台阶配合件加工工艺分析与制订方案

时间：2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：图7-1 台阶配合件件一知识目标：正确识读零件图样；掌握台阶配合件的加工工艺分析方法；掌握制订一般轴类零件加工方案的方法；正确填写数控加工刀具卡、工序卡等工艺卡片；熟练运用编程指令进行编程。图7-2 台阶配合件件二1.内径百分表内径百分表是一种比较测量仪器，它将测头的直线位移转变为指针的角位移，主要用于孔径尺寸的测量。

台阶配合件加工工艺分析与制订方案

【任务描述】

在规定时间内完成图7-1和图7-2所示工件的工艺分析、编程与加工，并对加工零件进行自检。

图7-1 台阶配合件件一

【任务目标】

知识目标：正确识读零件图样；掌握台阶配合件的加工工艺分析方法；掌握制订一般轴类零件加工方案的方法；正确填写数控加工刀具卡、工序卡等工艺卡片；熟练运用编程指令进行编程。

技能目标：会使用常用工、量、刃具对零件进行加工与检验，同时能保证零件加工精度；会熟练操作FANUC系统数控车床进行零件加工。

情感目标：严格遵守安全文明操作规程，树立安全意识，提高职业素养。

图7-2 台阶配合件件二

【相关知识】

1.内径百分表

内径百分表是一种比较测量仪器，它将测头的直线位移转变为指针的角位移，主要用于孔径尺寸的测量。内径百分表特别适合测量深孔的直径尺寸。指示表的分度值为0.01mm。

内径百分表（图7-3）是将指示表装在测架1上，测头6通过摆动块7和测量杆3将测量值1∶1传递给指示表。固定测量头5可以根据孔径大小来更换。为了便于测量，测头旁装有定心器4，测量力由弹簧2产生。

（1）安装与校正在内径测量杆上安装表头时，指示表的测头与测量杆的接触量一般为0.5mm左右；安装测量杆上的固定测头时，其伸出长度可以调节，一般比测量孔径大0.2mm（可以用卡尺测量）；安装完毕后用千分尺来校正零位。

（2）使用与测量方法

1）内径百分表和千分尺一样，是比较精密的量具，因此测量时先用游标卡尺控制孔径尺寸，留余量0.3～0.5mm时再用内径百分表测量，否则余量太大易损坏内径百分表。

2）测量中，要注意指示表的读数方法，长指针逆时针过“0”为孔小，逆时针不过“0”为孔大。

3）测量时，使内径百分表上下摆动，取最小值作为实际测量值，如图7-4所示。

图7-3 内径百分表

a）结构原理 b）孔中测量情况

1—测架 2—弹簧 3—测量杆 4—定心器 5—固定测量头 6—测头 7—摆动块

图7-4 内径百分表的测量方法

2.杠杆式百分表

（1）杠杆式百分表的使用方法如图7-5所示，杠杆式百分表的用途与钟面式百分表基本相同。但是，由于杠杆式百分表的体积小、测杆可以转动，因此比较灵活方便，能完成通常其他百分表难以测量的小孔、凹槽和端面圆跳动等的测量工作。

使用杠杆式百分表时，一般需要将其装在表架上，表架应放在平板上或某一平整位置上。指示表在表上的位置要加以上下、前后调节。

测量时，杠杆式百分表的测杆轴与被测工件表面的角度α不宜过大，如图7-6所示。因为α角度越小，测量误差越小。

图7-5 杠杆式百分表

图7-6 杠杆式百分表测杆轴与被测工件表面的角度

a）正确 b）不正确

（2）位置精度的测量

1）径向圆跳动误差的测量方法。一般套类工件测量径向圆跳动时可以用内孔作为基准，如图7-7a所示。把工件套在精度很高的心轴上，用杠杆式百分表来检验，如图7-7b所示。杠杆式百分表在工件上转一周所得的读数差，就是径向圆跳动误差。

图7-7 用杠杆式百分表测量径向圆跳动和端面圆跳动误差的方法

a）工件图 b）测量方法

对某些外形比较简单而内部形状比较复杂的套筒（图7-8a），不能安装在心轴上测量径向圆跳动误差时，可把工件放在V形架上（图7-8b），在轴向定位，以外圆为基准来进行检验。测量时，用杠杆式百分表的测杆插入孔内，使圆测头接触内孔表面，转动工件，观察指示表指针的跳动情况。杠杆式百分表在工件上旋转一周中的读数差，就是工件的径向圆跳动误差。

图7-8 工件装在V形架上检验径向圆跳动误差

a）工件 b）测量方法

2）端面圆跳动误差的测量方法。套类工件端面圆跳动误差的测量方法如图7-7b所示。先把工件装夹在精度很高的心轴上，利用心轴上极小的锥度使工件轴向定位，然后把杠杆式百分表的圆测头靠在所需要测量的端面上，转动心轴，测得指示表的读数差，就是工件的端面圆跳动误差。

3）端面对轴线垂直度误差的测量方法。端面圆跳动是当零件绕基准轴线无轴向移动和回转时，所要求的端面上任意测量直径处的轴向跳动量Δ。垂直度是整个端面的垂直度误差。如图7-9a所示的工件，由于端面是一个平面，其端面跳动量为Δ，垂直度误差也为Δ，两者相等。

图7-9 端面圆跳动与垂直度的区别

a）平面 b）凹面

如端面不是平面，而是凹面，如图7-9b所示，虽然其端面圆跳动误差为零，但垂直度误差为ΔL。因此，仅用端面圆跳动来评定垂直度是不正确的。

测量端面垂直度误差必须经过两个步骤。首先要测量端面圆跳动误差是否合格，如果符合要求，再用第二个方法测量端面的垂直度误差。对于精度要求较低的工件，可用刀口形直尺检查。当端面圆跳动误差检查合格后，再把工件2装在V形架1的小锥度心轴3上，并放在精度很高的平板上检查端面的垂直度误差，如图7-10所示。检查时，先找正心轴的垂直度，然后用杠杆式百分表4从端面的最里一点向外拉出。指示表指示的读数差，就是端面对内孔的垂直度误差。

3.机械加工工序的安排原则

（1）划分加工阶段工件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果加工精度和表面质量要求特别高时，还可增设光整加工和超精密加工阶段。各加工阶段的主要任务如下：

1）粗加工阶段是从毛坯上切除大部分加工余量，只能达到较低的加工精度和表面质量。

图7-10 检验工件端面垂直度误差的方法

1—V形架 2—工件 3—心轴 4—杠杆式百分表

2）半精加工阶段是介于粗加工和精加工的切削加工过程，它能完成一些次要表面的加工，并为主要表面的精加工做好准备（如精加工前必要的精度、表面粗糙度和合适的加工余量等）。

3）精加工阶段是使各主要表面达到规定的质量要求。

4）光整加工和超精密加工是对要求特别高的零件增设的加工方法，主要目的是达到所要求的表面质量和加工精度。

（2）划分加工阶段的原因

1）保证加工质量。

2）合理使用设备。

3）便于安排热处理工序。

4）便于及时发现工件的缺陷。

（3）工序集中与分散在拟定零件的加工工艺路线时，确定工序集中或分散是很重要的。

工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少时每道工序仅包含一个简单工步。

（4）机械加工工序顺序的安排根据零件的功用和技术要求，先将零件的主要表面和次要表面分开，然后着重考虑主要表面的加工顺序。按照机械加工工序的安排原则，其一般顺序是：加工基准面→粗加工主要表面→半精加工主要表面→精加工主要表面→光整加工、超精密加工主要表面，次要表面的加工穿插在各阶段之间进行。

由于次要表面精度要求不高，一般在粗加工和半精加工阶段即可完成，但对于那些与主要表面有密切关系的表面，如主要孔周围的紧固螺孔等，通常置于主要表面精加工之后完成，以保证它们的位置精度。(www.xing528.com)

【引导操作】

1.工作准备

（1）机床准备选用FANUC0iMateC系统数控车床（前置式刀架）。

（2）毛坯准备选用ϕ48mm（外径）×ϕ25mm（内径）×42mm、ϕ50mm×100mm两段45钢，其中ϕ48mm（外径）×ϕ25mm（内径）×42mm钢料中的外径和内孔已经加工好。

（3）夹具准备选用数控车床常用夹具——自定心卡盘进行装夹。

（4）工、量具准备

1）0～150mm游标卡尺一把，用于测量内孔和长度尺寸。

2）0～25mm外径千分尺一把，用于测量0～25mm外圆直径尺寸。

3）25～50mm外径千分尺一把，用于测量25～50mm外圆直径尺寸。

4）18～35mm内径百分表一把，用于精确测量内孔。

5）杠杆百分表一把，用于测量位置精度。

6）不同规格的塞尺一组，用于检测配合间隙。

2.零件图识读

由于件一和件二左端的基点计算比较简单，这里着重计算件二右端各点的坐标（计算基准以工件右端面中心为工件坐标系原点）。

1）右偏刀加工基点的计算，如图7-11所示。

其中各点坐标分别为：1（46，0）；2（49，-1.5）；3（49，-11）；4（38，-30）；5（38，-31）；6（32，-40）；7（32，-50）；8（38，-53）；9（46，-53）；10（50，-55）。

2）左偏刀加工基点的计算，如图7-12所示。

图7-11 右偏刀加工基点的计算

图7-12 左偏刀加工基点的计算

其中各点坐标分别为：a（38，-32）；b（38，-31）；c（32，-22）；d（32，-17）；e（36，-17）；f（40，-15）；g（40，-10）；h（46，-10）；i（48，-9）；j（48，2）。

3.加工工艺

（1）加工路线的设计如图7-13所示。

（2）加工工序的安排按照先粗后精的加工原则，件二右端外轮廓加工工序的安排顺序为：93°右偏刀粗加工→93°左偏刀粗加工→93°右偏刀精加工→93°左偏刀精加工。

（3）尺寸精度的保证

1）直径尺寸和长度尺寸精度的保证方法见表7-1。

图7-13 加工路线的设计

表7-1 直径尺寸和长度尺寸精度的保证方法

2）配合间隙尺寸精度的保证。按照零件工序的安排，件二加工完毕后再加工件一。为保证配合间隙尺寸0.5_-⁰_0.05mm，在加工件一的内轮廓时，Z方向留有加工余量的前提下，将X向尺寸ϕ34⁺₀^0.025mm加工到位，然后将件二与件一配合，如图7-14所示，用游标卡尺量出长度L，再用游标卡尺分别量出长度L₁和L₂，通过计算公式δ=L-L₁-L₂得到当前间隙尺寸，再通过修改磨耗或其他方法最终保证配合间隙，从而保证尺寸加工精度。