内外锥配合件零件的设计及加工.doc

目录
摘 要 1
关键词 1
第1章 数控加工工艺规程的制订原则与步骤 2
1.1数控加工工艺规程的制订原则 2
1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 2
第2章 内外锥配合件零件加工工艺 3
2.1配合件概念 3
2.2内外锥配合件零件图纸 4
2.3内外锥配合件零件的结构特点和技术要求分析 4
2.4内外锥配合件毛坯的选择 5
2.5内外锥配合件的加工工艺分析 5
第3章 刀具的简介及使用 6
3.1数控刀具的定义 6
3.2数控刀具的分类 6
3.3数控刀具的特点 7
3.4数控加工序卡和刀具卡 7
第4章 内外锥配合件加工程序编制及加工 8
4.1程序编制 8
4.2加工中遇到的问题 8
结束语 11
致谢 11
参考文献 11

11

内外锥配合件零件的设计及加工
摘 要
机械产品日趋精密复杂，改型换代频繁，发展现代数控机床是当前机械制造业技术改造、技术更新的必由之路。数控技术是现代工业实现现代化，柔性化，集成化生产的基础。是知识密集型，资金密集型的现代制造技术，是国家重点发展的前沿技术。
本课题的任务是运用所学到的数控编程的基础知识、数控加工工艺设计的基本方法和在掌握机械制图的前提下，怎么样很好的完成对锥面配合的精度的掌握，利用已经掌握的数控加工技术把误差控制在公差范围内。
主要是内外锥配合件加工的工艺设计和其加工程序，选用大连机床厂的数控车床对其进行加工，在加工之前，首先要分析零件图了解零件上各组成部分的尺寸要求、精度要求、和各部分的位置基准。然后再编排合理的工艺顺序。选用合理的刀具对零件进行加工。
关键词：工艺 刀具 程序 配合

第1章 数控加工工艺规程的制订原则与步骤
1.1数控加工工艺规程的制订原则
良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省时间和材料；而较差的零件结构工艺性会使加工困难，浪费时间和材料，有时候甚至无法加工。所以零件的结构部位的结构的工艺性应符合数控加工的特点：
1．先进性
在制订机械加工工艺规程时，应该在满足使用要求的前提下零件加工的可行性和经济性，并且成本低，效率高。并且尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件，以及个人的良好的个人技术素养。
2．合理性
在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。并且尽可能的减少换刀次数提高生产效率。
3．有良好的劳动条件
在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。
由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。
1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤
1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。
2．对零件进行工艺分析
在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括：
（1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。
(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；
(3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。
3．确定毛坯
毛坯的种类和质量对零件加工质量、生产率、材料消耗以及加工成本都有密切关系。毛坯的选择应以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。我们用的毛坯是硬铝材质的，主要是易于加工那个快速的成型。
4．制订零件的机械加工工艺路线
(1)确定各表面的加工方法。在了解各种加工方法特点和掌握其加工经济精度和表面粗糙度的基础上，选择保证加工质量、生产率和经济性的加工方
(2)选择定位基准。根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。
(3)制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上，划分零件粗、半精、精加工阶段，并确定工序集中与分散的程度，合理安排各表面的加工顺序，从而制订出零件的机械加工工艺路线。对于比较复杂的零件，可以先考虑几个方案，分析比较后，再从中选择比较合理的加工方案。
5.确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差。
6.选择机床及工、夹、量、刃具。机械设备的选用应当既保证加工质量、又要经济合理。在成批生产条件下，一般应采用通用机床和专用工夹具。
7.确定各主要工序的技术要求及检验方法。
8.确定各工序的切削用量和时间定额。
9.填写工艺文件
第2章 内外锥配合件零件加工工艺
2.1配合件概念
配合件（也称组合件）是指两个或两个以上零件相互配合所组成的组件。与单一零件的车削加工相比，配合件的车削不仅要保证配合件的加工质量，而且需要保证各零件按规定组合装配后的技术要求。车削配合件的加工关键技术是：合理编制加工工艺方案；正确选择和准确加工基准件；认真进行组合件的配车和配研。《国家职业标准 车工》（中级）中常见的配合件有：轴、孔配合件；内、外锥配合件；内、外螺纹配合件；偏心轴、孔配合件。
2.2内外锥配合件零件图纸

图1 内外锥配合件零件图
该零件是机械或部件的基础零件，轴、轴承等按照相应的技术要求装配到板体上，所以说我们生产的精度和设计的合理与否是保证零件在使用过程中表现好坏的关键所在。
加工成形如图所示。整体尺寸偏移无要求，孔之间的尺寸的精度要求达到零件图要求，φ43的孔套外径尺寸精度要求达到-0.039mm,内孔的尺寸要求是φ36。重点是对此孔内表面的精度的掌握，粗糙度的要求是Ra1.6。着重考虑加工孔的加工工艺，和内外锥配合的工艺要求。
2.3内外锥配合件零件的结构特点和技术要求分析
根据零件图所示，零件为某机器的轴类零件，属于中等生产规模，零件的材料为硬铝，一般来说，轴类零件的结构较复杂，其加工表面主要为锥面和套。对轴类零件的技术要求分析应针对平面和孔的技术要求进行分析。
1.零件精度要求
内外锥配合件零件的设计基准一般基孔制的，本轴类零件同样是基孔制的，我们先把带有锥面的孔先加工出来，看尺寸是否控制在要求以内。而后是对轴的加工，首先应该考虑的是和孔的配合时那种配合，是过渡还是过盈配合。
2、 孔的技术要求
为保证孔与轴回转精度符合要求，孔的尺寸精度IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。为保证装配时的配合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上的误差和孔与轴的同轴度的误差，均有较高的精度要求。
3、表面粗糙度
主要孔的内表面和轴外表面的粗糙度会影响到连接面的配合性质或接触刚度，此零件主要孔的粗糙度为1.6μm。
2.4内外锥配合件毛坯的选择
毛坯为为φ50*150mm的硬铝棒。轴外表面的精度通过调整切削余量来保证精度。内表面的精度同样也是调整切削余量和多次测量来保证。
2.5内外锥配合件的加工工艺分析
1.加工工艺路线设计
（1）选择加工方法
该配合件中，件1为外圆轴类零件，件2为套类零件。根据加工表面的精度及表面粗糙度要求，查表知，均选择粗车→半精车→精车即可满足零件图纸技术要求。
（2）加工顺序
为便于控制配合接触面积的大小，轴孔配合件的加工，一般先加工孔，后加工轴。因为在加工轴时要涂上颜料与已加工好的孔进行配合，检测颜料脱落的情况，如果没有达到65%的接触面积，可以比较方便地修正轴的尺寸与锥度。
先将内圆锥套件2车削完毕，切断，如图2所示。

图2加工内圆锥套件2
然后将外圆锥轴件1钻中心孔，用一夹一顶方法粗精车左端外圆各部位尺寸并保证各项精度要求，如图3所示。

图3加工外圆锥轴件1圆柱面
将轴件掉头，加工左端外圆及圆锥部位尺寸并保证各项精度要求，同时注意控制内、外圆锥面配合间距为1mm。如图2-4所示。

图2-4加工外圆锥轴件1锥面
2．装夹方案
车外圆锥轴件1时，采用两顶尖装夹；车内圆锥套件2时，采用三爪自定心卡盘装夹。
第3章 刀具的简介及使用
3.1数控刀具的定义
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化
3.2数控刀具的分类
根据刀具结构可分为：
①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。
根据制造刀具所用的材料可分为：
①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
从切削工艺上可分为：
①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。
3.3数控刀具的特点
①刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；
②互换性好，便于快速换刀；
③寿命高，切削性能稳定、可靠；
④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；
⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；
⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。
3.4数控加工序卡和刀具卡
（1）圆锥配合件数控加工刀具卡
圆锥配合件数控加工刀具卡如表2-11所示。
产品名称或代号
×××
零件名称
轴套
零件图号
×××
序号
刀具号
刀具
加工表面
备注
规格名称
数量
刀长/mm
1
T01
30°外圆车刀
1
实测
车端面，外轮廓
YT刀片
2
T06
3mm切槽车刀
1
实测
切断、切槽

3
T07
外螺纹刀
1
实测
车外螺纹

编制
×××
审核
×××
批准
×××
年 月 日
共 页
第 页
表2-11圆锥配合件数控加工刀具卡
圆锥配合件数控加工工序卡如表2-12所示
单位名称
正德学院
产品名称或代号
零件名称
零件图号
内外锥面配合
件1
×××
工序号
程序编号
夹具名称
加工设备
车间
×××
×××
三爪卡盘
CK6132
数控中心
工步号

工 步 内 容
刀
具
号
刀具
规格
(mm)
主轴
转速
(r/min)
进给
速度
(mm/r)
背吃刀量(mm)
备 注
1
车左端面
T01
实测
400
0.3

2
一夹一顶，粗精车轴件1左端外圆Φ30、Φ43mm各外圆及长度达图纸要求
T01
实测
450/500
0.3/0.1
1.5/0.2

3
切断
T06
实测
400
0.1
6

4
调头，车左端外形。并且保证尺寸符合图纸的要求
T01
实测
400
0.3
0.5
夹Φ42外圆
5
车退刀槽2*3mm
T06
实测
450/500
0.3/0.1
1.5/0.2
用件2检测外锥
6
车外螺纹M24*2--6g
T07
实测
550
0.1
0.2
配合加工
编制
×××
审核
×××
批准
×××
年 月 日
共 页
第 页
表2-12圆锥配合件数控加工刀具卡
第4章 内外锥配合件加工程序编制及加工
4.1程序编制
所用机床系统为FANUC Series Oi，所用基本编程指令如下：
M00 程序暂停 M01 程序选择暂停 M02 程序结束 M03 主轴正转 M04主轴反转
进给功能代码F 主轴功能代码S 刀具功能T
4.2加工中遇到的问题
编写的程序，必须经过校验和试切才能正式使用。将程序内容直接输入到数控系统中，让机床空运转，以检查机床的运动轨迹是否正确。但这种方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。
（1）在加工过程中听到刀具发出不正常的声音或冒出火花时应检查下刀具是否磨损，及时换刀具。
（2）主要看的是1:5的斜面是否符合要求。
（3）加工出来的零件尺寸是否符合规格，同轴度的要求和配合的要求。
（4）在最后倒角出来不光滑，有毛刺。应该放慢进给率和转速，进给率应在0.6左右，主轴转速应在22左右。
（5）在镗M24*2--7H的内螺纹时如果不符合要求可以用丝攻代替。
主要的程序：
轴的程序：车左端的程序；
O0001
M03S800
T0101
G00X52Z0
G01X-1F0.05
Z2
G00X50
G71U1R1
G71P90Q130U0.2W0.1F0.1
N90 G01X27
Z0 F0.1
X30Z-1.5
Z-20
X41
N130 G01X43Z-21.5
G00X100
Z100
M00
M03S100
G70P90Q130
G00X100
Z80
M30

掉头车右端的程序：
O0002
M03S800
T0101
G00X52Z0
G01X-1F0.05
Z2
G00X50
G71U1R1
G71P90Q200U0.2W0.1F0.1
N90 G01X21
Z0F0.1
G01X24Z-1.5
Z-15
X25
X27Z-16
Z-25
X30
G01X36Z-50
X41
X43Z-51
N200 Z-78
G00X100
Z50
M00
M03S100
G70P90Q200
G00X100
Z100
T0202
M03S400
G00X30
Z-15
G01X20F0.1
G00X100
Z100
T0303
G00X26Z2
G92X23.2Z-13F1.5
X22.6
X22.2
X22.04
G00X100
Z100
M30

结束语
由于在院数控加工中心进行过三角板的实体加工，对于三角板的加工过程和刀具的装夹和选用都有所了解。所以，在写论文的过程中对于三角板加工的工序和刀具的选用没有遇到太大的困难。但是，在三角板工艺的编排方面由于经验方面的不足存在着一些不足。例如，在有关切削用量方面的内容都没有太多的涉及到，在加工程序方面也没有做到加工时间短、执行效率高等方面的问题，这是此次毕业设计的一大遗憾之处。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无私的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!与此同时我还要感谢王丽老师的悉心指导，尽心的帮助。
参考文献
　[1] 赵长旭 主编 数控加工工艺. 西安：西安电子科技大学出版社，2006.1（2007.9重印）.
[2] 刘万菊 主编 数控加工工艺及编程. 北京:机械工业出版社,2006.10.
[3] 高勇 主编 UG NX 中文版数控加工基础教程.北京:人民邮电出版社,2006.4.
[4] 郑焕文 主编 机械制造工艺学. 北京:高等教育出版社,1994.
[5] 李森林 主编 机械制造基础 化学工业出版社（教材出版中心） 2004.6