基于CAXA數(shù)控車的軸類零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計

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軸類零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計摘 要數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，如數(shù)控機床等。數(shù)控車床是機械制造系統(tǒng)中一種重要的高效率、高精度與高柔性特點的自動化加工設(shè)備，可有效解決復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問題，充分適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。通過在校內(nèi)數(shù)控車間進行的實際操作訓(xùn)練，進一步了解數(shù)控機床的組成、性能、結(jié)構(gòu)和特點．掌握數(shù)控車床的編程指令、基本操作、日常維護保養(yǎng)、簡單故障和加工中不正常現(xiàn)象的排除方法，熟悉數(shù)控車床加工零件的全過程，能較熟練地使用數(shù)控車床的全部功能完成中等復(fù)雜程度及以上零件的加工，初步具備在現(xiàn)場分析、處理工藝及程序問題的能力，能獨立、正確操作與維護數(shù)控車床，加工一般的軸類或盤套類零件；完成給定毛坯的零件的自行設(shè)計、編程與加工?，F(xiàn)代的 CAD/CAM 都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)知識是現(xiàn)代機械專業(yè)學(xué)生必需掌握的。在數(shù)控加工過程中，要考慮到零件加工工藝路線的安排、加工機床型號的選擇、切削刀具的選擇、零件加工的定位裝夾及數(shù)控程序的編制等一系列因素的影響。所涉及到的知識面非常廣闊，基本將我們在大學(xué)三年里所學(xué)知識綜合運用起來了所以通過這次畢業(yè)設(shè)計不僅是一次對我們大學(xué)三年來的知識的運用，也是對我們的考驗。本次設(shè)計內(nèi)容為零件數(shù)控加工工藝及編程加工。具體介紹了數(shù)控車床加工的特點、加工工藝分析以及數(shù)控編程加工過程，以及夾具的確定等等。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；數(shù)控編程；數(shù)控加工工藝I目 錄摘 要 .....................................................................................................................II目 錄 ......................................................................................................................III第 1 章 前言 ............................................................................................................1第 2 章 數(shù)控加工工藝 ............................................................................................22.1 數(shù)控加工工藝分析 ...................................................................................................................22.1.1 數(shù)控加工內(nèi)容的選擇 ..............................................................................22.1.2 不適于數(shù)控加工的內(nèi)容 .......................................................................22.1.3 數(shù)控加工零件的工藝性分析 ..................................................................32.2 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計 ........................................................................................................42.2.1 零件表面數(shù)控車削加工方案的確定 ......................................................42.2.2 加工階段的劃分 ......................................................................................52.2.3 工序的劃分 ..............................................................................................62.2.4 加工順序的安排 .....................................................................................72.3 數(shù)控加工工序設(shè)計 ....................................................................................................................92.3.1 機床的選擇 ..............................................................................................92.3.2 工件定位與夾緊方案的確定和夾具的選擇 ........................................102.3.3 夾具的選擇 ..........................................................................................112.3.4 數(shù)控刀具的選擇 ....................................................................................122.3.5 走刀路線的確定和工步順序的 ..........................................................132.3.6 切削用量的確定 ....................................................................................142.3.7 測量方法的確定 ....................................................................................14第 3 章 軸類配合件的工藝文件編制 ..................................................................153.1 零件的工藝分析 .....................................................................................................................153.2 選定加工內(nèi)容及數(shù)控機床 .....................................................................................................163.3 確定加工工序、工步及裝夾方案 .........................................................................................17第四章 數(shù)控程序分析及編制 ............................................................................20II4.1 程序分析 .................................................................................................................................204.2 工序 1、2 程序代碼 ...............................................................................................................20總 結(jié) ......................................................................................................................23致 謝 ......................................................................................................................24參考文獻(xiàn) ................................................................................................................250第 1 章 前言隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)在工程設(shè)計、制造等領(lǐng)域中具有重要影響的高新技術(shù)。CAD/CAM 技術(shù)自動加工的實現(xiàn)對社會產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。此次畢業(yè)設(shè)計主要以靈活運用專業(yè)知識來解決實際生產(chǎn)中的問題為目的，通過所學(xué)知識對零件進行圖紙分析、選定加工方案和使用數(shù)控設(shè)備進行零件加工，加強了對數(shù)控實際操作的能力分析。設(shè)計的過程分為繪制零件圖、編寫工藝卡、工序卡、編寫數(shù)控加工程序和撰寫設(shè)計說明書四個階段，在繪制零件圖中，我們熟悉課題的基本要求后查找資料，熟悉有關(guān)內(nèi)容，于 4 月初結(jié)束這階段的工作后轉(zhuǎn)入編寫工藝卡、工序卡階段；在編寫工藝卡、工序卡中，主要是提供工序卡片、刀具卡片、裝夾簡圖的電子稿，于 4 月中旬完成了這個階段性任務(wù)；編寫數(shù)控加工程序，歷經(jīng)一個半月，主要是提供數(shù)控加工程序電子表；最后利用了一周的時間完成撰寫設(shè)計說明書課題的所有設(shè)計工作于 5 月底全部結(jié)束。在設(shè)計中，通過對圖紙分析對加工工藝工序、加工刀具、裝夾方案等進行擬定，并編寫出數(shù)控加工程序，本課題是零件一與零件二配合加工，主要的難點是連續(xù)圓弧曲線加工。1第 2 章 數(shù)控加工工藝2.1 數(shù)控加工工藝分析在數(shù)控車床上加工零件時，要把被加工的全部工藝過程、工藝參數(shù)等編制成程序，整個加工過程時自動進行的，因此程序編制前的工藝分析是一項十分重要的工作。2.1.1 數(shù)控加工內(nèi)容的選擇數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇,對于一個需要加工的零件來說，并非全部的加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成,只往往其中的一部分工藝內(nèi)容適合使用數(shù)控加工的方法來加工工藝零件。這就需要對零件圖樣進行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。1 適于數(shù)控加工的內(nèi)容：在選擇時，一般可按下列順序考1）通用機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； 2）通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容；3）通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存在富裕加工能力時選擇。根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點，一般認(rèn)為以下零件最適宜數(shù)控加工：(1)形狀復(fù)雜、加工精度要求高、用普通機床無法加工或雖然加工很難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件。(2)能用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或曲面零件。(3)具有難測量、難控制進給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的課題或盒型零件。(4)必需在一次裝夾中合并完成機、鉸或螺紋加工等多道工序的零件2.1.2 不適于數(shù)控加工的內(nèi)容1）占機調(diào)整時間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；22）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點。這時，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工；3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度2.1.3 數(shù)控加工零件的工藝性分析圖 2-1 軸 類 零 件在確定了數(shù)控加工零件及其內(nèi)容后，應(yīng)該對零件的數(shù)控加工工藝性進行全面仔細(xì)的分析。工藝分析時對工件進行數(shù)控加工前期工藝準(zhǔn)備工作，數(shù)控機床加工中所有工步的道具選擇、走刀軌跡、切削用量、加工余量等都有預(yù)先確定好并編入加工程序。數(shù)控加工工藝性分析涉及內(nèi)容廣，在此僅從數(shù)控加工的必要性、可能性與方便性及毛坯的選擇等方面加以分析。1、零件圖分析1)熟悉產(chǎn)品的性能、用途、工作條件，結(jié)合總裝圖、部裝圖，了解零件在產(chǎn)品中的功用、工作條件，掌握零件上影響產(chǎn)品性能的關(guān)鍵技術(shù)要求，以便在制定工藝規(guī)程時采用相應(yīng)措施予以重點保證。2）審查圖樣的正確性、合理性，視圖應(yīng)當(dāng)正確、完整及表達(dá)清楚，符合國家要求，尺寸及有關(guān)技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)注齊全，構(gòu)成零件的幾何元素（點、線、面、3）的條件（如相切、相交、垂直、平行等） ，是數(shù)控編程的重要依據(jù)。手工編程時，要依據(jù)這些條件計算每一個節(jié)點的坐標(biāo)。因此，我們要對給定的幾何條件進行仔細(xì)的分析，看是否充分，準(zhǔn)確。3）審查尺寸標(biāo)注。零件圖上尺寸標(biāo)注的方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控加工的特點，如圖中所示，在數(shù)控零件圖上，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或者直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又利于設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點的統(tǒng)一。由于數(shù)控加工精度高，不會因為較大的累積誤差而破壞零件的使用特性，因此，可將標(biāo)注設(shè)為同一基準(zhǔn)標(biāo)注。4）材料選擇要恰當(dāng)在滿足零件功能的前提下應(yīng)選用廉價的材料。材料選擇應(yīng)立足國內(nèi)，不要輕易選用貴重即緊缺的材料。5）零件主要由圓柱面、圓弧面、槽、外螺紋等構(gòu)成。加工零件時要重點保證外圓尺寸 、 、 和外螺紋 M24×1.5-6g 尺寸的準(zhǔn)確。025.??025.3?025.4??6）零件材料為 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。2、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性。零件的結(jié)構(gòu)工藝性對其工藝過程影響很大，使用性能相同而結(jié)構(gòu)不同的零件，其制造難易管理方式和成本可能會有很大差別。零件的結(jié)構(gòu)工藝性問題涉及面廣，毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配對零件都有結(jié)構(gòu)工藝性要求。2.2 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的重要內(nèi)容之一，其主要內(nèi)容包括：選擇定位基準(zhǔn)、選擇加工方法、劃分加工階段、安排工序等。在實際加工中，我們應(yīng)該結(jié)合零件的實際情況和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，制定出最佳的工藝路線。2.2.1 零件表面數(shù)控車削加工方案的確定 一般根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型確定零件表面的數(shù)控車削加工方法及加工方案。數(shù)控車削外圓表面及端面的加工方案如下：4（1）加工精度為 IT9~IT7 級、表面粗糙度 Ra 為 0.8~0.2um 的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用粗車、精車的加工方案加工。（2）加工精度為 IT7~IT5 級、表面粗糙度 Ra 為 0.63~0.2um 的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用粗車、半精車、精車的加工方案加工。（3）加工精度高于 IT5 級、表面粗糙度 Ra<0.63um 的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高精密數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車、精密車的加工方案加工。2.2.2 加工階段的劃分當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時，應(yīng)把整個數(shù)控加工過程劃分為幾個階段，通常劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。1．粗加工階段（1）粗加工階段是為了去除毛料或毛坯上大部分的余量，使毛料或毛坯在形狀和尺寸上基本接近零件的成品狀態(tài)，這個階段最主要的問題是如何獲得較高的生產(chǎn)效率。（2）加工零件左端。車端面，夾直徑 45mm 毛坯，使伸出 50mm，校正、夾緊，用外圓車刀加工端面。粗車外圓。粗加工外輪廓 、 、025.??025.3?階梯軸，留精加工余量 0.5mm 并精加工。025.4??（3）加工零件右端。工件換邊安裝，夾 外圓，夾持長 19mm 車端面。025.3?車端面保證總長 mm，并倒角 C1.5104（4）加工零件右端：粗加工外輪廓連續(xù)圓弧曲線和錐度，留精加工余量0.5mm 并精加工。（5）最后循環(huán)粗精加工外螺紋 M24×1.5-6g。2．半精加工階段半精加工階段是使零件的主要表面達(dá)到工藝規(guī)定的加工精度，并保留一定的精加工余量，為精加工做好準(zhǔn)備。半精加工階段一般安排在熱處理之前進行，在這個階段，可以將不影響零件使用性能和設(shè)計精度的零件次要表面加工完畢。3．精加工階段5精加工階段是使零件的主要表面達(dá)到工藝規(guī)定的加工精度，精加工階段一般安排在熱處理之前進行，在這個階段，可以將不影響零件使用性能和設(shè)計精度的零件加工完畢。2.2.3 工序的劃分工序的劃分一般分為兩個原則，即工序集中和工序分散的原則1、工序集中就是零件的加工集中在少數(shù)工序內(nèi)完成，而每一工序的加工內(nèi)容卻比較多。其特點：1）采用高效專用設(shè)備及工藝裝備，生產(chǎn)效率高。2）工件裝夾次數(shù)減少，易于保證表面間位置精度，還能減少工序間運輸量，縮短生產(chǎn)周期。3)工序數(shù)目少，可減少機床數(shù)量，操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，還可簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。4）因采用了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專用設(shè)備及工藝裝備，便投資大，調(diào)數(shù)和維修復(fù)雜，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費時。2、工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進行，每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時每個工序僅一個簡單工步。其特點:1)設(shè)備及工藝裝備比較簡單，調(diào)整和維修方便，工人容易掌握，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，又易于平衡工序時間，易適應(yīng)產(chǎn)品更換。2）可采用最合理的切削用量，減少基本時間。3）設(shè)備數(shù)量多，操作工人多，占用生產(chǎn)面積大。工序的劃分方法 工序劃分主要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)、所用設(shè)備及零件本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等。大批量生產(chǎn)時，若使用多軸、多刀的高效加工中心，工序可按集中原則劃分；若在由組合機床組成的自動線上加工，工序一般按分散原則劃分。隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，特別是車削中心的應(yīng)用，工藝路線的安排更多地趨向于工序集中。單件小批量生產(chǎn)時，通常采用工序集中原則。成批生產(chǎn)時，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應(yīng)視具體情況而定。對于結(jié)構(gòu)尺寸和重量都很大的重型零件，加工中心以減少裝夾次數(shù)和運輸量，應(yīng)采用工序集中原則。對于剛性差、精度高的零件，應(yīng)按工序分散原則劃分工序。加工工序的劃分原則 在數(shù)控機床上加工的零件，一般按工序集中原則劃分工序。劃分方法如下：61)按所用刀具劃分。以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序，這種方法適用于工件的待加工表面較多、機床連續(xù)工作時間較長、加工程序的編制和檢查難度較大等情況。加工中心常用這種方法劃分。 2)按安裝次數(shù)劃分。以一次安裝完成的那一部分工藝過程為一道工序沈陽機床。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多的工件，加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。3)按粗、精加工劃分.即粗加工中完成的那部分工藝過程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大，需粗、加工中心精加工分開的零件，如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件。4)按加工部位劃分，即以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工序，對于加工表面多而復(fù)雜的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(如內(nèi)形、外形、曲面和平面等)劃分成多道工序。2.2.4 加工順序的安排 在選定加工方法、劃分工序后，工藝路線擬定的主要內(nèi)容就是合理安排這些加工方法和加工工序的順序。零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序(包括表面處理、清洗和檢驗等)，這些工序的／頃序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。因此沈陽機床，在設(shè)計工藝路線時，應(yīng)合理安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序，并解決好工序間的銜接問題。1、切削加工工序的安排原則基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔，依照上述原則，對于具體的零件，我們首先粗車出軸類零件的外輪廓，然后在半精車那些有粗糙度要求的表面，最后精車粗糙度要求較高的表面，然后再把零件換到數(shù)控銑床上面去加工出鍵槽。(1)基準(zhǔn)面先行原則 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工。任何零件的加工過程總是先對定位基準(zhǔn)進行粗加工和精加工，例如軸類零件總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓和端面；箱體類零件總是先加工定位用的平面及兩個定位孔，再以平面和定位孔為精基準(zhǔn)加工孔系和其他平面。7(2)先粗后精 當(dāng)加工零件精度要求較高時都要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工階段，如果精度要求更高，還包括光整加工等幾個階段。(3)先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。(4)先面后孔 對于箱體、支架等零件，平面尺寸輪廓較大，用平面定位比較穩(wěn)定，而且孔的深度尺寸又是以平面為基準(zhǔn)的，故應(yīng)先加工平面，然后加工孔。（5）先內(nèi)后外原則 即先進行內(nèi)型內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序。（6）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊。（7）以相同安裝方式或用同一刀具加工的工序，最好連續(xù)進行，以減少重復(fù)定位次數(shù)。（8）在同一次安裝中進行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工序。在安排加工順序時，要注意退刀槽、倒角等工作的安排。2、熱處理工序的安排 機械零件中常用的處理工藝有熱處理（退火、正火、調(diào)質(zhì)、滲氮等）和時效（天然時效和人工時效） 。這兩種工序在工藝過程中的安排是否恰當(dāng)，是影響零件加工質(zhì)量和材料使用性能的重要因素。熱處理和時效的方法、次數(shù)和工藝過程中的位置，應(yīng)根據(jù)材料和處理的目的而定。熱處理主要用來改善切削性能及消除內(nèi)應(yīng)力。一般可分為以下幾種。1）預(yù)備熱處理安排在機械加工之前，以改善材料的切削性能及消除內(nèi)應(yīng)力為主要目的。常用的方法有退火、正火和調(diào)質(zhì)。例如，為改善切削性能高碳鋼需進行了退火，以降低硬度；低碳鋼需進行正火，以適當(dāng)提高硬度；為清除內(nèi)應(yīng)力，鑄件需進行回火，緞件需進行正火等。2）去除內(nèi)應(yīng)力熱處理一般安排在粗加工之后，精加工之前，常用的方法有人工時效、退火等。如精度要求不高的零件，一般將消除殘余應(yīng)力的人工時效和退火安排在毛坯進入機加工車間之前進行。對精度要求較高的復(fù)雜鑄件，在機加工過程中通常安排兩次在毛坯進入機加工車間之前進行。對精度要求較高的復(fù)雜鑄件，在機加工過程中通常安排時效處理：鑄造→粗加工→時效→半精加工→時效→精加工。對高精度零件，如精密絲杠、精密主軸等，應(yīng)安排多次消除殘余應(yīng)力熱處理，加工一次安排一次，甚至采用冰冷處理以穩(wěn)定尺寸。83）最終熱處理以達(dá)到圖樣規(guī)定的零件的強度、硬度和耐磨為主要目的，常用的方法有表面淬火、滲碳、滲氮和調(diào)質(zhì)、淬火等，最終熱處理應(yīng)安排在半精加工之后，磨削加工之前。滲氮處理可以放在半精磨之后，精磨之前。另外，對于床身、立柱等鑄件，常在粗加工前及粗加工后進行自然時效，以消除內(nèi)應(yīng)力。3.輔助工序的安排輔助工序的種類很多，如檢驗、去行刺、倒棱邊、去磁、清洗、動平衡、涂防銹漆和包裝等。2.3 數(shù)控加工工序設(shè)計工序設(shè)計時，所用機床不同，工序設(shè)計的要求也不一樣。對普通機床加工工序，加工細(xì)節(jié)問題可不必考慮，由操作者在加工過程中處理。對數(shù)控機床加工工序，針對數(shù)控機床加工自動化、自適應(yīng)差的特點，要充分考慮到加工過程中的每一個細(xì)節(jié)，工序設(shè)計十分嚴(yán)密。數(shù)控加工工序設(shè)計的主要任務(wù)是進一步將本工序的工藝裝備、定位夾緊方式]加工路線的確定和工步順序的安排、切削用量的選擇等具體確定下來，為編制加工程序做好充分準(zhǔn)備。2.3.1 機床的選擇當(dāng)工件表面的加工方法確定之后，機床的種類就基本上確定了。但是，每一類機床都有不同的型式，它們的工藝范圍、技術(shù)規(guī)格、加工精度和表面粗糙度、生產(chǎn)率和自動化程度都各不相同。為了正確地為每一道路工序選擇機床，除了充分了解機床的技術(shù)性能外，通常要考慮以下幾點。1.工序節(jié)拍適應(yīng)性機床的類型應(yīng)與工序的劃分原則相適應(yīng)，再根據(jù)加工對象的批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求來決定。若工序按集中原則劃分的，對單件小批量生產(chǎn)，則應(yīng)選擇通用機床或數(shù)控機床，是用一臺數(shù)控機床來完成加工，還是選擇幾臺數(shù)控機床來完成加工；對大批量生產(chǎn)，則應(yīng)選擇高效自動化機床和多刀、多軸機床。若工序按分散劃分的，則應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)簡單的專用機床。92.形狀尺寸適應(yīng)性機床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與工件的外形尺寸和加工表面的有關(guān)尺寸相適應(yīng)。即小工件則選小規(guī)格的機床加工，大工件則選大規(guī)格的機床加工。另外，所選用的數(shù)控機床必須能適應(yīng)被加工零件的形狀尺寸要求。這一點應(yīng)在被加工零件工藝分析的基礎(chǔ)上進行，如加工空間曲面形狀的葉片，往往要選擇四軸或五軸聯(lián)動數(shù)控銑床或加工中心。這里要請注意的是防止由于冗余功能而付出昂貴的代價。3.加工精度適應(yīng)性機床的精度與工序要求的加工精度相適應(yīng)。如精度要求低的粗加工工序，應(yīng)選用精度低的機床；精度要求高的精加工工序，應(yīng)選用精度高的機床。但機床的精度不能過低，也不能過高。機床精度過低，不能保證加工精度，機床精度過高，又會增加零件的制造成本，應(yīng)根據(jù)加工精度要求合理選擇，保證有三分之一的儲備量。注意不要一味地追求不必要的高精度。綜合考慮上述因素，在選擇機床時，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，優(yōu)先考慮新技術(shù)、新工藝來提高生產(chǎn)效率。2.3.2 工件定位與夾緊方案的確定和夾具的選擇1．工件的定位與夾緊方案的確定在數(shù)控機床上工件的定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定，應(yīng)遵循定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，在數(shù)控機床上裝夾工件時應(yīng)考慮以下幾個因素；（1）力求設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。應(yīng)防止過定位，箱體工件最好選擇一面兩銷作為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)在數(shù)控機床上要細(xì)心找正。為了找正方便，有的機床，例如臥式加工中心工作臺側(cè)面，應(yīng)安裝專用定位板。（2）盡量減少裝夾次數(shù)。盡可能在一次定位裝夾后就能加工妯全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，并充分發(fā)揮數(shù)控機床的效率。（3）避免采用占機人工調(diào)整式方案，以免占機時間太多，影響加工效率。102.3.3 夾具的選擇數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求；一是要保證夾具的坐標(biāo)方與機床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下幾點：(1)當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短準(zhǔn)備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用。(2)在成批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單，夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度和強度。(3)因為在數(shù)控機床上通常一次裝夾完成工件的全部工序，因此應(yīng)防止工件夾緊引起的變形造成工件加工不良。夾緊力應(yīng)靠近主要支承點，力求靠近切削部位。(4)夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞，加工部位開闊，夾具的定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的進給（如產(chǎn)生碰撞等）。(5)裝卸零件要快速、方便、可靠，以縮短準(zhǔn)備時間，批量較大時應(yīng)考慮氣動或液壓夾具、多工位夾具。綜合零件（如圖 2-1） 。典型的軸類零件,形狀很規(guī)則，故夾具選用三爪自定心卡盤如（圖 2.3） ，三爪卡盤裝夾工件時可自動定心，不需找正。如圖 2.3 三爪卡盤112.3.4 數(shù)控刀具的選擇刀具的合理選擇和使用，對提高數(shù)控加工效率、降低生產(chǎn)成本、縮短交貨期及加快新產(chǎn)品開發(fā)等到方面有十分重要的作用。國外有資料表明，刀具費用一般占制造成本 2.5%～4%，但它卻直接影響占制造成本 20%的機床用和 38%的人工費用。如果進給速度和切削速度提高 15%～20%，則可降低制造成本 10%～15%。這說明使用好刀具會增加成本，但效率提高則會使機床費用和人工費用有很大降低，這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國家制造業(yè)所采用的加工策略之一。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性質(zhì)、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選擇刀具及刀柄。刀具選擇的總原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時也采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及其他一些專用刀具。此外應(yīng)結(jié)合實際情況，盡可能選用各種先進刀具，如可轉(zhuǎn)位刀具、整體硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具等。刀具的類型、規(guī)格和精度等應(yīng)符合加工要求，刀具材料應(yīng)和工件材料相適應(yīng)。在刀具性能上，數(shù)控機床加工所用刀具應(yīng)高于普通機床加工所用刀具。所以選擇數(shù)控機床加工刀具時，還應(yīng)考慮以下幾個方面。1.切削性能好為適應(yīng)刀具在粗加工或?qū)﹄y加工材料的工件加工時，能采用大的背吃刀量和高速進給，刀具必須具有能夠承受高速切削和強力切削的性能。同時，同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定，以便實現(xiàn)按刀具使用壽命換刀或由數(shù)控統(tǒng)對刀具壽命進行管理。2.精度高為適應(yīng)數(shù)控加工的高精度和自動牛換刀等要求，刀具必須具有較高的精度。如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度高達(dá) 0.005mm 等。3.可靠性高（4）這個零件可以采用涂層刀，分別是 90 外援車刀 45 端面刀 60 螺紋刀 內(nèi)孔車刀 麻花鉆12要保證數(shù)控加工中不會發(fā)生刀具意外損壞及潛在缺陷而影響到加工的順利進行，要求刀具 及與之組合的附件必須具有很具有很好的可靠性及較強的適應(yīng)性。4.耐用度高數(shù)控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應(yīng)具有比普通機床加工所用刀具更高的耐用度，以盡是減少更換或修磨刀具及對刀的次數(shù)，從而提高數(shù)控機床的加工效率及保證加工質(zhì)量。5.斷屑及排屑性能好在數(shù)控加工中，焗斷屑和排屑不像普通機床加工那樣，能及時收人工處理，切屑易纏繞在刀具和工件上，會損壞刀具和劃傷工件已加工不表面，甚至?xí)l(fā)生傷人和設(shè)備事故，影響加工質(zhì)量和機床的順利、安全運行，所以要求刀具應(yīng)具有較好如丘而止斷屑性能。2.3.5 走刀路線的確定和工步順序的數(shù)控加工中，刀具刀們點相對于工件運動的軌跡稱為進給路線，刀稱走刀路線。它不但包括季工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。在普通機床加工中，進給路線由操作者直接控制，工序設(shè)計時必須考慮。但在數(shù)控加工中，進給路線中由數(shù)控系統(tǒng)控制的，因此，工序設(shè)計時必須擬定好刀具的進給路線，并繪制進給路線圖，以便寫在數(shù)控加工程序中。工步順序是指同一道工序中各個表面加工的先后次序。它對零件的加工質(zhì)量、加工效率和數(shù)控加工中的進給路線有直接影響，應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點及工序的加工要求等合理安排。工步的劃分與安排一般可隨走刀路線來進行，在確定走刀路線埋，主要遵循以下幾點原則：(1)加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。(2)應(yīng)使加工路線最短，以減少空行程時間，提高加工效率。(3)盡是簡化數(shù)學(xué)處理時的數(shù)值計算工作量，以簡化編程工作。(4)當(dāng)某段進給路線重復(fù)使用時，為了簡化編程，縮短程序長度，應(yīng)使用子程序。13此外，確定加工路線時，還要考慮工件的形狀與剛度、先完成對剛性破壞小的工步，后完成對剛性破壞大的工步，以免工件剛性不足影響加工精度等以及設(shè)計刀具的切入與切出方向和在銑削加工中是采用順銑還是逆銑等。2.3.6 切削用量的確定數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度等。切削乃是應(yīng)根據(jù)加工性質(zhì)、加工要求、工件材料及刀具的尺寸和材料等查閱切削手冊并結(jié)合經(jīng)驗確定。確定切削用量時除了遵循切削用量選擇的原則和方法外，還應(yīng)考慮以下因素。1.刀具差異不同廠家生產(chǎn)的刀具質(zhì)量差異較大，所以切削用量須根據(jù)實際所用刀具和現(xiàn)場經(jīng)驗加以修正。一般進口刀具允許的切削乃是高于國產(chǎn)刀具。2.機床特性切削用量受機床電動機的功率和機床的剛性限制，必須在機床說明書規(guī)定的范圍內(nèi)選取，避免因功率不夠發(fā)生悶車，或剛性不足產(chǎn)生大的機床變形或振動，影響加工精度表面粗糙度。3.數(shù)控機床生產(chǎn)率數(shù)控機床的工時費用較高，刀具損耗費用所占比重較低，應(yīng)盡量用高的切削用量，通過適當(dāng)降低刀具壽命來提高數(shù)控機床的生產(chǎn)率。2.3.7 測量方法的確定一般情況下，數(shù)控加工后工件尺寸的測量方法與普通機床加工后的測量方法幾乎相同：單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分表等；大批大量生產(chǎn)中應(yīng)采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用檢具與量儀等。量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。在特殊情況下14第 3 章 軸類配合件的工藝文件編制零件圖樣如下圖所示，生產(chǎn)綱領(lǐng)：單件。圖 3-1 零件圖3.1 零件的工藝分析此軸類零件較為簡單，從外形上看零件左邊部分有由階梯軸組成，但是要求的精度要求較高，需做精加工方可完成零件的工藝要求。零件材料是 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。加工重點保證外圓尺寸、 、 和右端連續(xù)曲線和外螺紋 M24×1.5-6g。 尺寸標(biāo)注025.??025.3?025.4??完整，輪廓描述清楚。左端輪廓應(yīng)分粗、精車和車槽來完成，左端輪廓應(yīng)分粗、精車、車槽和外螺紋來完成。流程圖如下圖所示。153.2 選定加工內(nèi)容及數(shù)控機床加工內(nèi)容：本課題是車削零件加工，零件主要由圓柱面、圓弧面、槽、外螺紋等構(gòu)成。零件材料為 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。加工零件時要重點保證外圓尺寸 、 、 和外螺紋 M24×1.5-6g。本次加工通用機025.??025.3?025.4??床無法加工的內(nèi)容，通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容作為優(yōu)先選擇內(nèi)容，通用機床加工效率低、工人手動操作勞動強度大的內(nèi)容作為重點選擇內(nèi)容。數(shù)控機床：CK6140A 參數(shù)如下表 3-2。表 3-2機床型號 單位 CK6140 數(shù)控車床床身最大回轉(zhuǎn)直徑 mm ?400拖板最大回轉(zhuǎn)直徑 mm ?200最大切削直徑 mm ?400最大加工長度 mm 1000X/Z 軸最大行程 mm 280/1000X/Z 軸最小位移單位 mm 0.001主軸通孔直徑 mm ?83主軸內(nèi)孔錐度 1：20主軸級數(shù) 無極主軸極限轉(zhuǎn)速 rpm 150-2000工件夾緊方式 mm 手動卡盤主電機功率（變頻） kW 7.5變頻器 kW 11X/Z 軸 N.m 6/6X/Z 軸快移速度 M/min 5/8刀架型式 4 工位電動刀架刀桿尺寸 mm 20×20刀架重復(fù)定位精度 mm ≦0.004尾座型式 有尾座套筒直徑 mm ?60尾座套筒行程 mm 100尾座頂尖錐孔 莫氏 4#機床凈重 kg 1560機床外型尺寸（L×W×H）mm 2230×1280×1640電力需求（功率/電流） kW/A 10/20重量 kg 1650163.3 確定加工工序、工步及裝夾方案本課題按安裝次數(shù)來劃分工序，共分 4 道工序。一、先加工零件左端：(一)工藝路線1．車端面。夾直徑 45mm 毛坯，伸出長度約 50mm，校正、夾緊，用外圓車刀加工端面。2．粗車外圓。粗加工外輪廓 、 、 階梯軸，留精加025.??025.3?025.4??工余量 0.5mm。3．精車外圓。粗加工外輪廓 、 、 階梯軸至尺寸要025.?025.?025.?求。(二)裝夾方案及加工部位17圖 3-3 裝夾圖二、加工零件右端：(一)工藝路線1．工件換邊安裝，夾 外圓，夾持長 19mm，取總長 104mm，平端面，m35?加工右端2．車端面。3.加工端連續(xù)圓弧曲線。4.加工 ?21X4 退刀槽及 M24X1.5-6g 外螺紋(二)裝夾方案及加工部位18圖 3-4 調(diào)頭裝夾圖19第四章 數(shù)控程序分析及編制4.1 程序分析設(shè)定毛胚總長 105mm，直徑 45mm，按照工藝編程，使用法蘭克系統(tǒng)，生成 G代碼。4.2 工序 1、2 程序代碼O0001 加工左端T0101M03S600（一號刀 93°外圓車刀） 換一號外圓車刀,主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/minG00X47Z3 快速定位到加工循環(huán)起點G71U2R1 外圓粗車復(fù)合循環(huán)加工，背吃刀量2mm，退刀量 1mmG71P1Q2U0.5W0.1F0.2 X 余量 0.5Z 余量 0.1 進給量 0.2mm/rN1G01X22 X 向進刀Z0 Z 向進刀X25Z-1.5 切 1.5 倒角Z-10 Z 向進刀X32 X 向進刀X35Z-11.5 加工錐度Z-29 Z 向進刀X36 X 向進刀X42Z-32R3 切圓弧 r5Z-48 Z 向進刀20N2X47 X 向進刀G70P1Q2S700F0.01 精加工G00Z100X100 退至安全點M30 程序結(jié)束O0002 加工右端T0101M03S600（一號刀 93°外圓車刀） 換一號外圓車刀,主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/minG00X47Z3 快速定位到加工循環(huán)起點G71U2R1 外圓粗車復(fù)合循環(huán)加工，背吃刀量2mm，退刀量 1mmG71P1Q2U0.5W0.1F0.2 X 余量 0.5Z 余量 0.1 進給量 0.2mm/rN1G01X21 X 向進刀Z0 Z 向進刀X24Z-1.5 切 1.5 倒角Z-18 Z 向進刀X30 X 向進刀W-2 Z 向進刀G02X30Z-40R15 切圓弧 r15G03Z-50R7.5 切圓弧 r7.521G01X42Z-58 加工錐度N2X47 X 向退刀G00Z100X100 退至安全點M30 程序結(jié)束T0202M03S400（二號切槽刀，刀寬4mm）換二號外槽刀G00X35Z2 快速定位到加工循環(huán)起點G01Z-18F0.1 Z 向進刀X21 X 向進刀X35 X 向退刀G00X100Z100 退至安全點M30 程序結(jié)束T0303M03S450（三號刀 60 度外螺紋刀） 換三號外螺紋車刀G00X32Z3 快速定位到加工循環(huán)起點G92X24Z-17F1.5 螺紋切削循環(huán)指令螺距 1.5X23.5 X 進刀至 X23.5X23 X 進刀至 X23X22.05 X 進刀至 X22.05X22.05 精加工G00X100Z100 退至安全點M30 程序結(jié)束22總 結(jié)在整個加工過程中，遇到了許許多多的問題，有機床上的問題，有加工方面的問題，這些問題在老師和同學(xué)的幫助下都一一解決了，以下就是加工質(zhì)量問題的分析： 首先，因為受條件限制，只能選擇 CKA-6140 普通型數(shù)控車床，其加工精度本身就不夠。其次，夾具和刀具也會影響零件的加工精度。在加工過程中，如果夾具沒有裝夾平衡，在加工過程中就會出現(xiàn)徑向或者端面跳動的情況，從而導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。刀具在加工過程中發(fā)熱以及刀片裝夾不穩(wěn)定都會導(dǎo)致刀片磨損，從而導(dǎo)致加工出來的工件產(chǎn)生誤差或者粗糙度偏大。再者，對刀的精確也是影響加工精度的因素。我們在加工過程中，完全采用手工對刀，靠眼睛去觀察，這樣或多或少會產(chǎn)生誤差，從而影響零件的精度。最后，冷卻液也能影響到零件的加工精度。在加工時，工件與道具摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，從而導(dǎo)致工件熱變形，同時也會加劇刀具的損壞程度。因此，選擇合理的冷卻液以及冷卻方式顯得非常重要，他們會直接影響加工精度。除上述原因之外，還有些原因，如：機床主軸本身有擺動情況、機床有振動、刀刃太長，刀具硬度不夠等等都會影響到加工精度和光澤度。遇到以上問題后，在經(jīng)過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，總結(jié)如下：對車床進行定期保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)有磨損的零件及時進行更換。定期調(diào)校車床的精度，提高對刀精度，把誤差盡可能地降低到最小。加工時，盡量選擇剛度大、刀刃短的刀具來使用。同時，在加工的過程中，優(yōu)先采用高轉(zhuǎn)速，快進給；小切深，大切寬的工藝參數(shù)，從而達(dá)到降低切削力的目的。23致 謝通過這次的畢業(yè)設(shè)計，讓我把學(xué)校所學(xué)的知識和近半年的實踐相結(jié)合，使我對數(shù)控加工更加了解，當(dāng)然這也大大提高了我獨立思考問題和解決問題的能力。在此過程中我查閱關(guān)于數(shù)控車床編程、數(shù)控加工方面的資料，和請教了工廠里的師傅，這讓我的知識更加的豐富，對理論的研究及理論與實踐的結(jié)合有了一個全新的突破，也讓我對于制造業(yè)這個行業(yè)有了一個更深的了解。在做這次畢業(yè)設(shè)計過程中使我學(xué)到了很多，我感到不論做什么事都要真真正正用心去做，才會使自己更加的成長，沒有學(xué)習(xí)就不可能有實踐的能力，沒有自己的實踐就不會有所突破，希望這次的經(jīng)歷能讓我們在以后的學(xué)習(xí)生活中不斷成長與進步。感謝老師三年來的辛勤栽培。24參考文獻(xiàn)[1] 韓鴻欒 數(shù)控編程 中國勞動社會保障出版社 2004 年[2] 朱正偉 數(shù)控機床機械系統(tǒng)中國勞動社會保障出版社 2004 年[3] 陳華.數(shù)控車床編程與操作實訓(xùn).重慶大學(xué)出版社.2006 年[4] 楊仲岡.數(shù)控設(shè)備與編程.高等教育出版社.2004 年[5] 顧京.數(shù)控機床加工程序編制.機械工業(yè)出版社.2006 年[6] 王愛玲.數(shù)控機床加工工藝.機械工業(yè)出版社.2006 年[7] 王定勇.數(shù)控車削編程與加工.國防工業(yè)出版社.2008 年[8] 朱龍根機械系統(tǒng)設(shè)計（第二版） ，機械工業(yè)出版社 2005 年[9] 楊曉蔚機床主軸軸承最新技術(shù) 主軸軸承 2010 年