机械毕业设计轴的机械加工工艺规程设计.doc

要全套说明书图纸的联系qq429171838手机淘宝地址： 毕 业 设 计 任 务 书 机电工程 系 数控技术与应用 专业 02级数控一 班 学生 一、 毕业设计题目 轴的机械加工工艺规程设计二、已知生产纲领 该产品年产量400件 备品率5% 废品率2%三、 设计内容和要求1.零件图一张2.机械加工工艺规程一份3.设计说明书一份4.加工成品零件一件5.各工序数控加工程序一份序 言毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个实践性学习环节,它不但是对我们四年大学学习中所学知识的一次综合性复习与考查,同时也是为以后从事的专业技术工作做准备.通过这次综合技能训练,不但培养了我们综合运用所学知识分分析和解决本专业一般技术问题的能力,而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论,基本知识和基本操作技能,同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念,经济观念,全局观念,养成了理论联系实际和严谨的工作作风,培养我们掌握设计的一般程序规程和方法.独立正确的使用技术文献资料和正确的表达自己设计思想的能力以及编写说明书的能力.我积极参加毕业设计,在设计过程中,老师和辅导老师对我给予耐心的指导和帮助,我积极查阅相关资料,到现场调查,对轴这个零件进行了认真的分析和研究,绘制设计图纸,编写工艺规程,编写说明书,正确使用技术资料,标准手册等工具书,在毕业设计过程中,虽然本人在指导老师的帮助下,对所设计的零件有初步的实习调研,但本人缺少实际工作经验,对遇到一些设计中的问题却能及时受到指导老师的优良工作作风的影响,既培养了我严肃,认真,一丝不苟和实事求是的工作作风,也培养了我独立思考和独立工作并勇于创新的能力.一个多月的毕业设计过程中,辅导老师石老师始终认真耐心的指导我毕业设计,并为我提供各种相关性资料,为我的设计奠定的坚实的基础,为我设计能顺利的完成提供了方便的条件,在毕业设计过程中,我体会到了作为设计工作者的乐趣,也认识到学海无涯的深刻含义,同时也为我以后走向工作岗位,好好工作打下了坚实的基础.通过老师的帮助,我具有了一定的制定工艺规程的能力,能综合运用数控编程加工零件,熟练掌握一般零件的数控编程方法,各种数控机床的操作.在此,对给予我大力支持和热情帮助的老师和辅助老师表示衷心的感谢,由于水平有限,因此,文中错误,不妥之处在所难免,恳请各位领导及各位老师批评指正.目 录第一章 零件的工艺分析4一 零件结构的工艺性4 二 零件的技术要求4 三 材料4第二章 零件工艺规程5一 生产类型5 二 工艺规程设计5 三 定位基准的选择6四 工艺路线的拟定7第三章 加工余量的确定10第四章 机床 夹具 刀具的选择11一 机床的选择11 二 夹具的选择12 三 量具的选择12 四 刀具的选择12第五章 切削用量及工时定额12第六章 数控加工特点程序编制15 一 数控加工特点16 二 数控程序编制16 三 数控编程的种类16 四 手工编程编制方法17 五 数控加工程序17结束语30参考文献31第一章 零件的工艺分析一、零件结构的工艺性零件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.它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一.具有良好结构工艺性的零件,能在满足使用要求的前提下,较经济地、高效地、合格地被加工出来.零件的制造一般要经过毛坏产生,切削加工,热处理,装配等阶段.进行零件结构设计时,应尽量使其在各个生产阶段具有良好的结构工艺性.零件结构工艺性的分析,可从零件尺寸和公差的标注,零件的组成要素和零件的整体结构等三方面来分析.因此,本零件的结构特点为:从零件图上可以看出,本零件属于轴类零件,从零件的整体结构上看,该零件的总长为110mm,左端是带有深3mm的花槽,且最大尺寸为24mm的对称图形,右端面为类似于阶梯孔的内孔,其中有半径为r25mm的圆弧,与34mm内孔相切,外圆有半径为r25mm的圆弧,与48外圆相切,1个宽5mm 的凸台,一个宽为4mm深40-0.1的槽,靠右端面有m481.5-7h的螺纹,此件的主要表面为48-0.03-0.0634+0.020,其表面粗糙度为1.6,其余部分为3.2.二、零件的技术要求:零件的技术要求包括尺寸精度,形状精度,位置精度,表面精糙度及其它要求.如零件的设计所示,从零件图上可以看出,几个主要加工表面1.零件的右端面外圆柱和内圆表面:表面粗糙度要求为1.6,同轴度要求为0.02,对左端面有垂直度要求,右端面为此零件的主要设计基准.2.铣花槽有对称度要求0.02另外还有下列一些技术条件要求:1、零件属于自由锻件;2、gb/t1804-f3、hb220250三、材料：该材料选择碳钢45号钢.热处理后布氏硬度达到hbr20-3545号钢主要成份:单位%csimn0.42-0.500.17-0.370.500.80 表1.1从资料可以看出45号钢含碳量大于0.4%经过热处理可以提高零件的强度硬度.第二章 零件工艺规程一、生产类型零件生产纲领 n=qn(1+%+%)其中:q:零件产品产件量(件/年):零件的废品率:零件的备品率n:每台产品中该零件数量(件/台)二、工艺规程设计1.确定零件毛坯制造形式影响毛坯制造形式的因素(1)零件材料工艺制造形式材料的工艺性,零件对材料组织和性能要求.(2)零件的结构及外型尺寸(3)零件生产纲领(4)现有生产条件及发展前途(5)零件对毛坯精度表面粗糙度和材料机械性能的要求根据零件材料的工艺性及零件对材料组织的要求我的课题件所造毛坯为自由锻件2.毛坯的技术要求该零件毛坯符合国标毛坯的技术要求应符合国家使用标准3.工序及集中与分散的选择工序集中:就是零件的加工工序集中为少数几道工序内完成,而每一道工序加工内完成.工序分散:它与工序集中相反,工序数量多,且每一道工序少.在制定工艺路线时,选定了各种面的加工方法同时确定了阶段划分以后,将同阶段中的各个加工表面组合成若干个工序,组合时可采用集中或分散原则.在拟定工艺路线时,工序集中或分散主要取决于零件的生产规模结构特点及技术要求,由于该课题件所选择是中批生产且车间的设备人员配制和实际生产能力等诸方面因素综合考虑.（1）该零件划分的原则为工序集中（2）工序集中的优缺点 采用高效专用数控设备和工艺装备,生产效率高 工序数目少,每道工序内容多 减少工件安装次数,易于保证零件间各表面位置精度 减少设备数目,操作人员及车间面积 可缩短工时,生产周期,简化生产计划 由于采用高生产率设备和工艺装备操作,调整维修生产设备工作量大,操作人员技术要求高.三、定位基准的选择定位基准的选择是否合理,直接影响工件的位置精度和加工效率总基准选择主要是研究加工中表面间相对位置,精度及其操作方法定位基准的合理选择对保证零件精度安排加工顺序有决定性的影响,定位基准的作用主要是为了保证零件各表面之间相互位置精度定位基准有粗基准和精基两种,同时选择定位基准时应力求与原始基准重合.即:力求设计基准工艺基准和编程基准重合.目的是为了减少误差,并尽可能减少安装次数,从而提高位置精度.（一）精基准的选择1.基准重合原则:就是尽可能选用设计基准作为定位基准.这样可以避免定位基准与设计不重合而引起的定位误差2.基准统一原则:位置精度要求较高的某些表面加工时,尽可能选择统一的定位基准.这样有利于保证各加工表面的位置精度.3.自为基准原则:当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时,选择加工表面本身作为定位基准.4.互为基准原则:为了使加工面间有较高的位置精度,以为了使其加工余量小而均匀,可采用反复加工,互为基准的原则.5.保证工件定位基准,夹紧可靠,操作方便的原则（二）粗基准的选择1.选择非加工表面为粗基准2.选择要求加工余量均匀的表面为粗基准3.对于所有表面都要加工的零件,应选择余量和公差最小的表面作粗基准,以避免余量不足而造成废品.4.选取光洁,平整,面积足够大,装夹稳定的表面为粗基准.5.粗基准只能在第一道工序中使用一次,不能重复使用.根据以上定位基准的选择原则,该零件的粗基准为毛料的外圆,精基准为左端面外圆和左端面.四、工艺路线的拟定拟定工艺路线的主要内容,除选择地位基准外,还应包括选择各加工表面的加工方法,安排工序的先后顺序,确定工序的集中与分散程度以及选择设备与工艺装备等,是制定工艺规程的关键阶段.（一）表面加工方法的选择1.正确的选择加工方法,应了解各种方法的特点,掌握加工经济度及经济粗糙度的概念.加工经济精度是指在正常加工条件下,所能保证的加工精度,经济表面粗糙度,是指零件选择了某种方法后,得到的质量等级(用公差等级表示)2.选择加工方法时考虑的因素满足同样精度要求的加工方法有若干种,在选择时应考虑以下因素:（1）工件材料的性质（2）工件的形状和尺寸（3）生产类型及考虑生产率和经济性问题（4）具体生产条件,机床选择的合理性（5）充分考虑利用新工艺,新技术的可能性,提高工艺水平（6）特殊要求（二）加工顺序的安排 1.机械加工工序的安排原则（1）先加工基准面选为精基准的表面应安排在起始工序进行加工,以使尽快为后续工序的加工提供精基准.（2）划分加工阶段工件的加工质量要求较高时,都应划分阶段.一般分为粗加工半精加工精加工 三个阶段.粗加工是从毛坯上去除较多的余量,所达到的精度和表面质量较低.半精加工阶段是在粗加工之后精加工之前进行.精加工阶段是从工件上去除较少的余量,所得到精度和表面质量比较高.在加工精度和表面质量要求较高时,工件可在精加工后进行光整加工,还可对工件进行超精密加工.划分加工阶段的原因: 保证加工质量 有利于合理使用设备 便于安排热处理工序,使冷,热加工工序配合得更好 便于及时发现毛坯缺陷 精加工,光整加工安排在后,可保证精加工和光整加工过的表面少受磕碰损害根据上述各方面的分析,同时结合实际情况.此零件的毛坯外形,尺寸与零件相差不大,所以其加工阶段可以划分为:粗加工半精加工精加工（1）先面后孔（2）次要加工表面可穿插在阶段间进行加工2.热处理工序的安排热处理是用于提高材料的力学性能,改善金属的加工性能以及消除残余应力.最终热处理的目的是提高力学性能.如:调质淬火,渗碳淬火等都属于最终热处理.预备热处理的目的是改善加工性能为最热处理作好准备和消除残余应力.如正火,退火和时效处理等.此零件由于几何形状复杂,热处理变形大,热处理后硬度hrc56因此热处理后不能进行切削加工,只能进行磨,研磨,达到尺寸要求及表面粗糙度.在热处理前进行粗加工,去除较多余量.3.辅助工序的安排辅助工序的种类较多,包括检验,去毛刺,倒棱,清洗,防锈,去磁及平衡等.检查工序应安排在:（1）粗加工阶段结实后（2）重要工序前后（3）送往外车间加工的前后,如热处理工序前后（4）全部加工工序完成后（三）工序与工步的划分1.工序的划分在数控机床上加工零件,工序可以比较集中,在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序.这就要根据零件图样,考虑被加工零件是否可以一台数控机床上完成整个零件的加工如不能,则应对零件的加工工序进行划分.一般工序划分有以下几种方式:(1)按零件装卡定位方式划分工序由于每个零件的结构形状与表面的技术要求不同,所以其定位方式也各有差异.一般加工外形时,以内形定位;加工内形时,又以外形定位.(2)按粗精加工划分工序根据零件的加工精度,刚度和变形等因素来划分工序时,可按粗精加工分开的原则来划分工序,即先粗后精.(3)按所用刀具划分工序在一次装夹中,尽可能能同一把刀具加工出尽可能加工出可能的所有部位.这样可以减少换刀次数,压缩空程时间,减少定位误差.2.工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑:（1）同一表面按粗加工,半精加工,精加工依次完成,或全部加工表面按先粗后精加工分开进行.（2）对于既有铣面又有镗孔的零件,可先铣面后镗孔.这样可减少变形引起的对孔的精度影响.（3）按刀具划分工步.可以减少换刀次数,提高加工效率.提高上述对工艺路线拟定的各方面分析,和对现场的具体生产条件的考虑.大体加工过程为:车削-铣削这样安排,可使在车削加工过程中,零件有较好的刚性,且工序都相对集中,有利于组织生产,而且铣削安排在车削加工后,可使铣磨加工有较高的定位基准.容易保证铣磨的位置精度.具体工序安排如下:工序0下料工序05热处理正火hb196-220工序10粗车外圆工序15粗车内孔工序20中间检验工序25热处理hb220-250工序30精车工序35铣加工工序40打毛刺工序45洗涤工序50最终检验本零件工序30还可按刀具的不同可分为以下工步:工步01精车外圆(90仿形车刀)工步02切槽(包括2个退刀槽)、(4mm切断刀)工步03车m481.5-7h的螺纹(60螺纹刀)第三章 加工余量的确定机械加工余量对于工艺过程有一定的影响,余量不够.不能保证零件的加工质量,余量过大,不但增加机械加工劳动量,而且浪费材料与刀具,而增加了成本,固此必须合理的安排加工余量.加工零件的轴向尺寸设计采用图表,经验和计算相结合的方法,选取加工余量,并对一些余量进行校核,修改.因工序基准与设计基准不重合需要进行尺寸换算(即用工序尺寸图表计算)径向尺寸余量由最终检验估算而出,从精加工的最后一道工序尺寸,依次向前推算,直至推算到毛坯尺寸,公差范围查表得出.主要表面加工方案加工表面加工方案余量(mm)外圆粗车2.5精车1.5内孔粗车2.5内孔精车1.2表3.1工序10与工序15中加工本零件的主要表面查表可得,精车外圆余量为1.5mm,精车内孔余量为1.2mm.2、机床规格与工件的外形尺寸机适应3、与现有加工条件相适应,如设备负荷的平衡状况等对零件与机床的各方面综合分析,此零件的加工设备确定为主,完成大部分的外圆柱表面的切削加工及镗孔的加工.并根据工序内容的不同也选用数控铣床磨床等加工设备.二、夹具的选择要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定.要协调零件和机械坐标系的尺寸关系,尽量选择通用夹具和专用夹具,来保证零件的加工精度和缩短准备时间.三、量具的选择主要根据生产类型和所检验的精度来选择.一般选择通用量具,对于尺寸精度要求高,测量不方便的均选择专用量具.这样测量,测量准备,直观方便,同时也提高了生产效率,保证了加工质量.四、刀具的选择在考虑切削用量三要素后,优先选用通用刀具.1.车外圆:选用90度仿形车刀2.切 槽:选用切断刀 刀宽4mm3.内 孔:钻头 20.54.车内孔:镗孔刀5.铣成形面:立铣刀 刀具直径36.钻孔:钻头6.87.铰孔:铰刀78.铣螺纹:螺纹铣刀第五章 切削用量及工时定额一、确定切削用量及基本时间tj辅助时间tf(一)车加工条件包括:(1) 工件材料:45号钢(2) 机床:cak6150p(沈阳第一机床厂)(3) 夹具:三爪卡盘(4) 刀具:yt15端面车刀,刀杆尺寸16*25查表10-8:kr=90,查表10-5;kr =30查表10-6;s=0查表10-7;=2.0;p=2mm;=0.5m/r;车刀耐用度t=60min;v=0.910.811.25=1.78m/s (5.1)确定机床主轴转速:=10.96r/s=654(r/min) （5.2）取机床实际转速=755r/min 无级变速机床不计算 （5.3）实际切削速度:=106.79r/min=1.78(m/s) (5.4)校验机床功率:查表5-9,表5-10,公式5-1主切削力:fz=papfkfz=196220.51=1962(n)（5.5）切削功率:pm=fzvw10-3=19621.9710-3=3.865(kw)（5.6）取机传动效率=0.8，则消耗总功率为:3.865/0.8=4.83kw而cak6150p(沈阳第一机床厂)主电机功率为5kw因此机床功率能完全满足要求.与的计算相表6-1（1）车端面=0.22min=13.2(s) (5.7)=3.3(s) (5.8) （2）车外圆分两次走刀p1=2.5mm;p2=1.5mm;f=0.5m/r查表5-1,v=1m/s查表5-3.取=60=60=367.46(r/min) (5.9)取=460(r/m)=75.11r/min=1.25(m/s) (5.10)=1.53min=91.8(s) (5.11)=25%=22.95(s) (5.12)（3）钻20.5孔刀具：材料yt15、钻头20.5，查表4-9。p=9mm f=0.2m/r,v=0.5m/s查表5-14。=60=466(r/min) (5.13)取=475r/min=0.51(m/s) (5.14)=0.574min=34.44(s) (5.15)=25%=8.61(s) (5.16)（4）镗内孔刀具：yt15端面车刀，刀杆尺寸1665查表10-8：kr=75;kr=10；0=10；s=0；=2.0分两次走刀p1=2.5mm;p2=2mm;v=1m/r=60=60=1405(r/min) (5.17)取=1500r/min=10.68(m/s) (5.18)=0.26min=15.6(s) (5.19)=20%=3.12(s) (5.20) 工序35 铣加工轮廓：（1）加工条件：kvc650（三轴加工中心） （2）真柄立铣刀d0=3mmz（3）切削用量：p=4mm;e1=4mm;e2=2mm;fz=0.1mm/z(表-12)v=0.5m/s(表5-11)=60=60=3185(r/min) (5.21)取=3200r/min=0.50(m/s) (5.22)=15(s) (5.23)=25%=5(s) (5.24) 正确的选择切削用量,对提高切削效率保证必要的刀具耐用度和良好的经济性以及加工质量,具有重要作用.时间定额是在一定技术条件下制定出来的完成单件或当中一道工序所需要的时间，是计算产品成本和经济度核算的依据之一,因此必须正确确定工时定额,过高过低的功用都不利于生产.第六章 数控加工特点及程序编制一、数控加工特点1.采用数控机床可以完成零件的加工精度,稳定产品质量.2.数控机床可以完成普通机床难以完成的零件加工.3.采用数控机床比普通机床生产率高.4.数控机床可实现一机多用.5.采用数控机床有利于计算 控制 管理,为实现生产自动化创造了条件.6.缺点:成本比普通车床高十几倍.二、数控程序编制1.分析零件图2.确定加工工艺过程3.数值计算4.编制加工程序5.对加工程序进行校验6.修改和首件试切7.对零件进行加工三、数控编程的种类数控编程一般分为手工编程和自动编程两种.1.手工编程手工编程就是由分析图样,确定工艺过程,数值计算,编写零件轼工程序,制备控制介质到程序校验,都是由人工完成的.2.自动编程自动编程即用计算机编制数控加工程序的过程.本零件形状简单,用手动编程即可完成程序编制.四、手工编程编制方法1.绝对值编程绝对编程是根据预先设定的编程原点,计算出绝对坐标值,进行编程的一种方法.采用绝对值编程,首先要指出编程原点的位置,并用地址x,y,z进行编程.2.增量值编程增量值编程是根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法,采用增量编程时,用地址u,v,w代替x,y,z进行编程.3.混合编程绝对值编程与增量编程混合起来进行编程的方法,叫混合编程,编程时也必须先设定坐标原点.由于本次设计课题件外行结构简单,易于计算,因此用手工编程.五、数控加工程序1.精车外圆(粗车外圆)01111n1 g99n2 t0101(90仿形刀)n3 g50 t5100n4 m42n5 m30n6 g0 x150. z200.n7 x65. z5.n8 #1=4n9 g0 x48.+#1 z2.0n10 g1 z-13.5 f0.3 n11 g03 x40.+#1 z-27. r25.n12 g01 z-35.n13 x48.+#1n14 z-53.254n15 g03 x42.+#1 z-57.127 r4.n16 g02 x36.+#1 z-61 r4.n17 g1 z-65n18 x42.+#1n19 z-70.n20 g02 x42.+#1 z-87. r15.n21 g01 x48.+#1n22 z-102.5 (在粗车时z-102.5改为z-114.)n23 x50.+#1n24 g0 x65.n25 g0 z3.0n26 #1=#1-1n27 if #1ge0 goto9 (在粗车外圆时#1ge0改为#1ge2)n28 g0 z200n29 x200n30 m5n31 m302.切槽01112n1 g99n2 t0202 (切刀宽为4mm)n3 g50 t5200n4 m42n05 m03n6 g0 x100. z200.n7 x50. z-15.5n8 g01 x48.2 f2.n9 x44. f0.1n10 g04 x1n11 g01 x48.3 f0.1n12 g0 x60n13 z-44.n14 g01 x48.2 f1n15 x40. f0.1n16 g04 x1.n17 g01 x48.3 f0.1n18 g0 x100.n19 z200.n20 m5n21 m303.粗车内孔(精车内孔)01113n1 g99n2 t0303(内孔车刀)n3 g50 t5300n4 m42n5 m30n6 g0 x100. z200n7 x19.5 z3.0n8 1g71 p9 q14u-0.4 w0.1 d0.4 f0.3 n9 g0 x34.01n10 g01 z-15.0941n11 g03 x25. z-27. r25n12 g01 z-45n13 x19.5n14 g0 z3.0n15 /g70 p9 q14n16 g0 z200n17 x200n18 m5n19 m304.车螺纹01114n1 g99n2 t0404n3 g50 t5400(螺纹刀)n4 m43n5 m3n6 g0 x100. z5.n7 x53. z3.n8 x50.n9 g92 x45. z-13. f1.5n10 x47.5n11 x47n12 x46.8n13 x46.6n14 x46.4n15 x46.35n16 x46.35n17 g0x60.n18 z5.n19 x100.n20 m5n21 m305.铣椭圆01115n1 m6 t1 (10立铣刀)n2 g0 g90 g55 x0 y0n3 g43 z200. h1n4 m3 s2000n5 #3=5n6 #4=2n7 g0 x40 y0 n8 z-#4n9 #2=0 n10 #5=24+#3*cos#2n11 #6=16+#3*sin#2n12 g1 x#5 y#6 f300n13 #2=#2+0.5n14 if #2le360 goto10n15 g1 x40 f1000n16 #4=#4+2n17 if #4le8 goto7n18 g0 z200.n19 y300n20 m5n21 m306.铣花槽1116n1 m6 t2 (3键槽铣)n2 g0 g90 g55 x0 y0n3 g43 z200 h2n4 m3 s3200n5 g0 x0 y12.0603n6 z2.0n07 #1=0.5n08 g01 z-#1 f100n9 g02 x3.25 y9.9593 r3.5n10 g03 x7 y7.7942 r3.5n11 g02 x10.25 y2.1651 r3.5n12 g03 x10.25 y-2.1651 r3.5n13 g02 x7 y-7.7942 r3.5n14 g03 x3.25 y-9.9593 r3.5n15 g02 x-3.25 y-9.9593 r3.5n16 g03 x-7 y-7.7942 r3.5n17 g02 x-10.25 y-2.1651 r3.5n18 g03 x-10.25 y2.1651 r3.5n19 g02 x-7 y7.7942 r3.5n20 g03 x-3.25 y9.9593 r3.5n21 g02 x0 y12.0603 r3.5n22 #1=#1+0.5n23 if #1le3 goto8n24 g01 z2.0n25 g0 z200n26 y300n27 m5n28 m307.中心孔01117n1 m6 t3 (2中心钻)n2 g0 g90 g55 x0 y0n3 g43 z200 h3n4 m3 s1000n5 g0 x17.5 y0n6 g98 g81 x-17.5 y0 z-0.5 r1.0 f50n7 x0 y0n8 x17.5 y0n9 g80n10 g0 z200n11 m5n12 m308.钻孔01118n1 m6 t4 (6.8钻头)n2 g0 g90 g55 x0 y0n3 g43 z200 h4n4 m3 s800n5 g0 x-17.5 y0n6 g98 g83 x-17.5 y0 z-5.5 q0.5 r1.0 f50n7 x17.5 y0n8 g80n9 g0 z200n10 y300n11 m05n12 m309.钻孔01119n1 m6 t5 (7钻头)n2 g0 g90 g55 x0 y0n3 g4