孔軸類配合零件的數控加工工藝設計

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孔軸類配合零件的數控加工工藝設計摘 要隨著著科學技術飛速發(fā)展和經濟競爭的日趨激烈，機械產品的更新速度越來越快，數控加工技術作為先進生產力的代表，在機械及相關行業(yè)領域發(fā)揮著重要的作用，機械制造的競爭，其實質是數控技術的競爭。本次設計就是進行典型軸類零件的數控加工工藝與編程，該零件是具有橢圓、圓弧、斜度、外螺紋、凹槽、孔等特征的軸類零件，本文側重于該零件的工藝分析、加工路線確定及加工程序的編制。并繪制零件圖，加工路線圖。用 G 代碼編制該零件的數控加工程序，并附以編程尺寸的計算方法，其中零件工藝規(guī)程的分析是此次論文的重點和難點。關鍵字：數控加工技術， 數控加工工藝與編程， 加工路線I目 錄摘 要 .I目 錄 .II第 1 章 前言 .1第 2 章 數控加工工藝 .22.1 數控加工工藝分析 .22.1.1 數控加工內容的選擇 .22.1.2 不適于數控加工的內容 .22.1.3 數控加工零件的工藝性分析 .32.2 數控加工工藝路線的設計 .42.2.1 零件表面數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 數控加工工序設計 .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 數控刀具的選擇 .112.3.5 走刀路線的確定和工步順序的 .132.3.6 切削用量的確定 .132.3.7 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 選定加工內容及數控機床 .163.3 確定加工工序、工步及裝夾方案 .16第四章 數控程序分析及編制 .204.1 程序分析 .20II4.2 工序 1、2 程序代碼 .20總 結 .25致 謝 .26參考文獻 .270第 1 章 前言隨著計算機技術的發(fā)展，計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）技術在工程設計、制造等領域中具有重要影響的高新技術。CAD/CAM 技術自動加工的實現對社會產生了巨大的經濟效益。數控技術的應用不但給傳統制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，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)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。此次畢業(yè)設計主要以靈活運用專業(yè)知識來解決實際生產中的問題為目的，通過所學知識對零件進行圖紙分析、選定加工方案和使用數控設備進行零件加工，加強了對數控實際操作的能力分析設計的過程分為繪制零件圖裝配圖、編寫工藝卡、工序卡、編寫數控加工程序和撰寫設計說明書四個階段，在繪制零件圖裝配圖中，我們熟悉課題的基本要求后查找資料，熟悉有關內容，于 4 月初結束這階段的工作后轉入編寫工藝卡、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；編寫數控加工程序，歷經一個半月，主要是提供數控加工程序電子表；最后利用了一周的時間完成撰寫設計說明書課題的所有設計工作于 5 月底全部結束。在設計中，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，主要的難點是橢圓加工，運用 G158 指令和跳轉指令完成。橢圓是非圓曲線對于數控車削編程是個難點。利用二次曲線逼近法，加工橢圓以及用戶宏程序法對橢圓曲線進行數控加工編程的應用方法。橢圓加工難點：(1)無條件轉移(GOTO)語句轉移到有順序號 n 的程序段。格式為：GOTOn，其中 n 表示程序段號。例：GOTO1，表示轉移到第一程序段。再如：GOTO#10，表示轉移到變量#10 決定的程序段。(2)條件轉移(IF)語句在 IF 后指定一條件，當條件滿足時，轉移到順序號為 n 的程序段，不滿足則執(zhí)行下一程序段。格式為：IF 表達式 GOTO n。（3）橢圓是非圓曲線對于數控車削編程是個難點。利用二次曲線逼近法，加1工橢圓以及用戶宏程序法對橢圓曲線進行數控加工編程的應用方法。第 2 章 數控加工工藝2.1 數控加工工藝分析在數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 數控加工內容的選擇數控加工工藝內容的選擇,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控機床上完成,只往往其中的一部分工藝內容適合使用數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的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數控加工的內容和工序。在考慮選擇內容時，應結合本企業(yè)設備的實際，立足于解決難題、攻克關鍵問題和提高生產效率，充分發(fā)揮數控加工的優(yōu)勢。1 適于數控加工的內容：在選擇時，一般可按下列順序考1）通用機床無法加工的內容應作為優(yōu)先選擇內容； 2）通用機床難加工，質量也難以保證的內容應作為重點選擇內容；3）通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內容，可在數控機床尚存在富裕加工能力時選擇。根據數控加工的優(yōu)缺點，一般認為以下零件最適宜數控加工：(1)形狀復雜、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品質量的零件。(2)能用數學模型描述的復雜曲線或曲面零件。(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 不適于數控加工的內容1）占機調整時間長。如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準，需用專用工裝協調的內容；22）加工部位分散，需要多次安裝、設置原點。這時，采用數控加工很麻煩，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（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數據困難，易于與檢驗依據發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度2.1.3 數控加工零件的工藝性分析圖 2-1 技 能 大 賽 孔 軸 類 配 合 零 件在確定了數控加工零件及其內容后，應該對零件的數控加工工藝性進行全面仔細的分析。工藝分析時對工件進行數控加工前期工藝準備工作，數控機床加工中所有工步的道具選擇、走刀軌跡、切削用量、加工余量等都有預先確定好并編入加工程序。數控加工工藝性分析涉及內容廣，在此僅從數控加工的必要性、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)熟悉產品的性能、用途、工作條件，結合總裝圖、部裝圖，了解零件在產品中的功用、工作條件，掌握零件上影響產品性能的關鍵技術要求，以便在制定工藝規(guī)程時采用相應措施予以重點保證。2）審查圖樣的正確性、合理性，視圖應當正確、完整及表達清楚，符合國家要求，尺寸及有關技術要求應標注齊全，構成零件的幾何元素（點、線、面、）的條件（如相切、相交、垂直、平行等） ，是數控編程的重要依據。手工編程時，要依據這些條件計算每一個節(jié)點的坐標。因此，我們要對給定的幾何條件進行仔細的分析，看是否充分，準確。3）審查尺寸標注。零件圖上尺寸標注的方法應適應數控加工的特點，如圖中所示，在數控零件圖上，應以同一基準標注尺寸或者直接給出坐標尺寸。這種3標注方法既便于編程，又利于設計基準、工藝基準、測量基準和編程原點的統一。由于數控加工精度高，不會因為較大的累積誤差而破壞零件的使用特性，因此，可將標注設為同一基準標注。4）材料選擇要恰當在滿足零件功能的前提下應選用廉價的材料。材料選擇應立足國內，不要輕易選用貴重即緊缺的材料。5）零件 1 主要由圓柱面、圓弧面、槽、內錐孔等構成。加工零件一時要重點保證外圓尺寸 、 、 、 和內孔尺寸 、錐面尺021.6025.06.42021.5寸準確6）零件材料為 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。2 零件的結構工藝性分析所謂零件的結構工藝性，是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經濟性。零件的結構工藝性對其工藝過程影響很大，使用性能相同而結構不同的零件，其制造難易管理方式和成本可能會有很大差別。零件的結構工藝性問題涉及面廣，毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配對零件都有結構工藝性要求。2.2 數控加工工藝路線的設計工藝路線的擬定是制定工藝規(guī)程的重要內容之一，其主要內容包括：選擇定位基準、選擇加工方法、劃分加工階段、安排工序等。在實際加工中，我們應該結合零件的實際情況和現有的生產條件，制定出最佳的工藝路線。2.2.1 零件表面數控車削加工方案的確定 一般根據零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結構形狀、尺寸及生產類型確定零件表面的數控車削加工方法及加工方案。數控車削內、外圓表面及端面的加工方案如下：（1）加工精度為 IT9IT7 級、表面粗糙度 Ra 為 0.80.2um 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。（2）加工精度為 IT7IT5 級、表面粗糙度 Ra 為 0.630.2um 的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用粗車、半精車、精車、細車的加工方案加工。（3）加工精度高于 IT5 級、表面粗糙度 Ra0.63um 的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高精密數控車床，按粗車、半精車、精車、精密車的加工方案加工。42.2.2 加工階段的劃分當零件的加工質量要求較高時，應把整個數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效率。（2）加工零件 2 右端。車端面，夾直徑 65mm 毛坯，伸出長度約 65mm，校正、夾緊，用外圓車刀加工端面。粗車外圓。粗加工外輪廓 mm、錐面、25mm，留精加工余量 0.2mm。5（3）加工零件 2 左端。工件換邊安裝，夾 外圓，夾持長 15mm 車端面。m25車端面保證總長 mm，并倒角 C1.5025.7（4）加工零件 1 左端：車端。夾 mm 的毛坯，伸出長度 85mm，打中心孔，6鉆孔 ，粗鏜孔。粗鏜孔內輪廓 的內孔、錐孔，留精加工m7.520 25余量 0.2mm，粗車外圓。粗車外輪廓 和 ，留精加工余量m60.2mm，粗加工圓弧。粗加工圓弧 R18,R10，留精加工余量 0.2mm（5）加工零件 1 右端：車右端面保證總長，光外圓對刀。粗車外圓。粗車外輪廓 R3 圓角，留精加工余量 0.2mm，粗加工橢圓。粗加,46,2m工橢圓留精加工余量 0.57mm，切槽，割螺紋退刀槽，粗車螺紋。gM5.142半精加工階段半精加工階段是使零件的主要表面達到工藝規(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計精度的零件次要表面加工完畢。3精加工階段（1）精加工階段的目的是保證加工零件達到設計圖紙所規(guī)定的尺寸精度、技術要求和表面質量要求。零件精加工的余量都較小，主要考慮的問題是如何達到最高的加工精度和表面質量。（2）加工零件 2 右端：精車外圓。粗加工外輪廓 mm、錐面、 mm，至2552尺寸要求5（3）加工零件 2 左端：精鏜孔。精鏜孔內輪廓 的內孔、錐孔至尺寸要求，25精車外圓。精車外輪廓 和 至尺寸要求，精加工圓弧。精m526加工圓弧 R18,R10 至尺寸要求，加工槽。割兩個槽 43mm 至尺寸要求。（4）加工零件 1 右端：精車外圓。精車外輪廓 至 R3 圓角至尺,46,2m寸要求，精加工橢圓至尺寸要求，精車螺紋 gM5.12.2.3 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工序內完成，而每一工序的加工內容卻比較多。其特點：1）采用高效專用設備及工藝裝備，生產效率高。2）工件裝夾次數減少，易于保證表面間位置精度，還能減少工序間運輸量，縮短生產周期。3)工序數目少，可減少機床數量，操作工人數和生產面積，還可簡化生產計劃和生產組織工作。4）因采用了結構復雜的專用設備及工藝裝備，便投資大，調數和維修復雜，生產準備工作量大，轉換新產品比較費時。2、工序分散就是將工件的加工分散在較多的工序內進行，每道工序的加工內容很少，最少時每個工序僅一個簡單工步。其特點:1)設備及工藝裝備比較簡單，調整和維修方便，工人容易掌握，生產準備工作量少，又易于平衡工序時間，易適應產品更換。2）可采用最合理的切削用量，減少基本時間。3）設備數量多，操作工人多，占用生產面積大。工序的劃分方法 工序劃分主要考慮生產綱領、所用設備及零件本身的結構和技術要求等。大批量生產時，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。隨著現代數控技術的發(fā)展，特別是車削中心的應用，工藝路線的安排更多地趨向于工序集中。單件小批量生產時，通常采用工序集中原則。成批生產時，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應視具體情況而定。對于結構尺寸6和重量都很大的重型零件，加工中心以減少裝夾次數和運輸量，應采用工序集中原則。對于剛性差、精度高的零件，應按工序分散原則劃分工序。加工工序的劃分原則 在數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：1)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容不多的工件，加工完成后就能達到待檢狀態(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雜的零件，可按其結構特點(如內形、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量、生產效率和加工成本。因此沈陽機床，在設計工藝路線時，應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控銑床上面去加工出鍵槽。7(1)基準面先行原則 用作精基準的表面應先加工。任何零件的加工過程總是先對定位基準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加工孔系和其他平面。(2)先粗后精 當加工零件精度要求較高時都要經過粗加工、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的，故應先加工平面，然后加工孔。（5）先內后外原則 即先進行內型內腔加工工序，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，以減少重復定位次數。（8）在同一次安裝中進行的多道工序，應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、調質、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，是影響零件加工質量和材料使用性能的重要因素。熱處理和時效的方法、次數和工藝過程中的位置，應根據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應力。一般可分為以下幾種。1）預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應力為主要目的。常用的方法有退火、正火和調質。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，以適當提高硬度；為清除內應力，鑄件需進行回火，緞件需進行正火等。2）去除內應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雜鑄件，在機加工過程中通常安排兩次8在毛坯進入機加工車間之前進行。對精度要求較高的復雜鑄件，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，應安排多次消除殘余應力熱處理，加工一次安排一次，甚至采用冰冷處理以穩(wěn)定尺寸。3）最終熱處理以達到圖樣規(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、滲氮和調質、淬火等，最終熱處理應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，以消除內應力。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 數控加工工序設計工序設計時，所用機床不同，工序設計的要求也不一樣。對普通機床加工工序，加工細節(jié)問題可不必考慮，由操作者在加工過程中處理。對數控機床加工工序，針對數控機床加工自動化、自適應差的特點，要充分考慮到加工過程中的每一個細節(jié)，工序設計十分嚴密。數控加工工序設計的主要任務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備。2.3.1 機床的選擇當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、技術規(guī)格、加工精度和表面粗糙度、生產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性能外，通常要考慮以下幾點。1.工序節(jié)拍適應性9機床的類型應與工序的劃分原則相適應，再根據加工對象的批量和生產節(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，則應選擇通用機床或數控機床，是用一臺數控機床來完成加工，還是選擇幾臺數控機床來完成加工；對大批量生產，則應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，則應選擇結構簡單的專用機床。2.形狀尺寸適應性機床的主要規(guī)格尺寸應與工件的外形尺寸和加工表面的有關尺寸相適應。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，所選用的數控機床必須能適應被加工零件的形狀尺寸要求。這一點應在被加工零件工藝分析的基礎上進行，如加工空間曲面形狀的葉片，往往要選擇四軸或五軸聯動數控銑床或加工中心。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.加工精度適應性機床的精度與工序要求的加工精度相適應。如精度要求低的粗加工工序，應選用精度低的機床；精度要求高的精加工工序，應選用精度高的機床。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，應根據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，應充分利用現有的設備，優(yōu)先考慮新技術、新工藝來提高生產效率。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控機床上工件的定位基準與夾緊方案的確定，應遵循定位基準的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，在數控機床上裝夾工件時應考慮以下幾個因素；（1）力求設計基準、工藝基準與編程計算的基準統一。應防止過定位，箱體工件最好選擇一面兩銷作為定位基準。定位基準在數控機床上要細心找正。為了找正方便，有的機床，例如臥式加工中心工作臺側面，應安裝專用定位板。10（2）盡量減少裝夾次數。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)揮數控機床的效率。（3）避免采用占機人工調整式方案，以免占機時間太多，影響加工效率。2.3.3 夾具的選擇數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方與機床的坐標方向相對固定；二是要能協調零件與機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下幾點：(1)當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調夾具和其他通用夾具，以縮短準備時間，節(jié)省生產費用。(2)在成批量不大時，應盡量采用組合夾具，并力求結構簡單，夾具結構應有足夠的剛度和強度。(3)因為在數控機床上通常一次裝夾完成工件的全部工序，因此應防止工件夾緊引起的變形造成工件加工不良。夾緊力應靠近主要支承點，力求靠近切削部位。(4)夾具上各零部件應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、夾緊機構元件不能影響加工中的進給（如產生碰撞等）。(5)裝卸零件要快速、方便、可靠，以縮短準備時間，批量較大時應考慮氣動或液壓夾具、多工位夾具。2.3.4 數控刀具的選擇刀具的合理選擇和使用，對提高數控加工效率、降低生產成本、縮短交貨期及加快新產品開發(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)達國家制造業(yè)所采用的加工策略之一。11應根據機床的加工能力、工件材料的性質、加工工序、切削用量以及其他相關因素正確選擇刀具及刀柄。刀具選擇的總原則是：安裝調整方便，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)先采用標準刀具，必要時也采用各種高生產率的復合刀具及其他一些專用刀具。此外應結合實際情況，盡可能選用各種先進刀具，如可轉位刀具、整體硬質合金刀具、陶瓷刀具等。刀具的類型、規(guī)格和精度等應符合加工要求，刀具材料應和工件材料相適應。在刀具性能上，數控機床加工所用刀具應高于普通機床加工所用刀具。所以選擇數控機床加工刀具時，還應考慮以下幾個方面。1.切削性能好為適應刀具在粗加工或對難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，以便實現按刀具使用壽命換刀或由數控統對刀具壽命進行管理。2.精度高為適應數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 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 內孔車刀 麻花鉆要保證數控加工中不會發(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性。4.耐用度高數控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應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，從而提高數控機床的加工效率及保證加工質量。5.斷屑及排屑性能好12在數控加工中，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，甚至會發(fā)生傷人和設備事故，影響加工質量和機床的順利、安全運行，所以要求刀具應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，工序設計時必須考慮。但在數控加工中，進給路線中由數控系統控制的，因此，工序設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。它對零件的加工質量、加工效率和數控加工中的進給路線有直接影響，應根據零件的結構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)加工路線應保證被加工工件的精度和表面粗糙度。(2)應使加工路線最短，以減少空行程時間，提高加工效率。(3)盡是簡化數學處理時的數值計算工作量，以簡化編程工作。(4)當某段進給路線重復使用時，為了簡化編程，縮短程序長度，應使用子程序。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速、背吃刀量及進給速度等。切削乃是應根據加工13性質、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合經驗確定。確定切削用量時除了遵循切削用量選擇的原則和方法外，還應考慮以下因素。1.刀具差異不同廠家生產的刀具質量差異較大，所以切削用量須根據實際所用刀具和現場經驗加以修正。一般進口刀具允許的切削乃是高于國產刀具。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)定的范圍內選取，避免因功率不夠發(fā)生悶車，或剛性不足產生大的機床變形或振動，影響加工精度表面粗糙度。3.數控機床生產率數控機床的工時費用較高，刀具損耗費用所占比重較低，應盡量用高的切削用量，通過適當降低刀具壽命來提高數控機床的生產率。2.3.7 測量方法的確定一般情況下，數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：單件小批量生產中應采用通用量具，如游標卡尺、百分表等；大批大量生產中應采用各種量規(guī)和一些高生產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。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，生產綱領：2 件。圖 3-1 零件圖圖 3-2 裝配圖3.1 零件的工藝分析此軸類二件配零件組合較為復雜，從外形上看件一的右端有部分橢圓形，左邊部分有 R18，R10 的圓弧，且從圖中可發(fā)現 R10 的圓弧較難加工，內孔有錐面孔。15零件材料是 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。加工重點保證外圓尺寸 、021.6、 、 和內孔尺寸 、錐面。 尺寸標注完整，輪廓描述025.06.42021.5清楚。外輪廓應分粗、精車和車槽來完成，內輪廓應分鉆孔、粗鏜、精鏜來完成。零件 2 主要由圓柱面、錐面構成。零件材料為 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。加工重點保證外圓尺寸 、 、 。長度尺寸及其它尺寸比較025.36015.39容易保證。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件二相對于件一就比較容易加工，是階梯形的，錐面與件一的錐面配合面積大于 75%。外輪廓應先分粗、精車，同時保證尺寸精度。流程圖如下圖所示。3.2 選定加工內容及數控機床加工內容：本課題是配合件加工，零件 1 主要由圓柱面、圓弧面、槽、內錐孔等構成。零件材料為 45 號鋼，無熱處理和硬度要求；零件 2 主要由圓柱面、錐面構成。零件材料為 45 號鋼，無熱處理和硬度要求。加工零件一時要重點保證外圓尺寸 、 、 、 和內孔尺寸 、錐面尺寸準021.6025.06.42021.5確。加工零件二時要重點保證外圓尺寸 、 、 。本次加工通用05.36.039機床無法加工的內容，通用機床難加工，質量也難以保證的內容作為優(yōu)先選擇內容，通用機床加工效率低、工人手動操作勞動強度大的內容作為重點選擇內容。數控機床：CK6140A3.3 確定加工工序、工步及裝夾方案本課題按安裝次數來劃分工序，共分 4 道工序。一、先加工零件 2 右端：(一)工藝路線161車端面。夾直徑 65mm 毛坯，伸出長度約 65mm，校正、夾緊，用外圓車刀加工端面。2粗車外圓。粗加工外輪廓 mm、錐面、 mm，留精加工余量 0.2mm。25523精車外圓。粗加工外輪廓 mm、錐面、 mm，至尺寸要求。4切斷留余量 0.5mm。(二)裝夾方案及加工部位圖 3-3 裝夾圖二、加工零件 2 左端：(一)工藝路線1工件換邊安裝，夾 外圓，夾持長 15mmm52車端面。車端面保證總長 mm，并倒角 C1.5025.7(二)裝夾方案及加工部位17圖 3-4 調頭裝夾圖三、加工零件 1 左端：(一)工藝路線1.車端。夾 mm 的毛坯，伸出長度 85mm652. 打中心孔3. 鉆孔 m7.204粗鏜孔。粗鏜孔內輪廓 的內孔、錐孔，留精加工余量 0.2mm255精鏜孔。精鏜孔內輪廓 的內孔、錐孔至尺寸要求6. 粗車外圓。粗車外輪廓 和 ，留精加工余量 0.2mmm627精車外圓。精車外輪廓 和 至尺寸要求58粗加工圓弧。粗加工圓弧 R18,R10，留精加工余量 0.2mm9精加工圓弧。精加工圓弧 R18,R10 至尺寸要求10加工槽。割兩個槽 43mm 至尺寸要求（二）裝夾方案及加工部位四、加工零件 1 右端：(一)工藝路線1工件換邊安裝，夾 外圓，夾住長度 70mmm522車右端面保證總長，光外圓對刀3粗車外圓。粗車外輪廓 R3 圓角，留精加工余量 0.2mm,46,24精車外圓。精車外輪廓 至 R3 圓角至尺寸要求m185粗加工橢圓。粗加工橢圓留精加工余量 0.57mm6精加工橢圓至尺寸要求7切槽。割螺紋退刀槽 m5.18粗精車螺紋 gM.24（二）裝夾方案及加工部位19第四章 數控程序分析及編制4.1 程序分析設定毛胚總長 190mm，直徑 63mm，按照工藝編程，使用法蘭克系統，生成 G代碼。4.2 工序 1、2 程序代碼零件 2(加工外輪廓)一號刀（90 度外圓車刀）二號刀（切槽刀）M03 S8OO G99 G97 T0101;（機床啟動）G00 X63 Z2G71 U2 R1;G71 P1 Q2 U1 W0 F0.15;N1 G01 X23 ;Z0;X25 Z-1;Z-15;X32;X36 Z-43.5;Z-45;X49;X52 Z-46.5;N2 Z-57;G00 X100 Z100;M03 S1200 G99 G97 T0101;20GOO X63 Z2;G70 P1 Q2 F0.1;G00 X100 Z100;M03 S400 G99 G97 T0202;G00 X55 Z-59;G01 X0 G0.05;G00 X55;Z100;M30;零件一（加工左端外輪廓和內孔)一號刀（90 度外圓車刀）二號刀（切槽刀 刀寬 2mm）三號刀（50 度左片刀）四號刀（內孔車刀）用直徑 23 的鉆頭打深度為 45 的孔！MO3 S800 G99 G97 T0404;G00 X22 Z2;G71 U2 R1;G71 P1 Q2 U-1W0 F0.15;N1 G01 X36;Z0;X32 Z-30;X23;X25 Z-41;N2 Z-45;G00 X10 Z10;M03 S1000 G99 G97 T0404;21G00 X22 Z2;G70 P1 Q2 F0.1;G00 X100 Z100;M03 S800 G99 G97 T0101;G00 X63 Z2;G71 U2 R1;G71 P1 Q2 U1 W0 F0.15;G01 X48;Z0;G02 X52 Z-5 R2;G01 Z-70;X60;X62 Z-71;N2 Z-85;G00 X100 Z100;M03 S1200 G99 G97 T0101;G00 X63 Z2;G70 P1 Q2 F0.1;G00 X100 Z100;MO3 X400 G99 G97 T0202;G00 X53 Z-7;G01 X44 F0.15;G00 X53;Z-20;G01 X44 F0.05;G00 X55;Z-100;M03 S800 G99 G97 T0303;G00 X53 Z-30;G73 U1 R1;22G73 P1 Q2 U1 W0 F0.15;N1 G01 X52;G03 X32 Z-45 R18;N2 G03 X52 Z-62.77;GOO X100 Z100;M03 S1200 G99 G97 T0303;G00 X55 Z-30;G70 P1 Q2 F0.1;G00 X100 Z100;M30;掉頭裝夾：夾緊外圓 mm 處 靠 緊 外 圓 62mm 的 端 面 ：52一號刀（90 度外圓車刀）二號刀（切槽刀 刀寬 5mm）三號刀（60 度外螺紋刀）程序：M03 S800 G99 G97 T0101;GOO X63 Z2;G71 U2 Q1;G71 P1 Q2 U1 W0 F.15;N1 G01 X21.85;Z0;X23.85 Z-1;Z-25;X28;G02 X50 Z-45 R30;G01 Z-50;X59;N2 X62 Z-53.5;23GOO X100 Z100;M03 S1200 G99 G97 T0101;G00 X63 Z2;G70 P1 Q2 F0.1;G00 X100 Z100;M03 S400 G99 G97 T0202;G00 X25 Z-24;G01 Z-25 F0.05;X22.5;G00 X100;Z100;MO3 S600 G99 G97 T0303;G00 X26 Z2;G92 X24 Z-22 F1.5;X23;X22.70;X22.30;X22.05;X22.05;G00 X100 Z100;M30;24總 結畢 業(yè) 設 計 是 我 們 兩 年 來 所 學 知 識 的 一 次 總 結 和 運 用 ， 是 對 我 們 自 身 能力 的 一 次 考 驗 和 鍛 煉 ， 從 選 擇 畢 業(yè) 設 計 題 目 到 設 計 的 實 現 ， 每 走 一 步 對 我 來 說都 是 新 的 嘗 試 與 挑 戰(zhàn) ， 這 也 是 我 在 大 學 期 間 完 成 的 傾 注 心 血 和 精 力 最 多 的 一 次任 務 。通 過 本 次 設 計 ， 我 對 所 學 的 知 識 進 行 過 系 統 的 訓 練 ， 很 好 把 理 論 和 實 際 聯系 ,并 和 具 體 項 目 、 課 題 相 結 合 ， 圍 繞 了 二 維 制 圖 、 工 序 卡 和 數 控 編 程 以 及 各種 資 料 的 查 詢 ， 使 我 懂 得 了 了 我 所 要 學 習 的 并 不 僅 僅 是 單 純 的 理 論 知 識 ， 要 學的 是 自 己 的 獨 立 設 計 與 操 作 ， 所 以 我 需 要 隨 時 查 閱 各 種 文 獻 資 料 ， 設 計 手 冊 ，并 且 通 過 自 己 對 課 題 的 理 解 ， 進 行 分 析 ， 判 斷 優(yōu) 劣 ， 這 樣 來 ， 我 各 個 方 面 都 得到 了 鍛 煉 ， 豐 富 了 經 驗 ， 這 就 是 這 次 畢 業(yè) 設 計 我 得 到 的 最 大 收 獲 。回 顧 這 一 個 月 的 時 光 ， 其 實 過 的 挺 快 ， 對 我 們 來 說 ， 我 們 懂 得 的 知 識 還 很有 限 ， 要 這 方 便 有 所 提 高 ， 我 們 還 需 在 基 礎 理 論 上 下 功 夫 ， 以 理 論 聯 系 實 際 ，才 能 使 我 們 的 知 識 有 一 個 量 變 到 質 變 的 飛 躍 。 我 們 大 學 的 學 習 主 要 是 學 習 理論 知 識 ， 畢 業(yè) 設 計 和 以 往 的 課 程 學 習 就 有 很 大 的 不 同 。 以 往 的 學 習 中 我 們 是被 動 的 ， 有 規(guī) 定 的 上 課 時 間 ， 使 用 規(guī) 定 的 教 材 ， 學 習 規(guī) 定 的 內 容 ， 從 不 會 想著 去 創(chuàng) 新 ， 去 實 踐 ， 而 在 孔 軸 類 配 合 零 件 加 工 工 藝 分 析 中 ， 我 們 卻 不 用 按 著固 定 的 思 想 走 ， 從 課 題 的 選 擇 到 最 終 論 文 的 完 成 ， 我 們 都 跟 著 自 己 的 思 想 走 ，遇 到 問 題 時 可 以 請 教 老 師 ， 但 老 師 絕 不 會 刻 意 的 要 求 我 們 做 什 么 ， 他 只 會 向 我們 講 解 我 們 不 懂 得 內 容 ， 而 不 會 把 他 的 思 想 強 壓 在 我 們 身 上 ， 這 樣 給 了 我 們 很好 的 鍛 煉 機 會 。 對 于 我 們 來 說 ， 最 終 的 結 果 固 然 重 要 ， 但 是 這 個 過 程 更 為 重要 。以后的學習道路還很長，人生就是在不斷地學習中提高自己的，而畢業(yè)設計也給了我們自信，讓我們相信以后會做得更好。也許這份設計并不是很完美,但在這次畢業(yè)設計過程中所學到的東西我卻終身受益，在以后的道路的，我會不斷的吸取和積累經驗，爭取做得更好。25致 謝時光匆匆如流水，轉眼便我在電腦上敲出最后一個字，是大學畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。在這個美好的季節(jié)里，心中涌現的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結，意味著我生命中最純美的學生時代即將結束，盡管百般不舍，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。本次畢業(yè)設計是在指導老師的悉心指導下展開的。從設計題目的提出到論文的完成，指導老師都在關注我們的進度，任老師一絲不茍的治學態(tài)度和高度的責任感 ，在做畢業(yè)設計的過程中時刻影響和教育著我，是我難忘和感動。在此論文完成之際，謹向任老師以最衷心的感謝。 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學習上，生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用言語量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。還要感謝我的父母，給予我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機會，養(yǎng)育之恩沒齒難忘；他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中是心靈有了虔誠的皈依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們 ！ 然后還要感謝大學三年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。最后還要感謝衢州技師學院三年來對我的大力栽培。26參考文獻1 陳宏鈞.機械加工工藝手冊M.機械工業(yè)出版社，20032 王先逵.機械制造工藝學M.機械工業(yè)出版社，20063 徐學林.互換性與測量技術基礎M.湖南大學出版社，20054 崇凱.機械制