轴类零件的编程加工数控圆弧外圆螺纹零件加工.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流轴类零件的编程加工数控圆弧外圆螺纹零件加工.精品文档.毕 业 论 文（设 计） 评定成绩： 题 目： 轴类零件的编程加工 副标题： 数控圆弧外圆螺纹零件加工 性 质： 毕业论文 毕业设计学生姓名 汪广平 年 级 机电13-2班 系 别 机电系 专 业 机电一体化 指导教师 王 海 黑龙江林业职业技术学院目 录摘 要:随着科学技术和工业生产的飞速发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。其中，产品设计是决定产品性能、质量水平、市场竞争力和经济效益的重要环节。因此，采用数控加工就成了最好的选择，因为它

2、加工效率高、质量好、加工精度高。数控技术是与机床的自动控制密切结合而发展起来的，如今数控技术已广泛应用于化工生产、石油精炼、造纸、钢铁生产等工艺流程控制及其他各个方面。近代大工业生产中，机械加工工艺过程的自动化是提高产品质量和生产率的重要措施。数控机床的诞生，较好解决了精密复杂多品种单件或小批量机械零件加工自动化的问题本设计主要介绍数控加工技术概述、数控加工的切削基础、数控加工工艺设计及数控加工工艺文件、数控加工的工具系统、数控加工夹具、复杂形状零件的数控加工工艺、数控车削和加工中心的加工工艺。关键词：工序确定，数控编程，工艺分析，数控加工前 言大学生活即将结束,我们也将迎接的最后一次考验和竞

3、争就是毕业设计。这次毕业设计中，我的设计题目是：轴类零件的编程加工。一、设计目的由于设计的需要，我仔细研究了零件图，但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干，而不能代表能不能干好。所以我积极与设计指导老师、操作指导老师沟通，在各位老师的全力帮助、指导下问题得到了全面解决，同时受到各位老师优良工作品质的影响，培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风，并树立了明确的生产观、经济观和全局观，为今后从事工作打下了良好的基础。二、设计任务本次设计只要通过零件工艺的设计特点从而提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控

4、机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，更培养了我勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。二、设计意义通过毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性，并培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。由于本人能力有限，缺少设计经验，设计中漏误在所难免，敬请各位老师指正批评，以使我对自己的不足得到及时的发现并修改，也使我在今后的工作中避免再次出现。在这里，向在这次毕业设计中给予过

5、我鼓励、指导及帮助的每位老师表示我虔诚和衷心的感谢。标准工程图任务书设计题目：复合轴数控车加工工艺设计与编程设计目的：1、能对数控车床零件进行加工工艺分析，制定有关卡；2、掌握常见数控车削零件的编程，并能运用有关编程软件对复杂零件进行自动编程；3、掌握数控车床日常保养与维护。设计要求：1、 了解数控的构成与使用规程。2、 绘制零件的CAD图。下图所示：3、 一定要保证零件的车削精度，不能出现零件有损坏的情况。4、 选择合适的刀具。5、 选择合适的夹具。6、 编写零件的数控程序，并检查执行程序。设计进度要求：第一阶段(0.5天)：确定毕业设计题目。第二阶段(1天)：查阅文献，收集资料。第三阶段(

6、2天)：拟定总体方案设计。第四阶段(3天)：完成零件图绘制及其他设计任务。第五阶段(2.5天)：对毕业设计初稿内容进行修改。第五阶段(3天)：对设计进行修改,完善。 12天毕完成业设计。 指导教师： 王 海 一、数控加工工艺设计简图1.1.1毛坯的选择（1）毛坯的形状经过对图纸的分析确定本次加工的工件为短轴类零件。确定工件最大直径为80，所以毛坯直径选定为85，需要切口和安全距离所以长度为270mm，工具左端面进入夹具。（2）毛坯的材料45号钢的特点常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，

7、材料来源方便。塑料大多数塑料质轻，化学性稳定，不会锈蚀；耐冲击性好；具有较好的透明性和耐磨耗性；绝缘性好，导热性低；一般成型性、着色性好，加工成本低；大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧；尺寸稳定性差，容易变形；多数塑料耐低温性差，低温下变脆，容易老化；。塑料可区分为热固性与热塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可以再重复生产。热可塑性其物理延伸率较大，一般在50%500%。经过对比，选用45号钢材，更有利于加工，形状选用棒料，材料的形状又很短但是根据零件外形分析，选用棒料最为合适。1.1.2尺寸分析度由图分析可知，该图是由圆柱，槽，螺纹，锥面，圆弧面组成，其中大多数的尺寸精度和表面粗糙度等

8、要求。螺纹M48度等级要求。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。1.2装夹1.2.1数控车床定位基准的选择与夹具的选择定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工工件点位面的选择。本次采用的是短轴零件的加工。在数控车削过程中短轴一般采用一端外圆的固定，夹具四抓夹盘，三抓夹盘，四专夹盘易于调控，容易控制位置，但是不利于同轴度的调节，特种夹盘有易于加工，有高效率的等特点，但是即先行太大，而且加工成本高，三抓夹盘，既有利于同轴度的调控，又有利于效率节约成本，三爪夹盘自动定心能力强。他的夹持范围大，由此可见选用三抓夹盘。本次加工以右外圆为基准，装夹距离为30mm并以加工过的外圆作为精定位基准1.3刀具的选择数控刀

9、具要求刀具强度、耐用度和使用寿命时间长，精车要求加工精度更高，如果能够合理的选择刀具 ，不仅可以提高切屑效率，还可以提高产品质量。1.3.1刀具结构的选择杠杆式：构图见图2-16，由杠杆、螺钉、刀垫、刀垫销、刀片所组成。这种方式依靠 螺钉旋紧压靠杠杆，由杠杆的力压紧刀片达到加固的目的。其特点适合各种正、负前刀角的刀片，有效的前刀角范围为负60度到正负180度；切削热不影响螺孔和杠杆；两面槽壁给刀片有力的支撑，并确保转位精度。楔块式：其构图见图2-17，由紧定螺钉、刀垫、销、楔块、刀片所组成。这种方式依靠销与楔块的挤压力将刀片紧固。其特点适合各种正、负前刀角的刀片，有效的前刀角范围为负60度到正

10、负180度；两面无槽壁，便于仿形切削或倒装操作时留有空隙。楔块夹紧式：其结构件图2-18，由紧定螺钉、刀垫、销、压紧楔块、刀片所组成。这种方式靠销与楔块的压下力将刀片夹紧。其特点同楔块式，但切削流畅不如楔块式。此外还有螺栓上压式、压孔式、上压式的形式。 由于楔块式刀具安装加紧可靠，使用寿命长，更换刀片方便所以本次设计选用楔块式结构。1.3.2刀具材料的选择刀具的的材料有告诉钢，陶瓷材料和超硬材料，硬质合金钢，其中硬质合金钢包括钨钴类（ WC+Co）硬质合金（ YG） 它由 WC和 Co组成，具有较高的抗弯强度的韧性，导热性好，但耐热性和耐磨性较差，主要用于加工铸铁和有色金属。细晶粒的 YG类硬

11、质合金（如 YG3X、 YG6X），在含钴量相同时，其硬度耐磨性比 YG3、 YG6高，强度和韧性稍差，适用于加工硬铸铁、奥氏体不锈钢、耐热合金、硬青铜等。 钨钛钴类（ WC+TiC+Co）硬质合金（ YT） 由于 TiC的硬度和熔点均比 WC高，所以和 YG相比，其硬度、耐磨性、红硬性增大，粘结温度高，抗氧化能力强，而且在高温下会生成 TiO 2,可减少粘结。但导热性能较差，抗弯强度低，所以它适用于加工钢材等韧性材料。 因此本次选择的刀片材料为硬质合金，为了提高加工刀具的切削效率和使用寿命采用硬直合金。1.3.3确定加工刀具根据零件的材料、形状、加工需要用到粗精外圆的93度外圆车刀，3mm宽

12、的外圆切削槽刀，60度外螺纹车刀。第一把刀93度硬质合金外圆车刀 刃长11 半径0.4 第二把刀切槽宽度为3mm刀尖半径为0.2 外圆切槽硬质合金刀具切深15第三把刀外园螺纹硬质合金刀具 刃长11 无刀尖半径1.3.4主轴转速为提高生产率和加工高硬度材料的要求，数控机床向着高速度、大进给、高刚性和大功率发展。中工作进给由0m/min5m/min提高到0m/min15m/min。等规格的数控车床，其主轴最高转速一般为3000r/min5000r/min , 经查机械工艺师手册硬质合金刀具的切削用量推荐确定V=122m/min根据公式n=1000v/d=1000x122/3.14x40=971r/

13、minn主轴转速v切削速度D工件直径所以采用主轴转速采用971r/min1.3.5进给速度主要取决于工件加工表面粗糙度要求。精加工时，表面要求高，走刀量小：0.060.12mm r/min。粗加工时，可以取大一些。主要决定于刀具强度，一般可取0.3以上，刀具主后角较大时刀具强度差，进刀量不能太大。另外还应考虑机床的功率，工件与刀具的刚性。数控程序使用两种单位的进刀量：mm/min、mm/主轴每转，上面用的单位都是mm/主轴每转。本次加工确定进给量如下：工件右端面时经查机械工程师手册进给量参数推荐表得f=0.4mm/r工件槽时经查机械工程师手册进给量参数推荐表得f=0.2mm/r工件螺纹时经查机

14、械工程师手册进给量参数推荐表得0.1mm/r1.3.6背吃刀量 精加工时，一般可取0.5（半径值）以下。粗加工时，根据工件、刀具、机床情况决定，一般小型车床（最大加工直径在400mm以下）车削热扎棒料45号钢时，半径方向切刀深度一般不超过5mm。另外还要注意，如果车床主轴变速采用的是普通变频调速，那么当主轴每分钟转速很低时（低于100200转/分），电机输出功率将显著降低，此时吃刀深度及进刀量只能取得很小。 所以在本次加工时每道工序的背吃量确定如下：在粗加工工件右端面时经查机械工艺师手册背吃刀量参数推荐表得ap=2mm工件右端面槽时经查机械工艺师手册背吃刀量参数推荐表得ap=2mm工件左端面螺

15、纹时经查机械工艺师手册背吃刀量参数推荐表得ap=0.1mm1.3.7加工余量的确定方法计算法采用计算法确定加工余量比较准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进行必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。经验法由一些有经验的工程技术人员或工人根据现象条件和实际经验确定加工余量。此法多用于单件小批生产。所以此次设计查表法，经查表余量定位：2mm。二、轨迹图平端面轨迹粗车外圆轮廓精车轮廓 圆弧轮廓切槽轮廓螺纹轨迹三、程序清单O0001;N10 T0101;N2O G97 G99;N30 S500 M03;N40 G00

16、 X200.;N50 G00 X90. Z0;N60 G01 X-2. Z0 F0.2;N70 G00 Z2.;N80 G00 X85. Z2.;N90 G71 U1 R1;N100 G71 P110 Q230 U0.3 W0.3 F0.4;N110 G00 G42 X-2.;N120 G01 X-2. Z0 F0.4;N130 G01 X44.;N140 G01 X48. Z-2.;N150 G01 X48. Z-60.;N160 G01 X62. Z-120.;N170 G01 X62. Z-130.;N180 G01 X78. Z-130.;N190 G01 X80. Z-131.;N2

17、00 G01 X80. Z-150.;N210 G02 X80. Z-210. R70.;N220 G01 X80. Z-230.;N230 G01 X85. Z-230.;N240 G70 P110 Q230;N250 G00 G40 X200. Z200.;N260 T0202;N270 S500 M03;N280 G00 X60. Z-60.;N290 G75 R1;N300 G75 X40. Z-60. P1000 Q2000 F0.2;N310 G00 X200. Z200.;N320 T0303;N330 S500 M03;N340 G00 X48. Z3.;N350 G76 P0

18、22060 Q100 R0.1;N360 G76 X45.4 Z-58.5 P1300 Q800 F2;N370 G00 X200. Z200.;N380 M30;四、对刀数据4.4.1对刀步骤1号外圆车刀：用1号刀去少量试切z轴，在1号刀补里输入MZ0,少量试切外圆，测量外圆直径，将测量的外圆直径数值输入到1号刀补里。2号外圆槽刀：用2号刀去少量试切z轴，在2号刀补里输入MZ0,少量试切外圆，测量外圆直径，将测量的外圆直径数值输入到2号刀补里。3好万元螺纹刀：将3号刀移动至工件上端面，在3号刀补里输入MZ0，Z方向少量试切外圆，测量外圆直径，将测量的外圆直径数值输入到3号刀补里。4.4.2初

19、始刀补表4.4.3修正方法工件测量长度应为150mm，但实测为149.529mm所以我们要找平端面的车刀进行刀补修改 用W向负方向调0.471mm4.4.4最终刀补表五、完成与检测5.5.1检测项目1对刀方式检测项是否正确2刀补添加是否正确3测量工件总长是否为230mm测量工件槽宽为3mm 深为3.8mm测量圆弧半径是否为70mm测量工件直径是否为80mm测量工件倒角是否为1mm测量圆锥大圆直径是否为62mm 小圆为48mm测量外圆螺纹牙高是否为1.3mm测量外圆螺纹螺距是否为2mm5.5.2效果图5.5.3尺寸图5.5.5结论该零件加工完全符合尺寸要求总 结通过本次典型零件的工艺过程的设计，

20、充分体现了数控加工高精度、高速度、高柔性的优点。数控车床通过CNC系统控制和伺服电机精确的传动，很大的提高的加工精度。通过程序控制，数控车床可以很轻易完成复杂表面的加工，在批量生产中，数控加工能很好的保证零件质量的稳定性。工艺过程的设计首先要保证的是零件的尺寸精度和表面粗糙度要求，在本工艺过程的设计中，采用一些工艺措施以保证零件较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。定位装夹方面，采用普通的夹爪，能够保证刚性和定位精度的要求和定位精度。刀具选择方面，采用机夹可转为车刀，在批量生产中能很好的保证零件的尺寸精度要求。选用负偏角大于45的车刀，保证精车能一刀车削整个轮廓，从而保证表面的光滑连续，避免了产生表

21、面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。切削参数的选择方面，精车工序采用恒线速切削，从而稳定的保证了表面质量，瞒住零件较高的表面粗糙度的要求。加工顺序和加工路线方面。采用粗车、半精车、精车的加工顺序，精车一刀车出整个外形轮廓的加工路线，以保证精度要求。调整测量方面，采用游标卡尺进行测量，外圆的轴向尺寸使用精度0.001mm的千分尺。致 谢首先，非常感谢学院给我这次毕业设计的机会，使我能够将大学2年所学的知识真正做到学以致用，并且在设计过程中学到了很多新的知识，这对我是一次新的突破，使我勇于发现问题，独立思考。感谢大学2年来我的每一位任课老师的辛勤教导和无私的奉献，正是因为有了给位老师的教导，我大学2

22、年来才有了进步，也正是因为有了各位老师的辛勤教导，我才能在毕业的时候有能力独立自主的进行毕业论文的设计和写作。感谢我的毕业论文指导老师王海老师！在毕业论文写作的过程中，我一直得到王海老师的细心教诲和指点，使我对课题逐渐有了清晰的思路。王海老师严谨务实的治学态度和辛勤忘我的工作热情是我学习的榜样，再辞表示诚挚的敬意。同时还要感谢在论文写作过程中给予我帮助的各位同学。最后，再次对大学2年来我的每一位任课老师的教导和王海老师的细心教诲表示衷心的感谢！参 考 文 献1、韩加好等，数控机床编程与操作技术，冶金工业出版社，2008年版。2、何冰强等，机械制造技术，冶金工业出版社，2002年版。3、张吉平等，数控加工设备，冶金工业出版社，2011年版。4、任建平等，现代数控机床故障诊断及维修，冶金工业出版社，2005年版。5、王爱玲等，现代数控机床实用操作技术，国防工业出版社，2005年版。6、艾兴等，高速切削加工技术，国防工业出版社，2004,57、胡友树，数控车床编程、操作及实训。合肥工业大学出版社，2005,88、杨叔子等，机械加工工艺师手册，机械工业出版社，2001,8