天坛模型的数控加工及工艺分析毕业论文.doc

宜宾职业技术学院
毕业论文

天坛模型的数控加工及工艺分析

系 部 电子信息与自动控制工程系
专 业 名 称 机械制造及自动化
班 级 机制11201班
姓 名 吴瑶瑶
学 号 201210963
指 导 教 师 王 洪 益

二○一四年九月

摘要
本次毕业设计主要研究了天坛的造型以及对其模型的设计与数控加工。零件加工中涉及了数控车床加工、编程、CAD制图等，在对所加工零件进行工艺分析额基础上，拟定了加工方案。选择了合适的刀具、量具，确定了切削用量。对加工中存在的一些工艺问题（对刀点、加工路线也做了必要的处理），加工出了合格的产品。通过整个加工的过程的制定，充分体现了数控加工技术在保证加工精度、加工效率，简化工序等方面的优势。它主要用来研究机械数控加工的、以及各种机械加工中要注意的问题。
关键词：数控加工;工艺;天坛模型;编程

目 录
1 引言 1
1 零件图形分析及毛坯选择 2
1.1 零件分析 2
1.2 结构分析 2
1.3 精度分析 3
1.4 毛坯尺寸选择 3
1.5 设备的介绍 3
1.6 确定机床型号 4
2 装夹方法及量具的选择 5
2.1 确定装夹方案 5
2.2.1主轴的装夹方案 5
2..2.2 底座的装夹方案 6
2.2 量具的选择 6
3 切削用量确定与切削液的选择 7
3.1 切削用量受加工质量限时的选择 7
3.2 确定主轴转速 7
3.3 确定进给速度 7
3.4 背吃刀量ap的选择 7
3.4.1 背吃刀量的确定 8
3.5 数控刀具的选择 8
3.6 切削液的选择 9
4 工艺分析 11
4.1 零件的工艺分析 11
4.1.1 定位基准的选择 11
4.1.2 精基准的选择 11
4.1.3 粗基准的选择 12
4.1.4 起刀、进刀和退刀的工艺分析 13

4.2 工艺卡、刀具卡的选择 15
4.2.1 刀具卡片 15
4.2.2 工艺卡片 16
4.2.3 工序卡片 18
5 零件的加工 22
5.1 零件加工路线 22
5.1.1 加工工艺路线的确定 22
5.1.2进给路线的确定 23
5.2 数控编程 24
6 零件的检测 29
6.1 零件的精度与尺寸检验 29
6.2 产生误差的主要因素 29
6.3 减小误差的方法 30
总结 31
致谢 32
参考文献 33

1 零件图形分析及毛坯选择
1.1 零件分析
如图1-1该零件图由圆柱、顺时针圆弧、逆时针圆弧、内孔、外螺纹及内螺纹等组成，该图为数控回转体车削零件。零件图尺寸标注完整，符合数控加工工艺尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45号钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求，能够获得较高的强度和韧性等综合机械性能。本文从分析零件图、选材、零件加工工艺准备，加工过程，误差分析进行说明，着重说明加工前的工艺准备。
1.2 结构分析
毛坯为45号钢，无热处理和硬度要求，由图1-1零件为例，该零件由圆柱，内孔，顺时针圆弧，逆时针圆弧，内螺纹和外螺纹等组成，其中多个尺寸具有较严密的尺寸精度和表面粗糙度等工艺要求，并且，尺寸标注完整，轮廓描述清楚。

图1-1-1 零件图主轴

图1-1-2 零件图底座
1.3 精度分析
通过上述分析，采取以下几点工艺措施，零件最高精度等级为IT9级，该零件公差值只偏向一边，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。对圆柱面要求表面粗糙度为3.2，其它表面粗糙度均为6.3。但加工时由于装夹不当极其容易产生震荡。如果定位不好可能会导致表面粗糙度高，加工精度难以达到要求。材料不得有裂纹和气孔，并锐边去毛刺，符合GB/T1804-M国际标准。
1.4 毛坯尺寸选择
在制定机械加工工艺规程时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量、材料消耗和加工时有很大的影响。根据零件的结构形状与外形与外形尺寸和现有的生产条件，该零件的材料应为45号钢。根据图1-1进行尺寸分析，其中，轴的尺寸长为φ38mm ×75.28mm，零件为单件生产。根据零件要求下料整体尺寸为φ40mm×110mm由于是两次装夹，在加工时材料身出长度32mm和44mm。螺纹底座的尺寸长为φ38mm ×35mm，零件为单件生产。根据零件要求下料整体尺寸为φ40mm×38mm，在加工时材料身出长度35mm。由于零件在装夹和加工过程中存在一定的抖动，所以该零件加工成型后会产生误差。
1.5 设备的介绍
我院数控机床型号为是CKA6132i 由大连长征机床有限责任公司生产的，机床为320×750CNC LATHE。主轴的转速为2200r/min，电压为3×380V 电源频率为50HZ，防护等级IP54，系统为FANUC，具有较高可操作性，功能齐全和加工精度好的优点。
1.6 确定机床型号
根据我院的数控机床及加工的对象来分析，我院的数控机床都能完成对该零件的加工，由于我院数控加工室有FANUC-0i系统的车床共有六台，根据零件的结构形状和精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号，由于该零件由圆柱、内孔、圆弧、内螺纹、外螺纹组成，形状比较复杂，考虑到该零件的表面粗糙度和加工精度有一定的要求，综上几点考虑选择结合学校数控加工室的条件，特选CKA6132i 进行零件程序编制与加工。

2 装夹方法及量具的选择
2.1 确定装夹方案
确定装夹方案时，要根据已选定的加工表面和定位基准来确定工件的定位与夹持，并选择合理的夹具。夹紧机构和其它元件不得影响进给，加工部位要敞开，要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动发生干涉。必须保证最小的夹紧变形，工件加工时切削力大，需要的夹紧力也要大，但不能把工件夹变形。由于该零件是45钢一般不会发生夹紧变形，零件尺寸小、结构和形状比较简单，不需要专用夹具，故只需要三爪定位卡盘和一辅助装夹的垫片。
2.1.1 主轴的装夹方案
方案1 采用三爪自定心卡盘夹持左端面——粗、精车右端面——切断——粗、精车左端内孔——粗、精车左端圆弧。
方案2 采用三爪自定心卡盘夹持左端面——粗、精车左端外圆————打中心孔——车左端内孔——用三爪卡盘夹持左端面——粗、精车右端圆弧。
综合方案分析，为了保证螺纹精度，采用方案2，故只需要才采用三爪卡盘和顶尖夹紧加工，装夹是用手将工件推向三爪卡盘内。如图2-1-1、2-1-2所示。

图2-1-1主轴左端的装夹方案

图2-1-2主轴右端的装夹方案
2.1.2 底座的装夹方案
夹持左端面——车右端面外圆——切槽——车外螺纹——切断。如图2-2所示。
图2-2底座的装夹方案
2.2 量具的选择
在数控车削加工工件中，为了确保工件的尺寸精度，必须选择正确的测量工具。量具种类很多，但不同的工件采用不同的量具作为测量工具。但在数控车削外圆中多采用千分尺和游标卡尺作为测量工件的量具。由于游标卡尺是一种通用量具且使用方便。对一般精度高的零件使用千分尺。

3 切削用量确定与切削液的选择
3.1 切削用量受加工质量限时的选择
ap由半精加工和精加工余量确定。一般取ap较小，以减小工艺系统的弹性变形和已加工表面残留面积高度。
F由工件表面粗糙充值确定。可根据刀具耐用度和加工质量选取避开积削和鳞刺产生的速度范围。
由上述三点可知：粗加工，以提高生产率为主，兼顾加工成本，应在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择合理。精加工，以提高加工质量为主，兼顾生产率和生产成本。故按加工余量，按表面质量要求选择合理的，在保证刀具耐用度和加工质量的前提下选择尽量大的切削速度。
3.2 确定主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具）直径来选择。其计算公式为：n=1000v/d 式中:v-切削速度，单位为m/min，由刀具耳朵耐用度决定；n-主轴转速，单位为r/min，d-切削刃上选定的回转直径，单位为mm。计算的主轴转速n，最后要取机床有的或较接近的转速。
3.3 确定进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则：当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100~200mm/min范围内选取；在切断、加工深孔或高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20~50/min范围内选取；当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20~50mm/min范围内选取；刀具空运程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3.4 背吃刀量ap的选择
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来确定，在刚度允许的条件下，应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。为了保证加工表面质量，可留少量加工余量，一般0.2~0.5mm，总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
3.4.1 背吃刀量的确定
又称切削深度，一般指工件加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位mm。在机床工件和刀具的刚度允许条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工的余量。这样可以减少走刀次数，提高生产效率
根据我院的机床的性能分析，车时循环时，确定其粗车时背吃刀量1-3mm，精车时为0.1-0.5mm。详情见表3-1。
表3-1切削参数表
刀具
车削
背吃刀量mm
进给速度mm/min
主轴转速r/min
外圆车刀
粗车
2
300
800
精车
0.2
100
1500
内圆车刀
粗车
2
150
500
精车
0.2
100
1200
螺纹
外螺纹
0.2

400
内螺纹
0.2

200
切槽

80
300
3.5 数控刀具的选择
对于数控加工，刀具材料也是很重要的一个方面，刀具材料可以决定一个零件加工的质量、精度和加工效率，加工工序相对集中及零件装夹次数少等要求数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求。只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在数控机床所使用的刀具就具有以下特点:
（1）刀具有很高的切削性能；
（2）数控刀具有很高的精度盒重复定位精度；
（3）要求刀具有很高的可靠性和耐用度；
（4）实现刀具尺寸的预调和快速换刀；
（5）具有一个比较完善的工艺系统；
（6）建立刀具管理系统；
根据数控加工中心对刀具的基本要求,不仅要精度高、刚性好、装夹调整方便,而且要求切削性能强、耐用度高。因此,数控加工中刀具的选择是非常重要的,刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率,而且还直接影响加工质量。数控刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因数。
除上述对刀具的基本要求之外,车刀切削的几何角度参数的选择及排屑性能也非常重要,切屑粘刀形成积屑瘤在数控车削中心是十分忌讳的。总之根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量选择刚性好、耐用度高的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。
根据我院的机床性能以及工件尺寸形状以及要求分析，该工件圆弧曲线较大，考虑到工件的精度以及加工的情况。选用外圆尖车刀作为该工件的粗、精加工刀具。因该工件是一次加工完成，不需调头加工，采用45度的外圆车刀粗车削毛坯外圆，再采用35度的尖刀对该零件进行的粗、精车。
3.6 切削液的选择
在金属切削过程中,合理选择切削液,可以改善工件与刀具间的摩擦状况,降低切削力我切削温度,减轻刀具磨损,减小工件的热变形,从而可以提高刀具耐用度,提高加工效率和加工质量。切削液可以将切削过程中所产生的热量迅速地从切削区带走,使切削温度降低。切削液的流动性越好,比热、导热系数和汽化热等参数越高,则其冷却性能越好。
（1) 如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏——造成“烧刀”的现象。
（2) 由于热长冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量，工件和刀具产生变形最终影响加工精度。
为了提高加零件的刀具精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必 须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的影响。
常见切削液的种类和选用见表3-2。
表3-2 切削液的种类和选用
序号
名称
主要成分
用途
1
水溶液
水、防锈添加剂
冷却
2
乳化液
水、矿物油、乳化液
冷却、润滑、清洗
3
切削油
矿物油、动植物油、复合油等
润滑、防锈
该零件材料为45钢，为了避免刀具与工件摩擦产生大量热影响工件精度，在加工时主要是以冷却为主，而以冷却为主可多采用乳化液作为冷却液。
乳化液是通过乳化添加剂形成的切削油和水溶液的混合物。其性能介于水溶液和切削油之间。也就在其中加入油性添加剂或极压添加剂以改善其油性和极压性。

4 工艺分析
4.1 零件的工艺分析
4.1.1 定位基准的选择
制定机械加工规程时定位基准选择的是否合理，将直接影响零件加工表面尺寸精度。同时对加工顺序的安排也有重要的影响。定位基准选择不同，工艺规程也将随之而异。基准根据功用不同分为设计基准和工艺基准两大类。所谓设计基准是指设计图样上采用的基准，而工艺基准则是在机械加工过程中用来确定加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。工艺基准按不同的用途分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。在次对以上几种基准分别做解释：
①工序基准：在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。
②定位基准：在加工过程中用来定位的基准。
③测量基准：测量是采用的基准。
④装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置时所采用的基准。
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精基准，再选粗基准。
4.1.2 精基准的选择
精基准的选择应保证零件加工精度和工件安装方便可靠。选择精基准一般应考虑如下原则。
（1）外轮廓右端面精基准的选择
该工件是双边加工，夹持左端面，车削φ48外圆，夹具采用三爪卡盘夹紧不加工外圆表面，这样减少了夹具的设计、制造工作量和成本，使加工更容易达到精度要求，经济性更好。而为了较容易的获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为定位基准，即加工原点与设计基准重合，则应该选择左端大端面（设计基准）为定位基准，即“基准重合”原则。如图4-3所示。

图4-1基准重合原则
（2）外轮廓左端面精基准的选择
夹持右端外圆，夹具采用三爪卡盘夹紧。采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，可以简化工艺规程的制定工作。减少夹具设计，制造工作量和成本，缩短了生产准备周期。由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度，即“基准统一”的原则。
（3）螺纹轴内孔精基准的选择
内孔加工时外圆定位，夹持毛坯φ38外圆，夹具采用三爪卡盘夹紧。选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”原则。
（4）螺纹底座外轮廓精基准的选择
该零件轮廓以零件轴线为定位基准，加工外轮廓时，为了保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一螺纹心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶紧以提高工艺系统的刚性。
4.1.3 粗基准的选择
选择粗基准时，主要要求保证各加工表面有足够的余量，使加工面与不加工面的位置符合图样要求并注意尽快获得精基准。下面具体介绍该零件的选择原则。
（1）外轮廓右端面粗基准的选择
为了保证工件加工面与待加工面间的位置要求，确保加工表面的加工余量小而均匀，确定坯件轴线和左端大断面φ40（设计基准）为定位基准。夹左端φ40mm外圆，粗车至φ38mm，夹具为三爪卡盘。
（2）外轮廓左端面粗基准的选择
选右端面φ38为定位基准，夹具采用三爪卡盘夹紧。
（3） 外轮廓内孔粗基准的选择
为了保证加工面与不加工面间的位置要求，选择不加工表面为粗基准，即φ38外圆。打φ17中心孔，再扩到φ20。将工件装夹在三爪自定心卡盘中，把毛坯的同轴度误差在镗孔时切除，从而保证其壁厚均匀。
（4）螺纹底座外轮廓粗基准的选择
为了保证加工余量小而均匀，选择重要表面为粗基准。以主轴线为粗基准，用三爪卡盘夹持心轴左端，夹持心轴右端留中心孔。
4.1.4 起刀、进刀和退刀的工艺分析
（1）起刀点的确定
①在进刀或切削过程中，要使刀具不受损坏，一般来说：数控刀具在进入起刀点过程中，应避免使刀具与工件产生相碰，应使下刀的点大于工件的尺寸，选择最高点作为定位点。由于该工件毛坯材料为φ40mm，所以起刀点应大于φ40mm，确保刀具在换刀时与工件产生碰撞，根据毛坯尺寸，可取为起刀点为（40、30），以保证了刀具与工件之间的安全距离。如图4-2所示。

图4-2起刀点
②螺纹底座的工件毛坯材料为φ40mm，所以起刀点应大于φ40mm，确保刀具在换刀时与工件产生碰撞，根据毛坯尺寸，可取为起刀点为（40、30），以保证了刀具与工件之间的安全距离。如图4-3所示。

图4-3 起刀点
（2）进刀点的确定
进刀方式有几种：
①首先应快速走刀到达安全平面，一般应大于工件毛坯（2-5mm）以G00快速到达安全点。
②沿坐标轴的Z轴方向直接进刀。
③沿给定的矢量方向进行进刀。
在进刀过成中，这几种方法都可以运用，所以任其选则一种，该毛坯是φ40mm棒料，就以GO0指令快速直线到达安全平面，大于毛坯5mm，取安全面为φ45mm。确定为加工零件时的循环进刀点。
（3）退刀点的确定
该零件是外圆车削加工，为确保加工工序时间，可采用沿斜线退刀， 斜线退刀方式路线最短，多适用于加工外圆表面的车刀退刀。
4.2 工艺卡、刀具卡的选择
4.2.1 刀具卡片
表4-1　刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
轴套配合
零件图号

序号
刀具号
刀具名称
数量
加工表面

备注
1
T01
45度外圆车刀
1
车端面
刀具截面25×25
2
T02
35度外圆粗、精车刀
1
粗精车外轮廓
刀具截面25×25
3
T03
5mm切槽刀
1
切槽、切断
刀具截面25×25
4

T04
60度外螺纹车刀
1
车M20×2外螺纹
刀具截面25×25
5
T05
内螺纹车刀
1
车M20×2内螺纹
刀具截面25×25
6
T06
Φ17中心孔钻刀
1
钻17中心孔
Φ17
7
T07
内孔车刀
1
车内孔

8
T08
切断刀
1
切断绞孔

编制
吴瑶瑶
审核
王洪益
批准
共1页
第1页
4.2.2 工艺卡片
（1） 按照一次装夹加工顺序将各个工步的内容、所用刀具及切削用量等用表4-6数控加工工序卡片加以表示。
表4-2 轴一加工工艺卡
宜宾职业技术学院
数控加工工艺卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
回转体零件
回转体零件
45钢
01-02
程序编号
使用设备
车间
〇001-〇0003
数控车床
宜宾职业技术学院数控加工中心
工序号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
备注
01
下料Ф40mm×78mm

普通车床
车左端面
T01
20x20
手动
车左端外圆
T02
20x20
自动
钻中心孔
机床

手动
中心孔钻刀钻孔
T06
20x20
自动
车外螺纹
T04
20x20
自动
切断
T08
20x20
自动
02
车右端面
T01
20x20
手动
粗车右端外圆
T02
20x20
自动
精车右端面外圆
T02
20x20
自动
编制
指导老师
审核
批准
共2页
第1页
吴瑶瑶
王洪益

宜宾职业技术学院

表4-3 底座——加工工艺卡
宜宾职业技术学院
数控加工工艺卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
回转体零件
配件
45钢
03
程序编号
使用设备
车间
〇0004
数控车床
宜宾职业技术学院数控车削室
工序号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
备注
01
下料Ф40mm×38mm

普通车床
外圆加工
T01
20x20
自动
02

切槽
T03
20x20
自动
03

内螺纹

T03
20x20
自动
04
切断
T08
20x20
自动
编制
指导老师
审核
批准
共2页
第2页
吴瑶瑶
王洪益

宜宾职业技术学院
4.2.3 工序卡片
表4-4 左端面——工序卡
（工厂）
数控加工工序卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
回转体零件
回转体零件
45钢
01

工序号
01
程序编号
〇0001-〇0002
使用设备
数控车床
车间
夹具名称
宜宾职业技术学院
数控加工操作室
三爪卡盘
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速（r/mm）
进给量（mm/r）
背吃刀量/mm
备注
01
车30端面
T01
20×20
800
300
2
手动
02
粗车30外圆
T02
20×20
800
300
2
自动
03
精车30外圆
T02
20×20
1000
100
0.3
自动
04
钻中心孔

手动
05
中心孔17钻刀钻孔
T06

500
80-90
0.2
自动
06
车18内螺纹
T05
20×20
500
2
0.02
自动
07
切断
T08
20×20
200
10
0.05
自动
编制
指导老师
审核
批准
共1页
共1页
吴瑶瑶
王洪益

宜宾职业技术学院

表4-5 右端面——工序卡
（工厂）
数控加工工序卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
回转体零件
回转体零件
45钢
02

工序号
02
程序编号
〇0003
使用设备
数控车床
车间
夹具名称
宜宾职业技术学院
数控加工操作室
三爪卡盘
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速（r/mm）
进给量（mm/r）
背吃刀量/mm
备注
01
车外圆
T01
20×20
800
120
2
手动
02
粗车外圆
T02
20×20
800
120
2
自动
03
精车外圆
T02
20×20
1000
100
0.3
自动
编制
指导老师
审核
批准
共1页
共1页
吴瑶瑶
王洪益

宜宾职业技术学院

表4-6 底座工序卡
（工厂）
数控加工工序卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号

回转体零件
回转体零件
45钢
03

工序号
03
程序编号
〇0004
使用设备
数控车床
车间
夹具名称
宜宾职业技术学院
数控加工操作室
三爪卡盘
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速（r/mm）
进给量（mm/r）
背吃刀量/mm
备注
01
车底座38外圆
T01
20×20
800
100-150
2
手动
02
切槽3×2
T03
20×20
300
10-100
0.05
自动
03
车20外螺纹
T04
20×20
400
100-150
0.3
自动
04
切断
T08
20×20
200
10
0.05
自动
编制
指导老师
审核
批准
共1页
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吴瑶瑶
王洪益

宜宾职业技术学院

（2）数学计算：
①R24和R16圆弧的切点坐标计算,通过手工计算(也可用CAD软件查询),得出切点坐标A(38.2,65.4)、B（37.8，95）、C(31,104.6)。
②M20×2外螺纹的计算:
牙深(直径): t=1.3p=1.3×2=2.6
螺纹大径: D大=D公称-0.1p=20-0.1×2=19.8
螺纹小径: D小=D公称-1.3p=20-1.3×2=19.4
根据刀深,螺纹分5刀加工,第一刀:0.9mm,第二刀:0.6mm,第三刀:0.6 mm,第四刀:0.4 mm,第五刀:0.1mm。
③G73分割次数R的计算:
R=(毛坯φ-零件最小φ)/2-1 减一是为了少走一刀空刀
=(40-20)/2-1
=9
④M20×2内螺纹的计算:
牙深(直径): t=1.3p=1.3×2=2.6
螺纹大径: D大=D公称-0.1p=20-0.1×2=19.8
螺纹小径: D小=D公称-1.3p=20-1.3×2=19.4
根据刀深,螺纹分5刀加工,第一刀:0.9mm,第二刀:0.6mm,第三刀:0.6 mm,第四刀:0.4 mm,第五刀:0.1mm。

5 零件的加工
5.1 零件加工路线
5.1.1 加工工艺路线的确定
（1）螺纹轴加工表面的工艺路线：
1、下料，车左端面
2、车左端面外圆，从右到左粗车外轮廓
3、粗车左端面外圆，精车左端面外圆
4、车床钻孔，φ17麻花钻钻孔
5、内孔车刀扩孔
6、车M20×2内螺纹
7、车右端面
8、粗车外轮廓
9、精车外轮廓
（2）底座加工表面的工艺路线：
1、车外圆
2、切3mm槽
3、车M20×2外螺纹
4、切断
（3）确定加工过程：
①轴的加工过程：
先用外圆粗左固定循环G71指令若干次一层层加工左端面，一刀刀成型加工，精加工用G82指令完成。然后手动打中心孔、φ17绞孔、内孔车刀扩孔，再用内螺纹刀车螺纹。然后用外圆车刀使用G71车右端面，如图5-1所示。

图5-1 轴加工过程
②底座加工过程：
先用外圆车刀车端面，然后使用G71粗车外圆。再用切槽刀使用指令G0切槽，换刀至外螺纹刀用G82车螺纹，最后换刀至切断刀。如图5-2所示。

图5-2底座加工过程
（4）确定加工顺序：
按照先粗后精内外交叉的原则，先车外轮廓，再钻孔，然后车底座。即：准备毛坯—切削加工—校检—入库。
5.1.2进给路线的确定
进给路线是刀具在整个加工工序中相对工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。合理地确定走刀路线、安排刀具的使用顺序对于提高加工效率、保证加工质量是十分重要的。
我院的数控车床CK6132A数控车床具有粗、精循环功能，采用G71和G82编程指令，机床数控系统就会自行确定其进给路线，因此，该零件的粗、精车循环不需要人为的确定起加工路线。如图5-3所示。

图5-3 进给路线
5.2 数控编程
程序
轴的加工程序：

О0001（车左端面）

T0101；
选择外圆车刀
M3S800；
主轴正转，转速800r/min
G00X42Z5；
刀具快速定位到工件附件
G71U1R1P1Q2X0.8Z0F120；
循环从N1刀N2结束X向余量1mm，进给量120mm/r
M3S1000；

N1 G1X30F100;

Z0;

Z-16;

X38W-2;

X20W-7.26;

W-3;

N2X28W-3;

G0X80;

Z80;

M30;
程序结束
О0002（内孔及内螺纹)

T0202；
内孔车刀
G0X17Z5;

M3S500;

G71U-0.5R0.5P1Q2X0.5Z0F90;

M3S650;
主轴转速650mm/r
N1 G1Z0F80;

Z0;

X18.5Z-2;

N2 Z-15;

G0X18;

Z80;

X80;

M30；

T0303;
内螺纹车刀
G00X18Z3;

G82X18.5Z-15F2;

G82X18;

X19.8

X19.6

X19.4

X19.2;

X20;

X20.1;

X20.1;

G00Z100;

X100;

M30;

О0003

T0101；
外圆车刀
M3S800;

G0X40Z5;

G71U1R1P1Q2X0.8Z0F120;

M3S1000;

N1 G1X0F100;

Z0;

G3X8Z-4R4;

G1X6W-6;

W-1;

X9;

W-1;

X6W-1;

G2X24Z-14R74;

G1X17W-4;

W-4;

N2 X28W-9.5;

G0X80;

Z80;

M30；

底座的加工

О0004

T0101;
外圆车刀
M3S800;

G0X40Z5;

G71UI.5R1P1Q2X0.8Z0F150;

M3S1000;

N1 G1X17F100;

Z0;

X20C1.5;

Z-15;

X38;

N2 Z-25；

G0X80;

Z80；

T0202；
切槽刀
M3S300;

G0X22Z-15;

G1X16F10;

X22F100;

G0X80 ;

Z80;

T0303；
外螺纹车刀
X20Z5;

G82X19.6Z-12F2;

X19.2;

X18.8;

X18.4;

X18;

X17.6;

X17.4;

G0X80;

Z80;

T0202;
切断刀
G0X40Z-28;

G1X0.5F10;

G0X80;

Z80;

M30；
程序结束

6 零件的检测
6.1 零件的精度与尺寸检验
表6-1 检测分析表
连杆模型
检验项目
零件图要求
实际生产
量具
原因分析
1
零件长度
75.75mm
77mm
游标卡尺
符合要求
2
轴的外径
38mm
38.5mm
游标卡尺
符合标准
3
圆弧
R4mm
R2mm
R4.1mm
R2.1mm
游标卡尺
符合要求
4
槽深
3mm
3mm
游标卡尺
符合要求
5
槽宽
2mm
2mm
游标卡尺
符合要求
6
螺纹大径
22mm
21.85mm
游标卡尺
符合要求
7
孔的内径
20mm
20mm
游标卡尺
符合要求
8
底座外径
38mm
37.5mm
游标卡尺
符合要求
9
底座长度
25mm
25.5mm
游标卡尺
符合要求
在这次的毕业设计中，在各个方面都遇到了相关的问题，由于零件上有圆弧过渡，加工困难等。在指导老师和同学们的帮助下解决了大部份问题，其中部份问题的分析如下：
零件的尺寸精度基本得到保证，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因是其加工精度与机床、夹具、刀具本身误差和使用中的调整误差及工件的装夹定位误差以及自己的操作技能水平等多方面因素有关，这些原始误差将反映到工件质量上，形成零件的加工误差。
6.2 产生误差的主要因素
从零件加工质量分析得出：
（1）零件出现误差或粗糙度值偏大与刀具、夹具的误差及工件的定位误差有关，机床主轴或因刀具的装夹不当引起的径向或端面的圆跳动等因素，都会使工件产生误差。
（2）夹紧力对加工精度也有影响，工件在夹紧时，由于工件的刚度较低夹紧的作用力或方向不当，均可造成定位端面不垂直。
（3）切削用量对加工精度的影响，从零件的表面质量分析，这与合理选择切削用量很有关系，选择较高的切削速度V适当减小进给量f。
6.3 减小误差的方法
通过对零件的系统分析得出,零件表面粗造度值、尺寸精度基本得到保证。之所以出现这些问题与安排加工的工艺过程、刀具的质量、机床的定位、零件的装夹、定位基准的选择以及自己的操作技术水平也有关系。可以通过合理的选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，改善车床陈旧的现况，再提高对刀精度，把对刀误差减少到最小。在加工时选择较高刚度，刀刃较短的刀具。切削力是控制加工质量稳定性的因素，在加工过程中应采用高转速，快进给，小切深