轴类零件与数控加工工艺及编程毕业设计(论-文).docx

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1、题目：轴类零件与数控加工工艺及编程配合件数控加工工艺设计摘要:数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，

2、不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。关键词：轴类零件：数控车削：工艺设计目录配合件数控加工工艺设计1一、零件工艺分析3(一)零件工艺分析31fI.32.:,3.编程原点选择4(二)选择零件毛坯5二、加工方法的选择5(一)数控车削加工方法拟订.5I.数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方法的选择52.数控车削加工内圆回转体加工方法的确定53.数控车削加工螺纹加工方法的确定6三、机床与刀具的选择6(一)机床的选择6I.SSCK20500数控车床的用途63.SSCK2O/5OO数控车床主要技术参数6四、定位与夹紧方式的确定9五、加工顺序的安排W六、确定走刀路线和工步顺序11(1)确定力口工顺序

3、和走刀路线111I112JJ1()肖J13八、对刀点与换刀点的确定17、,，、Z，”、,.“,“.,.“,.,.“.”,.“,.IU九、高速切削技术18十、程序的编制19()-u19()20致谢:25一、零件工艺分析2X45*69IeXoeW2533士OQ2Qo.oe5-I5二，o2Ln 0SOS0J寸 045制W酒泉职业技术学院图1-1（一）零件工艺分析1.零件图分析图1-1所示零件从结构图来看该零件包括内、外的加工。内表面主要是孔，外表面由圆柱、圆锥、顺园弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径以及宽度尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求，适合数控车削加工；球面S648mm的尺寸公差还兼

4、有控制该球面形状(线轮廓)误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，该材料具有较高的强度以及较好的韧性、塑性，可在供应状态和正火状态下使用，制照力学性能要求不高的零件；进行调质处理后，制造要求良好力学性能的零件。无热处理和硬度要求。零件生产批量为单件小批量。2.工艺分析(1)图样上给定的内孔直径628,圆柱尺寸635、642和52,宽度尺寸4和3,取中值作为编程的尺寸依据。其他尺寸皆取基本尺寸作为编程尺寸依据：(2)52的圆柱与e28的孔有较高的同轴度要求,加工时必须以同一个定位基准进行加工；(3)28的公差等级为IT8表面粗糙度Ra为1.6,宜采用钻一扩一较进行加工以保证尺寸

5、和表面粗糙度的要求：(4)在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性；(5)零件中有比较大的圆弧需要进行加工，为了不使加工过程中出现过切现象选择较大副偏角的车刀进行加工。3.编程原点选择零件在加工中需要二次掉头装夹,从图纸上进行尺寸坐标分析,应设置两个编程原点。两个工件坐标系的编程原点均应选在零件装夹后的右端面(精加工面)，如图1-2所示。第一次装夹工件原点第二次装夹工件原点图1-2(一)选择零件毛坯该零件为45钢，生产类型为单件小批量生产。根据上述原始资料以及加工工艺，确定毛坯尺寸如下：该零件最大外圆直径为5

6、2mm查机械制造工艺设计简明手册(以下简称工艺手册)表2.2得知毛坯直径应为55mm。长度尺寸为1450.08二、加工方法的选择(一)数控车削加工方法拟订加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。1.数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方法的选择(1)小52小42和435的尺寸精度等级为IT7,并且巾52和35外圆柱表面粗糙度Ra为L6,参考数控加工工艺简明教程表3-14可知加工这些圆柱时宜采用粗车一半精车一精车三步加工；(2)零件左端外圆尺寸精度以及表面

7、粗糙度要求不高所以可以采用粗车精车进行加工以缩短工时，由于零件左端有螺纹需要加工并且螺纹精度要求较高，而为了达到螺纹加工的精度要求所以在加工零件左端外圆时须将外圆尺寸加工为29.8mm:(3)对于圆锥面采用衡线速度进给切削，以保证圆锥尺寸精度。2.数控车削加工内圆回转体加工方法的确定28/28mm:(1)背吃刀量a=14三o(2)进给量根据数控加工工艺简明教程表6-5,选用f=0.5r三/r。(3)切削速度根据数控加工工艺简明教程表6-5,选用V,=4m/min。(4)主轴转速由公式1-1得4=3.14*28nl000求得n=45rmin经查表取n=50rmin粗车外轮廓(1)进给量查有关方面

8、表得出f=0.5mm/r。半精车外轮廓(2)进给量由于在粗车外轮廓时留了LlnIm的余量,考虑到还需要对零件进行精加工并取精加工余量为0.25mm,半精车外轮廓进给量为0.85mm,显然进给量过大。综合加工效率方面问题考虑最后取进给量f=0,85/2=0,425u/ro精车外轮廓进给量由于在半精车外轮廓时留了025mm的精加工余量，综合加工效率方面问题考虑最后取进给量f=0.25/2=0.125三/ro第二次装夹车30Inm外圆柱面粗车时(1)背吃刀量根据数控加工工艺简明教程表4-1,选用ap=5mm。(2)进给量根据数控加工工艺简明教程表4T,选用f=0.5mm/r。(3)切削速度根据数控加

9、工工艺简明教程表4T,选用VC=IOom/min。精车时(1)背吃刀量根据数控加工工艺简明教程表4-1,选用%=0.25三。(2)进给量根据数控加工工艺简明教程表4T,选用f=0.2r三/r。(3)切削速度根据数控加工工艺简明教程表4-1,选用Vc=140m/min。(4)主轴转速由公式1-1得140=3.14*30nl000求得n=1486rmin经查表取n=1500rmin车螺纹M30X2-6g(1)背吃刀量见切削用量手册(艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社，1985),刀具寿命T=60min,车削螺纹用G92循环指令,需进行5次切削，每次背吃刀量如下：第次ap=0.45mm第二次ap=0.3

10、mm第三次ap=0.3mm第四次ap=0.2mm第五次ap=0.05mm(2)主轴转速根据式1-2得n1200/2-0.8求出n三100O因该数控车床具有循环功能，只要编程正确，数控系统就会自动确定螺纹车削路线进给量以及切削速度以及车外圆时的主轴转速。因此，该零件的螺纹车削路线不需要人为确定进给量和切削速度，外圆车削不需要给定每次进刀时的主轴转速。将计算结果填入表7-1中。注意：背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l0.4mm较为合适。(二)数控加工工

11、艺卡片拟订将前面分析的各项内容综合成表7-1所示的数控加工工艺卡片，此表是数控加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件，主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。表7T数控加工工序卡工厂数控加工工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号工序号程序编号夹具名夹具编号使用设备专用夹具车间工步号工步内容刀具号刀具规格/nun主轴转速/rmin1进给速度/皿amiZ背吃刀量/m备注1车削端面125523005手动2钻中5中心孔252002.5手动3粗车外表面X方向留1.Imm余量125X254001005自动4半精车外表面X向留O.25mm的精加工余量625

12、X255002003自动5钻孔3262504013自动6扩孔427.82504013.9自动7较孔至尺寸要求528502014自动8精车外表面至尺寸要25X256003000.25自动求79切槽835001500.2自动10调头装夹手动11粗车外表面X向留0.25三的精加工余量125X253001005自动12精车外表面至尺寸要求725X256003000.25自动13车削M30X2-6g螺纹925X251000150自动编制审核批准共1第1页八、对刀点与换刀点的确定(一)对刀点对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点心也叫做程序起点或

13、起刀点。选择对刀点的原则是：(1)要便于数学处理和简化程序编制(2)在机床上找正容易(3)加工过程中检查方便(4)引起的加工误差小对刀点可选在工件上，也可选在工件外面(如选在夹具上或机床上)。但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系。这样才能确定机床坐标系和工件坐标系的关系。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使刀位点与对刀点”重合。所谓刀位点”是指车刀、像刀的刀尖；钻头的钻尖；立铁刀、端钱刀刀头底面的中心、球头钱刀的球头中心。零件安装时，工件坐标系要与机床坐标系有确定的尺寸关系，在工件坐标系设定后，从

14、对刀点开始的第一个程序段的坐标值，为对刀点在机床坐标系中的坐标值。对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值来校核。所谓“机床原点是指机床上一个固定不变的极限点。例如，对车床而言，是指车床主轴回转中心与车头卡盘端面的交点。(二)换刀点由于在第一次装夹中需要加工的工件毛坯尺寸为115X55mm,为了避免换刀时发生刀架与毛坯相撞以及考虑到刀具的空行程问题所以工序一换刀点选定为(100.0,200.0)在第二次装夹时需要加工的工件毛坯尺寸为38X655mm,同样为了避免换刀时发生刀架与毛坯相撞以及考虑到刀具的空行程问题所以工序二

15、换刀点选定为(100.0,100.0)。九、高速切削技术高速切削的切削速度比常规切削速度高510倍以上。高速切削加工技术体系是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。特点：切削力随着切削速度的提高而下降；切削产生的热量绝大部分被切屑带走；加工表面质量提高：在高速切削范围内，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。优点：1、有利于提高生产效率；2、有利于改善工件的加工精度和表面质量;3、有利于减少模具加工中的手工抛光；4、有利于减小工件变形:5、有利于使用小直径刀具；6,有利于加工薄壁零件和脆性材料；7、有利于加工较大零部件应用:加工材料适于高速切削加工的工件材

16、料包括铝合金、钢、铸铁、铅、铜及铜合金，此外还包括模具钢、钛合金、不锈钢、裸基合金、纤维增强合成树脂等难加工材料。应用范围：目前，高速切削加工技术主要应用于车削和钱削工艺，今后将涵盖所有的传统加工范畴，从粗加工到精加工，从车削、钱削到像削、钻削、拉削、较削、攻丝、滚齿等。航空制造业、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。十、程序的编制（一）零件各结点尺寸计算就在计算零件各接点计算时可以采取比较直观便捷的画图法来计算出编程时各接点的尺寸坐标值如图11-1所示。作图时应注意将零件精度高的基本尺寸换算为平均尺寸。图11-1图中点A(O,18.735)为S48mm的球面右端的起始点

17、，点B(35.0478,-38.3841)为S48mm的球与R=9的圆弧的交点,点C(36.4522,-44.35)为R=8的圆弧与R=9的圆弧的交点，点H(0,-30.415)为钻头钻孔时刀尖点所处的位置，期于各点D(41.758,-65)、E(45.3058,-75.06)、F(47.7638,-82.03)、G(50.2218,-89)。(二)程序的编制第一次装夹00001NlOG54GOOXlOOZ200;设置换刀点N20T0101；粗加工外圆刀具N30M03S400；N40G42GOX60Z5加刀具补偿N50G73P60Q140Ul.1WO.，F0.25；粗加工循环N60GOOX18

18、.735Z0；N70G03X35.0478Z-38.384R24F0.3；N80G02X36.4522Z44.35R9N90G03X41.758Z-65R8；NlOOGOlZ-65F0.2；NllOX37.687；N120X52Z-94；N130Z-115；N140X58；N150G40GOOXlOOZ200；取消刀补，返回换刀点N160T0606S500；外圆半精车刀N170G42GOOX55Z7；加刀具补偿N180G73P190Q260UO.25WO.FO.25；半精车循环N190GOOX12.735Z4.5430；N200G03X35.0478Z-38.384R24F0.3；N210G0

19、2X36.4522Z-44.35R9N220G03X34.885Z-57R8；N230GOlZ-65FO.2；N240X37.687；N250X52Z-94；N260Z-115；N270X58；N280G40GOOXlOOZ200；取消刀补，返回换刀点N290T0303S250；钻头N300GOOXOZ2；N310G74RI；钻孔循环N320G74XOZ-30.415QlOFO.4N330GOOXlOOZ200；N340TO4O4S25O；扩孔刀N350GOOXOZ2；N360G74RI；扩孔循环N370G74XOZ-30.415QlOFO.4N380GOOXlOOZ200；N390T0505

20、S50；较刀GOoXOZ2；N400G74RI；较孔循环N410G74Z-26QlOFO.5：N420GOOXlOOZ200；N430T0707S600；精车外圆刀具N440G42GOOX55Z5；N450G70P190Q260；精车外圆N460G40GOOXlOOZ200；N470T0808S500；切槽刀具N480GOOX50Z-75.06；N490X47；切槽N500GOlX39FO.2；N510X50；N520Z-82.03；N530GOlX39；N540X53；N550：GooZ-89；N560GOlX39；N57QX53；N580XlOOZ200；M30；第二次装夹0002NlOG

21、54GOOXlOOZ100；N20T0101；外圆粗车刀N30M03S400；N40G42X60Z5；N50G71U4R1；粗车外圆循环N60G71P70QHOU0.25WO.1F0.25；N70GOlZ5；N80GOlX-2F0.2；N90Z2；NlOOGOOX22NllOGOlX30Z-2；N120Z-33；N130X49.985N140X53.985Z-35；N150G40GOOXlOOZ100；取消刀补，返回换刀点N160M30；N170T0707S600；外圆精车刀N180M03S1500；精车外圆N190G41GOOX53.985Z-35；N200GOlX49.985Z-33FO.

22、2；N210X29.8；N220Z-2；N230X21.8Z2；N240G40GOOXlOOZ100；取消刀补，返回换刀点N250T0909；螺纹车刀N260GOOX32Z2；N270G92X29.1Z-25F2；加工螺纹循环N280X28.5；N290X27.9；N300X27.5；N310X27.4；N320GOoXlOOZlOO;N330M30；致谢：经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了毕业设计。从开始思考论文题目到系统的实现，再到论文设计的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受。我开始了独立的学习

23、和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。最后，我要特别感谢赵吉虎老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激。孔老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同

24、时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学院机电工程系的全体老师表示由衷的谢意。三年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。即将结束再次学习的生活，相信等待我的是一片充满机遇、风险与快乐的土地；也相信我和同仁们的事业必将如涅磐之凤、浴火之凰。参考文献:1徐嘉元主编机械加工工艺基础北京机械工业出版社1989.92吴宗泽罗圣国主编机械设计课程设计手册北京高等教育出版社1996.43赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书北京机械工业出版社2000年10月4罗春华刘海明数控加工工艺简明教程北京北京理工大学出版社，2007年3月5倪森寿机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书北京化学工业出版社，2003年6月，49846李益民机械制造工艺设计简明手册北京机械工业出版社1993年6月7徐宏海数控加工工艺北京化学工业出版社2003年11月8罗春华数控加工工艺简明教程北京理工大学出版社2007.3