軸類零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)與編程

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沈陽(yáng)航空航天大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 手冊(cè) 題 目 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 或會(huì)計(jì)學(xué) 班 級(jí) WH13556301 或 HHEB13558501 姓 名 張 指導(dǎo)教師 班 主 任 2015 年 5 月 23 日 I 摘 要 本次設(shè)計(jì)是根據(jù)被加工軸的技術(shù)要求和年生產(chǎn)量 進(jìn)行機(jī)械加工工 藝設(shè)計(jì) 然后運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法 擬定夾具設(shè)計(jì)方案 完 成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主要工作包括繪制毛坯圖 零件圖 夾具總的設(shè)計(jì)圖 了解零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求 根據(jù)生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件 對(duì)零件進(jìn) 行結(jié)構(gòu)分析和工藝分析 確定毛坯的種類及制造方法 擬定零件的加工 工藝規(guī)程 選擇各工序的加工設(shè)備和工藝設(shè)備 確定各工序的加工余量 和工序尺寸 計(jì)算各工序的切削用量額定工時(shí) 填寫加工工藝過(guò)程卡片 機(jī)械加工工序卡片等工藝卡片 設(shè)計(jì)制定選定的加工工序的專用夾具 繪制裝配總圖和主要零件圖 關(guān)鍵詞 軸 加工工藝 夾具 編程 II Abstract The design is based on the shaft by processing technical requirements and production machining process design then use of fixture design of the basic principles and methods formulate fixture design completion tongs structure design The main work of drawing a blank drawing general fixture design understanding of the structure characteristics of the spare parts and technical requirements according to the type of production and production conditions parts of the analysis of structure and process The rough determine the type and method of manufacture make parts of the processing order of the processes selection of equipment and processing equipment to determine the process of machining allowance and process dimensions calculation of the process of cutting amount and industrial design norm Fill in machining process card machining process card and process card design of selected processing procedures for the fixture drawing assembly assembly drawing and the main parts of the map Key Words shaft processing technology fixture programming III 符號(hào)表 機(jī)動(dòng)時(shí)間 輔助時(shí)間jT ft 基本時(shí)間 切削速度t 背吃刀量 進(jìn)給量pa f 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速i n 切削加工長(zhǎng)度 刀具切入長(zhǎng)度l 1l 刀具切出長(zhǎng)度 刀具或工作臺(tái)行程長(zhǎng)度2 L 工件刀具直徑d IV 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 符號(hào)表 III 目 錄 IV 1 緒論 1 1 1 研究背景和意義 1 1 2 設(shè)計(jì)目的 2 1 3 研究現(xiàn)狀 2 1 4 研究?jī)?nèi)容 4 2 零件加工工藝分析 5 2 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 5 2 1 1 零件圖 5 2 1 2 零件結(jié)構(gòu)分析 5 2 2 零件技術(shù)要求分析 6 2 3 確定毛坯的材料和制造形式 6 2 3 1 材料分析 7 2 3 2 毛坯分析 7 2 4 零件設(shè)備選擇 7 2 5 基面選擇 8 2 5 1 粗基準(zhǔn)選擇 8 2 5 2 精基準(zhǔn)選擇 9 2 6 確定走刀順序和路線 10 2 6 1 基面先行 10 2 6 2 確定工序尺寸 11 2 7 確定切削用量及基本工時(shí) 12 2 8 刀具及量具選擇 19 2 8 1 刀具選擇 19 V 2 8 2 量具選擇 21 3 專用夾具的設(shè)計(jì) 22 3 1 設(shè)計(jì)主旨 22 3 2 確定夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 22 3 2 1 數(shù)控車床常用裝夾方式 22 3 2 2 確定合理裝夾方式 22 3 2 3 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) 23 4 數(shù)控加工程序編程及仿真 25 4 1 數(shù)控加工特點(diǎn) 25 4 2 數(shù)控編程分類 25 4 2 1 手工編程 25 4 2 2 自動(dòng)編程 25 4 3 確定編程坐標(biāo)系及編程原點(diǎn) 25 4 4 數(shù)值計(jì)算 26 4 4 1R6mm R20mm 兩圓弧切點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算 26 4 4 2 圓錐大端直徑計(jì)算 26 4 4 3 螺紋尺寸計(jì)算 27 4 5 程序編程 27 4 5 1 左端 27 4 5 2 右端 28 4 6MASTERCAM 仿真 30 4 6 1 建立模型 30 4 6 2 工件及刀具設(shè)置 30 4 6 3 實(shí)體加工模擬過(guò)程 31 結(jié) 論 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 37 附錄 1 MASTER CAM 仿真程序代碼 38 1 1 緒論 1 1 研究背景和意義 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展 傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革 各 工業(yè)發(fā)達(dá) 國(guó)家投入巨資 對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā) 提出了全新的 制造模式 在現(xiàn)代 制造系統(tǒng)中 數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù) 它集微電子 計(jì)算機(jī) 信息處理 自動(dòng)檢測(cè) 自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體 具有高 精度 高效率 柔性自動(dòng)化等特點(diǎn) 對(duì)制造 業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化 集成 化 智能化起著舉足輕重的作用 目前 數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革 由專用型封閉式開環(huán)控制 模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展 在集成化基礎(chǔ)上 數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型 超小型化 在智能化基礎(chǔ)上 綜合了計(jì)算機(jī) 多媒體 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速 高 精 高效控制 加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正 調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù) 實(shí)現(xiàn) 了在線診斷和智能化故障處理 在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上 CAD CAM 與數(shù)控系 統(tǒng)集成為一體 機(jī)床聯(lián)網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工 機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械制造工藝學(xué)與機(jī)床夾具教學(xué)的 一個(gè)不可少的輔助環(huán)節(jié) 機(jī)械制造工藝學(xué)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ) 是機(jī)械產(chǎn) 品生產(chǎn)的基本技術(shù) 工藝工作是每一個(gè)機(jī)械企業(yè)主要的活動(dòng)內(nèi)容 加強(qiáng) 工藝技術(shù)設(shè)計(jì)研究 旨在提高工藝水平 提高機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量 降低能源 消耗 此次設(shè)計(jì)的目的在于 根據(jù)加工零件的設(shè)計(jì)要求 運(yùn)用夾具設(shè)計(jì) 的基本原理和方法 制定夾具設(shè)計(jì)方案 完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝 規(guī)程 本次設(shè)計(jì)是我們?nèi)婢C合運(yùn)用本課程的理論知識(shí)與實(shí)際的一次重 要實(shí)踐 它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的能力 以及從事機(jī)械方面工作具有十分重要的意義 進(jìn)入 21 世紀(jì)以后 典型軸在制造工藝 刀具等方面都發(fā)生了巨大的 變化 與以前加工工藝有很多不同 領(lǐng)導(dǎo)了近半個(gè)多世紀(jì)的多刀車削工藝 和手工磨削工藝 由于加工精度低和柔性差等原因 將逐步退出歷史舞臺(tái) 而高速 高效 復(fù)合加工技術(shù)及裝備迅速進(jìn)入汽車及零部件制造業(yè) 軸的 高速高效復(fù)合加工技術(shù)在行業(yè)內(nèi)已有相當(dāng)程度的應(yīng)用 也必將代表這一行 業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 本設(shè)計(jì)說(shuō)明書就是針對(duì)軸類零件的加工工藝及工裝 2 的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明的 本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了軸類零件的結(jié)構(gòu)和各項(xiàng)技術(shù)要求及要達(dá)到的加工 精度 并結(jié)合軸的生產(chǎn)類型和材料種類對(duì)軸的加工工藝做了詳細(xì)的分析 另外還對(duì)軸的加工進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析 確定了生產(chǎn)方案的可行性 詳細(xì) 介紹了此軸加工過(guò)程中所采用的夾具的設(shè)計(jì)原則 步驟及其工作原理和 結(jié)構(gòu) 驗(yàn)正了它的可靠性 還對(duì)定位誤差進(jìn)行了分析 確保其能夠滿足 加工精度的要求 還細(xì)述了軸加工過(guò)程中的刀 量具各一套的設(shè)計(jì) 使 用它們可以提高軸的加工效率 機(jī)械加工工藝和工裝設(shè)計(jì)是機(jī)械工程師必備的基本技能 通過(guò)本設(shè) 計(jì)說(shuō)明書的介紹 我們可以清楚地了機(jī)械加工的工藝 工裝設(shè)計(jì)的基本 原則 方法和步驟 使大家對(duì)機(jī)械工藝技術(shù)工作有一個(gè)深入的全方位的 了解和認(rèn)識(shí) 1 2 設(shè)計(jì)目的 通過(guò)設(shè)計(jì) 一方面能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行工藝分析的 基本能力 另一方面 也是對(duì)數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行的一次綜合訓(xùn)練 通過(guò)此次設(shè)計(jì) 我們可以在以下各方面得到鍛煉 能運(yùn)用已學(xué)過(guò)的 基本理論知識(shí) 以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到相應(yīng)的實(shí)踐知識(shí) 掌握從零件圖 開始到正確地編制加工程序的整個(gè)步驟 方法 根據(jù)被加工零件的技術(shù) 要求 選擇合理的工藝 編制出既經(jīng)濟(jì)又合理 又能保證加工質(zhì)量的數(shù) 控程序 并且學(xué)會(huì)使用各類設(shè)計(jì)手冊(cè)及圖表資料 還可以運(yùn)用 MasterCAM 軟件進(jìn)行三維仿真 1 3 研究現(xiàn)狀 軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一 它在機(jī)械中主要用于 支承齒輪帶輪 凸輪以及連桿等傳動(dòng)件 傳遞扭矩 機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 的零件就裝在軸上 按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同 一般可分為光軸 階梯 軸和異形軸三類 或分為實(shí)心軸和空心等 軸類零件的技術(shù)要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和 形位精度 軸向一般要求不高 幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度 一 般要求限制在直徑公差范圍之內(nèi) 相互位置精度主要是同軸度和圓跳動(dòng) 保證配合軸徑對(duì)于支承軸頸的同軸度 是軸類零件位置精度的普遍要求 之一 3 方便直觀的幾何造型 MasterCAM 提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想 環(huán)境 其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線 曲面零件 MasterCAM 具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能 MasteCAM 提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù) 以提高零件加工的效率和質(zhì) 量 MasterCAM 還具有豐富的曲面精加工功能 可以從中選擇最好的加 工方法 加工最復(fù)雜的零件 MasterCAM 的多軸加工功能 為零件的加 工提供了更多的靈活性 可靠的刀具路徑校驗(yàn)功能 MasterCAM 可模擬 零件加工的整個(gè)過(guò)程 模擬中不但能顯示刀具和夾具 還能檢查刀具和 夾具與被加工零件的干涉 碰撞情況 CAD CAM 是隨著軸類零件的設(shè)計(jì)理論和 CAD CAM 技術(shù)的發(fā)展 5 而發(fā)的 軸類由最初的只能代替手工進(jìn)行計(jì)算 逐步發(fā)展到能實(shí)現(xiàn)三維 實(shí)體造型 機(jī)構(gòu)仿真 自動(dòng)編程等功能 并且還在不斷發(fā)展下去 軸類零件在整個(gè)制造工業(yè)中發(fā)揮著重要作用 數(shù)控機(jī)床代表著一個(gè) 民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平 隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 制造技 術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要 標(biāo)志 當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù) 以提高制造能力和水平 提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力 此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó) 家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資 不僅采取重大措施來(lái) 發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè) 而且在 高精尖 數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面 對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策 總之 大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn) 技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展 提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的 重要途徑 數(shù)控編程技術(shù) 是數(shù)控技術(shù)重要的組成部分 從數(shù)控機(jī)床誕生之日 2 起 數(shù)控編程技術(shù)就受到了廣泛關(guān)注 成為 CAD CAM 系統(tǒng)的重要組成 部分 各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也投入了大量的人力物力開發(fā)實(shí)用的數(shù)控編程系 統(tǒng) 在 CAD CAM 一體化概念的基礎(chǔ)上 出現(xiàn)了并行工程的概念 為了 適應(yīng)并行工程發(fā)展的需要 數(shù)控編程技術(shù)正向集成化和智能化方向發(fā)展 進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代 隨著 Web 技術(shù)的不斷發(fā)展 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì) 制造和生產(chǎn)模式正在發(fā)生深刻的變革 出現(xiàn)了協(xié)同設(shè)計(jì)制造 異地設(shè)計(jì) 制造 全球制造等一系列新概念和新技術(shù) 將 Web 技術(shù)和 CAM 技術(shù)相 結(jié)合 成為 CAM 系統(tǒng)的又一重要發(fā)展方向 4 21 世紀(jì)數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng) 智能化的內(nèi)容包括在 數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)方面 追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化 如工藝 參數(shù)的自動(dòng)生成 簡(jiǎn)化編程 簡(jiǎn)化操作方面的智能化 智能化的自動(dòng)編 程 智能化的人機(jī)界面等 還有智能診斷 智能監(jiān)控方面的內(nèi)容 方便 系統(tǒng)的診斷以及維修等 數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用 對(duì)零件進(jìn)行編程加工之前 工藝分析具有非常重要的作用 工藝分析是數(shù)控加工編程的前期工藝準(zhǔn) 備工作 無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程 在編程之前均需對(duì)所加工的軸 類零件進(jìn)行工藝分析 如果工藝分析考慮不周 往往會(huì)造成工藝設(shè)計(jì)不 合理 從而引起編程工作反復(fù) 工作量成倍增加 有時(shí)還會(huì)發(fā)生推倒重來(lái) 的現(xiàn)象 造成一些不必要的損失 嚴(yán)重者甚 本文通過(guò)對(duì)典型的軸類零件 數(shù)控加工工藝的分析 給出了對(duì)于一般零件數(shù)控加工工藝分析的方法 對(duì)于提高制造質(zhì)量 實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義 目前正在研制的新一代 CAM 系統(tǒng)將采用面向?qū)ο?面向工藝特征 的基本處理模式 系統(tǒng)的自動(dòng)化水平 智能化程度將大大提高 國(guó)內(nèi)外 企業(yè)家和專家們已形成共識(shí) 今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi) 機(jī)械加工技術(shù)的發(fā) 展和競(jìng)爭(zhēng) 主要是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用 1 4 研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)工藝特點(diǎn) 工藝安排 機(jī)械加工工藝過(guò)程幾個(gè) 方面對(duì)零件加工工藝進(jìn)行分析 然后對(duì)零件的程序進(jìn)行編制 最后用仿 真加工以達(dá)到完成對(duì)零件的加工程序進(jìn)行檢驗(yàn) 首先對(duì)該課題進(jìn)行深入的分析 深入研究 認(rèn)真完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì) 主要以論述與設(shè)計(jì)相結(jié)合進(jìn)行研究與探討 完成對(duì)本設(shè)計(jì)軸主要部位 內(nèi)孔 外圓柱面 圓錐面 圓弧面 退刀槽 螺紋等 的 加 工 工 藝 設(shè) 計(jì) 及 指 定 工 序 的 夾 具 設(shè) 計(jì) 難 點(diǎn) 在 于 設(shè) 計(jì) 軸 加 工 工 藝 過(guò) 程 及 其 加 工 時(shí) 的 專 用 夾 具 確 定 工 件 的 尺 寸 公 差 和 技 術(shù) 條 件 通過(guò)查閱期刊 書籍等相關(guān)資料進(jìn)行對(duì)軸 加工工藝和夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)一步了解 思考 分析和掌握軸加工的基本環(huán) 節(jié) 完成計(jì)算并設(shè)計(jì)出軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 5 2 零件加工工藝分析 2 1 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制 造的可行性和經(jīng)濟(jì)性 即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于成形 并且成本低 效率高 2 1 1 零件圖 如零件圖 2 1 2 2 所示 圖 2 1 零件二維圖 圖 2 2 零件三維圖 2 1 2 零件結(jié)構(gòu)分析 本零件上由圓柱面 內(nèi)孔 內(nèi)圓錐面 圓弧面 溝槽 和螺紋等部 6 分組成 零件車削加工 成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜 需兩頭加工 零 8 件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高 該零件重要的徑向加工部位有 03 8 mm 圓柱段 表面粗糙度 R 1 6 m 03 48 圓柱段 表面粗糙度 Ra 1 6 m R6mm 圓弧與 R20mm 圓弧相切過(guò)渡區(qū) 的內(nèi)孔 表面粗糙度 Ra 1 6 m 長(zhǎng)徑比為 1 2 的內(nèi)錐 小o03 2 端直徑為 M20 2 6g 三角形外螺紋 其余表面粗糙度均為 Ra 3 2 m 零件符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注要求 輪廓描述清楚完整 零 件材料為 45 鋼 毛坯為 50mm 130mm 2 2 零件技術(shù)要求分析 小批量生產(chǎn)條件 不準(zhǔn)用砂布和銼刀修飾平面 這是對(duì)平面高精度 的要求 未注公差尺寸按 GB1804 M 熱處理 調(diào)質(zhì)處理 HRC25 35 未注粗糙度按 Ra3 2 毛坯尺寸 50mm 130mm 加工難點(diǎn)及處理方案 分析圖紙可知 此零件對(duì)平面度的要求高 左端更有內(nèi)輪廓加工 為提高零件質(zhì)量 采用以下加工方案 a 對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸 編程時(shí)采用中間值 b 在輪廓曲線上 有一處既過(guò)象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線 因 此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償 以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性 c 零圖紙中含有圓柱度 為保證其形位公差 應(yīng)盡量一次裝夾完成 左端面的加工以保證其數(shù)值 d 本設(shè)計(jì)圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工 精加工加工方案 并且在精加工的時(shí)候?qū)⑦M(jìn)給量調(diào)小些 主軸轉(zhuǎn)速提 高 e 螺紋加工時(shí) 為保證其精度 在精車時(shí)將螺紋的大徑值減小 0 18 0 2mm 加工螺紋時(shí)利用螺紋千分尺或螺紋環(huán)規(guī)保證精度要求 選擇以上措施可保證尺寸 形狀 精度和表面粗糙度 2 3 確定毛坯的材料和制造形式 軸 本次設(shè)計(jì)軸主要技術(shù)指標(biāo) 年產(chǎn)量 5000 臺(tái) 年 該產(chǎn)品年產(chǎn)量 Q 5000 件 年 n 1 件 臺(tái) 設(shè)其備品率 為 10 機(jī)械加工廢品率 為 1 現(xiàn)制定該曲軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī) 程及夾具設(shè)計(jì) 7 年生產(chǎn)綱領(lǐng) N Q n 1 5000 1 1 10 1 5550 臺(tái) 年 軸的年產(chǎn)量為 5550 件 現(xiàn)在已知該產(chǎn)品為中型機(jī)械 根據(jù) 機(jī)械 制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 1 1 2 生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系 可確定其生 產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn) 2 3 1 材料分析 該軸零件加工中 刀具與工件之間的切削力較大 工件材料的可切 削性能 強(qiáng)度 硬度 塑性 提供冷切削加工 機(jī)械性能都跟工件的材 料有關(guān) 所以選擇 45 鋼為該軸類零件的材料 45 鋼的化學(xué)成分中含 C0 42 0 50 Si0 17 0 37 Mn0 50 0 80 P 0 035 S 0 035 Cr 0 25 N 0 25 Cu 0 25 45 鋼在進(jìn)行冷加工時(shí)硬度要 求 熱軋鋼 壓痕直徑不小于 3 9 布氏硬度不小于 241HRB 退火鋼壓 痕直徑不小于 4 4 布氏硬度不小于 187HB 45 鋼的機(jī)械性能 s 335Mpa b 600Mpa 40 Ak 47J 45 鋼相對(duì)切削性硬質(zhì)合 金刀具 1 0 高速鋼刀具 1 0 45 鋼經(jīng)濟(jì)合理對(duì)加工刀具的要求也合理 45 鋼用途廣泛 主要是用來(lái)制造汽輪機(jī) 壓縮機(jī) 泵的運(yùn)動(dòng)零件制造齒 輪 軸活塞銷等零件 根據(jù)以上數(shù)據(jù)適合該軸的加工 2 3 2 毛坯分析 軸類零件的毛坯有棒料 鍛件和鑄件三種 鍛件 適用與零件強(qiáng)度較高 形狀較簡(jiǎn)單的零件 尺寸大的零件因受 設(shè)備限制 故一般用自由鍛 中 小型零件可選模鍛 形狀復(fù)雜的剛質(zhì) 零件不宜用自由鍛 鑄件 適用于形狀復(fù)雜的毛坯 本零件的毛坯宜采用棒料鋸割 毛坯至 50 130mm 使鋼材經(jīng)過(guò)鍛 壓 獲得均勻的纖維組織 提高其力學(xué)性能 同時(shí)也提高零件與毛坯的 比重 減少材料消耗 2 4 零件設(shè)備選擇 數(shù)控車床能對(duì)軸類或盤類等回轉(zhuǎn)體零件自動(dòng)地完成內(nèi)外圓柱面 圓 8 錐表面 圓弧面等工序的切削加工 并能進(jìn)行切槽 鉆 擴(kuò)等的工作 根據(jù)零件的工藝要求 可以選擇經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床 一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 此類車床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單 價(jià)格相對(duì)較低 這類車床設(shè) 置三爪自定心卡盤 普通尾座或數(shù)控液壓尾座 適合車削軸類零件 根據(jù)主軸的配置的要求選擇臥式數(shù)控車床 數(shù)控車床 具有加工精 14 度高 能做直線和圓弧插補(bǔ) 數(shù)控車床剛性良好 制造和對(duì)刀精度高 能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償 能夠加工尺寸精度要求較高 的零件 能加工輪廓形狀特別復(fù)雜的表面和尺寸難于控制的回轉(zhuǎn)體 而 且能比較方便的車削錐面和內(nèi)外圓柱面螺紋 能夠保持加工精度 提高 生產(chǎn)效率 所以對(duì)加工時(shí)非常有利的 2 5 基面選擇 機(jī)械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作為定位基準(zhǔn) 這種 位基準(zhǔn)稱之為粗基準(zhǔn) 用以加工的表面作定位基準(zhǔn)則稱之為精基準(zhǔn) 在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí) 總是先考慮怎樣的精基準(zhǔn)定位能把工 件加工到設(shè)計(jì)要求 然后再考慮如何運(yùn)用選取的粗基準(zhǔn) 把用作精基準(zhǔn) 的表面加工出來(lái) 2 5 1 粗基準(zhǔn)選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí) 主要要求保證各加工面有足夠的余量 使加工面與 不加工面間的位置符合圖樣要求 粗基準(zhǔn)選擇的要求應(yīng)能保證加工面與 非加工表面之間的位置要求及合理的分配各加工面的加工余量 同時(shí)要 為后續(xù)供需提供精基準(zhǔn) 具體有以下原則 為了保證加工面與非加工面 之間的位置要求 應(yīng)該選擇一非加工表面為粗基準(zhǔn) 為了保證各加工表 面都有足夠的加工余量 應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn) 為了保證 重要的加工面的余量均勻 應(yīng)選擇為粗基準(zhǔn) 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)避免重復(fù) 使用 在同一尺寸上 通常只允許使用一次 做為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)該足 夠光滑整潔 以使工件定位穩(wěn)定可靠 加緊方便 軸類零件 以外圓作 為粗基準(zhǔn) 為了保證加工面與不加工面間的位置要求 一般應(yīng)選擇不加 工面為粗基準(zhǔn) 如果工件上有多個(gè)不加工面 則應(yīng)選其中與加工面位置 要求較高的不加工面為粗基準(zhǔn) 以便保證精度要求 使外形對(duì)稱等 由于此零件全部表面都需加工 應(yīng)選用外圓及一端面為粗基準(zhǔn) 然 9 后通過(guò) 互為基準(zhǔn)的原則 進(jìn)行加工 遵循 基準(zhǔn)重合 的原則 加工左 端時(shí)選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面 加工右端時(shí)選擇在 38mm 外圓柱段的表面 以體現(xiàn)定位基準(zhǔn)是軸的中心線 在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí) 正確的選擇工件的定位 的基準(zhǔn)有 10 著十分中的意義 定位基準(zhǔn)選擇的好壞 不僅影響零件加工的位置精度 而且對(duì)零件個(gè)表面的加工順序也有很大的影響 合理的選擇定位基準(zhǔn)是 保證零件加工精度的前提 還能簡(jiǎn)化加工工序 提高加工效率 2 5 2 精基準(zhǔn)選擇 精基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)能保證加工精度和裝夾可靠方便 有以下原則 基準(zhǔn)重合原則 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 自為基準(zhǔn)原則 互為基準(zhǔn)原則 保 證工件定 位準(zhǔn)確 夾緊可靠 操作方便原則 精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重 合的問(wèn)題 當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸與工序尺寸的基準(zhǔn)不重合時(shí) 應(yīng)該進(jìn)行尺寸計(jì)算 a 用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn) 實(shí)現(xiàn) 基準(zhǔn)重合 以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合 誤差 b 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他各表面時(shí) 應(yīng) 盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位 實(shí)現(xiàn) 基準(zhǔn)統(tǒng)一 以減少工 裝設(shè)計(jì)制造費(fèi)用 提高生產(chǎn)率 避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差 c 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí) 應(yīng)選擇加工 表面 本身作為精基準(zhǔn) 即遵循 自為基準(zhǔn) 原則 該加工表面與其他表面 間的位度要求由先行工序保證 d 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度 可遵循互為基準(zhǔn) 反復(fù)加工的原則 由于此零件全部表面都需加工 而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工 因 為軸類零件各外圓表面 螺紋表面的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相 互位置精度的主要項(xiàng)目 而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線 采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)重合原則 而且由于多數(shù)工序都采用中 心孔作為定位基面 能最大限度地加工出多個(gè)外圓和端面 這也符合基 準(zhǔn)統(tǒng)一原則 10 工件的定位與基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致 應(yīng)防止過(guò)定位 這個(gè)工 件是個(gè)實(shí)心軸 末端要鏜一個(gè) 25 的錐孔 因軸的長(zhǎng)度不是很長(zhǎng) 所以 采用工件的右端面和 48 的外圓作定位基準(zhǔn) 使用普通三爪卡盤夾緊工 件 取工件的右端面中心為 工件坐標(biāo)的原點(diǎn) 對(duì)刀點(diǎn)在 100 100 處 2 6 確定走刀順序和路線 加工路線 的確定 直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率 加工精度 20 刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題 應(yīng)盡量做到工序相對(duì)集中 工藝路線最短 機(jī)床的停頓時(shí)間和輔助時(shí)間最少 該零件采用棒料毛坯進(jìn)行加工 由于 毛坯余量較大 因此 采用階梯切削路線去除毛坯余量 刀具切削路徑 短 效率高 2 6 1 基面先行 用作精基準(zhǔn)的表面 要首先加工出來(lái) 所以 第一道工序一般是進(jìn) 行定位面的粗加工和半精加工 有時(shí)包括精加工 然后再以精基面定位 加工其它表面 綜上所訴 此零件的的加工順序如下 預(yù)備加工 車左端面 鉆中心孔 鏜孔 粗車左端外輪廓 精車左 端外輪廓 調(diào)頭 車右端面 粗車外輪廓 精車外輪廓 退刀槽 粗車 螺紋 精車螺紋 工序 1 車左端面 將毛坯車為 127mm 的棒料 工序 2 左端面打中心孔 選用 5mm 的中心鉆 手動(dòng)鉆孔 工序 3 左端鉆孔 鉆 20mm 深 32mm 的孔 工序 4 粗車左端內(nèi)孔 23mm 工序 5 粗車 48mm 的外圓柱面 工序 6 粗車 38mm 的臺(tái)階外圓柱面及倒角 工序 7 調(diào)頭粗車右端面將零件車至要求尺寸進(jìn)給路線 工序 8 調(diào)頭粗車右端面各部倒角 切外螺紋退刀槽 三角形螺紋 工步路線為 工步一 自右向左倒角 粗車螺紋 20mm 圓柱段 工步二 自右向左粗車 R6 和 R20 mm 圓弧面 38 mm 圓柱段 R12 5 mm 圓弧面 錐長(zhǎng) 8 mm 的圓錐段 11 工步三 自右向左粗車 R6 和 R20 mm 圓弧面 38 mm 圓柱段 R12 5 mm 圓弧面 錐長(zhǎng) 8 mm 的圓錐段 工步四 車 4mm 16mm 螺紋退刀槽 工步五 粗車螺紋 工序 9 擴(kuò)左端內(nèi)孔 25mm 深 11mm 工序 10 半精車 48mm 的外圓柱面 工序 11 半精車 38mm 的臺(tái)階外圓柱面及倒角 工序 12 調(diào)頭半精車右端面將零件車至要求尺寸進(jìn)給路線 工序 13 調(diào)頭半精車右端面各部倒角 切外螺紋退刀槽 三角形螺 紋 工步路線為 工步一 自右向左倒角 半精車螺紋 20mm 圓柱段 工步二 自右向左精車 R6 和 R20 mm 圓弧面 38 mm 圓柱段 R12 5 mm 圓弧面 錐長(zhǎng) 8 mm 的圓錐段 工步三 半精車 4mm 16mm 螺紋退刀槽 工步四 半精車螺紋 工序 14 鉸 23 mm 的孔 再用 1 2 的鉸刀鉸小端為 25mm 的03 錐孔 工序 15 精車 mm 的外圓柱面03 48 工序 16 精車 38 mm 的臺(tái)階外圓柱面及倒角 工序 17 調(diào)頭精車右端 38 mm 圓柱面 切外螺紋退刀槽 三角03 形螺紋 工序 18 精車螺紋 工序 19 去除全部毛刺并吹凈 工序 20 根據(jù)技術(shù)文件進(jìn)行檢驗(yàn) 工序 21 入庫(kù) 2 6 2 確定工序尺寸 確定工序尺寸一般的方法是 由加工表面的最后工序往前推算 最 后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注 當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí) 同意表面 多次加工的工序尺寸至于供需的加工余量有關(guān) a 確定斷面的工序尺寸毛坯尺寸 130mm 12 毛坯總余量 6mm 粗車余量 5mm 粗磨余量 0 8mm 精磨余量 0 2mm 精磨以后工序基本尺寸為 124 mm 設(shè)計(jì)尺寸 05 b 確定圓柱面的工序尺寸圓柱表面多次加工的工序尺寸只與加工余 量有關(guān) 本零件各圓柱表面的工序加工余量 工序尺寸及公差 表面粗 糙度如表 2 1 所示 表2 1 圓柱表面的工序加工余量 工序尺寸及公差及表面粗糙度 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度加工 表面 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 外圓 03 8 外圓 4 1 054 39 03 8 mRa 3 66 1 03 4 孔 0 5 0 1 04 03 03 2 5 3 1 19 08 074 2 03 mRa 66 1 2 7 確定切削用量及基本工時(shí) 切削用量主要是指切削速度 進(jìn)給量和切削深度 影響切削用量的 因素有 刀具材料 結(jié)構(gòu)形狀以及剛度 被加工零件的材料及其切削性 能 零件的形狀和剛度 機(jī)床的性能 功率和剛度 加工方法對(duì)加工精 度及表面粗糙度的要求 對(duì)生產(chǎn)率的要求等 數(shù)控編程時(shí) 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(jìn)給速度等 對(duì) 于不同的加工方法 需要選用不同的切削用量 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)揮刀具切削性能 保證合理的 刀具耐用度 并充分發(fā)揮機(jī)床的性能 最大限度提高生產(chǎn)率 降低成本 主軸轉(zhuǎn)速的確定 根據(jù)本例中零件的加工要求 考慮工件材料為 45 13 鋼 刀具材料為硬質(zhì)合金鋼 綜合考慮 粗 n 500r min 精 n 1000r min 螺紋 400r min 孔 600 r min 切槽 350r min 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 進(jìn)度和表面粗糙度要求以及刀具 工件的材料性質(zhì)選取 粗車時(shí)一般取 0 3 0 8mm r 精車時(shí)常取 0 1 0 3mm r 切斷時(shí)常取 0 05 0 2mm r 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 除去精車量 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 可留少量精加 工余量 工時(shí)定額計(jì)算的說(shuō)明 在一個(gè)工序中 實(shí)際完成一個(gè)零件的加工所 需的時(shí)間 稱為序單件時(shí)間 由以下幾部分組成 直接用于改變生產(chǎn)jt 對(duì)象的尺寸 形狀 相對(duì)位置 表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過(guò)程消耗的 時(shí)間稱為基本時(shí)間 為實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程所進(jìn)行的的各種輔助動(dòng)作所消耗jt 的時(shí)間 稱為輔助時(shí)間 除了作業(yè)時(shí)間 基本時(shí)間與輔助時(shí)間之和 f 以外 每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作地間 休息與生理時(shí)間和bt 準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間 由于 2 1 0 15 2 f jtt 設(shè)計(jì)中取 0 175 計(jì)算 2 2 7 xjftt 設(shè)計(jì)中取 4 5 2 3 2 4 bjftt 設(shè)計(jì)中取 3 計(jì)算 2 4 jbxfjd tttt 263 1 所以在以下計(jì)算中 僅算 就可直接得到 與 j ftbxt 14 具體各工序的切削用量及工時(shí)確定如下 所選表根據(jù) 切削用量簡(jiǎn) 明手冊(cè) 第三版 工序 1 粗車端面 并從兩面鉆中心孔 工步 1 車軸兩端面 1 背吃刀量確定 1 5mm pa 2 進(jìn)給量的確定 根據(jù)表 1 4 在粗車時(shí) mm 工件直徑3 pa 為 0 100mm 時(shí) 0 0 6 mm r 選擇 0 20 mm r f f 3 切削速度的計(jì)算 可根據(jù)公式計(jì)算 也可直接查表 現(xiàn)由表選取 15 mm min 由公式v 2 5 dn 10 求出轉(zhuǎn)速 95 54 參照表選取 100 minrnmir 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 10vd 求出實(shí)際切削速度 15 7 mm min 4 基本時(shí)間 的計(jì)算jt 車前端面 mm 根據(jù) 3 5mm 取 3mm i 1l252l2l03 l 查表得 3 5mm 由公式1l 2 7 ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 求出基本時(shí)間 1 58min jt 工步 2 鉆中心孔 1 背吃刀量確定 32mm pa 2 進(jìn)給量的確定 0 85 mm r f 3 切削速度的計(jì)算 可根據(jù)公式 2 5 計(jì)算 也可直接查表 現(xiàn)由 表選取 22mm min 由公式v dn 10 求出 195 45r min 參照表選取 200 nmir 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 10vnd 求出實(shí)際切削速度 31 4m min 15 4 基本時(shí)間 的計(jì)算jt mm 鉆孔取 0mm i 1 查表得 3mm 由表得 5mm 將125 l 2l 1l3l 上述結(jié)果帶入公式 2 7 ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 求出基本時(shí)間 0 78min jt 本工序總的工時(shí) 1 58 0 78min 141 6s 輔助時(shí)間 jt 0 175 24 78 ftjts 工序 2 左端鉆孔 鉆 20mm 深 32mm 的孔 手動(dòng)鉆孔 加工孔 20mm 刀具選用硬質(zhì)合金鉆頭 直徑為 20mm 使用切削 液位乳化液 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 1 背吃刀量確定 1 5mm pa 2 確定進(jìn)給量 由于孔徑較大 故采用數(shù)控車床 查得f 0 26 0 40mm r 選擇 0 35mm r f 3 鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命 根據(jù)表查得鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0 8 1 2mm 壽命為 T 75min 4 鉆孔速度 14 0 0 4 m 0 125 cx y 2 8 yxpmfaT c 求出實(shí)際切削速度 28 8m min 查表知 鉆孔速度的修正系數(shù) 8 0 mvk75 0 fvk 2 9 min 19 kf i 23 0rd 查鉆床取 n 350r min 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 10vn 求出實(shí)際切削速度 54 95m min 5 基本時(shí)間 的計(jì)算jt 16 mm 鉆孔取 0mm i 1 查表得 3mm 由表得 5mm 將32 l2l 1l3l 上述結(jié)果帶入公式 2 7 ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 求出基本時(shí)間 0 59min jt 本工序總的工時(shí) 0 59min 35 4s 輔助時(shí)間 jt 0 175 6 20 ftjts 工序 3 車左端臺(tái)階面 1 背吃刀量確定 map1 2 進(jìn)給量的確定 0 3mm r f 3 切削速度的計(jì)算 可根據(jù)公式 2 8 計(jì)算 也可直接查表 T 60min 189 0 15 0 2 m 0 2 0 9 c x y k kfaTyxpm 求出實(shí)際切削速度 111 85m min 由公式 2 5 dn 10 求出轉(zhuǎn)速 936 92 參照表選取 1000 minrnminr 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 10v 求出實(shí)際切削速度 119 38m min 4 基本時(shí)間 的計(jì)算jt 車臺(tái)階面 36mm 當(dāng)加工臺(tái)階時(shí)取 0mm 取 3 i 1 查表l 2l l 得 3 5mm 由公式 2 71l ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 求出基本時(shí)間 0 145min jt 本工序總的工時(shí) 0 145min 8 7s 輔助時(shí)間 jt 0 175 1 52 ftjts 工序 4 粗車右端外輪廓 圓柱面 圓錐面 圓弧面 退刀槽 切 外螺紋 17 工步 1 粗車外輪廓 1 背吃刀量確定 1mm pa 2 進(jìn)給量的確定 0 65mm r f 3 切削速度的計(jì)算 可根據(jù)公式 2 8 計(jì)算 也可直接查表 T 60min 189 0 15 0 2 m 0 2 0 9 c x y k kfaTypm 求出實(shí)際切削速度 81 75mm min 由公式 2 5 dn 10 求出轉(zhuǎn)速 542 4 參照表選取 500 minrnmir 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 v 求出實(shí)際切削速度 75 36 mm min v 4 基本時(shí)間 的計(jì)算1jt 車 圓柱面 9mm 根據(jù) 3 5mm 取 3mm i 1m8 l2l2l03 l 查表得 3 5mm 1l ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 048min 1jt 5 基本時(shí)間 的計(jì)算2jt 車 圓錐面 8mm 根據(jù) 3 5mm 取 3mm i 1m48 l2l2l03 l 查表得 3 5mm 1l ifnllifLtj 3212 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 045min 2jt 6 基本時(shí)間 的計(jì)算3jt 車第一段圓弧面 20mm 根據(jù) 3 5mm 取l2l 3mm i 1 查表得 3 5mm 2l03 l 1 ifnllifLtj 32 18 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 082min 3jt 7 基本時(shí)間 的計(jì)算4jt 第二段 圓柱面 8mm 根據(jù) 3 5mm 取m38 l2l 3mm i 1 查表得 3 5mm 2l0 l 1 ifnllifLtj 324 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 045min 4jt 8 基本時(shí)間 的計(jì)算4jt 第二 三段圓弧面 26mm 根據(jù) 3 5mm 取l2l 3mm i 1 查表得 3 5mm 2l03 l 1 ifnllifLtj 324 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 1min 4jt 工步 1 的工時(shí) 2 10 4321jjjjj ttt 將上述結(jié)果帶入公式 求出此工步工時(shí) 0 32 minjt 工步 2 車 的螺紋退刀槽64 1 背吃刀量確定 0 5mm pa 2 進(jìn)給量的確定 0 05mm r f 3 切削速度的計(jì)算 可根據(jù)公式 2 8 計(jì)算 也可直接查表 T 60min 28 0 15 0 2 m 0 2 0 9 c x y k kfaT cxpm 求出實(shí)際切削速度 22 45m min 由公式 2 5 dn 10 求出轉(zhuǎn)速 324 92 參照表選取 350 minrnmir 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 v 求出實(shí)際切削速度 25 63m min v 4 基本時(shí)間 的計(jì)算jt 19 車臺(tái)階面 8mm 當(dāng)加工臺(tái)階時(shí)取 0mm 取 0 i 1 查表得l 2l 3l 3 5mm 1l ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 68min jt 工步 3 車 的螺紋0 1 背吃刀量確定 1 5mm pa 2 進(jìn)給量的確定 1 5mm r f 3 切削速度的計(jì)算 可根據(jù)公式計(jì)算 也可直接查表 由表選取 29 4 m min 由公式 2 5 v dn 10 求出 468 15 參照表選取 500 minrnmir 將此轉(zhuǎn)速帶入公式 2 6 v 求出實(shí)際切削速度 31 4 mm min v 4 基本時(shí)間 的計(jì)算jt 攻螺紋 14mm 根據(jù) 1 3mm 取 3mm 查表得 3 5mm l2l2l1l 由表得 4mm 3l ifnllifLtj 321 將上述結(jié)果帶入公式 2 7 求出基本時(shí)間 0 033min jt 本工序總的工時(shí) 0 033 0 68 0 32min 61 98s jT 輔助時(shí)間 0 175 10 85s ftj 2 8 刀具及量具選擇 數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容 它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率 而且直接影響加工質(zhì)量 刀具的選擇 是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的 應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力 工件 材料的性能 加工工序 切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀 柄 刀具選擇總的原則是 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 20 2 8 1 刀具選擇 數(shù)控加工過(guò)程中刀具 的選擇 是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重 18 要環(huán)節(jié) 粗車時(shí)選用強(qiáng)度高 耐磨度好的刀具 以滿足大背吃刀量 大 進(jìn)給量的要求 精車時(shí)選用精度高 耐磨度好的刀具 以保證精度的要 求 本零件的加工刀具卡片如表 2 2 和 2 3 所示 a 選用 5mm 中心鉆鉆削中心孔 用 20mm 的鉆頭加工左端的孔 b 粗車及平端面選用 45 硬質(zhì)合金左偏刀 為防止副后刀面與工件 輪廓干涉 副偏角不宜太小 選 Kr 45 c 為減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù) 精車和車螺紋選用硬質(zhì)合金 60 外 螺紋車刀 刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑 取 re 0 15 0 2mm 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一 刀具選擇合理 與否不僅影響機(jī)床的加工效率 而且還影響加工質(zhì)量 選擇刀具通?？?慮機(jī)床的加工能力 工序內(nèi)容 工件材料等 與傳統(tǒng)的車削方法相比 數(shù)控車削對(duì)刀具的要求較高 不僅要求精 度高 鋼度好 耐用度高 而且要求尺寸穩(wěn)定 安裝調(diào)整方便 這就要 求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具 并優(yōu)選刀具參數(shù) 表 2 2 左端刀具卡片 21 序 號(hào) 刀 具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù) 量 加工表面 備 注 1 T0 1 硬質(zhì)合金端面 車刀 45 1 粗 精車 端面 2 T0 2 硬質(zhì)合金 放型 90 車刀 1 粗 精車 外輪廓 左 偏刀 3 T0 3 硬質(zhì)合金鏜刀 1 粗 精鏜 孔 4 T0 4 硬質(zhì)合金內(nèi)槽刀 1 切槽 5 尾 座 硬質(zhì)合金 20 鉆 頭 1 鉆孔 22 表 2 3 右端刀具卡片 2 8 2 量具選擇 根據(jù)該零件的實(shí)際形狀 需采用游標(biāo)卡尺 千分尺 直尺等量具來(lái) 測(cè)量 其量具的使用表如表 2 4 所示 表2 4 量具表 名稱 規(guī)格量程 mm 分 度值 mm 用途 游標(biāo)卡 尺 0 150 0 02 主要用于內(nèi)孔大小 千分尺 0 25 75 100 0 001 用于長(zhǎng)度測(cè)量工具 直尺 0 100 1 用來(lái)測(cè)量工件的長(zhǎng)度 序 號(hào) 刀 具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù) 量 加工表面 備 注 1 T0 1 硬質(zhì)合金端面 車刀 45 1 粗 精車 端面 2 T0 2 硬質(zhì)合金 放型 90 車刀 1 粗 精車 外輪廓 左 偏刀 3 T0 3 硬質(zhì)合金車槽刀 1 切槽 4 T0 4 硬質(zhì)合金外螺 60 紋車刀 1 粗 精車 螺紋 23 3 專用夾具的設(shè)計(jì) 3 1 設(shè)計(jì)主旨 一個(gè)零件的機(jī)械制造工藝系統(tǒng)由機(jī)床 工件 刀具和夾具組成 機(jī) 床夾具 的用以裝夾工件的一種特殊裝置 其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床 4 或刀具有一個(gè)正確的位置 并在加工過(guò)程中這個(gè)位置不發(fā)生變化 工件 夾具的設(shè)計(jì)在機(jī)械加工中占有很重要的地位 尤其是在成批生產(chǎn)時(shí)更是 大量采用機(jī)床夾具 它們是機(jī)床和工件之間的連接裝置 使工件相對(duì)機(jī) 床或刀具獲得正確的位置 機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的形 狀位置精度 因此工件夾具設(shè)計(jì)是裝配設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作 工件夾 具的功用一般為 保證加工質(zhì)量 提高生產(chǎn)率 降低成本 平衡各工序 時(shí)間 以便組織流水生產(chǎn) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 保證加工質(zhì)量 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 通常需要設(shè) 計(jì)專用夾具 3 2 確定夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 3 2 1 數(shù)控車床常用裝夾方式 a 在三爪自定心卡盤上裝夾三爪自定心卡盤的三個(gè)爪是同步運(yùn)動(dòng)的 能自動(dòng)定心 一般不需要找正 該卡盤裝夾工件方便 省時(shí) 但夾緊力 小 適用于裝夾外形規(guī)則的中 小型工件 b 在兩頂尖之間裝夾對(duì)于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件 為 了保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度 可用兩頂尖 該裝夾方式適用于多序加 工或精加工 c 用卡盤和頂尖裝夾當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時(shí)要一端用卡盤夾住 另一端用后頂尖支撐 這種方式比較安全 能承受較大的切削力 安裝 剛性好 軸向定位基準(zhǔn) 應(yīng)用較廣泛 d 用心軸裝夾當(dāng)裝夾面為螺紋時(shí)再做個(gè)與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾 叫心軸裝夾 這種方式比較安全 能承受較大的切削力 安裝剛性好 軸向定位基準(zhǔn) 3 2 2 確定合理裝夾方式 裝夾方法 先用三爪自定心卡盤夾住右端 加工左端達(dá)到工件精度 要求 再工件調(diào)頭 用三爪自定心卡盤夾住工件右端 在加工到工件精 24 度要求 使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓 確定零件伸出合適的長(zhǎng) 度 應(yīng)將機(jī)床的限位距離考慮進(jìn)去 零件需要加工兩端 因此需要考 慮兩次裝夾的位置 考慮到左端的 38mm 35mm 的臺(tái)階可以用來(lái)裝夾 因此先加工左端 然后調(diào)頭夾住 38mm 35mm 的臺(tái)階加工右端 3 2 3 鉆孔專用夾具設(shè)計(jì) 在加工左端面孔的時(shí)候因?yàn)橛形恢靡蠛痛笮∫?如果單獨(dú)每次零 件都來(lái)定位裝夾的話 大大增加了加工時(shí)間 增大了制造成本 所以可以 對(duì)這個(gè)孔的加工設(shè)計(jì)一個(gè)專用夾具來(lái)進(jìn)行快速裝夾和快速定位 從而達(dá)到 降低生產(chǎn) 提高生產(chǎn)效益 夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖示 圖 2 3 鉆孔專用夾具主視圖 1 V 形塊 2 手柄 3 定向鍵 4 夾具體 5 螺釘 6 鉆模板 7 鉆套螺釘 8 襯套 9 可換鉆套 10 工件 11 支承套 25 圖 2 4 鉆孔專用夾具俯視圖 26 4 數(shù)控加工程序編程及仿真 4 1 數(shù)控加工特點(diǎn) a 采用數(shù)控機(jī)床加工 零件可以提高加工精度 穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量 15 b 數(shù)控機(jī)床可以完成普通機(jī)床難以完成 或根本不能加工的復(fù)雜曲 面的零件加工 c 采用數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)效率上 可以比普通機(jī)床提高 2 3 倍 尤 其對(duì)某些復(fù)雜零件的加工 生產(chǎn)效率可提高十倍甚至幾十倍 d 可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用 e 采用數(shù)控機(jī)床有利于向計(jì)算機(jī)控制與管理方面發(fā)展 為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 過(guò)程自動(dòng)化創(chuàng)造條件 4 2 數(shù)控編程分類 數(shù)控編程 一般分為兩種 一種是手工編程 另一種是自動(dòng)編程 7 4 2 1 手工編程 由分析零件圖 確定工藝過(guò)程 數(shù)值計(jì)算 編寫零件加工程序單 程序的輸入和檢驗(yàn)都是由工人完成的 特點(diǎn) 對(duì)于加工形狀簡(jiǎn)單的零件 計(jì)算比較簡(jiǎn)單 程序不是很多 采用手工編程 仍被廣泛應(yīng)用 較容易完成 而且經(jīng)濟(jì) 及時(shí) 因此在 點(diǎn)位加工及直線與圓弧組成的輪廓加工中 手工編程仍廣泛應(yīng)用 但對(duì) 于形狀復(fù)雜的零件 特別是具有非圓曲線 列表曲線的零件 用手工編 程就有一定的困難 出錯(cuò)的機(jī)率增大 有的無(wú)法編程序 4 2 2 自動(dòng)編程 用計(jì)算機(jī)編制數(shù)控加工程序的過(guò)程 特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)圖編程 編程準(zhǔn)確 不易出錯(cuò) 安排走刀路線合理 從而使加工準(zhǔn)確編程來(lái)完成 的 4 3 確定編程坐標(biāo)系及編程原點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床采用右手笛卡兒直角坐標(biāo)系 其基本坐標(biāo)軸為 X Y Z 直角坐標(biāo)系 相對(duì)于每個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為 A B C 編程原點(diǎn)也稱工件原點(diǎn) 一般用 G92 或 G54 G59 對(duì)于數(shù)控鏜銑床 和 G50 對(duì)于數(shù)控車床 設(shè)置 根據(jù)以上可以知道 編程坐標(biāo)系及編程原點(diǎn)的選擇要滿足以下幾個(gè) 27 方面的要求 a 所選的編程原點(diǎn)及坐標(biāo)系要使程序編制簡(jiǎn)單 b 編程原點(diǎn)應(yīng)選在容易找正 并在加工過(guò)程中便于檢查的位置 c 引起的加工誤差小 d 一般回轉(zhuǎn)體零件的編程零點(diǎn)選在其加工面的回轉(zhuǎn)軸線與端面交點(diǎn) 處 4 4 數(shù)值計(jì)算 4 4 1R6mm R20mm 兩圓弧切點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算 作輔助線如下圖所示 兩三角形為相似三角形 運(yùn)用相似三角形對(duì) 應(yīng)邊成比例求未知邊 圖4 1 圓弧輔助線 將 AC 26mm CB 6 923mm 代入 AC AB CB 得出 AC 25 601mm 因相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例 故 DF AC DB AB 將 DB 6mm AB 26mm AC 25 601mm 代入 得兩段圓弧且點(diǎn)的坐標(biāo)為 X29 44 Z 25 6 4 4 2 圓錐大端直徑計(jì)算 由公式 C D d L 得 1 2 D 25 10 即內(nèi)圓錐的大端直徑為 D 30mm 28 4 4 3 螺紋尺寸計(jì)算 螺紋大徑 d D 19 85mm 螺紋小徑 d1 D1 d 1 0825p 20 1 0825 2 mm 17 835mm 螺紋中徑 d2 D2 d 0 6495p 20 0 6495 2 mm 18 701mm 4 5 程序編程 4 5 1 左端 G00 X100 Z100 S350 M03 T0101 移到刀路起點(diǎn) 主軸正轉(zhuǎn) 主軸轉(zhuǎn)速 350mm r 換一號(hào)端 面車刀 X52 Z3 快速移動(dòng)至循環(huán)點(diǎn) G01 X0 Z 1 F0 1 車 1mm 的端面 G00 X100 Z100 M05 退回?fù)Q刀點(diǎn) 主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng) G00 X100 Z100 S600 M03 T0202 X28 Z2 快速移至循環(huán)起點(diǎn) G71 U1 R0 5 定義 G71 粗車內(nèi)徑循環(huán) 每刀 切深為 1mm 退刀量 1mm G71 P10 Q20 U 0 5 W0 F0 3 粗車路線 N10 至 N20 X 軸 留精車余量 0 5mm Z 軸精車 余量為 0 粗車進(jìn)給為 0 2mm r G00 X32 Z2 車削加工輪廓起始行 到倒角 延長(zhǎng)線 G01 X32 Z0 X30 Z 1 車削 C1 倒角 X25 Z 11 車削 25mm 內(nèi)錐 X23 Z 26 車削 23mm 的內(nèi)圓柱 X20 G00 X100 Z100 S900 M03 T0202 X20 Z2 快速定位至安全起點(diǎn) G70 P10 Q20 F0 1 精車全部加工面 G00 X100 Z100 M05 M00 退刀至換刀點(diǎn) 主軸停 程序 停 29 S500 M03 T0202 G00 X51 Z2 快速移至循環(huán)起點(diǎn) G71 U1 R1 每刀切深為 1mm 退刀量 1mm G71 P10 Q20 U0 5 W0 F0 3 粗車路線 N10 至 N20 X 軸 留精 0 5mm Z 軸精車余量為 0 粗車進(jìn)給 0 2mm r G00 X36 Z2 運(yùn)行 X 軸至倒角起點(diǎn)處 G01 X36 Z0 X38 Z 1 車倒角 C1 Z 35 車 38mm 的外圓柱面 X48 車 48mm 的外圓柱面 Z 44 G00 X100 Z100 M05 M00 退刀至換刀點(diǎn) 主軸停 程序暫 停 S1000 M03 G00 X51 Z2 快速移至循環(huán)起點(diǎn) G70 P30 Q40 F0 1 精車全部加工面 G00 X100 Z100 M05 M30 快速退回?fù)Q刀點(diǎn) 主軸停止 程序結(jié)束 并返回程序開頭 4 5 2 右端 G00 X100 Z100 S350 M03 T0101 M08 移到刀路起點(diǎn) 主軸正轉(zhuǎn) 主軸轉(zhuǎn) 350mm r 換一號(hào)端 面車刀 X52 Z3 快速移動(dòng)至循環(huán)點(diǎn) G01 X0 Z 1 F0 1 車 1mm 的端面 G00 X100 Z100 M05 M30 快速退回?fù)Q刀點(diǎn) 主軸停止 程序結(jié)束并返回程序開頭 G00 X100 Z100 S500 M03 T0202 M08 移到刀路起點(diǎn) 主軸正轉(zhuǎn) 主軸轉(zhuǎn) 500mm r 換二號(hào)車 刀 G00 X51 Z2 快速移動(dòng)至循環(huán)起點(diǎn) 30 G71 U1 R1 每刀切深為 1mm 退刀量 1mm G71 P10 Q20 U0 5 W0 F0 3 粗車路線 N10 至 N20 X 軸 留精車余量 0 5mm Z 軸精車 余量為 0 粗車進(jìn)給為 0 2mm r