轴套零件的机械加工工艺规程及夹具设计.doc

毕业设计说明书

课题:轴套零件的加工工艺规程及夹具设计

专　　业：　　　　　　　　　　　　　　
班　　级：　　　　　　　　　　　　　　
姓　　名：　　　　　　　　　　　　　　
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指导老师：　　　　　　　　　　　　　　

陕西国防工业职业技术学院

二O一一届毕业设计（论文）任务书

专业：数控技术 班级：数控 姓名： 学号：

一、设计题目(附图)：
轴套 零件机械加工工艺规程制订及第 25 工序工艺装备设计。
二、设计条件：
l、零件图； 2、生产批量：中批量生产。
三、设计内容：
1、零件图分析：l）、零件图工艺性分析（结构工艺性及技术条件分析）；2）、绘制零件图；
2、毛坯选择： 1）、毛坯类型； 2）、余量拟定； 3）、毛坯图。
3、机械加工工艺路线拟定： 1）、加工方案分析及拟定； 2）、基准的选择；3）、绘制加工工艺流程图（拟定定位夹紧方案）。
4、工艺尺寸及其公差拟定： 1）、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）； 2）、运用尺寸关系图计算工序尺寸； 3）、基准不重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。
5、设备及其工艺装备拟定：
6、切削用量及工时定额拟定： 拟定每道工序切削用量及工时定额。
7、工艺文献制订： 1）、编写工艺设计说明书； 2）、填写工艺规程；（工艺过程卡片和工序卡片）
8、指定工序机床夹具设计： 1）、工序图分析； 2）、定位方案拟定； 3）、定位误差计算； 4）、夹具总装图绘制。
9、刀具、量具没计。（绘制刀具量具工作图）
10、某工序数控编程程序设计。
四、上交资料（除资料2使用标准A3手写外，其余电子文稿指导教师审核后，打印上交）
1、零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；（按统一格式撰写）
2、工艺文献一套（含工艺过程卡片、每一道工序的工序卡片，工序附图）；
3、机床夹具设计说明书一份；（按统一格式撰写）
4、夹具总装图一张（打印图纸）；零件图两张以上（A4图纸）；
5、刀量具设计说明书一份；（按统一格式撰写）
6、刀具工作图一张（A4图纸）；量具工作图一张（A4图纸）。
7、数控编程程序说明书
五、起止日期：
2023年 月 日一2023年 月 日(共8周)
六、指导教师：
七、审核批准：
教研室主任： 系主任：
年 月 日
八、设计评语：

九、设计成绩：
年 月 日
摘 要

本文重要介绍轴套零件的机械加工工艺过程，一方面通过对该其零件图纸进行分析，再拟定其加工工艺，选择合理的设备及工艺装备，并制定出合理的工艺路线，选择合理的刀具、切削用量等，另一方面设计钻两斜孔的钻孔夹具、专用刀具、专用量具等，最终制定并填写机械加工工艺卡片和机械加工工序卡片。

关键词：轴套 机械加工 工艺路线 工艺装备

目 录
前 言 6
第一章 工艺设计说明书 7
1.零件图工艺性分析 7
1.1零件图的完整性和对的性 7
1.2零件技术规定分析 7
1.3零件结构工艺性分析 8
2.毛坯的选择 8
2.1毛坯类型 8
2.2毛坯余量拟定 8
2.3毛坯-零件合图 8
3.机械加工工艺路线拟定 9
3.1加工方法的拟定 10
3.2加工顺序的安排 10
3.3定位基准的选择 11
3.4加工阶段的划分 11
3.5重要机加工工序简图 11
4.工序尺寸及公差的拟定 14
4.1基准重合时的工序尺寸 14
4.2基准不重合时的工序尺寸 15
5.设备及其工装的拟定 15
5.1机床及夹具的选用 15
5.2刀具的选择 15
5.3量具的选择 16
6.切削用量的拟定 16
6.1切削用量的选用原则 16
6.2切削用量的选取方法 16
6.3选择切削用量时应注意的几个问题 18
第二章 第25号工序夹具设计说明书 19
1.工序尺寸精度分析 19
2.定位方案拟定 19
3.定位元件拟定 19
4.定位误差分析 19
5.夹紧方案及元件拟定 19
6.夹具总装草图 19
第三章 第15号工序刀具设计说明书 21
1.工序尺寸精度分析 21
2.刀具类型拟定 21
3.刀具设计参数拟定 21
4.刀具工作草图 21
第四章 第20号工序量具设计说明书 22
1.工序尺寸精度分析 22
2.量具类型拟定 22
3.极限量具尺寸公差拟定 22
4.极限量具公差带图 22
5.极限量具结构设计 23
第五章 第15、20号工序数控编程设计说明书 24
1.工序数控加工工艺分析 24
2.走刀路线拟定 24
3.刀具及切削用量的选择 24
3.1刀具的选择 24
3.2切削用量的选择 25
4.编程原点的拟定及数值计算 26
5.程序编写及程序说明 26
5.1数控编程的定义 26
5.2数控编程的分类 26
5.3零件的加工程序清单 26
第六章 毕业设计体会 32
参考文献 33
致 谢 34
轴套零件的机械加工工艺规程、夹具及数控编程设计

前 言
随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋剧烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行数控加工工艺设计织机导板零件，侧重于设计该零件的数控加工夹具，重要设计内容有：完毕该零件的工艺规程（涉及工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡）和重要工序的工装设计。并绘制零件图、夹具图。用G代码编制该零件的数控加工程序，再则学习计算机辅助工艺设计（CAPP）相关知识，并编制其构架。限于编者的水平有限，对书中的不妥之处，敬请读者批评指正。

第一章 工艺设计说明书
1.零件图工艺性分析
如图1.1所示零件图，其生产规模为中批量生产，试根据零件图分析其加工工艺。

图1.1 轴套零件图
1.1零件图的完整性和对的性
经审查，该零件视图准确、完整，表达直观清楚，符合国家标准，尺寸、公差以及技术规定的标注齐全、合理。
1.2零件技术规定分析
零件的技术规定重要涉及尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度规定等，这些技术规定应当是可以保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术规定分析，重要是分析这些技术规定的合理性，以及实现的也许性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术规定，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过度析以拟定技术规定是否过于严格，由于过高的精度和过小的表面粗糙度规定会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增长不必要的成本。
该零件的尺寸精度规定有：¢93精度等级为IT6、¢106精度等级为IT6、¢107精度等级为IT6、¢110精度等级IT6、¢123精度等级为IT6，其余精度等级为IT10；形状精度有：¢107G6的圆跳动为0.03mm；位置精度：端面A对¢167的跳动允差0.03mm、¢93G6对¢107G6的跳动允差0.10mm；表面粗糙度：¢93表面粗糙度Ra1.6um、¢107表面粗糙度Ra1.6um、¢5和¢9两斜孔表面粗糙度6.3、¢164表面为不加工表面，其余表面粗糙度为Ra3.2um。
1.3零件结构工艺性分析
该零件属于轴类零件，其结构特性重要由内外圆柱面、外槽、内槽、斜孔、端面孔等组成。其中内外圆柱面、内外槽可在数控车床上加工；端面孔可在数控铣床上加工；斜孔在钻床上加工。
2.毛坯的选择
2.1毛坯类型
(1) 铸件
铸件合用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。
(2) 锻件
锻件合用于强度规定高、形状比较简朴的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。
(3) 型材
型材有热轧和冷拉两种。热轧合用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉合用于尺寸较小、精度较高的毛坯。
(4) 焊接件
焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件
(5) 冷冲压件
冷冲压件毛坯可以非常接近成品规定，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。
2.2毛坯余量拟定
毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理，这是由于从毛坯尺寸的作用来讲并不规定它和零件图一致，对它提出的规定是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。
根据该零件的图纸规定，拟定该零件毛坯材料为铸件，径向余量为单边3mm，长度余量为12mm（即总长为145mm）。毛坯尺寸如图1.2所示。
2.3毛坯-零件合图
有毛坯余量拟定该零件的毛坯图如图1.2所示。

图1.2 毛坯-零件合图
3.机械加工工艺路线拟定
05 下料 制造毛坯
10 热解决 正火
15 车 1.夹212外圆，车¢167外圆控制长度尺寸20、下端面、镗内孔¢107控制长度尺
寸22、内槽。
2.调头夹¢167外圆，车上端面、镗内孔¢93、内槽。
20 铣 1.钻3-¢9中心孔。
2.钻3-¢9底孔¢8.5。
3.铰3-¢9孔。
4.铣3-¢14沉孔。
25 钻 1.钻孔¢10
2.钻斜孔¢5。
3.钻斜孔¢9。
30 热解决 局部淬火。
35 磨削 磨内孔及槽。
40 钳 去毛刺
45 检查 检查各尺寸。
50 入库
3.1加工方法的拟定
（1）¢167外圆 粗车（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→精车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。
（2）¢107内孔 粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。
（3）¢93内孔 粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。
（4）¢106槽 粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。
（5）¢123槽 粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。
（6）¢110槽 粗车（精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3um）→半精车（精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2um）→磨削（精度等级IT6，表面粗糙度Ra1.6um）。
（7）3-¢9孔 钻中心孔→钻底孔（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→铰孔（精度等级IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。
（8）¢10孔 钻中心孔→钻底孔（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）→铰孔（精度等级IT10，表面粗糙度Ra3.2um）。
（9）¢5斜孔 钻中心孔→钻孔（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）。
（10）¢9斜孔 钻中心孔→钻孔（精度等级IT12，表面粗糙度Ra6.3um）。
3.2加工顺序的安排
工件的机械加工工艺路线中要通过切削加工、热解决和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热解决和辅助工序的顺序。
切削加工工序的安排原则
1）基准先行 选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提供可靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等，都应安排在初始工序加工完毕。
2）先粗后精 各表面均应按照粗加工→半精加工→精加工的顺序依次进行，以便逐步提高加工精度和减少表面粗糙度。
3）先主后次 先加工重要表面（如定位基面、装配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等），次要表面常穿插进行加工，一般安排在重要表面达成一定精度之后、最终精加工之前。
该零件的加工顺序应严格按照以上原则进行加工。
3.3定位基准的选择
（1）粗基准的选择 粗车时以¢212外圆和¢212上端面为粗基准，并加工出精基准。
（2）精基准的选择 精加工时以¢167外圆及¢212下端面为精基准。
3.4加工阶段的划分
零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：
（1）粗加工阶段——这阶段的重要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此重要是提高生产率问题。
（2）半精加工阶段——这阶段的作用是为零件重要表面的精加工作好准备，并完毕一些次要表面的加工。
（3）精加工阶段——对于零件上精度和表面粗糙度规定（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的重要任务是提高加工表面的各项精度和减少表面粗糙度。
3.5重要机加工工序简图
工序号
工序内容
工序简图
15
1..夹212外圆，车¢167外圆控制长度尺寸20、下端面、镗内孔¢107控制长度尺寸22、内槽。

2.调头夹¢167外圆，车上端面、镗内孔¢93、内槽

20
1.钻3-¢9中心孔
2.钻3-¢9底孔¢8.5
3.铰3-¢9孔。
4.铣3-¢14沉孔。

25
1.钻孔¢1。
2.钻斜孔¢5。
3.钻斜孔¢9.

4.工序尺寸及公差的拟定
每道工序完毕后应包子的尺寸成为该工序的工序尺寸。工件上的设计尺寸及其公差是通过各加工工序后得到的。每道工序的工序尺寸都不相同，他们组不向设计尺寸接近。为了最终保证工件的设计规定，各中间工序的工序尺寸及其公差需要计算拟定。
工序余量拟定后，就可计算工序尺寸。工序尺寸及其公差的拟定要根据工序基准或定位基准与设计基准是否重合，采用不同的计算方法。
4.1基准重合时的工序尺寸
加工尺寸
工序余量（单边）mm
工序尺寸及公差mm
表面粗糙度Ra/μm
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
¢107
2
0.5
0.15
¢106
¢106.7
¢107
6.3
3.2
1.6
¢110
1.35

0.15
¢109.7

¢110
3.2

1.6
¢123
8

0.15
¢122.7

¢123
3.2

1.6
加工尺寸
工序余量（单边）mm
工序尺寸及公差mm
表面粗糙度Ra/μm
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
¢93
2.5
0.35
0.15
¢92
¢92.7
¢93
6.3
3.2
1.6
¢106
6.35

0.15
¢105.7

¢106
3.2

1.6

4.2基准不重合时的工序尺寸
尺寸链图
尺寸计算

L1=133-35-20=78
EI=0-0-0.21=-0.21
ES=-0.4-（-0.25）-0=-0.15
因此L1为78

5.设备及其工装的拟定
5.1机床及夹具的选用
工序15 该工序重要加工外圆、内孔及槽，在普通机床上很难完毕且加工效率低，所以选择在数控车床上加工，夹具选用三爪卡盘装夹，第二次装夹时需要选用软爪进行装夹，这样可以保证各表面的跳动量。
工序20 该工序重要加工孔，选择在数控铣床上加工，夹具选用三爪卡盘装夹，卡爪用软爪。
工序25 该工序加工斜孔及直孔¢10，选择在钻床上加工，夹具选用钻床专用夹具。
5.2刀具的选择
从零件图中分析，根据其加工特性，拟定该零件的加工刀具如表5.1所示。
表5.1 机械加工刀具卡片
刀具名称
刀具材料
刀具规格
加工部位
外圆粗车刀
YT15
90°刀尖
粗车外圆轮廓、端面
外圆精车刀
YT15
75°刀尖
精车外圆轮廓、端面
粗镗刀
YT15
60°刀尖
粗镗内孔
精镗刀
YT15
45°刀尖
精镗内孔
内切槽刀
YT15
3mm刀宽
切内直槽
成型槽刀（内）
YT15
专用刀具
切内梯形槽
中心钻
高速钢
¢2mm
钻中心孔
麻花钻
硬质合金
¢8.5mm
钻3-¢9底孔
铰刀
硬质合金
¢9
铰3-¢9孔
立铣刀
硬质合金
¢14mm
铣沉孔
麻花钻
硬质合金
¢9.5
钻¢10底孔
铰刀
硬质合金
¢10
铰¢10孔
麻花钻
硬质合金
¢5
钻斜孔¢5
麻花钻
硬质合金
¢9
钻斜孔¢9

5.3量具的选择
该零件属于中批量生产，因此选用通用量具进行测量，外圆尺寸可直接采用游标卡尺测量；内孔¢107和¢93选用内径表进行测量；梯形槽底径选用内径卡爪进行测量；各孔选用专用量具进行测量。具体请参见第三章量具设计说明书。
6.切削用量的拟定
数控车削加工中的切削用量涉及背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度vc（用于恒线速度切削）、进给速度vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。
6.1切削用量的选用原则
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。
选择切削用量时应一方面选取尽也许大的背吃刀量ap，另一方面根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽也许大的进给量f，最后根据刀具耐用度规定，拟定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有助于断屑。
精车时，对加工精度和表面粗糙度规定较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽也许提高切削速度。
6.2切削用量的选取方法
①背吃刀量的选择  粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽也许切除所有余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中档功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。
②进给速度（进给量）的拟定   粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的规定，这时重要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度规定、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度νf可以按公式νf =f×n计算，式中f表达每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm／r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。
③切削速度的拟定  切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度vc拟定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD 来拟定主轴转速n（r/min）。
在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。常用硬质合金或涂层硬质合金切削不同材料时的切削用量推荐值见表1表2为常用切削用量推荐表，供参考。
表1  硬质合金刀具切削用量推荐表
刀具材料
工件材料
粗  加  工
精  加  工
切削速度（m／min
进给量（mm／r）
背吃刀量mm
切削速度（m／min
进给量（mm／r）
背吃刀量mm
硬质合金或涂层硬质合金
碳钢
220
0.2
3
260
0.l
0.4
低合金刚
180
0.2
3
220
0.l
0.4
高合金钢
120
0.2
3
160
0.l
0.4
铸铁
80
0.2
3
120
0.l
0.4
不锈钢
80
0.2
2
60
0.l
0.4
钛合金
40
0.2
1.5
150
0.l
0.4
灰铸铁
120
0.2
2
120
0.15
0.5
球墨铸铁
100
0.2
0.3
2
120
0.15
0.5
铝合金
1600
0.2
1.5
1600
0.l
0.5
表2  常用切削用量推荐表
工件材料
加工内容
背吃刀
ap／mm
切削速度vc／m·min-1
进给量f/mm·r-l
刀具材料
碳素钢σb>600MPa
粗加工
5-7
60～80
0.2～0.4
YT类
粗加工
2-3
80～120
0.2～0.4
精加工
2-6
120～150
0.1～0.2
碳素钢σb>600MPa
钻中心孔

500～800r·min-1
钻中心孔
W18Cr4V
钻孔

25～30
钻孔
切断（宽度<5mm）
70～110
0.1～0.2
切断（宽度<5mm）
YT类
铸铁HBS<200
粗加工

50～70
0.2～0.4
YG类
精加工

70～100
0.1～0.2
切断（宽度<5mm）
50～70
0.1～0.2

切断（宽度<5mm）
50～70
0.1～0.2
切断（宽度<5mm）

6.3选择切削用量时应注意的几个问题
主轴转速  应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来拟定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验拟定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。根据切削速度可以计算出主轴转速。
综上所述，该零件的切削用量选择见工序卡片。

第二章 第25号工序夹具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
该工序的重要内容为钻¢10直孔、¢9斜孔、¢5斜孔，其精度等级为IT12，表面粗糙度为6.3，分别设计钻两斜孔的夹具，设计夹具的目的是为了可以有对的的位置加工两斜孔，并保证加工效率。
2.定位方案拟定
根据工件的加工规定，该工件必须限制工件的五个自由度，即：X移动、X转动、Z转动、Y移动、Y转动，为了方便控制刀具的走刀位置，还应控制Z移动，因而六个自由度均被控制了。
（1）加工¢5孔时以¢107内孔、¢9孔、¢167下端面为定位基准，以¢212上端面限制Z移动。
（2）加工¢9孔时以¢93内孔、¢9孔、零件上端面为定位基准，以¢167下端面限制Z移动。
3.定位元件拟定
（1）加工¢5孔时的定位元件有定位板，在定位板上安装的有¢107的定位芯轴和¢9的定位销钉。
（2）加工¢9孔时的定位元件有定位板，在定位板上安装的有¢93的定位芯轴和¢9的定位销钉。
4.定位误差分析
基准不重合误差ΔB=0，基准位移误差ΔY=0.025mm。
ΔD=ΔY=0.025mm。
所以，ΔD<1/3T，满足规定。
5.夹紧方案及元件拟定
（1）加工¢5孔时，选用压板进行压紧，因此选用的压紧元件有压板、双头螺栓、带肩六角螺母、连接螺母、球头螺栓等。
（2）加工¢9孔时，选择用盖板压紧的方式进行压紧，所选用的压紧元件有、盖板、双头螺栓、带肩六角螺母、连接螺母、垫片等。
6.夹具总装草图

钻¢5孔夹具装配图

钻¢9孔夹具装配图
第三章 第15号工序刀具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
该工序加工精度高，其中梯形槽的加工需要设计成型刀进行车削，其精度等级为IT6，表面粗糙度1.6。
2.刀具类型拟定
该刀具完毕的是粗车，余量较大，零件材料为45钢，所选刀具属于成型车刀，
3.刀具设计参数拟定
序号
项目
数据来源或公式计算
采用值
1
车刀外行
表2-6、2-7
可换刀片式，梯形槽刀
2
刀片材料

YT15
刀杆材料

45钢
3
几何角度

表2-8、2-9
Λs=00 γo=15°、αo=6°
κr=60°κr’=15°
4.刀具工作草图

第四章 第20号工序量具设计说明书
1.工序尺寸精度分析
该工序测量3-¢9通孔，其中3-¢9的精度等级为IT8，表面粗糙度为Ra3.2um。
2.量具类型拟定
对于3-¢9H8孔用光滑塞规进行测量，量具的材料为T10A，测量面的硬度为HRC58-HRC65。
3.极限量具尺寸公差拟定
（1）拟定工作量规制造公差和位置要素值，因Φ9H8的上偏差为ES=+0.042，下偏差EI=+0.02，尺寸为Φ9H8的量规公差为T=0.008mm，Z=0.008mm。
（2）计算工作量规的极限偏差Φ9js8孔用塞规
通规：上偏差=ES-Z+T/2=+0.042-0.008+0.008/2=0.038mm。
下偏差=ES-Z-T/2=0.042-0.008-0.008/2=0.03mm。
止规：上偏差=EI+T=0.028mm。
下偏差=EI=0.02mm。
4.极限量具公差带图

5.极限量具结构设计

第五章 第15、20号工序数控编程设计说明书
1.工序数控加工工艺分析
工序15 该工序重要为数控车削，车削外圆时的公差等级不高，内孔的精度规定较高，达成IT6，车削时应保证精度为IT8-9，表面粗糙度控制为Ra3.2Um，留磨量0.3mm。
工序20 该工序为数控铣削，加工的部位重要为孔，其精度等级不高，在数控铣床加工的目的是为了提高加工效率和减少工人的劳动量。
2.走刀路线拟定
（1）夹¢212外圆，以¢212上端面定位，粗车下端面控总长139.5、¢167外圆至¢168，控制长度20.5。
（2）粗镗内孔¢107至¢106，控制长度31.5（涉及毛坯上端面尺寸）。
（3）精镗内孔¢107至¢106，留磨量0.3mm。
（4）切直槽。
（5）切梯形槽。
（6）精车外圆¢167及下端面至尺寸规定。
（7）切外槽。
（8）调头装夹¢167外圆，以¢212下端面定位，粗、精车零件上端面。
（9）粗、精镗内孔¢93，留磨量0.3mm。
（10）切梯形槽。
（11）换数控铣床加工，夹¢167外圆，以¢167外圆下端面定位，钻3-¢9中心孔。
（12）钻3-¢9底孔¢8.5。
（13）铰3-¢9孔。
（14）铣3-¢14沉孔。
3.刀具及切削用量的选择
3.1刀具的选择
该零件的数控加工中重要为车外圆、镗内孔、切内外槽以及铣床上钻孔，由于该零件属于中批量生产，因此在刀具的选择时采用粗加工、精加工各一把车刀，具体的刀具选择情况表5.1所示。
表5.1 数控加工刀具卡片
工序号
刀具编号
刀具名称
刀具规格
刀片材料
加工表面

15
T0101
外圆粗车刀
90°刀尖
YT15
粗车外圆及端面
T0202
外圆精车刀
75°刀尖
YT15
精车外圆及端面
T0303
粗镗刀
60°
YT15
粗镗内孔
T0404
精镗刀
45°
YT15
精镗内孔
T0505
内切直槽
刀宽3mm
YT15
切直槽
T0606
内梯形槽刀
专用刀具
YT15
切梯形槽
T0707
外槽刀
3mm刀宽
YT15
切外槽
20
T01
中心钻
¢2mm
高速钢
钻中心孔
T02
麻花钻
¢8.5mm
硬质合金
钻3-¢9底孔
T03
铰刀
¢9
硬质合金
铰3-¢9孔
T04
立铣刀
¢14
硬质合金
铣3-¢14沉孔

3.2切削用量的选择
切削用量的合理选择直接影响到零件的表面质量以及加工效率，因此切削用量的选择是数控加工工艺编制过程中不可缺少的一部分，根据经验及查表拟定该零件在数控加工过程中的切削用量如表5.2所示。
表5.2 数控加工切削用量表
加工表面
刀具号
主轴转速（r/min）
背吃刀量（mm）
进给速度（mm/min）
粗车外轮廓及端面
T0101
500
2
100
精车外轮廓
T0202
800
0.5
80
粗镗内孔
T0303
450
1.5
80
精镗内孔
T0404
700
0.3
60
切直槽
T0505
350

40
切梯形槽
T0606
400

35
切外槽
T0707
350

40
钻中心孔
T01
1200
2
120
钻3--¢9底孔
T02
800
2
100
铰3-¢9孔
T03
300

40
铣3--¢14沉孔
T04
1200

100

4.编程原点的拟定及数值计算
该零件为回转型零件，其编程原点可设立在零件的对称中心上，在数控车削时，选择零件的端面中心为编程原点，在数控铣削时编程原点也可设立在端面中心上。
5.程序编写及程序说明
5.1数控编程的定义
编程是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。
5.2数控编程的分类
数控编程重要分为手工编程与自动编程。
（1）手工编程 整个程序的编制过程是由人工完毕的。这规定编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，并且还必须具有有机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简朴，程序段不多，手工编程即可实现。
（2）自动编程 用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作有计算机来实现。
5.3零件的加工程序清单
（1）工序15的数控加工程序清单
第一次装夹时的程序清单
程序
解释说明
O0001
程序号
T0101（外圆粗车刀）
换1号刀
M03 S500
主轴正转，转速为500
M08
切削液开
G00 X175 Z4
快速运动至切削起点
G01 X99 F120
平端面
Z4.5
退刀
G00 X175
退刀
Z2
快速运动至第二次切削起点
G01 X99 F120
第二刀
G00 Z4

G00 X175
退至循环起点
G71 U1 R1 F120
建立车削循环
G71 P100 Q200 U0.3 W0.3
给定精车起终点，精加工余量
N100 G00 X99
精车轨迹第一段程序
G01 Z0 F80
靠近工件
X151
平端面
X167 Z-4.63
倒角
Z-35
车外圆
N200 X213
平端面
G00 X200 Z100
快速运动至换刀点
T0303（粗镗刀）
换3号刀
M03 S450
主轴正转，转速为450
G00 X99 Z2
快速运动至切削起点
G90 G01 X104 Z-110.5 F100
粗镗内孔第一刀
X106
粗镗内孔第二刀
G00 X200 Z100
退至换刀点
T0404（精镗刀）
换4号刀
M03 S700
主轴正转，转速为700
G00 X109 Z2
快速运动至切削起点
G01 Z0 F100
靠近工件
X106.7 Z-1.3 F80
倒角
Z-111
精镗内孔
X85
镗端面
G00 Z100
Z向退刀
X200
退至换刀点
T0505（切直槽刀）
换5号刀
M03 S350
主轴正转，转速为350
G00 X105 Z-9
快速运动至切削起点
G01 X110.02 F35
切槽
X105 F50
退刀
G00 Z-109
快速运动至第二个切槽点
G01 X110.02 F35
切槽
X105
退刀
Z-111
快速运动至第三个切槽点
X110.02 F35
切槽
X105
退刀
G00 Z100
Z向退刀
X200
退至换刀点
T0606（梯形槽刀）
换6号刀
M03 S400
主轴正转，转速为400
G00 X105 Z-47
快速运动至切槽点
G01 X122.7 F35
切槽，留磨量0.3mm。
X105 F50
退刀
G00 Z100
Z向退刀
X200
退至换刀点
T0202（外圆精车刀）
换2号刀
M03 S800
主轴正转，转速为800
G00 X175 Z2
快速运动至循环起点
G70 P100 Q200
精车外轮廓
G00 X200 Z100
快速运动至换刀点
T0707（外切槽刀）
换7号刀
M03 S350
主轴正转，转速为350
G00 X213 Z-35
快速运动至切槽点
G01 X166 F50
切槽
X213 F100
退刀
G00 Z100
退至换刀点
M30
程序结束
第二次装夹时的程序清单
程序
解释说明
O0002
程序号
T0101（外圆粗车刀）
换1号刀
M03 S500
主轴正转，转速为500
M08
切削液开
G00 X175 Z4
快速运动至切削起点
G01 X85 F120
粗车端面
G00 Z4.5
退刀
X175

Z2
快速运动至第二个切削点
G01 X85 F120
粗车端面
G00 Z2.5
退刀
X175

Z0.5
快速运动至第3个切削点
G01 X85 F120
粗车端面
G00 Z100

X200
快速运动至换刀点
T0202（外圆精车刀）
换2号刀
M03 S800
主轴正转，转速为800
G00 X175 Z0
快速运动至精车位置
G01 X85 F80
精车端面
G00 Z100
Z向退刀
X200
快速运动至换刀位置
T0303 （粗镗刀）
换3号刀
M03 S450
主轴正转，转速为450
G00 X85 Z2
快速运动至切削起点
G90 G01 X90 Z-25 F80
粗镗内孔
X92
第二刀
G00 X200 Z100
快速运动至换刀点
T0404（精镗刀）
换4号刀
M03 S700
主轴正转，转速为700
G00 X92.7 Z2
快速运动至切削起点
G01 Z-25 F60
精镗内孔，留磨量0.3mm。
X90 F100
退刀
G00 Z100

X200
快速运动至换刀点
T0606（梯形槽刀）
换6号刀
M03 S400
主