2022年杯轴零件的数控加工工艺设计方案说明书 .docx

《2022年杯轴零件的数控加工工艺设计方案说明书 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年杯轴零件的数控加工工艺设计方案说明书 .docx（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录摘要 2 第一章绪论 4 其次章杯轴零件的加工工艺设计 5 2.1 杯轴零件图 5 2.2 零件的结构工艺性分析 5 2.3 毛坯的确定 6 2.4 主要加工表面方法的确定 7 2.5 定位基准和夹紧方案的确定 7 2.6 工艺路线的拟定 8 第三章杯轴零件的数控加工工序设计 9 3.1 加工余量的确定 10 3.2 切削用量的确定 11 3.3 刀具的挑选 11 3.4 夹具的挑选 12 3.5 加工设备的选用 13 3.6 工序与工步的划分 13 第四章杯轴零件的数控加工程序 16 第五章结论 21 参考文献 22 致谢 23 附表

2、1 机械加工工艺过程卡片 24 附表 2 数控加工工序卡片 25 附表 3 数控加工工序卡片 26 附表 4 数控加工工序卡片 27 附表 5 数控加工工序卡片 28 1 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘 要在数控编程中,工艺分析和工艺设计是至关重要的,无论是手工编程仍是 自动编程,在加工前都要对所加工零件进行工艺分析,拟定加工方案,挑选加 工设备、刀具、夹具,确定切削用量,支配加工次序,制定走刀路线等；在编程过程中,仍要对一些工艺问题 and do the deal. Therefore the p

3、rogramming process analysis and process design is a very important work. Parts of the design for the cup axis, it is the shock absorber device for a connector, the characteristics of its appearance, it is a typical shaft parts. In this paper, according to the parts of the drawings and technical requ

4、irements in detail the parts of the CNC machining process analysis, based on the results of the analysis to identify the parts of the processing methods, clamping means, positioning the base, the use of tools, processing the order of arrangement, step into and take the knife and cutting routes, and

5、the preparation of the parts of the CNC card processing, CNC machining processes and tool card and other cards, finally, the use of the preparation of the manual programming of CNC parts processing And the use of digital simulation software for process simulation. 2 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共

6、29 页精选学习资料 - - - - - - - - - Keywords: NC machining process simulation analysis of process design 3 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 绪论数控加工就是采纳数控程序掌握机床进行零件加工的一种加工方法,相对于一般机床加工,数控加工具有加工效率高、劳动强度低、加工精度高、柔性好等一系列优点；数控机床加工中,数控程序数控加工程序）是不行缺少的一部分,数控机床之所以能加工出各种外形、不同尺寸和精度的零件,就是

7、由于 编程人员为它编制了不同的加工程序；编写数控加工程序的过程就是将加工零件的工艺过程、工艺参数进给速度、主轴转速和背吃刀量等）、位移数据及开关命令 换刀、切削液开 / 关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码 和格式按加工次序编写成加工程序单,并记录在信息载体上,再通过信息载体 将数控加工程序输入机床数控装置,从而指挥数控机床按数控程序的内容加工 出合格的零件；数控程序编写的如何,直接影响零件加工质量；数控编程分手工编程和自动编程；手工编程是由人工完成刀具轨迹运算及 加工程序的编制工作；当零件外形不非常复杂或加工程序不太长时,采纳手工 编程便利、经济；自动编程是利用运算机通过自动编程软

8、件完成对刀具运动轨 迹的运算、加工程序的生成及刀具加工轨迹的动态显示等；对于加工零件外形 复杂,特殊是涉及三维立体外形或刀具运动轨迹运算繁琐时,常采纳自动编 程；在数控编程中,工艺分析和工艺设计是至观重要的,无论是手工编程仍是 自动编程,在加工前都要对所加工零件进行工艺分析,拟定加工方案,挑选加 工设备、刀具、夹具,确定切削用量,支配加工次序,制定走刀路线等；在编程过程中,仍要对一些工艺问题如对刀点,换刀点,刀具补偿等）做相应处理；因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项非常重要的工作；本设计的零件为杯轴,它是用于减震装置上的一个连接件,从其外形特点 来看,它是一个典型的轴类零件；本文依据该零

9、件的图纸及技术要求,对该零 件进行了具体的数控加工工艺分析,依据分析的结果,确定了该零件的加工方 法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工次序支配、工步划分,走刀路线和 切削用量等,并编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡 片等,最终,采纳手工编程编制了该零件的数控加工程序；4 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章杯轴零件的加工工艺设计2.1 杯轴零件图技术要求：1 未注倒角 1 450,锐角倒钝 0.2 450GB1804-M2 未注公差尺寸按3 端面答应打中心孔4 不准用砂布及锉刀等

10、修饰表面图2.1 杯轴零件图图 2.1 所示为杯轴零件的零件图,其材料为45 钢,毛坯尺寸为 50mmX114mm规定了轴上内、外圆表面,的尺寸、位置精度和表面粗糙度值；这些技术要求必需在加工中赐予保证；该杯轴 的关键工序是 48mm外圆柱面、 36mm和 20mm内圆柱面的加工,同时内孔 深度尺寸 45mm保证也是加工过程中的重点；该零件的整个加工过程包括车端 面、钻孔、镗孔、倒角、外圆、圆弧过渡、锥面、切槽和螺纹；2.3 毛坯的确定在制定工艺规程时,正确地挑选毛坯有着重大的技术意义；毛坯种类的挑选,不仅影响着毛坯制造的工艺、而且对零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗 以及工时定额也都有很大

11、的影响；因此,正确挑选毛坯,需要毛坯制造和及机 械加工零方面的工艺人员紧密协作,以兼顾冷、热加工两方面的要求；机械加工中常见的毛坯 1）铸件：外形复杂的毛坯,宜采纳铸造方法制造； 2）锻件：锻件有自由锻造锻件和模锻件两种 3）型材：机械制造中的型材按截面形可分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢和其他特殊截面外形的型材； 定位基准；在加工中使用工件在机床或夹具上占有正确的位置所 采纳的基准；2）测量基准；零件检验时,用以测量已加工表面尺寸和位置所用的基准 保你证加工表面与不加工表面之间的相互位置尺寸要求,应选用不加 工作为粗基准；2）多加工表面或不加工表面与加工表面之间相互之间位置要求不严格

12、的零 件,粗基准的挑选应能保证合理地安排各加工表面的余量；基准如图 2.1 所示的杯轴零件图,应采纳热轧圆钢的毛坯 48mm的外圆作为粗3）作为粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整,以便零件夹紧牢靠；4）粗基准一般不能重复使用；精基准的挑选原就挑选精基准时；主要考虑保证零件加工精度,同时考虑装夹精确、牢靠和便利,而且夹具简洁；在挑选精基准时应遵循以下原就：（1） 基准重合原就（2） 基准统一原就7 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - （3） 便于装夹原就在确定夹紧方案时应留意以下三点：1尽可能作到设计、工艺与编程

13、运算的基准统一；2尽量将工序集中,削减装夹次数,尽量可能做到在一次装夹后就能加 工出全部待加工表面；3防止采纳占机人工调整装夹方案；2.6 工艺路线的拟定综合数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区分,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅是几道数控加工工序工 艺过程的具体描述；因此在工艺路线设计中肯定要留意到,由于数控加工工序 一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中,因而要与其他加工工艺连接好；数 控加工工艺路线设计中应特殊留意以下几个问题：1工序的划分依据数控加工的特点,数控工序的划分一般可按以下方法进行：1）以一次安装、加工作为一道工序；这种方法适合于加工内容较少的

14、零件,加工完后就能达到待检状态；2）以同一把刀具加工的内容划分工序；有些零件虽然能在一次安装中加工出 很多待加工表面,但考虑到程序太长,会受到某些限制,如掌握系统的限制,机床连续工作时间的限制,各机床负荷率平稳等；此外,程序太长会增加出错 与检索的困难,因此程序不能太长,一道工序的内容不能太多；3）以加工部位划分工序；对于加工内容很多的工件,可按其结构特点将加工 部位分成几个部分,如内腔、外形、曲面或平面,并将每一部分的加工作为一 道工序；4）以粗、精加工划分工序；对于经加工后易发生变形的工件,由于对粗加工 后可能发生的变形需要进行校形,故一般来说,凡要进行粗精加工的过程,都 要将工序分开；2

15、次序的支配8 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 次序的支配应依据零件的结构和毛坯状况,以及定位、安装与夹紧的需要 来考虑；次序支配一般应按以下原就进行：1） 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加 工工序的也应综合考虑；2）先进行内腔加工,后进行外形加工；3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加工,以削减重复定位次数、换刀次数与移动压板次数；4）在同一次安装中进行的多道工序,应先支配对工件刚性破坏较小的工序；3数控加工工序与一般工序的连接数控加工工序前后一

16、般都穿插有其他一般加工工序,如连接得不好就简洁 产生冲突；因此在熟识整个加工工艺内容的同时,要清晰数控加工工序与一般 加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点,如：要不要留加工余量,留 多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的 热处理状态等,这样一来才能使各工序达到相互满意加工需要,且质量目标及 技术要求明确,交接验收有依据；综合上述分析,依据由基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、就进 不久远的原就确定该杯轴的工艺路线如下：下料车左端面钻孔粗车外圆粗镗孔精镗孔精车外圆卸下掉 头装夹车右端面粗车外圆精车外圆切槽切螺纹检验入库；第三章杯轴零件的数控加工工序设计9

17、/ 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3.1 加工余量的确定为了保证加各加工方面都有足够的加工余量,应挑选工件余量最小的面为粗基准,应选用 .48mm的外圆表面作为基准,分粗、半精、精加工接得到,粗加工时为保证半精加工的精度及表面粗造度,留0.5mm 的精加工余量；考虑到精加工,依据零件的材料和刀具的刚性留 0.3mm 的精加工余量,为保证零件的 精度和粗造度,提高主轴转速,和切削速度3.2 切削用量的确定切削用量包括主轴转速 依据工件加工余量和加工要求 , 确定背吃刀量；2 依据工艺系统答应的切削力 , 确

18、定进给量；3 依据刀具耐用度 , 确定切削速度；4 所选定的切削用量应当是数控机床功率答应的；1） 确定背吃刀量粗加工时,在保留精加工余量的前提下,如机床刚性和机床功率答应,应 尽可能选取较大的背吃刀量,以削减走刀次数,提高生产效率；一般加工的背 吃刀量为 1 到 3mm；通常工件留出肯定的精加工余量,通过精加工来实现图样上提出的技术要 求；一般精加工的背吃刀量为 0.1 到 0.3mm；2 进给量的确定车削进给量确定的原就是：1 粗加工时,在工艺系统强度答应的前提下,挑选大的进给量；2 半精加工和精加工时 , 进给量比粗加工不行太小 而且影响加工质量；10 / 29 , 否就不仅降低加工效率

19、 ,名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 切槽加工时 , 由于切槽刀刚性较差 , 应挑选较小的进给量；由于工件的加工量不大,所以一次走刀切除全部余量,背吃刀量为 0.5；根据数控加工编程与操作一书P16 页查得,硬质合金刀片进给量为进给量F=sf =0.04mm,在此由于表面粗糙度要不高,切削速度取 100m/min,因此 S=1000v/ d=1000 100/ 32=800 r/min；3.3 刀具的挑选刀具的挑选是数控加工工序设计的主要内容之一,它不但影响机床的加工效 率,而且直接影响加工质量；另外,数控机

20、床主轴转速比一般机床高 1-2 倍,且主轴输出功率大,因此与传统加工方法相比,数控加工对刀具的要求更高,不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳固、安装调整 便利；随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善,数控加工用刀具在耐用 度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的改善；例如,目前涂层刀具,立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具与金刚石刀具等可使刀具的切削速 度大幅度提高；然而,从如何加工的角度看,加工刀具类型与工艺方案的合理 挑选就极为重要；数控机床对所使用的刀具有很多性能上的要求,只有达到这些要求才能使 数控机床真正发挥效率；在挑选数控机床所用刀具时应留意以下几个方面：1

21、良好的切削性能；现代数控机床正向着高速、高刚性和大功率方向进展,因而所使用刀具必需具有能够承担高速切削和强力切削的性能；同时,同一批刀 具在切削性能和刀具寿命方面肯定要稳固,这是由于在数控机床上为了保证加 工质量,往往实行按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行治理；2较高的精度；随着数控机床、柔性制造系统的进展,要求刀具能实现快速和 自动换刀；又由于加工的零件日益复杂和精密,这就要求刀具必需具备较高的 形 状精度；对数控机床上所用的整体式刀具也提出了较高的精度要求,有些立铣刀的径向尺寸精度高达5 m以满意精密零件的加工需要；3先进的刀具材料；刀具材料是影响刀具性能的重要环节；除了不断进展

22、常用 的高速钢和硬质合金钢材料外,涂层硬质合金刀具已在国外普遍使用；硬质合金刀片的涂层工艺是在韧性较大的硬质合金基体表面沉积一薄层 一般 5 711 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - m）高硬度的耐磨材料,把硬度和韧性高度地结合在一起,从而改善硬质合金刀片的切削性能；在如何使用数控机床刀具方面,也应把握一条原就：敬重科学,按切削规律办事；对于不同的零件材质,在客观规律上就有一个切削速度 v）、背吃刀量 aP）、进给量 ；3 号刀：宽 4mm的硬质合金焊接切槽刀；4 号刀： 60 度硬质合金螺纹机夹车刀；

23、钻孔刀： 15.5 锥柄麻花钻 ；3.4 夹具的挑选Kr 大于50 度；Kr 大于 90 度、刀杆直径为由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置,即加工原点的位置,因而第一 要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向,同时和谐零件与机床坐 标系的尺寸；除此之外,主要考虑以下几点：1当零件加工批量小时,尽量采纳组合夹具,可调式夹具及其它通用夹具；2当小批量或成批生产时才考虑采纳专用夹具,但应力求结构简洁；3夹具要开敞,其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀 如产生碰撞 等）；4装卸零件要便利牢靠,以缩短预备时间,有条件时,批量较大的零件应采纳 气动或液压夹具、多工位夹具；该零件为典型的轴类零

24、件, 外形很规章,在外型上没有什么特殊要求,故夹具选用三爪自定心卡盘即可；三爪卡盘装夹工件时可自动定心,不需找正；但需要 12 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 留意的是,用三爪卡盘夹紧工件时,为保证足够的夹紧力,一般要留有 20mm以上的夹持长度；3.5 加工设备的选用依据被加工零件的外形、材料与加工精度等条件, 选用上海西格码机床有限公司生产的,配备 FANUC0i Mate TC数控系统的 SC6150型数控车床；3.6 工序与工步的划分该零件加工的加工工序依据装夹次数划分,可划分两道工序,即工序

25、 1 为装夹零件右端加工零件左端内外型面和工序 内外型面；具体工序、工步划分如下：2 掉头装夹零件左端加工零件右端工序 1：为装夹零件右端加工零件左端内外型面1. 下料, 用切割机切 50 的 45#热轧圆钢 ,长度为 114mm； 2. 装夹毛坯右端,加工左端 , 棒料伸出卡盘外约 80mm,找正后夹紧； 3. 用 1 号 刀 车 平 端 面 ； 4. 把 15.5 锥 柄 麻 花 钻 装 入 尾 座 , 移 动 尾 架 接 近 端 面 后 锁 紧 , 主 轴 以600r/min ,转动尾座手轮钻 15.5 的孔 , 转 10 圈多一些 尾架螺纹导程为 5mm使孔深大于 50 小于 51；然

26、后通过车端面来掌握孔深50；钻孔时需开切削液） 5.用 1 号刀采纳G71 进行零件左端面的轮廓循环粗加工； 6.用 2 刀采纳 G71进行零件内孔的粗镗循环加工,X 轴的精加工余量应为负值； 7.用 2 刀采纳 G70 进行零件内孔的精镗循环加工； 13 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 8.用 1 号刀采纳G70 进行零件左端面的轮廓循环精加工； 工数控加工产品名称或代号零件名称材料零件图号厂工序卡SK05554杯轴45SNT-JZQ-00054 钢工序号 程序编号 夹具名称主轴转速设备名称车间1

27、O0001 三爪自定SC6150型数控车床机加工车间心卡盘进给速度背吃刀工步号工步内容备注刀具号r.min-1 * 112 0.5mm内；主轴转速为 800r/min, 11.用 1 号刀采纳G71 进行零件右端面的轮廓循环粗加工； 12.用 1 号刀采纳G70 进行零件右端面的轮廓循环精加工； 13.用 3 号刀进行切槽加工； 14. 用 4 号刀采纳 G92进行螺纹加工循环； 产品名称或代号 零件名称 材料 零件图号工 数控加工45厂 工序卡 SK05554 杯轴 SNT-JZQ-00054 钢工序号 程序编号 夹具名称 设备名称 车间三爪自定2 O0002 SC6150型数控车床 机加工

28、车间心卡盘主轴转速 进给速度 背吃刀工步号 工步内容 刀具号 备注r.min-1 * 第四章杯轴零件加工程序由于该零件轮廓主要由直线和圆弧构成,不需要复杂运算,因此采纳手工编程,分为左端加工程序和右端加工程序,所选机床系统为 FANUCSC6150型数控车床；具体程序如下：16 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考程序： 采纳 FANUC- OTD系统编程 , 外置刀架 程序一 N10 G99 G97 M03 S800 N20 T0101 M08 主轴正转 , 转速为 800 转每分钟 换 T01并建

29、立刀补 , 开冷却液 N30 G00 X51 Z0 快速接近工件端面的径外向 , 预备车端面 N40 G01 G99 X-1 F0.1 车端面 , 采纳转进给 , 进给速度为每转0.1mm N50 G00 X51 Z3 N60 G71 U1 R2 采纳 G71循环, 进刀量为 1mm,退刀量为 2mm N70 G71 P80 Q150 U0.5 W0.1 F0.15 粗车循环从程序段N80到N150,X 轴的精加工余量为 0.5,Z 轴的精加工余量为 0.1, 进给速度为每转 0.15mm N80 G01 X44 S1200 F0.1 精车时主轴转速为1200 每分钟 , 进给速度为每转 0.

30、1mm N90 Z0 预备倒角 N100 X48 Z-2 倒角 N110 Z-22 车48 的外圆 N120 G03 X40.7 Z-33.52 R20 车 R20的圆弧 N130 G02 X42.95 Z-53.56 R16 车 R16的圆弧 N140 G03 X47.985 Z-60 R10 车 R20的圆弧 N150 G01 Z-74 车48 的外圆 N160 G00 X150 Z150 回换刀点 N170 T0100 M05 M09 取消 1 号刀补 , 主轴停止 , 冷却液关 N180 /M00 程序暂停 , 可对粗加工后的零件进行测量, 可以依据测量结果对刀补进行调整 N190 T

31、0202 M08 N200 M03 S600 N210 G00 X15 Z2 换 T02 并建立刀补 , 开冷却液 主轴正转 , 转速为 600 转每分钟 快速移动至循环起点 17 / 29 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 29 页精选学习资料 - - - - - - - - - N220 G71 U1 R0.5 采纳 G71循环 , 进刀量为 1mm,退刀量为 2mm N230 G71 P240 Q290 U-0.5 W0.1 S600 F0.1 粗车循环从程序段N240 到 N290,X 轴的精加工余量为 0.5,Z 轴的 精 加 工 余 量 为 0.1, 进 给 速 度 为 每 转0.1mm N240 G00 X36 S900 F0.08 精车时主轴转速为1200 每分钟 , 进给速度为每转 0.08mm N250 G01 Z-10 镗36 的孔 N260 X20 Z-28 镗锥面 N270 Z-45 镗20 的孔 N280 X16 镗台阶面 N290 Z-50 镗16 的孔 N300 G00 Z150 轴向退刀 N310 X150 径向退刀 N320 /M05 M09 T0200 N330 /M00 程序暂停 , 可对粗加工后的零件进行测量, 可以依据测