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1、典型零件加工工艺分析目录前言内容摘要一、 轴类零件、轴套零件的简单概述（1）轴类零件的分类和功用（2）轴类零件的技术要求1 尺寸精度2 形状和位置精度3 表面粗糙度 （3）轴套的功用和结构特点 （4）套类零件的技术特点 1 尺寸精度 2 相互位置精度 3 几何形状精度 4 表面粗糙度二、数控加工工艺分析和数控加工过程中的主要内容 （1）对零件图纸进行数控加工的工艺分析 （2）零件图纸的数学处理及编程尺寸设定的确定 （3）数控加工工艺方案的制定 (4) 工步、进给路线的确定 (5) 刀具、夹具、量具的选择和设计 (6) 切削参数的确定 (7) 编写工艺卡片三、零件的编程和仿真操作 (1) 掌握编
2、程指令、并操作(2) 熟练操作仿真系统(3) 输入程序、仿真加工四、数控加工配合件 (1) 熟悉控制面板和基本操作 (2) 输入程序和验证程序 (3) 对刀、给刀补及加工五、零件精度分析总结参考文献前言先进制造技术从广义上而言包括了现代设计理念和方法、先进的加工技术、先进的制造自动化技术和先进的生产管理模式。而机床数控技术正是先进的制造自动化技术最核心的技术之一。机床数控技术已经历了五十多年的发展历程，它不仅给传统的制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着技术水平的提高和应用领域的不断扩大，对其他重要行业的发展也起着越来越重要的作用。当今世界各国制造业广泛采用并发展机床数控
3、技术，提到制造能力与自动化水平，以期在激烈的国际竞争中处于领先地位。数控加工技术是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺方法，它是一种能效高、优质的实现产品零件加工的有关理论，方法与实践技术。数控加工技术是自动化、柔性化、敏捷化和数字化制造加工的基础与关键技术。数控机床的运动可控性为数控加工提供了硬件基础，但数控机床是按照提供给他的指令信息加工程序来执行运动的，因此数控加工工艺的的制定和零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节，是获得合格零件的保证。数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代
4、原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。数控加工技术之所以得到了迅猛发展是因为与普通机床加工相比，它具有以下几个方面的特点：1.具有加工复杂形状零件的能力。复杂形状零件在飞机、汽车、造船、模具、动力设备和国防军工等制造部门具有重要的地位，其加工质量直接影响整机产品的性能。2.具有良好的加工柔性。可适应不同品种的零件加工同时非常适应多品种、变批量 、短周期的现代生产需要。3.加工精度高，质量稳定4.生产效率高，劳动强度低5.有利益生产管理的现代化论文摘要本文主要以典型轴套类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析，主
5、要针对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。还重点对轴套零件的加工艺进行了分析。关键字：轴 轴套 工艺 分析 加工 程序 切削用量 公差 刀具 方案 测量 精度一、轴类零件、轴套零件的简单概述（1）轴类零件的分类和功用 1)分类：按轴结构形状，轴可以分为光轴、阶梯轴、花键轴、空心轴、半轴、十字轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴。 2)功用：轴类零件是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动
6、件，以传递扭矩。（2）轴类零件的技术要求 1) 尺寸精度：在公差范围内，实际尺寸与公称尺寸的差距，越小精度越差，超过了公差范围是不合格。尺寸精度的设计包括基准制、标准公差等级和配合种类三方面的选择。 2）形状和位置精度：零件在加工过程中，由于机床、夹具、刀具、工件系统存在一定的几何误差，以及加工中出现的受力变形、热变形、振动、刀具磨损、工件材料内应力变化等影响，会使被加工零件的几何要素不可避免地产生误差，这些误差包括尺寸误差、形状上的误差（包括宏观几何形状误差、波度和表面粗糙度）和位置误差，其中宏观几何形状误差简称形状误差，形状误差和位置误差统称形位误差。 3）表面粗糙度：表面粗糙度是指加工表
7、面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面： 1 表面粗糙度影响零件的耐磨性。2 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。3 表面粗糙度影响零件的疲劳强度。4 表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。5 表面粗糙度影响零件的密封性。6表面粗糙度影响零件的接触刚度。7影响零件的测量精度。此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动的阻力、导体表面电流的流通等都会有不同程度的影响
8、。（3）轴套的功用和结构特点 1）功用：套类零件是机械加工中经常碰到的一类零件，其应用和广泛；套类零件通常起支承和导向作用。 2）套类零件结构上有共同的特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外回转面；零件的壁厚较薄易变形；长径比L/D1等。（4）套类零件的技术特点 1） 尺寸精度：内孔是套类零件起支承作用或导向作用的最主要表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞等相配合。内孔直径的尺寸精度一般为IT7，精密轴套有时取IT6，油缸由于与其相配合的活塞上有密封圈，要求较低，一般取IT9。 外圆表面一般是套类零件本身的支承面，常以过盈配合或过渡配合同箱体或机架上的孔连接。外径的尺寸精度通常为IT6IT
9、7。也有一些套类零件外圆表面不需加工。 2） 相互位置精度：内孔的形状精度，应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1213，甚至更严。对于长的套件除了圆度要求外，还应注意孔的圆柱度。 外圆表面的形状精度控制在外径公差以内。 3） 几何形状精度：当内孔的最终加工是在装配后进行时，套类零件本身的内外圆之间的同轴度要求较低；如最终加工是在装配前完成则要求较高，一般为0.010.05mm。当套类零件的外圆表面不需加工时，内外圆之间的同轴度要求很低。 套孔轴线与端面的垂直度精度，当套件端面在工作中承受载荷或不承受载荷但加工中是作为定位基准面时，其要求较高，一般为0.010.05mm。 4）
10、表面粗糙度：为保证套类零件的功用和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度Ra值为2.50.16m，有的要求更高达Ra0.04m。外径的表面粗糙度达Ra50.63m。二、数控加工工艺分析和数控加工过程中的主要内容（1）对零件图纸进行数控加工的工艺 配合零件图件1件2 在数控机床上加工配合零件，材料为45钢，毛坯为直径70外圆不加工，用于零件装夹。分析零件图，可以看出该零件主要由外圆柱面、圆弧面、槽、椭圆、螺纹、倒角几种表面组成，且零件的尺寸精度、形状精度、位置精度以及表面粗糙度要求不高，满足数控CK6142型车床的加工范围，因此采用CK6142型数控车进行加工。因为零件的毛坯尺寸为直径60，加工后最小部分
11、的尺寸为0，加工余量大，古将加工过程分为粗加工阶段和精加工阶段，还有椭圆表面需要用到宏程序，编程时采用固定循环指令G71、G72和G70。（2）零件图纸的数学处理及编程尺寸设定的确定 1）数值换算 1 标注尺寸换算 图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致时，应将图样上的尺寸基准、尺寸换算为坐标系的尺寸，在进行下一步数学处理工作。 2 尺寸链解算 在数控加工中，除了需要通过尺寸链解算得到，故尺寸链解算是数学处理中的一个重要内容。 2）坐标值计算 1 基点的直接计算 构成零件轮廓的不同几何素线的交点或切点为基点，它可以直接作为其运动轨迹的起点或终点。基点的直接计算是根据加工程序段的要求，计算每
12、一条运动轨迹（线段）的起点或终点在选定坐标系中的各坐标值和圆弧运动轨迹的圆心坐标系。积淀计算方法简单，一般根据零件图样所给已知条件人工完成。 2 节点的拟合计算 当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时，在加工程序的编制中，常常需要用直线或圆弧去近似代替非圆曲线，称为拟合。拟合线段的交点或切点就称为节点。（3）数控加工工艺方案的制定 工件采用三爪自定心卡盘进行定位与夹紧。由于需要掉头加工，因此需要装夹两次，并且工件装夹时的夹紧力要适中，既要防止工件的变形与夹伤，又要防止工件在加工过程中产生松动。 根据轴套类零件的加工工艺，安排其工艺路线如：件1 1 车端面R12的圆弧面1
13、:10的锥度32.1外圆50外圆（粗车和精车） 2 车一个单边角度为20的梯形槽 3掉头装夹钻22孔车端面镗34内孔镗28.25内孔镗26内孔（粗车和精车） 4车32.25的退刀槽 5车M301.5-6H螺纹件2 1车端面倒角29.8外圆34外圆 2 掉头装夹钻22孔车端面1:10锥度镗25内孔件1和件2组合 1 走长半轴长为45，短半轴长为28的椭圆50的外圆 2 车宽度为8的槽(4) 工序、工步、进给路线的确定 1) 工序的划分原则 1基面先行原则 2先粗后精原则 3先主后次原则 4先面后孔原则 2）工步的划分原则 1同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加表面按先粗加工后精加
14、工分开进行。 2对于既有铣削面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔。 3按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。 3）进给路线的确定 1保证零件的加工精度和表面粗糙度 2使走刀路线最短，减少空行程时间，提高加工效率。 3 最终轮廓一次走到完成。 (5) 刀具、夹具、量具的选择和设计 1）刀具的选择 当代所用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石。 1 根据数控加对刀具的要求，选择刀具材料的一般原则是尽可能选择硬质合金刀具。只要加工情况允许选用硬质合金刀具，就不用高速钢刀具。 2 陶瓷不仅用于加工各种
15、铸铁和不同钢料，也适用于加工有色金属和非金属材料。 3 金刚石和立方氮化硼都属于超硬刀具材料，它们可用于加工任何硬度的工件材料，具有很高的切削性能，加工精度高，表面粗糙度。一般可用切削液。 4 从刀具的结构应用方面，数控加工应尽可能采用镶块式机夹可转位刀片一以减少刀具磨损后的更换和预约时间。 5 选用涂层刀具以提高耐磨性和耐用度。 (6) 切削参数的确定 切削用量是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。 1 切削速度：粗车时，因背吃刀量和进给量都较大，应选较低的切削速度，精加工时，选择较高的切削速度；加工材料强度硬度较高时，选较低的切削速度，反之取较高切削速度；刀具材料的切削性能越好
16、，切削速度越高。 2 进给量：粗加工时，根据工件材料、车刀导杆直径、工件直径和背吃刀量等因素进行选取。精加工和半精加工时，可根据加工表面粗糙度要求，同时考虑切削速度和刀尖圆弧半径进行选取。 3 背吃刀量：背吃刀量的选择根据加工余量确定。切削加工一般分为粗加工、半精加工和精加工几道工序，各工序有不同的选择方法。 (7) 编写工艺卡片 数控加工工艺分析与工艺设计的主要内容有： 1 选择适合在数控车床上加工的零件，确定工序内容； 2 分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工步的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等； 3 设计数控加工
17、工序，如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削量的确定等等； 4 调整数控加工工序的程序，如对刀点、换刀点的选择、走到路线的确定、刀具的选择、刀具的补偿； 5 分配数控加工的容差； 6 处理数控机床上部分工艺指令； 7编制数控加工工艺文件；配合件数控加工工序卡零件名称配合件夹具名称传输设备车间零件图号件1、件2三爪卡盘和自制心轴CJK6240数控车数控中心工步号工步内容（尺寸单位mm）刀具号及类型（/mm）主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/min）001加工外轮廓面T01 外圆50刀片、4号刀柄（粗车）600（精车）1000（粗车）0.2（精车）0.1002加工梯形槽 T
18、O2 宽度为4 4000.05003加工内孔轮廓 T01 内孔45镗刀 （粗车）600（精车）1000（粗车）0.2（精车）0.1004加工退刀槽 T02 内割槽刀、槽宽2 400 0.05005加工内螺纹T03 内螺纹60刀片 350 1.5006加工外轮廓 T01 外圆50刀片、4号刀柄 （粗车）600 （精车）1000（粗车）0.2（精车）0.1007加工退刀槽 T02 宽度为4 400 0.05008加工外螺纹 T03 外螺纹60刀片 350 1.5009加工椭圆和外圆 T04 外圆30刀片、4号刀柄（粗车）600（精车）1000 （粗车）0.2 （精车）0.1010加工为8的槽 T0
19、2 宽度为4 400 0.05011加工内轮廓 T01 内孔45镗刀 （粗车）600 （精车）1000 （粗车）0.2 （精车）0.1总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通车床加工相似。三、零件的编程和仿真操作(1) 掌握编程指令、并操作 1 准备功能（G功能） 准备功能又称G功能，它是使机床或数控系统建立起来某种加工方式的指令，包括坐标轴的基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环、公英制转换等。准备功能用地址G加两位数组成，简称G代码，ISO标准中规定准备功能有G00至G99共一百个常见的代码。 G代码分为模态代码和非模态代码两种。模态代码又称续效代码，是指该G代码在一个程序段中一经
20、指定就持续有效，直到后续的程序段中出现同组的G代码时才有效。非模态代码又称非续效代码，是指只有在写有该代码的程序中有效，下一段程序需要时必须重写。 1） G00定位（快速移动） 2) GO1直线切割 3） G02圆弧插补（CW，顺时针） 4） G03圆弧插补（CCW，逆时针） 5） G04暂停 6) G70精加工循环 7） G71内外圆粗车循环 8） G72台阶粗车循环 9） G76螺纹切削复合循环 10） G92螺纹固定切削循环 11） G96恒线速度控制 12) G97恒线速度控制取消 13） G98每分钟进给 14） G99每转进给 2 刀具功能（T功能）刀具功能也称T功能或T指令，在自
21、动换刀的数控机床中，该指令来选择所需的刀具，同时以用来选择刀具偏置和补偿。T功能由地址符T加四位数字是组成，前两位表示刀具号，后两位表示补偿号。如:T0303表示选择3号刀具和3号刀具长度补偿值及刀尖圆弧半径补偿值；T0300表示选择3号刀具，取消刀具补偿。 3主轴速度功能（S功能） 主轴转速功能也称S功能或S指令，用来指定主轴速度。S功能由地址码S加数字组成，数字表示主轴转速的大小，速度单位可以为m/min或r/min，分别G96和G97指令来设置。如G97 S1000表示主轴转速为1000r/min，G96 S120表示主轴转速为120m/min。 4 进给功能（F功能） 进给功能也称F功
22、能或F指令，用来指定刀具相对于工件运动的速度或螺纹导程。F是指令由地址码F加数字组成，数字表示进给速度大小，进给速度的单位为mm/min或mm/r，分别由G98和G99指令来设置。如G98 F200表示进给速度为200mm/min。 5 辅助功能（M功能） 辅助功能又称M功能是用来控制机床或系统开关功能的一种命令。辅助功能包括程序的停止或暂停、主轴正转或停转、冷却液开关、换刀。M功能由地址码M加两个数字组成。 1） M02程序结束，光标不复位 2） M30程序结束，光标复位 3） MO3主轴正转 4） M04主轴反转 5） M05主轴停转 6） M08打开切削液 7） M09关闭切削液 8） M98子程序调用 9） M99子程序调用结束(2) 熟练操作仿真系统(3) 输入程序、仿真加工
