套筒数控工艺与编程课程设计(含程序)
目录
一课程设计的总体任务 (1)
三毛坯尺寸的确定 (1)
四确定零件的加工内容和工序 (2)
一零件的加工内容 (2)
二初步确定机械加工工序 (3)
五数控加工准备 (4)
六数控加工程序的编制 (5)
一内轮廓的加工 (5)
二外轮廓 (6)
三键槽 (7)
四圆孔和方形孔 (9)
附录 (10)
一加工工艺卡片 (10)
二数控刀具卡 (10)
前言
这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。
此次课程设计涉及的知识面有金属切削原理、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、金属切削机床、CAD制图外还涉及到毛坯、金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。
通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力‘学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。
由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望老师给予批评和指正。
一课程设计的总体任务
本次课程设计主要有以下内容：
1)绘制零件图，了解零件的结构特点和技术要求。
2)根据生产类型和所拟定的企业生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析。
确定毛坯的种类及制造方法，绘制毛坯图。
3)拟定零件机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备（刀具、夹
具、量具、模具、工具），确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额。
4)填写机械加工工艺过程卡片，机械加工工序卡片等工艺文件。
5)设计制定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图
6)撰写设计说明书。
二零件的图样结构分析
课程设计的零件图如下：
图2.1 套筒的零件图
该零件属于回转体零件，主要元素有：通孔、外圆表面、两个端面和几个槽组成。
该零件是套筒类零件。套筒零件是机械中常见的一种零件，通常起支承或导向作用。由于它们功用不同，套筒零件的结构和尺寸有着很大的差别，但结构上
仍有共同特点：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外旋转表面、零件壁的厚度较薄容易变形、零件长度一般大于直径等。主要的公差要求就是内外圆柱表面的同轴度，还有就是左右端面和内孔中心线的垂直度。一般的配合表面质量要求较高应安排精加工，而对于次要表面可以通过一次粗车完成。
三 毛坯尺寸的确定
“套筒”零件材料为45#钢，硬度为207~241HBW,生产类型为大批量生产，可采用45#钢棒料作为毛坯。
根据上述原始资料及加工工艺，确定毛坯尺寸如下： 1.外圆表面
考虑到最大外圆直径为φ132±0.2mm ，表面粗糙度值为6.3，只要求粗加工，此时直径余量2Z=8mm 已能满足加工要求。 2.轴线方向长度
经过零件分析，轴线方向总长度为294±0.2mm ，左端面表面粗糙度值为6.3，只要求粗加工，右端面作为设计基准，表面粗糙度要求较高。因此，左端面留的加工余量要比右端面留的加工余量少。
经过分析，左端面加工余量为4mm ，右端面加工余量为7mm 。 最终确定毛坯尺寸为φ140×305。
四 确定零件的加工内容和工序
一 零件的加工内容
主要的加工表面：左右端面，132φ和95φ的外圆柱表面，60φ的内圆柱表面。除此之外还有两个40φ的径向孔，36?36的方形孔，φ85?49的槽，φ78?40的槽，φ93?4的退刀槽，右端面的φ93的内孔内圆柱面，2?φ10的油孔，键槽，左右端面的内螺纹。 加工顺序的确定原则：
1） 上道工序不能影响下道工序的定位和加紧 2） 先内后外的原则 3） 基面先行的原则
4）在同一次安装中，应该首先安排对于刚度破坏性小的加工内容
5）以相同定位和加紧方式或者同一把刀具加工工序应该连续进行，减少定位和加紧次数。
二初步确定机械加工工序
1. 毛坯
普通锯床，锯毛坯长度到104mm。普通锯床。
2.粗加工内外轮廓
1) 三爪卡盘夹持左外圆柱面，粗车右端面，φ132mm的外圆到φ133mm,留有
精加工余量0.5mm（单边余量）。
2) 掉头装夹粗车左端面到294±0.2mm长度尺寸，粗车φ95mm的外圆到φ96mm
留有精加工余量0.5mm（单边余量）。钻φ50的孔，粗车到φ59留有精加工半精加工余量0.5mm(单边余量)。
3）掉头装夹，用90°右偏头车刀，粗车φ85?49的外槽至φ86mm留有精加工余量0.5mm。
4）继续上述装夹加工图示右端面的φ93?8的阶梯孔。
3.热处理
4.精加工内外轮廓
1）三爪自定心卡盘夹持左端面，精车φ60的内孔表面最后一刀精车至φ60H7满足要求
2) 保持上述装夹方式不变用内槽车刀车削φ78?40的退刀槽，三次走刀，第
一次背吃刀量4mm，第二次背吃刀量4mm，最后留有1mm的精加工余量。
3）用可胀心轴定位φ60mm的内孔，由于加工余量还剩余0.5mm，由于内外轮廓有同轴度的要求所以外轮廓在以内孔定位的基础上通过精加工的最后一刀加工出来。
4）用外槽车刀加工至φ93?4的退刀槽。
5.钻
钻2个2?φ10的油口。
6. 铣削
1）零件用卡盘和顶尖装夹，通过数控铣床加工键槽。由于键槽起定位作用故对于左右的对称度要求较高先粗铣，然后改用立铣刀精加工。
2）零件用卡盘和顶尖装夹，在零件的圆柱面上分别钻出径向的φ40和36?36的孔分别到尺寸φ35。
3）用立铣刀分别铣削φ40和36?36的孔到要求尺寸。
4）沿零件的圆周方向钻左端面钻出φ6mm深度为12mm的孔6个均分。
5）攻螺纹，攻M8的螺纹六个。
6）改变装夹方向，沿零件的圆周方向钻右端面端面钻出φ5mm深度为10mm 的孔6个均分。
7）攻螺纹，攻M6的螺纹六个。
7. 清洗，去除毛刺。
8. 检查相关尺寸是否达到要求。
9. 包装入库。
五数控加工准备
一确定数控加工内容
数控加工内容的确定原则一般是：
普通机床无法加工的内容应该优先作为数控机床的加工内容；
普通机床难加工或者质量难保证的加工内容应该作为数控加工内容的重点；
普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有的能力基础之上进行选择；
根据以上原则并结合零件图和要求可以看出该套筒的内外圆柱表面的同轴度要求较高，而且内外表面的表面质量要求较高。故考虑将内外轮廓的精加工放在数控机床上，而对于铣削工序，考虑到工序集中的原则并且为了提高效率也将其一起放在数控铣床上加工。
二选择数控机床
数控机床的合理选择原则：
生产的适用：
要保证对于工艺性的适应性要求；
要保证加工工件的尺寸的适用性要求；
要保证弓工件的加工精度要求；
技术上的先进性：
在保证加工质量和加工精度要求的前提下，机床的精度要与工件要。
求的精度一致，尽量选用技术上先进的机床加工，以提高效率。
经济上合理性
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6240数控车床，XK7152的数控铣床。而对于在普通机床上进行的加工这里就不在冗述。
六数控加工程序的编制
一内轮廓的加工
定位方式;采用三爪自定心卡盘夹持外圆柱表面
数控机床的选择：CJK6240数控车床
图6.1 内轮廓的编程基准
二 外轮廓
定位方式;采用三爪自定心卡盘夹持外圆柱表面 数控机床的选择：CJK6240数控车床
图6.2 外轮廓的编程基准
零件
号 01
零件 名称
套筒 编制 审核 程序号
O 0001
日期
日期
N G X(U) Z(U) F S T M CR 备注 01 21 02 40 08 03 90 04 54 05 00 0.0 5.0 400 400 03 06 01 46.5 07 -8.0 08 30.0 09 -300.0 10 0.0 11 00 0.0 5.0 12 28 0.0 20.0 13 09 14 05 15
30
三 键槽
定位方式：采用可胀心轴以内孔定位 数控机床的选择：XK7152数控车床
图6.3 数控铣削的编程基准
零件
号 01
零件 名称
套筒 编制 审核 程序号
O 0002
日期
日期
N G X(U) Z(U) F S T M CR 备注 01 21 02 40 08 03 90 04 54 05 00 160.0 2.0 400 400 06 01 132.0 07 -20.0 08 95.0 09 -29.651 10 85.0 -32.631 11 -84 12 95.0 13 -300.0 14 160.0 15 00 160.0 2.0 05 16 09 17
30
零件号01
零件
名称
套筒编制审核
程序号O 0003
日期
日期
N G X(U) Y（V）Z(W) F S T M CR 备注
01 21
02 17
03 40
04 49
05 80
06 90
07 54
08 00 -10.0 0.0 400 03
09 43 30.0 H06
10 3.0
11 01 -5.0 100
12 70.0 200
13 00 30.0
14 05
15 90
16 28 0.0
17 00
18 T07
19 06
20 00 -10.0 0.0 400 03
21 43 30.0 H07
22 3.0
23 01 -5.0 100
24 41 0.0 -8.0 D07
25 70.0
26 03 70.0 8.0 8
27 01 -10.0
28 0.0 0.0
29 00 30.0
30 28
31 05
32 30
33
四圆孔和方形孔
定位方式：采用两顶尖定位（保持上述装夹方式不变）
数控机床的选择：XK7152数控车床
图6.4 数控铣削圆孔和方形孔的编程基准
此时的基准在右端面的中心还是可胀心轴定位用了35mm的麻花钻粗加工，然
后采用立铣刀进行精加工
O0004
N01 G21 G17 G40 G49 G80
N02 T08
N03 M06
N04 G90
N05 G55 G00 X10.0 Y0.0 Z70.0 S400 M03
N06 G43 Z80.0 H08
N07 G00 X-142.0 G01 Z-60.0 F100
N08 G00 Z-60.0
N09 G00 X-227.0
N10 G01 Z-60.0 F100
N11 G00 Z80.0
N12 T07
N13 M06
N14 G01 G43 Z60.0 H07
N15 G01 Z-60.0
N16 G01 G41 X-10.0 Y-10.0 D07F100
N17 G03 X0.0 Y-20.0 R10
N18 G03 X0.0 Y-20.0 I0.0 J20.0
N19 G03 X10.0 Y-10.0 R10
N20 G01 G40 X0.0 Y0.0
N21 G00 Z80
N22 G00 X-142.0
N23 G00 Z-60.0
N24 G01 G41 X15.0 D07 F100
N25 G01 X18.0
N26 G01 Y10.0
N27 G03 X10.0 Y18.0 R8
N28 G01 X-10.0
N29 G03 X-18.0 Y10.0 R8
N30 G01 Y-10.0
N31 G03 X-10.0 Y-18.0 R8
N32 G01 X10.0
N33 G03 X18.0 Y-10.0 R8
N34 G01 Y10.0
N35 G00 G40 X0.0 Y0.0
N36 Z80.0
N37 G28
N38 M30
附录一加工工艺卡片
机械加工工艺过程卡产品名称零件名称零件图号套筒套筒01
材料名称及牌号45 毛坯种类或材料规
格
总工时（不填）
工序号工序名称工序简要内容设备名称及型号夹具量具工时01锯锯工件长度到要求普通锯床略普通游卡
02粗加工粗车内外轮廓C6140 三爪卡盘普通游卡
03 精加工精车内外轮廓CK6130 可胀心轴普通游卡
04 钻钻油孔普通钻床略无
05 铣削铣削XK7152可胀心轴普通游卡
06 清洗去除毛刺略略略
07 检查检查相关尺寸和表面略略略
08 包装包装入库略略略
二数控刀具卡
产品名称或代号01 零件名称套筒零件图号01 序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注
01 T01 T型刀片90°内
孔车刀
1 φ60的内孔表面可转位刀片
02 T02 13R1616 1 φ78?40的内槽焊接式车刀
03 T03 V型刀片90°偏
头外圆车刀
1 套筒外轮廓可转位刀片
04 T04 15L1610 1 φ93?4的退刀槽左槽刀
05 T05 05R2525 1 零件的左右端面
06 T06 直柄键槽铣刀 1
键槽和φ40圆孔36?36
方孔
8?20 07 T07 莫氏锥柄立铣刀 1
键槽和φ40圆孔36?36
方孔
8?50 08 T08 φ35麻花钻 1 打孔高速钢
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参考目录
[1] 任晓虹，刘红军，许立福. 数控编程技术及应用. 北京：国防工业出版社，2010
[2] 杨裕根，朱世敏. 现代工程图学. 北京：北京邮电大学出版社，2008
[3] 陈宏钧. 实用机械加工工艺手册. 北京：机械工业出版社，2010
[4] 陈艳红，吴长有. 数控手工编程100例. 北京：机械工业出版社，2012