组合件2的数控车削加工工艺及程序设计所有专业(编辑修改稿)

组合件2的数控车削加工工艺及程序设计所有专业(编辑修改稿)内容摘要：

结构特点 组合件 2是一个技师职业技能鉴定样例，它包括了几乎全部的数控车床上的各种技能，能很好的考验技师们的掌握情况。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 10 件 1的右端是一个直径 24mm 的外圆和一个半径为 20mm 和 10mm 的椭圆弧。 中间是夹角 40 度的梯形槽，左端是一个圆弧还有两个直径 24mm 的内孔和 的内螺纹。 件 2右端是 的外螺纹和一个 5X3 的槽，而左端外圆是一个特殊曲面还有一个直径 24 的内孔。 组合件 2 的材料及选材方法 材料：经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造（兼顾强度和韧性，同时考虑疲劳抗力）；一般轴类零件使用碳钢（便宜，有一定综合机械性能、对应力集中敏感性较小），如 3 4 50 钢，经正火、调质或 表面淬火热处理改善性能。 载荷较大并要限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时采用合金钢，如 20Cr、 40Cr、 40CrNi、 20CrMnTi、 40MnB 等。 对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用 20CrMnTi、 20Mn2B、 20Cr等低合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。 对高精度和高转速的轴，可选用 38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。 采用球墨铸铁和高强度灰 铸铁作曲轴的材料。 选材原则： 根据载荷大小、类型等决定：主要受扭转、弯曲的轴，可不用淬透性高的钢种；受轴向载荷轴，因心部受力较大，应具有较高淬透性。 毛坯材料性能分析 由本课题的设计指导书知该零件材料为综合性能较好的 45钢， 45钢为中碳钢，经调质后，其硬度为 240280 HBS 左右，该硬度是机加工的最佳切削硬度，经调质后的 45钢具有良好的综合机械性能。 同时碳素结构钢在工程中应用最多，用于各种机器零件及各种工程结构。 轴类零件必须具有足够强度、硬度、耐磨性，故在下料以后采用正火处理提高强度、硬度，消除 应力，提高切削性能。 组合件 2 的毛坯选择 综上所述，组合件需承受交变载荷，故采用 45钢作为毛坯材质，再经正火处理使毛坯内部组织细密增加毛坯的强度。 手摇柄的材料和热处理 45 钢，技师考试的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，但组合件的尺寸要求不太高。 毛坯热处理 采用正火，细化晶粒，并使金属组织均匀。 零件的加工工艺分析 唐 山 学 院 毕 业 设 计 11 工艺分析 工艺分析即拟定加工方案。 它是程序编制首要解决的问题，也是编制程序的工艺依据。 工艺分析直接影响数控机床加工质量、生 产效率以及加工成本，因此，在充分分析研究的基础上，提出多种方案分析比较，然后选择一种符合数控机床加工原则（优质、高效、低成本）的加工路线来加工该零件。 工序顺序的安排 加工路线的确定原则 : （ 1）保证被加工工件的精度和表面粗糙度原则 （ 2）加工路线最短，减少空行程原则 （ 3）尽量简化数值计算工作量原则 （ 4）充分使用指令功能，简化加工程序原则 综合考虑装夹方便以及加工容易实现，制定以下 工序顺序 ： 加工件 1 左端 —— 用专用夹具加工件 1右端 —— 加工件 2右端 —— 专用夹具加工件 2 左端。 在安排工序顺序时，还 应注意下面几点： ① .外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。 ② .就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。 但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。 ③ .花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。 如在精车之前就铣出键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也 难以控制键槽的尺寸精度。 ④ .因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。 ⑤ .主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。 检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。 设备的选择 根据零件的结构特点选择机床的类型 一般根据零件的加工精度，表面粗糙度，工件材料的性质，结构形状，尺寸，生产条件及特殊要求来正 确选择数控加工机床，本零件为一典型特殊曲面零件，因此本零件选择数控车床进行加工。 根据零件的外形尺寸选测机床的规格 本零件为一特殊零件，由外圆、特殊曲面、内外螺纹、槽、椭圆、圆弧及内孔构成，其表面粗糙度要求较高。 毛坯尺寸为 φ 117 60mm和 φ 60 60mm，故选用车床型号为 FANUC CK6150。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 12 根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级 从经济型考虑在工件精度及表面粗糙度要求可以保证的情况下，应选择相对便宜的设备。 1） 件 1 的要求粗糙度均为 mRa  2）件 2 特殊曲面和内孔尺寸粗糙度要求为 mRa  ，其余为 Ra= 加工完毕去毛刺。 因为工件加工表面精度要求较高，综合上述条件机床型号定为： FANUC CK6150。 零件定位基准及装夹方式的确定 定位基准的选择 在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面的加工顺序安排都有很大影响 ，因此 选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。 在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来 定位，这种定位基准称为粗基准。 在以后的工序中，可以采用经过加工的表面来定位，这种定位基准成为精基准。 综上所述 选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。 1)精 基准的选择 选择精基准应考虑的主要问题是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置度，以实现装夹方便、可靠、准确。 根据 基准统一原则 应采用同一基准定位加工零件尽可能多的表面。 所以以夹具的外表面为精基准。 2）、 粗基准的选择 要保证用粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准的定位使后续各 被加工表面具有均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置度。 根据粗基准的选择原则，对于零件的分析如下： (1)作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定的面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。 (2)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。 所以 该零件应首先选择以外圆为粗基准。 定位原件的选用 加工件 1 时，先加工零件的左端，所以左端加工完后，无法被三爪卡盘夹住，无法定位，由于是小批量生产，所以准备专用夹具。 唐 山 学 院 毕 业 设 计 13 件 1 的夹具 加工件 2 时也是先加工右面然后用专用夹具装夹右面加工左端。 件 2的夹具 夹具应具备以下几个要求： ① 夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定； ② 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各个表面的加工，确保刀具有足够的运行空间； ③ 有足够的钢性，避免震动与夹压变形； ④ 方便排屑。 根据上叙夹具的选择原则， 结合本零件实际情况特殊曲面加工故采用三爪卡盘和专用夹具装夹。 60855x3305024402013唐 山 学 院 毕 业 设 计 14 工件的定位是通过工件表面上的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触实现。 对定位元件有以下要求： ① 足够的精度； ② 足够的强度和钢度； ③ 耐磨性好； ④ 工艺性好。 综上所述此零件加工 选择主轴轴线定位基准。 选择刀具及对刀 刀具的 分类 数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。 模块化刀具是发展方向。 发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。 事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。 （ 1）从结构上可 分为 ① 整体式 ② 镶嵌式 可分为焊接式和机夹式。 机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位； ③ 减振式 当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具； ④ 内冷式 切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部； ⑤ 特殊型式 如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。 （ 2）从制造所采用的材料上可分为 ① 高速钢刀具 高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。 高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适 于各种特殊需要的非标准刀具。 ② 硬质合金刀具 硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。 硬质合金刀片有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。 硬质合金刀片按国际标准分为三大类： P类， M 类， K类。 P 类 —— 适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的 YT 类） M 类 —— 适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的 YW 类） MS 类 —— 适于加工耐热合金和钛合金 K类 —— 适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的 YG 类） KN 类 —— 适于加工铝、非铁合金 KH类 —— 适于加工淬硬材料 ③ 陶瓷刀具 ④ 立方氮化硼刀具 ⑤ 金刚石刀具 （ 3）从切削工艺上可分为 ① 车削刀具 分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。 机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。 机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。 常规车削唐 山 学 院 毕 业 设 计 15 刀 具为长条形方刀体或圆柱刀杆。 方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。 圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。 它 们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。 在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是 “ 插入快换式系统 ”。 它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。 数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。 刀具的选择及切削参数的选择 选择刀具通常要考虑工件材质加工轮廓类型机床允许的切削用量 和刚性以及刀具耐用等因素。 数控加工不仅要求刀具的精度 高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。 车刀是完成车削加工所必需的工具。 它直接参与从工件上切除余量的车削加工过程。 刀具选择是数控加工工序设计中的重要内容之一。 刀具选择合理与否不仅影响到机床的加工效率，而且还直接影响到加工质量。 选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 选择刀具主要考虑如下几方面的因素： （ 1） 一次连续加工的表面尽可能多； （ 2） 在切削加工过程中，刀具不能与工件轮廓发生干涉； （ 3） 有利于提高加工效率和加工表面质量； （ 4） 有合理的刀具强度和寿命 根据本课题的需要，加工过程中应选择 的 车刀分别是： 90 度 刀 、 0 度外圆车刀、麻花钻、 5mm的切槽刀和 4mm的内切槽刀、螺纹刀、內车刀、 35 度菱形车刀 粗车大端特殊曲面和外螺纹时用 60176。 尖刀，刀具半径取 ，精车特殊曲面时用 35176。 刀，刀具半径取 ，车外圆时用 90176。 外圆车刀，粗车刀具半径取 1.2mm，精车时取 ，切断时用刀宽为 5mm的切断刀。 钻孔时选用直径为 23mm的高速钢直柄麻花钻，标准代号为 GB/，扩孔时选用直径为 24mm的高速钢直柄麻花钻，标准代号为 GB/。 确定数控刀具卡如下表： 组合件 2 的数控刀具卡片 唐 山 学 院 毕 业 设 计 16 产品名称或代号 组合件 2 零件名称 零件图号 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 刀尖半径mm 备注 1 T01 90176。 外圆粗车刀 1 粗车件 1 件2 外圆 2 T02 90176。 外圆精车刀 1 精车件 1 件2 外圆 3 T03 内孔刀 1 件 1 件 2 扩孔 1..2 4 T04 内螺纹刀 1 车削件 1 内螺纹 5 T05。