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花形燈塔零件車銑配合的數(shù)控工藝分析
指導教師：伍倪燕
2008 級數(shù)控技術(shù)專業(yè) 學號 200810759 姓名 鄭武
摘 要
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化發(fā)展。數(shù)控加工的應用成突飛猛進之勢，社會上對數(shù)控加工技術(shù)的要求業(yè)更高。本設計從圖樣設計開始到零件加工結(jié)束說明了零件工藝設計。體現(xiàn)了數(shù)控加工的高精度、高效率、高柔性等特點，提高了勞動效率和加工精度，減小了勞動強度。
本設計從數(shù)控加工的工藝分析、程序的編制，簡單論述了型腔零件與軸類零件配合的基本加工工藝，以及在加工中應該注意的工藝問題。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車銑；數(shù)控加工；工藝分析
Flower-shaped lighthouse milling parts with the CNC Machining process analysis
Tutor: Wu Ni Yan
NC Technology 2008 No.200810759 Name :Zheng Wu
Abstact
With the continuous development of science and technology, the development of CNC machine tools more and more quickly, CNC machine tools also moving toward high performance, high accuracy, high speed, highly flexible and modular development. CNC machining applications into rapid momentum, the community on the requirements of NC in the industry higher. This design pattern design from the beginning to the end of the description of the part machining process design. Reflects the high precision CNC machining, high efficiency, high flexibility and other characteristics, improve labor efficiency and processing accuracy, reduce labor intensity.
This design from the NC machining process analysis, process of preparation, simple exposition of the cavity parts and shaft parts with the basic processing technology, and processing issues should pay attention to the process.
Key words: CNC Milling; NC; process analysis
目 錄
1 緒論 1
2 零件圖紙分析 2
2.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝 2
2.2 讀圖和審圖 3
2.2.1 零件圖分析 3
2.3數(shù)控加工內(nèi)容及要求 4
2.3.1 數(shù)控加工的內(nèi)容 5
2.3.2 數(shù)控加工內(nèi)容要求 5
3 工藝文件的編制 7
3.1 毛坯的種類選擇 7
3.2 毛坯形狀和尺寸的選擇 7
3.3 定位基準的選擇 8
3.4 裝夾方案的確定 8
3.5 工序的劃分及加工路線的確定 9
3.5.1 加工方案 9
3.5.2 工序的劃分 10
3.5.3 加工順序的安排 10
3.5.4 進給路線的確定 10
3.6 設備及切削用量的選擇 11
3.6.1 機床及工藝裝備的選擇 11
3.6.2 夾具的選擇 12
3.6.3 刀具的選擇 13
3.6.4 切削用量的選擇 13
3.7 切削液的選擇 16
3.8 工藝文件的制作 17
3.8.1 工藝過程卡 17
3.8.2工序卡 17
3.8.3 走刀軌跡分析 18
3.8.4 零件程序的生成 19
4 件一、件二的裝配 22
5 零件的加工步驟分析 23
5.1 回機床零點 23
5.2 建立工件坐標系 23
5.3 程序檢驗 23
5.4 自動運行 23
6 零件質(zhì)量分析 24
總 結(jié) 25
致 謝 26
參考文獻 27
附表一 28
附表二 30
花形燈塔零件車銑配合的數(shù)控工藝分析
指導教師：伍倪燕
2008 級數(shù)控技術(shù)專業(yè) 學號 200810759 姓名 鄭武
摘 要
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化發(fā)展。數(shù)控加工的應用成突飛猛進之勢，社會上對數(shù)控加工技術(shù)的要求業(yè)更高。本設計從圖樣設計開始到零件加工結(jié)束說明了零件工藝設計。體現(xiàn)了數(shù)控加工的高精度、高效率、高柔性等特點，提高了勞動效率和加工精度，減小了勞動強度。
本設計從數(shù)控加工的工藝分析、程序的編制，簡單論述了型腔零件與軸類零件配合的基本加工工藝，以及在加工中應該注意的工藝問題。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車銑；數(shù)控加工；工藝分析
Flower-shaped lighthouse milling parts with the CNC Machining process analysis
Tutor: Wu Ni Yan
NC Technology 2008 No.200810759 Name :Zheng Wu
Abstact
With the continuous development of science and technology, the development of CNC machine tools more and more quickly, CNC machine tools also moving toward high performance, high accuracy, high speed, highly flexible and modular development. CNC machining applications into rapid momentum, the community on the requirements of NC in the industry higher. This design pattern design from the beginning to the end of the description of the part machining process design. Reflects the high precision CNC machining, high efficiency, high flexibility and other characteristics, improve labor efficiency and processing accuracy, reduce labor intensity.
This design from the NC machining process analysis, process of preparation, simple exposition of the cavity parts and shaft parts with the basic processing technology, and processing issues should pay attention to the process.
Key words: CNC Milling; NC; process analysis
目 錄
1 緒論 1
2 零件圖紙分析 2
2.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝 2
2.2 讀圖和審圖 3
2.2.1 零件圖分析 3
2.3數(shù)控加工內(nèi)容及要求 4
2.3.1 數(shù)控加工的內(nèi)容 5
2.3.2 數(shù)控加工內(nèi)容要求 5
3 工藝文件的編制 7
3.1 毛坯的種類選擇 7
3.2 毛坯形狀和尺寸的選擇 7
3.3 定位基準的選擇 8
3.4 裝夾方案的確定 8
3.5 工序的劃分及加工路線的確定 9
3.5.1 加工方案 9
3.5.2 工序的劃分 10
3.5.3 加工順序的安排 10
3.5.4 進給路線的確定 10
3.6 設備及切削用量的選擇 11
3.6.1 機床及工藝裝備的選擇 11
3.6.2 夾具的選擇 12
3.6.3 刀具的選擇 13
3.6.4 切削用量的選擇 13
3.7 切削液的選擇 16
3.8 工藝文件的制作 17
3.8.1 工藝過程卡 17
3.8.2工序卡 17
3.8.3 走刀軌跡分析 18
3.8.4 零件程序的生成 19
4 件一、件二的裝配 22
5 零件的加工步驟分析 23
5.1 回機床零點 23
5.2 建立工件坐標系 23
5.3 程序檢驗 23
5.4 自動運行 23
6 零件質(zhì)量分析 24
總 結(jié) 25
致 謝 26
參考文獻 27
附表一 28
附表二 30
34
1 緒論
在數(shù)控機床加工工藝這個課題上，其涉及到的知識面非常廣闊，基本將我們在大專三年里所學知識綜合運用起來。從零件的設計，圖紙的繪制，機床的選擇，刀具的選擇，工藝文件編制，零件加工，精度的檢測到分析結(jié)果的全過程，將理論知識和實際操作緊密聯(lián)系起來。
進入20世紀90年代以來，隨著國際上計算技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術(shù)成就，使其朝著高速化、高精化、復合化、智能化、高柔性化及信息網(wǎng)絡化等方向發(fā)展。整體數(shù)控加工技術(shù)向CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）方向發(fā)展。
數(shù)控加工是具有代表性的先進制造技術(shù)，在模具、汽配等行業(yè)已普及。特別是近年來隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，企業(yè)對技能人才的需要越來越迫切，從而導致了人才嚴重匱乏。數(shù)控是當前的一項熱門實用技術(shù)?，F(xiàn)代高新技術(shù)企業(yè)急需大量的既有扎實的理論基礎又有較強動手能力的數(shù)控技術(shù)應用技能型人才。我們學院為適應社會對人才的需求，數(shù)控設備也是在不斷更新，目的是為了培養(yǎng)更多更強的技能型人才。
畢業(yè)設計是高等職業(yè)教育教學計劃的重要組成部分，是加強理論與實際相結(jié)合的實踐性教學環(huán)節(jié)，是各專業(yè)的必修課程，在學生完成所有專業(yè)課程學習、結(jié)合畢業(yè)實習進行。大學生活即將結(jié)束,我們也將迎接的最后一次考驗和競爭就是畢業(yè)設計。
這次畢業(yè)選題我選擇的是花形燈塔零件車銑配合的數(shù)控加工工藝分析。采用的是數(shù)控銑削加工技術(shù)和數(shù)控車削加工技術(shù)。它結(jié)合了我這三年所學的知識。如CAXA繪圖、數(shù)控編程技術(shù)、數(shù)控加工工藝、公差配合及技術(shù)測量、機械設計基礎等知識的應用。本設計從零件圖的設計、零件圖的分析、加工工藝路線的制定等進行了詳細的說明。
2 零件圖紙分析
2.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝
圖2-1就是本次設計的零件三維配合圖：
此次設計采用車銑結(jié)合，銑削件為花形底座，車削件為球形燈塔。
（1）數(shù)控車削加工是金屬切削機床中最常見的加工方法之一，其主要包括軸向切削和徑向切削，也可以對零件進行鉆孔加工與螺紋加工等。對于數(shù)控車床主要適用于軸類零件。該零件中的球形燈塔是一種典型的軸類零件，其輪廓主要由階梯軸和球形組成。因此適用于數(shù)控車床加工。
（2）數(shù)控加工中心的主要加工特點是工序集中，即工件在一次裝夾后，連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲加工等多道工序，其主要加工對象包括平面銑削和輪廓銑削，也可以對零件進行鉆、擴、鉸、锪和鏜孔加工與攻螺紋等。此設計中的花形底座加工工序多，適合在加工中心上加工，采取由粗到精的加工原則和加工流程，有利于達到零件加工質(zhì)量。
圖2-1 零件三維配合圖
2.2 讀圖和審圖
對于一張零件圖，要做到以下四點，才能真正了解零件的各項技術(shù)要求和裝配質(zhì)量要求：
（1）分析零件圖是否完整、正確，零件的視圖是否正確、清楚，尺寸、公差、表面粗糙度及有關(guān)技術(shù)要求是否齊全、明確。
（2）分析零件的技術(shù)要求，包括尺寸精度、行為公差、表面粗糙度及熱處理是否合理。過高的要求會增加加工難度，提高成本；過低的要求胡影響工作性能。兩者都是不允許的。
（3）尺寸標注應符合數(shù)控加工的特點。零件圖樣上的尺寸標注對工藝性有較大的影響。尺寸標注既要滿足這幾要求，又要便于加工。由于數(shù)控加工是以準確的坐標點來編制的，因而各圖形幾何要素間的相互關(guān)系（如相切、相交、垂直或平行等）應明確，各幾何要素的條件要充分，應無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。數(shù)控加工零件，圖紙上的尺寸可以不采用局部分散標注，用集中標注方法；或以同一基準標注，即標注坐標尺寸，這樣既便于編程，又有利于設計基準工藝基準與編程原點的統(tǒng)一。
（4）定位基準可靠。在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，可對零件進行雙面、多面的順序加工，因此以統(tǒng)一基準定位十分必要，否則很難保證兩次安裝加工后兩個面上的輪廓位置及尺寸協(xié)調(diào)。如鄰近沒有合適的孔，要設置工藝孔。如果無法制出工藝孔，可考慮以零件輪廓的基準邊定位或在毛坯上增加工藝凸耳，制出工藝孔，在加工完后除去。
綜上所述，此次設計的表面粗糙度不是很高，且主要表面和配合表面的表面粗糙度要求各不相同，降低了加工難度，提高了加工效率。零件的標注符合數(shù)控機床上加工的特點，定位基準可靠。
2.2.1 零件圖分析
本設計零件圖具體分析如下：
此設計為一個配合件，銑削件為件一，其毛坯尺寸120mm×120mm×30mm，毛坯材料為45號鋼，25～32HRC，如圖2-2。
車削件為件二，其毛坯尺寸長90mm×38mm的棒料，毛坯材料為45號鋼，25～32HRC。如圖2-3。
圖2-2銑削花形底座零件
圖2-3 車削燈塔球形零件
2.3數(shù)控加工內(nèi)容及要求
數(shù)控機床是一種可編程的通用加工設備，但是因設備投資費用較高，還不能用數(shù)控機床完全替代其他類型的設備，因此，數(shù)控機床的選用有其一定的適用范圍，適合加工較復雜且制造成本也較高的零件。
就上述而言，一般選擇數(shù)控機床，可按下列順序考慮：
（1）通用機床無法加工的內(nèi)容，應作優(yōu)選內(nèi)容，如內(nèi)腔成型面。
（2）通用機床難加工，質(zhì)量也難于保障的內(nèi)容應作為重點選擇內(nèi)容。
（3）通用機床效率低，工人勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存余力的能力上進行選擇。
2.3.1 數(shù)控加工的內(nèi)容
（1）零件上的曲線輪廓，指要求有內(nèi)、外復雜曲線的輪廓，特別是由數(shù)字表達式等給出的其輪廓為非圓曲線和列表曲線等的曲線輪廓。
（2）空間曲面，既由數(shù)學模型設計出的并具有三維空間曲面的零件。
（3）形狀復雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位。
（4）用通用機床加工難以觀察、測量和控制進給的內(nèi)、外凹槽。
（5）高精度零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求較高的零件。
以上幾種復雜的情況就適合在數(shù)控機床上加工。此次設計的零件具有復雜的曲線輪廓和普通機床無法保持進給的球形加工，所以選擇數(shù)控機床來加工。
2.3.2 數(shù)控加工內(nèi)容要求
根據(jù)圖紙2-2所示，其中有平面加工、圓弧輪廓加工及鉆孔沉臺等。由于形狀比較復雜，精度要求高，。為了保證加工精度，經(jīng)分析采用一次定位加工完成，按照基準面先行、先主后次、先粗加工后精加工、先面后孔的原則依次加工。
加工內(nèi)容要求：
（1）精銑正面，保證零件總高度為250-0.05mm，粗糙度Ra為6.3μm。；
（2）粗精銑圓凸臺；
（3）粗精銑花形凸臺；
（4）粗精銑φ35凹圓臺；
（5）粗精φ25的圓孔和銑鍵槽；
（6）鉆4×φ10的通孔；
（7）銑削4×φ14的沉頭孔；
件一為腔型加工零件，它的配合部位表面粗糙度Ra為3.2μm，其余為6.3μm。
根據(jù)圖紙2-3示，零件由外圓柱面、球形以及鍵槽組成，由于形狀比較復雜，又必須掉頭裝夾，故而增加了加工難度。為了保證加工精度，本次設計確定先將圖2-3的左端加工出來，繼而調(diào)頭裝夾，再加工零件的右端，最后銑鍵槽。
加工內(nèi)容要求：
（1）粗車左端面；
（2）粗車φ25的外圓；
（3）粗車φ35的外圓；
（4）精車φ25的外圓和φ35的外圓；
（5）調(diào)頭裝夾；
（6）粗車SR17.5的球形；
（7）倒角；
（8）精車SR17.5的球形；
3 工藝文件的編制
3.1 毛坯的種類選擇
材料制成零件必須滿足使用性能的要求，才能保證在工作中的安全可靠經(jīng)久耐用，因此必須分析零件的工作條件、受力狀況，分析零件主要失效形式，確定零件的使用性能要求，進而確定材料應具備的主要性能，再根據(jù)主要性能去選擇材料。
對于我的零件，從經(jīng)濟性和切削性能方面以及學院的設施材料上考慮，我選擇45號鋼。該材料經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后既有良好的綜合力學性能，加工零件的表面光潔度較好，又有較高的強度、硬度和較好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳鋼中應用最廣泛的一種。
就該零件的材料，使用調(diào)質(zhì)處理(淬火加高溫回火)。處理后的硬度一般為28～33HRC，滿足零件加工要求。
3.2 毛坯形狀和尺寸的選擇
選擇毛坯形狀和尺寸總的要求是：減少多余浪費，實現(xiàn)少屑或無屑加工。因此，毛坯形狀要力求接近成品形狀，以減少機械加工的勞動量。但也有以下四種情況。
（1）采用鍛件，鑄造毛坯時，因鍛模時的欠壓量與允許的錯模量不等，鑄造時也會因砂型誤差、收縮量及坯的撓曲與扭曲變形量的不同也會造成加工余量不充分、不穩(wěn)定，所以，除板金屬液體的流動性差不能充滿型腔等造成余量的不等，此外，鍛造、鑄造后，毛坯不論是鍛件、鑄件還是型材，只要準備采用數(shù)控加工，其加工表面均應有較充分的余量。
（2）尺寸小或薄的零件，為便于裝夾并減少夾頭，可將多個工件連在一起，由一個毛坯制出。
（3）裝配后形成同一工作表面的兩個相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便，常把兩件合為一個整體毛坯，加工到一定階段后再切開。
（4）對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另行增加裝夾余量或者工藝凸臺、工藝凸耳等輔助基準。
由圖2-2和圖2-3分析，件一的成形尺寸為110mm×110mm×25mm,所以圖2-2的零件選擇120mm×120mm×30mm的板料，件二的成形尺寸為86mm×35mm ，故而選擇90mm×38mm的棒料。
3.3 定位基準的選擇
定位基準是工件在定位時所依據(jù)的基準。它的選擇原則是：盡量選擇在零件上的設計基準作為定位基準；一次裝夾就能夠完成全部關(guān)鍵精度部位的加工。
定位基準，是在加工中確定工件位置所用的基準，選擇基準應掌握五個原則：
（1）基準重合原則；
（2）基準統(tǒng)一原則；
（3）自為基準原則；
（4）互為基準原則；
（5）保證工件定位準確、加緊可靠、操作方便的原則。
此零件設計的定位基準與尺寸標注的基準相統(tǒng)一，這樣不僅有利于編程，同時也有利于設計基準、工藝基準與編程原點的相統(tǒng)一。
3.4 裝夾方案的確定
機床夾具的種類很多，按使用的機床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機床夾具等。按驅(qū)動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具和自夾緊夾具等。按專門化程度可分為通用夾具、專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具。車床主要用于加工內(nèi)外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)成型面、螺紋及端平面等。車床夾具的典型結(jié)構(gòu)如下：三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、花盤、心軸。
數(shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據(jù)被加工工件的特點可多種多樣。如：平口虎鉗、螺釘壓板。
該設計的花形底座(零件一)形狀比較復雜、尺寸精度要求較高，但輪廓面精度要求不是很高，所以如圖3-1所示可選用平口虎鉗，以兩側(cè)定位，零件先要加工上表面，加工完所需要后，翻轉(zhuǎn)夾持外輪廓，將夾持面銑掉。
圖3-1 件一的裝夾圖
球形燈塔(零件二)屬軸類零件，形狀較簡單、尺寸較小、加工工步也較簡單，所以只需選擇三爪卡盤即可如圖3-2。
圖3-2 件二的裝夾圖
3.5 工序的劃分及加工路線的確定
3.5.1 加工方案
加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機床加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。數(shù)控機床加工過程中，加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素影響，對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。這樣，才能使所制定加工方案合理，達到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低目。
制定加工方案一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理，制定以下兩種方案：
方案一：下料→銑3mm的夾持面→翻面夾持→粗銑上平面→精銑上平面→粗銑外輪廓→精銑外輪廓→粗銑凸臺→精銑凸臺→粗銑φ35的沉臺→粗銑φ25的鍵槽→精銑φ35的沉臺→精銑φ25的鍵槽→鉆φ10的通孔→銑φ14沉臺→銑掉夾持面。
方案二：下料→銑3mm的夾持面→翻面夾持→粗銑上平面→粗銑外輪廓→粗銑凸臺→粗銑φ35的沉臺→粗銑φ25的鍵槽→精銑上平面→精銑外輪廓→精銑凸臺→精銑φ35的沉臺→精銑φ25的鍵槽→鉆φ10的通孔→銑φ14沉臺→銑掉夾持面。
綜上所述，此設計采用先粗后精，程序段最少，走刀路線最短的加工要求，經(jīng)過兩種方案的對比，選擇方案一為加工方案。
3.5.2 工序的劃分
工序的劃分有很多種常見的劃分方法有：
（1）刀具集中分序法；
（2）以粗、精加工劃分工序；
（3）按加工部位劃分工序；
按照一般的加工工序，我制定先面后孔，先簡單再復雜的加工工序。
3.5.3 加工順序的安排
加工順序的安排應根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，結(jié)合定位和夾緊的需要一起考慮，重點應保證工件的剛性不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排應遵循一些原則：
（1）基準先行。上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。
（2）先面后孔，先簡單后復雜。
（3）先粗后精，粗、精分開。
（4）減少裝夾次數(shù)。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，最好接連進行，以減少重復定位次數(shù)、換刀和夾緊次數(shù)。
綜上所述，先加工作用定位基準的外部輪廓尺寸，及四周相鄰的邊作為定位基準。
3.5.4 進給路線的確定
本設計的進給路線包括平面內(nèi)進給和深度進給以及軸向進給三個部分。
對于零件一加工，外凸輪廓從切線方向切入，內(nèi)凹輪廓從過度圓弧切入。在加工過程中，對銑削平面槽型凹輪，深度進給有兩種方式：
（1）一種是在XY平面內(nèi)來回銑削逐漸進刀到指定深度。
（2）一種是先打一個工藝孔，然后工藝孔進刀到指定深度。
零件一采用第一種方式來進給。
對于零件二加工，進給路線有以下幾種：
（1）首先應快速走刀到達安全起刀點，一般應大于工件毛坯2-5mm以G00快速到達安全點。
（2）沿坐標軸的Z軸方向直接進刀。
（3）沿給定的矢量方向進行進刀。
在進刀過成中，這幾種方法都可以運用，所以任其選則一種，該毛坯是φ38mm棒料，就以GO0指令快速直線到達安全起刀點，大于毛坯5mm，取安全距離為φ43mm所在的線上。確定為加工零件時的循環(huán)進刀點。
3.6 設備及切削用量的選擇
3.6.1 機床及工藝裝備的選擇
在對機床的選擇中，我們應該考慮一些因素：
（1）機床規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應，及大件用大機床，小件用小機床。
（2）機床精度應與工件加工精度要求相適應。
在確定數(shù)控機床加工時應注意不同類型的零件應選用不同的機床，該零件屬于組合件。零件一和零件二分別是形狀復雜的平面類零件和軸類零件。
零件一有孔、薄壁、鍵槽，適于在立式加工中心上加工，選擇加工中心規(guī)格還要考慮工作臺的大小、坐標行程、坐標數(shù)量和主電機功率等因素。本零件選擇機床KVC650/1，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC 0i，該機床能實現(xiàn)三軸聯(lián)動控制，能保證刀具進行復雜表面的加工。
零件二左端是階梯軸，右端是球形，加工難度較大，所以選擇機床為CK-6132A普通型數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC 0i。其該機床的主要參數(shù)如下表3-1所示：
表3-1 機床主要參數(shù)
項 目
技術(shù)參數(shù)
床身上最大件回轉(zhuǎn)直徑
Φ320 mm
拖板上最大件直徑
Φ160 mm
最大工件長度
100 / 3000 mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍
70-2000 rpm
主軸通孔直徑
Φ38 mm
續(xù)表3-1
主軸內(nèi)孔錐度
MT5
主軸外端錐體錐度
D4
刀架刀位數(shù)
4
車刀刀桿最大尺寸
18x18
尾座套筒內(nèi)孔錐度
MT3
尾座套筒最大移動距離
100mm
主電機功率
2.2kw
車床外形尺寸（長×寬×高）
1800/2050X950X1680mm
車床毛重
840kg/1000kg
電機最小設定單位 步進/伺服
縱向（Z）
橫向（X）
0.01/0.001 mm
0.005/0.001 mm
刀桿快移速度
縱向（Z）
橫向（X）
3m / 7.6m / min.
2m / 7.6min.
3.6.2 夾具的選擇
零件一屬于平面類零件，應使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng)標準化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。這里我使用的是平口虎鉗。如圖3-3
圖3-3 平口虎鉗夾具
零件二屬于軸類零件，該零件為單件小批量生產(chǎn)，應選擇通用夾具，夾緊棒料有利于加工零件；該零件屬棒料類零件，形狀較簡單、尺寸較小、所以只需選擇三爪自定心卡盤即可。如圖3-4
圖3-4三爪自定心卡盤
3.6.3 刀具的選擇
選擇合適的刀具和參數(shù)，對于金屬切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料選用硬質(zhì)合金，且切削速度比高速鋼高4～10倍，但其沖擊韌性與抗拉強度遠比高速鋼差。對于刀具使用，要兼顧粗、精加工分開原則，防止精加工刀具盡早磨損。
所選刀具附表1
3.6.4 切削用量的選擇
數(shù)控加工切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速n（切削速度Vc）、背吃刀量ap和進給量f（或進給速度Vf）其確定原則與普通機械加工相似，對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量。
（1）確定背吃刀量
主要根據(jù)機床、夾具、刀具和工件的剛度來決定，在剛度允許的情況下，ap相當于加工余量，應以最少進給次數(shù)切除這一加工余量，最好一次切凈余量，以提高生產(chǎn)效率，為了保證加工精度和表面粗糙度，一般都要留一點余量最后精加工，在數(shù)控機床上，精加工余量可小于普通機床，銑凸臺ap=1.5mm，銑凹臺ap=1mm，銑外輪廓ap=2mm，車外圓a=0.5mm.
（2）確定主軸轉(zhuǎn)速
零件一：
主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選?。?
n= （3-1）
其中Vc-切削速度
D-工件或刀具的直徑(mm)
由于每把刀計算方式相同，現(xiàn)選取φ30的面銑刀為例說明其計算過程。
D=30mm
根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素，可參考表3-2選?。?
表3-2 銑削時切削速度
工件材料
硬度/HBS
切削速度/ (m/min)
高速鋼銑刀
硬質(zhì)合金銑刀
鋼
<225
18~42
66~150
225~325
12~36
54~120
325~425
6~21
36~75
鑄鐵
<190
21~36
66~150
190~260
9~18
45~90
160~320
4.5~10
21~30
鋁
70~120
100~200
200~400
從理論上講，的值越大越好，因為這不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由于機床、刀具等的限制，綜合考慮：
取粗銑時=80m/min
代入公式（3-1）式中：
=
計算的主軸轉(zhuǎn)速n要根據(jù)機床有的或接近的轉(zhuǎn)速選取
=850r/min
零件二：
主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)來確定：
n=
式中：
D—工件直徑 單位 mm
Vc—切削速度 單位 m/min
根據(jù)坯件伸出的直徑，并結(jié)合機床的性能的要求選取。根據(jù)計算取粗車主軸轉(zhuǎn)速速度為n=800r/min；精車轉(zhuǎn)速n=1300r/min。
（3）進給速度
零件一：
切削進給速度F時切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位mm/min。它與銑刀的轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)z及每齒進給量(mm/z)的關(guān)系為
F=zn （3-2）
每齒進給量的選取主要取決于工件材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的強度和硬度越高，越小，反之則越大；工件表面粗糙度值越小，就越??；硬質(zhì)合金銑刀的每齒進給量高于同類高速鋼銑刀，可參考表3-3選?。?
表3-3銑刀每齒進給量
工件材料
每齒進給量/（mm/z）
粗銑
精銑
高速鋼銑刀
硬質(zhì)合金銑刀
高速鋼銑刀
硬質(zhì)合金銑刀
鋼
0.10~0.15
0.10~0.25
0.02~0.05
0.10~0.15
鑄鐵
0.12~0.20
0.15~0.30
鋁
0.06~0.20
0.10~0.25
0.05~0.10
0.02~0.05
綜合選取：粗銑=0.12mm/z
銑刀齒數(shù)z=3
上面計算出：=850r/min
將它們代入公式（3-2）計算。
粗銑時：
F=0.12×3×850
=306mm/min
零件二
切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素：
n=1000Vc D
式中:
Vc—切削速度，單位為mm/min；
D—刀具的直徑或工件的直徑，單位為mm。
參數(shù)Vc、π、D、N都由實驗確定，也可參考有關(guān)切削用量手冊選用。
車直線和圓弧輪廓時。通過查表和計算以及零件分析確定其粗車切削速度Vc=100mm/min，精車的切削速度Vc=123mm/min。
綜上可以得出（機床有的或較接近的轉(zhuǎn)速取百位近似值）詳見表3-4。
表3-4 切削參數(shù)表
刀具格式
車削
背吃刀量mm
進給速度mm/min
主軸轉(zhuǎn)速r/min
外圓車刀
粗車
2
100
800
精車
0.5
120
1300
切削進給速度也可由機床操作者根據(jù)被加工工件表面的具體情況進行手動調(diào)整，以獲得最佳切削狀態(tài)。
3.7 切削液的選擇
切削液是為了提高加工效率而使用的液體，它具有冷卻、潤滑、清洗和防銹作用，常用的有乳化液和切削油兩種。它可以有效的減小摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和減小刀具的磨損，提高生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。
切削液的選擇必須符合加工的要求，首先散熱冷卻是必不可少的，因為在加工過程中，刀具與工件快速劇烈摩擦，產(chǎn)生了高溫高熱，而根據(jù)熱脹冷縮原理，刀具與工件在此時都會產(chǎn)生形變，最終影響加工質(zhì)量或者將刀具燒壞，在加工過程中將刀具因高溫而導致刀具損壞就叫“燒刀”，故而要預防此種情況的發(fā)生。通過查表，將常用三種切削液列表，如下表3-5：
表3-5 常用冷卻液
冷卻液名稱
主要成份
主要作用
水溶液
水、防銹添加劑
冷卻
乳化液
水、油、乳化劑
冷卻、潤滑、清洗
切削油
礦物油、動植物油、復合油
潤滑
從工件材料上看，45鋼不適于用水溶液，而從經(jīng)濟成本角度來參考，乳化液較切削油而言，成本較低，但同樣能滿足刀具和加工的需求。故，綜合上述條件考慮，我最終選擇的切削液為：乳化液。它在加工過程中的主要作用是：冷卻、潤滑和清洗。
3.8 工藝文件的制作
3.8.1 工藝過程卡
對零件的加工制定重要工藝過程，如下表3-6和表3-7所示。
3.8.2工序卡
用來具體指導工人加工的工藝文件，卡片上有工步、刀具型號、切削用量等，多用于大批量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)中的重要零件。
通過工序卡可得知件一的工步內(nèi)容，件一的工序卡見附表二
表3-6 件一的工藝過程卡
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設備
1
備料
將毛坯切成120mm×120mm×30mm
鋸床
2
鉗工
畫線找正找出中心點的位置
鉗臺
3
銑削
銑夾持面
KVC650
4
銑削
上平面、外輪廓、鍵槽、凸臺
KVC650
5
鉗工
去加工印痕，矯正內(nèi)腔死角
鉗工用具
6
鉗工精修
全面按圖紙要求
鉗工用具
7
檢驗
測量各部分尺寸、形狀精度檢測
表3-7 件二的工藝過程卡
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設備
1
備料
將毛坯切成90mm×38mm
鋸床
2
車削
車零件左端的外圓階梯及倒角
CK-6132A
3
車削
車零件右端的球形及倒角
CK-6132A
4
鉗工
去加工印痕，去毛刺
鉗工用具
續(xù)表3-7
5
鉗工精修
全面按圖紙要求
鉗工用具
6
檢驗
測量各部分尺寸、形狀精度檢測
3.8.3 走刀軌跡分析
件一屬于典型的板類零件加工，在加工中心上加工走刀軌跡如圖3-5：
圖3-5 件一的走刀路徑
件二是軸類零件加工，屬于兩頭加工的零件，在車床上加工左端的走刀路徑如圖3-6：
圖3-6 件二左端的走刀路徑
在車床上加工右端的走刀路徑如圖3-8：
圖3-7 件二右端的走刀路徑
3.8.4 零件程序的生成
零件一：
O0001
N10 G54G40 G17 G49 G80;
N20 G91 G28 Z0.0;
N30 T00 M06;
N40 G00 G90 G54 X-48.7 Y48.648 S850 M03;
N50 G43 Z50. H00 M08;
N60 Z3;
N70 G01 Y46.014 Z1.48 F250;
N80 X-46.014 Y48.7 Z-.714;
N90 X-47.376 Z-1.5;
N100 X-48.7;
N110 Y46.014;
N120 X-49.919 Y42.844;
N130 X-48.7 Y46.014;
N140 G02 X-46.014 Y48.7 R67;
N150 G01 X-42.844 Y49.919;
N160 X-46.014 Y48.7;
N170 X-47.376;
N180 Y53.2;
N190 X-53.2;
N200 Y32.803;
N210 X-54.223 Y28.97;
N220 X-53.2 Y32.803;
N230 G02 X-32.803 Y53.2 R62.5;
N240 G01 X-28.97 Y54.223;
N250 X-32.803 Y53.2;
N260 X-47.376;
N270 Y57.7;
N280 X-57.7;
N290 Y32.803;
N300 Y5.892;
N310 G02 X-49.37 Y30.441 R58;
……
自動編程的程序較多，故不在此一一表述。
零件二：
O0010（左端）
N10 G54G97G99G40G00X100Z100;
N20 M03S800T0101;
N30 G00X50Z1;
N40 G73U2W2R12
N50 G73P60Q120U0.5W0.1F150
N60 G01X24F100;
N70 Z0;
N80 G01X25Z-0.5;
N90 Z-18;
N100 X34;
N110 X35Z-18.5;
N120 Z-58;
N130 G00X100;
N140 Z100;
N150 T0202S1300;
N160 G70P60Q120F150;
N170 G00X100Z100;
N180 T0101S800;
N190 M02;
N200 M30;
……
4 件一、件二的裝配
本設計做的是一個組合件，件一是型腔型銑削零件，件二是車削軸類零件。它們的形狀規(guī)則，較容易加工，四周及件一、件二各表面粗糙度Ra為6.3μm，裝配圖4-1如下
圖4-1 件一與件二的裝配圖
5 零件的加工步驟分析
5.1 回機床零點
開機首先檢驗機床主軸是否能正常的運轉(zhuǎn)，檢查各輔助功能是否正常，然后將各坐標軸回到機床零點。
5.2 建立工件坐標系
將夾具找正后，裝夾工件。所謂建立工件坐標系就是將刀具在機床中具有正確的位置關(guān)系。該工件采用試切對刀法。
5.3 程序檢驗
將程序傳入機床后進行相應的修改，在將機床處于單段運行狀態(tài)，檢驗刀具在機床中運行的位置是否正確，主要是Z軸，當位置確定后釋放單段運行狀態(tài)。
5.4 自動運行
自動運行后，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和進給量，讓刀具擁有合適的切削參數(shù)，并且注意冷卻液及其他輔助功能的正常運行。
6 零件質(zhì)量分析
產(chǎn)品在加工后應進行檢驗，產(chǎn)品的基本尺寸必須保證，配合要求必須達到圖紙要求。但是就我們現(xiàn)在的技術(shù)來加工，可能還會存在許多的不足之處，比如零件精度不夠，粗糙度偏大；或者是零件表面有明顯刀具痕跡。造成諸多的不足有很多的原因，就一般的加工而言：
第一，夾具和刀具是影響零件加工精度的主要原因之一。零件出現(xiàn)誤差或粗糙度偏大與刀具、夾具有關(guān)；刀具的工作條件，刀具在加工中發(fā)熱也會造成加工精度的誤差；機床主軸或因刀具的裝夾不當引起的徑向或端面的跳動等因素，都會使工件產(chǎn)生誤差。
第二，對刀的準確性也是影響加工精度的原因。采用手工對刀，憑眼睛去觀察，并且因為刀具太多，換刀次數(shù)多。這其中難免會產(chǎn)生誤差，從而影響零件的精度。
第三，加工時的冷卻效果也是影響零件加工精度的重要因數(shù)。在切削過程中，由于工件與刀具之間摩擦產(chǎn)生的切削熱會引起零件的熱變形，所以合理選擇冷卻液和冷卻方式對零件表面精度的影響非常大。
另外如機床有振動等也是影響零件加工精度和表面光澤度的原因。
總 結(jié)
通過這次畢業(yè)設計我收獲頗多，指導老師的熱心指導，耐心的為我講解、分析，在設計的過程中所遇到的問題，同學門的熱心幫助也讓我感到了兄弟般的情誼。這次從零件的設計過程到零件的工藝分析，考驗了我三年來理論知識的掌握、實際操作和如何將書本上的理論知識怎么樣運用到實際操作的一個過程。
從圖紙的設計、毛坯材料的選擇、程序的編制和零件的工藝分析，這都需要將所學到的很多課程、理論操作全部聯(lián)系貫穿起來，也就考察了三年來所學的所有內(nèi)容。這也讓我意識到我哪方面的不足。在將來學習和工作中還需不斷彌補我的不足。
首先，圖紙的設計：在網(wǎng)上查資料，查閱了大量相關(guān)書籍，再配合機械制圖經(jīng)過反復的計算，并在指導老師的幫助下終于完成了這圖紙的設計。
其次，零件的工藝分析：自己在加工工藝過程制作上能力得到了提高，加強了對數(shù)控加工工藝卡片、工序卡片、刀具卡片的制造能力。
最后，結(jié)果分析：對加工零件可能出現(xiàn)的問題進行分析，總結(jié)經(jīng)驗教訓并加以改正使自己在今后遇到這方面的問題是嚴加注意。
總之，這次畢業(yè)設計的完成，使我將三年所學的知識系統(tǒng)的地進行復習一遍，將所學的知識鞏固了一次，在以前的不懂得地方也在指導教師的幫助下得到了解決；在實際操作、圖紙繪制、零件工藝制作這些環(huán)節(jié)中，我更加熟悉地掌握操作步驟，整個過程的完成使我受益匪淺，并累積了寶貴的經(jīng)驗，讓我在今后工作中累積了資本，這是我人生的一次重大的飛躍！
致 謝
這次畢業(yè)設計說明書及其零件工藝分析的完成，獲得了很多人的幫助。首先要感謝我的指導老師伍倪燕老師，在畢業(yè)設計書編制及零件工藝分析過程中，給予了我精心的指導，并講解了各項專業(yè)要領，提出了寶貴的專業(yè)意見。也要感謝曾經(jīng)的科任老師黃欣、陽彥雄、王渝平、黃河、張德紅、劉學航、廖璘志、柳杰、曾鵬、肖善華、唐書林等老師，是他們教給了我畢業(yè)設計這個大題中許多有用的知識，感謝學院實驗室和圖書室提供的設備條件和實驗場所，并且給予我們這么好的機會和大力支持。同時也感謝同學們的無私幫助。最后，當然也要感謝百忙之中抽空參加畢業(yè)答辯的評審老師們。
參考文獻
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附表一
零件一刀具卡
零件名稱
花形底座
零件圖號
程序編號
序號
刀具號
刀具名稱
加工表面
刀具
補償值/mm
備注
數(shù)量
直徑/mm
長度/mm
1
T01
立銑刀φ30mm
銑零件側(cè)面、上下平面粗、精加工
1
φ30
H01
D01
2
T02
鍵槽刀φ8mm
粗銑零件圓臺、花形凸臺、凹圓臺、
1
φ8
H02
D02
3
T03
立銑刀φ6mm
精銑零件圓臺、花形凸臺、凹圓臺
1
φ6
H03
D03
4
T04
立銑刀φ10mm
銑φ14和φ10的孔
1
φ10
H04
D04
5
T05
鍵槽刀φ6mm
銑鍵槽
1
φ6
H05
D05
6
T06
鉆頭φ8mm
預鉆4×φ10的孔
1
φ8
H06
零件二刀具卡
產(chǎn)品名稱代號
零件名稱
球形燈塔零件
零件圖號
序號
刀具號
刀具規(guī)格和名稱
數(shù)量
加工表面
刀具半徑/mm
備注
1
T01
45度硬質(zhì)合金機夾式可轉(zhuǎn)位端面粗車刀
1
粗車端面以及外輪廓
0.2
25×25
2
T02
30度硬質(zhì)合金機夾式可轉(zhuǎn)位外圓精車刀
1
精車端面以及外輪廓
0.5
25×25
3
4
附表二
零件一的工序卡
單位名稱
宜賓職業(yè)技術(shù)學院
產(chǎn)品名稱
零件名稱
花形燈塔零件車銑配合
花形底座 零件（件一）
工序號
程序編號
夾具名稱
使用設備
3
平口臺虎鉗
KVC650/1
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
刀具規(guī)格
主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
進給速度（mm/min）
背吃刀量（mm）
1
銑削零件的夾持面
T04
10
800
200
2
2
3
4
5
零件一的工序卡
單位名稱
宜賓職業(yè)技術(shù)學院
產(chǎn)品名稱
零件名稱
花形燈塔零件車銑配合
花形底座 零件（件一）
工序號
程序編號
夾具名稱
使用設備
4
平口臺虎鉗
KVC650/1
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
刀具規(guī)格
主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
進給速度（mm/min）
背吃刀量（mm）
1
粗/精銑上表面及側(cè)面
T01
30
850/1300
300/410
2/1
2
粗銑35沉臺和型腔
T02
8
900
350
2
3
精銑35沉臺、型腔
T03
6
1300
410
1
4
銑鍵槽
T05
6
900
325
1
5
預鉆4×φ10的孔
T06
8
260
70
0.5
6
銑4-φ14和4-φ10的孔
T04
10
1130
275
1
零件二的工序卡
單位名稱
宜賓職業(yè)技術(shù)學院
產(chǎn)品名稱
零件名稱
球形燈塔零件（件二）
工序號
程序編號
夾具名稱
使用設備
2
三爪自定心卡盤
CK-6132A
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
刀具規(guī)格
主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
進給速度（mm/min）
背吃刀量（mm）
1
粗車零件左端階梯軸及倒角
T0101
45度外圓車刀
800
100
2
2
精車零件左端階梯軸及倒角
T0202
30度外圓車刀
1300
120
0.5
3
4
5
6
零件二的工序卡
單位名稱
宜賓職業(yè)技術(shù)學院
產(chǎn)品名稱
零件名稱
球形燈塔零件（件二）
工序號
程序編號
夾具名稱
使用設備
3
三爪自定心卡盤
CK-6132A
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
刀具規(guī)格
主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
進給速度（mm/min）
背吃刀量（mm）
1
粗車零件右端球形及倒角
T0101
45度外圓車刀
800
100
2
2
精車零件右端球形及倒角
T0202
30度外圓車刀
1300
120
0.5
3
4
5
6