机械毕业设计（论文）-复合轴类零件数控加工工艺与编程设计.pdf

本科毕业设计本科毕业设计(论文论文) 题目：复合轴类零件数控加工工艺与编程设计题目：复合轴类零件数控加工工艺与编程设计 系 别： 机电信息 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 i 复合轴类零件数控加工工艺与编程设计复合轴类零件数控加工工艺与编程设计 摘摘 要要 本设计主要讲述复合轴类零件的数控车削加工工艺及其数控编程。数控加工 工艺设计的主要任务是制订加工工艺规程，也是数控机床加工前的准备工作。数 控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程， 而且还要包括切削用量、 走刀路线、 刀具尺寸以及机床的运动过程。本设计针对典型轴类配合零件进行了数控加工工 艺设计及程序的编制。工艺设计方面从零件图开始，选择数控设备，对零件定位 基准及装夹方式进行确定，制定了合理的加工方案，划分数控加工工序，确定工 步顺序，合理选择刀具和对刀点，设计出某一加工步骤的夹具，最终确定加工余 量，最终得出完整的工序卡片，工艺卡片，并编制完整的程序单。用仿真软件对 程序的正确性进行验证，写出本次毕业设计总结。 关键词：关键词：轴类配合零件；夹具设计；工艺分析；数控仿真 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ii iii the composite shaft parts of nc machining technology and programming abstract nc machining process the design focuses on the composite shaft parts and nc programming. the main task of nc machining process design is to make the process of nc machine tool, but also the preparatory work before. cnc machining program not only process includes the parts, but also including the cutting parameters, tool path, cutting tool size and machining process. the design of nc machining process design and procedures for typical shaft with parts of the. process design from the beginning of the part drawing, choose cnc equipment, parts of positioning and clamping mode is determined, the reasonable processing plan, dividing the nc machining process, determine the processing procedures, the reasonable selection of tool and tool, fixture design a processing steps, the final determination of machining allowance, finally draw process card, complete process card, and preparation of complete program. using simulation software to verify the correctness of the program, write the graduation design summary. keywords: shaft mating parts; fixture design; process analysis; numerical simulation iv 目目 录录 第第 1 章章 绪论绪论 . 1 1.1 概述 1 1.2 数控加工研究意义及现状 1 1.3 数控加工发展趋势 2 1.4 本文主要研究内容 3 第第 2 章章 复合轴类零件的数控加工工艺分析复合轴类零件的数控加工工艺分析 4 2.1 零件图及工艺分析 . 4 2.2 零件的材料、毛坯及热处理 . 5 2.3 零件三维图形的建立 . 5 2.4 制定加工方案、确定加工顺序 . 7 2.5 定位基准的选择 . 8 2.6 刀具及对刀的选择 9 2.6.1 正确选择粗、精加工刀具 9 2.6.2 确定对刀方式及对刀点 10 2.7 切削用量的选择 . 10 2.7.1 切削用量的确定 10 2.7.2 加工余量的确定 11 2.8 确定基本工时 . 11 2.9 夹具的设计 . 17 2.9.1 零件装夹的基本要求 . 17 2.9.2 夹具图的设计 . 17 2.9.3 确定合理的装夹方式 . 19 第第 3 章章 复合轴类零件数控模拟加工复合轴类零件数控模拟加工 . 20 3.1 图形处理 20 3.2 坐标处理 20 3.3 加工坯料 20 3.4 复合轴零件曲面粗加工 21 3.5 复合轴零件的精加工以及后处理 24 第第 4 章章 编制数控加工程序单编制数控加工程序单 25 4.1 编程技巧 . 25 4.2 编制数控加工程序 25 第第 5 章章 结结 论论 . 27 v 致致 谢谢 . 28 参考文献参考文献 29 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明 31 附录附录 1 . 33 附录附录 2 . 38 1 绪论 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 概述概述 数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一 种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通 用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出 的指令1。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特 性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）编制的。数控系统根据程序指令 向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。利用数 控机床加工，其加工产品的质量一致性好，加工精度和效率高，尤其是在复杂的 曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床 无法相比的2。 1.2 数控加工研究意义及现状数控加工研究意义及现状 数控机床的出现及它所带来的巨大的效益，引起了世界各国科技界和工业界 的普遍重视。几十年来，数控机床在品种、数量、加工范围和加工精度等方面有 了惊人的发展，随着电子元件的发展，数控装置经历了使用电子管、分立元件、 集成电路的过程。特别是使用了小型计算机和微处理机以来，数控机床的性能价 格比日趋合理，可靠性日益提高3。在工业发达的国家，数控机床在工业、国防 等领域的应用已相当普遍，已由开始阶段的解决单件、小批量复杂形状的零件加 工，发展到为减轻劳动强度、提高劳动生产率、保证质量、减低成本等地中批量 甚至大批量生产的应用。现在认为，即使是对批量在 500- 5000 件之间的不复杂的 零件用数控机床加工也是经济的。随着经济发展和科学的进步，我国的数控机床 方面的开发、研制、生产等将得到迅速发展。发展数控机床是当前机械制造业技 术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 数控车床是车削加工功能较全的数控机床，它可以把车削、铣削、螺纹加工、 钻削等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。数控车床设有旋转刀架 或旋转刀盘，在加工过程中由程序自动选用刀具和更换刀位3。采用数控车床进 行加工可以大大提高产品质量，保证加工零件的精度，减轻劳动强度，为新产品 的研制和改型换代节省大量的费用，提高企业产品的竞争力。数控技术技术的应 用不但给传统行业带来革命性的变换，伴随着传统行业的工业化，高精度，要效 率，高质量，竞争力，带动民生行业高歌猛进，起着举足轻重的地位。通过对典 毕业设计（论文） 2 型轴类零件加工的数控加工工艺分析，了解数控技术在轴类零件中的应用。通过 对本课题的设计编写可以巩固和加强数控知识，学习课堂上学不到的知识和技 术，真正实现将理论变为实践。 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达 国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代 制造系统中，数控技术是关键技术，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放 式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超 小型化4；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多 学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、 调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上， cad/cam 与数控系统集成为一体， 机床联网， 实现了中央集中控制的群控加工。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，cnc 只能作为非智能 的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序 在实际加工前用手工方式或通过 cad/cam 及自动编程系统进行编制。 cad/cam 和 cnc 之间没有反馈控制环节，整个制造过程中 cnc 只是一个封闭 式的开环执行机构5。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工 件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参 数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈 控制环节随机修正 cad/cam 中的设定量，因而影响 cnc 的工作效率和产品加 工质量。由此可见，传统 cnc 系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构， 限制了 cnc 向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此， 对数控技术实行变革势在必行6。 1.3 数控加工发展趋势数控加工发展趋势 a. 总线式、模块化结构的 cnc 装置。采用多微处理机、多主总线体系结构， 提高系统计算能力和响应速度。模块化有利于满足用户需要，构成最小至最大系 统。 b. 在 pc 机基础上开发 cnc 装置充分利用通用 pc 机丰富的软件资源，随 pc 机硬件的升级而升级，适当配置高分辨率的彩色显示器。通过图像、多窗口、 菜单驱动以及多媒体等方式，得到友好的人机界面。 c. pc 数控。pc 既作为人机界面，同时利用其大容量存储能力和较强的通信 能力，又可作机床控制用，成为 pc 数控。 d. 开放性。 现代数控系统要求控制系统的硬件体系结构和功能模块具有兼容 性，软件的层次结构、模块结构、接口关系等均符合规范标准，以方便于机床制 造商将特殊经验植入系统，让数控机床用户有自动化开发环境。 毕业设计（论文） 3 e. 大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也 加强 cnc 系统的控制功能。它具备通信联网能力，支持多种通用和专用的网络 操作，为工厂自动化提供基础设备。 f. 将多种控制功能(如刀具破损检测、物料搬运、机械手控制等)都集成到数 控系统中，使系统实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立 加工任务，或控制多台和多种机床的能力。 g. 面向车间编程技术和智能化。系统能提供会话编程、蓝图编程和 cad/cam 等面向车间的编程技术和实现二三维加工过程的动态仿真，并引入在 线诊断、模糊控制等智能机制9。 1.4 本文主要研究内容本文主要研究内容 本课题针对典型轴类配合零件进行了数控加工工艺设计及程序的编制。工艺 设计方面从零件图入手，然后选择数控设备，接着对零件定位基准及装夹方式进 行确定，之后制定了合理的加工方案，随后划分数控加工工序，确定工步顺序， 设计合适的夹具，合理选择刀具和对刀点，最后确定加工余量。最终得出完整的 工序卡片，并编制完整的程序单。通过本课题的设计，熟练数控加工的整个设 计过程，熟练使用 mastercam 软件和 cad 软件。对零件图进行工艺分析， 明白零件技术要求和加工等级，分析加工重点和难点并提出解决方案，综合 零件的尺寸和特点正确选择车床刀具和毛坯。制作刀具卡，根据所要加工零 件特点和精度要求选择合适加工刀具并制成刀具卡。确定走刀线路，按照零 件特点拟定走刀线路。设计合适的夹具，完成夹具的设计，并绘图。编制数 控程序，学会使用数控仿真软件，把编好的程序输入模拟软件中进行仿真加 工，检验程序准确性提高数控操作的安全系数。概括起来主要有： a. 学习数控技术的概况和发展。 b. 对零件图的分析，画出零件图，完成三维造型，研究轴的加工工艺和工艺 分析，确定切削用量。 c. 根据工件拟定加工路线，制定工艺卡，设计夹具，并手工编制数控加工编 程程序。 d. 利用仿真软件验证程序，最后整理并完成各类图纸和说明书。 2 复合轴类零件的数控加工工艺分析 4 第第 2 章章 复合轴类零件的数控加工工艺分析复合轴类零件的数控加工工艺分析 2.1 零件图及工艺分析零件图及工艺分析 图 2.1 轴 图 2.2 套筒 毕业设计（论文） 5 在制订零件的机械加工工艺规程之前，对零件进行工艺性分析，以及对产品 零件图提出修改意见，是制订工艺规程的一项重要工作。此次设计的是一个轴类 组合零件,此件几何要素间的相互关系明确，条件充分；采用一个主视图和一个 剖视图完整的表达零件，尺寸表达完整，符合国家制图标准。有利于编制程序时 的数据分析和计算；表面粗糙度的标注明确了各加工面的加工精度要求。 检查零件图的完整性和正确性，在了解零件形状和结构之后，应检查零件视 图是否正确和完整，是否能足够表达的直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺 寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。 该组合零件表面由内外表面、内圆锥面、椭圆面、圆、顺圆弧、逆圆弧及内 螺纹等表面组成。 其中件一的尺寸精度主要有 2402. 0、 38 0 025 . 0 - 、 60 0 03. 0- 、 44 025 . 0 0 + ， 长度尺寸 1301 . 0， 位置精度以 60 0 03. 0- 中心为基准， 60 0 03. 0- 圆柱面、椭圆面和圆弧面的表面粗糙度值 ra 为 1.6 um，要求较高。件二的尺 寸精度主要有 24 021 . 0 0 + 、 34 025 . 0 0 + mm、 44 0 . 02. 0- mm、 60 0 03. 0- mm、 38 025 . 0 0 + mm， 长度尺寸 5206. 0，位置精度以 60 0 03. 0- 中心为基准，24 021 . 0 0 + 内圆柱面 和圆弧面的表面粗糙度值 ra 为 1.6 um，要求较高。零件图尺寸标注完整，符合 数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清除完整。 2.2 零件的材料、毛坯及热处理零件的材料、毛坯及热处理 轴类零件材料常用 45 钢，对于中等精度而转速较高的轴，可选用 40cr 等合 金结构钢；精度较高的轴，可选用轴承钢 gcr15 等，也可选用球墨铸铁，对于高 转速、 重载荷条件下工作的轴， 选用 20crmnti、 20cr 等低碳合金钢或 38crmoal 氮化钢。低碳钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、心部强度和耐冲击韧 度，但是热处理变形较大。而氮化钢经调质和表面氮化后，有很高的心部强度、 优良的耐磨性和耐疲劳强度，热处理变形却很小。 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件；有些大型轴或结构复杂的轴采用铸 件，毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，从而获得较 高的抗拉、抗弯及抗扭强度，故一般比较重要的轴，多采用锻件。 故本次设计采用零件材料为 45 钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要 求。 2.3 零件三维图形的建立零件三维图形的建立 根据分析完后正确的零件图通过三维画图软件确定三维模型。 毕业设计（论文） 6 图 2.3 轴的三维图 图 2.4 套筒三维图 毕业设计（论文） 7 图 2.5 配合件三维图 2.4 制定加工方案、确定加工顺序制定加工方案、确定加工顺序 零件加工过程中， 为满足零件的几何尺寸、 形位精度以及其它各项技术要求， 首先必须制订出经济、合理的工艺路线。由于零件生产类型为多件生产，并采用 了工序集中的工艺加工倾向安排，即采用通用数控机床配以通用的工装夹具，来 保证零件的加工质量，同时也可以提高劳动生产率，尽量降低生产成本。拟订工 艺路线是制定工艺规程的关键步骤，其主要内容包括选择各表面的加工方法、安 排工序的先后顺序，确定工序集中与分散程度等。为保证达到零件的几何形状、 尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。 数控加工工序的划分一般可按下列方法进行： a. 以一次安装所进行的加工作为一道工序；b. 以一个完整数控程序连续加 工的内容为一道工序；c. 以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序； d. 以粗、精加工划分工序。 综上面分析，拟订以下加工方案： 工序一车零件 1 左端 工序二车零件 2 左端 工序三车零件 2 右端 工序四车零件 1 右端 工序五车零件 1、零件 2 两件配合加工外轮廓面 数控车工步的安排原则：先粗后精、先近后远、内外交叉、保证工件加工刚 度的要求、同一把刀能加工内容连续加工原则。 毕业设计（论文） 8 工序一：车零件 1 左端外轮廓 （1）车端面 （2）钻中心孔 （3）粗车外轮廓，留 0.5mm 精车余量 （4）精车外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度 （5）切槽（宽 3.5mm），保证其加工精度 工序二：车零件 2 左端外轮廓 （1）粗车端面、外轮廓 （2）钻 20mm 的通孔 （3）精车端面、外轮廓 （4）粗车内孔，留 0.5mm 精车余量 （5）精车内孔保证其加工精度及表面粗糙度 工序三：车零件 2 右端轮廓 （1）粗车内孔，留 0.5mm 精车余量 （2）精车内孔，保证其加工精度及表面粗糙度 （3）粗车外轮廓，留 0.5mm 的精车余量 （4）精车外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度 工序四：车零件 1 右端 （1）车端面、外圆 （2）钻 30 深 37mm 的孔 （3）粗车内孔，留 0.5mm 精车余量 （4）精车内孔，保证其加工精度及表面粗糙度 （5）切内槽（宽 4mm），保证其加工精度 （6）车 m361.5 的内螺纹保证其加工精度 工序五：车零件 1、零件 2 配合件的外轮廓 （1）粗车外轮廓，留 0.5mm 精车余量 （2）精车右内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度 2.5 定位基准的选择定位基准的选择 在指定工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能保证零件的尺寸精度和 相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有较大的影响，当用 夹具安装时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度，因此，定位基准 的选择是一个很重要的工艺问题。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粗基准，再选择精基准。 a. 精基准的选择 毕业设计（论文） 9 选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。 结合零件的加工要求及毛坯的质量，应以设计基准作为定位基准，这样设计 基准与定位基准重合满足基准重合原则； 选择以 60mm 基准满足基准统一原则。 对工件的轮廓及整体形状精度的保证非常有利。 b. 粗基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意应尽快获得精 基面。根据精基准的选择和零件的加工要求，选择该组合零件毛坯的外圆为粗基 准。 2.6 刀具及对刀的选择刀具及对刀的选择 2.6.1 正确选择粗正确选择粗、精精加工加工刀具刀具 a. 按用途可分为 外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等。还有专供自动线和数 字控制机床用的车刀。 b. 按结构可分为 整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀 的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加。 c. 按材料可分为 高碳钢、高速钢 、非铸铁合金刀具、 烧结碳化刀具、 陶瓷车刀 、钻石刀 具。 本设计所要用到的刀具参见下表： 表 2.1 数控加工刀具卡片 序号 刀具号 刀具规格名 称 数量 加工表面 备注 1 t01 20 钻头 1 钻通孔 2 t02 30 钻头 1 钻盲孔 3 t03 93外圆车刀 1 粗精车外轮 廓表面 2525 4 t04 镗刀 1 镗内孔各表 面 2020 5 t05 内螺纹刀 1 粗精车内螺 纹 2525 6 t06 外切槽刀 1 切3.5mm槽、 切断 2525 7 t07 内切槽到 1 切 4mm 槽 2525 毕业设计（论文） 10 2.6.2 确定对刀方式及对刀点确定对刀方式及对刀点 a. 对刀方式 对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。对刀的准确性决定了零件的加工 精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。深入理解数控车床的对刀原理 对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具 有指导意义。对刀的实质是确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的 机床坐标系中的位置。数控车削的对刀方式有几种，本次设计采用试切对刀的方 法对刀。 b. 对刀点 对刀点可以设在被加工工件上， 也可设在夹具或机床上， 选择对刀点的原则： 对刀点的位置容易确定；能够方便换刀，以便与换刀点重合；对刀点应与工件坐 标系原点重合。 2.7 切削用量切削用量的的选择选择 2.7.1 切削用量的确定切削用量的确定 a. 背吃刀量 ap 在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以 减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车 余量一般比普通车削时所留余量小，常取 0.10.5 。 b. 进给量 f 进给量 f 的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的 前提下，可以选择较高的进给速度（2000 /min 以下） 。在切断、车削深孔或精 车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定 尽量高的进给速度。 粗车时， 一般取 f=0.30.8 /r， 精车时常取 f=0.10.3 /r， 切断时 f=0.05 0.2 /r。 c. 主轴转速 n 车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以 及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外， 还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力 矩小，因而切削速度不能太低。切削速度确定后，用公式 n =1000 vc/d 计算主轴 转速 n（r/min） 。 毕业设计（论文） 11 2.7.2 加工余量的确定加工余量的确定 加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度。加工余量一般指 的是公称余量，公称余量即公称尺寸之差。 影响加工余量的因素 ：(1)前工序的表面质量（包括表面粗糙度 h a 和表面 破坏层深度 s a ） ； (2)前工序的工序尺寸公差 t a ； (3)前工序的位置误差 a ， 如工件表面在空间的弯曲、 偏斜以及空间误差等； (4)本工序的安装误差 b 。 加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增 加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。 但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。 因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：a. 经验估算法 经验估算 法是根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量 一般偏大。适于单件小批生产。b. 查表修正法 此法根据有关手册，查得加工 余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。这是一种广泛使用的方法。c. 分 析计算法 这是对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算式来 计算加工余量的方法。此法确定的加工余量较合理，但需要全面的试验资料，计 算也较复杂，故很少应用。 2.8 确确定定切削用量切削用量及及基基本工本工时时 切削用量主要是指切削速度、进给量和切削深度。影响切削用量的因素有： 刀具材料、结构形状以及刚度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形状和 刚度；机床的性能、功率和刚度；加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求；对 生产率的要求等。 工序一：车零件 1 左端外轮廓 工步一 车端面 （1）背吃刀量确定 ， p a =1 mm。 （2）进给量的确定, 选取 0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取v= 150mm/min。由公式 n=1000vc/d (3.1) 求出转速n 788.25minr，参照表选取n=800minr。d=60mm。将此转速带入 公式： 1000 dn v p = (3.2) 求出实际切削速度v 150.72mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端面：l=60mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5 mm。由公式 毕业设计（论文） 12 f j v lll t 21+ + = (3.3) 得出 j t =0.46min 工步 2 钻中心孔 （1）进给量的确定，由表选取 f =0.15mm/r （2）切削速度的计算，选取 n=800r/min 工步 3 外圆粗加工 （1）背吃刀量确定 ， p a =2.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 60mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 475.25r/min，参照表选取n=500minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 59.66mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端：l=31mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 求出 j t =0.63min 工步 4 外圆精加工 （1）背吃刀量确定 ， p a =0.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.2mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 100mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 785.40r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 95.46mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端：l=31mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 求出 j t =0.40min 工步 5 切槽（宽 3.5mm），保证其加工精度 （1）背吃刀量确定 ， p a =5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.1mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 50mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 275.32r/min，参照表选取n=300minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 50.87mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 槽长度：l=3.5mm， 根据 2 l =13mm， 取 2 l =1mm， 查表得 1 l =2mm。 由公式(3.3) 求出 j t =0.13min。 工序二：车零件 2 左端外轮廓 毕业设计（论文） 13 工步 1 粗车端面、外轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =2.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 50mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 512.25r/min，参照表选取n=500minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 69.08mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴长：l=52mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 求出 j t =0.84min。 工步 2 钻 20mm 的通孔 （1）背吃刀量确定 ， p a =12.5mm。 （2）速度的计算,由表选取 v =30 mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 441.85r/min，参照表选取n=450minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 28.26mm/min。 （3）基本时间 j t 的计算 轴长：l=52mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 求出 j t =1.97min。 工步 3 精车端面、外轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =2.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 100mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 789.25r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 110.53mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴长：l=52mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 求出 j t =0.53min。 工步 4 粗车内轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =2mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 40mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 489.25r/min，参照表选取n=500minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 37.68mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴长：l=52mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 毕业设计（论文） 14 求出 j t =1.55min。 工步 5 精车内轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =0.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.2mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 60mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 796.32r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 60.29mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴长：l=52mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式(3.3) 求出 j t =0.98min。 工序三：车零件 2 右端轮廓 工步 1 粗车内孔 （1）背吃刀量确定 ， p a =2mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.2mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 60mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 489.32r/min，参照表选取n=500minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 59.7mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=26mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式 (3.3)求出 j t =0.55min。 工步 2 精车内孔 （1）背吃刀量确定 ， p a =0.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.15mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 100mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 789.68r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 95.46mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=26mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式 (3.3)求出 j t =0.35min。 工步 3 粗车外轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =2.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v =100 mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 495.63r/min，参照表选取n=500minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 毕业设计（论文） 15 削速度v 94.2mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=27mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式 (3.3)求出 j t =0.36min。 工步 4 精车外轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =0.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.15mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 150mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 788.25r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 150.72mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=27mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式 (3.3)求出 j t =0.23min。 工序四：车零件 1 右端 工步 1 车端面 （1）背吃刀量确定 ， p a =1mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 120mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 803.5r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际切 削速度v 125.6mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=85.5mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公 式(3.3)求出 j t =0.8min。 工步 2 钻 30mm 深 37mm 的孔 （1）背吃刀量的确定，选取 p a =12.5mm。 （2）进给量的确定，由表选取 f =0.40mm r 。 （3）钻削速度的计算，由表选取 v =40 mm/min，由公式（3.1） ，求出 n 437.65minr。参照表选取n=450minr，将此转速代入公式（3.2） ，求出实 际钻削速度v 42.39mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 钻孔：l=37mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =3mm，查表得 1 l =11mm。由表得 3 l 5mm，将上述结果带入公式（3.3） ，求出 j t 1.4min 工步 3 粗、精车内轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =2.5mm。 毕业设计（论文） 16 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 100mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 796.37r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际车 削速度v 90.43mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=37mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =5mm。由公式 (3.3)求出 j t =0.49min。 工步 4 切内槽 （1）背吃刀量确定 ， p a =5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.2mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 40mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 302.14r/min，参照表选取n=300minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际车 削速度v 37.68mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=4mm， 根据 2 l =13mm， 取 2 l =1mm， 查表得 1 l =1mm。 由公式(3.3) 求出 j t =0.16min。 工步 5 车 m361.5 的内螺纹 （1）背吃刀量确定 ， p a =0.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.2mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 80mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 685.72r/min，参照表选取n=700minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际车 削速度v 79.13mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=18mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =2mm，查表得 1 l =2mm。由公式 (3.3)求出 j t =0.28min。 工序五：车零件 1、零件 2 配合件的外轮廓 工步 1 粗车外轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =2.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.3mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 100mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 485.72r/min，参照表选取n=500minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际车 削速度v 94.2mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=85.5mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =3mm，查表得 1 l =6mm。由公 毕业设计（论文） 17 式(3.3)求出 j t =1min。 工步 2 精车外轮廓 （1）背吃刀量确定 ， p a =0.5mm。 （2）进给量的确定, 由表选取 f =0.15mm/r。 （3）速度的计算,由表选取 v = 150mm/min。由公式（3.1）求出转速 n 803.52r/min，参照表选取n=800minr。将此转速带入公式（3.2）求出实际车 削速度v 150.72mm/min。 （4）基本时间 j t 的计算 轴前端长：l=85.5mm，根据 2 l =13mm，取 2 l =1mm，查表得 1 l =6mm。由公 式(3.3)求出 j t =0.6min。 2.9 夹具夹具的设计的设计 2.9.1 零件零件装夹装夹的的基基本要本要求求 a. 不破坏定位，即夹紧时，夹紧装置不改变工件定位后占据的正确位置； b. 夹紧力适当，即夹紧装置既保证工件在加工时位置不变，又使工件夹紧变 形小； c. 工艺性好,即夹紧装置与生产类型相适应，结构简单，便于制造与维修； 适用型好，即夹紧装置操作方便，安全省力，零件装夹的目的是通过定位和夹紧 而使工件在加工过程中始终保持其正确的加工位置，以保证达到该加工工序所规 定的加工技术要求。 2.9.2 夹具夹具图的设计图的设计 根据任务书要求，结合自身夹具特点，选取加工套筒的外圆这一步骤设计夹 具。该夹具图来源于夹具设计相关书籍，经过简化整理后如下： 毕业设计（论文） 18 图 2.6 夹具二维图 为了更直观、立体的理解夹具的工作原理，建立三维模型如下： 毕业设计（论文） 19 图 2.7 夹具三维图 2.9.3 确定合理的装夹方式确定合理的装夹方式 在机床进行加工时，除了使用刀具、量具、专用夹具之外，还需要一些装夹 工件的辅助装置。 对于轴类零件， 通常以零件的自身的外圆柱做定位基准来定位。 通常有以下几种方法：a. 用四爪单动卡盘装卡；b. 用三爪自定心卡盘装卡；c. 用两顶尖装卡；d. 用一夹一顶装卡；e. 用双三爪自定心卡盘装卡。 加工轴的 r30 时就是采用一夹一顶装夹的方式：通过件 1 与件 2 的配合，夹 住件 1，再用已有工艺顶尖顶住件 2 右端。 3 复合轴类零件数控模拟加工 20 第第 3 章章 复合轴类零件数控模拟加工复合轴类零件数控模拟加工 3.1图图形形处处理理 从pro/e 系统中输出复合轴类零件的iges 格式文件；在mastercam9.0 系统 中将复合轴类零件的iges 格式文件转换成mc9 格式文件。 在菜单栏中选择回主 功能表，档案，档案转换，iges， 读取。系统弹指定文挡名对话框中读取iges 格 式的文件名，单击打开。 3.2 坐标坐标处处理理 在菜单栏选择选择回主功能表。单击顶部工作栏中的等角视图按钮，单击侧 视图按钮，单击全屏显示。在菜单栏中选择转换/旋转/所有的/图素命令旋转所有 几何图素。选择执行命令。系统提示选择旋转基准点，在菜单栏中选择原点命令 以系统原点为旋转点。是复合轴零件的轴颈与道具的加工面呈垂直角度。 3.3 加工坯料加工坯料 a. 绘制边界盒 在菜单栏单击层别，设置图层对话框中输入“层别”，使当前图层处于第 2 层,单击确定，单击顶部工作栏中的构图面，空间绘图按钮。在菜单栏中选择回主 功能表，绘图，下一页, 边界盒，系统弹出绘制边界盒对话框,单击确定按纽 图 3.1 边界盒图 b. 零件对坐标原点 毕业设计（论文） 21 在菜单栏点击绘图，直线，任意线段，端点。在零件的一个面上绘制中心对 称的斜线。然后会主菜单，点击转换，平移，所有的，图素，执行，两点间，中 点。选取刚刚绘制的斜线，然后点击原点。使零件的中心点与坐标的原点相重合。 c. 绘制曲面曲线 在菜单栏单击层别，设置图层对话框中输入“层别 3”，使当前图层处于第 3 层,并且点击图层 2 取消图层 2.然后点击确定。 在主菜单上点击绘图，曲面曲线，所有边界，所有曲面，执行。 d. 工件毛坯设置。 在菜单栏选择刀具路径，工作设置，系统弹出工作设置对话框，选取边界盒， 点击确定。 3.4 复合轴零件曲面粗加工复合轴零件曲面粗加工 a. 粗加工步骤。 单击工作拦中的构图面，俯视图按钮使构图面设为俯视构图面。选择刀具路 径，曲面加工，粗加工，挖槽粗加工命令。选择所有的，曲面命令，选择所有曲 面，选择执行命令。系统弹出曲面粗加工挖槽刀具参数对话框，鼠标放在空白处， 单击从刀库中选取刀具，从刀具库中选取所要使用的刀具，在曲面挖槽刀具参数 设置对话窗中输入切削参数、程序名、冷却等，单击曲面挖槽刀路对话框中的曲 面加工参数选项卡选取安全高度，加工余量等。单击挖槽粗加工参数选项卡，选 取z轴的最大进给量，间距，刀具走刀方式等，如图点击确定。 图3.2 曲面粗加工刀具图 点击串联，选择合适的位置，点击执行。等待生成刀具路径。 毕业设计（论文） 22 b. 刀具路径模拟 在菜单栏选择刀具路径，操作管理，系统弹刀路操作管理对话框。选择刀路 模拟选项卡，选择实体验证。如图 图 3.3 刀具路径图 图 3.4 加工过程 毕业设计（论文） 23 3.5 复合轴零件的精加工以及后处理复合轴零件的精加工以及后处理 根据上述步骤同理可以进行精加工生成程序如图 图 3.5 精加工程序 在菜单栏选择刀具路径/操作管理在弹出的对话框中单击后处理按钮， 系统弹 出后处理程式对话框，选择打开储存 nc 档、编辑，单击确定按钮，系统弹出的 输入程序名对话框，输入程序名， 单击保存按钮，修改并保存生成如图 图 3.6 生