连接杆数控加工工艺设计及编程论文

1 学生毕业论文 题目： 连接杆 数控 加工工艺设计及编程 姓 名 学 号 系 (部 ) 机电工程系 专 业 数控技术及应用 指导教师 开题时间 完成时间 2 毕业设计任务说明书 一、 设计课题 连接杆 数控 加工工艺设计及编程 二、 设计任务及要求 要求：独立完成设计中的各项内容。 任务： 1、设计说明书一份 2、设计零件的数控加工工艺 3、典型工序的工装设计 4、数控加工工序卡片 5、数控加工程序 6、用 件绘制接合子轴的零件图 三 、本课题的作用及意义 连接杆的作用是起连接两个运动单元、传递很大的扭距力。在动力的旋转带动下获得传动力矩，并能保证反向传动精度和轴向刚度。由于连接杆精度等级较高，一般为 8 级，在结构方面含平面、孔以及对称结构，因此，以连接杆为加工对象，通过分析其加工工艺并编写数控加程序，设计夹具，能够使设计者全面地了解数控加工工艺设计及编程的全过程，提高学生的理论知识和实践能力，为我国的数控技术的发展和工业中的发展培养人。 四、参考资料 1、数控加工工艺与编程 2、机械零件课程设计 3、 件书籍 4、 机械零件设计手册 5、机械制造工艺学等 3 目 录 前言 摘要 . 9 第 1 章 绪论 . 10 1、 数控加工工作原理 . 10 2、 数控编程及其发展 . 11 工编程 . 11 动编程 . 11 第 2 章 加工方案的拟定 . 12 1、 材料毛坯的选择 . 12 坯材料的选择 . 12 坯类型的选择 . 12 2、 机床的选用 . 12 3、 装备的选择 . 13 具的选择 . 13 具的选择 . 14 削液的选择 . 15 位与夹紧 . 15 4、 切削用量的选择 . 16 第 3 章 零件 的加工 . 17 1、 工艺分析 . 17 . 17 4 . 17 2、 零件机械加工工艺过程卡片 . 18 3、 零件的加工工序卡片 . 23 4、程序的编写 . 30 5、铰链式钻模夹具图 6、零件图 7、立体图 设计总结 . 38 参考文献 . 39 谢辞 . 40 5 连接杆加工工艺设计及编程 摘要： 连接杆加工技术的演变是一个持续不断的过程，成功的解决方案取决于对许多要素细致且广泛的分析，例如零件的工艺分析、加工工艺过程、设备要求、毛坯的选择、精度的要求等等，没有一个单一 的标准方案可以满足所有应用要求，所有方案都是根据不同的应用领域量身定制的。连接杆需要经过几个不同的工序才能完成，锻件毛坯或铸件毛坯对加工工艺也有不同的要求。制造商对工艺的满意度取决于他对连接杆单位生产成本、产量和投资成本的评估。 连接杆本身是机床夹具零件刀具所构成的工艺系统中最薄弱的环节，零件的不稳定性总是会影响到最小工序时间和加工质量的一致性。这对开发和设计刀具、刀片以及相应的应用技术带来了很高的要求。它意味着优化切削刃的分布以实现切削力平衡、优化提高针对不同类型表面的切削参数，从而使切削平顺而无振 动等等。 关键词 ：零件的工艺分析；机加工工艺路线确定；连接杆的加工工艺过程 6 第 1 章 绪论 数控机床是按照事先编制好是数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。数控程序除了能保证加工出符合图样要求的合格零件外，还应该充分地发挥、利用数控机床的各种功能，使数控机床能安全、可靠、高效地工作。 1、数控加工的工作原理 数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控 制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件 机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转 换和放大处理，然后又传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。 2、数控编程及其发展 数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上； 最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。 工编程 7 手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出差机会较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编制程序。 动编程 自动编程有两种： 置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检查等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出 零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，将加工程序直接 通过 方式送入数控机床，指挥机床工作。 第 2 章 加工方案的拟定 8 1、毛坯的选择 坯材料的选择 轴类零件的毛坯通常用圆钢和锻件。阶梯轴直径较大时，多采用锻件，以节省材料，阶梯轴直径较小时，可采用圆钢。当需要毛坯有较高综合的机械性能时，应采用锻件。由于连接杆阶梯轴直径较大，所以使用锻件。连接杆 的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的 小型曲轴，采用模锻 ;单件小批的中大型曲轴，采用 模锻 ； 本课题 连接杆 采用 大批量 生产，所以用 模 锻 件 。 2、机床的选择 因为连接杆是机械加工中的一种常见轴类零件，首先应该选择数控车床加工，机床的型号选定为 臂钻床、 4轴加工中心 作未稳定可靠，定位精度和重复精度较高，适用于加工轴类，套类和盘类等精度要求较高的零件。 主要参数：车床床身最大回转直径 500板上的最大回转直径 350最大车削直径 400大车削长度 1000轴最大行程 030轴转速范围 40架刀位数 8 快速移动速度： 6m 轴 20（ 40） m 电机功率 15位精度 轴 复定位精度 轴 套数控系统为 、装备的选择 9 具选择 硬三爪卡盘、软三爪卡盘、短心轴、分度头 、 可卸 式钻模夹具 。 具的选择 刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高，耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。经过查表本加工的刀具如表格所示。 加工的刀具表格 序号 刀具编号 刀具规格名称 加工表面 1 90 外圆车刀 粗精 车 外圆表面和端面 2 25钻孔 3 加工端面槽 孔车刀 车孔 5 加工 596 面车刀 加工 182的槽 7 17钻定位孔 4X 17 40加工六面 9 心钻 钻中心孔 10 具的选择 根据上连接杆的尺寸规格，所需要的量具要游标卡尺、游标深度尺 、内外径千分尺 。 游标卡尺如图所示 游标深度卡尺如下图所示 削液的选择 切削液具有：能及时而迅速的降低切削区的温度；润滑液能湿润到刀具与工件及切削之间，减少摩擦和粘结 ，降低切削阻力；使切屑或磨料粒子被冲洗而离开刀具和工件的加工区，以防它们相互粘结及粘附在工件，刀具和机床上妨碍；也有一 11 定的防锈性能，可部分取代工序间防锈。根据零件技术要求，选择乳化液来作为冷却液。 位与夹紧 在粗车加工时，都用 软 三爪卡盘夹紧外圆，在精车时为了提高精度，先是精车右端的端面，由于连接杆精度要求较高的是 尺寸精度要求 0 轴度，所 以在精车右端面 后钻中心孔。在精车右端面使采用一夹一顶的方法来 保证他们的精度，在精车左端时，由于右端的外圆表面比较短，不利于夹紧，所以在精加工左端面时，用心轴和顶尖的方法来加工。 4、切削用量的选择 切削用量包括主轴转速 (切削速度 )、切削深度或宽度、进给速度 (进给量 )等。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经经性和加工成本；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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合盒铣刀加工铸铁 (190 260的切削速度为 45 一 90m 0m 后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡片中 (若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速 )。 n 1000 D 确定进给速度时， 根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿 12 进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。 fV=nf=nf 加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可选 8 10精加工时，背吃刀量取为 0 5 2加工时，背吃刀量取为 过查表本加工的切削用量参数如表格所 示。 切削用量参数表格 刀具编号 加工 内容 主轴转速S/（ r/ 进给量f/( r) 背吃刀量pa/01 粗精车外圆表面和端面 800 中心孔 800 00 六方 500 25500 定位孔 4X 1700 3525600 0. 1 13 15 端面槽 500 第三章 零件的加工 1、零件的工艺分析 件的功用分析 连接杆的作用是起连接两个运动单元、传递很大的扭距力。在动力的旋转带动下获得传动力矩，并能保证反向传动精度和轴向刚度。由于连接杆精度等级较高，一般为 8级，在结构方面含平面、 孔以及对称结构，因此，以连接杆为加工对象，通过分析其加工工艺并编写数控加程序。 件技术条件分析 1） 连接杆是为支撑传动零件，传动扭矩，承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。同轴外圆 ）205 m。 2）台阶孔的公差等级达到了 3）以 205 4）以 5） 以 205 6）以 205 的同轴度为 7）以 205 7的位置度为 14 8）另外此零件有多处倒角和倒圆角，分别位于工件两端以及孔内。 9） 5度的锥面的要求与基准 轴度误差小于 10）锐边到钝，表面镀锌 15 零件机械加工工艺过程卡片 工厂名 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 1 页 材料牌号 毛坯种类 模 锻件 毛坯外形尺寸 25783毛坯可制作数 1 每台件数 1 备注 1 工序号 工序名称 工序内容 车间 定位 夹紧 工艺装备 工 时 准终 单件 1 下料 模锻余量为 4 2 热处理 正火 3 车 车右端面见平 外圆 三爪卡盘 10S 4 钻孔 钻 2 倒内角 外圆 三爪卡盘 6 车 车外圆 0 车台阶 0 角 外圆 三爪卡盘 1 车 车端面 外圆 三爪卡盘 28S 16 零件机械加工工艺过程卡片 工厂名 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 2 页 材料牌号 毛坯种类 模 锻件 毛坯外形尺寸 257 83毛坯可制作数 1 每台件数 1 备注 1 工序号 工序名称 工序内容 车间 定位 夹紧 工艺装备 工 时 准终 单件 5 车 车右端面 定长 、 车外圆 外圆 软三爪卡盘 2 粗车 车 35 外圆 软三爪卡盘、 1 粗车 车外圆 外圆 软三爪卡盘、顶尖 2 粗车 车端面槽 179 外圆 软三爪卡 盘、顶尖 117 零件机械加工工艺过程卡片 工厂名 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 3 页 材料牌号 毛坯种类 模 锻件 毛坯外形尺寸 257 83毛坯可制作数 1 每台件数 1 备注 1 工序号 工序名称 工序内容 车间 定位 夹紧 工艺装备 工 时 准终 单件 精车 车 40S 1 精车 车外圆 ，精车端面 到合格 尺寸 并倒直角、圆角 外圆 软三爪卡盘 、顶尖 18 零件机械加工工艺过程卡片 工厂名 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 4 页 材料牌号 毛坯种类 模 锻件 毛坯外形尺寸 257 83毛坯可制作数 1 每台件数 1 备注 1 工序号 工序名称 工序内容 车间 定位 夹紧 工艺装备 工 时 准终 单件 1 铣削 铣六方 心轴 分度头、顶尖 加工 中心 10 钻孔 钻 4X 17钻模夹具 摇臂 钻床 819 零件机械加工工艺过程卡片 工厂名 机械加 工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 5 页 材料牌号 毛坯种类 模 锻件 毛坯外形尺寸 257 83毛坯可制作数 1 每台件数 1 备注 1 工序号 工序名称 工序内容 车间 定位 夹紧 工艺装备 工 时 准终 单件 1 钳 去毛刺 虎钳 锉刀 1 检验 按图纸要求检查 1 镀锌 按图只要求镀一层 入库 20 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 1 检验 45 号钢 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号 模 锻件 备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分 ) 夹具编号 夹具名称 切削液 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 检验：对毛坯进行综合检查，是否合乎图纸工艺要求 多次 2 3 4 5 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（ 日期） 21 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 2 车 45 号钢 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号 模 锻件 备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分 ) 40具编号 夹具名称 切削液 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 车右端面 00 60 多次 2 打中心孔 00 60 3 钻 孔 00 60 4 车台阶 倒角、倒内孔角 、切槽 00 50 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 22 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 3 车 45 号钢 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号 模 锻件 备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分 ) 60 夹具编号 夹具名称 切削液 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 调头、 车端面定长 00 60 多次 2 车 内孔 600 60 3 车外圆 79 59尺寸并倒角 500 60 4 采用端面车刀车端面宽槽 500 60 5 车孔到合格尺寸并倒角、车外圆和端面到合格尺寸并倒角 500 40 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 23 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 4 铣 45 号钢 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号 模 锻件 备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分 ) 加工中心 40 夹具编号 夹具名称 切削液 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 铣六方 加工中心 600 60 多次 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 24 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 4 钻 45 号钢 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号 模 锻件 备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分 ) 摇臂钻 夹具编号 夹具名称 切削液 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 钻 4X 17孔 可卸式 钻模夹具 500 60 多次 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期）