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四、第二个零件图及工艺分析

（一）零件图样分析

1.生产状态

零件如图6所示，该零件材料为45钢，小批生产，无热处理等其他要求。

图6 第二个零件图

2.图样分析

该零件尺寸变化不大，可采用棒料毛坯。零件为回转体结构，无热处理要求，且为小批量生产，加工过程不用转换工序。但该零件包含圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹及槽等，且有较严格的尺寸精度和表面粗糙度要求，球面尺寸公差兼有球面形状误差控制要求等，普通车削时人为因素对加工质量影响较大，故适宜采用数控车削加工。 （二）工艺设计

1.零件加工工艺路线

从零件结构可以看出，该零件的机加工内容为车削外圆柱面、外圆锥面、螺纹及圆弧面。零件的装夹定位采用卡盘与顶尖组合的方式；数控车结束后，再将工艺凸台切下。零件结构简单，装夹定位基准的加工内容少，采用普通车削综合效果更好，故数控车前后各安排一次普通车工序。故零件的加工工艺路线如下：

下料φ65mm×177mm——普通车1（车削需要的工艺凸台、顶尖孔等装夹基准）——数控车（外轮廓形状尺寸）——普通车2（去除工艺凸台）——检验。

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2.数控工序内容

（1）工艺路线中，除装夹用的工艺凸台、顶尖孔及断面等装夹部位需要前一道工序提供外，其余各结构要素均可在一次装夹中完成加工，均作为数控车削的工序内容。

（2）数控车工序的毛坯尺寸如图7所示。

图7 毛坯尺寸

3.数控工艺分析

（1）根据工序的加工内容确定数控设备

①根据工件外形和材料选定机床规格；根据工件的结构选定数控系统。 ②根据图样上的尺寸公差、形位公差等要求，确定机床的精度范围。 （2）确定装夹方式

①定位基准。轴类零件一般以毛坯轴线和卡盘端面（设计基准）为装夹定位基准，操作简单、方便。

②装夹方式。采用左端三爪自定心卡盘、右端活动顶尖的一夹一顶装夹定位方式。由于三爪自定心卡盘本身存在装配误差，定位精度不满足加工需要时，可更换成软爪或加装弹性套后再装夹工件。

（3）选择刀具，确定刀具角度

①粗车、精车外圆刀。精车外圆结构时，为了避免刀具后面与工件圆弧表面发生干涉，硬质合金90°外圆车刀的副偏角选择35°左右，且能保证良好的断屑性能。

②切槽刀。切槽刀按槽宽选取切削刃长度为5mm。

③硬质合金外螺纹车刀。外螺纹刀选择刀尖角为59.50°，刀尖圆弧半径为0.15-0.20mm。

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（4）确定工件坐标系原点、对刀点及换刀点位置并对刀具编号

①确定工件坐标系原点。将工件坐标系原点确定在工件的右端面中心上。 ②确定换刀点。换刀点应尽量设置在既要使换刀转动过程安全，不至于碰到工件或尾座顶尖，又要使行程路线尽量短的位置。本论文中的换刀点设在：Z方向距离毛坯右端面5mm，X方向距离车床主轴轴线60mm处，即与对刀点Z向距离一致。

③确定对刀点。本论文中对刀点确定在距离车床主轴轴线30mm，距离毛坯右端面5mm处，该对刀点在+X和+Z方向处于消除机械间隙状态。

④刀具编号。粗车用90°外圆车刀，安装在自动转位刀架的1号刀位上，定为1号刀；精车用90°外圆车刀，安装在自动转位刀架的2号刀位上，定为2号刀；车沟槽用的切槽刀，安装在自动转位刀架的3号刀位上，定为3号刀；螺纹车刀安装在自动转位刀架的4号刀位上，定为4号刀。 （三）数控工艺分析及编写加工程序

1.制订数控车削工序的加工步骤

（1）采用一夹一顶方式装夹工件，用1号刀粗车外圆，留半精车余量1mm（单边）。粗车进给路线采用“三角形”或“梯形”。

（2）用2号刀精车外圆至图示尺寸（螺纹处车出螺纹大径尺寸）。精车进给路线遵循工件的轮廓形状。

（3）用3号刀车出螺纹退刀槽、螺纹倒角及短圆锥尺寸。

（4）用4号刀精车螺纹牙型尺寸，并空进给修整螺纹牙顶及毛刺等。 2.确定切削用量 （1）背吃刀量

粗车时，背吃刀量约为3mm左右，精车时约为0.25mm。 （2）主轴转速

①车削直线和圆弧轮廓时的主轴转速为500r/min。

车削圆弧轮廓时，若表面质量要求较高，为保证表面粗糙度要求，采用横线速度较好。

②车削螺纹时的主轴速度。螺纹精度要求较高时，宜采用高速钢螺纹车刀和小的主轴转速（200 ~ 350r/min）；零件的螺纹精度要求不高时，可采用硬质合金螺纹车刀和中等主轴转速（400 ~ 650r/min）。

（3）进给量

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粗车时，进给量f为0.4mm/r左右；精车时，由于需要兼顾圆弧插补，进给量则取小一些（可取f为0.1mm/r左右）。短距离的空行程取f为0.6mm/r或保持粗（精）车进给量不变。

3.数学处理

（1）粗车加工程序的数值计算

采用作图法比较简单、方便，本论文采用精加工循环坐标点。 ①将加工轮廓及切削区域按选定的比例绘出。

②将粗车后的轮廓标示出来，并按等量式分配的背吃刀量（2.5 ~ 5.0mm）设计进给路线和循环加工工步。

③粗加工结束后，应为半精加工留有余量0.2mm（单边）。 （2）半精加工程序的数值计算

一般情况下，半精加工是为了去除粗加工造成的应力应变层，并给精加工提供比较均匀的切削余量。因此，半精加工只需按工件轮廓在X坐标方向为精加工留出0.5mm（单边）的余量即可。

（3）精加工程序的数值计算

按零件图上的尺寸画出工件精加工轮廓，按选定工件坐标系原点，计算所有编程相关的基点、节点坐标，圆心点坐标、精加工准备点坐标及对刀点坐标等。

（4）螺纹加工程序的数值计算

①由GB/T 197-2003查出螺纹大、中、小径等数据，根据螺距及精度要求确定进给次数和背吃刀量等，并计算出螺纹切削相关点的坐标值。

②根据经验公式计算大、小径，然后根据螺距确定进给次数、背吃刀量及各基点坐标值等。

本论文各基点、圆心点的坐标值见程序中的数据。加工程序采用绝对坐标和增量坐标混合编制，是为了减少尺寸换算，尽量直接利用图样尺寸。

4.填写加工程序单 加工程序单如下表所示。 O0001 ； N5 G50 X120. Z5. ； N10 G95 S500 M03 T0101 ； 程序号 建立工件坐标系 主轴转速500r/min，正转，换1号刀 第 27 页 共 31 页