“固定座”零件的机械加工工艺规程及工艺装置的设计论文.pdf

《“固定座”零件的机械加工工艺规程及工艺装置的设计论文.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《“固定座”零件的机械加工工艺规程及工艺装置的设计论文.pdf（127页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、摘要摘要由于现代工业的飞速发展，普通车床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求，取而代之的是数控车床。20 世纪 80 年代以后，数控车床、数控系统的性能和品质得到了极大的提高，目前，数控车床已经相当普及，由于数控车床的加工精度由过去的0.01 mm提高0.005mm 甚至更高，所以数控车床有淘汰普通车床的趋势。现代数控加工正在向高速化、高精度化、高柔韧化、高一体化、网络化和智能化等方向发展，形成了独具一格的柔性制造系统 FMS、计算机集成制造系统 CIMS 和未来工厂自动化 FA它们的出现从根本上解放了生产力，促使生产力飞速向前发展，为人类文明史和生产史谱写了新的篇章。本文主要介

2、绍了一个典型零件的数控车床加工，重点论述了数控加工过程中的刀具选择、工艺分析与制定以及零件的程序编制。关键词：关键词：加工工艺，刀具，切削参数，宏指令，数控编程目录目录摘要摘要.6目录目录.2绪论绪论.4第第 1 章 数控工艺基础章 数控工艺基础.81.1 数控加工工艺的发展及内容.81.2 本课题意义.9第第 2 章章 ug 的零件三维造型的零件三维造型.102.1 零件造型分析.102.2 零件造型.11第第 3 章 工艺规程的分析章 工艺规程的分析.123.1 生产纲领的计算.123.2 毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定.133.2.1 确定毛坯制造形式.133.2.2 加工余量的确定.1

3、43.2.3 工序尺寸及其公差的确定.153.3 基准面的选择.173.3.1 粗基准的选择.173.3.2 精基准的选择.173.4 工艺装备的选择.193.4.1 机床的选择.193.4.2 刀具的选择.193.4.3 工装的选择.1803.4.4 量具的选择.183.5 工艺方案的制定.193.6 切削用量与工时的计算.203.6.1 工序 3:粗车端面,外圆和内孔及掉头粗车外圆和内孔.233.6.2 工序 4:精车外圆和内孔及掉头精车外圆和内孔.323.6.3 工序 5:铣固定座侧面.363.6.4 工序 6:钻 5-14 孔，5-9 孔.393.6.5 工序 7:钻 3-M6 螺纹孔

4、及侧面 M8 螺纹孔.41第第 4 章 数控车加工章 数控车加工.444.1 轴加工用机床与夹具的选择.444.2 加工前的对刀.444.3 手工编程.45总结与展望总结与展望.错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。致谢.错误！未定义书签。文 献错误！未定义书签。文 献.50绪论绪论我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有 1500 种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。近年来我国机床行业

5、不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产 XNZD2415 型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的 A、C 轴摆角车头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于 RT 一 Linux 开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC 相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间 4.5mx1.6mx1.2m，A轴转角1050,C 轴连续转角 0 一 4000，转速(无级)最高 10000r/m

6、in，重复定位精度0.01mm，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，导叶的五轴联动高速切削加工。超精密球面车床为陀螺仪的加工提供了基础设备，这类车床也可用于透镜模具、照相机塑料镜片、条型码阅读设备、激光加工机光路系统用聚焦反射镜等产品的加工。高速五轴龙门车床采用车头内油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等技术。这类车床可用于航空、航天、造船、水泵叶片、高档模具等的加工。SSCAKZ80 一 5 型五轴车车复合加工中心可满足航天、航空、船舶及铁路运输业对高精度、高刚度、形状复杂的大型回转体零件加工的要求，如飞机发动机、起落架的加工，船舶发动机活塞、增压器蜗杆差速换向器及螺旋叶片的加工等。TW250 型

7、高速、高效车削中心采取双对置结构，两个刀架分别位于轴线上下方，控制轴数8 个，可实现 4 轴联动。装有 12 位伺服驱动双向动力刀台的上下刀架可对任一进行 2 轴或 4 轴加工。该机床采用模块化设计技术，可根据用户的不同要求派生为双刀架双、单刀架双、双刀架单、等车削中心或数控车床。XKAE2720 型桥式定梁龙门加工中心可满足航空、航天、军工、机车车辆、模具、印刷机械等行业的需求。MJ 一 860DT 型双刀架四轴对置式数控车床是一种大规格、重载荷、高刚度、多轴控制的数控车床，适合兵器、航天航空制造业对大型工件(如高强度耐热钛镍合金钢类零件)进行中低转速下的强力切削，也适宜冶金、机车、造纸机械

8、等行业对大型工件特别是长轴类零件进行高效、强力车削时采用。TK68125A 型落地式数控镗车床可广泛适用于大中型柴油机、工程机械、汽车、船舶、航天航空工业的大中型复杂结构件加工，特别适用于对具有空间曲面的复杂零件高速、高效加工。TK6913B 型落地式数控镗车床在高刚度方滑枕、数控可移动组件、数控回转工作台、数控平旋盘、大型链式刀库、模块化开发等方面形成了自己的核心技术。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批转速在800010000r/min 以上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推

9、广应用 CAD 等技术，很多企业已开始和计划实施应用 ERP、MRPII 和电子商务。目前我国正处于工业化中期，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变，从脱贫向致富转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。据毕马威会计事务所分析，中国已经超过德国，成为世界第一大机床市场，数控机床已成为机床消费的主流。我国未来数控机床市场巨大，预计 2010 年数控机床消费仍将超过 60 亿美元，台数将超过 10 万台。专家指出，中高档数控机床的比例会大幅增加，经济型数控机床的比例不会有太大变化，而非数控的

10、普通机床的需求将会大幅度减少。国家计委投资研究所预测:“十五”期间，我国固定资产总投资额将达到 22 万亿元，年平均增长幅度为 37%。按以往固定资产投资与机械市场消费之间的互动关系推断，“十五”期间，我国机械市场所孕育的商机高达 320400 亿元。交通方面，“十五”期间仅西部铁路开发就将投入1000 亿元，未来 10 年西部交通则将投资 7000 一 8000 亿元，车轮车床、2m 大型锯床、螺旋焊管扩径机械等专用设备大有用武之地;水利工程未来 5 年将投资 5300 亿元，环保一期投资 1888亿元，二期投资 2600 亿元，相应机械设备需求巨大；300 家机械厂商将进行技改，求购数控机

11、床数量十分可观。2004 年，国内有模具厂约 1.7 万家，年产值约 530 亿元，所需的机械偏向于高精度、高效率、高速化车削设备、虚拟轴机床、复合加工机及慢走丝线切割机等。据报道，国家对装备制造业的投资将主要集中在航天、航空、船舶、汽车、兵器、机械和电子信息等行业。航空工业的民用航空客机的转包和生产进一步扩大。与美国波音和欧洲空中客车公司转包生产客机零件量将大幅度增加；与国外合作生产和自行开发的军用飞机和军用直升机将进入批产。飞机机翼、机身、尾翼等和发动机零件的制造需要大批高速五轴加工中心、龙门移动式高速加工中心、精密数控车床、精密卧式加工中心、多坐标镗车中心、精密齿轮和螺纹加工数控机床等。

12、汽车制造业是机床的需求大户，约占机床总消费的 40%左右。我国汽车年产量的增加同时带动汽车零配件产量的大幅度增加。汽车制造业需要大批高效、高性能、专用数控机床和柔性生产线，如用于发动机加工的以高速卧式加工中心为主的柔性生产线、曲轴加工专用数控机床等。汽车零配件生产需求大批数控车床、立卧式加工中心、数控高效磨床和数控齿轮加工机床等。兵器制造业需求数控机床更是量大面广，要求数控机床可靠、稳定。国产数控机床有很大的市场空间兵器制造业需求大批数控车床、立卧加工中心、五轴加工中心、龙门镗车床、镗车加工中心、齿轮加工机床等。发电设备制造行业需要重型数控龙门镗车床、大型落地镗车床、大型数控车床、叶根槽专用车

13、床和叶片数控加工机床等，输变电设备制造行业需要数控车床、加工中心、数控镗床等。冶金设备制造业重点解决连铸连轧成套设备的制造，需求大型龙门车床、大型数控车床等设备。我国铁路、公路、能源、水利、机场、城镇建设需求大量工程机械。工程机械制造业需求大批中小型数控机床如数控车床、中型加工中心、数控车床和齿轮加工机床等。近年，全国模具产值也有大幅增长。我国目前大型、精密、复杂、长寿命模具依然大量进口，模具市场主要集中在华东、华南，大约占全国销售额的 75%。最近，江苏苏州地区已在规划筹建亚洲最大的模具制造基地。模具制造业需求高速数控车床、三坐标测量机、精密电加工机床、高精度加工中心、精密磨床等。电子信息设

14、备制造行业的装备 995%依赖进口。该行业需求大批小型精密数控机床:如高速车削中心、高速加工中心、小型精密车床、小型精密冲床、精密和超精密加工专用数控机床及精密电加工机床等。第第 1 章 数控工艺基础章 数控工艺基础1.1 数控加工工艺的发展及内容数控加工工艺的发展及内容数控加工工艺是伴随着数控机床的产生，不断发展和逐步完善起来的一门应用技术，研究的对象是数控设备完成数控加工全过程相关的集成化技术，最直接的研究对象是与数控设备息息相关的数控装置、控制系统、数控程序及编制方法。数控加工工艺源于传统的加工工艺，将传统的加工工艺、计算机数控技术、计算机辅助设计和辅助制造技术有机地结合在一起，它的一个

15、典型特征是将普通加工工艺完全融入数控加工工艺中。数控加工工艺是数控编程的基础，高质量的数控加工程序，源于周密、细致的技术可行性分析、总体工艺规划和数控加工工艺设计。普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障，由于数控加工采用计算机对机械加工过程进行自动化控制，使得数控加工工艺具有如下特点。1数控加工工艺远比传统机械加工工艺复杂数控加工工艺要考虑加工零件的工艺性，加工零件的定位基准和装夹方式，也要选择刀具，制定工艺路线、切削方法及工艺参数等，而这些在常规工艺中均可以简化处理。因此，数控加工工艺比普通加工工艺要复杂得多，影响因素也多，因而有必要对数控编程的全过程进行综合分析、合理安排，然后整体完善

16、。相同的数控加工任务，可以有多个数控工艺方案，既可以选择以加工部位作为主线安排工艺，也可以选择以加工刀具作为主线来安排工艺。数控加工工艺的多样化是数控加工工艺的一个特色，是与传统加工工艺的显著区别。2数控加工工艺设计要有严密的条理性由于数控加工的自动化程度较高，相对而言，数控加工的自适应能力就较差。而且数控加工的影响因素较多，比较复杂，需要对数控加工的全过程深思熟虑，数控工艺设计必须具有很好的条理性，也就是说，数控加工工艺的设计过程必须周密，严谨不准由错误。3数控加工工艺的继承性较好凡经过调试、校验和试切削过程验证的，并在数控加工实践中证明是好的数控加工工艺，都可以作为模板，供后续加工相类似零

17、件调用，这样不仅节约时间，而且可以保证质量。作为模板本身在调用中也是一个不断修改完善的过程，可以达到逐步标准化、系列化的效果。因此，数控工艺具有非常好的继承性。4数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产由于数控加工的自动化程度高，安全和质量是至关重要的。数控加工工艺必须经过验证后才能用于指导生产。在普通机械加工中，工艺员编写的工艺文件可以直接下到生产线用于指导生产，一般不需要上述的复杂过程。1.2 本课题意义本课题意义在学习了数控加工工艺与装备 机械制造基础 UG 数控编程 CAD/CAM 应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能

18、力，故选取基于 UG 的数控车削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控车削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG 的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。第第 2 章章 ug 的零件三维造型的零件三维造型2.1 零件造型分析零件造型分析该零件由一个轴，零件由圆弧和孔组成，还有一些凹槽。因此零件不复杂。图 2-1 零件图2.2 零件造型零件造型本零件可以采用先草绘图，在拉伸，在布尔运算，就可以完成零件了。（1）启动 UG N

19、X。（2）执行【文件】【新建】命令或者单击“标准工具栏中的新建图标，弹出“新建文件”对话框。在文件名中输入”名字”，单位选择“毫米”，单击【确定】按钮，进入 Unigraphics界面。（3）执行【起始】【建模】命令或单击建模图标，进入建模模块。（4）单击“成形特征”工具栏中的“草图”图标按钮，打勾确定即可。如图按照尺寸画出鼠标的底部草图。如图建立圆形草绘图，如图 2-2 所示，图 2-2绘制凸台的步骤与上面凸台基本相同,同样是先建立草图,按工程图纸要求绘制封闭曲线,然后对其进行拉伸。但要注意的是在绘制凸台之前,需要进行坐系的相应移动。具体操作为点击菜单,打开其下拉菜单,点击图标,再点击图标，

20、以凸台的上表面对称中心作为原点如图所示。然后点击图标,进行草图绘制的相应操作,建立的封闭曲线,拉伸后得到的图形如图 2-3 所示图 2-3第第 3 章 工艺规程的分析章 工艺规程的分析3.1 生产纲领的计算生产纲领的计算生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领可按下式计算。N=Qn（1+a%）（1+b%）N零件的年产量Q产品年产量n每台产品中该零件的件数备品百分率废品百分率根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。该零件为某产品上的一个零件。该产品年产量为 500

21、0 台。设其备品率为0.25，机械加工废品率为 0.0020，每台产品中该零件的数量为 1 件，现制定该此零件零件的机械加工工艺规程。N=Qn（1+a%）（1+b%）=50001（1+0.25）（1+0.0020）=6262.5 件/年此零件零件的年产量为 6262.5 件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献，确定其生产类型为大量生产。3.2 毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定毛坯尺寸与机械加工工艺尺寸确定3.2.1 确定毛坯制造形式确定毛坯制造形式毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素：（1）设计图样规定的材料及机械性能；（2）零件的结构形状及外形尺寸；（3）零件

22、制造经济性；（4）生产纲领；（5）现有的毛坯制造水平。由零件图可知零件材料为 45，生产批量为大批大量，零件结构一般复杂，所以选择金属型浇铸，因为生产率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸较小，单边余量不大，需要结构细密，能承受较大的压力，所以选择球墨锻件做毛坯。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3.2.2 加工余量的确定3.2.2 加工余量的确定在切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工表面上所必须切除的一层金属层厚度成为加工余量。加工余量分为总余量和工序余量两种。在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，成为加工总余量，即某加工表面上切除的金属层总厚度。完成一道工序

23、时，从某一表面上所必须切除的金属层厚度，称为该工序的工序余量，即上道工序的工序尺寸与本道工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工余量是从直径上考虑的，故称为双边余量，但实际上所切除的金属层厚度是直径上的加工余量的一半。加工平面时，加工余量是非对称的单边余量，它等于实际所切除的金属层厚度。各工序的工序余量之和等于这一表面的加工总余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度等级选定，并按“入体原则”标主。即对于被包容面（如轴，键宽等），工序尺寸的公差带都取上偏差为零，即加工后的基本尺寸与最大极限尺寸相等；对于包容面（如孔，键槽宽等），工序尺寸公差带都取下偏差为零，即加工后的基本尺寸与最

24、小极限尺寸相等。孔距工序尺寸公差，一般按对称偏差标住，毛坯尺寸公差可取对称偏差，也可取非对称偏差。加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。总余量不够，不能保证加工质量；总余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消耗。加工总余量的数值，一般与毛坯的制造精度有关。同样的毛坯制造方法，总余量的大小又与生产类型有关，批量大，总余量就可以小些。由于粗加工的工序余量的变化范围很大，半精加工和精加工的加工余量较小，所以，在一般情况下，加工总余量总是足够分配的。但是在个别余量分布极其不均匀的情况下，也可能发生毛坯上有缺陷的表面层都切不掉，甚至留下了毛坯表面。3.2.3 工序尺寸

25、及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸。因此，正确的确定工序尺寸及其公差，是制定工艺规程的一项重要工作。工序尺寸的计算要根据零件图上的设计尺寸、已经确定的各个工序的加工余量及定位基准的转换来进行。确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后一道工序开始依次向前推算，最后工序的工序尺寸按设计尺寸标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。当定位基准与工序基准不重合或工序尺寸尚需从继续加工的表面标注时，工序尺寸应用尺寸链解算。分析该零件图样，其工序基准与定位基准重合，故其工序尺寸只与各个加工工序的余量有关。具体的计算步骤如下：

26、1）确定某一被加工表面各个加工工序的加工余量由查表法确定各工序的加工余量；2）计算各工序尺寸的基本尺寸从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上（对被包容面）或减去（对包容面）每道加工工序的基本余量，便可得到各工序尺寸的基本尺寸（包括毛坯尺寸）；3）确定各工序尺寸公差及其偏差除终加工以外，根据各工序所采用的加工方法及其经济加工精度，确定各工序的工序尺寸公差（终加工工序的公差按设计要求确定），并按照“入体原则”标注工序尺寸公差。1：余量与工序尺寸根据精度要求，确定工序尺寸，余量分别为余量分别为 3.5mm,1mm,0.5mm，查2可得如下具体工序尺寸如表。针对车工序的零件的工

27、序尺寸:103工 序名 称工序间余量/mm工序间工序尺寸/mm上偏差下偏差经济精度/um表面粗糙度/um精车0.5H7Ra1.61030-0.025半精车1H9Ra3.2103.50-0.077粗车3.5H11Ra3.2104.50-0.147毛坯CT9Ra25108+0.42-0.42表 工序尺寸表2：余量与工序尺寸根据精度要求，确定工序尺寸，余量分别为余量分别为 3.5mm,1mm,0.5mm，查2可得如下具体工序尺寸如表。针对车工序的零件的工序尺寸:105工 序名 称工序间余量/mm工序间工序尺寸/mm上偏差下偏差经济精度/um表面粗糙度/um精车0.5H7Ra1.61050-0.025

28、半精车1H9Ra3.2105.50-0.077粗车3.5H11Ra3.2106.50-0.147毛坯CT9Ra25110+0.42-0.42表 工序尺寸表3：余量与工序尺寸根据精度要求，确定工序尺寸，余量分别为余量分别为 3.5mm,1mm,0.5mm，查2可得如下具体工序尺寸如表。针对车工序的零件的工序尺寸:100工 序名 称工序间余量/mm工序间工序尺寸/mm上偏差下偏差经济精度/um表面粗糙度/um精车0.5H7Ra1.61000-0.025半精车1H9Ra3.2100.50-0.077粗车3.5H11Ra3.2101.50-0.147毛坯CT9Ra25105+0.42-0.42表 工序

29、尺寸表3.3 基准面的选择基准面的选择3.3.1 粗基准的选择粗基准的选择选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位精基准，保证各加工面的余量足够并分配合理，由于粗基准是对毛坯进行第一次几下加工的定位基准，因此与毛坯的形状关系很大，则确定粗基准时应按：1.用零件非加工面为粗基准，可保证零件的加工面与非加工面的相互位置关系，且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。2.用零件的重要表面为粗基准，优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。3.应选则较大、形状简单、加工量大的表面为粗基准，使切削总量最少。4.应选毛坯精度高，余量小的表面为粗基准，易保证各加工表面的余量足够，分配合理。5.应选定位

30、精度高，夹紧可靠的表面为粗基准。6.粗基准原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复使用。按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准，据零件图所示，故应选择轴上表面为粗基准，以此加工轴承底面。3.3.2 精基准的选择精基准的选择选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度的实现，以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下原则：基准重合原则：确定精基准时，应尽量用设计基准作为定位基准，易消除基准不重合误差，提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。1.统一基准原则：拟定工艺路线时，各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面，以保证各表

31、面间的相互位置精度，并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数，降低了成本，提高了生产率。2.互为基准原则：可逐步提高两相关表面的位置精度。3.自为基准原则：可使加工余量均匀，保证加工面自身形状精度，而位置精度由前面的工序保证。同时，精基准选择时，一定要保证工件的夹、压稳定可靠，夹具结构简单及操作简便，由以上分析，考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准此零件，精基准是中心轴线。3.4 工艺装备的选择工艺装备的选择3.4.1 机床的选择机床的选择零件的加工精度很大程度上取决于所用机床，因此必须合理的选择机床，对于单件小批量生

32、产一般选择通用机床；对于中批量则广泛采用专用机床、数控机床和组合机床。在选择机床时应注意以下几点：1）机床的加工尺寸范围与零件外形尺寸相适应。2）机床精度与工件精度相适应。3）与现有加工条件相适应。4）机床的生产率应与工件的生产类型相适应。此零件采用 CAK6140 数控车床3.4.2 刀具的选择刀具的选择刀具的选择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，数控机床转速比普通机床高 1-2 倍，且输出功率大，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，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。随着刀具材料性能的

33、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选择则极为重要。数控机床对所使用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在选择数控机床所用刀具时应注意以下几个方面：1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发展，因而所使用刀具必须具有能够承受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一定要稳定，这是由于在数控机床上为了保证加工质

34、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管理。2较高的精度。随着数控机床、柔性制造系统的发展，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，这就要求刀具必须具备较高的形 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，有些立车刀的径向尺寸精度高达 5m 以满足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。除了不断发展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 57m）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

35、的切削性能。在如何使用数控机床刀具方面，也应掌握一条原则：尊重科学，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（f）三者互相适应的最佳切削参数。这对大零件、稀有金属零件、贵重零件更为重要，应在实践中不断摸索这个最佳切削参数。外圆车刀，内孔车刀,3.4.3 工装的选择工装的选择数控加工的特点使得对夹具有两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对一致；二是要协调零件与机床坐标系之间的尺寸关系。数控机床夹具的选择和设计应尽可能的选用通用夹具或组合夹具，在成批生产时才考虑专用夹具，夹具设计要求结构简单，尽可能利用通用元件拼装的可调组

36、合夹具，尽量减少零件的装夹次数，力争做到一次装夹尽可能完成更多的或全部的加工内容，而且要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以缩短辅助时间充分发挥数控机床的功能。夹具的安装要准确可靠，具备足够的强度和刚度以减少其变形对工件加工精度的影响。夹具应不妨碍工件各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量等。由于零件是车床加工零件，都可以用自定心三爪卡盘。3.4.4 量具的选择量具的选择在机械制造中用以直接或间接测出被测对象量值的工具、加工中心仪器、仪表等称为计量器具。计量器具主要分为量具和量仪（仪器、仪表）两大类。其中量具是指那些能直接表示出长度单位和界线的简单计量工具。量仪是利用机械、光学、气动、电动等原理将

37、长度放大或细分，且结构较为复杂的计量器具，一般在计量室中使用：零件的几何参数的测量包括：长度、角度、表面粗糙度及形位公差。用来测量零件的量具有：1）钢直尺：用来测量长度的一种最常用的简单量具；2）游标卡尺：可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度；3）千分尺：这类量具较为精密。可用来测量内圆直径，长度、厚度；测量表面粗糙度采用比较法，将零件表面与表面粗糙度样块比较，用目测或手摸判断被加工表面粗糙度；用比较法评定表面粗糙度虽然不精确，但由于器具简单，使用方便，迅速。4）百分表：在车削工件时用来测量工件是否垂直。3.5 工艺方案的制定工艺方案的制定方案 1工序 1 锻造出毛坯150 x110工序

38、2 毛坯退火处理工序 3 钻 2-M8 螺纹孔工序 4 钻 5-14 孔，5-9 孔工序 5 钻侧面 M8 螺纹孔工序 6 钻 3-M6 螺纹孔工序 7 车端面,粗,精车外圆和内孔工序 8 粗,精铣固定座侧面轮廓工序 9 掉头粗,精车外圆和内孔工序 10 钳工去毛刺工序 11 入库方案 2工序 1锻造出毛坯150 x110工序 2毛胚退火处理工序 3粗车端面，外圆和内孔及掉头粗车外圆和内孔工序 4精车端面外圆和内孔及掉头精车外圆和内孔工序 5铣固定座侧面工序 6钻 5-14 孔，5-9 孔工序 7钻 3-M6 螺纹孔，及侧面 M8 螺纹工序 8钳工去毛刺工序 9检验工序 10 涂漆防锈工序 1

39、1 入库工艺方案的比较分析上述两方案的特点在于：方案二是先加工孔，然后以此孔为基准加工其它各处以孔作为定位基准加工时位置精度较易保证，而方案一是以面为基准加工其它面。可以看出以先加工孔，并且定位装夹等都比较方便。因此选择方案 23.6 切削用量与工时的计算切削用量与工时的计算3.6.1 工序工序 3:粗车端面粗车端面,外圆和内孔及掉头粗车外圆和内孔外圆和内孔及掉头粗车外圆和内孔工步 1 的切削用量:确定加工初始条件，即已知条件:本工序的工序内容：车端面加工零件材料，45加工设备，卧式车床,CA6140（1）选取加工刀具性能参数车刀几何形状:车刀几何形状，选择卷屑槽带倒棱前刀面，Kr=60，Kr

40、=10，o=6，o=12，=0，t=1.0mm，o1=-10，b1-0.4mm。卷屑槽尺寸为rBn=5mm，WBn=5mm，CBn=0.7mm（卷屑槽尺寸根据以后选择的进给量确定）,选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm（2）决定切削深度 ap根据本工序的加工余量的情况，可安排在 1 次走刀内铣削完，切削深度ap=3.5mm，及满足加工精度要求同时缩短工时。（3）决定进给量 fz按卧式数控车床,CAK6140 说明书选择,查阅机械加工工艺手册进给量表格，进给量可选取范围为 0.55 mm/r，本设计取 f=0.55 mm/r。确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进

41、行校验。根据卧式车床,CA6140 说明书，其紧急机构允许的进给力 Fmax=3530N。当钢的强度b=680810MPa,p4mm，0.8mm/r，kr=45，c=65m/min（预计）时，进给力为 Ff=1820N。切削时 Ff的修正系数为 koFf=1.0，kayf=1.0，kkrFf=1.11（见表 1.29-2）故实际进给力为Ff=18201.11N2020N由于切削是的进给力小于车床给机构允许的进给力，故所选 f=0.55mm/r 的进给量可用。（4）选择车刀磨钝标准及寿命车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，车刀寿命=60min。（5）确定切削速度切削速度0可根据公式计算，也可直接由

42、表中查出。当用硬质合金外圆车刀加工b=630700MPa45 时，p7mm，f0.8mm/r，切削速度的修正系数为 ktv=0.65，krv=0.92，！k=0.8，kv=1.0，kkv=1.0 故0=tkv=80.855m/minn=（10000）/D=（100080.855）/（103）r/min=250r/min根据卧式数控车床,CAK6140 说明书，选择no=250r/min这时实际切削速度c为c=（Dnc）/1000=（103250）/1000m/min=80.855m/min（6）确定机床型号并修正切削用量选取机床为卧式数控车床,CAK6140，查阅 机械加工工艺手册的性能参数。

43、当b=580970MPa，p4mm，f0.6mm/r 时，Po=3.4kW。切削功率的修正系数 kkrPc=kkrFc=0.94,koPc=koFc=1.0，故实际切削时的功率为 Pc=3.40.94kW=3.2kW。切削功率也可根据公式计算，这时 Po=Fcc/6104。式中 Fo查出，当b=580970MPa，p4mm，f0.6mm/r，o55m/min 时，Fo=3630N。切削力 Fc的修正系数为 kkrFc=0.94，koFo=1.0（表 1.28），Fo=36200.94N=3412N，故Pc=Fcc/6104=（341251/6104）kW=2.9kW根据卧式数控车床,CAK61

44、40 说明书，当 no=250r/min 时，车床主轴允许功率 PE=5.9kW，因 PcPE，故所选择之切削用量可在卧式数控车床,CAK6140 车床上进行。（7）计算基本工时：tm=L/nf式中L=l+y+，根据表车削时的入切量及超切量 y+=4.3mm 则 L=198mm，故tm=198/(2500.55)min=1.44min(8)小结总结上述 17 步计算所得的主要切削用量参数入下表所示：工工机床型号机床型号走刀次数走刀次数切削深度 mm切削深度 mm进给量 m/s进给量 m/s切削速度 m/s切削速度 m/s主轴转速主轴转速序序r/minr/min3卧式数控车床,CAK614013

45、.50.5580.855250表：工序 3 主要相关切削参数总汇工步 2 的切削用量:确定加工初始条件，即已知条件:本工序的工序内容：粗车外圆加工零件材料，45加工设备，卧式车床,CA6140（1）选取加工刀具性能参数车刀几何形状:车刀几何形状，选择卷屑槽带倒棱前刀面，Kr=60，Kr=10，o=6，o=12，=0，t=1.0mm，o1=-10，b1-0.4mm。卷屑槽尺寸为 rBn=5mm，WBn=5mm，CBn=0.7mm（卷屑槽尺寸根据以后选择的进给量确定）,选刀杆尺寸BH=16mm25mm，刀片厚度为 4.5mm（2）决定切削深度 ap根据本工序的加工余量的情况，可安排在 1 次走刀内

46、铣削完，切削深度 ap=3.5mm，及满足加工精度要求同时缩短工时。（3）决定进给量 fz按卧式数控车床,CAK6140 说明书选择,查阅机械加工工艺手册进给量表格，进给量可选取范围为 0.56 mm/r，本设计取 f=0.56 mm/r。确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据卧式数控车床,CAK6140 说明书，其紧急机构允许的进给力Fmax=3530N。当钢的强度b=680810MPa,p4mm，0.8mm/r，kr=45，c=65m/min（预计）时，进给力为Ff=1820N。切削时Ff的修正系数为 koFf=1.0，kayf=1.0，kkrFf=1.11（见表

47、1.29-2）故实际进给力为Ff=18201.11N2020N由于切削是的进给力小于车床给机构允许的进给力，故所选 f=0.56mm/r 的进给量可用。（4）选择车刀磨钝标准及寿命车刀后刀面最大磨损量取为 1mm，车刀寿命=60min。（5）确定切削速度切削速度0可根据公式计算，也可直接由表中查出。当用硬质合金外圆车刀加工b=630700MPa45 时，p7mm，f0.8mm/r，切削速度的修正系数为 ktv=0.65，krv=0.92，！k=0.8，kv=1.0，kkv=1.0 故0=tkv=65.94m/minn=（10000）/D=（100065.94）/（105）r/min=200r/

48、min根据卧式车床,CA6140 说明书，选择no=200r/min这时实际切削速度c为c=（Dnc）/1000=（105200）/1000m/min=65.94m/min（6）确定机床型号并修正切削用量选取机床为卧式数控车床,CAK6140，查阅机械加工工艺手册的性能参数。当b=580970MPa，p4mm，f0.6mm/r 时，Po=3.4kW。切削功率的修正系数kkrPc=kkrFc=0.94,koPc=koFc=1.0，故实际切削时的功率为Pc=3.40.94kW=3.2kW。切削功率也可根据公式计算，这时 Po=Fcc/6104。式中 Fo查出，当b=580970MPa，p4mm，f

49、0.6mm/r，o55m/min 时，Fo=3630N。切削力 Fc的修正系数为kkrFc=0.94，koFo=1.0（表 1.28），Fo=36200.94N=3412N，故Pc=Fcc/6104=（341251/6104）kW=2.9kW根据卧式数控车床,CAK6140 说明书，当 no=200r/min 时，车床主轴允许功率PE=5.9kW，因PcPE，故所选择之切削用量可在卧式数控车床,CAK6140 车床上进行。（7）计算基本工时：tm=L/nf式中L=l+y+，根据表车削时的入切量及超切量y+=4.3mm 则L=129.92mm，故tm=129.92/(2000.56)min=1.

50、16min(8)小结总结上述 17 步计算所得的主要切削用量参数入下表所示：工序工序机床型号机床型号走刀次数走刀次数切削深度 mm切削深度 mm进给量 m/s进给量 m/s切削速度 m/s切削速度 m/s主轴转速r/min主轴转速r/min3卧式数控车床,CAK614013.50.5665.94200表：工序 3 主要相关切削参数总汇工步 3 的切削用量:确定加工初始条件，即已知条件:本工序的工序内容：粗车内孔加工零件材料，45加工设备，卧式数控车床,CAK6140（1）选取加工刀具性能参数车刀几何形状:车刀几何形状，选择卷屑槽带倒棱前刀面，Kr=60，Kr=10，o=6，o=12，=0，t=