邵琪的轴类零件加工论文.docx
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邵琪的轴类零件加工论文
1、绪论
随着科技不断的发展和进步，随着社会也不断的在进步，制造也在不段的提高，数控技术的引用呈现出突飞猛进的趋势，特别是在计算机技术飞速发展的同时数控机床也得到了相应的提高。
数控机床是现在高精度自动化设备，综合运用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品。
数控技术也从另一个方面反映出了我们国家的制造业，发展数控机场是当今我们国家机械制造业技术改造的必经之路，是未来自动化工厂的基础。
随着数控机床的广泛运用现代企业对零件的精度也有所提高，对于数控技术人才要求也越来越大。
作为一名数控专业的大学生，在这三年的学习当中学习到了相关专业的知识进行检测，为了提高自身的数控技术的本领，巩固自己所学习的只是，为以后进入社会工作打下结实基础，应此，特对数控技术进行实践学习，从而达到能制定加工工艺、自己编制程序、自己动手执行工艺过程，并加工出合格的零件。
2零件图分写
图2-1
图2-2
图2-3
图2-2
2-1零件图分析：
汽车倒车等开关外壳的毛坯材料是45号钢，毛坯尺寸Φ25mm×40mm，根据零件图形、形状、尺寸分析及毛坯分析。
该零件为车铣混合零件，主要由外圆、内孔、端面、六边体、槽组成。
形状比较复杂。
为保证其零件的加工精度，首先定位非常关键，其次是机床、刀具、夹具等。
采用双头装夹的方式进行加工，3个孔要一次性加工完。
按照基准面先行、先主后次、先粗加工后精加工。
先加工孔后加工外圆的方式进行加工。
2-2零件图分析：
汽车倒车开关轴键的毛皮材料是45号钢，毛坯尺寸Φ8mm×30mm，根据零件图形、形状、尺寸分析及毛坯分析。
该零件由外圆、端面、槽组成。
形状比较简单。
为了保证零件的加工精度，首先定位非常关键，其次是机床、刀具、夹具等。
采用双头装夹的方式进行加工，按照基准面先行、先主后次、先粗加工后精加工。
2-3零件图分析：
汽车倒车开关动接触件是又注塑做成的。
2-4零件图分析：
汽车倒车开关底座是用注塑做成的。
2-1零件技术要求分析：
未注公差尺公差等级IT6级，粗糙度为Ra3.2mm，加工时必须考虑其切削用量和加工定位等。
如果切削用量不当，则会达不到其加工精度。
如果装夹不当加工时极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。
2-2零件技术要求分析：
未注公差尺公差等级IT12级，粗糙度一般为Ra0.8mm，未注明为Ra3.2mm，加工时必须考虑其切削用量和加工定位等。
如果切削用量不当，则会达不到其加工精度。
如果装夹不当加工时极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。
2-3零件技术要求分析：
未注公差尺公差等级IT7级，粗糙度为Ra1.6mm，加工时必须考虑其切削用量和加工定位等。
如果切削用量不当，则会达不到其加工精度。
如果装夹不当加工时极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。
2-4零件技术要求分析：
未注公差尺公差等级IT7级，粗糙度为Ra3.2mm，加工时必须考虑其切削用量和加工定位等。
如果切削用量不当，则会达不到其加工精度。
如果装夹不当加工时极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。
2-1到2-4零件结构工艺分析：
（1）零件图样尺寸的正确标注。
（2）保证获得要求的加工精度。
（3）分析零件的变形情况。
（4）保证基准统一。
3、毛坯确定
图2-1采用的是45钢，且达到要求，所以采用Φ25mm×40mm进行加工零件，在车零件的时候读数尽量要精确，尽量用千分尺来进行测量，在车的过程中要用切削液来进行以便保证零件的表面粗糙度使得切削能够正常进行。
图2-2采用的是45钢，且达到要求，所以采用Φ8mm×30mm进行加工零件，在车零件的时候读数尽量要精确，尽量用千分尺来进行测量，在车的过程中要用切削液来进行以便保证零件的表面粗糙度使得切削能够正常进行。
图2-3采用的是塑料，且达到要求，所以采用Φ12mm×25mm进行加工零件，在车零件的时候读数尽量要精确，尽量用千分尺来进行测量，在车的过程中要用切削液来进行以便保证零件的表面粗糙度使得切削能够正常进行。
图2-4采用的是塑料，且达到要求，所以采用Φ20mm×15mm进行加工零件，在车零件的时候读数尽量要精确，尽量用千分尺来进行测量，在车的过程中要用切削液来进行以便保证零件的表面粗糙度使得切削能够正常进行。
4、制定工艺方案
根据零件图样，制定以下加工工艺方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，且又能保证加工质量）下面分析两套加工工艺方案进行比较。
图2-1方案一：
下料→先加工右边→加工3个内孔→车Φ19.57的外圆→车Φ22的外圆→换头车螺纹→加工六边形
方案二：
下料→先加工右边→车Φ19.57的外圆→车Φ22的外圆→加工3个内孔→换头车螺纹→加工六边形
图2-2方案一：
下料→先加工右边→车Φ5.01的外圆→车Φ6.2的外圆→换头车Φ5.01的外圆。
方案二：
下料→先加工左边→车Φ5.01的外圆→车Φ6.2的外圆→换头车Φ5.01的外圆。
图2-3方案一：
下料→先加工右边的孔→换头→加工Φ3的外圆→加工Φ1.6d的外圆→切槽。
方案二：
下料→先加工Φ3的外圆→加工Φ1.6d的外圆→切槽→加工右边的孔。
图2-4方案一：
下料→先加工外圆（从右边开始）→调头→加工内孔。
方案二：
下料→先加工内孔（左边的）→调头→加工外圆。
有孔的零件尽量先加工孔再加工外圆，如果有多个孔的零件，孔尽量一次性加工完所有的孔，这样才能保证原同心，如果几个孔用分左右两次加工的话，很有可能引起原不同心。
5设备的选择
实验室设备：
结合零件图分析，该零件有外圆、切槽、还有内孔，为了减少换刀速度，于是选用CK6430数控车床进行加工，CK6430数控车床配置FANUC0i-MC控制系统，功能全、性能可靠、操作方便。
机床的各进给坐标轴的运动，采用数字式交流伺服驱动，具有转矩脉冲小，低速运转平稳和噪音低等优点。
机床主要参数见表5-1：
表5-1机床主要参数表
参数名称
单位
参数值
床身上最大工件回转直径
mm
300
最大工件长度
mm
200
中拖板上最大工件回转直径
mm
100
主轴通孔直径
mm
32
主轴内锥孔
莫氏5号短锥
主轴转速范围（无级）
r/min
100～4500
进给速度范围Z轴
mm/min
1~2000
X轴
mm/min
1~2000
快速Z轴
mm/min
8000
X轴
mm/min
4000
螺纹加工范围公制
mm
4
英制
牙/英寸
6
行程Z轴
mm
250
X轴
mm
270
主电机功率
KW
3
转速
r/min
1480
X轴的最小进给设定单位
mm
0.001
Z轴的最小进给设定单位
mm
0.001
刀架形式（用户选用）各种直线刀架
刀杆截面尺寸（h×b）
mm
16X16
机床净重
KG
约825
图5-1CK6430机床
5.2刀具的选择
首先，刀具的合理选择和使用，对提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期等方面有十分重要的作用。
数控加工对刀具的要求很高，不仅要求其精度高、刚度好、耐用度高，还要求尺寸稳定、安装调整方便。
首先，使用好的刀具会增加成本，但效率提高则会使机床费用和人工费用有大幅度的降低，这正是制造业发达国家所采用的加工策略之一。
其次，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。
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，结合我院实际，采用高速钢刀具加工。
切削用刀具材料应具备的性能如表5-2所示：
表5-2切削用刀具材料应具备的性能
希望具备的性能
作为刀具使用
时的性能
希望具备的性能
作为刀具使用时的性能
高硬度（常温及高温状态）
耐磨损性
化学稳定性良好
耐氧化性耐扩散性
高韧性（抗弯强度）
耐崩刃性
耐破损性
低亲和性
耐溶着、凝着（粘刀）性
高耐热性
耐塑性
变形性
磨削成形性良好
刀具制造的高生产率
热传导能力良好
耐热冲击性
耐热裂纹性
锋刃性良好
刃口锋利表面质量好微小切削可能
5.2.1数控车床分为这几种到：
1、外圆车刀5、挖孔刀
2、切槽刀
3、螺纹刀
4、钻头
5.2.2常用的刀具材料
常用的两种刀具材料，高速钢和硬质合金，其性能如下：
（1）高速钢在
仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难，耐热冲击性较弱。
不适合高速切削和硬的材料。
（2）硬质合金具有较高的红硬性，能在
保持较好的加工性能，允许切削速度就高速刚的4～10倍。
复合碳化物系硬质合金在铣削金属的切削中显示出极好的性能。
于是，硬质合金得到了很大的普及。
在因为零件是45钢和塑料的，所以我选择采用硬质合金刀。
5.2.3确定刀具
具体刀具选择请见表格5-3：
表5-3刀具卡片
刀具号
刀具名称
规格
备注
T01
外圆车刀
20X20
T02
切槽刀
20X20
3MM的
T03
螺纹刀
20X20
T04
4mm钻头
20X20
T05
挖孔刀
20X20
编制
王进为
审核
肖善华
批准
肖善华
共1页
第1页
5.4量具的选择
根据该零件的实际形状，需采用游标卡尺、千分尺、直尺等量具来测量。
其量具的使用表如表5-4所示：
表5-4量具表
名称
规格
用途
量程（mm）
分度值（mm）
游标卡尺
0-150
0.02
主要用于内孔大小
千分尺
0-25
75-100
0.001
用于长度测量工具
直尺
0-100
1
用来测量工件的长度
6定位基准的选择
7冷却液的选择
由于该零件在CK6430数控车床进行加工，须根据其切削用量、刀具的材料以及毛坯的材料等选取冷却液，因为在切削加工过程，被切削金属层的变形，切屑与刀具前刀面的摩擦和工件与刀具后刀面的摩擦等，容易产生大量的切削热。
其中，大量的切削热被工件吸收，大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏，为了提高零件的加工精度，延长刀具的耐用度和使用寿命，在切削加工过程中必须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，也能起到良好的排屑和润滑等作用。
从工件材料、冷却液作用和冷却液的价格综合分析，如表7-1所示
表7-1冷却液
冷却液名称
主要成份
主要作用
水溶液
水、防锈添加剂
冷却
乳化液
水、油、乳化剂
冷却、润滑、清洗
切削油
矿物油、动植物油、极压添加剂或油性
润滑
综合该零件的加工性能、选择机床、切削用量、刀具的材料以及毛坯的材料等，最后确定冷却液使用切削油，选用乳化液是最适宜的。
8切削用量选择
数控加工切削用量包括主轴转速n、背吃刀量ap和进给量f，其确定原则与普通机械加工相似，对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。
我设计的这些零件由于是塑料和45钢组成再根据其加工精度要求以及刀具的一些相关要求选择，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书，参考的切削用量手册，并结合经验而定。
8.1背吃刀量确定
背吃刀量是根据机床、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，可留小量精加工余量，一般在0.2～0.5mm
由于我设计的零件有45钢的也有塑料的所以背吃刀量都不一样，45钢粗加工应该在1~3mm，精加工背吃刀量为0.5mm；而塑料的可以相对增加。
8.2主轴转速的确定
主要根据允许的切削速度Vc（m/min）选取
n=
（8-1）
其中：
Vc-切削速度
D-铣刀的直径（mm）
由于每把刀计算方式相同，现选取
20的立铣刀为例说明其计算过程。
D=20mm
根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。
理论上讲，
的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。
但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑：
=800r/min
=1500r/min
螺纹=450r/min
切槽=280r/min
8.3进给速度的确定
切削进给速度F时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位mm/min。
它与铣刀的转速n、铣刀齿数z及每齿进给量
（mm/z）的关系为
F=
Z
（8-2）
每齿进给量
的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。
工件材料的强度和硬度越高，
越小，反之则越大；工件表面粗糙度值越小，
就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀.
根据在学校学得的知识我确定的进给速度为：
粗车外圆：
F=150m/min
精车外圆：
F=200m/min
切槽：
F=30m/min
9起刀进刀和退刀有关的工艺问题的处理
9.1起始平面、返回平面、进刀平面、安全平面的确定
9.1.1起始平面
起始平面是程序开始时刀具的初始位置所在的平面，一般我把起始平面一般为X根据毛皮直径决定Z100的位置上，一般远于安全平面，在此平面上刀具以G00速度行进。
根据我所选的毛皮我把起始平面设置成X80Z100，可以达到加工安全性，可防止碰刀，也可考虑到加工效率，使非切削时间控制在一定的范围内，提高加工效率。
9.1.2返回平面
返回平面返回平面是指程序结束后，刀尖所在的Z平面应该也要回到起始平面，切记在刀具返回起始点的时候要先把刀X方向退出一段距离后再进行返回起始点，以防出现撞到现象。
9.1.3进刀平面
进刀平面是刀具以高速指令G00下刀至要车削到工件时变成进刀速度下刀，以避免撞刀，此速度转折点的位置为进刀平面，其高度为进刀高度，此高度一般在加工面和安全平面之间，一般X要大于工件直径2~3mm，Z要大于工件坐标系5mm。
所以结合我所选的几个零件我都把进刀平面设置成图2-1为X27Z5；图2-2为X10Z5，符合上述条件，满足加工要求。
9.1.4退刀平面
退刀平面是指加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一段距离（5—10mm）后转为以高速返回安全平面。
一般在退X方向的时候一定要让刀尖远离工件的最大直径点。
9.1.5安全平面
安全平面是指加工完成一段面后，刀具沿轴方向运动一段距离后，刀尖所在的X、Z面，一般把这个点就设置成起始平面的左边点，并以G00指令快速行进。
设置安全高度能防止刀具碰伤工件，也能使非切削加工时间控制在、一定范围内，即把该零件加工的安全高度定为10mm，满足安全条件。
9.2程序起始点、返回点和切入切出点的确定
9.2.1程序起始点、返回点
程序起始点是指程序开始时，刀尖（刀位点）的初始停留点，采用G54对刀时一般为对刀点。
返回点是指一把刀程序执行完毕后，刀尖返回后的停留点，一般为换刀点。
在同一个程序中起始点和返回点最好要相同，如果一个零件的加工需要几个，以免引起加工操作上的麻烦。
为可确保加工后零件表面位置的准确性，对刀后必须人工使刀具的到位点在G54指令后面规定的X、Z坐标值上。
一般我设置程序起始点为X80Z100。
9.2.2切入、切出点选择的原则
切入点即在进刀或切削曲面的过程中，要使刀具不受损坏。
一般来说，对粗加工而言，选择曲面内的最高角点作为曲面的切入点（初始切削点）。
因为该点的切削余量较小，进刀时不易损坏刀具；对于精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为曲面的切入点。
因为在该点处，刀具所受的弯矩较小，不易折断刀具。
10编写加工工艺过程卡片
零件名称
零件
材料
毛坯
种类
毛坯硬度
毛重/kg
净重/kg
车型
每车件数
底座
45钢
45钢
数控车床
单件
工序
号
工序名称
设备名称及型号
夹具
进给量
（mm/min）
主轴转速（r/min）
背吃刀量（mm）
冷却液
刀具号
1
备料（Φ25mm×40mm）
锯床
专用夹具
2
钻孔
数控车床
CK6430
三爪卡盘
50
500
乳化液
T04
3
挖Φ16.7的孔
数控车床
CK6430
三爪卡盘
50
500
乳化液
T05
4
钻孔
数控车床
CK6430
三爪卡盘
50
500
乳化液
T04
5
挖Φ14的孔
数控车床
CK6430
三爪卡盘
50
500
乳化液
T05
6
钻孔
数控车床
CK6430
三爪卡盘
50
500
乳化液
T04
7
挖Φ5的孔
数控车床
CK6430
三爪卡盘
50
500
乳化液
T05
8
粗加工右端外轮廓
数控车床
CK6430
三爪卡盘
150
800
2
乳化液
T01
9
精加工右端外轮廓
数控车床
CK6430
三抓卡盘
200
1500
0.5
乳化液
T01
10
粗加工左端外轮廓
数控车床
CK6430
三爪卡盘
150
800
2
乳化液
T01
11
精加工左端外轮廓
数控车床
CK6430
三爪卡盘
200
1500
0.5
乳化液
T01
12
切槽
数控车床
CK6430
三抓卡盘
30
280
乳化液
T02
13
车螺纹
数控车床
CK6430
三爪卡盘
450
乳化液
T03
编制
王进为
审核
肖善华
批准
肖善华
共1页
第1页
零件名称
零件
材料
毛坯
种类
毛坯硬度
毛重/kg
净重/kg
车型
每车件数
底座
45钢
45钢
数控车床
单件
工序
号
工序名称
设备名称及型号
夹具
进给量
（mm/min）
主轴转速（r/min）
背吃刀量（mm）
冷却液
刀具号
1
备料（Φ8mm×30mm）
锯床
专用夹具
2
粗加工右端外轮廓
数控车床
CK6430
三爪卡盘
150
800
2
乳化液
T01
3
精加工右端外轮廓
数控车床
CK6430
三抓卡盘
200
1500
0.5
乳化液
T01
4
粗加工左端外轮廓
数控车床
CK6430
三爪卡盘
150
800
2
乳化液
T01
5
精加工左端外轮廓
数控车床
CK6430
三爪卡盘
200
1500
0.5
乳化液
T01
6
切槽
数控车床
CK6430
三抓卡盘
30
280
乳化液
T02
编制
王进为
审核
肖善华
批准
肖善华
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12编写程序
图2-1：
右端Z5;
O0001G00X80Z100
G54G98G97;T0101S800;
M03S500T0404;G00X27Z5;
G00X80Z100;G71U2R1;
G00X27Z5;G71P10Q20U0.5W0F150;
G01x0;N10G01X16.57F200;
G01Z-5.64F50;Z-10.05;
G01Z5;X20;
G00X80Z100;X22Z-1;
T0505S500;Z-24.84;
G00X27Z5;N20G01X27;
G01X7;G00X80Z150;
Z-5.64;S1500;
Z5;G70P10Q20;
X10;G00X80Z150;
Z-5.64;M30;
Z5;
X13;
Z-5.64
Z5;
X16.7;
Z-5.64;
左端：
G54G98G97;X13.1575;
M03S800T0101;X12.995;
G00X80Z100;G00X80Z150;
G00X27Z10;M30;
G71U2R1;
G71P10Q20U0.5W0F150;
N10G01X0F200;
Z0;
X11;
X14Z-1.5;
Z-10.06;
X20;
X22Z-1;
N20G01X27;
G00X80Z100;
S1500;
G70P10Q20;
G00X80Z100;
T0202S280;
G00X25Z-10.06;
G01X11F30;
X25;
G00X80Z100;
T0303S450;
G00X15Z5;
G92X13.8375Z-9F1.5
X13.675
X13.5125;
X13.35;
图2-2：
右端：
左端：
G54G98G97;G54G98G97;
M03S800T0101;M03S800T0101;
G00X80Z100;G00X80Z100;
G00X10Z5;G00X10Z5;
G71U2R1;G71U2R1;
G71P10Q20U0.5W0F150;G71P10Q20U0.5W0F150;
N10G01X0F200;N10G01X0F200;
Z0;Z0;
G03X5.01Z-2.91;X5.01;
G01Z-18.43;Z--3.48
N20G01X10;X6.02
G00X80Z100;Z-4.05
S1500;N20G01X10;
G70P10Q20;G00X80Z100;
G00X80Z100;S1500;
M30;G70P10Q20;
G0080Z100;
M30;
14零件加工
14.1加工情况的分析
考虑到加工中心所选用的刀具都是硬质合金钢，只好根据现有的条件和切削用量的一般选用原则，粗加工时切削速度在低范围内以较大的背吃刀量进给，以便减少加工时间提高生产效率，尽可能的选择较大的进给量。
精加工时，则选用较小的背吃刀量和进给量、较高的切削速度，这样便保证了加工的质量。
14.2加工零件步骤
14.2.1开机
检验机床主轴是否能正常的运转，检查各辅助功能是否正常，润滑系统工作是否否正常，并按正确的开机顺序开机。
14.2
升级会员 