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1、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52.1 杯轴零件图 52.2 零件的结构工艺性分析 52.3 毛坯的确定 62.4 主要加工表面方法的确定 72.5 定位基准和夹紧方案的确定72.6 工艺路线的拟定 8第三章杯轴零件的数控加工工序设计93.1加工余量的确定103.2切削用量的确定113.3刀具的挑选 113.4夹具的挑选 123.5加工设备的选用133.6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 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
2、数控加工工序卡片2829 / 29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anddothe deal.Therefore the programming process analysis and process design is a very important work.Parts of the design for the cup axis, it is the shock absorber
3、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 requirements in detail the parts of the CNC machining process analysis, based on the results of the analysis to identify the parts of the pr
4、ocessing 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 the preparation of the parts ofthe CNC card processing, CNC machining processesand tool card and other cards, finally, the use of the pr
5、eparation of the manual programming of CNC parts processingAnd the use of digital simulation software for process simulation.Keywords: NC machining process simulation analysis of process design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
6、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
7、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
8、其外形特点来看，它是一个典型的轴类零件；本文依据该零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；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：001 未注倒角 1 45 ，锐角倒钝 0.2 452. 未注公差尺寸按 GB1804-M3. 端面答应打中心孔4. 不准用砂布及锉刀等修饰表面图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4
9、5 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
10、，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；如图 2.1 所示的杯轴零件图，应
11、采纳热轧圆钢的毛坯 48mm的外圆作为粗基准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（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
12、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
13、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. 次序的支配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
14、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
15、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
16、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
17、半精加工和精加工时 , 进给量比粗加工不行太小 , 否就不仅降低加工效率 ,而且影响加工质量；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；依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=1000100/ 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，数控机床主轴转速比一般机床高1-2 倍，
18、 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. 良好的切削性能；现代数控机床正向着高速
19、、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 5m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；除了不断进展常用的高速钢和硬质合金钢材料外，涂层硬
20、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 7m）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 ；2 号刀：机夹镗刀 硬质合金可转位刀片，主偏角 Kr 大于 90 度、刀杆直径为12；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； 钻孔刀： 15.5 锥柄麻花钻 ；3.4 夹具的挑选由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置
21、，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；但需要留意的是，用三
22、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1 为装夹零件右端加工零件左端内外型面和工序2 掉头装夹零件左端加工零件右端内外型面；具体工序、工步划分如下：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
23、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；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SK0555
24、4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1O0001SC6150型数控车床机加工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*mm.r-1 ） 量/mm1车平左端面T18000.10.52钻 15.5 的孔左端外轮廓3粗车加工零件内孔的X轴的精加工余4粗镗加工量应为负值零件内孔的5精镗加工6左端轮廓精加工编制吴惠敏审核批准8. 用 1 号刀采纳 G70 进行零件左端面的轮廓循环精加工；6000.150T16000.151T26000.121T29000.080.2T112000.08工序 2：掉头装夹零件左端加工零件右端内外型面
25、9. 卸下工件用铜皮包住已加工过的 48 的外圆, 帮料伸出卡盘外约 50mm找,正后加紧；10. 用 1 号刀车车端面并掌握总长在112 0.5mm内；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2O0002SC6150型数控车床机加工车间心卡盘主轴转速进给速度背吃刀工步号
26、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FANUCSC615型0 数控车床；具体程序如下：参考程序： 采纳 FANUC- OTD系统编程 , 外置刀架 程序一 N10G99 G97 M03 S800主轴正转 , 转速为 800 转每分钟 N20T0101 M08换 T01 并建立刀补 , 开冷却液 N30G00 X51Z0快速接近工件端面的径外向 , 预备车端面 N40G01 G99X-1 F0.1车端面 , 采纳转进给 , 进给速度为每转0.1mm N50G00
27、 X51Z3快速移动至循环起点 N60G71 U1R2N70G71 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 N80G01X44S1200F0.1 精车时主轴转速为 1200 每分钟, 进给速度为每转 0.1mm N90Z0预备倒角 N100N110X48Z-22Z-2倒角 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 X47.9
28、85 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 T0100M05M09 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 T0202 M08换 T02 并建立刀补 , 开冷却液 N200 M03S600主轴正转 , 转速为 600 转每分钟 N210 G00 X15Z2快速移动至循环起点 N220 G71 U1 R0.5采纳 G71循环, 进刀量为 1mm退, 刀量为 2mmN230 G71 P24
29、0 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 N260X20Z-28镗锥面N270N280Z-45X16镗 20 的孔镗台阶面 N290Z-50镗 16 的孔 N300G00Z150轴向退刀 N310 X150径向退刀 N320 /M05 M09 T0200 N330 /M00
30、 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 N340 /T0202 M03 S800 M08 重新用 T02 号刀及刀补 , 主轴正转 , 转速为 800 转每分钟 ,开冷却液 N350/G00X15 Z2快速移动至循环起点 N360N370G70G00P240 Q290 Z150从N240到 N290的粗镗孔进行精加工 轴向退刀 N375X150径向退刀 N380T0200 M05 M09取消 2 号刀补, 主轴停止 , 冷却液关 N390M03 S600主轴正转 , 转速为 600 转每分钟 N400T0101 M08换 T01 并建立刀补 , 开冷却液
31、 N410G00 X51 Z3快速移动至循环起点 N420G70 P80 Q150从 N80到 N150的粗车进行精加工 N430 G00 X150 Z150回换刀点 N440 M05 T0100 M09取消 2 号刀补, 主轴停止 , 冷却液关 N450 M30程序终止 程序二N10M03S800主轴正转 , 转速为 800 转每分钟 N20T0101 M08换 T01 并建立刀补 , 开冷却液 N30G00X51Z0快速接近工件端面的径外向, 预备车端面 N40G01 G99 X-1 F0.1 车端面 , 采纳转进给 , 进给速度为每转0.1 mm N50G00X51Z3快速移动至循环起点
32、 N60G71U1 R2采纳 G71 循环, 进刀量为 1mm退, 2mm 刀量为N70G71P80 Q130 U0.5W0.1 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 N80G00X28S1200F0.1 精车时主轴转速为1200 每分钟 , 进给速度为每转 0.1mm N90G01 Z0预备倒角 N100X31.85 Z-2N110Z-30N120X36N130X48Z-42N140/ G00 X150 Z150倒角 车 31.85 的外圆 车台阶面 车锥面 回换刀点 N150/ M05 M09主轴停止
33、 , 冷却液关 N160/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 N170 / M03 S600主轴正转 , 转速为 600 转每分钟 N180 / T0101 M08换 T01 并建立刀补 , 开冷却液 N190 /G00 X51 Z3快速移动至循环起点 N200 G70 P80 Q130 从 N80到 N130的粗车进行精加工 N210 G00 X150 Z150 回换刀点 N220 T0100取消 1 号刀补N230S400主轴转速为 400 转每分钟 N240T0303换 T03 并建立刀补 N250G00 X35Z30预备切槽 N260G01
34、X28F0.05切槽, 进给速度为每转 0.05mm N270G04 X8暂停 8 秒N280G00X150径向退刀 N290Z150轴向退刀 N300T0300取消 3 号刀补N310S300主轴转速为 300 转每分钟 N320T0404换 T04 并建立刀补 N330G00 X35 Z4快速移动至循环起点 , 导入量为 4N340G92X31.1Z-28 F2 切螺纹, 导程为 2, 第一刀, 导出量为 2N350X30.5其次刀N360X29.9第三刀N370X29.5第四刀 N380X29.4第五刀 N390X29.4光整加工 N400X29.4光整加工 N410G00 X150Z150回换刀点 N420T0400取消 4 号刀补N430M05 M09主轴停止 , 冷却液关 N440M30程序终止 1011编程时的留意事项：1. 用 G71 循环时，精加工程序段第一个程序段中不能