和粗精车加工，毛坯件为45钢，粗车时刃倾角在0～-5°
，精车时刃倾角在0～5°
倒棱角及倒棱宽度由刀具材料决定，硬质合金钢的倒棱角为0～5°
，倒棱宽度为（0.8～1.0）f。
根据《机械切削工艺参数速查手册》铣刀的几何参数可知，对于刀具为硬质合金钢，材料为45钢来说，可选用前角+5°
，后角17°
，副后角6°
，过渡刃后角17°
，螺旋角22～40°
，副偏角3～4°
的立铣刀。
表6-1刀具卡
产品名称或代号
十字滑块联轴器
零件名称
半轴器
零件图号
01
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
90°
外圆车刀
粗精车外圆及端面
硬质合金
2
T02
A3中心钻
打中心孔
高速钢
3
T03
Φ16钻头
钻通孔
4
T04
镗孔刀
精镗内孔
5
T05
Φ6立铣刀
铣键凹槽
编制
周乐媛
审核
鲁淑叶
2010年11月18日
共1页
第1页
第7章加工工艺路线的确定
7.1加工方案的选择
当零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而要用几道工序逐步达到所要求的加工质量。
为保证加工质量和合理地使用设备、人力，零件的加工过程通常按工序性质不同，可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。
（1）粗加工阶段其任务是切除毛坯上大部分多余的金属，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品，因此，其主要目标是提高生产率。
（2）半精加工阶段其任务是使主要表面达到一定的精度，留有一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备。
并可完成一些次要表面加工。
（3）精加工阶段其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙要求。
主要目标是全面保证加工质量。
划分加工阶段的目的在于以下几个方面：
保证加工质量、合理使用设备、便于及时发现毛坯缺陷、便于安排热处理工序。
由图可知零件图对加工精度和表面粗糙度的要求，可根据表7-1，选择加工的方案。
表7-1
加工方法
加工精度
表面粗糙度
粗车
IT10～13
Ra10～80um
粗车、半精车
IT8～11
Ra2.5～12.5um
粗车、半精车、精车
IT7～9
Ra1.25～5um
钻孔
Ra5～80um
钻孔、半精镗
IT11、JT12
Ra2.5～10um
钻孔、半精镗、精镗
Ra0.63～5um
粗铣
IT11～13
Ra5～20um
粗铣、半精铣
粗铣、半精铣、精铣
IT6～8
由表可知：
加工Φ70mm、Φ32mm外圆选用粗车—半精车—精车
加工Φ17mm内孔时选用钻—半精镗—精镗
铣凹槽时选用粗铣—半精铣—精铣的方式进行加工。
7.2工序的安排及确定
1.切削加工工序通常按以下原则安排顺序：
基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。
2.辅助工序主要包括：
检验、清洗、去毛刺、去磁、倒棱边、涂防锈油和平衡等。
3.数控工序前后一般都穿插有其他普通工序，如衔接不好就容易产生矛盾，因此要解决好数控工序与非数控工序之间的衔接问题。
在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工顺序时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。
只有这样，才能使所制定的加工顺序合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
半轴器遵循基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的基本原则进行加工。
7.3工序的划分
工序的划分可以采用两种不同原则，即工序集中原则和工序分散原则。
工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。
在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下：
（1）按所用刀具划分以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多、机床连续工作时间过长、加工程序的编制和检查难度较大等情况。
加工中心常用这种方法划分。
（2）按安装次数划分以一次安装完成的那一部分工艺为一道工序。
这种方法适用于工件的加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。
（3）按粗、精加工划分即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。
这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件。
（4）按加工部位划分即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点划分成多道工序。
工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。
该半轴器的工序按照工序集中原则划分，由于加工的尺寸较少，可选用按安装次数进行
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