【正文】 航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 弧形軸 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 摘要 隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在企業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)數(shù)控加工的工藝特點(diǎn)、加工零件工藝性等進(jìn)行分析，選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過(guò)程，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)以數(shù)控車(chē)床車(chē)削軸類(lèi)零件為例，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編寫(xiě)加工零件的程序。按照說(shuō)明書(shū)要求將加工出零件，并對(duì)零件自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，說(shuō)明在加工過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。 關(guān) 鍵詞 零件圖 工藝分析、刀具、切削用量、加工程序、加工注意事項(xiàng) 航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 第一章 引 言 隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級(jí)，數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，使制造業(yè)朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)以熟練掌握數(shù)控車(chē)床加工為主要目的，在認(rèn)真分析零件工藝的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用《公差》、《機(jī)械制造技術(shù)》、《數(shù)控加工與編程》、《數(shù)控加工工藝》等專(zhuān)業(yè)知識(shí)，結(jié)合數(shù)控加工實(shí)際操作，按照機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容，制定出的軸類(lèi)零件數(shù)控加工工藝說(shuō)明書(shū)。 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括零件的工藝分析、零件加工過(guò)程、加工注意事項(xiàng) 等內(nèi)容。并詳細(xì)介紹零件工藝分析的內(nèi)容，重點(diǎn)闡述了零件的加工過(guò)程，認(rèn)真分析和解釋零件加工的程序的意義。 本設(shè)計(jì)在編寫(xiě)過(guò)程中得到多 位 老師和同學(xué)的支持與幫助， 多位 老師對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行認(rèn)真的審閱，提出了許多寶貴的修改意見(jiàn)，在此一并表示衷心的感謝。 由于編者水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在一些錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師和同學(xué)批評(píng)指正。 編 者 年 月 日 第二章 零件工藝分析 零件圖的審查 零件 圖的完整性與正確性 零件屬于短軸類(lèi)，零件長(zhǎng)度為 90mm,從左到右依次為：長(zhǎng) 40mm、公稱(chēng)直徑為 25mm、 長(zhǎng) 5mm 直徑為 21mm 的圓柱面 ,長(zhǎng) 5mm 直徑為 15mm 的槽， 有M1810mm 的 45176。倒角的普通螺紋； 長(zhǎng) 的 7176。錐面 ； 有直徑 16mm 的圓航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 弧面， 直徑為 15mm 的球面 。 該零件視圖正確，表達(dá)直觀、清楚，繪制符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差、表面粗糙度以及技術(shù)要求的標(biāo)注齊全、合理 ，無(wú)熱處理和硬度要求 。 零件的技術(shù)要求分析 分析零件圖可知 :1513 的 錐面、 φ25mm 圓柱面、 φ21mm 圓柱面粗糙度 Ra為 ，其余表面粗糙度 Ra 為 。外螺紋中徑、頂徑公差代號(hào)為 6g。其余尺寸公差等級(jí)在 IT7～ IT10 之間。 零件的材料分析 毛坯材料為 45，強(qiáng)度、硬度、塑性等力學(xué)性能好，切削性能、熱處理性能等加工工藝性能好，便于加工，能夠滿足使用性能。毛坯下料為φ30mm130mm。 毛坯圖為： 合理的標(biāo)注尺寸 零件圖上的重要尺寸直接標(biāo)注，在加工時(shí)使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，并符合尺寸鏈最短的原則。零件圖上標(biāo)注的尺寸便于用卡尺或樣板測(cè)量。 確定加工方法 經(jīng)過(guò)分析零件的尺寸精度 、幾何形狀精度、位置精度和表面粗糙度要求，確定如下加工方法： （ 1）外圓表面：粗車(chē) ——精車(chē) （ 2）外螺紋：在精車(chē)的外圓表面分?jǐn)?shù)次進(jìn)給加工 。 工藝設(shè)備的選擇 機(jī)床的選擇 機(jī)床選擇的原則 : ① 要保證加 工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。 ② 有利于提高生產(chǎn)率。 ③ 盡可能降低生產(chǎn)成本 (加工費(fèi)用 )。 根據(jù)毛坯的材料和類(lèi)型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、工件數(shù)量、生產(chǎn)條件等要求，選用 CK6140 數(shù)控車(chē)床。 量具及輔助用具的選擇 加工過(guò)程中所需量具有：游標(biāo)卡尺、千分尺、百分表、表面粗糙度樣板。 輔助用具有：銅片、銅錘等。 零件的安裝 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，安裝零件要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案 ，為提高數(shù)控機(jī)床效率，確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時(shí)應(yīng)注意： 航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 （ 1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一（基準(zhǔn)重合原則）； （ 2）減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面（基準(zhǔn)統(tǒng)一原則）； （ 3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。 選擇夾具 夾具用來(lái)裝夾被加工工件以完成加工過(guò)程，同時(shí)要保證被加工工件的定位精度，并使裝卸盡可能方便、快捷。數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。 根 據(jù)零件的尺寸、精度要求和生產(chǎn)條件，選擇最常用的車(chē)床通用的三爪自定心卡盤(pán)。三爪自定心卡盤(pán)可以自動(dòng)定心，夾持范圍大，適用于截面為圓形、三角形、六邊形的軸類(lèi)和盤(pán)類(lèi)中小型零件。 刀具的選擇 數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 數(shù)控刀具有以下特點(diǎn)： ① 剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形??； ② 互換性好，便于快速換刀； ③ 壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠； ④ 刀具的尺寸便 于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間； ⑤ 刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除?⑥ 系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。數(shù)控車(chē)床兼作粗精車(chē)削，粗車(chē)時(shí)吃刀深、進(jìn)給快，要求車(chē)刀有足夠的強(qiáng)度，能一次進(jìn)給車(chē)去較多的余量；精車(chē)時(shí)要達(dá)到圖樣要求的尺寸精度和較小的表面粗糙度，車(chē)去的余量較少，要求車(chē)刀鋒利，切削刃平直光潔，必要時(shí)還可磨出修光刃。為減少換刀時(shí)間、方便對(duì)刀、提高生產(chǎn)效率，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，在數(shù)控車(chē)削加工時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾片刀，機(jī) 夾片刀常采。 刀片材質(zhì)的選擇主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過(guò)程有無(wú)沖擊和振動(dòng)，故加工此零件選擇硬質(zhì)合金刀片 ，刀具材料為 YT 類(lèi) 。 根據(jù)零件的外形結(jié)構(gòu)，加工需要如下刀具： 90176。 外圓車(chē)刀 、 切槽刀、 60176。外螺紋刀 。 數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 典型軸 零件圖號(hào) 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱(chēng) 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 90176。 外圓車(chē)刀 1 粗車(chē)外輪廓表面 2020 2 T02 90176。 外圓車(chē) 刀 1 精 車(chē)外輪廓表面 2020 3 T03 切槽刀 1 切 4mm 槽 B=4mm 2020 航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 切削用量的選擇 數(shù)控編程時(shí)，必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫(xiě)入程序中，切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及背吃刀量等。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具壽命，充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度的提高生產(chǎn)率，降低成本。 根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊(cè)或有關(guān)資料選 擇切削速度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，然后利用公式 Vc=πdn/1000 和 Vf=nf，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速。 表 切削用量選擇 主軸轉(zhuǎn)速的確定 （ 1）車(chē)外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來(lái)選擇 。其計(jì)算公式為 : n=1000v/ 則： n=100060/25=其中 v —切削速度（ m/min），由刀具壽命決定； n —主軸轉(zhuǎn)速（ r/min）； d —工件直徑或刀具直徑（ mm）。 （ 2）車(chē)螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速 在車(chē)削螺紋時(shí)，車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。 螺紋加工時(shí)將以特定的進(jìn)給量切削 ， CNC 在螺紋加工模式下控制主軸轉(zhuǎn)速與螺紋加工進(jìn)給同步運(yùn)行。螺紋加工是典型高進(jìn)給率加工，比如加工導(dǎo)程為 3 mm的螺紋，進(jìn)給量則是 3mm／ r。 螺紋加工的主軸轉(zhuǎn)速直接使用恒定轉(zhuǎn)速（ r/min）編程，而絕不是恒線速度 。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床推薦車(chē)螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)為： n≤（ 1200/P）－ k 則： n=(1200/)— 80=720r/min 式中 P——被加工螺紋螺距，㎜； k——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為 80。 主軸轉(zhuǎn)速 n 最后要根據(jù)上述計(jì)算值、機(jī)床說(shuō)明書(shū)而定，選取機(jī)床有的或較接近計(jì)算值的 轉(zhuǎn)速。 4 T04 60176。 外螺紋刀 1 粗、精車(chē)螺紋 主軸轉(zhuǎn)速 s/(r/min) 進(jìn)給量 f/(mm/r) 背吃刀量 ap/mm 粗車(chē)外圓 800 精車(chē)外圓 1200 粗車(chē)螺紋 70 精車(chē)螺紋 70 切槽 115 航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 （ 4） 主軸轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給率 螺紋加工時(shí)將以特定的進(jìn)給量切削，進(jìn)給量與螺紋導(dǎo)程相同， CNC 在螺紋加工模式下控制主軸轉(zhuǎn)速與螺紋加工進(jìn)給同步運(yùn)行。螺紋加工是典型高進(jìn)給率加工，比如加工導(dǎo)程為 3 mm的螺紋，進(jìn)給量則是 3mm／ r。 螺紋加工的主軸轉(zhuǎn)速直接使用恒定轉(zhuǎn)速（ r/min）編程，而絕不是恒線速度(CSS)，這就意味著準(zhǔn)備功能 G97必須與地址字 S一起使用來(lái)指定每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，例如“ G97 S500 M03”，表示主軸轉(zhuǎn)速為 500r／ min。那么如果加工導(dǎo)程為3mm的螺紋，其進(jìn)給速度計(jì)算如下： F＝ 700r／ min 3mm／ r＝ 2100mm／ min 為保證正確加工螺紋 ,在螺紋切削過(guò)程中，主軸速度倍率功能失效 ,進(jìn)給速度倍率無(wú)效 。 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。 確定進(jìn)給速度的原則是： （ 1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在 100～ 200mm/min 范圍內(nèi)選取。 （ 2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度 ，一般在 20～ 50mm/min 范圍內(nèi)選取。 （ 3）當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求較高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小一些，一般在20～ 50mm/min 范圍內(nèi)選取。 （ 4）當(dāng)?shù)毒呖招谐蹋貏e是遠(yuǎn)距離 “回零 ”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 背吃刀量的確定 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可以留少許加工余量，一般為 ～ 。 切削用量的選擇是否合理，對(duì)于能否充分發(fā)揮機(jī)床潛 力與刀具的切削性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車(chē)削用量的具體選擇如下：粗車(chē)時(shí)，首先選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量，最后確定一個(gè)合適的切削速度。精車(chē)時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因此選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量。 如何確定加工時(shí)的切削速度，除了可參考《數(shù)控加工技術(shù)》表 21 列出的數(shù)值外，主要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。 數(shù)控車(chē)削用量推薦表 工件材料 工件材料 切削深度/mm 切削速度 /（ ） 進(jìn)給量 /（ ） 刀具材料 航天 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 碳素鋼 (δb 600Mpa） 粗加工 5～ 7 60～ 80 ～ YT 類(lèi) 粗加工 2～ 3 80～ 120 ～ 精加工 ～ 120～ 150 ～ 鉆中心孔 500～ 800 W18Cr4V 鉆孔 ～ 30 ～ 切斷（寬度＜ 5mm） 70～ 110 ～ YT 類(lèi) 鑄鐵 （ 200HBS 以下） 粗加工 50～ 70 ～ YG 類(lèi) 精加工 70～ 100 ～ 切斷（寬度＜ 5mm） 50～ 70 ～ 數(shù)控 此外，在安排粗、精車(chē)削用量時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床說(shuō)明書(shū)給定的允許切削用量范圍，對(duì)于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車(chē)床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時(shí)的切削用量選擇。 對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 工件裝夾方式確定后，即可通過(guò)確定工件原點(diǎn)來(lái)確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來(lái)加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。程序