1、薄壁氣缸類零件加工研究畢業設計薄壁氣缸類零件加工研究畢業設計機械電子工程系本科畢業設計（論文）題目薄壁氣缸類零件加工研究專業班級學號學生姓名指導教師設計所在單位薄壁氣 缸類零件加工研究薄壁氣缸類零件加工研究摘要：本文主要研究了薄壁氣缸零件的加工過程，通過研究薄壁氣缸零件在數控車床加工過程中所遇到的問題如：零件在裝夾中易變形、要保證零件的尺寸精度、位置精度 和表面粗糙度等。針對這些問題我們通過完善夾具設計和切削參數來保證 其變形及切 削精度，并給由了加工工藝過程及工藝卡片。最后，根據加工工藝卡片編寫生了零件的數控加工程序并做了仿真。關鍵詞：薄壁零件 數控車床 夾具工藝過程 The Process

2、ing of Thin Wall Cylinder Parts Abstract: This thesis mainly described the NC machining process of the thin-wall cylinder parts, through researching in the numerical control lathe thin-walled cylinder parts processing the problems encountered ,such as parts in the clamping easy deformation, to ensur

3、e that parts of the dimension precision, position precision and surface roughness, etc. To solve these problems, we do our best to find the perfect fixturedesign and cutting parameters to ensure the deformation and the cutting precision, and give the processing technology process and process card. F

4、inally, according to the processing process card writes out the parts CNC programming and the simulation. Keywords: Thin Wall parts; Numerically Controlled Lathe; Fixture ; Technical Process目 錄目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論1 1.1切削加工的發展趨勢1 1.2選題目的及意義2第二章第二章薄壁氣缸零件分析薄壁氣缸零件分析3 2.1零件分析3 2.2加工難點分析及加工工藝的初步確定3第三章第三章薄壁氣缸

5、零件加工工藝分析薄壁氣缸零件加工工 藝分析5 3.1機床的選擇5 3.2加工工藝過程分析.5 3.2.1加 工階段的劃分.6 3.2.2定位基準.6 3.2.3加工工藝過程.7 3.3 各種參數的選擇11 3.3.1刀具的選擇.11 3.3.2切削用量的確 定.11 3.3.3冷卻與潤滑.12 3.4簡易夾具設計13第四章第四 章 數控加工程序的編制數控加工程序的編制15 4.1數控程序設計流程15 4.2數控程序的編寫 15 4.2.1編程指令簡介.15 4.2.2數控編程的步驟.17 4.2.3主要程序的編制.18 4.3 數控仿真19 4.3.1數控仿真操作環境.19 4.3.2薄壁氣缸

6、加工 圖20總結總結22致謝致謝23參考文獻參考文獻 24附錄 附錄25西安文理學院本科畢業設計（論文）1第一章第一章 緒論緒論 在機械加工行業中，薄壁氣缸由于其壁薄、剛 性差、在加工過程中容易產生振動和變形，形位精度要求 嚴等特點，使得開發和生產難度大大提高。隨著數控加工技術 的廣泛運用，數控機床精度高、穩定 性好、效率高、自動化強等一系列優點在機械加工中得到了充分體現，近幾年，伴隨著新的刀具材料、新的表面涂層 及新式刀具的由 現，由現了新的切削加工工藝和加工方法。1.11.1切削加工的發展趨勢切削加工的發展趨勢20世紀80年代以來，隨著全球化市場競爭日趨激烈，為爭取技 術優勢，各國紛 紛開

7、展先進制造技術的研究與開發。伴隨著信息技術的不斷發展，先進制造技術一方面發展了以數控機床為基礎的自動化加工技術，另一方面發展了各 種新的加工方法和 加工工藝，比較典型的有（超）高速切 削、干切削、硬切削、（超）精密切削技術等。微機械（MMC）是另一個新型研究領域，其加工技術的開 發具有巨大的產業化應用前景。虛擬切削加工技術是在計算機上借助虛擬現實、立體建模和仿真技術，檢驗產品的設計合理性和可加工性，對產品的加工過程進行模擬與仿真，預測產品的加工質量、制 造周期、使用性能等，以便及時修改設計，縮短產品的研制周 期，獲得最佳產品質量、最低生產成本和最短開發周期。本文主要綜述（超）高速切削、干切削、

8、硬切削、（超）精密切削、虛擬切削加工技術的主要研究內容及其關鍵技術。1）高速切削加工技術提高切削速度一直是切削加工領 域十分關注并為之不懈努力的重要目標。雖然目 前國內外專家尚未對高速切削的切削速度的界定 達成共識，但通常認為高速切削的切削速度比常規切削速度高5-10倍以上。高速切削加工具有以下特點：切削力隨著切削速度的提高而下降；切削產生的熱量絕大部分被切屑帶走；加工表面質量提高；在高速切削 范圍內機床的激振 頻率遠離工藝系統的固有頻率范圍。以上特點有利于提高生產效率；有利于改善工件的加工精度和表面質量；有利于減少模具加工中的手工拋光；有利 于減小工件變形；有利于使用小直徑刀具；有利于加工薄

9、壁零件和脆性材料；有利于加工較大零部件；可替代其它加工工藝（如磨削），獲得顯著的經濟效益。但是，隨著切削速度的提高，刀具壽命會下降。西安文理學院本科畢業設計（論文）2 2）干切削加工技術在切削加工中，使用切削液對于降低切削溫度、斷屑與 排屑、改善零件加工質量均可起到重要作用，但同時也存在諸多弊端，例如：切削液系統的購置、使用與維護需花費大量資金；切削液需定期更換、添加防腐劑等，增加了加工輔助時間；切削液 是機械加工中的重要污染源；切削液中的有害物質對工人的健康及安全也具有一定危 害。為此，作為一種綠色制造工藝的干切削加工技術應運而生。干式切削由于缺少切削液的潤滑、冷卻、沖洗和排屑斷屑等功能，導

10、致刀具與工件、切屑之間摩擦加劇、切削熱急劇增加，導致切削區溫度顯著升高，刀具耐用度降低。為使干切削加工可順利進行，達到甚至超過濕切削時的加工質量、生產率和刀具耐用度，就必須通過分析干切削的各種特定邊界條件和影響干切削的各種因素，尋求相應的技術解決方案及措施來彌補不使用切削液的缺陷。例如：干切削刀具材料必須 具有極高的紅硬性和熱韌性、良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結性。止匕外，應針對不 同的工件材料和切削用量設計刀具結構、幾何參數和相應的斷屑槽，以滿足干切削的加工要求。3）硬切削加工技術硬切削是指對高硬度（54HRC）材料直接進行切削加工。硬切削工件材料包括淬硬鋼、冷硬鑄鐵、粉末冶金材料及其它特殊

11、材料。硬切削通常可直接作為最終精加工工序，而傳統加工常以磨削作為最終工序。與磨削相比，硬切削具有如下優點：加工 靈活性強，精度易于保證；硬切削的加工成本低 于磨削（通常僅為磨削的1/4）;硬 切削不需要專用機床、 刀具和夾具，在現有加工設備上即可實現；硬切削的生產 效率高于磨削；磨削產生的磨屑與廢液混合物易污染環 境，難以處理和再利用；而硬切削易于實現干切削，產生的切屑可再利用。由于硬切削具有以上優勢，因此 以切 代磨”已成為切削加 工的發展趨勢之一。4）微細、精密和超精密切削加工技術微細加工技術是指對微型機械、微小尺寸零件的加工技術。隨著航空航天、國防 工業、現代醫學以及生物工程技術 的發展

12、，各種小型化、微型化設備和微小尺寸零件的應用越來越多，各種微型機械和微型機電系統（MEMS）的制造對微細加工技術提由 了新的要求，向現有制造技術的加工極 限挑戰，發展精密加工、超微細加工和納米加西安文理學院本科畢業設計（論文）3工技術已成為現代先進制造技術的一個發展方向。5）虛擬切削加工技術虛擬切削加工技術是在對零件幾何參數、材料物理性能、加工過程切削參數以及加工物理過程（受力變形、熱變形等）進行全面物理建模的基礎上，利 用計算機數值仿 真技術對加工過程的動態情況和加工結果 進行實際綜合分析的一種新興技術。通過虛擬切削加工可得到一個優化的加工方案，據此進行實際加工，可提高加工成功率，減少原材料

13、消耗，改善產品質量，降低生產成本和縮短產品開發周期。1.21.2選題目的及意義選題目的及意義薄壁零件已日益廣泛地應用在各產業部分的產品上，它具有重量輕、節材 省料、節約能源、結構緊湊等特點。但薄壁零件在加工切削中是比較棘手的題目，因薄壁零 件的剛性差，加工輕易變形，使零件的形位誤差增大，很難 保證零件的加工質量。因 此我們可以通過針對它的這些缺點來對它的加工過程 來進行研究，通過研究我們可以盡可能的減少其在加工中的誤差，盡大可能的保證其加工質量。本課題通過對薄壁氣缸類零件的加工進行研究，就能夠 了解薄壁氣缸類零件是如 何進行加工的。加工零件的主要機器就是數控車床，所以首先要了解并掌 握數控車床

14、的基本操作。然后在其加工過程中要保證薄壁零件的表面粗糙度、同軸 度、垂直度等。因此要對零件的表面粗糙度、同軸度、垂直度的定義以及如何保證這些要求要有一定的了解及掌握。最后的繪圖需要掌握 P-ROE、CAD等繪圖軟件，編程要 求要熟練掌握南京宇航編程軟件。在設計過程中掌握的知識對我們在以后在工作幫助很大。通過對該零件的綜合分析與設計，使我們對于本科階段 學習的專業課程能夠有更進一步的理解，綜合運用所學的知識解決實際的加工生產問題，提高我們實際的動手與動腦能力。分析零件在實際生產運用中的功能、特性，了解其生產 環境，它在生產中的主要 任務，才能夠有目標的明確其加 工過程中應當注意的問題與工藝方案。

15、為保證被加工零件的必要的精度，根據被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床，指定加工方案，確定零件的加工順序、各工序所有刀具和夾具、切削用量等。因此，可以應用于實際生產，此類零件的工藝制定及夾具 設計等具有現 實的工程意義。西安文理學院本科畢業設計 （論文）4第二章第二章 簿 壁氣缸零件分析薄壁氣缸零件分析2.12.1零件分析零件分析 薄壁氣缸就是如下圖所示的一種零件，其內腔由臺階孔 和倒角構成，mm2,00 142 外圓表面鍍銀 50以m,零件 毛坯材料選用外徑150 300mm、內徑為 120mm的鋁管材。內孔、各臺階孔表面及兩端面粗糙度為Ra6.3以叫外圓表面粗糙度為 Ra1

16、.6以m。mm內孔與 mm內孔要求同軸度公差為0.04向11,063,0 0 8128 H 015.0 025.0 130 mm 臺階孔 與mm臺階孔間臺階面對 A面的垂直度公差為 063 . 0 0 8128 H 5,01220.05mm。薄壁氣缸零件的形狀尺寸及精度要求如圖2.1所示。圖圖2.1薄壁氣缸零件薄壁氣缸零件2.22.2加工難點分析及加工工藝的初步確定加工難點分析及加工工藝的初 步確定1）基準 基準是機械制造中應用十分廣泛的一個概 念，機械產品從設計時零件尺寸的標注，制造時工件的定位，校驗時尺寸的測量，一直到裝配時零部件的的裝配位置 確定等， 都要用到基準的概念。基準就是用來確定

17、生產對象上幾何關系所依據的點，線或面。由圖1-1可看由，同軸度和垂直度都與A有關，因此把中心軸線 A作為基準。由 圖可以看由基準就是氣缸的中心線。西安文理學院本科畢業設計（論文）5 2）形位公差 加工后的零件不僅有尺寸誤差，構成零件幾何特征的點、線、 面的實際形狀或相 互位置與理想幾何體規定的形狀和相互 位置還不可避免地存在差異，這種形狀上的差異就是形狀誤差，而相互位置的差異就是位置誤差，統稱為形位誤差。由圖2-1可看由，零件主要的加工難點是要保證mm的內孔對063.0 0 8128 H mm的內孔的同軸度，mm臺 階孔與mm臺階孔間臺015*0 025.0130063,0 08128 H 5

18、,0122 階面對A面的垂直度。3）尺寸精度 由圖1-1可看由，mm的外圓與mm的外 圓的表面質量以及各2。1425.0136內孔尺寸精度的加工，其中 mm內孔深度為250mm,其最薄處壁厚 為 015.0 025 .0 130 3mm。因為該零件剛性差、強度弱，在加工中極易變形，表面質 量、垂直度及同軸度難以保證。鏈削內孔時應一次裝夾中加工由來，以保證該零件 mm內孔063 . 0 0 8128 H 與mm內孔的同軸度在 0.04mm 以內，mm 臺階孔與 015,0 025.0 130063 , 0。8128 H mm臺階孔間臺階面對mm內孔表面 的垂直度不大于0.05mm,針5,0122

19、015.0 025 ,013。對氣缸零件壁薄、剛性差、易變形的特點，可設計該薄壁零件專用夾具裝夾，以保證零件的尺寸精度和形位公差達到圖紙技術要求。這些加工難點的存在，使得加工過程中刀具選擇、加工工藝路線安排、工藝裝夾方式確定等對于該零件是否合格非 常關鍵。因此在加工中要把各主要表面的粗、精加工要分開這樣 才能保證各表面的精度要求。西安文理學院本科畢業設計（論文）6第三章第三章簿 壁氣缸零件加工工藝分析薄壁氣缸零件加工工藝分析本章主要對零件的具體加工工藝進行分析，選擇數控車床作為主 要加工工具，具 加工工藝分析主要分了四個階段第一針對 薄壁零件的特點對影響其加工精度的要素進行分析、第二對其加工階

20、段進行劃分、第三是對其基準的定位、第四是簡 述加工過程制作工藝卡片。3.13.1機床的選擇機床的選擇機床是人類進行生產勞動的重要工具，也是社會生產力發展水平的重要標志。普 通機床經歷了近兩百年的歷史。隨著電子技術、計算機技術及自動化，精密機械與測量等技術的發展與綜合應用，生產了機電一體化的新型機床（數控機床）。8在普通車床上加工形狀較復雜、有一定精度要求、且 需要多把刀具進行加工的批量零件時，不僅需要頻繁換刀和裝夾，花費大量的人力和時間，而且加工由來的零件質量取決于加工人員的技術水平，產品質量得不到充分的保證。而運用數控車床，結 合傳統的加工工藝，不但能大大縮 短加工時間、提高加工精度，而且成

21、品率高、產品 質量穩 定。數控機床有獨特的優越性和強大生命力，使原來不能解 決的許多問題，找到了科 學解決的途徑。數控機床是一種通過用數字進行編程來給機床設定一定 的軌跡讓其自 動加工的一種設備。經過半個多世紀的發展，數控機床已是現代機械加工行業 的標志 之一，在我國，數控機床的應用也越來越廣泛，由 于其自動化程度高，所需勞動力少，加工速度快，因此數控機床越來越普及，它的多少對企業綜合實力有著一定的影 響。我國數控車床發展，始于 20世紀70年代，通過近 40 年的發展，我國生產的數控車床，按中國需求的特色，形成經濟型臥式數控車床（平床身臥式數控車床卜普及型數控 車床（斜床身數控臥式車床和數控

22、立式車床）和中高檔數控車床（3軸控制以上）三種 形式。隨著科學技術不斷發展，我國數控車床的發展也越來越 快，數控車床也正朝著西安文理學院本科畢業設計（論文）7高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發展。11針對薄壁氣缸零件的薄壁、精度要求高、表面粗糙度 細等特點，本課題選用的加工設備為數控車床。3.23.2加工工藝過程分析加工工藝過程分析薄壁氣缸是一種薄壁類零件，由于薄壁零件剛性差、強度弱，在加工 中極易變形，使零件的形位公差增大，不易保證零件的加工質量。因此對薄壁零件的加工需要注意各方面對其的影響。在薄壁氣缸的加工中有以下因素影響加工精度：1）薄壁氣缸本身的剛度比較差，在外力（切削力、

23、夾緊力）的作用下容易變形。2）薄壁氣缸毛坯為150 300mm的鍛鋁管，孔的加工余量大，切削時會產生較大的殘余應力，并引起內應力的重新組合。3）切削力金屬切削過程中重要的物理現象之一，他直接 影響著工件質量、刀具壽 命、機床動力消耗。它是設計機床、刀具、夾具不可缺少的要素之一。切削加工時，工件材料抵抗刀具切削所產生的阻力，稱為切削力。切削力的分解根據生產實際需要及測量方便，通常將總切削力F分解為三個互相垂直的分力，即： 主切削力、背向力、進給力。因此在加工中切削力也對精度有影響，要合理選擇。4）切削過程中，影響工件表面質量的主要因素有切削時 產生的積屑瘤、磷刺、振動以及切削刃的刃磨質量、工件材

24、料組織的缺陷、切削液使用情況等。高速切削與普 通切削相比，切削速度快、材料變形速度 塊、應變率大，不易產生積屑瘤和磷刺。同 時，由于切削速度較快，切削表面來不及產生塑性變 形，切削加工已經完成。高速切削加工對刀具系統的動平衡要求較高，切削時振 動性相對普通切削加工要好。因此，高速切削加工精度和表面質量非常好。因此在安排工藝時，就需要把各主要表面的粗精加工工 序分開。這樣，粗加工產 生的誤差和變形就可以通過半精加工和 精加工予以修正，并逐步提高零件的精度和表面質量，最后達到零件的技術要求。通過對該零件的基本情況及加工難點的分析，劃分由薄壁氣缸零件的加工階段并制定由其加工工藝過程。3.2.1加工階

25、段的劃分薄壁氣缸的加工分為三個階段：西安文理學院本科畢業設計（論文）8 1）粗加工階段。主要包括粗車外圓和粗鏈內孔來去掉大部分余量。2）半精加工階段。主要完成零件一些次要表面的加工，并達到零件表面量和 未知精度的要求。其次，采用半精車加工在精加工之前達到必要的精度和加 工余量，從而 為氣缸外圓的精加工做準備。3）精加工階段。為保證薄壁氣缸零件外圓表面質量達到圖紙的技術要求， 采用精 車零件外圓最后達到所需的精度和粗糙度。3.2.2定位基準 基準是機械制造中應用十分廣泛的一個概念，機械產品從設計時零件尺寸的標注，制造時工件的定位，校驗時尺寸的測量，一直到裝配時零部件的的裝配位置 確定等， 都要用

26、到基準的概念。基準就是用來確定生產對象上幾何關系所依據的點，線或面。基準分為：1）設計基準（在零件圖上用以確定其它點、線、面位置的 基準，稱為設計基準。例如軸套零件，各外圓和內孔的設計基準是零件的軸心 線，端面 A是端面B、C的設 計基準，內孔的軸線是外 圓徑向跳動的基準。）、2）工藝基準（機械圖紙上的基準都是用大寫字母A、B、C、D等用一個特定的帶 圈的基準符號表示的。當基準符號對準的面及面的延伸線或該面的尺寸界限時， 表示 是以該面為基準。當基準符號對準的是尺寸線，表示是以該尺寸標注的實體 中心線為基準。）工藝基準又分為：1）工序基準：在工序圖上，用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、 形

27、狀、位置所采用的基準，稱為工序基準。2）定位基準：在加工時，用以確定工件在機床上或夾具中正確位置所采用的基準，稱為定位基準。3）測量基準：工程測量時作為標準的原點稱為測量基準點。按照用途分類，有高 程基準點、重力基準點、地磁基準 點等。按照基準點在測量體系中所處的位置可分為相對基準點和絕對基準點。4）裝配基準：裝配基準是測量時所采用的基準，即裝配時所確定生產對象 上的莫些點、線、面的位置所依據的那些點、線、面。西安文理學院本科畢業設計（論文）9薄壁氣缸是一種薄壁零件，在外力作用下很容易產生變形，薄壁氣缸內孔與 臺階孔表面的尺寸精度和位置精度的要求比較高，因此希 望以一個統一基面定位來加工這些要

28、求較高的表面。實際加工中我們選擇外圓表面和端面C作為加工定位基面。采用外圓表面和端面 C作為基面有以下優點：1）用這種定位方法可以加工外圓表面、端面、內孔及臺階 面。且在一次裝夾中完 成精度要求較高的表面的加工，既提高了生產效率，又能保證各表面的尺寸精度和位置精度。2）以外圓作為定位基面一次裝夾同時完成外圓和內孔的加工，可以減小薄壁氣缸的壁厚差，從而保證其壁厚均勻。3）所選定位基面與設計基準重合，可以避免因基準不重合而引起的定位誤差，更好的保證精度。3.2.3加工工藝過程 薄壁氣缸的尺寸精度、加工形位精度的要求比較高。但薄壁氣缸壁薄、剛性差，容易產生變形，這就給薄壁氣缸零件機械加工帶來了很多困

29、難，必須予以充分重視。薄壁氣缸需要加工的表面有：外圓、內腔臺階孔及左右端面等。各主要表面的工序安排如下：1）外圓面：粗車、半精車、精車；2）兩端面；粗車、半精車、精車；3）臺階孔：粗鏈、半精鏈、精鏈；考慮薄壁氣缸零件需要加工的內容不多，加工完成后就能達到待檢狀態，因此以一次安裝加工作為一道工序。該薄壁零件的數控加工工藝過程如表3.1所示。表表3.1薄壁氣缸機械加工工藝過程薄壁氣缸機械加工工藝過程 產品名稱零件名稱零件圖號材料數控加工工 藝 過程綜合卡片薄壁氣缸鍛鋁管程序編號夾具名稱使用設備車間O0001扇形軟三爪卡盤數控車床數控中心序號工序 名稱 工序內容、技術要求及工序簡圖備注西安文理學院本

30、科畢業設計（論文）10數控加工工 藝過程綜合 卡片產品名稱零件名稱零件圖號材料薄壁氣缸鍛鋁管程序編號夾具名稱使用設備車間O0001扇形軟三爪卡盤數控車床數控中心 序號工序名稱 工序內容、技術要求及工序簡 圖備注 1粗車左端面粗車端面 C,保證其長度為 290mm工序一簡圖 2粗鏈 內孔 及臺 階孔 粗鏈內孔及 臺階孔，保證其各孔尺寸為132mm、130mm、124mm、122mm,并保證其總長為 290mm工序二簡圖 3自然 時效 處理 按薄壁氣缸時效工藝進行，時間為一個月西安文理學院本科畢業設計（論文）11數控加工工藝過程綜合卡片產品名稱零件名稱零件圖號材料薄壁氣缸鍛鋁管程序編號夾具名稱使用

31、設備車間O0001扇形軟三爪卡盤數控車床數控中心 序號工序名稱 工序內容、技術要求及工序簡 圖備注4半精 鏈內 孔及 臺階 孔 內孔加工到129,8mm臺階孔保留0.4的雙邊余量，半精鏈臺階孔分別到1216mm深度8.2mm,127.6mm加工深度尺寸10.2mm工序四簡圖5精鏈 各內 孔臺 階孔 及倒 角（1） 精鏈內孔及各臺階孔分別至 mm其深度為8 02mm、5 . 0122 mm其加工深度為 mm與內孔mm,各孔043.0 0 8128 H 2.010015.0 025,0 130 表面的粗糙度Ra 63 （2） A面與臺階面的垂直度公差為0.05mm A面與mm臺階 043.00 8

32、128 H 孔表面的同軸度公差為 0.04mm工序五簡圖 西安文理學院本科畢業設計（論文） 12數控加工工 藝過程綜合 卡片 產品名稱零件名稱零件 圖號材料薄壁氣缸鍛鋁管 程序編號夾具名稱使用設備車 間O0001扇形軟三爪卡盤數控車床數控中心序 號工序名稱 工序內容、技術要求及工序簡圖備注6粗車 外圓 粗車外圓尺寸到 142.4mm、136.4mm ,并保證臺階長 15.6mm、 總長為267.6mm工序六簡圖7半精車及精車外圓（1） 精車外圓尺寸到 mm,臺階外圓至 mm保證長度 2 . 0 0 1425,0136mm,各外圓表面粗糙度Ra 1,62.016（2）兩外圓以45°錐面

33、聯接 工序七簡圖 西安文理學院 本科畢業設計（論文）13數控加工工 藝過程綜合 卡片 產 品名稱零件名稱零件圖號材料薄壁氣缸鍛鋁管程序編號夾具名稱使用設備車間O0001扇形軟三爪卡盤數控車床數控中心 序號工序名稱 工序內容、技術要求及工序簡圖 備注8精車右端面精車右端面保證工件長度為mm,并保證右端面的粗糙度 Ra 635,0268 工序八簡圖9檢驗 按圖紙上要求的尺寸及技術要求對已加工零件進行檢查 3.33.3各種參數的選擇各種參數的選擇3.3.1刀具的選擇數控編程時，正確選擇刀具是數控加工工藝中的重要內容， 其不僅影響機床的加 工效率，而且直接影響加工質量。選擇刀具通常考慮工件材料、加工型

34、面類型、切削用量,以及其他相關因素。刀具選擇總的原則是：既要求精度高、強度大、剛性好、耐用度高，又要求尺寸 穩 定，安裝調整方便。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高 刀具的剛性。在此原則上，綜合考慮鋁合金材料的加工特點以及加工中 振動和切削力引起的變形，薄壁氣缸零件的加工刀具均選用機夾可轉位車刀，切削刀具參數選擇見表3.2 o西安文理學院本科畢業設計（論文）14表表3.2刀具的參數選擇刀具的參數選擇刀具名稱 刀具半徑/mm主偏角 K前角 Y后角 a刀片材質 外圓粗車刀 0.490 25 9 YG6 外圓半精車刀0.275 25°11 °YW1 外圓精車刀 0

35、.275 °25° 11 °YW1 粗鏈刀 0.490°25°9°YG8 半精鏈刀 0.290 25 5 YW1 精鏈刀 0.290 25 5 YW1 3.3.2 切削用量 的確定 數控編程中，必須確定每道工序的切削用量，并以 指令的形式寫入程序中。切削 用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。其選擇原則是保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床 的性能， 最大限度的提高生產率，降低成本。由于此零件為薄壁零件，加工時，剛性較差，易產生振動，刀具的切削硬度又不足以滿足加工需求，為此，在刀具

36、和夾緊力相對固定的情況下，只能通過優化切削參數進行調整，以表面粗糙度計算公式：（式3-1） r fRa50 2（進給量，刀尖圓弧半徑）為參考，切削用量選擇見表3.3。f r表表3.3切削用量的選擇切削用量的選擇刀具名稱轉速r/min進給量/mm背吃刀量/mm 外圓粗車刀 6000.43外圓半精車刀 12000.150.9外圓精車刀 12000.150.1背鏈刀（粗）6000.48西安文理學院本科畢業設計（論文）15背鏈刀（半精）10000.150.9 背鏈刀（精）10000.150.1 3.3.3 冷 卻與潤滑切削液是一種用在金屬切、削、磨加工過程中， 用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業用液體，

37、切削液由多種超強功能助劑經科學復合配伍而成，同時具備良好的冷卻性 能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點。克服了傳統皂基 乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當前最領先的磨削產品。切削液各項指標均優于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點，并且具備無毒、無味、對人體無侵蝕、對設備不腐蝕、對環境不污染等特點。近十幾年來，由于切削技術的不斷提高， 先進切削機床的不斷涌現，刀具和工件材料的發展，推動了切削液技術的發展，并讓具有了更多的作用，如下：潤滑作用：金屬切削加工液（簡稱切削液）在切削過程中的潤滑作用， 可

38、以減小前刀面與切 屑，后刀面與已加工表面間的摩擦， 形成部分潤滑膜，從而減小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具與工件坯料摩擦部位的表面溫度和刀具磨損，改善工 件材料的切削加工性能。在磨削過程中，加入磨削液后，磨削液滲入砂輪磨粒-工 件及磨粒-磨屑之 間形成潤滑膜，使界面間的摩擦減小， 防止磨粒切削刃磨損和粘附切屑，從而減小磨削力和摩擦熱，提高砂輪耐用度以及工件表面質量。冷卻作用：切削液的冷卻作用是通過它和因切削而發熱的刀具（或砂 輪）、切屑和工件間的對流和汽化作用把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效地降低切削溫度，減少工件和刀具的熱變形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。切削液的冷卻性能和

39、其導熱系數、比熱、汽化熱以及粘度（或流動性）有關。水的導熱系數和比熱均高于油，因此水的冷卻性能要優于油。清洗作用； 在金屬切削過程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及鐵粉、油污和砂粒，防止機床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂輪的切削刃口保持鋒利， 西安文理學院本科畢業設計 （論文）16不致影響切削效果。對于油基切削油，粘度越低，清洗能力越強，尤其是含有 煤油、 柴油等輕組份的切削油，滲透性和清洗性能就越好。含有表面活性劑的水基切削液，清洗效果較好，因為它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀 具 及砂輪上，同時它能滲入到粒子和油泥粘附的界面上， 把它從界面上分離，

40、隨切削液帶走，保持切削液清潔。防銹作用：在金屬切削過程中，工件要與環境介質及切削液組分分解 或氧化變質而產生的油泥等腐蝕性介質接觸而腐蝕，與切削液接觸的機床部件表面也會因此而腐蝕。止匕外，在工件加工后或工序之間流轉過程中暫時存放時， 也要求切削液有一定的防銹能力，防止環境介質及殘存切削液中的油泥等腐蝕性物質對金屬產生侵蝕。特別是在我國南 方地區潮濕多雨季節，更應注意工序問 防銹措施。3.43.4簡易夾具設計簡易夾具設計（1）夾持薄壁氣缸零件的軟三爪時，應首先根據零件結構及切削參數計算由卡盤的 夾緊力范圍和切削力，再調整氣壓卡盤的夾緊力9。卡爪夾緊力公式：(式 3- nDfKMW2 2)式中：卡

41、爪數；n 安全系數；K 摩擦系數；f 切削 扭矩；M零件直徑。D切削力公式：(式 3- FFFFMF nF c yFxF pF cKKKKKvfaCF sr ccc c 03)切削扭距公式：(式3- 2 DF M c 4)西安文理學院本科畢業設計(論文) 17式中：系數； 、指數； c F C c xF c yF c nF 吃刀深 度；一一進給量；p af 一切削速度； 一一材料修正系數； c v MF K 前角修正系數；FKO刃傾角修正系數；FsK 主偏角修正系數；FrK 刀尖圓弧半徑修正系數。FK經查切削手冊，該零件加工時的主切削力為：FFFFMF nF c yFxF pF cKKKKKv

42、faCF sr ccc c0N)87.0 0.190.0 89.0 0.20.115.0 6.1392( 75.0 0 JN7,210切削扭距：mmNmmN DF M c7,14959 2 142 7.210 2卡爪夾緊力：nn nf KF nDfKMWc3 J85 3,03 7 J105.22根據公式計算結果，留由一定的安全保障系數后，將卡爪夾緊力確定為 600N o此 外，軟三爪的結構可設計成扇形結構，增加軟爪夾持 接觸面積，使夾緊力均勻的分布在零件上，減小零件夾緊變形，扇形軟三爪如圖3.1所示。圖圖3.1扇形軟三爪扇形軟三爪西安文理學院本科畢業設計（論文）18 （2）在零件內孔加工完時，由于加工圓周時扇形軟三爪對零件的加緊力會造成內孔的圓周處由現局部變形。因此可通過增加開槽套筒，來增加零件的有效壁厚，提高 剛性，破壞振頻，降低振動。開槽套筒尺寸及形狀特點見零件圖3.2所示 圖圖3.2開槽套筒零件圖開槽套筒零件圖第四章第四章 數控加工程序的編制數控加工程序的編制數控加工是按照已編制的零件加工程序，經機床數控系統處理后獲得的數字信息對零件過程進行定義，并控制機床進行自動運行的一種自動化