螺纹及锥面配合件的数控车削加工工艺及编程Word格式.docx
《螺纹及锥面配合件的数控车削加工工艺及编程Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《螺纹及锥面配合件的数控车削加工工艺及编程Word格式.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2、第9周：
用CAD绘制零件图，编制零件加工工艺卡片；
3、第10周：
编制零件加工程序；
4、第11周：
编制零件加工程序并对程序进行仿真；
5、第12周：
撰写毕业设计论文，并修改完善，准备答辩。
6、第13周：
参加毕业答辩。
四、毕业设计（论文）结束应提交的材料：
1、毕业设计论文一篇。
2、零件图若干张。
3、加工工艺卡片。
4、加工程序清单。
指导教师教研室主任
年月日年月日
论文真实性承诺及指导教师声明
学生论文真实性承诺
本人郑重声明：
所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。
毕业生签名：
日期：
指导教师关于学生论文真实性审核的声明
已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。
指导教师签名：
日期：
摘要
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、医疗、轻工等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势。
本文主要讲述典型轴类组合零件的数控加工工艺分析及程序设计，文章开篇先介绍数控技术的应用，紧接着对研究的零件进行工艺分析，确定装夹方式，毛坯，工艺路线以及加工设备，最后编制零件的数控加工程序。
该零件为配合件，故在加工时需要考虑其装配精度。
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能够满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。
它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。
关键词:
切削用量、加工工艺、程序设计。
Abstract
CNCtechnologyistheuseofdigitalinformationonthemechanicalmovementandworkprocesscontroltechnology,CNCnumericalcontroltechnologyandequipmentbasedonnewtechnologyformechatronicproductsrepresentativeoftraditionalmanufacturingindustriesandemergingmanufacturingpenetrationformedtheso-calleddigitalequipment,applicationofnumericalcontroltechnologynotonlytothetraditionalmanufacturingindustryhasbroughtrevolutionarychanges,somanufacturinghasbecomeasymbolofindustrialization,andwiththecontinuousexpansionanddevelopmentofnumericalcontroltechnologyapplications,someimportantsectorsofthenationaleconomy（IT,automotive,developmentofmedical,light,etc.）playsanincreasinglyimportantrole,becausetheseindustriesneedtoequipthedigitizationalreadyisabigtrendofmoderndevelopment.ThispaperdescribesatypicalshaftcomponentpartsCNCmachiningprocessanalysisandprogramdesign,thearticlebeginswiththeapplicationofnumericalcontroltechnologyfirstintroduced,followedbypartsoftheresearchprocessanalysis,todeterminetheclampingmeans,rough,processroutesandprocessingequipment,andfinallypartofNCprogrampreparation.Thepartsforthematingparts,sowhenyouneedtoconsidertheassemblyprecisionmachining.Structurereferstotheprocessofthecomponentspartsdesignedtomeettherequirementsunderthepremiseofthemanufacturingfeasibilityandeconomics,thatthestructureshouldbedesignedtofacilitatetheformingofparts,andthelowcostandhighefficiency.Itcoversawide,itisessentialtotheprocessofstructuralcomponentsanalysistoidentifykeytechnologies,inordertoadoptappropriatemeasuresintheformulationprocesstoensurethattechnicalrules.
Keywords:
Cutting,processing,programdesign.
第一章选题背景及意义：
1.1数控机床的认识
机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。
普通机床经历了进两百年的历史，随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床——数控机床。
数控机床一经使用就显示了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学的解决途径。
数控车床是数字数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，也是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化加工设备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。
本次毕业设计已轴套零件的数控加工工艺为例，通过此次课题的编写，来达到对大学三年所学知识的检验，并为以后的工作道路做铺垫。
1.2论文主要内容
待研究的零件图如下
零件一
零件二
装配图
1.3零件的技术要求分析
件一的主要表面为M27螺纹接头与外圆锥面，尤其是外圆锥面，在加工时应该保证其表面粗糙度及锥度；
件二的主要表面为M27内螺纹及内圆锥面，在加工时会比零件一更难加工，故需要设计好其加工方法。
该零件是配合件，由件一和件二组成，装配图如图1.3所示。
其中件一的特征主要包括外锥、外螺纹M27×
2；
件二的特征主要包括内锥、内螺纹M27×
2。
两件配合后，要求锥面配合接触面积大于70%、螺纹配合为过渡配合。
在此选用基轴制进行加工，先将件一车至图上尺寸要求，然后车件二时用件一进行配合检验，直至达到配合要求。
1.4工艺路线的拟定
经过分析，该零件的加工路线如下：
件一：
（1）夹持工件，向外伸出75mm，车端面；
（2）采用G71循环，分别粗车螺纹大径¢
27，长度24mm；
¢
44mm外圆，长度31mm；
48mm外圆，长度16mm。
以上各尺寸均留精加工余量0.1mm；
（3）采用G70循环，精车以上个部分余量；
（4）切槽；
（5）车圆弧；
（6）车螺纹M27×
（7）掉头装夹，用螺纹套进行装夹，并校正；
（8）平端面，车锥面；
（9）自检。
件二：
（1）装夹毛坯外圆，向外伸出55mm，车端面，手动钻中间孔¢
14；
（2）车外圆至¢
并倒角C1，长度为44mm；
（3）切槽3×
60°
×
7；
（4）镗孔，螺纹小径镗至24.4mm，长度为25mm；
14mm孔镗至¢
16mm，长度为50mm；
（5）切内槽，槽宽5mm，槽径为¢
28mm；
（7）掉头装夹¢
外圆表面，采用软爪卡盘进行装夹；
（8）车外圆圆弧R20、R15、R10等轮廓；
（9）镗锥孔；
（10）自检。
第二章零件图的分析
2.1零件的剖析
图1.1零件一
图1.2零件二
图1.3装配图
2.2零件的结构功用性分析
此套零件为典型的车削零件教学模型，能够很直观的讲述数控车削在轴类零件中的应用，件一主要由圆弧面、圆柱面、外螺纹、外圆锥面组成，件二主要由圆弧面、内螺纹、内圆锥面、槽组成，两个零件可互相装配，件一的外螺纹与件二的内螺纹装配，件一的外圆锥面与件二的内圆锥面装配。
2.3零件图的分析
2.3.1零件图的审查
零件的视图应符合国家标准要求，位置准确，表达清楚；
几何要素（点、线、面）之间的关系（如相交、相切、平行）应准确，尺寸标注应完整清晰。
2.3.2结构工艺性分析
2.4零件图及装配图技术要求分析
零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。
进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。
同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。
第三章工艺规程设计
3.1确定毛坯
毛坯是根据零件所要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。
毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。
确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：
首先选取毛坯加工余量和毛坯公差；
其次将毛坯加工余量叠加在零件相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差，其总的要求是：
减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。
因此毛坯要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。
根据零件图样中对工件材料的规定，工件材料确定为45钢。
本设计中件一、件二均为回转型零件，形状不复杂，用于旋合场合，要求具有较高的强度和一定的硬度。
依据毛坯的选择原则，综合考虑工件的使用要求以及机械加工的效率和经济性，确定毛坯为棒料锻件。
具体尺寸：
两件为同一棒料，采取切断方法分离：
50×
100mm。
3.2工艺路线的确定
3.3设备及其工艺装备的选择
3.3.1机床的选择
分析零件图可知，本设计加工的零件特征包括：
外圆、槽、螺纹、圆弧、内外锥，加工工序复杂。
为减少换刀和对刀时间，保证良好精度和表面粗糙度要求，选择温州广州数控设备有限公司生产的CK6140×
1000，机床外形如图2-1所示。
该机床项目技术参数项目技术参数床身上最大回转直径Φ400mm，卡盘直径Φ250mm，拖板上最大回转直径Φ210mm，主轴转速机械：
25-1600rpm
，变频：
300-2000rpm，X轴最大行程250mm，尾座套筒内孔锥度MT4，Z轴最大行程1000mm，尾座套筒移动量140mm，最大加工长度800mm，尾座套筒直径Φ60mm，X/Z轴快速进给速度5/10m/min，刀位数4，X/Z轴脉冲当量0.001mm，刀方尺寸25mmx25mm，定位精度0.01mm，主电机功率5.5kw，重复定位精度0.006mm，机床外形尺寸（
长×
宽×
高
）2250mmx1200mmx1600mm，主轴通孔直径Φ46mm，机床重量2000kg，主轴内孔锥度MT。
图2.1CK6140数控车床
3.3.2夹具的选择
为充分发挥数控机床的高速性、高精度、高效率等特点，在数控加工中，装夹方式直接关系到加工零件的效率，因此制定合理的装夹方案也是比较重要的，根据该零件的特性，经分析，该零件是车削，各工序都可以使用通用夹具即可。
考虑经济性、使用性，采用三爪自定心卡盘装夹即可。
3.3.3刀具的选择
在金属切削加工过程中，刀具直接完成切削工作。
刀具切削性能的优劣，直接影响到工件被加工表面的质量、切削效率、刀具的使用寿命和加工成本的高低。
合理选择刀具切削部分的材料以及刀具几何形状和结构是十分重要的。
在选择刀具时，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选择刀具和刀柄。
通常优先选用常用刀具，对于不同材料的零件，一般都有适合其切削的刀具。
刀具在切削过程中，要承受切削力、高温、冲击和振动，并被磨损。
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。
刀具选择总的原则是：
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高，在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
刀具材料应具备以下几个方面的性能：
足够的硬度和耐磨性、足够的强度与韧性、高的耐热性、良好的导热性、良好的工艺性能和工艺性。
硬质合金是将一些难溶的、高硬度的、合金碳化物微米数量级粉末与金属粘结剂混合，经加压成形，烧结而成的粉末冶金材料。
合金碳化物是硬质合金的主要成分，具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点，因此硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，硬质合金的常温硬度为89—93HRA，切削温度达到800—1000℃时，仍能进行切削，且切削性能比高速钢好，切削速度可提高4—10倍。
硬质合金的性能取决于化学成分、碳化物粉末粗细及其烧结工艺。
在满足加工要求的条件下，综合考虑刀具的经济成本与可磨削性能，决定选用焊接刀具。
本组合零件的具体刀具如下表2-1所示：
工件名称
刀具号
刀具规格及型号
刀杆规格
刀具材料
件一
T0101
90°
外圆车刀
20×
20
YT15
T0202
切槽刀，刀宽6mm
T0303
外螺纹车刀
件二
成型槽刀（刀尖宽度3mm×
3.5mm长，刀身宽度7mm）
麻花钻¢
14mm
高速钢
通孔镗刀，主偏角45°
，刀杆长度55mm
T0404
内槽刀，刀宽5mm
内螺纹车刀
表2-1数控加工刀具卡
3.3.4切削用量的选择
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给速度。
对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；
并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
3.3.5主轴转速的确定
主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。
切削速度除了计算和查表选取之外，还可以根据经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。
光车时，主轴的速度应根据允许切削的速度Vc来选取，计算公式如下：
n=
（2.1）
式中：
Vc—切削速度，单位m/min；
D—工件切削部分的直径（通常选用最大直径），单位mm；
n—车床主轴转速，单位r/min；
而车螺纹时的主轴转速如下：
n<
-k（2.2）
p—工件螺纹的螺距或导程，单位mm；
k—保险系数，一般取80；
n—车床主轴转速，单位r/min。
根据切削原理可知，切削速度的高低取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料、和刀具的耐用度等因素。
从理论上讲，Vc的值越大越好，因为不仅可以提高生产效率，而且可以避免积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度。
但实际上由于机床、刀具、工件材料等因素的影响和限制，车削切削用量可参考表2-2选取。
工件材料
粗加工
精加工
切削速度（m/min）
进给量（mm/r）
背吃刀量（mm）
硬质合金或涂层硬质合金
碳钢
220
0.2
3
260
0.1
0.4
低合碳钢
180
铸铁
120
160
不锈钢
80
表2-2车削切削用量表
在实际车削加工中时，考虑到加工内孔时排屑难、冷却难、刀杆刚性差和观察困难的特点，在选择切削用量时，可参照对应外部加工切削用量的30%—50%进行选取。
综合考虑：
外部轮廓加工时选取：
粗车Vc=150m/min
精车Vc=220m/min
内部轮廓加工时选取：
粗车Vc=50m/min
精车Vc=70m/min
由公式（2.1）、（2.2），按照毛坯直径为55mm，螺纹导程为2mm，计算可得：
外部轮廓加工时：
粗车n=950r/min；
精车n=1200r/min；
内部轮廓加工时：
粗车n=320r/min；
精车n=450r/min；
车螺纹时：
520r/min；
据经验，取n=400r/min。
3.3.6进给速度的确定
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
一般粗车选用较高的进给速度，以便快速去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙度和零件的精度为原则，应选择较低的进给速度。
进给速度Vf可以按公式Vf=f×
n计算，式中f表示每转进给量，在加工本设计中的组合零件时进给速度，依据表2-2进行选取，粗加工时取f=0.2mm/r，精加工时取f=0.1mm/r，则所得加工时的进给速度如下：
粗车Vf=190mm/min；
精车Vf=120mm/min；
粗车Vf=64mm/min；
精车Vf=45mm/min；
车螺纹时的进给速度为螺纹的导程。
3.3.7背吃刀量的确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚性来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件加工余量（除去精车量），这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留
升级会员 