第一篇：截止阀焊圈排布板加工工艺研究论文
摘要：对截止阀焊圈排布板产品的结构特点进行了分析，并在此基础上结合生产实际，对截止阀焊圈排布板精密多孔加工工艺进行改进，设计了相应的专用夹具和钻孔刀具。经过现场小批量生产实践，确认截止阀焊圈排布板产品的质量稳定性和生产效率有大幅提升，改进后的生产工艺及夹具、刀具在相关领域内具有使用和推广价值。
关键词：截止阀焊圈排布板；加工；技术改进
1、研究背景。
截止阀自动焊接设备专用于截止阀的自动化焊接工作，主要由机架、工作台、截止阀焊圈排布板和焊接机构组成。工作台安装于机架上，截止阀焊圈排布板由定位销固定安装于工作台上，焊接机构安装于截止阀焊圈排布板的正上方。工作时，工件插装于截止阀焊圈排布板上低速旋转，焊接机构通过设定的程序对插装于截止阀焊圈排布板上的工件进行自动焊接。为确保加工质量，在加工中对焊接机构与截止阀焊圈排布板的相对位置精度要求和工件旋转同轴度的要求相对较高，同时使截止阀焊圈排布板的加工精度要求大大提高。
现有截止阀焊圈排布板的加工工艺虽然能满足产品的精度要求，但是存在生产效率低、稳定性差、生产成本高等问题，一直困扰企业的发展，因此急需一种高效优质的新生产工艺，以满足批量生产截止阀焊圈排布板的加工需求。针对上述问题，笔者通过生产实践，研制了一种在加工中心上应用的专用夹具，用于装夹图1所示的截止阀焊圈排布板。通过设计高效钻孔刀具，以及批量生产高精度截止阀焊圈排布板的新型加工工艺，为解决板类零件上高精度多孔加工问题提供参考。
2、现有加工工艺分析。
截止阀焊圈排布板的毛坯为铝板型材，经钻孔、粗铣、精镗孔、阳极氧化等几道工序后形成成品。板上的最大加工区域为横竖等距排列的99个阀体安装孔。如图2所示，这种阀体安装孔为圆柱形台阶孔结构，大端直径为16.1mm，小端直径为6mm，其中准16.1mm、深10mm的内孔尺寸精度和表面质量要求较高，且两阀体安装孔之间的左右和前后间距较小，使大端孔壁较薄，加工时容易变形，加工难度大。因此，如何高效、高精度地完成阀体安装孔加工，已成为保证截止阀焊圈排布板质量的关键。通过对现有生产工艺进行实际调研，发现现有加工工艺主要存在几个问题。
（1）在钻孔和精铣镗阀体安装孔过程中，产生的铝屑非常多，且由于孔径较小，使排屑和冷却不畅，容易堵住加工孔，导致后续工序镗孔时孔径和孔壁表面粗糙度稳定性较差，刀具寿命短。为解决上述问题，采用分散加工工艺，先用钻床钻削底孔，然后在加工中心上粗铣、精镗孔。但这种分散加工工艺加工效率低，生产成本高［1］。
（2）由于采用分散加工工艺，导致装夹定位误差大，特别是在加工中心加工过程中，由于截止阀焊圈排布板面积较大，只采用四角四点压装，且截止阀焊圈排布板上阀体安装孔圆度偏差大，尺寸稳定性较差，导致需要经常检测，且需修改程序进行补刀加工，加工效率低［2］。
（3）在加工中心上加工时，截止阀焊圈排布板直接由压板压装于工作台上，底面与工作台紧密接触，导致阀体安装孔排屑不畅，铝屑堵塞在安装孔内，使清理铝屑时非常不便，费时费力，且吹出的铝屑容易给操作者造成眼部伤害。
3、加工工艺改进。
针对上述问题，笔者通过分析研究，对现有的截止阀焊圈排布板加工工艺进行了改进。
（1）对原有的分散加工工艺进行优化，集中采用在加工中心上一次装夹，完成所有加工工序，以减小装夹误差，降低企业生产成本［3—4］。
（2）设计新型工装夹具，将传统的四角四点压装优化设计为区域化分块压紧。为便于截止阀焊圈排布板上的阀体安装孔排屑，进行分块压紧，分块加工，减小加工变形和尺寸误差，提高阀体安装孔尺寸的一致性［5］。此外，为确保加工时产生的铝屑顺利排出，提高排屑效果，减少孔内铝屑堵住的现象，对夹具内部进行优化设计，使孔内畅通，并且尽量保持清洁，确保后续镗孔时孔径的尺寸精度和孔壁表面粗糙度要求，提升刀具寿命和产品合格率。
（3）改进设计台阶式单刃钻孔刀具，减少刀具数量，缩短换刀时间，提升加工效率。
（4）优化设计准9.7mm中间孔加工工艺，采用定尺寸钨钢铰刀铰削加工替代镗孔加工，在保证加工精度的同时缩短加工时间。改进后的生产加工工艺在车间小批量生产实践后，进行数据统计，发现改进后的生产加工工艺使生产质量和生产效率有明显提高，尤其是准16.1mm阀体安装孔尺寸稳定性较好，尺寸精度和表面粗糙度都达到了图纸要求。
4、专用夹具研发。
为了彻底解决传统工艺中存在的排屑不畅导致后续加工刀具损耗大、镗孔孔径尺寸稳定性和表面粗糙度差等一系列问题，笔者经过实践研究，设计了一套自吸式截止阀焊圈排布板专用夹具［6］。这一专用夹具主要包括夹具体、锁紧机构、进气机构和排屑装置。夹具体由45号钢经过铣削加工、热处理、平面磨削而成，夹具体的上表面排列设置有排屑孔、导柱孔和16个压装锁紧螺纹孔，排屑孔截面成漏斗形。夹具体的下表面开设有一个排屑空腔，排屑孔的下端与空腔相连，形成排屑通道。
夹具体的前侧设置有一排进气孔，进气孔与空腔相互贯通。各进气孔通过管道与进气机构相连接，由进气机构控制空腔内的气流大小。夹具体的后侧设置安装了一个排屑装置，排屑装置与空腔相互贯通连接。夹具体上表面的左右两侧各设置有一组锁紧机构，可以实现安装时的快速锁紧［7］。使用时，夹具体通过锁紧机构快速固定在加工中心的工作台上，截止阀焊圈排布板放置于夹具体上，通过螺钉与16个压装锁紧螺纹孔连接，将截止阀焊圈排布板压装在夹具体上，使加工区域区块化，并通过螺钉定位实现快速定位装夹。截止阀焊圈排布板加工时，同时打开进气机构和排屑装置，使高压气体由进气机构进入夹具体空腔内，形成气流，将钻孔所产生的铝屑快速带走，而后由排屑装置将被气流带出的铝屑快速收集，使夹具体空腔内形成负压状态，确保钻孔所产生的铝屑能够快速下落，防止铝屑堵塞孔。
5、钻孔刀具设计。
为了满足新加工工艺的加工要求，缩短辅助时间，减少刀具数量，提升加工效率，保证截止阀焊圈排布板加工质量的稳定性和一致性，需要设计一款新型钻孔刀具［8］。截止阀焊圈排布板阀体安装孔为圆柱形台阶孔结构，孔径变化较多。在传统加工中，需要采用准6mm麻花钻、准9.5mm麻花钻、准9.7mm铰刀、准8mm立铣刀、准12mm粗精镗刀等多把刀具，换刀辅助时间较长，并且在钻孔过程中由于孔径较小、孔较深，经常出现钻头折断现象。由此可见，如何高效、高精度地完成阀体安装孔的加工，减少刀具的数量，成为保证截止阀焊圈排布板加工质量的关键点。为此，笔者设计了一款台阶式单刃钻孔刀具［9］，刀具体由三个台阶组成，刀具整体结构刚性较好。刀体的前段直径为6mm，中间段直径为9.5mm，后段直径为15.9mm。每个台阶上焊接有一片切削刀具，并在刀体上设置有一条螺旋槽，方便铝屑排出。在刀体的中心开设有三条刀具冷却通道，对应用于每个台阶上的刀片冷却，在冷却刀具的同时使铝屑不易堆积［10］。在台阶式单刃钻孔刀具试生产中进行数据统计，发现新钻孔刀具加工效率高，可实现三个台阶孔同时进行钻孔加工，节约了换刀时间，而且螺旋角度设计合理，排屑通畅，刀体冷却效果和加工精度稳定性好。数据显示，截止阀焊圈排布板加工精度100%符合图纸要求。
6、总结。
笔者通过实际生产实践研究，介绍了改进后的截止阀焊圈排布板加工工艺。改进后的加工工艺不仅能够有效保证截止阀焊圈排布板的加工质量，降低企业生产成本，提高加工效率，而且可以防止因多道工序流转引发的质量问题，为截止阀焊圈排布板的全面自动化生产打下了良好的技术基础。经检验，由改进后新工艺生产的截止阀焊圈排布板，其尺寸精度、位置精度、孔表面粗糙度等各项数据均满足图纸的设计要求，而且装夹方便快捷，装夹辅助时间较原工艺缩短了60%，加工效率大幅提高，产量由原来的每班8块提高到每班14块，为企业带来了良好的经济效益。实践证明，笔者设计开发的专用夹具和钻孔刀具新颖实用，同时可用于其它板类零件上高精度多孔的生产加工，具有一定的参考价值。
第二篇：塑料制品加工成型的工艺研究
塑料制品加工成型的研究
摘要：塑料是以相对分子质量高的合成树脂为主要成分，并加入其他添加剂，在一定温度和压力下塑化成型的高分子合成材料。一般相对分子质量都大于一万，有的可达百万。在加热、加压条件下具有可塑性，在常温下为柔韧的固体。可以使用模具成型得到我们所需要的形状和尺寸的塑料制件。其他的添加剂主要有填充剂、增塑剂、固化剂、稳定剂等其他配合剂。塑料作为设计材料使用，具有许多优良的特性。在我们的生活和生产中扮演着很重要的作用。它不仅可部分代替传统材料，而且还能生产出具有独特性能的各种制品塑料与其他材料相比较，有以下几方面的性能特点：重量轻、优良的化学稳定性、优异的电绝缘性能、机械强度分布广和较高的比强度、热的不良导体具有消声、减震作用。塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。
关键词：塑料、塑料制品、塑料机械工业、塑料制品成型新工艺
一、塑料的概念
塑料是具有塑性行为的材料，所谓塑性是指受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时的状态。塑料的弹性模量介于橡胶和纤维之间，受力能发生一定形变。软塑料接近橡胶，硬塑料接近纤维。
1.1塑料的主要性能特点 基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。
两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，所以没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。1.2塑料的分类
热塑性塑料：指加热后会熔化，可流动至模具冷却后成型，再加热后又会熔化的塑料；即可运用加热及冷却，使其产生可逆变化(液态←→固态)，是所谓的物理变化。通用的热塑性塑料其连续的使用温度在100℃以下，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯并称为四大通用塑料。
热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。热加工成型后形成具有不熔不溶的固化物，其树脂分子由线型结构交联成网状结构。
二、塑料制品的成型方法 注射成型、挤出成型、压制成型、吹塑成型、压延成型、滚塑成型、铸塑成型、搪塑成型、醺涂成型、流延成型、传递模塑成型、反应注塑成型、手糊成型、缠绕成型、喷射成型、真空成型等 2.1塑料制品的生产
塑料制品的生产从塑料原料的生产到塑料制品的生产，包含了三个生产过程，第一生产过程是从原料经过聚合反应生成合成树脂；第二生产过程是加入助剂混合得到塑料，即为生产塑料制品的原材料；第三生产过程是根据塑料性能，利用各种成型加工手段，使其成为具有一定形状和使用价值的塑料制品。生产中一般第一过程和第二过程属于塑料生产部门，通常由树脂厂来完成。第三过程属于塑料制品生产部门。但对于大型塑料制品生产厂家，为了满足塑料制品的多样性要求，生产中也有将第二过程归入塑料制品的生产范围。即以合成树脂作为原材料，添加助剂后，再成型加工。2.2塑料制品在生活和生产中的重要性
塑料成型工业自1872年开始到现在已度过仿制、扩展和变革的时期。塑料成型是把塑料原材料加热到一定温度注入到具有一定形状和尺寸的模具中，待其冷却后，获得塑料制品的过程。塑料成型工艺与模具是一门在生产实践中逐步发展起来，又直接为生产服务的应用型技术科学，是一种先进的加工方法。它研究的主要对象是塑料和塑料制成塑料制品所采用的模具。模具是铸造、锻压、冲压、塑料、玻璃、粉末冶金、陶瓷等行业的重要工艺 装备，在现代工业生产中广泛的采用各种模具进行产品生产，模具的设计和制造水平在很大程度上反映和代表了一个国家机械工业的综合制造能力和水平。塑料模是模具的一种，是指用于成型塑料制件的模具，它是一种行腔模具的类型。
三、注射成型工艺的优缺点
3.1 优点 ①成型周期短；
②能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件； ③的塑料对成型各种塑料的适应性很强； ④生产效率高易于实现全自动化生产； 3.2缺点
①生产大面积结构制件时，高的熔体粘度需要高的注塑压力，高的注塑压力要求大的锁模力，从而增加了机器和模具的费用；
②生产厚壁制件时，难以避免表面缩痕和内部缩孔，塑料件尺寸精度差；
③加工纤维增强复合材料时，缺乏对纤维取向的控制能力，基体中纤维分布随机，增强作用不能充分发挥；
④注射成型设备价格及模具制造费用较高，不适合单件及较小的塑件的生产；
四、塑料制品成型新工艺方法
塑料成型加工是将塑料原料转变成具有使用价值的制品的过程。传统的成型工艺有挤出、注射、吹塑、压延、涂覆、层压、传递成型 等。至今这些技术已经发展和运用的相当成熟，且应用得非常普遍。随着塑料制品应用日益广泛，人们对塑料制品精度、形状、功能等提出了更高的要求。传统的成型工艺已难以适应这些要求，这就迫使人们在不断改进传统的成型工艺的基础上，采用新思想、新技术开发新的成型工艺已满足不同应用领域的需求。目前成型工艺的发展趋势主要是节能、节约原材料、提高成型效率、改进制品性能、提高其附加值。塑料制品目前的新工艺方法主要有：低压注射、熔芯注射、动态保压注射、微孔塑料挤出及润滑挤出等塑料成型工艺。
五、挤出成型新工艺的发展及前景
5.1新型挤出混炼技术与设备的开发
目前，国际上用于高分子材料共混改性的新型混炼设备主要有三大类：同向平行双螺杆挤出机、往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机。其中小型同向平行双螺杆挤出机国内已能生产，但万吨级大型混炼挤压造粒机组全部要依靠进口。同时，往复移动式螺杆混炼机和串联式磨盘挤出机是制备高填充、高附加值高聚物合金的必要装置，目前国内对他们的研制刚刚处于样机阶段，规格不多，品种不全，具有广阔的发展前景。
大口径管材挤出的异向平行双螺杆挤出机组、钢塑复合管挤出机组和大型双臂波纹管挤出成型机组及特种塑料管材专用挤出机组的开发研究。复合挤出成型技术和设备的开发研究。最近，多层共挤的超宽土工模、包装用的拉伸拉幅平模、建筑用的复合瓦楞板、芯层发泡纸板材和管材的市场需求量很大，与此相关的成型技术和装备的开 发研究必须引起足够的重视。5.2压缩成型新工艺的发展及前景
（1）由单一性技术向组合性技术发展，如注射-拉伸-吹塑成型技术和挤出-模压-热成型技术等；
（2）由常规条件下的成型技术向特殊条件下的成型技术发展，如超高压和高真空条件下的塑料成型加工技术；
（3）由基本上不改变原有性能的保质成型加工向赋予塑料型新性能的变质性成型加工技术发展，如发泡成型、借助电子束与化学交联机使热塑性塑料在成型过程中进行交联反应的交联挤出等；（4）为提高加工精度、缩短制造周期，在模具加工技术方面更广泛地应用仿形加工、数控加工等；
（5）广泛应用模具新材料。模具材料的选用直接影响到模具的加工成本、使用寿命以及塑料制品的成型质量等，因此，国内外已开发出许多具有良好使用性能、加工性能，热处理变形小的新型塑料模具钢，如预硬钢、新型淬火回火钢、马氏体时效钢、析出硬化钢和耐腐蚀钢，经过试用，均取得了较好的技术和经济效果。
（6）CAE技术将在注塑领域发挥越来越重要的作用，其本身也随着注塑技术的发展要求而更加完善、实用、方便。
在塑料成型生产过程中，先进的模具设计、高质量的模具制造、优质的模具材料、合理的加工工艺和现代化的成型设备都是成型优质塑件的重要条件。一副优良的注射模具可以成型上百次，一副优良的压缩模具可以成型25万次，这与上述因素有很大关系。考察国内外模具工业的现状及我国国民经济和现代工业生产中模具地位，从塑料模具的设计理论、设计实践和制造技术出发，塑料成型技术大致有以下几个方面的发展趋势。
六、新工艺方法的加工适应性和可行性
在自然界对于一般的低分子化合物而言，在常温下其聚集状态可呈三态，即气态、液态和固态。然而，对于非结晶线性高聚物而言，由于其分子量巨大且分子结构的连续性，所以他们的聚集状态是在不同的件下，以独特的三种形态存在的。
七、参考文献
[1] 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.北京：机械工业出版社，2007.8
[2] 中国机械工业教育协会 塑料模设计及制造.北京:机械工业出版社 2001.8 [3] 徐平原.塑料套管桩在申嘉湖杭高速公路软基中的应用[J].路基工程.2009(05)
[4] 刘静.生活塑料废弃物危害及其管理政策的评估[J].环境与健康杂志.2006(04)
[5] 赵蓓蓓.初探塑料模具材料现状及发展方向[J].2009,(34).
第三篇：数控加工工艺结课论文
数控加工工艺
（结课论文）
姓名: 学号： 班级：
在这8个星期里，我们主要学习了数控加工工艺的一些基本知识以及进行一些基本的模拟练习，以便掌握相关的知识和技能。现在我将对自己在这8个星期来所学习的内容和自己在学习过程中遇到的问题以及一些心得体会进行总结。
1、数控加工的概念
数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控机床—是指应用数控技术对加工过程进行控制的机床。数控加工—是指采用数控机床加工零件的方法。
2、主要学习内容
练习环境—所使用的软件是数控加工仿真与远程教学系统。
通过应用这个软件，老师教我们如何使用数控机床，以及如何编程等，然后我们使用VNUC3.0来做模拟加工练习。常用的编程指令如下：
G00：快速定位指令；G01: 线插补指令；G02：顺圆弧插补指令； G03: 逆圆弧插补指令；G04：暂停指令；G54：设定工件坐标系一 ；
G55：设定工件坐标系二 ；G56：设定工件坐标系三 ；G57：设定工件坐标系四 ；G58：设定工件坐标系五 ；G59：设定工件坐标系六 ；
G71: 粗加工复合循环；M98：调用子程序；M99：子程序结束返回／重复执行；M02：程序停；M03：程序结束；M04：主轴正传；M05：主轴反转;M30:程序结束并返回程序起点；等。
熟悉这些指令后，就是练习编写程序并做模拟加工，我们主要学习了数控卧式车床和立式铣床的加工技术。
3、遇到的问题
一开始使用模拟软件时，有点心慌慌的，因为总是跟不上老师的进度，很多工具还未来得及了解清楚，老师就开始做模拟加工了，等到老师让我们做模拟练习时，我根本不知道该做什么，因为我真的是不懂怎么操作。为了能学到知识，我就得更认真去听课更认真去做笔记；在老师讲解如何编程时，我还跟着老师的思路去练习编写程序。经过自己的认真练习后，后面的课程我都能够跟得上老师的进度了，甚至还会自己编写程序了。
有一次课，我都不清楚在使用多把车刀时，是如何实现自动换刀的，导致我有个练习没有按时做出来，后来通过请教同学，我先学习使用换刀的指令，接着就把模拟加工顺利完成了。
我在学习过程中，没有遇到特别难的问题，一般都是由于一些基本的知识没有掌握好而导致的，这种情况下，只要我下次课认真听就可以自己找到解决的方案，因为基本的操作几乎每次课都会用到的。
4、心得体会
学习《数控加工工艺》这门课，我觉得最主要的就是要认真听课，只有听明白老师在讲什么内容了，我们才知道自己该做什么，因为我们没有教材。尽管我们可以去图书馆借书自学，但是如果没有通过老师的讲解，我们从书上学到的知识是很肤浅的，而且有时候在实际应用中跟书上讲的是有区别的。另外，学习的这门课的关键就是要去做老师布置的练习，只有通过自己去练习，我们才可以熟练的掌握技能，并将老师上课讲过的知识转化为我们自己的知识，同时这也是检验我们学习能力和掌握知识程度的一个好平台。
在这之前，我们大一做金工实习时，就开始接触过数控机床，当时也是使用模拟软件来学习一些基本的知识，然后自己编写一个简单的程序，做模拟加工。现在我们也是从基本的编程常用指令学起，然后再学习模拟软件中卧式车床和三轴立式铣床的功能界面，这些也是我们学习这门课的重点内容。
通过这8个星期的努力学习，我已经掌握了一定的数控加工技术，并且能够将自己所学的知识应用到实践中。上个星期的数控加工实训，我用的就是自己编写的程序，通过指导老师的帮助，成功地完成加工任务。
我觉得，数控加工真的是一门有用的学科，我希望可以更加深入的了解和学习数控知识。
第四篇：毕业设计(论文)柴油机连杆加工工艺设计说明书
毕业设计（论文）柴油机连杆加工工艺设计说明书
毕业设计论文任务书
专业 机械设计制造及其自动化 班级 机械051 姓名 下发日期 200-3-10 题目 12V180C柴油机加工工艺设计
艺设计
要 内 容 及 要
求 设计内容首先仔细分析所要加工零件的结构技术要求生产纲领等内容从而制定一套该零件的加工工艺规程认真分析该加工工艺规程的优点进而绘制出各个主要工序的工序卡片设计主要工序的机床夹具分析计算定位误差设计机床夹具的主要零件
要求根据给定的12V180系列柴油机零件图制定出符合加工技术要求的加工工艺工艺规程并对所制定的加工工艺规程进行可行性和优化性比较从而制定出较好的加工工艺设计重要工序的工艺装备要求的图纸量折合为零号图后不少于四张设计说明书不少于三万字
度
主要技术参数 进 主
专题
12V180柴油机加工工及 完 成 日 期
3月30日至4月10日2周 根据设计任务书要求查阅资料完成外文翻译工作
4月13日至4月24日2周 绘制连杆零件图熟悉连杆的结构初步确定连杆的加工工艺过程
4月27日至5月8日2周确定连杆机械加工工艺过程设计部分工序的工艺过程
5月11日至5月22日2周了解机床夹具设计的基本原则绘制重要工序夹具简图
5月25日至5月29日 1周 绘制重要工序的夹具图 6月1日至6月12日2周 编写设计说明书 6月15日至6月21日1周 修改整理资料打印资料 6月22日至6月23日2天 答辩
任签字 日 期 指导教师签字 日 期
导 教 师 评 语
教学院长签字 日 期 教研室主
指
指导教师 年 月 日 指 定 论 文 评 阅 人 评 语
评阅人
年 月 日
定 成
绩 指导教师给定 成绩 30 评阅人给定 成绩 30 答辩成绩 40 总 评 答辩委员会主席 签字
答 辩 委 员 会 评 语 评
连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件例如在往复活塞式动力机械和压缩机中用连杆来连接活塞与曲柄连杆多为钢件其主体部分的截面多为圆形或工字形两端有孔孔内装有青铜衬套或滚针轴承供装入轴销而构成铰接连杆是汽车发动机中的重要零件它连接着活塞和曲轴其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率连杆在工作中除承受燃烧室燃气产生的压力外还要承受纵向和横向的惯性力因此连杆在一个复杂的应力状态下工作它既受交变的拉压应力又受弯曲应力连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能又要求具有足够的钢性和韧性连杆是柴油机的主要传动件之一本文主要论述了连杆的加工工艺及其部分工序夹具设计确定加工的生产纲领及生产类型确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量设计加工工艺确定部分重要工序所用的工艺装备和设备计算部分重要工序的切削用量和基本时间设计重要工序所用的夹具连杆的尺寸精度形状精度以及位置精度的要求都很高而连杆的工作环境恶劣刚性比较差容易产生变形因此在安排工艺过程时就需要把各主要表面的粗精加工工序分开逐步减少加工余量切削力及内应力的作用并修正加工后的变形才能最后达到零件的技术要求
关键词 连杆变形加工工艺夹具设计Abstract At both ends of linkage with the active and passive components in order to convey movement and the hinged edge of the bar For example in reciprocating piston compressor and power machinery to connect the piston with connecting rod and crank Connecting rod for steel parts the main part of the cross section for the round or shaped both ends have a hole or holes with needle bearing bronze bushing for the pin into and constitute a hinged axis Linkage is an important automotive engine parts it is connected to the piston and the crankshaft its role is to the reciprocating piston movement into rotary movement of the crankshaft and the role of the force in the piston to the crankshaft to the output power Link at work in addition to gas produced by the combustion chamber under pressure also have to face the vertical and horizontal inertia force Therefore the connecting rod in a complex work under the stress state It is subject to alternating stress of tension and compression but also by the bending stress Link the main form of fatigue damage and excessive deformation Usually the site of fatigue fracture in the connecting rod on the three regions of high stress Requirements of the working conditions of connecting rod connecting rod has higher strength and fatigue performance also requires adequate and toughness of steelThe connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod The precision of size the precision of profile and the precision of position of the connecting rod is demanded highly and the rigidity of the connecting rod is not enough easy to deform so arranging the craft course need to separate the each main and superficial thick finish machining process Reduce the function of processing the surplus cutting force and internal stress progressively revise the deformation after processing can reach the specification requirement for the part finally Keyword Connecting rod Deformination Working environment Processing technology Design of clamping device 目录 摘要 I Abstract II 目录 III 第1章 绪论 1 11机车柴油机简介 1 com 柴油机概述 com油机简介 2 12连杆简介及连杆加工工艺分析 4 com作用 4 com械加工工艺技术关键分析 4 com要研究内容 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 6 com工工艺规程的作用 6 com工工艺规程的制定程序 6 22计算产品生产纲领确定生产类型 6 23审查零件图样工艺性 24选择毛坯 7 25工艺过程设计 8 com准的选择 8 com段的划分与工序顺序的安排 10 com艺路线 11 26 确定毛坯加工余量及毛坯尺寸 13 com算连杆机械加工余量的方法 13 com 设计毛坯图 27 部分重要工序设计 15 com分重要工序介绍 com分重要工序工序尺寸 16 com削用量及基本时间 17 第3章 夹具设计 28 31机床夹具的分类基本组成及功能 28 31 1机床夹具的分类 28 com具的基本组成 28 com用夹具的主要功能 28 com用夹具设计的基本要求 29 32 12V180C 系列柴油机连杆铣剖分面夹具设计 com指出 29 com 夹具设计 30 33 12V180C系列柴油机连杆镗大小头孔夹具设计29
com 问题的指出 com 夹具设计 32 结论 34 参考文献 35 致谢 36 附件1 37 附件2 62
第1章 绪论 11机车柴油机简介 com 柴油机概述
柴油机是一种动力机械它以柴油为燃料将柴油燃烧而产生的热能转化为机械能柴油机广泛应用在工农业交通运输国防及人民日常生活中柴油机的型式很多一般可按下述几种方式分类
①按工作方式二冲程四冲程 ②按汽缸数单缸多缸
③按汽缸直径95105135 mm 等
柴油的特点是自燃温度低所以柴油发动机无需要火花塞之类的点火装置它采用压缩空气的办法提高空气温度使空气温度超过柴油的自燃测试这时再喷入柴油柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧从性能上说国内传统柴油机一直给人以体积笨重振动噪声大以及排放污染严重的印象因此国产轿车基本都采用汽油发动机然而近年来国外知名车商开始将一些最新的柴油机技术引入到中国大大改善了国人对柴油机的偏见譬如一汽大众刚刚推出宝来TDI柴油发动机其环保性动力性以及平顺性都不逊于汽油机同时又具有柴油机特有的巨大扭力和超低油耗市场前景十分看好
2柴油机结构及工作原理
结构柴油机由燃烧室组件动力传递组件机体和主轴承配气机构燃油系统和调速器润滑系统冷却系统起动系统构成
工作原理柴油机工作时一般分为吸气压缩爆发排气等步骤开始时活塞从上止点下行到下止点将新鲜空气吸入气缸然后从下止点上行到上止点将吸入的气体压缩使其压力及温度升高当接近上止点时气体温度已超过柴油燃点此时由喷油嘴将柴油喷入迅速燃烧高温高压燃气推动活塞下行做功之后活塞再次从下止点上行将废气排出气缸完成一个循环活塞往复不停地工作带动连杆使曲轴转动就从曲轴上把动能传输出来1机车柴油机概述
机车柴油机locomotive diesel engine是指用于内燃机车内燃车组或内燃动车的柴油机机车柴油机具有高功率强化柴油机的典型特征一般为四冲程V型机以12缸16缸最为普遍也有直列式6810缸的柴油机的宽度和高度受铁路机车车辆限界标准的限制机车的允许轴重对柴油机重量也有一定的限制现代机车柴油机不断提高增压度见内燃机增压同时加大气缸排量大功率柴油机的单机功率已达5000千瓦平均有效压力为13～20兆帕燃料消耗率为200～225克千瓦²时柴油机的附件如冷却水散热器风扇和空气滤清器等均布置在机车厢内机油滤清器机油换热器一般也布置在机车厢内柴油机几乎都采用电起动方式只有个别的采用空气起动调速系统大多采用液压全速调速器并装有超速停机油压保护和超温卸载等自动安全保护装置
2对机车柴油机的性能要求
机车在铁路上运行时线路状况不时变化又需要按计划时间运行因而要求机车柴油机的转速和功率在相当宽的范围内变化从运行工况的时间比例来看部分负荷约占50％空转占40％左右而标定工况的使用时间很少铁路分布地区广泛列车运行时的自然环境条件也在改变这就要求柴油机具有广泛的适应能力
对机车柴油机的性能要求是不仅在标定工况下而且更重要的是在部分负荷和空转时燃油和机油的消耗量小经济性应与机车牵引特性相适应有一个经济性最好的最低空载稳定转速性能指标随环境条件的变化小噪声低排气烟尘和有害成分少冷机或热机均能连续可靠起动一般在5℃气温时起动时间不超过10秒
2机车柴油机在中国的发展历程
柴油机发明后屡经研究试图将柴油机用于铁路牵引1913年瑞典最先制造了以55千瓦 75马力 柴油机为动力的第一台电力传动内燃动车但在1950年以前铁路车辆的牵引动力主要仍是蒸汽机车50年代内燃机车因有较好的能源利用率可以改善列车牵引经济性而获得了广泛的应用并逐步取代了蒸汽机车到80年代初世界上内燃机车已占机车总数的23 中国于1958年自行制造内燃机车 长辛店机车车辆厂制成了国产第一台内燃机车---建设型直流电力传动调车内燃机车机车装有2台B2-300型柴油机总装车功率为2³300马力最高速度80kmh该机车基本上是按从匈牙利进口的ND1型内燃机车仿造试制的
1969年1970年和1977年四方厂戚墅堰厂和资阳内燃机车厂以下简称资阳厂先后制造了6台4500马力等级的东方红4型货运液力传动内燃机车机车装用2台16V200ZL型柴油机最高速度100kmh 1970年四方厂开始生产援助坦-赞铁路和越南等国的装用12V180ZJ型柴油机的1000马力的DFH1345型和2000马力的DFH2型液力传动内燃机车总数达163台这是最早走出国门的国产内燃机车本文所研究就是12V180ZJ型柴油机气缸盖的加工工艺过程
1999年8月戚墅堰厂和浦镇车辆厂合作制成了M9T双M编组的新曙光号电力传动双层内燃车组媒介动力车机车装用1台12V280ZJ型柴油机车组总功率为2³3750马力席位1140个最高速度180kmh试验时达到1904kmh其他工厂的内燃动车也正在试制开发当中 内燃动车组的发展不仅提高了铁路在国内运输市场的竞争能力还提高了在国际市场上的竞争能力也为21世纪初叶我国铁路客运提供了新的运输工具
3机车柴油机发展方向
机车柴油机发展重点是在机车车辆限界和机车轴重允许的条件下不断提高功率一个重要的趋势是采用低压缩比与二级增压相配合的方法提高功率提高可靠性和耐久性以延长柴油机寿命提高经济性特别是改善部分负荷过渡工况和空转时的经济性应用电子技术实现运行工况优化和故障自动监控降低噪声和减少排气中的有害成分防止污染改善机车用柴油机增压器的跟随性等
内燃机车可靠性与可维修性设计也是国外大功率内燃机车的一个发展方向经验表明大功率交流传动内燃机车无故障运行能力要比传统的直流传动内燃机车大４０％左右可靠性提高除通过结构方面的改进外一个显著的特点是叫可靠性技术的应用提高内燃机车可靠性问题不只是通过对薄弱零件改进来解决而且要将可靠性技术贯穿于内燃机车设计试验制造使用维修和管理等各个环节中形成一个系统工程在设计中除采用概率统计方法把影响应力和强度的各因素视为随机变量运用可靠性理论保证所设计的零部件具有规定的可靠度外还要进行可靠性规划与设计主要包括建立可靠性模型将系统可靠性指标分配给各级组成部分进行可靠性分配根据设计方案进行可靠性预测按照设计方案进行故障模式影响及危害性分析ＦＭＥＣＡ及故障树分析ＦＴＡ等找出影响可靠性安全性的关键部件及薄弱环节国产第４代内燃机车应具有可靠性维修性及模块化设计
图1-1活塞连杆组
连杆是将活塞的往复运动转变成曲轴旋转运动的中间构件
连杆由连杆小头杆身连杆大头三部分组成连杆小头承受着活塞组产生的往复惯性力杆身承受着气缸内燃机气压力所产生的压应力以及往复惯性力产生的拉应力由制造误差产生的杆身断面偏移也会在杆身上形成附加弯曲应力连杆大头承受着往复惯性力和不包括连杆盖在内的连杆离心惯性力
对连杆的基本要求是
1连杆小头应具有足够的强度和刚度并使连杆小头轴承比压控制在合理范围内
2杆身应具有足够的疲劳强度尽可能小的质量良好的锻造工艺性 3连杆大头应具有足够的刚度以减小运转时的变形防止轴承热熔接连焊轴承应具有足够的承载面积
4连杆螺栓应具有足够的疲劳强度和一定的超转速工作能力
本论文主要研究大内容主要有 确定加工的生产纲领及生产类型
确定的毛坯材料及尺寸确定毛坯加工余量 设计加工工艺
确定部分重要工序所用的工艺装备和设备 计算部分重要工序的切削用量和基本时间 设计重要工序所用的夹具 第2章 连杆加工工艺规程 21机械加工工艺规程简介 com工工艺规程的作用
1机械加工工艺规程是组织车间生产的主要技术文件机械加工工艺规程是车间中一切从事生产的人员都要严格认真贯彻执行的工艺技术文件按照它组织生产就能做到个工序科学的衔接实现优质高产和低消耗
2机械加工工艺规程是生产准备和计划调度的主要依据有了机械加工工艺规程在产品投入生产之前就可以根据它进行一系列的准备工作如原材料和毛坯的供应机床的调整专用工艺装备如专用夹具刀具和量具的设计制造生产作业计划的编排劳动力的组织以及生产成本的核算等有了机械加工工艺规程就可以制所生产产品的进度计划和相应的调度计划使生产均衡顺利的进行
3机械加工工艺规程是新建或扩建工厂车间的基本技术文件在新建或扩建工厂车间时只有根据机械加工工艺规程和生产纲领才能准确确定生产所需机床的种类和数量工厂和车间的面积机床的平面布置生产工人的工种等级数量以及个辅助部门的安排等
制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图样生产纲领生产类型现场加工设备及生产条件等设计机械加工工艺规程的程序一般为
1分析加工零件的工艺性主要包括审查零件结构的工艺性及了解零件的各项技术要求分析产品的装配图和零件的工作图熟悉该产品的用途性能及工作条件明确被加工零件在产品中的位置和作用等
2熟悉和确定毛坯 3拟定加工工艺路线 4工序设计 5 编制工艺文件
180C柴油机的该产品年产量为150台设其备品率为10机械加工废品率为1现制定该活塞的机械加工工艺规程
N Qn 1αβ 150 1101 166件年
连杆的年产量为166件现已知该产品属于轻型机械根据《机械制造工艺设计简明手册》表11-2生产类型与生产纲领的关系可确定其生产类型为中批生产
零件图样的视图正确完整尺寸公差及技术要求齐全 24选择毛坯
连杆在工作中承受多向交变载荷的作用要求具有很高的强度因此连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢如45钢55钢40Cr40CrMnB等近年来也有采用球墨铸铁的粉末冶金零件的尺寸精度高材料损耗少成本低随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用使粉末冶金件的密度和强度大为提高因此采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法
连杆毛坯制造方法的选择主要根据生产类型材料的工艺性可塑性可锻性及零件对材料的组织性能要求零件的形状及其外形尺寸毛坯车间现有生产条件及采用先进的毛坯制造方法的可能性来确定毛坯的制造方法根据生产纲领为大量生产连杆多用模锻制造毛坯连杆模锻形式有两种一种是体和盖分开锻造另一种是将体和盖锻成体整体锻造的毛坯需要在以后的机械加工过程中将其切开为保证切开后粗镗孔余量的均匀最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形相对于分体锻造而言整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断等问题但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少锻造工时少模具少等优点故用得越来越多成为连杆毛坯的一种主要形式总之毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低性能提高
目前我国有些生产连杆的工厂采用了连杆辊锻工艺图1-2为连杆辊锻示意图．毛坯加热后通过上锻辊模具2和下锻辊模具4的型槽毛坏产生塑性变形从而得到所需要的形状用辊锻法生产的连杆锻件在表面质量内部金属组织金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平并且设备简单劳动条件好生产率较高便于实现机械化自动化适于在大批大量生产中应用辊锻需经多次逐渐成形
图连杆辊锻示意图
图给出了连杆的锻造工艺过程将棒料在炉中加热至1140～1200C0先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图然后在锻压机上进行预锻和终锻再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图锻好后的连杆毛坯需经调质处理使之得到细致均匀的回火索氏体组织以改善性能减少毛坯内应力为了提高毛坯精度连杆的毛坯尚需进行热校正
连杆必须经过外观缺陷内部探伤毛坯尺寸及质量等的全面检查方能进入机械加工生产线
辊锻制坯
在连杆机械加工工艺过程中大部分工序选用连杆的一个指定的端面和小头孔作为主要基面并用大头处指定一侧的外表面作为另一基面这是由于端面的面积大定位比较稳定用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距这样就使各工序中的定位基准统一起来减少了定位误差具体的办法是如图15所示在安装工件时注意将成套编号标记的一面不
图连杆的定位方向
与夹具的定位元件接触在设计夹具时亦作相应的考虑在精镗小头孔及精镗小头衬套孔时也用小头孔及衬套孔作为基面这时将定位销做成活动的称假销当连杆用小头孔及衬套孔定位夹紧后再从小头孔中抽出假销进行加工 为了不断改善基面的精度基面的加工与主要表面的加工要适当配合即在粗加工大小头孔前粗磨端面在精镗大小头孔前精磨端面
由于用小头孔和大头孔外侧面作基面所以这些表面的加工安排得比较早在小头孔作为定位基面前的加工工序是钻孔扩孔和铰孔这些工序对于铰后的孔与端面的垂直度不易保证有时会影响到后续工序的加工精度
在第一道工序中工件的各个表面都是毛坯表面定位和夹紧的条件都较差而加工余量和切削力都较大如果再遇上工件本身的刚性差则对加
工精度会有很大影响因此第一道工序的定位和夹紧方法的选择对于整个工艺过程的加工精度常有深远的影响连杆的加工就是如此在连杆加工工艺路线中在精加工主要表面开始前先粗铣两个端面其中粗磨端面又是以毛坯端面定位因此粗铣就是关键工序在粗铣中工件如何定位呢一个方法是以毛坯端面定位在侧面和端部夹紧粗铣一个端面后翻身以铣好的面定位铣另一个毛坯面但是由于毛坯面不平整连杆的刚性差定位夹紧时工件可能变形粗铣后端面似乎平整了一放松工件又恢复变形影响后续工序的定位精度另一方面是以连杆的大头外形及连杆身的对称面定位这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小同时可以铣工件的端面使一部分切削力互相抵消易于得到平面度较好的平面同时由于是以对称面定位毛坯在加工后的外形偏差也比较小
com段的划分与工序顺序的安排
连杆的主要加工部位是大小头端面大小头孔次要加工部位是各种螺纹孔及倒角除机械加工外还有调质处理划螺纹孔线探伤等另外在机械加工过程后还安排了钳工倒角去毛刺并对连杆进行喷丸处理为连杆的组装做好准备
加工阶段的划分 连杆机械加工工艺过程
连杆的机械加工工艺过程大致可以分为加工基准面粗钻铣大小头平面及大小头孔调质处理半精钻铣大小头平面及大小头孔分离连杆和连杆盖精铣基准面并进行磨削钻铰锪各种孔精钻铣大小头平面及小头孔和大头轴瓦研磨重要孔的支撑面钳工倒角去毛刺探伤后钳工清洗组装
连杆的大小头平面及大小头孔的技术要求都很严格所以对于这些端面安排了粗铣半精铣精车铣对于180C柴油机连杆进行粗加工时以大小头两端面作为精基准所以先粗加工大小头端面然后再加工其他各主要表面各种孔的加工集中在连杆与连杆盖连接处所以将各种孔加工完之后再精铣大小头端面以保证重要加工表面不被破坏或划伤
连杆盖机械加工工艺过程
连杆盖的机械加工工艺过程大致可以分为半精铣对接面划孔线车孔精铣对接面钻铰各孔磨螺钉面修正圆角钳工组装划瓦槽铣瓦槽钳工组装
对于连杆盖进行粗加工时以连杆盖一侧的一端面作为粗基准然后以对接端面作为精基准加工其他的重要表面
二工序安排
在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度
1连杆本身的刚度比较低在外力切削力夹紧力的作用下容易变形
2连杆是模锻件孔的加工余量大切削时将产生较大的残余内应力并引起内应力重新分布
因此在安排工艺进程时就要把各主要表面的粗精加工工序分开即把粗加工安排在前半精加工安排在中间精加工安排在后面这是由于粗加工工序的切削余量大因此切削力夹紧力必然大加工后容易产生变形粗精加工分开后粗加工产生的变形可以在半精加工中修正半精加工中产生的变形可以在精加工中修正这样逐步减少加工余量切削力及内应力的作用逐步修正加工后的变形就能最后达到零件的技术条件
各主要表面的工序安排如下 1两端面粗铣精铣粗磨精磨
2小头孔钻孔扩孔铰孔精镗压入衬套后再精镗 3大头孔扩孔粗镗半精镗精镗金刚镗珩磨
一些次要表面的加工则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面 制定工艺路线即工序设计其主要内容包括机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等在此先确定工艺路线再在后面详细论述机床与工艺装备的选择加工余量的确定工序尺寸的确定切削用量的确定时间定额的确定等内容
制定柴油机加工工艺路线的出发点应当是使其能够合理保证气缸盖的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求在小批量生产的生产纲领下可以考虑广泛采用技术水平较高的数控机床及加工中心并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当综合考虑零件特点和技术要求工艺设备与装备的具体使用条件及经济因素等可初步确定其加工工艺路线为
制定180C柴油机连杆工艺路线的出发点应当使连杆的几何形状尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证在中批生产的生产条件下可以考虑采用通用夹具和部分专用夹具等并尽量使工序集中来提高生产率除此之外还应当考虑经济因素以降低生产成本 因此经过综合考虑最终确定180C柴油机连杆加工工艺过程如下表2-1连杆盖的加工工艺过程如下表2-2 表2-1 180C柴油机连杆加工工艺过程 序号 工序名称 定位基准
面
面 铣一步大平面及小平面 大小头平铣二步小头平面
大小头平2 铣二步大平面 大小头平面钻小头孔66
大小头平面 铣小头孔至695上偏差01 大铣另一侧面188±
9小头平面铣工艺面94±01 大小头孔
01 基面和一侧面粗镗大头孔134 基面和一侧面以及小头孔 铣工字型副板
铣落刀槽14两侧 基面和一侧面精铣外形 基面和一侧面精铣盖顶面及螺钉面 锯开 精铣一14 半精铣对接面钻扩铰各孔攻丝
步大平面 基面和一侧面精铣另一大平面及小平面 基面和一侧面半精镗大小孔 基面和铣R25R5818 精铣另一小头平面 基面和一侧面
一侧面以及大小头孔 基面和一侧面 铣两面肋 基面和一侧面 铣R75 基面和一侧面 车1795下偏差-02车185 侧面 24 车大端156165及148 25 磨两平面 基面和一铣瓦槽 基
3026 精镗大小头孔 基面和一侧面以及大小头孔 钻2-6油孔
面和一侧面以及小头孔 铣小孔倒角 铣7°斜
配重
钢质锻模件的机械加工余量按JB3835-85确定根据估算的锻件质量加工精度及锻件形状复杂系数由《机械制造工艺简明手册》表22-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量孔的加工余量由《机械制造工艺简明手册》表22-24查得表中余量值为单面余量
1锻件质量 根据零件成品质量估算锻件质量为1352kg 2加工精度 零件表面均为精加工和磨削加工精度 3机械加工余量 用查表法确定机械加工余量 根据《机械加工工艺手册》第一卷 表3225 表3226 表3227平面加工的工序余量mm 平面加工的工序余量mm 单面加工方法 单面余量 经济精度 工序尺寸 表面粗糙度
125
粗铣 IT12 69
125
精铣
毛
坯
06 IT10 678 32 08 粗磨 03 IT8 672 16
精磨 01 IT7 67 则连杆两端面总的加工余量为
A总
A粗铣A精铣A粗磨A精磨2 150603012 mm 2连杆铸造出来的总的厚度为H 67 72mm 一确定毛坯尺寸公差
连杆的锻件质量1352kg形状复杂系数S242CrMoA中合金元素含量大于30按《机械制造工艺设计简明手册》表22-11锻件的材质系数为M2采取平直分模线锻件为精密精度等级则毛坯的公差可从《机械制造工艺设计简明手册》表22-1422-17查得
连杆毛坯的尺寸公差如表2-2毛坯的同轴度误差允许值为12mm残留飞边为12mm 毛坯图表2-连杆锻件尺寸公差mm 零件尺寸 单面加工余量 锻件尺寸 偏差
Φ137 15 Φ134 1795 425
188
Φ77
Φ66 70 1 72
1 65
com分重要工序介绍
一连杆两端面的加工
采用粗铣精铣粗磨精磨四道工序并将精磨工序安排在精加工大小头孔之前以便改善基面的平面度提高孔的加工精度粗磨在转盘磨床上使用砂瓦拼成的砂轮端面磨削这种方法的生产率较高精磨在M7130型平面磨床上用砂轮的周边磨削这种办法的生产率低一些但精度较高
连杆大小头孔的加工
连杆大小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序它的加工精度对连杆质量有较大的影响
小头孔是定位基面在用作定位基面之前它经过了钻扩铰三道工序钻时以小头孔外形定位这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小
小头孔在钻扩铰后在金刚镗床上与大头孔同时精镗达到IT6级公差等级然后压入衬套再以衬套内孔定位精镗大头孔由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差
大头孔经过扩粗镗半精镗精镗金刚镗和珩磨达到IT6级公差等级表面粗糙度Ra 为04μm大头孔的加工方法是在铣开工序后将连杆与连杆体组合在一起然后进行精镗大头孔的工序这样在铣开以后可能产生的变形可以在最后精镗工序中得到修正以保证孔的形状精度 连杆螺栓孔的加工
连杆的螺栓孔经过钻扩铰工序加工时以大头端面小头孔及大头一侧面定位 为了使两螺栓孔在两个互相垂直方向平行度保持在公差范围内在扩和铰两个工步中用上下双导向套导向从而达到所需要的技术要求
粗铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法这样铣夹具没有活动部分能保证承受较大的铣削力精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直使用两工位夹具连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后夹具上的定位板带着工件旋转1800 铣另一个螺栓孔的两端面这样螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证
连杆体与连杆盖的铣开工序
剖分面亦称结合面的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差003mm 并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度除夹具本身要保证精度外锯片的安装精度的影响也很大如果锯片的端面圆跳动不超过002 mm则铣开的剖分面能达到图纸的要求否则可能超差但剖分面本身的平面度粗糙度对连杆盖连杆体装配后的结合强度有较大的影响因此在剖分面铣开以后再经过磨削加工
大头侧面的加工
以基面及小头孔定位它用一个圆销小头孔装夹工件铣两侧面至尺寸保证对称此对称平面为工艺用基准面
确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注当无基准转换时同一表面多次加工的工序尺寸与工序或工步的加工余量有关当基准不重合时工序尺寸应用工序尺寸链解算 确定各主要面的工序尺寸
圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关前面根据有关资料已经查出本零件各圆柱面的总加工余量毛坯余量应将总加工余量分为各工序加工余量然后由后往前计算工序尺寸中间工序尺寸的公差按加工方法的经济加工精度确定
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229 表234 1大头孔各工序尺寸及其公差铸造出来的大头孔为55 mm 工序名称 工序基 本余量 工序经济
精度 工序尺寸 最小极限尺寸 表面粗糙度
1375 16 半精镗 1
137 16 134 134 125
精镗
04
1375136
二次粗镗 2 扩孔 136 63 一次粗镗 2 132 132 2小头孔各工序尺寸及其公差
根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》 表229表230 工序
名称 工序基本余量 工序经济 精度 工序
尺寸 最小极限尺寸 表面 粗糙度
精镗
02
Φ7749 Φ7749 16
半精镗 02
Φ7729Φ7729 64
Φ68 二次粗镗 9 Φ68
125
Φ771 Φ771 125 一次粗镗 锻至Φ68 1铣连杆大小头平面 选用X52K机床
根据《机械制造工艺设计手册》表2481选取数据
铣刀直径D 100 mm 切削速度Vf 247 ms 切削宽度 ae 80 mm 铣刀齿数Z 6 切削深度ap 3 mm 则主轴转速n 1000vD 475 rmin 根据表3131 按机床选取n 500 min 则实际切削速度V Dn1000³60 267 ms 铣削工时为按表2510 L 3 mm L1 15 50 mm L2 3 mm 基本时间tj Lfm z 32003 500³018³6 038 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗磨大小头平面 选用M7350磨床
根据《机械制造工艺设计手册》表24170选取数据 砂轮直径D 40 mm 磨削速度V 033 ms 切削深度ap 03 mm fr0 0033 mmr Z 8 则主轴转速n 1000vD 1588 rmin 根据表3148 按机床选取n 100 rmin 则实际磨削速度V Dn1000³60 020 ms 磨削工时为按表2511 基本时间tj zbknfr0z 03³1 100³0033³8 001 min 按表3140 辅助时间ta 021 min 铣大头两侧面
选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2477 88 选取数据
铣刀直径D 50 mm 切削速度V 064 ms 铣刀齿数Z 3 切削深度ap 4 mm af 010 mmr 则主轴转速n 1000vD 611 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 078 ms 铣削工时为按表2510 L 40 mm L1 15 85 mm L2 25 mm 基本时间tj Lfmz 408525 750³010³3 023 min 按表2546 辅助时间ta 04³045 018 min 粗镗大头孔 选用镗床T68 根据《机械制造工艺设计手册》表2466选取数据
铣刀直径D 135m 切削速度V 016 ms 进给量f 030 mmr 切削深度ap 30 mm 则主轴转速n 000vD 47 rmin 根据表3141 按机床选取n 800 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 272 ms 镗削工时为 按表253 L 38 mm L1 35 mm L2 5 mm 基本时间tj Lifn 38355 030³800 019 min 按表2567 辅助时间ta 050 min 铣开连杆体和盖 选用铣床X62W 根据《机械制造工艺设计手册》表2479 90 选取数据
铣刀直径D 63 mm 切削速度V 034 ms 切削宽度ae 3 mm 铣刀齿数Z 24 切削深度ap 2 mm af 0015 mmr d 40 mm 则主轴转速n 1000vD 103 rmin 根据表3174 按机床选取n 750 rmin 则实际切削速度V Dn1000³60 247 ms 铣削工时为 按表2510 L 17 mm L1形容词节点甲 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点丙 飞机 3 节点乙 鱼片 形容词节点甲 飞机-1 节点丙 飞机 A C not_a_blind_slot 甲乙丙
图4 步骤 图5 盲步骤 图6 焊盘 图7 洞 图8 盲孔
一种原始的功能是通过合并形成的边界面孔的原根的功能突变的成员根本特点和成员的边界将面临着一个家庭的一个原始的特征[ 16 ] 原始功能中可能存在三个礼仪 一独立 二与另一原始功能形成一个复杂的功能或 iii 与其他复杂的功能形成一个高层次复杂的功能下一水平的塑料制品的特点是复杂的功能这是所形成的相互作用的两个原始的塑料产品功能
有四种类型的功能互动边界脸边界面临 bb 段的相互作用根面临边界面临经常预算的相互作用根面临根面居民的相互作用和边界面临根面巴西的相互作用在BB心跳的互动这两个功能有一个共同的边界脸在经常预算的互动边界面对的一
第五篇：数控加工工艺与编程论文
目 录
摘 要·······························2
一、数控加工的特点························3
二、数控设备的概述························4
2.1数控机床的特点·······················4 2.2数控机床的发展·······················4 2.2.1数控车床的发展史····················4 2.2.2数控车床的最新发展···················5 2.3数控机床的应用·······················6 2.3.1数控机床加工的对象···················6 2.3.2数控机床在机械制造中的应用···············6
三、数控加工工艺与程序编制····················7
3.1数控加工工艺分析······················7 3.2数控加工程序编制简介····················10
四、盘类零件的加工工艺与程序编制·················11
4.1盘类零件的选择·······················11 4.2零件加工工艺分析······················11 4.3零件加工程序编制······················12
五、总结·····························13
参考文献······························14
摘 要
本文通过对数控加工的特点，数控设备的特点，发展以及应用的一般阐述，对数控技术的发展历史以及最新的发展进行了阐述，和对数控加工工艺过程以及数控程序的编制等方面对《数控加工工艺与编程》课程，进行了一系列的理论与实际操作的论述，对数控编程方法做出了一些简单的描述，以及在数控加工工艺中要注意的几个方面进行了一定的说明，最后再以盘类零件作为数控编程的例子，对数控工艺以及编程过程进行了详细的说明。
关键字：数控工艺 数控编程 数控加工
一、数控加工的特点
数控加工体现了精度高、效率高，能适应多品种中小批量、形状复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到了广泛的应用。概括起来，数控加工有以下几方面的特点；
1、精度高、质量稳定
数控机床是在数控加工程序控制下进行的，一般情况下加工过程不需要人工干预，这就避免了操作者人为产生的误差。在设计制造数控机床时，采取了多种措施，使数控机床的机械部分达到了较高的精度和刚度。此外，数控机床的传动系统与和机床结构都具有很高的刚度和热稳定性。通过补偿技术，数控机床可获得比本身精度更高的加工精度，尤其提高了同一批零件生产的一致性，产品合格率高，加工质量稳定。
2、适应性强
适应性是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控机床上加工不同的零件时，不需要改变机床的机械结构和控制系统的硬件，只需要按照零件的轮廓编写新的加工程序，输入新的加工程序后就能加工新的零件。这就为复杂结构零件的单件、小批量生产新产品试制提供了极大的方便。
3、生产效率高
零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，而且是无级变化的，因此数控机床每一个工序、工步都可选用最合理的切削用量。由于数控机床结构刚性好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。数控机床的移动部件空行程运动速度快，自动换刀时间短，辅助时间比一般机床大为减少。数控机床在批量生产更换被加工零件时不需要重新调整机床，可以节省用于停机零件安装调整的时间。由于数控机床的加工精度比较稳定，一般只做首件检验或工序间关键尺寸的抽样检查，因而可以减少停机检验的时间。在使用带有刀库和自动换刀装置的数控加工中心机床时，采用工序集中的方法加工零件，减少了半成品的周转时间，大大提高了生产效率。
4、劳动强度低
数控机床对零件的加工是在程序控制下自动完成的，操作者除了控制按钮与开关、装卸工件、关键工序的中间测量以及观察切削状态是否正常之外，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度可大为减轻，劳动条件也得到了相应的改善。
5、有利于生产管理的现代化
在数控机床上加工零件所需要的时间基本上是固定的，工时费用可以计算的更精确。这有利于合理编写生产进度计划，有利于实现生产管理现代化。
6、易于建立计算机通信网络
由于数控机床与计算机联系紧密，且使用数字化信息，易于与计算机建立通信网络，便于与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）系统相连接，形成计算机辅助设计和辅助制造一体化。
7、价格较贵、调试和维修困难
数控机床采用了许多先进技术，使得数控机床的整体价格较高，并且由于数控机床的机械结构、控制系统都比较复杂，所以要求操作人员、调试和维修人员 应具有专门的知识和较高的专业技术水品，或经过专门的技术培训，才能胜任相应的工作。
二、数控设备的概述
数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。2.1数控机床的特点
数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床主要由工人手工操作来加工零件。在数控机床上加工零件只要改变控制机床动作的程序，就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂，要求精度高的零件。
由于数控加工是一种程序控制过程，使其相应的形成了以下几个特点：
1、自动化程度高，可以减轻工人的劳动强度。数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作键盘、装卸零件、安装刀具、完成关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，不需要进行繁重的重复性手工操作（有的数控机床可以自动装卸零件、安装刀具等）；劳动强度与紧张程度均可大为减轻，劳动条件也得到相应的改善。
2加工精度高，加工质量稳定可靠，重复性好。加工误差一般能控制在0.01mm左右。数控机床进给传动链的反向间隙与与丝杠螺距误差等均可以由数控装置进行补偿，因此，数控机床能达到比较高的加工精度。此外数控机床传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性，从而提高了它的制造精度和重复性，特别是数控机床的自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，同一批加工零件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量十分稳定。
3、加工生产率高。零件加工所需要的时间包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床能够有效的减少这两部份的时间，因而加工生产率比普通机床高得多。数控机床主轴转速和进给量的范围比普通机床的范围大，每一道工序都能选择最合理的加工切削量；良好的结构刚性允许机床进行大切削量的强力切削，有效的节省了机动时间。数控机床移动部件的快速移动和定位时间比一般机床少得多。数控机床在更换被加工零件时，几乎不需要重新调整机床，而零件都装夹在简单地定位装置中，用于停机进行零件装夹，调整时间可以节省很多。
4对零件加工的适应性强、灵活性好、能加工形状复杂的零件。
5有利于生产管理现代化。用数控机床加工零件，能准确地计算加工零件的加工工时，并有效的简化检验和管理工装夹具、半成品的工作。这些特点有利于使生产管理现代化，便于实现计算机辅助制造。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造系统的基础。
6随着市场经济的发展，产品更新周期变短，中小批量的生产所占的比例越来越大，对机械产品的精度和质量要求也在不断的提高，普通机床越来越难以满足加工的要求。同时，由于技术水平的提高，数控机床的价格也在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍。2.2数控机床的发展
2.2.1数控机床的发展史 1.第一代数控机床产生于1952年（电子管时代）。
美国麻省理工学院研制出一套试验性数字控制系统，并把它装在一台立式铣床上，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床，但是这台机床毕竟是一台试验性的机床。到了1954年11月，在帕尔森斯专利基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司。
2.第二代数控机床产生于1959年（晶体管时代）。
电子行业研制出晶体管元器件，因而数控系统中广泛采用晶体管和印制电路板，使数控机床跨入了第二代。同年3月，由美国克耐·杜列克公司（Keaney ＆ Trecker Corp）发明了带有自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”。现在加工中心已成为数控机床中一种非常重要的品种，在工业发达的国家中约占数控机床总量的l/4左右。
3.第三代数控机床产生于1960年（集成电路时代）。
研制出了小规模集成电路。由于它的体积小，功耗低，使数控系统的可靠性得以进一步提高，数控系统发展到第三代。
以上三代，都是采用专用控制的硬件逻辑数控系统（NC）。4.第四代数控机床产生于1970年前后。
随着计算机技术的发展，小型计算机的价格急剧下降、小型计算机开始取代专用控制的硬件逻辑数控系统（NC），数控的许多功能由软件程序实现。由计算机作控制单元的数控系统（CNC），称为第四代。1970年，在美国芝加哥国际展览会上，首次展出了这种系统。5.第五代数控机床产生于1974年。
美、日等国首先研制出以微处理器为核心的数控系统的数控机床。30多年来，微处理机数控系统的数控机床得到飞速发展和广泛的应用，这就是第五代数控（MNC）。后来，人们将MNC也统称为CNC。
6.20世纪80年代初，国际上又出现了柔性制造单元 FMC—Flexible Manufacturing Cell。这种单元投资少、见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。所以近几十年来，得到快速发展。
2.2.2数控机床的最新发展
1.高速化
随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。2.高精度化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。3．功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等；工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。4．控制智能化
随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。5.极端化（大型化和微型化）
国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工（车、铣、磨）机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。6.新型功能部件
为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然
7.多媒体技术的应用
多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外，在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。
2.3数控机床的应用 2.3.1数控加工的对象
1用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用夹具或需要很长调整时间的零件。
2.多品种、多规格、中小批量的零件生产，特别适合新产品的试制生产。3.加工精度、表面粗超度要求较高的零件。
4.形状、结构复杂，尤其是具有复杂曲线、曲面轮廓。5价格高，一旦出现废品就会造成严重的经济损失的零件。
6钻、扩、铰、镗、攻丝等工序联合进行，相对位置精度要求较高的零件。7.在普通机床上生产效率低，劳动强度大，质量难以稳定控制的零件。2.3.2数控技术在机械制造中的应用
1.数控技术在煤矿机械中的应用
我国是一个煤炭大国，煤炭资源在我国的能源系统中占有举足轻重的地位。这就决定了我国的煤机企业的任务是为煤炭系统生产高质量、高可靠性的煤炭开采及保护装备。在激烈的市场竞争的条件下，如何谋生存、求发展，煤机行业本身的水平关键要看创新能力、人员素质和企业素质的提高。企业设备数字化化程度高低(数控设备占主要设备拥有量比率)是代表工业化水平的标志，同时要组建符合厂情的生产模式，机床的配置上要根据被加工零件的图纸的复杂程度、精度、材质、数量和热处理等因素来选择机床
2.数控技术在汽车工业中的应用
汽车工业近20年来发展尤为迅猛。在快速发展的过程中，汽车零部件的加工技术也在快速发展，数控技术的出现，更加快了复杂零部件快速制造的实现过程。将高速加工中心和其它高速数控机床组成的高速柔性生产线集“高柔性” 与“高效率”于一体，既可满足产品不断更新换代的要求，做到一次投资，长期受益，又有接近于组合机床刚性自动线的生产效率，从而打破汽车生产中有关“经济规模”的传统观念，实现了多品种、中小批量的高效生产。数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等，在汽车制造工业中都得到了广泛深入的应用。21世纪的汽车加工制造业已经离不开数控加工技术的应用了。
三、数控加工工艺与程序编制
3.1数控加工工艺分析
1、数控加工工艺的主要内容
（1）了解图纸的技术要求，如尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、工件的材料、硬度、加工性能以及工件数量等；（2）根据零件图纸的要求进行工艺分析，其中包括零件的结构工艺性分析、材料和设计精度合理性分析、大致工艺步骤等；
（3）根据工艺分析制定出加工所需要的一切工艺信息——如：加工工艺路线、工艺要求、刀具的运动轨迹、位移量、切削用量（主轴转速、进给量、吃刀深度）以及辅助功能（换刀、主轴正转或反转、切削液开或关）等，并填写加工工序卡和工艺过程卡；
（4）根据零件图和制定的工艺内容，再按照所用数控系统规定的指令代码及程序格式进行数控编程；
2、零件的工艺分析
在确定数控加工零件和加工内容后，根据所了解的数控机床性能及实际工作经验，需要对零件图进行工艺分析，以减少后续编程和加工中可能出现的失误，零件图的工艺分析可以从以下几个方面考虑。
（1）审查零件图的完整性和正确性。对轮廓零件，审查构成轮廓各几何元素的尺寸或相互关系的标准是否准确完整。例如：在实际工件中常常会遇到图纸中给出的几何元素的相互关系不正确、缺尺寸，使编程计算无法完成。或虽然给出了几何元素的相互关系，但同时又给出了引起矛盾的相关尺寸、尺寸多余等同样给编程带来困难。
(2)审查零件图中的尺寸标准方式是否适应数控加工的特点。对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标准方法便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准与编程原点位置的一致性方面带来很大方便，由于零件设计人员往往在尺寸标准中较多地考虑装机等使用性能，而不得不采取局部分散的标准方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不全。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因而改变局部分散标准法为集中引注或坐标式标注是安全可行的。
（3）审查和分析零件所要求的加工精度，尺寸公差是否都可以得到保证。数控机床尽管比普通机床加工精度高，但数控加工车普通加工一样，在加工过程中都会遇到受力变形的困扰，因此对于薄壁零件、刚性差的零件加工，一定注意加强零件加工部位的刚性，防止变形的产生。
(4)特殊零件的处理。对于一些特殊零件，由于某些原因可能影响加工精度，可以选择恰当的粗精加工。
3、走刀路线与加工顺序的确定 在数控加工过程中，每道工序的走刀路线直接影响零件的加工精度与表面粗糙度。刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为走刀路线，包括切削加工的路径和刀具切入、切出等空行程。在普通机床加工中，走刀路线由操作者靠工作经验直接把握，工序设计时无须考虑。但是在数控加工中，走刀路线直接由数控程序控制的，因此，工序设计时，必须拟定好刀具的走刀路线，并绘制好走刀路线图，来指导数控程序的编写。
走刀路线的确定，应该遵循以下几点原则：
（1）走刀路线应该保证被加工零件的精度和表面粗糙度。在进行数控加工时，根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，应遵循粗、精加工分开原则来划分工序，即先粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。对于某一加工表面，应按粗加工—半精加工—精加工顺序完成，粗加工时应当在保证加工质量、刀具耐用度和机床—夹具—刀具—工件工艺系统的刚性所允许的条件下，充分发挥机床的性能和刀具切削性能，尽盘采用较大的切削深度、较少的切削次数得到精加工前的各部余童尽可能均匀的加工状况，即粗加工时可快速切除大部分加工余量、尽可能减少走刀次数，缩短粗加工时间，精加工时主要保证零件加工的精度和表面质量，故通常精加工时零件的最终轮廓应由最后一力连续精加工而成
（2）应该使加工路线最短，来缩短数控加工程序，缩短空走刀时间，提高加工效率。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省加工时间，还能减少一些不必要的刀具磨损及其它消耗。走刀路径的选择主要在于粗加工及空行程的走刀路径的确定，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿着其零件轮廓顺序进行的。一般情况下，若能合理选择起刀点、换刀点，合理安排各路径间空行程衔接，都能有效缩短空行程长度。
（3）要尽量简化数值计算，以减少编程的工作量。
（4）当某段走刀路线重复使用时，为了简化编程，缩短程序长度，应该使用子程序。
4、工艺顺序的安排原则：先加工基准面（1）一般情况下先加工平面，后加工孔。（2）先加工主要表面，再加工次要表面。（3）先安排粗加工工序，再安排精加工工序。
5、对于数控铣床
（1）对于铝镁合金，钛合金和热合金来说，建议采用顺铣加工，对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。
（2）对于零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬且余量一般较大，这时采用逆铣较为有利。
6、数控加工刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
(1)选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产 中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
(2)在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。
(3)在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和按刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）2种，共包括16种不同用途的刀柄。
(4)在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
7、切削用量的确定 1.切削用量的选择原则
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书切削用量手册，并结合经验而定。
2.背吃刀量的选定
背吃刀量由机床、工件和刀具的刚度来确定，在刚度允许的情况下，应该尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。确定背吃刀量的一般方法：
（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5-25μm时，如果数控加工的加工余量小于5-6mm，粗加工一次尽给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可以多次尽给完成。
（2）在工件表面粗糙度要求为Ra3.2-12.5μm时，可以分为粗加工和半精加工两步进行。粗加工的背吃刀量同（1）中的要求相同。粗加工后留0.5-1.0mm余量，在半精加工时切除。
（3）在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8-3.2μm时，可以分为粗加工、半精加工、精加工三步进行。半精加工时的背吃刀量取1.5-2mm。精加工时背吃刀量取0.3-0.5mm。
3、进给量的确定
（1）当工件的质量达到要求能够保证时，为了提高生产效率，可以选择较 高的进给速度。一般在100-200m/min范围内选取。
（2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选用较低的进给速度，一般在20-50m/min范围内选取。
（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应该选小一点，一般在20-50m/min范围内选取。
（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统设定的最高进给速度。
4、切削速度的选择
（1）工件材料的强度和硬度以及切削加工性等因素，加工材料的强度和硬度越高时，选较低的切削速度，反之取较高的速度，刀具材料切削性能越好，切削速度越高。
（2）断续切削时，为减小冲击力和热应力，要适当降低切削速度。
（3）在容易发生震动的情况下，切削速度应该避开自激震动的临界速度。
（4）加工大件、细长件和薄壁件时，选用较低切削速度。
（5）加工带外皮的工件时，适当降低切削速度。
（6）应该尽量避开积削瘤产生的区域。主轴转速计算公式：
N=1000Vc/（πD）Vc为切削速度，N为主轴转速，D为工件直径。计算主轴转速要根据机床说明书选取机床具有的或是接近的转速。3.2数控加工程序编制简介
1、数控编程的内容与方法 1．数控编程的内容
数控编程的主要内容有：分析零件图样，确定数控加工工艺方案、数值计算、编写零件加工程序、校对程序及首件试切。
2．数控编程的步骤（1）分析图样。
（2）确定加工工艺规程。（3）数值计算。
（4）编写零件加工程序单。（5）程序校验与首件试切。3.数控编程的方法 1．手工编程
手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。
这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。
2.自动编程
对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。
随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。
2、程序结构与格式
1.程序开始符、结束符
程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书 写时要单列段。2.程序名
程序名有两种形式：一种是英文字母O（%或P）和1～4位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字多字符混合组成的程序名(如TEST1 等)。一般要求单列一段。3.程序主体
程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。4.程序结束
程序结束可以用M02或M30指令。一般要求单列一段。
加工程序的一般格式举例： % // 开始符 O2000 // 程序名
N10 G54 G00 X10.0 Y20.0 M03 S1000 //程序主体 N20 G01 X60.0 Y30.0 F100 T02 M08 N30 X80.0 „„.N200 M30 // 程序结束
四、盘类零件的加工工艺与程序编制
4.1盘类零件的选择
由于本次工艺编程加工的零件可以自由选择，所以我选择的盘类零件的零件图如下图所示：
要求：毛坯为70㎜×70㎜×18㎜板材，六面已粗加工过，要求数控铣出如图所示的槽，工件材料为45钢。
4.2零件加工工艺分析
1．根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线 1.以已加工过的底面为定位基准，用通用台虎钳夹紧工件前后两侧面，台虎钳固定于铣床工作台上。2.工步顺序 ① 铣刀先走两个圆轨迹，再用左刀具半径补偿加工50㎜×50㎜四角倒圆的正方形。
② 每次切深为2㎜，分二次加工完。2．选择机床设备
根据零件图样要求，选用经济型数控铣床即可达到要求。故选用XKN7125型数控立式铣床。3．选择刀具
现采用φ10㎜的平底立铣刀，定义为T01，并把该刀具的直径输入刀具参数表中。
4．确定切削用量
切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。
5．确定工件坐标系和对刀点
在XOY平面内确定以工件中心为工件原点，Z方向以工件表面为工件原点，建立工件坐标系。4.3零件的程序编制
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。
考虑到加工图示的槽，深为4㎜，每次切深为2㎜，分二次加工完，则为编程方便，同时减少指令条数，可采用子程序。该工件的加工程序如下： N0010 G00 Z2 S800 T1 M03； N0020 X15 Y0 M08；
N0030 G20 N01 P1.-2； N0040 G20 N01 P1.-4； N0050 G01 Z2 M09；
N0060 G00 X0 Y0 Z150；
N0070 M02； N0010 G22 N01； N0020 G01 ZP1 F80；
N0030 G03 X15 Y0 I-15 J0； N0040 G01 X20；
N0050 G03 X20 YO I-20 J0；
N0060 G41 G01 X25 Y15； N0070 G03 X15 Y25 I-10 J0； N0080 G01 X-15；
N0090 G03 X-25 Y15 I0 J-10； N0100 G01 Y-15；
N0110 G03 X-15 Y-25 I10 J0； N0120 G01 X15；
N0130 G03 X25 Y-15 I0 J10； N0140 G01 Y0；
N0150 G40 G01 X15 Y0； N0160 M30；
五、总结 时间很快，《数控加工工艺与编程》这门课程就结束了，在这门课的学习过程中，我学到了很多东西，对数控加工有了更加深入的了解，明白了哪些零件适合数控加工，以及数控加工的特点，学会了基本数控车床与铣床的程序编制，掌握了一些数控编程的基本指令，对数控加工过程也有了充分的了解，尤其是对数控加工工艺过程的分析，使得对零件加工有了一个新的认识，加工时刀具的走刀路线，刀具的选择，切削用量的选择等等，一个零件加工后质量的好坏，与这个过程是密不可分的，经过学习，我能够对一个零件从编程到加工完成，有一个很明确的认识，虽然在学习过程中，遇到了不少的问题，但是通过老师的指点，和与同学们的探讨，我都能够理解并且掌握。
总之，通过对这门课的学习使我对数控有了全面的了解，在学习中应与理论与实践相结合，更好的掌握基础，我相信在未来的工作我将把我所学的理论知识和实践经验不断应用到实际工作来，充分展示自我价值和人生价值，为实现自我的理想而努力奋斗。
参考文献
［1］ 赵先仲 程俊兰.数控加工工艺与编程.2011年 北京 电子工业出版社 ［2］ 邓三鹏.数控机床结构及维修.2014年 北京 国防工业出版社 ［3］ 王爱玲.数控机床结构及应用.2013年 北京 机械工业出版社
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