数控车火箭模型工艺品组合件加工样本.docx
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数控车火箭模型工艺品组合件加工样本
项目五火箭模型工艺品组合件加工
项目导入
本项目是火箭模型工艺品制作加工，火箭模型头部是由椭圆线所形成内外回转曲面薄壁件；火箭模型中部为薄壁套；火箭模型尾部为薄壁喇叭口。
薄壁在此项目中占重要位置。
薄壁套筒类零件是机械中常用一种零件，它应用范畴很广，广泛应用在各工业部门。
如支承旋转轴各种形式滑动轴承、夹具上引导刀具导向套、内燃机气缸套、液压系统中液压缸以及普通用途套筒，由于其功用不同，套筒类零件构造和尺寸有着很大差别，但其构造上仍有共同点，即：
零件重要表面为同轴度规定较高内外圆表面；零件壁厚度较薄且易变形；零件长度普通不不大于直径等。
同步它具备重量轻，节约材料，构造紧凑等特点。
项目描述
一、项目任务
1.依照给定样图编制火箭模型工艺品加工工艺规程
2.依照工艺方案加工火箭模型工艺品设计并制作所需专用刀具
3.设计并制作加工火箭模型工艺品所需专用夹具
4.薄壁件加工特点，掌握减少薄壁件变形办法
4.加工火箭模型工艺品组件
5.火箭模型工艺品零件质量检查及质量分析
二、重点难点
1.薄壁件技术规定及工艺分析
2.薄壁件加工精度和配合精度保证办法
3．宏程序编制
4.夹具制作
三、有关知识要点
1．零件加工精度、装配精度获得办法及工艺尺寸链计算
2．软爪镗削办法
项目准备
一、资源规定
1．普及型数控车床（或经济型数控车床）若干台（依照学生人数按平均两人一台配备）
所用机床为CK6140普及型数控车床FANUCOiMATE-TB，或其他经济型数控车床，依照学生20人，每两人配一台，机床为20台。
2．各种惯用数控车刀若干把
依照对薄壁零件特点、刀具规定进行了分析选取刀具如下：
见表1-1
各种惯用数控车刀若干把
3．通用量具及工具若干
二、原材料准备
LY12、45钢
三、有关资料
《机械加工手册》、《金属切削手册》和《数控编程手册》。
项目筹划
一、项目任务分析
1．本项目特点
2．本项目中核心工作
3．预测完毕本项目所需时间
二、分工与进度筹划
1．分组每组学员为3—4人，应注意强弱组合
2．编写项目筹划（涉及任务分派及完毕时间）如下表5-1
表1-1项目筹划安排表
任务
内容
零件
时间
安排
人员
安排
备注
任务1
工艺分析与工艺编制
零件1
8H
1人
任务可以同步进行，人员可以交叉执行。
零件2
8H
1人
零件3
8H
1人
任务2
加工零件
零件1
8H
1人
零件2
8H
1人
零件3
8H
1人
任务3
零件检查及质量分析
零件1-3及组合件
24
1人
项目实行
一、技术规定分析
1．件1与件3、件4与件5组装后外圆接合处间隙应最小，并且接合面应平整。
要保证该项精度，各零件加工后其相应端面必要与外圆中心线有一定垂直度规定，各零件加工时垂直度规定为0.05，因而，加工中只要保证零件加工规定，该项精度就能保证。
2．组装后各件间同轴度不大于0.05。
要保证该项精度，同样注意各零件加工时精度，工件有掉头要保证同轴度不大于0.05或更小，这样该项精度就能保证。
3．件4与件5、件5与件6处螺纹配合要牢固，保证该项规定，加工这三件螺纹时注意螺纹精度。
项目图纸如下：
技术规定：
1.件1与件3、件4与件5接合面应平整、无间隙
2.组装后各件间同轴度应不大于0.05
名称
火箭模型装配图
第1页共7页
比例
1:
1
图号
SKC007
数量
1
材料
铝合金
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
技术规定：
1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等，曲面光滑
2.未注公差为IT9-IT11
名称
火箭模型（件1）
第2页共7页
比例
1:
1
图号
SKC001
数量
1
材料
ZL102
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
技术规定：
1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等
2.未注公差为IT9-IT11
名称
火箭模型（件2）
第3页共7页
比例
1:
1
图号
SKC002
数量
材料
不锈钢
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
技术规定：
1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等
2.未注公差为IT9-IT11
名称
火箭模型（件3）
第4页共7页
比例
1:
1
图号
SKC003
数量
材料
ZL102
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
技术规定：
1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等
2.未注公差为IT9-IT11
名称
火箭模型（件4）
第5页共7页
比例
1:
1
图号
SKC004
数量
材料
ZL102
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
技术规定：
1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等
2.未注公差为IT9-IT11
名称
火箭模型（件5）
第6页共7页
比例
1:
1
图号
SKC005
数量
材料
ZL102
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
技术规定：
1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等
2.未注公差为IT9-IT11
名称
火箭模型（件6）
第7页共7页
比例
1:
1
图号
SKC006
数量
材料
ZL102
设计
审核
厂名
标记
校对
批准
一、火箭模型（件1）有关知识准备
（一）宏程序应用
顾客宏指令功能是把编好宏程序事先作为子程序登陆在存储器中，用NC指令程序，随时都可以用简朴操作调用。
使用宏程序指令登陆子程序称为顾客宏程序，又称宏程序。
因而，就可以按照某些工件加工规定用宏指令列出各坐标计算过程，在加工时依照零件尺寸再输入相应数据，宏指令依照这些数据进行计算，并与已知条件进行比较，再与NC指令配合，使机床运营加工。
宏指令调出与子程序调出办法相似。
变量设定可以用程序输入，也可以采用MDI方式。
1.A类宏程序有关知识
（1）变量类型及表达
变量分为通用变量和系统变量两种。
编程时经惯用为通用变量。
在FANUC－0MA系统中变量为#100～#131和#500～#515。
两者区别为#100～#131在电源切断后被清除，电源接通时所有为“0”，而#500～#515在电源被切断后不被清除，它值始终保持。
变量用来置换地址背面数值。
用#i（i=1，2，3…）表达。
（2）宏指令形式
普通形式为：
G65HmP#iQ#jR#k
其中：
m——取01～99表达宏指令功能；
#i——运算成果变量名；
#j——待运算变量名1，也可以是常数；
#k——待运算变量名2，也可以是常数
#i=#j
#k
为运算符，用Hm表达。
2.B类宏程序有关知识
虽然子程序对编制相似加工操作程序非常有用，但顾客宏程序由于容许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相似加工操作程序更简便。
可将相似加工操作编为通用程序，如型腔加工宏程序和固定加工循环宏程序。
使用时，加工程序可用一条简朴指令调出顾客宏程序，和调用子程序完全同样。
调用格式如下。
（1）变量
普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离，例如：
G100和X100.0。
使用顾客宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。
当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板上操作变化。
#1=#2+100；
G01X#1F0.3
例如：
（2）变量表达
变量用变量符号#和背面变量号指定，例如：
#1；
表达式可以用于指定变量号。
此时，表达式必要封闭在括号中，例如：
#[#1+#2-12]。
（3）变量类型
变量依照变量号可以分为四种类型：
（4）宏程序语句和NC语句
下面程序段为宏程序语句：
包括算术或逻辑运算（=）程序段；
包括控制语句（例如，GOTO，DO，END）程序段；
包括宏程序调用指令（例如，用G65，G66，G67或其他G代码，M代码调用宏程序）程序段。
除了宏程序语句以外任何程序段都为NC语句。
（5）转移和循环
在程序中，使用GOTO语句和IF语句可以变化控制流向。
有三种转移和循环操作可供使用：
条件转移
IF<条件表达式>GOTOn
无条件转移
转移到标有顺序号n（1～99999）程序段。
例：
GOTO1；GOTO#10
阐明：
条件表达式条件表达式必要涉及算符，算符插在两个变量中间或变量和常数中间，并且用（[]）封闭。
表达式可以代替变量。
运算符运算符由两个字母构成，用于两个值比较，以决定它们关系
3.此项目中用是椭圆变量公式：
X=2*b*SIN（θ）
Z=a*COS（θ）-a（θ为起始角度）
（二）火箭模型（件1）中薄壁件有关知识
1.薄壁件特点
对于薄壁套筒类零件，普遍存在问题是壁薄，如果用卡盘直接装夹，零件就会发生变形；此外加工过程中薄壁零件还会在切削力作用下，产生变形，而导致零件报废。
因而必要采用补强办法。
即加工内孔及内端面时，应从外侧补强；加工外圆及外端面时，应从内侧补强，往往从内向外胀，既可以提高薄壁强度又可以提高工艺系统刚性。
此类零件往往采用端面及内、外圆柱面作为定位基准。
定位方式常采用不完全定位方式。
因此有时会设计专用数控车削夹具。
薄壁套筒类零件是机械中常用一种零件，它应用范畴很广，广泛应用在各工业部门。
如支承旋转轴各种形式滑动轴承、夹具上引导刀具导向套、内燃机气缸套、液压系统中液压缸以及普通用途套筒，由于其功用不同，套筒类零件构造和尺寸有着很大差别，但其构造上仍有共同点，即：
零件重要表面为同轴度规定较高内外圆表面；零件壁厚度较薄且易变形；零件长度普通不不大于直径等。
同步它具备重量轻，节约材料，构造紧凑等特点。
但薄壁零件加工车削中比较棘手问题，因素是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件形位误差增大，不易保证零件加工质量。
为此对薄壁零件装夹，刀具选用，切削用量选取要合理，保证薄壁零件加工质量。
2．车削薄壁套筒零件对刀具规定：
（1）选用合理切削用量
薄壁零件车削时变形是多方面。
装夹工件时夹紧力，切削工件时切削力，工件阻碍刀具切削时产生弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。
切削力大小与切削用量密切有关。
从《金属切削原理》中可以懂得:
背吃刀量ap，进给量f，切削速度V是切削用量三个要素。
1）背吃刀量和进给量同步增大，切削力也增大，变形也大，对车削薄壁零件极为不利。
2）减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残存面积增大，表面粗糙度值大，使强度不好薄壁零件内应力增长，同样也会导致零件变形。
因此，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时，背吃刀量普通在0.2-0.5 mm,进给量普通在0.1-0.2 mm/r,甚至更小，切削速度6-120 m/min,精车时用尽量高切削速度，但不易过高。
合理选用三要素就能减少切削力，从而减少变形。
（2）合理选取刀具几何角度
在薄壁零件车削中，合理刀具几何角度对车削时切削力大小，车削中产生热变形、工件表面微观质量都是至关重要。
刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角锋利限度。
前角大，切削变形和摩擦力减小，切削力减小，但前角太大，会使刀具楔角减小，刀具强度削弱，刀具散热状况差，磨损加快。
因此，普通车削钢件材料薄壁零件时，刀具后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度削弱。
在车削薄壁零件时，精车时取较大后角，粗车时取较小后角。
主偏角在30°-90°范畴内、车薄壁零件内外圆时，取大主偏角。
副偏角取8°-15°，精车时取较大副偏角，粗车时取较小副偏角。
二、火箭模型（件1）工艺分析
（一）火箭模型（件1）构造特点及技术规定分析
火箭模型（件1）是带有内螺纹孔及椭球面薄壁类零件，构造比较简朴，但精度规定高，加工比较困难，适合在数控车床上加工。
难点是内椭球面加工和薄壁加工。
外圆精度较高是端面上2mm宽ø44精度，公差是0.016，其他尺寸精度为未注公差，按照IT9-IT11加工。
外椭球表面粗糙度为Ra1.6µm；内椭球面表面粗糙度为Ra3.2µm，螺纹内孔与外圆ø54同轴度规定要高。
内外表面不能有磕碰，划痕，毛刺等，表面要光滑，并且内表面是实心，加工时注意刀具对的使用。
（二）火箭模型（件1）加工工艺编制
1.火箭模型（件1）加工工艺过程见表5-2
表5-2火箭模型（件1）数控加工工艺过程
数控加工工艺过程综合卡片
产品名称
零件名称
零件图号
材料
厂名（或院校名称）
火箭模型组合件工艺品
火箭模型
SKC001
ZL102
序号
工序名称
工序内容及规定
工序简图
设备
工夹具
01
下料
毛坯棒料ø60mm×65mm（留夹持量）和辅助件棒料ø60mm×40mm
略
锯床
略
02
钻中心孔
夹持毛坯外圆打中心孔
略
CK6140
三爪自定心卡盘
03
钻孔
以毛坯外圆为夹持面，用ø12钻头钻40mm深
CK6140
三爪自定心卡盘
04
扩孔
以毛坯外圆为夹持面，用ø20钻头钻30mm深
CK6140
三爪自定心卡盘
05
加工内轮廓
以毛坯外圆为夹持面加工
（1）端面和ø44外圆
（2）加工40内孔和内椭圆面
（3）加工3X44内螺纹退刀槽
（4）加工M41X1.5内螺纹
CK6140
三爪自定心卡盘
06
加工辅助件
以毛坯外圆为夹持面加工
（1）端面和ø41外圆
（2）加工M41X1.5外螺纹
CK6140
三爪自定心卡盘
07
加工外椭球面
夹持辅助件毛坯外圆，内外螺纹旋合加工外椭球面
CK6140
三爪自定心卡盘
08
检查
通用量具检测各某些精度
略
CK6140
三爪自定心卡盘
2.火箭模型（件1）加工工艺过程分析
（1）依照技术规定，零件外圆曲面应光滑无刀痕，无毛刺，且尺寸精度和表面粗糙度规定较高。
因而，外椭球面需一次装夹加工完毕，并按粗车、精车两个工步进行车削，粗精加工刀具应分开。
（2）外椭球面车削时无装夹得地方，但是内轮廓有内螺纹，因而可以想到用工艺辅助件，配合加工外椭球面（如5-2表里工序07）。
（3）内椭球面加工也是有一定困难，相称于端面圆弧，因而在刀具上注意刀具选取，刀具主副偏角要大，并且刀尖绝对对工件回转中心线。
如下图：
（4）注意内螺纹孔与外圆同轴度规定及端面与外圆中心线垂直度规定都很高。
因而，以毛坯外圆为基准，加工大端面及内螺纹时，必要采用减小工件圆周跳动，并用百分表找正，才干保证加工规定。
此外，车端面时要保证总长尺寸。
3．刀具及切削用量选取见表5-3
依照上述对薄壁零件特点、刀具规定进行了分析选取刀具如下：
见表5-3
表5-3刀具切削参数表
序号
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速n/r.min-1
进给速度V/mm.r-1
类型
材料
1
以内圆为基准粗车端面及外圆
T0404
90度偏刀（机夹式）
涂
层
刀
600
0.2
2
粗车内轮廓面
T0101
内孔圆弧刀（机夹式）
600
0.2
3
精车内轮廓面
T0101
内孔圆弧刀（机夹式）
1200
0.1
4
加工内沟槽
T0303
沟槽刀（机夹式）
300
0.08
5
加工内三角螺纹
T0202
内三角螺纹刀（机夹式）
600
／
6
粗车外椭球及端面
T0101
90°偏刀（机夹式）
600
0.2
7
精车外椭球及端面
T0101
尖刀（机夹式）
1300
0.1
4.火箭模型（件1）数控加工参照程序如下
以FANUC系统为例程序：
O0001;（件1内轮廓）
M3S500;
主轴正转500/r.min-1
T0404;
镗孔刀4号刀
G0X20Z2;
迅速定位
G71U1.5R0.5;
粗加工内孔
G71P10Q20U-0.3W0F0.2;
N10G0X41S1200;
G1Z0F0.1;
Z-2;
X39.5Z-3;
Z-15;
N20X20;
G0Z200;
M05;
暂停测量
M00;
M3S1200;
主轴正转1200/r.min-1
T0404;
G0X20Z2;
G70P10Q20;
内孔精加工
G0Z200;
M05;
暂停测量
M00;
M3S300;
T0303；
内沟槽刀加工内槽
G0X38;
Z-15;
G1X44F0.1;
切槽
G4X1;
暂停1秒
G1X38F0.5;
退刀
G0Z200;
迅速退刀
M3S600;
T0202；
内三角螺纹刀
G0X38Z5;
G92X39.9Z-13F1.5;
加工螺纹
X40.3;
X40.6;
X40.9;
X41.3;
X41.45;
G0Z200;
退刀
M05;
主轴停止
M00;
M3S600;
T0101；
端面圆弧车刀
#9=40;
N40G0X38Z[#9];
#1=90;
椭圆起始角度90°
N30#2=40*SIN[#1];
直径方向变量计算公式
#3=50*COS[#1]-5;
长度方向变量计算公式
G64G1X#2Z[#3+#9]F0.2;
椭圆变直线步进
IF[#1LE180]GOTO30;
条件转移
G0Z[5+#9];
#9=#9-2;
循环加工
IF[#9GE0]GOTO40;
条件转移
G0Z200;
退刀
M30;
程序结束
O0002;
M3S600;
粗加工件1外轮廓
T0101;
#9=60;
设定毛坯ø60
#11=0.25;
进给速度设定
M98P0002;
调用子程序
G0X100Z100;
M05;
M00;
暂停测量
M3S1300;
精加工件1外轮廓
T0101;
#9=0;
#11=0.1;
进给速度设定
G0X0Z2;
G1Z0F0.1;
定位起点
M98P0002;
G0X100Z100;
迅速退刀
M30;
程序结束
O0002；
椭圆轮廓加工子程序
N20G0X62;
Z5;
X#10;
#1=60;
设定毛坯
#2=27;
#3=0;
N10#4=2*[#2]*SIN[#3]+#9;
#5=#1*COS[#3]-#1;
IF[#4GT60]GOTO30;
条件转移
G64G1X#4Z#5F#11;
持续进给
#3=#3+0.8;
角度累加
IF[#3LE90]GOTO10;
条件转移
N30#9=#9-4;
IF[#9GT1]GOTO20;
M99;
子程序结束
一、火箭模型（件2）有关知识
（一）薄壁工件有关知识
1.薄壁工件加工特点
车削薄壁工件时，由于工件刚度低，在车削过程中，也许产生如下现象:
（1）因工件薄壁，在加快力作用下容易产生变形，从而影响工件尺寸精度和形状精度。
（2）因工件壁较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制。
（3）在切削力特别是背向力作用下，容易产生振动和变形，影响工件尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度。
针对以上车薄壁工件时也许产生问题，下面简介防止和减少薄壁工件变形办法。
2.防止和减少薄壁工件变形办法
（1）把薄壁工件加工分为粗车和精车两个阶段
粗车时加快力稍大些，变形虽然也相应大些，但是由于切削余量比较大，不会影响工件最后精度；精车时加快力可稍小些，一方面加快变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生变形。
（2）合理选取刀具几何参数
精车薄壁工件时，规定刀柄刚度高，车刀修光刀刃不适当过长（普通取0.2～0.3mm），刃口要锋利。
（3）增长装夹接触面积
使用开缝套筒或特制软卡爪（如下图），增大装夹时接触面积，使加快力分布在薄壁工件上，因而夹紧时工件不易产生变形。
（4）应用轴向夹紧夹具
车削薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，而优先选用轴向夹紧办法（如下图）。
薄壁工件装夹在车床夹详细内，用螺母端面来夹紧工件，使夹紧力F沿工件轴向分布，这样可以防止薄壁工件内孔产生夹紧变形。
（5）增长工艺肋
有些薄壁工件可以在其装夹部位特制几根工艺肋，以增强刚度，使夹紧力更多地作用在工艺肋上，以减少工件变形。
加工完毕后，再去掉工艺肋。
1-夹详细2-薄壁工件3-螺母
1-工艺肋2-薄壁工件
（6）浇注充分切削液
浇注充分切削液，可减少切削温度，减少工件热变形，是防止和减少薄壁工件变形有效办法。
3.车削薄壁工件时切削用量选取
针对薄壁工件刚度低、易变形特点，车薄壁工件时应恰当减少切削用量。
实践中，普通按照中速、小吃刀和快进给原则来选取，详细参数可参照下表5-4
表5-4车削薄壁工件时切削用量
加工性质
切削速度
／m.
进给量f
／mm.
背吃刀量
／mm
粗车
70～80
0.6～0.8
1
精车
100～120
0.15～0.25
0.3～0.5
（二）偏心工件有关知识
1.偏心工件特点
（1）在机械传动中，普通多采用曲柄滑块机构来实现运动形式转换，使回转运动转变为往复直线运动或使往复直线运动转变为回转运动，偏心轴、曲柄、曲轴都是偏心工件实例。
（2）偏心工件就是外圆与外圆、内孔与外圆轴线平行但不重叠工件；其中，外圆与外圆偏心工件称为偏心轴；外圆与内孔轴线互相平行但不重叠工件，称为偏心套；两轴线之间距离称为偏心距e。
（3）偏心轴、偏心套普通都在车床上加工。
其基本原理基本相似，都市通过采用恰当装夹办法，将需要加工偏心外圆或内孔轴线校正到与机床主轴轴线重叠位置后
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