薄壁套筒加工工艺分析
薄壁套筒加工工艺分析[20200124090901]
【摘要】
在实际生产过程中，经常会遇到加工各种不同类型的薄壁零件，在加工过程容易变形，对其内在外在引起变形的根源进行分析，在加工薄壁类零件时，如何防止其变形，从而达到零件图纸要求，达到各项技术指标和稳定性要求的处理方法的探索是非常必要的。薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但由于薄壁零件刚性差，强度弱，给加工带来了各种技术上的问题。薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度，为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。为此对薄壁零件加工过程的各种变形原因进行材质和技术分析，为提高机械生产效率提供了实际性的理论依据。
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关键字:】薄壁零件加工精度
引 言 1
一、工艺方案分析 2
（一）主要技术要求 2
（二）零件图工艺分析 2
（三） 确定加工方法 3
（四）毛坯的确定 3
二、 刀具的选择及加工方案 3
（一）选择数控刀具的原则 3
（二） 选择数控车削用刀具 3
（三）确定方案 4
三、 工件的装夹 4
（一） 定位基准的选择 4
（二）装夹方式的选择 5
（三）数控车床常用的装夹方式 5
（四）确定合理的装夹方式 5
四、 数控加工工艺设计 6
（一）工艺措施 6
(二)加工时应注意事项 7
（三）应用效果 7
五、加工程序 8
六、仿真 10
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引 言
数控加工是一种自动化加工技术，它综合了计算机、自动控制、电动机、电气传动、测量、监控和机械制造等科学的内容。数控机床是数控加工的执行单元，与其他加工设备相比，它具备了许多独特优点，因此其发展速度极快。
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
现今，数控机床的种类也是越来越多，有数控车床、铣床、磨床、刨床、插床、冲床、钻床、镗床等等，下面详细介绍数控车床在机械加工中的应用。
本文结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。 一、工艺方案分析
（一）主要技术要求
1、这是一个轴类套筒零件图，平面图如图1-1所示
图1-1套筒零件图
2、使用UG软件做出立体图，如图1-2所示
图1-2三维实体图
（二）零件图工艺分析
该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、槽、螺纹等表面组成。关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。该零件图标注的尺寸均完整，符合国家要求，位置准确，表达清楚。
（三） 确定加工方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度要求。由于该零件图尺寸标注完整，因而在实际选择时通过数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。
（四）毛坯的确定
毛坯选择时应考虑的因素
(1) 零件的材料及机械性能要求。（长轴薄壁套筒）
(2) 零件的结构形状与外形尺寸。（尺寸完整，结构简单）
(3) 生产纲领的大小。（大批量生产）
(4) 现有生产条件。（数控车床）
(5) 充分利用新工艺、新材料。
为节约材料和能源，提高机械加工生产率，综合考虑，根据以上因素及零件的技术要求，确定该零件的毛坯为棒料，其尺寸为Ф60×40mm，材料为45钢。
二、 刀具的选择及加工方案
（一）选择数控刀具的原则
刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
（二） 选择数控车削用刀具
数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
（三）确定方案
1.确定加工顺序及进给路线
加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，切槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。
2.选择刀具（表2—1）
（1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。
（2) 粗、精车外圆：
硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验。
（3) 车槽： 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）。
（4）车螺纹：选用60度硬质合金外螺纹刀。
表2-1 薄壁套筒数控加工刀具卡
产品名称或代号零件名称薄壁套筒零件图号
序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注
1T0145°硬质合金端面车刀1车端面
2T0293°左偏刀1自右至左车外表面
3T03切槽刀1
4T04外螺纹车刀1车螺纹
5T05镗刀1内圆表面
6T06切断刀1高速钢切断刀
【摘要】
在实际生产过程中，经常会遇到加工各种不同类型的薄壁零件，在加工过程容易变形，对其内在外在引起变形的根源进行分析，在加工薄壁类零件时，如何防止其变形，从而达到零件图纸要求，达到各项技术指标和稳定性要求的处理方法的探索是非常必要的。薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但由于薄壁零件刚性差，强度弱，给加工带来了各种技术上的问题。薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度，为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。为此对薄壁零件加工过程的各种变形原因进行材质和技术分析，为提高机械生产效率提供了实际性的理论依据。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】薄壁零件加工精度
引 言 1
一、工艺方案分析 2
（一）主要技术要求 2
（二）零件图工艺分析 2
（三） 确定加工方法 3
（四）毛坯的确定 3
二、 刀具的选择及加工方案 3
（一）选择数控刀具的原则 3
（二） 选择数控车削用刀具 3
（三）确定方案 4
三、 工件的装夹 4
（一） 定位基准的选择 4
（二）装夹方式的选择 5
（三）数控车床常用的装夹方式 5
（四）确定合理的装夹方式 5
四、 数控加工工艺设计 6
（一）工艺措施 6
(二)加工时应注意事项 7
（三）应用效果 7
五、加工程序 8
六、仿真 10
总结 13
参考文献 14
谢辞 15
引 言
数控加工是一种自动化加工技术，它综合了计算机、自动控制、电动机、电气传动、测量、监控和机械制造等科学的内容。数控机床是数控加工的执行单元，与其他加工设备相比，它具备了许多独特优点，因此其发展速度极快。
数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
现今，数控机床的种类也是越来越多，有数控车床、铣床、磨床、刨床、插床、冲床、钻床、镗床等等，下面详细介绍数控车床在机械加工中的应用。
本文结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。 一、工艺方案分析
（一）主要技术要求
1、这是一个轴类套筒零件图，平面图如图1-1所示
图1-1套筒零件图
2、使用UG软件做出立体图，如图1-2所示
图1-2三维实体图
（二）零件图工艺分析
该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、槽、螺纹等表面组成。关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。该零件图标注的尺寸均完整，符合国家要求，位置准确，表达清楚。
（三） 确定加工方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度要求。由于该零件图尺寸标注完整，因而在实际选择时通过数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。
（四）毛坯的确定
毛坯选择时应考虑的因素
(1) 零件的材料及机械性能要求。（长轴薄壁套筒）
(2) 零件的结构形状与外形尺寸。（尺寸完整，结构简单）
(3) 生产纲领的大小。（大批量生产）
(4) 现有生产条件。（数控车床）
(5) 充分利用新工艺、新材料。
为节约材料和能源，提高机械加工生产率，综合考虑，根据以上因素及零件的技术要求，确定该零件的毛坯为棒料，其尺寸为Ф60×40mm，材料为45钢。
二、 刀具的选择及加工方案
（一）选择数控刀具的原则
刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
（二） 选择数控车削用刀具
数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
（三）确定方案
1.确定加工顺序及进给路线
加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，切槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。
2.选择刀具（表2—1）
（1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。
（2) 粗、精车外圆：
硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验。
（3) 车槽： 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）。
（4）车螺纹：选用60度硬质合金外螺纹刀。
表2-1 薄壁套筒数控加工刀具卡
产品名称或代号零件名称薄壁套筒零件图号
序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注
1T0145°硬质合金端面车刀1车端面
2T0293°左偏刀1自右至左车外表面
3T03切槽刀1
4T04外螺纹车刀1车螺纹
5T05镗刀1内圆表面
6T06切断刀1高速钢切断刀
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