回转轴工艺设计与仿真加工毕业设计说明书.pdf

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1、2目目录录一、零件图一、零件图.3 3（一）、零件图样.3（二）零件图分析.3二、毛坯简图二、毛坯简图.4 4（一）毛坯视图.4（二）毛坯选择分析.4三、零件加工工艺过程分析三、零件加工工艺过程分析.5 5（一）设备选择.5（二）工艺分析与设计.51.确定装夹方案.52.定位基准.53.制定加工方案及走刀路线.64、编程原点的确定及数值计算.75.刀具选用.86.确定切削用量参数.9四、加工程序四、加工程序.1212五、作品图片五、作品图片.1515六、毕业设计总结六、毕业设计总结.1515七、致七、致谢谢.1717八、参考文献八、参考文献.183一、零件图（一）、零件图样（二）零件图分析1.

2、该零件轮廓由外圆、圆弧、退刀槽、外螺纹、倒角、内孔、圆锥面等要素组成。2.精度分析：零件左端外圆尺寸为380-0.025，右端外圆尺寸为480-0.025、360-0.025、260-0.021。尺寸公差等级为 IT7 级，未注公差尺寸按 GB/T1804-2000m 处理。3.形位公差分析：内孔轴心线对36 外圆轴心线同轴。4.表面粗糙度分析：38 外圆表面粗糙度 Ra 值为 1.6m 其余表面粗糙度 Ra 值为3.2m，要求较高。因此，安排零件工艺时，分为粗车、精车，且零件加工表面不能一次装夹完成加工，需要掉头装夹。图 1-1 零件图4二、毛坯简图（一）毛坯视图图 2-1 主视图图 2-2

3、左视图图 2-3 俯视图图 2-4轴等测图（二）毛坯选择分析材料制成零件必须满足使用性能的要求，才能保证在工作中的安全可靠经久耐用，因此必须分析零件的工作条件、受力状况，分析零件失去工作效能的主要因素，确定零件的使用性能要求，进而确定材料应具备的主要性能，再根据主要性能去选择材料。由于我的零件是一个螺纹轴零件，这类零件受力比较大，45 钢和 20cr，但在选材料的时候，我考虑此零件经济性，因为我这个零件是小型零件 45 钢就能满足要求，没有必要用 20cr 来加工此零件。根据零件图的分析，所以我选择的材料为 45 钢，根据零件尺寸选择5590 的棒料。1图 2-2 左视图5三、零件加工工艺过程

4、分析（一）设备选择根据零件的结构、形状配合精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号，由于该零件既有内孔、外螺纹、圆弧和外表面，形状也比较复杂，配合精度要求较高。考虑到该零件的表面粗糙度，加工精度要求较高，为了尽量减少装夹次数，消除因反复装夹而带来的定位误差和换刀次数，对刀次数较多的人为误差，再次因该零件材料为 45 钢，硬度高，主切削力大，以及机床的可使用情况。综上所述，我选择FANUC-0i TCCK-6132A 数控车床来加工此零件，便可基本达到该零件的各项精度。该数控车床有较好的刚度，较高的抗振性，较高的灵敏度，制造和对刀精度较高，以及能方便用和精确地进行人工补偿和自动补偿，加工

5、的零件尺寸精度较高；数控车床具有恒线速度切削功能，能够加工出表面粗糙度小而均匀的零件；数控车床具有直线和由于零件属于表面形状复杂，粗糙度要求较好。2（二）工艺分析与设计1.确定装夹方案由于该零件毛坯为圆柱体，且加工后的零件为对称图形，根据图形特点，用自定心三爪卡盘。自定心三爪卡盘是一种在加工中经常使用的辅助夹具，主要作用是使被加工件，在加工过程中起到不颤动，不位移的作用。自定心三爪卡盘可以自动定心，夹持范围大，操作灵活简便。2图 3-1 数控车床 CK-6132A图 3-2自定心三爪卡盘62.定位基准基准:用来确定生产对象上几何关系所依据的点、线或面。基准分为设计基准和工艺基准，而工艺基准又分

6、为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。定位基准：在加工中，使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准。此工件的定位基准与设计基准一致。3.制定加工方案及走刀路线（1）加工方案工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排的合理与否将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本，切削加工工序通常遵循以下几个原则：先粗后精的原则、基准先行的原则、先面后孔的原则、先主后次的原则。根据零件图样到和工序原则，制定以下加工顺序方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，且又能保证质量）下面分析两套加工顺序方案进行比较。3加工方案一下料调质打预钻孔钻孔粗车孔精车孔粗车外轮廓精车外轮廓调头装夹粗车外轮

7、廓精车外轮廓切槽车螺纹检验加工方案二下料车端面粗车外轮廓精车外轮廓切槽车螺纹调头装夹车端面粗车外轮廓精车外轮廓打预钻孔钻孔粗车孔精车孔检验两种方案装夹次数一样，但是加工时长不同，并且加工槽时受力比较大，先加工内孔不稳定，所以选择加工方案二更为合理（2）走刀路线该零件加工顺序为：车平右端面-粗车右端外轮廓-精车右端外轮廓-车螺纹退刀槽-车 M30外螺纹-工件掉头-车平左端面-粗车左端内外轮廓-精车左端内外轮廓-车内孔74、编程原点的确定及数值计算（1）对刀点的选择原则如下：、对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；、应选在加工时检验方便、可靠的位置；、应使程序编制简单；、应有利于提高

8、加工精度。（2）在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。一个零件的轮廓曲线常常由不同的几何要素组成，如直线、圆弧、二次曲线。各几何元素间的连接点称为基点。如两直线的交点，直线与圆弧的交点或切点，圆弧与圆弧的交点或切点，圆弧或直线与二次曲线的切点或交点等。两个相邻基点间只能有一个几何要素。3图 3-3A（55.-90）、1（26.0）、2(30.-2)、3(30.-18)、4(34.-17)、5(36.-18)6(36.-34)、7(42.-34)、8(48.-44)加工路线：A-1-2-3-4-5-6-7-8-A图 3-4A(55.-90)

9、、1(30.-12)、2(26.-14)、3(26.-18)、4(36.-18)加工路线：A-1-2-3-4-A图 3-51(26.0)、2(26.-18)、3(30.-14)加工路线：A-1-2-3-A85.刀具选用图 3-10内孔刀图 3-6 90 度车刀图 3-735 度尖刀图 3-8切槽刀图 3-9螺纹刀9表 3-1刀具表加工类型数控车削零件名称回转轴零件图号01程序号2222序号刀具号刀具名称刀具型号长度数量加加工轮廓备注T0190粗车刀120mm1粗车端面，外轮廓T0235精车刀1精车端面，外轮廓T03切槽刀4mm1切槽T04螺纹刀60刀片1加工螺纹T0190粗车刀1粗车内轮廓T0

10、260精车刀1精车内轮廓T01内孔车刀60mm1车内孔6.确定切削用量参数数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。（1）、主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：n=1000v/D式中v-切削速度，单位为 m/min，由刀具的耐用度决定；n-主轴转速，单位为 r/min；D-工件直径或

11、刀具直径，单位为 mm。计算的主轴转速 n 最后要跟据车床说明书选取机床有的或较接近的转速。进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。（2）、确定进给速度的原则：10、当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在 100200mm/min 范围内选取。、在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 2050mm/min 范围内选取。、当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 2050mm/min范围内选

12、取。、刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统定的最高进给速度。（3）、背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般 0.20.5mm。3切削用量参数计算切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。切削速度：是刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。c(*N)/1000c 线速度（m/min）D：毛坯直径(mm)N：主轴转速(r/min)粗加工切削速度：c（3.14*55

13、*800）/1000138.16精加工切削速度：C（3.14*55*1000）/1000172.7切削用量表：表 3-2 切削用量参数表加工性质及部位切削用量参数背吃刀量 mm进给速度 mm/r切削速度 mm/min主轴转速 r/min粗加工10.02100800精加工0.10.01501000切槽10.0280800螺纹11.51.5600117.7.编写加工工艺卡编写加工工艺卡零件名称回转轴毛坯种类棒料毛坯规格5590mm工序工序名称工步号工序工步内容设备名称及型号工艺装备工艺简图夹具刀具量具1数车1夹持工件右端，平端面，对刀数控车床CK140三爪卡盘90车刀千分尺2粗精车右端倒角 C2、

14、30 外圆、36 外圆、42 至48 圆弧面、48 外圆三爪卡盘90车刀35尖刀千分尺3切退刀槽 45三爪卡盘切槽刀游标卡尺4车 M301.5-6H 螺纹三爪卡盘螺纹刀通规5工件掉头，夹持36 外圆部分6粗精车38 外圆三爪卡盘90车刀35尖刀千分尺7钻2025 底孔三爪卡盘内孔刀内径千分尺8车内孔26 至24 锥面，扩底孔至24三爪卡盘内孔刀内径千分尺2检验按图纸要求送检12四、加工程序程序备注O2222G90G97T0101换外圆车刀N03S800主轴正转 800 转速G0X55移动到下刀点Z2G71P1R1使用 G71 粗车循环行走工件外轮廓轨迹G71P1Q2U0.1W0.2F100N1

15、G01X26F100Z0X30Z-2Z-18X36Z-34X42X48Z-44N2Z-50G70P1Q2精车外轮廓G0X100退刀换刀点Z100T0202换切槽刀G0X40移动到下刀点Z-18G01X26F0.02车槽13X40远离工件G0Z100T0303换外螺纹刀G0X32到下刀点Z2G92X29Z-17F1.5加工螺纹G92X28Z-17F1.5G0X100Z100远离工件M30工件掉头程序O3333G90G97T0101换外圆车刀M03S800主轴正转 800 转速G0X55移动到下刀点Z2G71U1R1采用 G71 粗车循环行走工件外轮廓轨迹G71P1Q2U0.1W0.2F100N1

16、G01X34F100Z0G03X38Z-2R2G01Z-35X48N2Z-40G70P1Q2精车外轮廓G0X100远离工件Z10014T0202换内圆车刀G0X18移动到下刀点Z3G71U1R1使用 G71 粗车循环行走工件内轮廓轨迹G71P3Q4U0.1W0.1F100N3G01X26X24Z-10Z-20N4X20G70P3Q4精车内轮廓G0Z100M30程序结束内孔O4444N10M03T0101S500主轴以 500r/min 的转速正转N20G00X15.0Z10.0快速移到定刀点N30X20.0Z0移到循环起始点N40G90X25.0Z-30.0R2.5F0.1N50R5.0N60

17、R7.5N70G00Z10.0退刀N80G00X100.0Z100.0快速退刀N90M30程序结束并返回程序头15五、作品图片16六、毕业设计总结零件的加工质量对产品的工作性能和使用寿命有着较大的影响。加工后零件质量分析，零件的尺寸精度基本得到保证，其中零件配合部分的尺寸精度较高，两个零件的配合间隙是 0.05mm，刚好配合在一起且无任何抖动现象。零件的上下表面粗糙度值有所偏大，加工精度与机床，夹具，刀具本身在制造时所产生的误差和使用中的调整误差及工件的装夹定位误差以及自己的技能水平等多方面因素有关，这些原始误差将反映到工件的表面上，形成零件的加工误差。从加工的零件可以看出，由于两个配合件需要

18、多次装夹才能完成，所以在装夹时难免会产生一定的误差，从而影响到零件的加工精度。工件在加工过程中的热变形对加工精度的影响，在车削过程中，工件的热变形主要是切削热引起的，还有选择切削用量不合理，刀具切削几何参数不当以及冷却不充分等造成的。切削用量对加工精度的影响，从零件的表面质量分析，与合理选择切削用量很有关系，选择较高的切削速度 V 适当减小进给量 f。如果切削速度越高，切削的被加工表面的塑性变形就越小，因而粗造度就越小，当进给量越大时，加工表面的残留面积就越大，而且塑性变形也随着增大，这样的表面粗造度值就越大。通过对零件的分析得出,零件表面粗造度值有所偏大，其它尺寸精度基本得到保证。之所以出现

19、这些问题与安排加工的工艺过程、刀具的质量、机床的定位、零件的装夹、定位基准的选择以扩大自己的技术水平是有关系的。可以通过合理的选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，合理的使用切削液等，都可以提高零件的加工精度。18八、八、参考文献参考文献1丁德全主编；金属工艺学；M北京；机械工业出版社；2000.32赵长明、刘万菊主编；数控加工工艺及设备；M北京；高等教育出版社；2003.103李宏胜、黄尚先主著；机床数控技术及加工；M北京；高等教育出版社；2001.7目目录录一一、加工程序加工程序 3 3二二、作品图片作品图片 6 6三三、毕业设计总结毕业设计总结 7 7四四、致谢致谢 8 8一、加工程序

20、程序备注O2222G90G97T0101换外圆车刀N03S800主轴正转 800 转速G0X55移动到下刀点Z2G71P1R1使用 G71 粗车循环行走工件外轮廓轨迹G71P1Q2U0.1W0.2F100N1G01X26F100Z0X30Z-2Z-18X36Z-34X42X48Z-44N2Z-50G70P1Q2精车外轮廓G0X100退刀换刀点Z100T0202换切槽刀G0X40移动到下刀点Z-18G01X26F0.02车槽X40远离工件G0Z100T0303换外螺纹刀G0X32到下刀点Z2G92X29Z-17F1.5加工螺纹G92X28Z-17F1.5G0X100Z100远离工件M30工件掉头

21、程序O3333G90G97T0101换外圆车刀M03S800主轴正转 800 转速G0X55移动到下刀点Z2G71U1R1采用 G71 粗车循环行走工件外轮廓轨迹G71P1Q2U0.1W0.2F100N1G01X34F100Z0G03X38Z-2R2G01Z-35X48N2Z-40G70P1Q2精车外轮廓G0X100远离工件Z100T0202换内圆车刀G0X18移动到下刀点Z3G71U1R1使用 G71 粗车循环行走工件内轮廓轨迹G71P3Q4U0.1W0.1F100N3G01X26X24Z-10Z-20N4X20G70P3Q4精车内轮廓G0Z100M30程序结束内孔O4444N10M03T0

22、101S500主轴以 500r/min 的转速正转N20G00X15.0Z10.0快速移到定刀点N30X20.0Z0移到循环起始点N40G90X25.0Z-30.0R2.5F0.1N50R5.0N60R7.5N70G00Z10.0退刀N80G00X100.0Z100.0快速退刀N90M30程序结束并返回程序头二、作品图片三、毕业设计总结零件的加工质量对产品的工作性能和使用寿命有着较大的影响。加工后零件质量分析，零件的尺寸精度基本得到保证，其中零件配合部分的尺寸精度较高，两个零件的配合间隙是 0.05mm，刚好配合在一起且无任何抖动现象。零件的上下表面粗糙度值有所偏大，加工精度与机床，夹具，刀具

23、本身在制造时所产生的误差和使用中的调整误差及工件的装夹定位误差以及自己的技能水平等多方面因素有关，这些原始误差将反映到工件的表面上，形成零件的加工误差。从加工的零件可以看出，由于两个配合件需要多次装夹才能完成，所以在装夹时难免会产生一定的误差，从而影响到零件的加工精度。工件在加工过程中的热变形对加工精度的影响，在车削过程中，工件的热变形主要是切削热引起的，还有选择切削用量不合理，刀具切削几何参数不当以及冷却不充分等造成的。切削用量对加工精度的影响，从零件的表面质量分析，与合理选择切削用量很有关系，选择较高的切削速度 V 适当减小进给量 f。如果切削速度越高，切削的被加工表面的塑性变形就越小，因

24、而粗造度就越小，当进给量越大时，加工表面的残留面积就越大，而且塑性变形也随着增大，这样的表面粗造度值就越大。通过对零件的分析得出,零件表面粗造度值有所偏大，其它尺寸精度基本得到保证。之所以出现这些问题与安排加工的工艺过程、刀具的质量、机床的定位、零件的装夹、定位基准的选择以扩大自己的技术水平是有关系的。可以通过合理的选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，合理的使用切削液等，都可以提高零件的加工精度。四、致四、致谢谢通过毕业之前所做的这次毕业设计，让我受益非浅。经过这段时间的毕业设计的学习，我对数控技术的运用有了更深的认识了解，对典型零件的加工也更加的深刻的认识，这是我对大学三年对所学的知识的

25、一个总结，它归纳了三年所学的内容，从本次的毕业设计来看，是我对以往所学知识的一个升华，从自己设计选择零件图，资料和数据的收集整理，到最后加工出零件，其间遇到了很多的问题，但就此次的毕业设计来说，是加工一个轴类零件，首先要根据零件图进行结构分析，工艺分析，精度分析毛坯余量分析，加工路线的确定，加工方法的选择，加工顺序的安排，加工工艺参数的确定，选择出毛坯适宜的加工设备，选择出定位装夹方案，合理选择刀具，并进行数学处理，编制编程，另外，还利用 CAD软件绘图，最后对加工的零件进行零件质量分析，分析零件在加工过程时所选择的工艺方案是否合理。在本次毕业设计过程中，遇到了很多的问题，许多东西开始还不太熟悉，造成零件的缺陷和不足。在设计过程中遇到不少的困难，但是社会的发展要求我们不断更新和巩固知识，我们学习的不仅某些知识，更重要的是培养我们进一步自我学习的能力，以适应社会的发展趋势和克服各种发展中所带来的困难，这次的毕业设计不仅是一次知识的检查和知识的巩固，也是一次意志的考验。总之，通过本次毕业设计的学习，我从中找到了自己的不足之处，对于即将毕业的我来说，无疑是给自己巨大的帮助，以便在近期内巩固所学的知识，在步入社会间有了一个更好的接口。以便我更好更快的适应社会的发展。感谢学校以及各位老师让我在度过三年愉快的时光。