毕业设计（论文）数控车床轴套类零件加工工艺设计.doc

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1、南 京 工 程 学 院 毕 业 实 践 报 告 毕业设计题目 数控车床轴套类零件加工工艺 学 院 继续教育学院 专业班级 ZH控1371 姓 名 学 号 指导教师 2015年 10月 10日 摘 要:车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。 关键词：零件

2、的分析 毛坯 工艺 编程 目 录1 绪论12 零件的分析1零件的结构工艺性分析1零件的形状分析2零件的技术要求分析23 加工准备23.1 毛坯确认2夹具的确认23.3 切削用量参数33.4 刀具的选择4数控加工工艺卡片54 零件程序的编制7程序格式与编程知识7工序卡(这个画成表格)7程序75 程序检验的操作11程序检验的必要性11程序检验11结 论13参考文献:14致 谢141 绪论我国已经成为21世纪世界上最重要的经济地区之一,在制造业发展上尤为迅速,国内各大企业都引进了世界上先进的生产设备.数控技术是现代制造技术的现形应用,数控技术对我国的工业及科技的进步和发展有极大的推动力,据有关部门统

3、计表明,在未来几年,数控技术应用人才的需求将达100万.数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。 本次设计介绍了数控加

4、工的特点,加工工艺以及加工编程的一般方法,并通过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。2 零件的分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工作措施加以保证。 轴系零件组合比较复杂，从外形上看件一左端是椭圆，件二左端也是椭圆。大概的加工过程是：加工件二：先用外圆刀粗加工，倒角，加工外螺纹，手动切断工件。加工件一：先用外圆刀加工左侧外圆，掉头取总长。随后加工内孔，内切槽，内螺纹，合并工件加工椭圆。 零件图纸

5、上的标注的技术要求：3 加工准备3.1 毛坯确认 毛坯是根据零件所要求的形状,工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。本零件的大部分加工表面是回转体表面，根据本零件的生产纲领，年生产数量，经济价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯为棒料。因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本较低。根据本零件的结构特征和尺寸要求及考虑到经济性，所以毛坯一件圆棒料的尺寸为50mm100mm,二件圆棒料的尺寸为50mm80mm.1对夹具的基本要求 (1) 夹紧

6、机构不得影响进给，加工部位要敞开； (2) 夹具在机床上能实现定向安装； (3) 夹具的刚性与稳定性要好。2常用夹具种类： (1) 通用夹具：如虎钳、分度头、卡盘等； (2) 组合夹具：组合夹具由一套结构已经标准化、尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成； (3) 专用夹具：专为某一项或类似的几项加工设计制造的夹具； (4) 可调整夹具：组合夹具与专用夹具的结合，既能保证加工的精度，装夹更具灵活性；(5) 多工位夹具：可同时装夹多个工件的夹具；(6) 成组夹具：专门用于形状相似、尺寸相近且定位、夹紧、加工方法相同或相似的工件的装夹。本零件夹具为卡盘-三爪卡盘3.3 切削用量参数切削用量包括切削

7、速度( 主轴转速) 、背吃刀量、进给量，通常称为切削用量三要素。数控加工中选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工时切削用量的选择原则如下。 粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑 经济 性和加工成本。切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 半精加工和精加工时, 应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。 切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙

8、度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。 3.4 刀具的选择数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。根据制造刀具所用的材料可分为：(1)高速钢刀具；(2)硬质合金刀具；(3)金刚石刀具；(4)其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。表3-4 数控加工刀具卡片产品名称或代号XXXXXX零件名称组合件零件图号XXXX序号刀具号刀具名称规格数量加工表面刀尖半径/mm备注

9、1T0193菱形外圆车刀1车外圆2T0260外螺纹刀1车外螺纹3T03外切槽刀1切外槽4T04内孔镗刀1镗内孔5T0560内螺纹刀1车内螺纹卡1单位名称产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件11工序号程序编号夹具名称1O0001三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工93菱形外圆T01 25X25 1000 100 1 自动 2 粗加工外轮廓 T01 25X25 1000 150 1自动 3 倒角T01 16X16 1000 100 1自动 4 精加工外轮廓T01 25X25 1500 80 自动 5 车60外螺纹 T02

10、 16X16 1000 100 自动 6 车断件1T0216X16 1000 50 手动 卡2单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件22XXXXXX工序号程序编号夹具名称2O0002三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工93菱形外圆 T01 25X25 800 150 1 自动 2 粗加工外轮廓 T01 25X25 1000 100 1自动 3 精加工外轮廓T01 25X25 1000 100 1自动 卡3单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件11XXXXXX工序号程

11、序编号夹具名称3O0004三爪卡盘工步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工93菱形外圆T01 25X25 1000 100 1自动 2 粗加工外轮廓T01 25X25 1000 150 1自动 3粗加工球面T0125X2510001002自动4精加工外轮廓T0125X251500801自动5车外槽T0316X1660025自动6精车槽底T0316X16100080自动7倒角T0316X1610001001自动卡4单位名称XXXXXXX产品名称或代号零件名称 零件图号 使用设备车间件31XXXXXX工序号程序编号夹具名称4O0005三爪卡盘工

12、步号 工 步 作 业 内 容 刀具号 刀具规格 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备注 1 加工内镗孔T04 25X25 800 150 1 自动 2 粗加工内镗孔T04 25X25 800 150 1自动 3 精加工内镗孔T04 25X25 1200 80 1自动 4 车内槽 T0616X16 600 25 自动 5 加工内螺纹T0516X16 1000 100 手动 6 加工93菱形外圆T01 25X25 800 1501自动 4 零件程序的编制 数控加工程序编制就是将加工零件的工艺过程、工艺参数、工件尺寸、刀具位移的方向及其它辅助动作（如换刀、冷却、工件的装卸等）按运动顺序依照编程格式用指令

13、代码编写程序单的过程。所编写的程序单即加工程序单. 1机床坐标系和运动方向的确定机床的直线运动X、Y、Z三个坐标系采用右手笛卡儿直角坐标系。坐标轴定义顺序是先确定Z轴，再确定X轴，最后确定Y轴。对工件作旋转运动的机床（如车床）以刀具远离工件方向为X轴的正方向；对刀具作旋转运动的机床（如立式铣床），刀具为Z轴时，面对刀具主轴向立柱看，右方向为X轴的正方向。工步内容TSFU1装夹工件伸出30MM平端面T01016002加工小件左端 T010180013T03036008004装夹工件伸出55MM平端面T01016005加工件1左端外圆T010180016加工件1左端T型槽T05054007 调头装

14、夹取总长 97 T01016008加工件1右侧内孔 T020260019加工件1内切槽 4*1.5 T040440010T030360011合并工件.加工椭圆 T0101800112/加工车削件左端程序号加工程序注释O0001T0101一号外圆刀M03 S600主轴正转，转速600r/min，冷却液开G00 X52 Z3快速定位到加工循环起点G73 U1 R10退刀量1mm,余量1N10G00 X30X向进刀G01 Z0Z向进刀加工维度X36X向退刀Z20Z向进刀X48X向退刀N20Z-22Z向进刀T0101 M03 S1200一号外圆刀 转速1200G00 X52 Z3快速定位到加工循环起点

15、精加工G00 X100退至安全点Z200退至安全点M30程序结束T0303 M03 S600三号外螺纹刀，转速600G00 X30 Z3加工维度G00 X100退至安全点Z200退至安全点M30程序结束T0101 M03 S800一号外圆刀，转速800G00 X52 Z3快速定位到加工循环起点N30G00 X0X向进刀Z0Z向进刀G03 X36 Z-5 R38加工纬度G01 Z-28Z向进刀X42X向退刀Z-33Z向进刀X48X向退刀N40Z-45Z向进刀T0101 M03 S1200一号外圆刀，转速1200G00 X52 Z3快速定位到加工循环起点精加工G00 X100退至安全点Z200退至

16、安全点M30程序结束快速定位到加工循环起点X向进刀G00 X51X向退刀W-1G01 X48X向进刀G01 Z-36Z向进刀加工维度G00 X48X向进刀Z向进刀加工维度G00 X48X向进刀Z向进刀X向进刀G00 X48X向退刀Z-55Z向进刀X向进刀G00 X48X向进刀加工维度G00 X100退至安全点Z200退至安全点M30程序结束T010 M03 S800一号外圆刀，转速800G00 C51 Z2快速定位到加工循环起点#150=17设置最大切削余量17MMIF#150LT1 00 T0270M98 P0006调用椭圆子程序#150=#150-2每次背吃刀量双边2MMG00 T0250

17、跳转到N50程序段G00 X100 Z50快速定位到加工循环起点M5M30程序结束N5#101=40长半轴N10#102=24短半轴N15#103=8Z轴起始尺寸N20IF103LT-30 G00 T050判断是否走到Z轴终点,是则跳到N75程序段N25#104=SQRT101*#101-#103*#103N30G01 X2*#105-#105 Z#103-8椭圆插补N40MMN45G01 T020跳转到N20程序段N50W-1N55G00 U20N60Z2N65M99N5G99N10G50 S2500N15N20G00 G42 X5 Z2快速定位到加工循环起点N25G96 S120N30#1

18、01=40长半轴N35#102=24短半轴N40#103=40Z轴起始尺寸N45IF#103LT-30 GOTO75判断是否走到Z轴终点,是则跳到N75程序段N50#104-SQRT#101*#101-#103*#103N55#105=24*#104/40X轴变量N60G01 X2*#105 Z#103-40椭圆插补N65N70G0T0 45跳转到N45程序段N75W-1N80G40 G0 U25N85G97 S600N90Z2N95 M5N100M30程序结束 5 程序检验的操作 数控程序检验的必要性 数控机床作为柔性生产自动化的重要装备和柔性生产的基础,已被广泛地应用于机械制造各领域。特别

19、是近几年数控机床的进口量大大增加,已成为我国重要且大宗的进口商品之一。按照规定,商检部门要对其品质、规格、数量、传动精度、位置精度等指标和参数进行检验。实际上,作为数控机床的软件-数控程序在实际的加工过程中也要进行检验。因为数控程序是数控机床的工作指令,相应的刀具、夹具、工件、换刀机械手和机床其他设备的运动都是按照数控程序来进行的,如果数控程序发生错误,就可能造成工件报废、刀具与夹具甚至机床的损坏,造成无法挽回的损失。由于编制数控程序的繁琐性,在编制时,难免不出现差错,使编制出的数控程序可能存在这样或那样的错误,而且工件结构越复杂，出错的可能性越大。据统计,数控编程错误主要有以下两类: 第一类

20、:语法错误。每种数控系统都有自己的语法规则、编程规定和书写格式。在编程过程中,有时会因为不符合其编程规范而出现语法错误。 第二类:逻辑错误。逻辑错误是指那些只有在加过程中才能发现的错误,它包括刀具与夹具、工件之间的干涉碰撞、坐标错误和加工信息错误等。 要保证数控机床正确无误地运行,在实际加工前就一定要对数控程序进行调试,检查数控代码的正确性。据统计,数控加工程序在正式投入使用前,平均要返工三至五次,零件在机床上的实际加工时间和编程时间之比高达16.所以尽管数控机床具有提高机床效率和加工精度等种种优点,但由于加工程序的调试困难而使其利用率受到了很大的影响,因此数控程序的检查调试成为如何经济有效地

21、使用数控机床的一个现实问题。 数控程序的检验方法 传统上,数控程序的检验主要采用试切法和绘图法两种方法,但前者花费时间长,成本高,而且在数控程序出现错误时,同样有可能损坏机床设备和刀具。而后者对于复杂零件的加工或部分加工的重复出现,绘出的图形会变得模糊不清,因而限制了它的应用范围。本文采用仿真的方法,通过在计算机上动画模拟零件的数控加工过程来检验数控程序的正确性,从而节约零件的在线调试时间,提高设备的利用率,减轻编程人员的劳强度。 仿真过程是这样的:首先输入工件、刀具、夹具的图形信息,然后对数控程序进行编译。如果数控程序有错,则显示源程序进行修改,确认无误后,提取刀具轨迹放入仿真数据库。最后根

22、据数控程序,驱动工件、刀具、夹具进行移动。对于一般工件的加工,如果在仿真过程中,刀具与夹具或刀具与工件发生干涉碰撞或其他错误,则报警并显示相应的数控程序段。对于复杂曲面的加工,则根据平行光的光照模型,在屏幕上显示其浓淡图,然后根据物体表面的光顺性和连续性从宏观上判断数控程序是否有误。 结 论控加工过程可归纳为以下几步：零件图分析拟定工艺方案编程并输入对刀仿真加工零件。在首次加工过程中不要一味追求复杂轮廓的工件，幻想把所有的程序都用上，这样往往不易获得成功。而应选定几个有代表性表面的工件来练习，亦可在此基础上不断变换练习。通过实例实训，能够按零件图拟定工艺方案、选择刀具、编程并加工出实训工件，从

23、而达到举一反三的目的，获得事半功倍的效果。老师的辅导与分析，让我能综合运用所学过的理论知识和方法，正确地制定一个零件的机械加工工艺规程，从而保证零件的加工质量、生产率和经济性；能较熟练地使用有关的手册，图表资料及技术参考书，也能够较熟练应用工艺计算的方法，正确地进行工艺计算，熟练掌握一般零件的数控编程方法，机床的操作以及零件的数控加工。参考文献:1 肖继德，陈宁平. 机床夹具设计 M.北京：机械工业出版社，20002 吴国华. 金属切削机床 M.北京：机械工业出版社，20013 郑修本. 机械制造工艺学 M.北京：机械工业出版社，19994 韩鸿鸾. 数控编程 M.北京：中国劳动社会保障出版社

24、，20045王立新、王梁主编公差配合与技术测量西南师范大学出版社，2006年6赵长明、刘万菊主编数控加工工艺高等教育出版社 2003年7李澄,闻百桥主编 机械制图 北京高等教育出版社 2003年8方新主编数控机床与编程 高等教育出版社 2007年 致 谢毕业设计是我们学完了大学全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的一次深入的综合性的考核，也是一次增强理论联系实际能力的重要桥梁。本次设计也是对我们将来从事工作适应性的训练，同时也是对我们工作和行为能力的一次较为全面的检验,从中培养自己分析问题和解决问题的能力。在毕业设计期间，感谢陈治国老师几个月里的细致讲解和耐心指导，他不仅让我明析了毕业设计的重要性,也让我对我所学知识的有了一个比较客观的认识. 在这个过程中,我衷心的感谢所有帮助我的同学老师们的热心指导和支持,在此真心的对你们说声：“谢谢！你们辛苦了！”