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数控工艺毕业设计说明书
摘要
近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批量、多变零件加工的数控加工技术。
在机械制造业中，大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术，并将机械技术与现代控制技术、传感检测技、信息处理技术、网络通信技术有机地结合在一起，使其生产方式发生了革命性变化。
目前数控技术和数控机床正不断更新换代，向高速度、多功能、智能化、开放型以及高可靠性等方面迅速发发展。
数控技术的应用和数控机床的生产量已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的得要标志。
目前采用数控加工是解决该类零件圆弧曲面、锥面和高精要求圆柱面最有效的加工方法，装配件中轴类零件要求更高，是连接或转换的关键部件，也是较难加工的零件。
数控加工工艺制定和编程是实现其高精度和高效率加工的重要环节。
装配件的数控加工中涉及到零件图样工艺分析、加工方法和加工顺序的确定、装夹方案和夹具的选择、选择刀具及确定切削用量等关键技术。
通过对这些技术的链接和研究，完成装配，件数控加工。
着重说明了数控加工工艺的主要内容、选择数控刀具是应考虑的因素、工件的装夹与定位、定位误差的概念和产生原因、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定、工序顺序的安排、切削参数的选择、数控机床的选择及其主要加工对象等。
其中轴类零件、底座类零件的加工工艺分析、工艺路线的拟定、程序的编程既是重点又是难点。
关键词：
装配件，工艺分析，数控编程，工序确定，装夹方案与夹具选择
ABSTRACT
Inrecentdecades,countriesintheworldattachgreatimportancetothedevelopmentofcaneffectivelysolvetheproblemofcomplex,precision,smallbatches,changeablepartsprocessingCNCmachiningtechnology.Inthemechanicalmanufacturingindustry,usingalargenumberofmicro-electronicstechnologyandcomputertechnologyasthefoundationofthenumericalcontroltechnology,andmechanicaltechnologyandmoderncontroltechnology,sensortechnology,informationprocessingtechnology,networkcommunicationtechnologyarecombinedtogetherorganically,makeitsproducedmeanstoproducerevolutionarychange.Thecurrentnumericalcontroltechnologyandnumericalcontrolmachinetoolsareconstantlyupgrading,tohighspeed,multi-functional,intelligent,openandhighreliability,rapiddevelopment.TheapplicationofnumericalcontroltechnologyandCNCmachinetoolproductionhasbecomethemeasureofacountry'slevelofindustrializationandtechnicalleveltomark.
Atpresentusesthenumericalcontrolprocessingistosolvethepartsarccurvedsurface,conicalsurfaceandcylindricalsurfaceofhighprecisionrequirementsofthemosteffectivemethodofprocessingequipmentparts,shaftpartsismoredemanding,isconnectedortheconversionkeycomponent,isalsomoredifficulttomachiningparts.NCprocessingtechnologydevelopmentandprogrammingistoachievehighprecisionandhighefficiencyprocessingimportantlink.
EquipmentpartsintheNCmachiningprocessanalysisinvolvesthedrawings,processingmethodsandprocessingorderdetermination,clampingschemeandfixtureselection,selectionofthecuttersanddeterminetheamountofcuttingandkeytechnologies.Throughtothesetechnicallinksandresearch,equipmentpartsNCmachining.
FocusontheCNCmachiningprocess,CNCtoolismaincontentselectionshouldconsiderthefactors,clampingandpositioning,positioningerrorconceptandcausepartsofthegraphics,mathematicalprocessingandprogrammingsizesettingvaluedetermination,processsequencearrangement,theselectionofcuttingparametersinNCmachinetool,theselectionandthemainprocessingobject.Theshaftparts,chassispartsoftheprocessanalysis,processrouteplan,programmingarebothimportantanddifficult.
KEYWORDS：
Assemblyparts，Processanalysis,numericalcontrolprogramming,aprocessdetermining,clampingschemeselectionandfixture
摘要………………………………………………………………………2
Abstract…………………………………………………………………3
一、数控加工工艺的选择要求…………………………………………5
1、数控加工工艺内容选择……………………………………………5
2、数控加工工艺设计方法……………………………………………7
二、装备件的工艺设计………………………………………………10
1、轴类零件……………………………………………………………10
1.1轴类零件工艺分析………………………………………………10
1.2轴类零件工艺卡…………………………………………………15
1.3轴类零件加工程序………………………………………………17
2、底座类零件…………………………………………………………19
2.1底座类零件工艺分析……………………………………………19
2.2底座类零件工艺卡………………………………………………23
2.3底座类零件加工程序……………………………………………24
总结……………………………………………………………………30
致谢……………………………………………………………………31
主要参考资料…………………………………………………………32
附：
轴零件图、底盘零件图
一、数控加工工艺的选择要求
1、数控加工工艺内容选择
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。
这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序，这样才能充分发挥数控加工的优势。
1.1选择并确定进行数控加工的内容
1.适于数控加工的内容
一般情况下通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容，例如：
由轮廓曲线构成的回转；表面具有微小尺寸要求的结构表面；同一表面采用多种设计要求的结构表面间有严格关系的要求的表面。
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。
2.不适于数控加工的内容
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。
下列一些内容不宜选择采用数控加工：
（1）占机调整时间长。
如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；
（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。
（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。
此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。
1.2对零件图进行数控加工工艺分析
1.结构工艺性分析
（1）零件结构工艺性
零件结构工艺性是指在满足使用要求前提下零件加工的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于加工成型并且成本低、效率高。
对零件进行结构工艺性分析时要充分反映数控加工的特色，一定要把重点放在零件图纸和毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。
（2）零件结构工艺性分析的主要内容
a审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。
b审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确。
c审查与分析在数控机床上加工时零件结构的合理性。
2.精度及技术要求分析
只有在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、进给路线、刀具及切削用量等进行正确而合理的选择。
主要包括：
一.分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。
二.分析本工序的数控加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其它措施弥补的话，注意给后续工序留有余量。
三.找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。
四.对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。
数控加工是一种基于的加工，分析数控加工工艺过程不可避免地要进行数字分析和计算。
对零件图形的数字处理正是数控加工这一特点的突出体现。
（一）编程原点的选择
同一个零件，同样的加工由于编程原点选的不同，尺寸字中得数据就不一样，所以变成之前首先要选定编程原点。
从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。
但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观（至少让部分点的指令值与零件上的尺寸值相同），应尽可能把编程原点的位置选的合理，编程原点的确定原则为：
（1）将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准，这样可避免基准不重合而产生的误差及不必要的尺寸换算。
（2）容易找正对刀，对刀误差小。
（3）编程方便。
（4）在毛坯上的位置能够容易，准确地确定，并且各面得加工余量均匀。
（5）对称零件的编程原点应选在对称中心。
一方面可以保证加工余量均匀，另一方面可采用镜像编程，编一个程序加工两个工序，零件的形廓精度高。
（二）编程尺寸设定值的确定
编程尺寸设定值应为该尺寸误差分散中心，但由于事先无法知道分散中心的确切位置，可先由平均尺寸代替，最后根据试加工结果进行修正，以消除常值系统性误差的影响。
编程尺寸设定值确定的步骤
（1）精度高的尺寸处理，将基本尺寸换算成平均尺寸；
（2）几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变；
（3）精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调；
（4）节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；
（5）编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误改程序。
2、数控加工工艺设计方法
数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。
2.1．机床的选择
当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本确定了。
为了正确的为每一道工序选择机床，除了充分了解机床的技术性能外，还要考虑以下几点：
1.工序节拍适应性
机床的类型应与工序的划分原则相适应，再根据加工对象的批量和生产节拍要求来决定。
2.形状尺寸适应性
机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应。
即小工件则选小规格的机床加工，大工件则选大规格的机床加工。
3.加工精度适应性
机床的精度与工序要求的加工精度相适应。
机床精度过低，不能保证加工精度，机床精度过高，又会增加零件的制造成本，应根据加工精度要求合理选择，保证有三分之一的储备量。
2.2确定走刀路线和安排工步顺序
1.走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。
走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线时应注意以下几点：
（1）首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序。
（2）所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求。
（3）寻求最短加工路线，可节省定位时间，提高了加工效率。
（4）选择使工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。
2.工步顺序安排的一般原则：
（1）先粗后精。
（2）先近后远。
（3）内外交叉。
（4）保证工件加工刚度原则。
（5）同一把刀能加工内容连续加工原则。
2.3确定定位和夹紧方案
1.在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：
（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；
（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；
（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
2.夹具的选择：
（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短准备时间，节省生产费用。
（2）在成批生产时才考虑采用专用，并力求结构简单，夹具结构应有足够的刚度和强度。
（3）因为在数控机床上通常一次装夹完成工件的全部工序，因此应防止工件夹紧引起的变形造成工件加工不良。
（4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给。
2.4选择刀具并确定刀具与工件的相对位置
应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。
刀具选择的总原则是：
安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。
选择刀具还要考虑几点：
（1）切削性能好
（2）精度高（3）可靠性高（4）耐用度高（5）断屑及排屑性能好。
对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。
对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。
对刀点的选择原则如下：
（1）所选的对刀点应使程序编制简单；
（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；
（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；
（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。
使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。
所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。
“刀位点”是指刀具的定位基准点。
换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。
为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。
2.5确定切削用量
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
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。
a.主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
其计算公式为：
n=1000v/πD
式中
v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；
n---主轴转速，单位为r/min；
D----工件直径或刀具直径，单位为mm。
计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
b.进给速度的确定
进给速度主要根据零件的加工精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。
确定原则：
（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100～200mm/min范围内选取。
（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。
（3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。
（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
c.背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，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，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。
d.切削速度的确定
切削速度与机床主轴之间的转换关系为：
Vc=
dn/1000
2.6加工余量的确定
加工余量是指加工时从加工表面上切去的金属层厚度。
加工余量可分为工序余量和总余量。
又因为结合本工件实际情况，运用经验估计法，该工件的粗车余量为1mm,精车余量为0.2mm。
如有变动，将在后面继续论述。
确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，尽可能减小加工余量。
主要方法有：
经验估计法、查表修正法、分析计算法。
二、装备件的工艺设计
1.轴类零件﹙本体﹚
1.1轴类零件的工艺分析
1、轴类零件图分析
该零件由外圆柱面、锥面、倒角圆弧及内圆柱面、内螺纹等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。
2、毛坯选择
根据毛坯选材原则（使用性、经济性、工艺性）选择材料为45#钢的φ104×94mm的棒料为毛坯。
3、工序及工步划分
精度上，该零件的多处外圆及内孔尺寸精度要求较高，编程时可取平均值。
此外工件下端有形位公差要求和槽，毛坯此处加工余量少。
为保证切削加工精度应先加工下端，车削外圆至φ102mm处，钻φ18通孔，调头装夹，粗车上端，后精车上端，再一次调头后，精车下端，车削结束。
车下端面→粗车φ102处→钻φ18通孔→粗车内孔→调头→粗车外圆、锥面、内孔→精车外圆、锥面→车螺纹→再次调头→精车外圆、内孔→车槽。
零件图尺寸标注完整，符合数控加工标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45#钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。
4、定位、夹紧、刀具及切削用量选择
为了便于装夹和使工序基准与定位基准统一，并敞开所有的加工部分，选择毛坯轴线为径向定位基准，利用卡盘装夹。
这种方法比较安全并且精度高，但需要调头装夹。
具体如下，先将工件下端车削，车出φ102台阶，用来作为上端加工时的基准，再在下端夹紧情况下，车出上端的尺寸，然后，再一次的调头装夹，车出下端的尺寸，故该工件需两次调头，两次所选夹具为硬质卡盘，又因为调头装夹后精度会有偏差，故应当用跳动百分表找正，用铜皮垫在工件与卡盘接触面间，用以防止卡盘夹伤已加工表面，再进行切削。
又因为第二次调头装夹时工件定位不准确，故应当在卡盘卡口装上一填塞物，使得每次调头时，伸出的长度为35mm,这样才能保证工件的顺利装夹与切削。
根据数控加工的刀具要求（安装调整方便、刚度好、耐用度和精度高）的原则外圆及内孔选择机夹可转位式刀具，切槽和螺纹选择普通硬质合金成形刀。
并根据所选刀具选择合适的机加刀片。
查《机械加工常用刀具数据速查手册》P1582.5GB/T5343.1-1993选择装C形刀片的90°偏头外圆车刀，根据粗、精加工的不同粗加工选择PCGCL2525-08Q,精加工选择PCGCL2525-09Q.根据P1582.7GB/T14297-1993选择装C形刀片的90°内孔车刀，粗加工选择90Rd16C8，精加工选择90Rd16C9。
根据P132GB/T17985.2-2000选择硬质合金切槽04R2012，P150GB/T17985.3-2000选择硬质合金螺纹刀12R1010。
P25618GB/T1438.1-1996选择标准柄右旋莫氏锥柄高速钢麻花钻头。
根据《机械加工常用标准便查手册》选择涂层刀片。
端面刀片选择CCMT09T308。
外圆粗车刀片选择CCMWO80304，精车刀片选择CCMT09T302。
内孔粗车刀片选择CCMT080304，精车刀片选择CCMT09T302。
数控加工刀具卡片
产品名称或代号
装配件
零件名称
轴类零件
零件
图号
XJ/B0102
程序
编号
工步号
刀具号
刀具名称
刀具型号
刀片
刀尖半径
型号
牌号
1
T01
机夹可转位端面刀
PCGCL2525-09Q
CCMT09T308
GC435
0.8
2
T02
机夹可转位粗车刀
PCGCL2525-08Q
CCMW080304
GC435
0.4
3
T03
机夹可转位内孔粗车刀
90RD16C8
CCMT080304
GC435
0.4
4
T04
机夹可转位精车刀
PCGCL2525-09Q
CCMT09T302
QU456
0.2
5
T05
成形切槽刀
04R2012
刀宽为5mm
6
T06
成形螺纹刀
12R1010
刀面为60°角
7
T07
机加可转位内孔精车刀
90RD16C9
CCMT09T302
QU456
0.2
8
T08
钻头
φ18mm
根据《数控机床编程与操作切削技术》P49表1.17查涂层刀具切削用量粗车Vc135-150mm/minap=8mmf=0.50mm/r精车Vc260-290mm/minap=1mmf=0.18mm/r。
表1.16车螺纹时第一次ap=0.50mm,第二次ap=0.31mm。
切槽进给速度0.16-0.23mm/r，车螺纹时切削速度18-
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