柱塞轴数控加工工艺设计课设.docx
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柱塞轴数控加工工艺设计课设
前言…………………………………………………………1
1课程设计的总体任务2
2零件的图样结构分析2
3毛坯尺寸的确定3
4确定零件的加工内容和工序4
4.1零件的加工内容………………………………………4
4.2初步确定机械加工工序………………………………5
5数控加工准备5
6加工程序6
附录12
参考目录14
前言
数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床有效能的前提条件。
本设计正是从数控加工的实用角度出发，在结合数控加工切削基础、数控机床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识上，分析了具体零件在加工中心上的加工工艺。
本次数控加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。
在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。
通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。
但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力‘学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。
同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。
由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望老师给予批评和指正。
1课程设计的总体任务
本次课程设计主要有以下内容：
1）绘制零件图，了解零件的结构特点和技术要求。
2）根据生产类型和所拟定的企业生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析。
确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。
3）拟定零件机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备（刀具、夹具、量具、模具、工具），确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额。
4）填写机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片等工艺文件。
5）设计制定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图
6）撰写设计说明书。
2零件的图样结构分析
课程设计的零件图如下：
图1
零件图分析
该零件属于回转体零件，加工内容包括端面、外圆柱面、圆弧面、螺纹、倒角。
装夹时注意控制毛坯外伸量，提高装夹刚性。
加工要求：
1、零件图样上∅40的圆柱面与R95的圆弧面表面粗糙度要求较高，需精车达到要求。
2、宽为5mm的槽用切槽刀可达到要求
3、沿轴线的长度尺寸精度靠高精度的插补运算和伺服驱动来实现。
3毛坯尺寸的确定
柱塞轴零件材料为LY12，为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。
该合金的特点是：
强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。
温度高于125°C，2024合金的强度比7075铝合金的还高。
热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。
抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护。
题目中已给出毛坯径向尺寸为∅45，零件总长为61mm,取切削长度方向预留加工余量为20mm左右，最终确定毛坯尺寸为
45×80。
4确定零件的加工内容和工序
4.1零件的加工内容
主要的加工表面：
左右端面及倒角，∅40和∅18的外圆柱表面，R95的圆弧表面。
除此之外还有
29
5的槽，右端面的外M18X1.5-6g螺纹。
加工顺序的确定原则：
1）上道工序不能影响下道工序的定位和加紧
2）基面先行的原则
3）在同一次安装中，应该首先安排对于刚度破坏性小的加工内容
4）以相同定位和加紧方式或者同一把刀具加工工序应该连续进行，减少定位和加紧次数。
4.2初步确定机械加工工序
1.毛坯
普通锯床，锯毛坯长度到80mm。
普通锯床。
2.粗加工内外轮廓
1）三爪卡盘夹持左外圆柱面，手动粗车右端面，
40mm的外圆到
41mm,留有精加工余量0.5mm（单边余量）。
精车
40mm的外圆并倒角，切断。
2）掉头装夹（为不破坏精加工面铜皮包裹）粗车左端面到61±0.05mm长度尺寸，粗车
18mm的外圆与R95的圆弧表面留有半精加工余量1mm（单边余量），精加工余量,0.5mm（单边余量）。
精车
18mm的外圆（左端倒角C1）与R95的圆弧表面达到零件图要求。
3）换用机夹硬质合金切槽刀，切5mm的槽。
4）调用可转位硬质合金90°偏头端面车刀，车螺纹。
3.热处理
4.清洗，去除毛刺。
5.检查相关尺寸是否达到要求。
6.包装入库。
5数控加工准备
5.1确定数控加工内容
数控加工内容的确定原则一般是：
普通机床无法加工的内容应该优先作为数控机床的加工内容；
普通机床难加工或者质量难保证的加工内容应该作为数控加工内容的重点；
普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有的能力基础之上进行选择；
根据以上原则并结合零件图和要求可以看出该套筒的内外圆柱表面的同轴度要求较高，而且内外表面的表面质量要求较高。
故考虑将轮廓的精加工放在数控机床上，考虑到工序集中的原则并且为了提高效率也将其一起放在数控铣床上加工。
5.2选择数控机床
数控机床的合理选择原则：
生产的适用：
要保证对于工艺性的适应性要求；
要保证加工工件的尺寸的适用性要求；
要保证弓工件的加工精度要求；
技术上的先进性：
在保证加工质量和加工精度要求的前提下，机床的精度要与工件要。
求的精度一致，尽量选用技术上先进的机床加工，以提高效率。
经济上合理性
本次课程设计的课题是柱塞轴，从所给的零件样图中可知为高精度回转类零件，故选用数控车削作为加工设备。
数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地尽兴人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要求较高的的零件，在有些场合可以以车代磨。
通过网上查资料，选择了CK0630型数控卧式车床。
参数如下：
主轴转速100-1800r/min变频无极调速
进给速度0-0.5m/min
X,Z轴重复定位精度为:
±0.01/0.025mm
最大加工长度：
400mm
最大加工宽度：
200mm
主电机功率：
2.2KW
最小设定脉冲当量：
0.001mm
X,Z轴快移速度：
4,6m/min
车床外型尺寸：
550X800X1550mm
车床净重：
1000Kg
6加工程序
1）手动车端面
2）粗车外圆程序
O1000
G54G98G21G90;
M03S800;
T0101;
G00X46.0Z3.0;
x41;
G01Z-70.0F120;
G00X45.0;
X100Z200;
M05;
3）精车外圆并倒角
M03S1200;
G00X44.0Z3.0;
G01X36.0Z0F120;
X40.0K-2;
Z-70.0;
G00X45.0Z-70.0;
X100.0Z200.0;
T0100;
M05;
4）切断
M03S400;
T0303;
G00X45.0Z-65.0;
G01X0F30;
X45.0F100;
G00X100.0Z200.0;
T0300;
M30;
5）掉头加工另一端（车端面）
O1010
G54G98G21G90;
M03S800;
T0202;
G00X41.0Z3.0;
G01Z0F50;
X-0.5;
G00X41.0Z2.0;
X100.0Z200.0;
T0200;
M05;
粗车轮廓分别为Ap=3mm，2.5mm,2mm,2mm
M03S800;
T0101;
G00X34.0Z3.0;
G01Z-15.0F120;
G00X45.0;
Z3.0;
X29.0;
G01Z-15.0;
X37.66;
G03X40.0Z-18.21R100.5;
G00X45.0;
Z3.0;
X25.0;
G01Z-15.0;
X33.37;
G03X40.0Z-24.98R98.5;
G00X45.0;
Z3.0;
X21.0;
G01Z-15.0;
X29.07;
G03X40.0Z-34.05R96.5;
G00X45.0;
X100.0Z200.0;
M05;
精车外轮廓ap=1mm,0.5mm（倒角）
M03S1200;
X19.0;
G01Z-15.0F80;
X26.91;
G03X40.0Z41.09R95.5;
G00X45.0;
Z3.0;
X18.0;
G01Z-15.0;
X25.8;
G03X40.0Z-51.0R95.0;
G00X45.0;
X100.0Z200.0;
T0100;
M05;
切槽
M03S400;
T0303;
G00X45.0Z39.0;
G01X29.0F30;
G00X45.0;
Z41.0;
G01X29.0;
G00X45.0;
X100.0Z200.0;
T0300;
M05;
车螺纹
M03S100;
T0404;
G00X40.0Z5.0;
G00X16.4;
G32Z-10.0F1.5;SS
G00X30.0;
Z5.0;
X15.2;
G32Z-10.0;
G00X30.0;
X100.0Z200.0;
M05;
M30;
附录
1机械加工工艺卡片
表1
机械加工工艺过程卡
产品名称
零件名称
零件图号
套筒
套筒
01
材料名称及牌号
45
毛坯种类或材料规格
总工时
（不填）
工序号
工序名称
工序简要内容
设备名称及型号
夹具
量具
工时
01
锯断
锯工件长度到80mm
普通锯床
专用夹具
普通游卡
02
粗加工
粗车内外轮廓
CA6140
三爪卡盘
普通游卡
03
精加工
精车外轮廓
CK0630
可胀心轴
普通游卡
04
清洗
05
去除毛刺
06
检查
检查相关尺寸和表面
2数控刀具卡
根据零件加工要求，轮廓粗、精车均采用可转位硬质合金93°偏头车刀（1号刀），端面采用可转位硬质合金90°偏头端车刀（2号刀），5mm槽采用宽3mm机夹硬质合金切槽刀（3号刀），螺纹采用可转位硬质合金外螺纹刀（4号刀），以便采用较高的切削速度，从面提高加工质量和效率，最终切断采用3号刀切断。
具体过程见表2.
表2
加工步骤
加工内容要求
刀具
主轴转速
/r/min
切削速度
/mm/min
进给量/（mm/r）
1
车一端面
T02可转位硬质合金90°偏头端面车刀
800
100
0.3
2
粗车外圆轮廓
T01可转位硬质合金93°偏头车刀
800
120
0.3
3
倒角（C2），精车外圆轮廓
T01可转位硬质合金93°偏头车刀
1200
120
0.3
4
切断
T03机夹硬质合金切槽刀
400
30
0.2
5
掉头
6
车另一端面
T02可转位硬质合金90°偏头端面车刀
800
100
0.3
7
粗车外轮廓
T01可转位硬质合金93°偏头车刀
800
120
0.1
8
倒角（C2），精车外圆轮廓
T01可转位硬质合金93°偏头车刀
1200
150
0.3
9
切槽
T03机夹硬质合金切槽刀
400
80
0.2
10
车螺纹
T01可转位硬质合金90°偏头端面车刀
100
1.5mm/r
0.3
加工步骤
加工内容要求
刀具
主轴转速
/r/min
切削速度
/mm/min
进给量/（mm/r）
参考目录
[1]任晓虹，刘红军，许立福.数控编程技术及应用.北京：
国防工业出版社，2010
[2]杨裕根，朱世敏.现代工程图学.北京：
北京邮电大学出版社，2008
[3]陈宏钧.实用机械加工工艺手册.北京：
机械工业出版社，2010
[4]陈艳红，吴长有.数控手工编程100例.北京：
机械工业出版社，2012
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