项目七配合套件的工艺设计、编程与加工

项目七配合套件的工艺设计、编程与加工项目导入一项目实施二知识目标1．掌握配合件的车削加工方法2．掌握尺寸精度、形状位置公差和表面粗糙度的综合控制方法，保证配合精度3．懂得配合件的车削工艺、加工质量的分析和编程方法能力目标提高综合控制尺寸精度、形位精度和配合间隙的技能，能按装配图的技术要求完成套件零件的加工与装配。一、项目导入图7-1所示为含有圆柱、圆锥和螺纹的配合套件的装配图和零件图。其分别由圆锥心轴、锥套和螺母3个零件组成。零件图分别如图7-1（b）、图7-1（c）、图7-1（d）所示。要求加工图示3个零件，其配合后满足装配图要求，毛坯尺寸为45×140mm。材料为45#钢，试分析工艺、编程并加工。组合件装配图和实体图圆锥心轴零件图和实体图锥套零件图和实体图螺母零件图和实体图二、项目实施（一）加工工艺分析（二）编制加工程序（三）零件的仿真加工（四）零件的实操加工（五）配合套件的检验（一）加工工艺分析1．图样分析（1）装配图分析。（2）零件图分析。（1）装配图分析组合体装配图，共有3项技术要求。①配合部分长度要求59mm±0.5mm。②零件1和零件2之间有1mm±0.1mm的配合间隙。该尺寸在配合后用塞尺进行检查，决定该配合尺寸的关键技术是内、外圆锥的配合加工方法。零件加工的难点是锥面的加工、配合，建议先加工工件2，再以工件2为基准去配合加工工件1，这两个零件的配合质量，直接关系到装配图中的技术要求是否能实现。③槽宽10±0.05。结合零件图结构，可知配合长度59mm±0.5mm是由零件3的长度15mm、零件2的长度35mm±0.05mm及零件1与零件2的配合间隙1mm±0.1mm共同组成的。（2）零件图分析①零件1圆锥心轴是一个轴类零件，外形圆柱面、圆锥面、螺纹都属配合表面，尺寸精度要求较高，表面粗糙度Ra≤1.6μm。②零件2锥套是一个套类零件，外轮廓较简单，内轮廓由内孔、内锥面内腔构成，属装配表面，需保证其形状、尺寸及形位精度要求。该零件的加工难点是内腔加工。③零件3螺母形状简单，是典型的薄壁零件。组合件毛坯总长140mm，从零件的加工工艺性和装配图的技术要求两方面综合考虑，零件2锥套、零件3螺母在一次装夹中加工，零件1圆锥心轴最后加工。3个零件的加工顺序为：零件3—零件2—零件1。（1）零件1工艺分析。该零件是一个轴类零件，外形圆柱面、圆锥面、螺纹都属配合表面，在加工中可以采用三爪卡盘装夹的方法来安排工艺，加工完工件左端轮廓后调头并校正加工工件右端轮廓。2．装夹方案与加工顺序的确定（2）零件2工艺分析。该零件是一个套类零件，外轮廓较简单，内轮廓由内孔及内锥面等构成，属装配表面，需保证其形状、尺寸及形位精度要求。该零件的加工难点是内腔加工，应尽量缩短镗刀刀杆长度以增加刀具刚性，在加工中选用切削用量时，走刀量和背吃刀量应适当选得小些，以减小切削力。为提高加工效率，切削速度可适当取得大一些。采用三爪卡盘装夹，需两次装夹完成。（3）零件3工艺分析。该零件形状简单，是典型的薄壁零件，采用三爪卡盘装夹，需两次装夹完成。3．刀具及切削用量的选择（1）刀具选择。（2）切削用量选择。（1）刀具选择内孔刀：选用A3.15中心钻钻削中心孔，20的钻头钻孔；粗、精车内轮廓时选用硬质合金内孔刀；车削内螺纹选用60°硬质合金内螺纹车刀。外圆刀：粗、精车外轮廓及平端面时选用硬质合金外圆刀；螺纹退刀槽采用3mm切断刀加工；车削螺纹选用60°硬质合金外螺纹车刀。（2）切削用量选择。①切削深度的选择。粗车外轮廓时选用ap=1.5mm精车外轮廓时选用ap=0.25mm；外螺纹车削选用ap=0.5～0.15mm。粗车内轮廓时选用ap=1mm精车内轮廓时选用ap=0.15mm；内螺纹车削选用ap=0.4～0.15mm。②主轴转速的选择。选择外轮廓粗加工转速800r/min精车为1000r/min。车外螺纹时，主轴转速n=600r/min。切外槽时，主轴转速n=300r/min。选择内轮廓粗加工转速为500r/min,精车内轮廓为800r/min。车内螺纹时，主轴转速n=500r/min。③进给速度的选择。根据切削深度和主轴转速选择进给速度，分别选择外轮廓粗精车的进给速度为0.2mm/r和0.1mm/r；切外槽的进给速度为0.05mm/r。内轮廓粗精车的进给速度分别为0.15mm/r和0.08mm/r。4．工艺文件的编制（1）配合套件数控车削加工刀具卡，见表7-1。（2）零件2、3的主要轮廓加工工序卡，见表7-2。（3）零件1左端部分的数控加工工序卡，见表7-3（4）零件1右端部分的数控加工工序卡，见表7-4。。表7-1数控刀具卡产品名称或代号配合套件零件名称零件图号7-1序号刀具号刀具名称及规格数量加工表面刀尖半径（mm）备注1T010193°外圆车刀1外轮廓0.4刀尖80°2T0202外切断刀1螺纹退刀槽及切断刀头宽33×23T0303内螺纹刀1内螺纹刀尖60°4外螺纹刀1外螺纹刀尖60°5T040493°内孔车刀1内轮廓0.4刀尖55°6A3.15中心钻1钻削中心孔手动720钻头1钻孔手动编制审核批准年月日共页第页表7-2零件锥套、螺母数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号配合套件锥套、螺母7-1工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间001O0071三爪卡盘CAK6150DJ数控实训中心工步号工步内容切削用量刀具量具名称备注主轴转速n（r/min）进给速度F(mm/r)背吃刀量ap(mm)编号名称1车端面5000.2T010193°外圆车刀手动2钻中心孔A3.15中心钻手动3钻长度为55mm的孔20mm的钻头手动续表……4粗、精车外圆43×55mm（两件的外圆一起车）和件3的36mm外圆粗：800精：1000粗：0.2精：0.1粗：1.5精：0.25T010193°外圆车刀游标卡尺自动5车件3的M24×2mm内螺纹底孔，车至22×18mm，孔口倒角C1.55000.150.5T040493°内孔车刀自动6车M24×2mm内螺纹500螺距20.4～0.15T0303内螺纹刀自动7切断零件3，长度取15.33000.05T0202切断刀自动续表8平零件件2的端面，修改Z轴坐标，并倒端面上外圆的角C1500T010193°外圆车刀手动9粗、精车件2的27内孔和1∶5锥孔粗：500精：800粗：0.15精：0.08粗：1精：0.3T010193°内孔车刀内径千分尺自动10切槽：36×8.5mm，保证长度位置尺寸30，并在43×30mm处倒角C13000.05T0202切断刀游标卡尺自动11切断零件2，长度取35.33000.05T0202切断刀游标卡尺自动编制审核批准共页第页表7-3零件1数控加工工序卡1数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号配合套件圆锥心轴7-1工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间004O0074三爪卡盘CAK6150DJ数控中心工步号工步内容切削用量刀具量具名称备注主轴转速n（r/min）进给速度F(mm/r)背吃刀量ap(mm)编号名称1装夹毛坯，伸出长度约40（先加工左端）手动续表数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号配合套件零件17-1工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间004O0074三爪卡盘CAK6150DJ数控中心工步号工步内容切削用量刀具量具名称备注主轴转速n（r/min）进给速度F(mm/r)背吃刀量ap(mm)编号名称2用外圆刀手动平端面，修改Z轴坐标5000.2T010193°外圆车刀手动3粗、精车左端的30和43外圆、并倒角C1粗：800精：1000粗：0.2精：0.1粗：1.5精：0.5T010193°外圆车刀游标卡尺自动编制审核批准共页第页表7-4零件1数控加工工序卡2数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号配合套件圆锥心轴7-1工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间005O0075三爪卡盘CAK6150DJ数控中心工步号工步内容切削用量刀具量具名称备注主轴转速n（r/min）主进给量F(mm/r)背吃刀量ap(mm)编号名称1车右端面，保证总长78mm5000.2T010193°外圆车刀手动续表2粗、精车右端的1∶5锥外锥、27外圆和螺纹大径24粗：800精：1000粗：0.2精：0.1粗：1.5精：0.5T010193°外圆车刀游标卡尺自动3切退刀槽3×23000.05T0202切断刀游标卡尺自动4车M24×2mm外螺纹500螺距2mm0.5～0.15T0303外螺纹刀螺纹规自动编制审核批准共页第页（二）编制加工程序（1）工件2、3左端外轮廓及内螺纹数控加工程序单，见表7-5。表7-5工件2、3左端外轮廓及内螺纹数控加工程序单零件号7-2、7-3零件名称锥套、螺母编程原点安装后右端面中心程序号O0071数控系统FANUC0iMate-TC编制程序内容简要说明T0101;建立工件坐标系，选择1号外圆刀续表零件号7-2、7-3零件名称锥套、螺母编程原点安装后右端面中心程序号O0071数控系统FANUC0iMate-TC编制程序内容简要说明N0010G00X150.Z120.;N0020M03S800快速定位到起刀点主轴正转，转速800mm/rN0030X45.Z2.;N0040G71U1.5R1.;N0050G71P60Q120U0.5W0F0.2;快速定位到循环起点（X45,Z2）G71循环指令粗加工外表面N0060G00X30.;N0070G01X36.Z-1.F0.1;N0080Z-5.;N0090X41.;N0100X43.Z-6.;N0110Z-55.；N0120X50.;N60～N120为精加工程序N0130G00X150.Z120.;返回起刀点N0140M03S1000;改变主轴转速，为1000mm/rN0150X45.Z2.;快速定位到循环起点（X45,Z2）N0160G70P60Q120;精加工外表面N0170G00X150.Z120.;返回起刀点续表N0180T0404M03S500;N0190X20.Z3.;N0200G90X21.Z-18.F1.5;N0210X21.7;选择4号内孔刀，执行4号刀补快速定位到循环起点（X20,Z3）G90循环粗加工零件3螺母的螺纹底孔N0220G00X27.Z1.S600;N0230G01X22.Z-1.5F0.08;N0240Z-18.;N0250X21.;N0260G00Z3.;精加工零件3螺母的螺纹底孔N0270X150.Z120.；返回起刀点续表N0280T0303M03S500;N0290G00X21.Z5.;N0300G92X22.2Z-17.F2;N0310X22.8;N0320X23.3;N0330X23.7;N0340X24.;N0350X24.1;N0360G00X150.Z120.;快速定位到循环起点（X45,Z2）G92循环加工零件3螺母的内螺纹N0370T0202M03S300;N0380X45.Z-18.3;N0390G01X21.F0.05;N0400G00X150.Z120.;换2号切断刀，执行2号刀补切断工件3N0410M01;程序暂停N0420M03S400T0404;N0430X20.Z3.;换4号内孔刀，执行4号刀补（加工工件2左端内轮廓）续表续表零件号7-2、7-3零件名称锥套、螺母编程原点安装后右端面中心程序号O0071数控系统FANUC0iMate-TC编制程序内容简要说明N0440G71U1.R0.5;N0450G71P60Q120U-0.3W0F1.5;N0460G00X36.6;N0470G01X31.Z-25.F0.08;N0480X29.;N0490X27.W-1;N0500Z-36.;N0510U-1.；N0520G00Z3.;N0530G00X150.Z120.;N0540M03S600;N0550X20.Z3.;G71循环指令粗加工内表面N0560G70P60Q120;N0570G00X150.Z120.;G70循环指令精加