1、- 1 -火箭模型工艺品组合件加工工艺本项目是火箭模型工艺品制作加工，火箭模型头部是由圆锥线所形成的内外回转曲面的薄壁件；火箭模型中部为薄壁套；火箭模型尾部为薄壁喇叭口。薄壁在此项目中占重要位置。薄壁套筒类零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广，广泛应用在各工业部门。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒，由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，即：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形；零件长度一般大于直径等。同时它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点
2、。一、项目任务1. 根据给定样图编制火箭模型工艺品的加工工艺规程2. 根据工艺方案加工火箭模型工艺品设计并制作所需专用刀具3. 设计并制作加工火箭模型工艺品所需专用夹具4. 薄壁件加工的特点，掌握减少薄壁件变形的方法4. 加工火箭模型工艺品组件5.火箭模型工艺品零件质量检验及质量分析二、重点难点1. 薄壁件技术要求及工艺分析2. 薄壁件加工精度和配合精度的保证方法三、相关知识要点1零件加工精度、装配精度的获得方法及工艺尺寸链的计算四、设备要求1普通车床 CA6140 若 2 台（平均两人一台配置） 、钻床 1 台、焊机 1 台、线切割机一台、台虎钳 1 台、钻床 1 台、平口钳 1 台、锉刀一
3、把2各种常用普通车刀若干把、攻丝、板牙3通用量具及工具若干五、原材料准备- 2 -Q235 钢,毛坯棒料 20mm270mm（ 1 根） ；15 mm80 mm （5 根） ；13mm2.16mm1mm 钢板。六、相关资料机械加工手册和金属切削手册 。七、项目任务分析1本项目的特点2本项目中的关键工作3预计完成本项目所需时间八、分工与进度计划1我们组一共学员为 5 人，应注意强弱组合2编写项目计划（包括任务分配及完成时间）如下表:项目计划安排表任务 内 容 零 件时间安排人员安排备 注零件 1 2H 2 人零件 2、3、4、5 2H 2 人任务 1 工艺分析与工艺编制零件 3 2H 1 人零件
4、 1 8H 1 人零件 2、3、4、5 6H 3 人任务 2 加工零件零件 6 6H 1 人任务 3零件检验及质量分析及装配零件1、2、3、4、5、62H 5 人任务可以同时进行，人员可以交叉执行。九、技术要求分析1件 1 与件 2、件 3、件 4 与件 5 组装后外圆接合处的间隙应最小，而且接合面应平整。要保证该项精度，各零件加工后其相应端面必须与外圆中心线有一定垂直度要求，各零件加工时垂直度要求为 0.05，因此，加工中只要保证零件的加工要求，该项精度就能保证。- 3 -2组装后各件间的同轴度小于 0.05。要保证该项精度，同样注意各零件加工时的精度，工件有掉头要保证同轴度小于 0.05
5、或更小，这样该项精度就能保证。3件 1 与件 2、件 3 与件 4 件 5 处的螺纹配合要牢固，保证该项要求，加工这三件螺纹时注意螺纹精度。十、火箭模型（件 1）中的相关知识1.薄壁件的特点对于薄壁套筒类零件，普遍存在的问题是壁薄，假如用卡盘直接装夹，零件就会发生变形；另外加工过程中薄壁零件还会在切削力的作用下，产生变形，而造成零件报废。因此必须采取补强措施。即加工内孔及内端面时，应从外侧补强；加工外圆及外端面时，应从内侧补强，往往从内向外胀，既可以提高薄壁的强度又可以提高工艺系统的刚性。此类零件往往采用端面及内、外圆柱面作为定位基准。定位方式常采取不完全定位方式。所以有时会设计专用的数控车削
6、夹具。薄壁套筒类零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广，广泛应用在各工业部门。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒，由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，即：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形；零件长度一般大于直径等。同时它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但薄壁零件的加工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。为此对薄壁零件的装夹，刀具的选用，切削用量的选择要合理
7、，保证薄壁零件加工质量。2车削薄壁套筒零件对刀具的要求：（1）选用合理的切削用量 薄壁零件车削时变形是多方面的。装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。切削力的大小与切削用量密切相关。从金属切削原理中可以知道:背吃刀量 ap，进给量 f，切削速度 V 是切削用量的三个要素。1)背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，变形也大，对车削薄壁零件极为不利。- 4 -2)减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残余面积增大，表面粗糙度值大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加，同样也会导致零件的变形。所以，粗加工时，
8、背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时，背吃刀量一般在 0.2-0.5 mm,进给量一般在 0.1-0.2 mm/r,甚至更小，切削速度 6-120 m/min,精车时用尽量高的切削速度，但不易过高。合理选用三要素就能减少切削力，从而减少变形。（2）合理选择刀具的几何角度在薄壁零件的车削中，合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小，车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，切削力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，一般车削钢件材料的薄壁零件时，刀具的后角大，摩
9、擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角。主偏角在 30-90范围内、车薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角。副偏角取 8-15，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。十一、火箭模型（件 1）工艺分析（一）火箭模型（件 1）的的结构特点及技术要求分析火箭模型(件 1)是带有内螺纹孔及椭球面的薄壁类零件，结构比较简单，但精度要求高，加工比较困难，适合在 CA6140 车床上加工。难点是内椭球面的加工和薄壁的加工。外圆精度较高的是端面上的 2mm 宽的 17 精度，公差是 0.016，其它尺寸精度为未注公差，按照 IT9-I
10、T11 加工。外椭球表面粗糙度为 Ra1.6m；内椭球面表面粗糙度为Ra3.2m，要求。内外表面不能有磕碰，划痕，毛刺等，表面要光滑，而且内表面是实心的，加工时注意刀具的正确使用。（二）火箭模型（件 1）加工工艺编制1.火箭模型（件 1）加工的工艺过程见下表：火箭模型（件 1）普通车床 CA6140数控加工工艺过程综合卡片 产品名称 零件名称 零件图号 材料厂名（或院校名称）火箭模型组合件工艺品火箭模型序号 工序名称 工序内容及要求 工 序 简 图 设备工夹具- 5 -01 下料 毛坯棒料20mm260mm（ 略 CA6140三爪自定略02 钻中心孔 夹持毛坯外圆打中 心孔 略 CA6140三
11、爪自定心卡盘03 加工外圆以毛坯外圆为夹持面， （1）加工 17mm250mm 的外圆并达到图纸要求（2）加工 14mm63mm 的外圆并达到图纸要求略 CA6140三爪自定心卡盘04 加工外圆锥以毛坯外圆为夹持面加工（1）最左端外圆锥并达到图纸要求略 CA6140三爪自定心卡盘05加工外圆最右端 40mm5 mm 平面用台虎钳夹持（1）加工外圆最右端 40mm5 mm平面并达到图纸要求略 锉刀 盘台虎钳06钻外圆最右端 40mm5 mm 平面孔用台虎钳夹持（1）加工外圆最右端 40mm5 平面 84 mm 的孔并达到图纸要求略 钻床 平口 钳07 攻内螺纹 （1）加工 M4X1.5的内螺纹
12、略 攻丝 台虎 钳08 检验 通用量具检测各部 分精度 略 CA6140三爪自定心卡盘2.火箭模型（件 2）加工的工艺过程分析(1)根据技术要求，零件外圆曲面应光滑无刀痕，无毛刺，且尺寸精度和表面粗糙度要求较高。因此，外椭球面需一次装夹加工完成，并按粗车、精车两个工步进行车削，粗精加工刀具应分开。(2)外椭球面车削时无装夹得地方，但是内轮廓有内螺纹，因此可以想到用工艺辅助- 6 -件，配合加工外椭球面。(3)内椭球面加工也是有一定困难，相当于端面圆弧，因此在刀具上注意刀具的选择，刀具的主副偏角要大，而且刀尖绝对对工件回转中心线。如下图：略(4)注意内螺纹孔与外圆的同轴度要求及端面与外圆中心线的
13、垂直度要求都很高。因此，以毛坯外圆为基准，加工大端面及内螺纹时，必须采用减小工件的圆周跳动，并用百分表找正，才能保证加工要求。另外，车端面时要保证总长尺寸。3刀具及切削用量的选择见表 5-3根据上述对薄壁零件特点、刀具的要求进行了分析选择刀具如下：见表 5-3表 5-3 刀具切削参数表刀具规格序号加工面 刀具号类型 材料主轴转速n/r.min-1进给速度V/mm.r-11以外圆为基准粗车工件外圆T0101 75 度偏刀 600 0.22 精车工件外圆 T0202 75 度偏刀 1000 0.13 倒角 T030 45 度偏刀 600 0.1十二、火箭模型（件 2、3、4、5）的相关知识（一）薄
14、壁工件相关知识1.薄壁工件的加工特点车削薄壁工件时，由于工件的刚度低，在车削过程中，可能产生以下现象:（1）因工件薄壁，在加紧力的作用下容易产生变形 ，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。（2）因工件壁较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制。（3）在切削力尤其是背向力的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度。针对以上车薄壁工件时可能产生的问题，下面介绍防止和减少薄壁工件变形的方法。2.防止和减少薄壁工件变形的方法(1) 把薄壁工件的加工分为粗车和精车两个阶段粗车时加紧力稍大些，变形虽然也相应大些，但是由于切削余量比较大，不会影响工- 7 -件的最
15、终精度；精车时加紧力可稍小些，一方面加紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。(2) 合理选择刀具的几何参数精车薄壁工件时，要求刀柄的刚度高，车刀的修光刀刃不宜过长（一般取0.20.3mm） ，刃口要锋利。(3) 增加装夹接触面积使用开缝套筒或特制的软卡爪（如下图） ，增大装夹时的接触面积，使加紧力分布在薄壁工件上，因而夹紧时工件不易产生变形。(4) 应用轴向夹紧夹具车削薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，而优先选用轴向夹紧的方法（如下图） 。薄壁工件装夹在车床夹具体内，用螺母的端面来夹紧工件，使夹紧力 F 沿工件轴向分布，这样可以防止薄壁工件内孔产生夹紧变形。(5) 增
16、加工艺肋有些薄壁工件可以在其装夹部位特制几根工艺肋，以增强刚度，使夹紧力更多地作用在工艺肋上，以减少工件的变形。加工完毕后，再去掉工艺肋。(6) 浇注充分的切削液浇注充分的切削液，可降低切削温度，减少工件热变形，是防止和减少薄壁工件变形的有效方法。3.车削薄壁工件时切削用量的选择针对薄壁工件刚度低、易变形的特点，车薄壁工件时应适当降低切削用量。实践中，一般按照中速、小吃刀和快进给的原则来选择，具体参数可参考下表 5-4表 5-4 车削薄壁工件时的切削用量加工性质 切削速度 cvm. 1min进给量 fmm. 1r背吃刀量 mmpa粗车 7080 0.60.8 1精车 100120 0.150.
17、25 0.30.5- 8 -（二）偏心工件的相关知识1. 偏心工件的特点（1）在机械传动中，一般多采用曲柄滑块机构来实现运动形式的转换，使回转运动转变为往复直线运动或使往复直线运动转变为回转运动，偏心轴、曲柄、曲轴都是偏心工件的实例。（2）偏心工件就是外圆与外圆、内孔与外圆的轴线平行但不重合的工件；其中，外圆与外圆偏心的工件称为偏心轴；外圆与内孔的轴线相互平行但不重合的工件，称为偏心套；两轴线之间的距离称为偏心距 e。（3）偏心轴、偏心套一般都在车床上加工。其基本原理基本相同，都市通过采取适当的装夹方法，将需要加工的偏心外圆或内孔的轴线校正到与机床主轴轴线重合的位置后，再进行车削。（4）根据偏
18、心工件的数量、形状、偏心距的大小和精度不同，偏心工件可以在车床上用三爪自定心卡盘四抓单动卡盘和用两顶尖装夹进行车削。在成批生产或偏心距精度要求较高时，则采用专用偏心夹具车削。（5）三爪自定心卡盘上车削偏心工件垫片厚度计算。x=1.5e+k k1.5e e=e-e 测x垫片厚度（mm）e工件偏心距 k偏心距修正值，其正负值按实测结果确定（mm）e试切后的实测偏心距误差值（mm） e 测试切后的实测偏心距(mm)（6）偏心的基本原理:把所要加工偏心部分的轴线找正到与车床主轴轴线重合，在三爪自定心卡盘的任意一个卡爪与工件基准外圆柱面（已加工好）的接触部位之间，垫上一预先选好厚度的垫片，使工件的轴线相
19、对车床主轴轴线产生等于工件偏心距 e 的位移，加紧工件后，即可车削，垫垫片的卡爪应做好标记。（7）偏心工件偏心距的检测。 用百分表检测 偏心距的检测：1）在两顶尖之间检测偏心距两端有中心孔，偏心距较小，不易放在 V 型架上测量的偏心轴类工件，可以在两顶尖间检测偏心距。检测时，将百分表测量杆触头垂直轴线接触在偏心部位，用手均匀，缓慢转动一周，百分表指示的最大值与最小值之差的一半即为偏心距。- 9 -将偏心套套在心轴上，在用两顶尖支撑，可用同样的方法，检测偏心套工件的偏心距。2）在 V 型架上检测偏心距无中心孔或长度较短，偏心距 e5mm 的偏心工件，可在 V 型架上检测偏心距。检测时，将工件基准
20、圆柱置放在 V 型架上，百分表测量杆触头垂直基准轴线接触在工件偏心部位，用手均匀，缓慢转动一周，百分表指示的最大值与最小值之差的一半即为偏心距。（8）偏心工件实作技巧：1） 装夹工件时，工件轴线不能歪斜，以免影响加工质量。2） 为保证偏心轴两轴线平行，装夹时应用百分表校正工件外圆，使外圆侧素线与车床主轴轴线是否平行。3） 选择具有足够硬度的材料做垫片，以防装夹时发生挤压变形。4） 垫片与卡爪接触的以一面应做成与卡爪圆弧相匹配的圆弧面，否则垫片与卡爪之间会产生间隙，造成偏心距误差。5） 为防止因卡爪的同轴度误差，使找准偏心距麻烦。因此在调整垫片厚度、垫垫片时应认准同一个卡爪。（9） 偏心工件加工
21、注意的安全事项：1）由于工件偏心，在开车前车刀不能靠近工件，以防工件碰撞车刀。2 )初学者车偏心工件时，建议采用高速钢车刀车削。3 )为了保证偏心零件的工作精度，在车削偏心工件时，应注意控制轴线间的平行度和偏心距的精度。十三、火箭模型（件 2、3、4、5）工艺分析（一）火箭模型（件 2、3、4、5）的结构特点及技术要求分析火箭模型（件 2、3、4、5）是一件典型的薄壁回转体零件，此零件的外圆尺寸精度为 17（0、-0.016） ，表面粗糙度为 Ra1.6m，此外还有是在外径上加工一个 M41.5 的外三角螺纹，结构简单，精度要求严格。没有标注精度公差，但技术要求是未注公差按照IT9-IT11
22、来加工，内孔与外圆的同轴度和端面与外圆的垂直度要高，总长尺寸精度为110。其中外圆偏心 1mm，属于偏心轴加工，将来要与火箭模型（件 2、3、4、5）内孔偏心形成偏心套配合，增加配合的牢固性。整个工件表面不能有磕碰，划痕和毛刺等。（二）火箭模型（件 2、3、4、5）加工工艺编制- 10 -1火箭模型（件 2、3、4、5）单件加工的工艺过程见下表：火箭模型（件 2、3、4、5）普通车床 CA6140数控加工工艺过程综合卡片 产品名称 零件名称 零件图号 材料厂名（或院校名称）火箭模型组合件工艺品火箭模型 45 刚序号 工序名称 工序内容及要求 工 序 简 图 设备工夹具01 下料 毛坯棒料15m
23、m75mm 略 CA6140三爪自定略02 钻中心孔 夹持毛坯外圆打中 心孔 略 CA6140三爪自定心卡盘03 加工外圆以毛坯外圆为夹持面， （1）粗精加工 10mm62mm 的外圆并达到图纸要求略 CA6140三爪自定心卡盘04 加工外圆锥以毛坯外圆为夹持面加工（1）最左端外圆锥并达到图纸要求略 CA6140三爪自定心卡盘05加工外圆最右端 40mm5 mm 平面用台虎钳夹持（1）加工外圆最右端 40mm5 mm平面并达到图纸要求略 锉刀 盘台虎钳06钻外圆最右端 40mm5 mm 平面孔用台虎钳夹持（1）加工外圆最右端 40mm5 平面 24 mm 的孔并达到图纸要求略 钻床 平口 钳07 攻内螺纹 （1）加工 M4X1.5的内螺纹 略 攻丝 台虎 钳08 检验 通用量具检测各部 分精度 略 略 略2.火箭模型（件 2、3、4、5）加工的工艺过程分析(1)根据技术要求，零件外圆曲面应光滑无刀痕，无毛刺，且尺寸精度和表面粗糙度
