軸類零件的數(shù)控加工工藝設計與編程[CAD高清圖紙和文檔]

【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無水印，高清圖，壓縮包內(nèi)含CAD圖的預覽圖片，僅用于預覽，壓縮包內(nèi)文檔可直接點開預覽，需要原稿請自助充值下載，壓縮包內(nèi)的文件及預覽，所見即所得，請細心查看有疑問可以咨詢QQ：414951605或1304139763

本科畢業(yè)設計(論文) 題目：軸類零件的數(shù)控加工工藝設計與編程 系 別： 機電信息系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013年5月 本科畢業(yè)設計(論文) 題目：軸類零件的數(shù)控加工工藝設計與編程 系 別： 機電信息系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013年5月 軸類零件的數(shù)控加工工藝與編程 摘要 本次設計是根據(jù)被加工軸的技術要求和年生產(chǎn)量，進行機械加工工藝設計，然后運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計。主要工作包括繪制毛坯圖、零件圖、夾具總的設計圖。了解零件的結構特點和技術要求；根據(jù)生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件，對零件進行結構分析和工藝分析；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備和工藝設備，確定各工序的加工余量和工序尺寸，計算各工序的切削用量額定工時；填寫加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片等工藝卡片；設計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。 關鍵詞：軸;加工工藝;夾具;編程 I Axial parts of Numerical Control Machining Process Planning and Programming 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 II 符號表 ——機動時間 ——輔助時間 ——基本時間 ——切削速度 ——背吃刀量 ——進給量 ——進給次數(shù) ——機床主軸轉速 ——切削加工長度 ——刀具切入長度 ——刀具切出長度 ——刀具或工作臺行程長度 ——工件刀具直徑 III 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 符號表 III 1 緒論 1 1.1研究背景和意義 1 1.2設計目的 2 1.3研究現(xiàn)狀 2 1.4研究內(nèi)容 4 2 零件加工工藝分析 5 2.1零件結構工藝性分析 5 2.1.1零件圖紙工藝分析 5 2.1.2零件結構分析 6 2.2零件技術要求分析 6 2.3確定毛坯材料和制造形式 6 2.3.1材料分析 7 2.3.2毛坯分析 7 2.4零件設備選擇 7 2.5基面選擇 8 2.5.1粗基準選擇 8 2.5.2精基準選擇 8 2.6確定走刀順序和路線 9 2.6.1基面先行 9 2.6.2確定工序尺寸 10 2.7確定切削用量及基本工時 11 2.8刀具及量具選擇 17 2.8.1刀具選擇 18 2.8.2量具選擇 19 3 專用夾具設計 20 3.1設計主旨 20 IV 1 緒論 3.2確定夾具結構設計方案 20 3.2.1數(shù)控車床常用裝夾方式 20 3.2.2確定合理裝夾方式 20 3.2.3鉆孔專用夾具設計 21 4 數(shù)控加工程序編程及仿真 23 4.1數(shù)控加工特點 23 4.2數(shù)控編程分類 23 4.2.1手工編程 23 4.2.2自動編程 23 4.3確定編程坐標系及編程原點 23 4.4數(shù)值計算 24 4.4.1R6mm、R20mm兩圓弧切點坐標計算 24 4.4.2圓錐大端直徑計算 24 4.4.3螺紋尺寸計算 25 4.5程序編程 25 4.5.1左端 25 4.5.2右端 26 4.6MasterCAM仿真 27 4.6.1建立模型 27 4.6.2工件及刀具設置 28 4.6.3實體加工模擬過程 28 5 結論 32 參考文獻 33 致謝 34 畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 35 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 36 附錄1 MASTER CAM仿真程序代碼 37 V 1 緒論 1.1研究背景和意義 隨著計算機技術的高速發(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 國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā),提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代 制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、 自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。對制造 業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。 目前，數(shù)控技術正在發(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時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。 機械制造工藝與機床夾具設計是機械制造工藝學與機床夾具教學的一個不可少的輔助環(huán)節(jié)。機械制造工藝學是機械工業(yè)的基礎，是機械產(chǎn)品生產(chǎn)的基本技術，工藝工作是每一個機械企業(yè)主要的活動內(nèi)容，加強工藝技術設計研究，旨在提高工藝水平，提高機械產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗。此次設計的目的在于：根據(jù)加工零件的設計要求，運用夾具設計的基本原理和方法，制定夾具設計方案，完成夾具結構設計及加工工藝規(guī)程。本次設計是我們?nèi)婢C合運用本課程的理論知識與實際的一次重要實踐，它對于培養(yǎng)學生編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設計的能力，以及從事機械方面工作具有十分重要的意義。 進入21世紀以后,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。領導了近半個多世紀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。而高速、高效、復合加工技術及裝備迅速進入汽車及零部件制造業(yè),軸的高速高效復合加工技術在行業(yè)內(nèi)已有相當程度的應用,也必將代表這一行業(yè)的未來發(fā)展趨勢。本設計說明書就是針對軸類零件的加工工藝及工裝的設計進行詳細說明的。 本設計詳細介紹了軸類零件的結構和各項技術要求及要達到的加工精度；并結合軸的生產(chǎn)類型和材料種類對軸的加工工藝做了詳細的分析，另外還對軸的加 53 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文） 工進行了經(jīng)濟性分析，確定了生產(chǎn)方案的可行性；詳細介紹了此軸加工過程中所采用的夾具的設計原則、步驟及其工作原理和結構。驗正了它的可靠性，還對定位誤差進行了分析，確保其能夠滿足加工精度的要求；還細述了軸加工過程中的刀、量具各一套的設計，使用它們可以提高軸的加工效率。 機械加工工藝和工裝設計是機械工程師必備的基本技能，通過本設計說明書的介紹，我們可以清楚地了機械加工的工藝、工裝設計的基本原則、方法和步驟，使大家對機械工藝技術工作有一個深入的全方位的了解和認識。 1.2設計目的 通過設計，一方面能獲得綜合運用過去所學的知識進行工藝分析的基本能力，另一方面，也是對數(shù)控加工過程進行的一次綜合訓練。 通過此次設計，我們可以在以下各方面得到鍛煉：能運用已學過的基本理論知識，以及在生產(chǎn)實習中學到相應的實踐知識，掌握從零件圖開始到正確地編制加工程序的整個步驟、方法。根據(jù)被加工零件的技術要求，選擇合理的工藝，編制出既經(jīng)濟又合理，又能保證加工質(zhì)量的數(shù)控程序，并且學會使用各類設計手冊及圖表資料。還可以運用MasterCAM軟件進行三維仿真。 1.3研究現(xiàn)狀 軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，傳遞扭矩。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸和空心等。 軸類零件的技術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；保證配合軸徑對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。 方便直觀的幾何造型MasterCAM提供了設計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能可設計出復雜的曲線、曲面零件。MasterCAM具有強勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。MasteCAM提供了多種先進的粗加工技術，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功能MasterCAM可模擬零件加工的整個過程，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計理論和CAD/CAM技術的發(fā)展而發(fā)的。軸類由最初的只能代替手工進行計算，逐步發(fā)展到能實現(xiàn)三維實體造型、機構仿真、自動編程等功能,并且還在不斷發(fā)展下去。 軸類零件在整個制造工業(yè)中發(fā)揮著重要作用，數(shù)控機床代表著一個民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平。隨著現(xiàn)代化科學技術的迅速發(fā)展，制造技術和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 數(shù)控編程技術是數(shù)控技術重要的組成部分。從數(shù)控機床誕生之日起，數(shù)控編程技術就受到了廣泛關注，成為CAD/CAM系統(tǒng)的重要組成部分，各工業(yè)發(fā)達國家也投入了大量的人力物力開發(fā)實用的數(shù)控編程系統(tǒng)。在CAD/CAM一體化概念的基礎上，出現(xiàn)了并行工程的概念。為了適應并行工程發(fā)展的需要，數(shù)控編程技術正向集成化和智能化方向發(fā)展。進入二十世紀九十年代，隨著Web技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計、制造和生產(chǎn)模式正在發(fā)生深刻的變革，出現(xiàn)了協(xié)同設計制造、異地設計制造、全球制造等一系列新概念和新技術。將Web技術和CAM技術相結合，成為CAM系統(tǒng)的又一重要發(fā)展方向。 21世紀數(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)的自動生成，簡化編程、簡化操作方面的智能化，智能化的自動編程、智能化的人機界面等；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)控加工制造技術正逐漸得到廣泛的應用,對零件進行編程加工之前，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備工作，無論是手工編程還是自動編程，在編程之前均需對所加工的軸類零件進行工藝分析。如果工藝分析考慮不周，往往會造成工藝設計不合理,從而引起編程工作反復，工作量成倍增加，有時還會發(fā)生推倒重來的現(xiàn)象,造成一些不必要的損失，嚴重者甚。本文通過對典型的軸類零件數(shù)控加工工藝的分析，給出了對于一般零件數(shù)控加工工藝分析的方法，對于提高制造質(zhì)量、實際生產(chǎn)具有一定的指導意義。 目前正在研制的新一代CAM系統(tǒng)將采用面向對象、面向工藝特征的基本處理模式，系統(tǒng)的自動化水平、智能化程度將大大提高。國內(nèi)外企業(yè)家和專家們已形成共識：今后相當一段時間內(nèi)，機械加工技術的發(fā)展和競爭，主要是數(shù)控技術的發(fā)展與應用。 1.4研究內(nèi)容 本次設計主要是通過工藝特點，工藝安排，機械加工工藝過程幾個方面對零件加工工藝進行分析，然后對零件的程序進行編制，最后用仿真加工以達到完成對零件的加工程序進行檢驗。 首先對該課題進行深入的分析，深入研究，認真完成此次畢業(yè)設計，主要以論述與設計相結合進行研究與探討，完成對本設計軸主要部位：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計及指定工序的夾具設計。 難點在于設計軸加工工藝過程及其加工時的專用夾具，確定工件的尺寸、公差和技術條件。通過查閱期刊、書籍等相關資料進行對軸加工工藝和夾具的設計進一步了解，思考、分析和掌握軸加工的基本環(huán)節(jié)，完成計算并設計出軸加工工藝及夾具設計。 2 零件加工工藝分析 2 零件加工工藝分析 2.1零件結構工藝性分析 零件的結構工藝性是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性，即所設計的零件結構應便于成形，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 畢業(yè)設計（論文） 2.1.2零件結構分析 本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、內(nèi)圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零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mm圓柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6μm）、圓柱段（表面粗糙度Ra=1.6μm）、R6mm圓弧與R20mm圓弧相切過渡區(qū)、 的內(nèi)孔（表面粗糙度Ra=1.6μm）、長徑比為1:2的內(nèi)錐（小端直徑為、M20*2-6g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為Ra=3.2μm）。零件符合數(shù)控加工尺寸標注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為45鋼，毛坯為50mm*130mm。 2.2零件技術要求分析 小批量生產(chǎn)條件，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，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。 加工難點及處理方案：分析圖紙可知，此零件對平面度的要求高，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. 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值； b. 在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性； c. 零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數(shù)值； d. 本設計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，并且在精加工的時候將進給量調(diào)小些，主軸轉速提高； e. 螺紋加工時，為保證其精度，在精車時將螺紋的大徑值減小0.18-0.2mm，加工螺紋時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：本次設計軸主要技術指標：年產(chǎn)量5000臺/年 該產(chǎn)品年產(chǎn)量Q=5000（件/年），n=1（件/臺），設其備品率α%為10%，機械加工廢品率β%為1%，現(xiàn)制定該曲軸零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計。 年生產(chǎn)綱領： N =Q*n*(1+ α%+β%) =5000*1*（1+10% +1%） =5550（臺/年） 畢業(yè)設計（論文） 軸的年產(chǎn)量為5550件，現(xiàn)在已知該產(chǎn)品為中型機械，根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表1.1-2生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系，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。強度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機械性能都跟工件的材料有關。所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。 45鋼的化學成分中含C0.42%～0.50%，Si0.17%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P0.035%，S0.035%，Cr0.25%，N0.25%，Cu0.25%。45鋼在進行冷加工時硬度要求，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鋼的機械性能：δs335Mpa，δb600Mpa，40%，Ak47J。45鋼相對切削性硬質(zhì)合金刀具1.0，高速鋼刀具1.0，45鋼經(jīng)濟合理對加工刀具的要求也合理，45鋼用途廣泛，主要是用來制造汽輪機、壓縮機，泵的運動零件制造齒輪、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：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質(zhì)零件不宜用自由鍛。 鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。 本零件的毛坯宜采用棒料鋸割，毛坯至50*130mm，使鋼材經(jīng)過鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗。 2.4零件設備選擇 數(shù)控車床能對軸類或盤類等回轉體零件自動地完成內(nèi)外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟型數(shù)控車床，一般采用步進電動機形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床機構簡單，價格相對較低，這類車床設置三爪自定心卡盤、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)控車床具有加工精度高，能做直線和圓弧插補，數(shù)控車床剛性良好，制造和對刀精度高，能方便和精確地進行人工補償和自動補償，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雜的表面和尺寸難于控制的回轉體，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。所以對加工時非常有利的。 2.5基面選擇 機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，這種 位基準稱之為粗基準。用以加工的表面作定位基準則稱之為精基準。在制定零件機械加工工藝規(guī)程時，總是先考慮怎樣的精基準定位能把工件加工到設計要求，然后再考慮如何運用選取的粗基準，把用作精基準的表面加工出來。 2.5.1粗基準選擇 選擇粗基準時，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，粗基準選擇的要求應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。同時要為后續(xù)供需提供精基準，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，應該選擇一非加工表面為粗基準；為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選擇毛坯余量最小的面為粗基準；為了保證重要的加工面的余量均勻，應選擇為粗基準；粗基準的選擇應避免重復使用，在同一尺寸上，通常只允許使用一次，做為粗基準的表面應該足夠光滑整潔，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。為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。如果工件上有多個不加工面，則應選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準，以便保證精度要求，使外形對稱等。 由于此零件全部表面都需加工，應選用外圓及一端面為粗基準，然后通過“互為基準的原則”進行加工。遵循“基準重合”的原則。加工左端時選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面，加工右端時選擇在38mm外圓柱段的表面，以體現(xiàn)定位基準是軸的中心線。 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位的基準有著十分中的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。 2.5.2精基準選擇 精基準選擇時應能保證加工精度和裝夾可靠方便，有以下原則： 基準重合原則；基準統(tǒng)一原則；自為基準原則；互為基準原則；保證工件定 位準確，夾緊可靠、操作方便原則。精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。當設計尺寸與工序尺寸的基準不重合時，應該進行尺寸計算。 a. 用工序基準作為精基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產(chǎn)生基準不重合誤差。 b. 當工件以某一組精基準定位可以較方便的加工其他各表面時，應盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，以減少工裝設計制造費用、提高生產(chǎn)率、避免基準轉換誤差。 c. 當精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面 本身作為精基準，即遵循“自為基準”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、反復加工的原則。 由于此零件全部表面都需加工，而孔作為精基準應先進行加工，因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對軸線的垂直度是相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。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外圓和端面，這也符合基準統(tǒng)一原則。 工件的定位與基準應與設計基準保持一致，應防止過定位，這個工件是個實心軸，末端要鏜一個25的錐孔，因軸的長度不是很長，所以采用工件的右端面和48的外圓作定位基準，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中心為 工件坐標的原點，對刀點在（100.100）處。 2.6確定走刀順序和路線 加工路線的確定，直接關系到數(shù)控機床的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟性等問題，應盡量做到工序相對集中，工藝路線最短，機床的停頓時間和輔助時間最少。該零件采用棒料毛坯進行加工，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 用作精基準的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，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8 mm 的圓錐段； 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23mm的孔，再用1:2的鉸刀鉸小端為25mm的錐孔 工序15：精車mm的外圓柱面 工序16：精車38mm的臺階外圓柱面及倒角 工序17：調(diào)頭精車右端38mm圓柱面、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 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)技術文件進行檢驗 工序21：入庫 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注。當無基準轉換時，同意表面多次加工的工序尺寸至于供需的加工余量有關。 a. 確定斷面的工序尺寸毛坯尺寸130mm 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124mm(設計尺寸)。 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。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 加工表面 工序雙邊余量 工序尺寸及公差 表面粗糙度 粗 半精 精 粗 半精 精 粗 半精 精 外圓 外圓 4 1 - - - 孔 0.5 0.1 - - - 5 3 1 - 2.7確定切削用量及基本工時 切削用量主要是指切削速度、進給量和切削深度。影響切削用量的因素有：刀具材料、結構形狀以及剛度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形狀和剛度；機床的性能、功率和剛度；加工方法對加工精度及表面粗糙度的要求；對生產(chǎn)率的要求等。 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速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，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)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 主軸轉速的確定,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。 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。 粗車時一般取0.3～0.8mm/r； 精車時常取0.1～0.3mm/r； 切斷時常取0.05～0.2mm/r。 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應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。 工時定額計算的說明：在一個工序中，實際完成一個零件的加工所需的時間，稱為序單件時間，由以下幾部分組成。直接用于改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相對位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過程消耗的時間稱為基本時間。為實現(xiàn)上述過程所進行的的各種輔助動作所消耗的時間，稱為輔助時間。除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地間、休息與生理時間和準備與終結時間。由于 （2.1） 設計中取0.175計算 （2.2） 設計中取4.5% （2.3） 設計中取3%計算 （2.4） 所以在以下計算中，僅算就可直接得到、與。 具體各工序的切削用量及工時確定如下：所選表根據(jù)《切削用量簡明手冊》，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。 （2）進給量的確定,根據(jù)表1.4 ，在粗車時、mm、工件直徑為0~100mm時，=0~0.6 mm/r 選擇=0.20 mm/r。 （3）切削速度的計算,可根據(jù)公式計算,也可直接查表?，F(xiàn)由表選取=15 mm/min。由公式 （2.5） 求出轉速95.54，參照表選取=100。 將此轉速帶入公式 （2.6） 求出實際切削速度15.7 mm/min。 （4）基本時間的計算 車前端面：=mm，根據(jù)=3~5mm，取=3mm，，i=1查表得=3.5mm。由公式 （2.7） 將上述結果帶入公式，求出基本時間=1.58min。 工步2鉆中心孔 （1）背吃刀量確定，32mm。. （2）進給量的確定, =0.85 mm/r。 （3切削速度的計算，可根據(jù)公式2.5計算，也可直接查表。現(xiàn)由表選取=22mm/min。由公式 求出195.45r/min，參照表選取=200。 將此轉速帶入公式2.6 求出實際切削速度=31.4m/min。 （4）基本時間的計算 mm,鉆孔取=0mm，i=1查表得=3mm。由表得=5mm，將上述結果帶入公式2.7 將上述結果帶入公式，求出基本時間=0.78min。 本工序總的工時：=1.58+0.78min=141.6s。輔助時間：=0.175=24.78。 工序2：左端鉆孔（鉆20mm深-32mm的孔）手動鉆孔 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?！稒C械加工工藝手冊》 （1）背吃刀量確定，1.5mm。 （2）確定進給量，由于孔徑較大，故采用數(shù)控車床, 查得=0.26～0.40mm/r，選擇=0.35mm/r。 （3）鉆頭磨鈍標準及刀具壽命，根據(jù)表查得鉆頭的磨鈍標準為0.8～1.2mm，壽命為T=75min。 （4）鉆孔速度 =14， =0， =0.4，m=0.125 （2.8） 求出實際切削速度=28.8m/min。 查表知，鉆孔速度的修正系數(shù)， 、 （2.9） 查鉆床取n=350r/min，將此轉速帶入公式2.6 求出實際切削速度=54.95m/min。 （5）基本時間的計算 mm,鉆孔取=0mm，i=1查表得=3mm。由表得=5mm，將上述結果帶入公式2.7 將上述結果帶入公式，求出基本時間=0.59min。 本工序總的工時：=0.59min=35.4s。輔助時間：=0.175=6.20。 工序3：車左端臺階面 （1）背吃刀量確定， （2）進給量的確定，=0.3mm/r。 （3）切削速度的計算，可根據(jù)公式2.8計算，也可直接查表。 T=60min，=189，=0.15， =0.2，m=0.2，=0.9 求出實際切削速度=111.85m/min。 由公式2.5 求出轉速936.92，參照表選取=1000。 將此轉速帶入公式2.6 求出實際切削速度119.38m/min。 （4）基本時間的計算 車臺階面：=36mm，當加工臺階時取=0mm，取3，i=1查表得=3.5mm。由公式2.7 將上述結果帶入公式，求出基本時間= 0.145min。 本工序總的工時：=0.145min=8.7s。輔助時間：=0.175=1.52。 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。 工步1粗車外輪廓 （1）背吃刀量確定，1mm。 （2）進給量的確定，=0.65mm/r。 （3）切削速度的計算，可根據(jù)公式2.8計算，也可直接查表。 T=60min，=189，=0.15， =0.2，m=0.2，=0.9 求出實際切削速度=81.75mm/min。 由公式2.5 求出轉速542.4，參照表選取=500。 將此轉速帶入公式2.6 求出實際切削速度75.36 mm/min。 （4）基本時間的計算 車圓柱面：=9mm，根據(jù)=3~5mm，取=3mm，，i=1查表得=3.5mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間=0.048min。 （5）基本時間的計算 車圓錐面：=8mm，根據(jù)=3~5mm，取=3mm，，i=1查表得=3.5mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間=0.045min。 （6）基本時間的計算 車第一段圓弧面：=20mm，根據(jù)=3~5mm，取=3mm，，i=1查表得=3.5mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間=0.082min。 （7）基本時間的計算 第二段圓柱面：=8mm，根據(jù)=3~5mm，取=3mm，，i=1查表得=3.5mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間=0.045min。 （8）基本時間的計算 第二、三段圓弧面：=26mm，根據(jù)=3~5mm，取=3mm，，i=1查表得=3.5mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間=0.1min。 工步1的工時 （2.10） 將上述結果帶入公式，求出此工步工時=0.32 min 工步2車的螺紋退刀槽 （1）背吃刀量確定，0.5mm。 （2）進給量的確定, =0.05mm/r。 （3）切削速度的計算,可根據(jù)公式2.8計算,也可直接查表。 T=60min，=28，=0.15，=0.2，m=0.2，=0.9 求出實際切削速度=22.45m/min。 由公式2.5 求出轉速324.92，參照表選取=350。 將此轉速帶入公式2.6 求出實際切削速度25.63m/min。 （4）基本時間的計算 車臺階面：=8mm，當加工臺階時取=0mm，取0，i=1查表得=3.5mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間= 0.68min。 工步3車的螺紋 （1）背吃刀量確定，1.5mm。 （2）進給量的確定，=1.5mm/r。 （3）切削速度的計算,可根據(jù)公式計算,也可直接查表。由表選取=29.4 m/min，由公式2.5 求出468.15。參照表選取=500。 將此轉速帶入公式2.6 求出實際切削速度31.4 mm/min。 （4）基本時間的計算 攻螺紋：=14mm，根據(jù)=1~3mm，取=3mm，查表得=3.5mm。由表得＝4mm。 將上述結果帶入公式2.7，求出基本時間= 0.033min。 本工序總的工時： =0.033+0.68+0.32min =61.98s。 輔助時間：=0.175=10.85s。 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)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、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。 2.8.1刀具選擇 數(shù)控加工過程中刀具的選擇，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。粗車時選用強度高、耐磨度好的刀具，以滿足大背吃刀量、大進給量的要求；精車時選用精度高、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)控加工工藝設計中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床的加工效率、而且還影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常考慮機床的加工能力、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 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金端面車刀 1 粗、精車端面 2 T02 硬質(zhì)合金放型車刀 1 粗、精車外輪廓 左偏刀 3 T03 硬質(zhì)合金鏜刀 1 粗、精鏜孔 4 T04 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 表2.3 右端刀具卡片 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金端面車刀 1 粗、精車端面 2 T02 硬質(zhì)合金放型車刀 1 粗、精車外輪廓 左偏刀 3 T03 硬質(zhì)合金車槽刀 1 切槽 4 T04 硬質(zhì)合金外螺紋車刀 1 粗、精車螺紋 2.8.2量具選擇 根據(jù)該零件的實際形狀，需采用游標卡尺、千分尺、直尺等量具來測量。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 用于長度測量工具 直尺 0-100 1 用來測量工件的長度 3 專用夾具的設計 3 專用夾具的設計 3.1設計主旨 一個零件的機械制造工藝系統(tǒng)由機床、工件、刀具和夾具組成。機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于機床或刀具有一個正確的位置，并在加工過程中這個位置不發(fā)生變化，工件夾具的設計在機械加工中占有很重要的地位，尤其是在成批生產(chǎn)時更是大量采用機床夾具，它們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對機床或刀具獲得正確的位置。機床夾具的好壞直接影響工件加工表面的形狀位置精度。因此工件夾具設計是裝配設計中的一項重要工作。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；平衡各工序時間，以便組織流水生產(chǎn)。 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。 3.2確定夾具結構設計方案 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爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，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車削質(zhì)量較大的工件時要一端用卡盤夾住，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，應用較廣泛。 d. 用心軸裝夾當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，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。 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度（應將 畢業(yè)設計（論文） 機床的限位距離考慮進去）。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的臺階可以用來裝夾，因此先加工左端，然后調(diào)頭夾住38mm*35mm的臺階加工右端。 3.2.3鉆孔專用夾具設計 在加工左端面孔的時候因為有位置要求和大小要求,如果單獨每次零件都來定位裝夾的話,大大增加了加工時間,增大了制造成本。所以可以對這個孔的加工設計一個專用夾具來進行快速裝夾和快速定位,從而達到降低生產(chǎn),提高生產(chǎn)效益。 夾具結構簡圖如下圖示： 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 圖2.4 鉆孔專用夾具俯視圖 4 數(shù)控加工程序的編程及仿真 4 數(shù)控加工程序編程及仿真 4.1數(shù)控加工特點 a. 采用數(shù)控機床加工零件可以提高加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。 b. 數(shù)控機床可以完成普通機床難以完成，或根本不能加工的復雜曲面的零件加工。 c. 采用數(shù)控機床在生產(chǎn)效率上，可以比普通機床提高2～3倍，尤其對某些復雜零件的加工，生產(chǎn)效率可提高十倍甚至幾十倍。 d. 可以實現(xiàn)一機多用。 e. 采用數(shù)控機床有利于向計算機控制與管理方面發(fā)展，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化創(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，另一種是自動編程。 4.2.1手工編程 由分析零件圖，確定工藝過程，數(shù)值計算，編寫零件加工程序單，程序的輸入和檢驗都是由工人完成的。 特點：對于加工形狀簡單的零件，計算比較簡單，程序不是很多，采用手工編程（仍被廣泛應用）較容易完成，而且經(jīng)濟，及時，因此在點位加工及直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應用，但對于形狀復雜的零件，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，出錯的機率增大，有的無法編程序。 4.2.2自動編程 用計算機編制數(shù)控加工程序的過程。特點：計算機自動識圖編程，編程準確，不易出錯，安排走刀路線合理，從而使加工準確編程來完成的。 4.3確定編程坐標系及編程原點 數(shù)控機床采用右手笛卡兒直角坐標系，其基本坐標軸為X、Y、Z直角坐標系，相對于每個坐標軸的旋轉運動坐標為A、B、C。 編程原點也稱工件原點，一般用G92或G54-G59（對于數(shù)控鏜銑床）和G50 畢業(yè)設計（論文） （對于數(shù)控車床）設置。 根據(jù)以上可以知道，編程坐標系及編程原點的選擇要滿足以下幾個方面的要求。 a. 所選的編程原點及坐標系要使程序編制簡單； b. 編程原點應選在容易找正，并在加工過程中便于檢查的位置； c. 引起的加工誤差?。? d. 一般回轉體零件的編程零點選在其加工面的回轉軸線與端面交點處。 4.4數(shù)值計算 4.4.1R6mm、R20mm兩圓弧切點坐標計算 作輔助線如下圖所示，兩三角形為相似三角形，運用相似三角形對應邊成比例求未知邊。 圖4.1 圓弧輔助線 將AC=26mm、CB=6.923mm代入AC2=AB2-CB2，得出AC=25.601mm。 因相似三角形對應邊成比例，故DF/AC=DB/AB，將DB=6mm、AB=26mm、AC=25.601mm代入，得兩段圓弧且點的坐標為（X29.44，Z-25.6）。 4.4.2圓錐大端直徑計算 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。 畢業(yè)設計（論文） 4.4.3螺紋尺寸計算 螺紋大徑：d=D≈19.85mm； 螺紋小徑：d1=