数控毕业设计轴类零件的加工及工艺分析.doc

镇江高等职业技术学校毕 业 设 计 (论 文) 轴类零件的加工及工艺分析shaft machining and process analysis系 名： 机 电 系 专业班级： 数控0728 学生姓名： 仲 津 津 学 号： 072803523 指导教师姓名： 蔡 老师 指导教师职称： 老师 2012 年 4月引 言毕业设计与论文写作是学生走向社会在学校要完成的最后一项任务，因此，每个学生都想做好毕业设计，交一篇高质量的毕业论文并完成令人满意的答辩。毕业设计与论文写作需要专业知识、钻研精神，更需要端正的学风、文风，当然也需要起码的文字表达能力。开拓精神、严谨的治学态度和良好学风是学习的根本，而方法、技巧和途径也是不可忽视的组成部分。毕业设计（论文）作为我们在校期间一次较为系统的工程训练，可以得到以下几方面的能力培养：（1）我们必须仔细了解零件结构，认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用autocad软件的能力。（2）制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。这对以前学习过的知识的复习,也是以后工作的一个铺垫。（3）在这个设计过程中,我们还必须考虑工件的安装和夹紧.安装的正确与否直接影响工件加工精度,安装是否方便和迅速,又会影响辅助时间的长短,从而影响生产率,夹具是加工工件时,为完成某道工序,用来正确迅速安装工件的装置.它对保证加工精度、提高生产率和减轻工韧动量有很大作用。这是整个设计的重点,也是一个难点。毕业设计的指导思想是面向经济建设、面向生产实际、坚持教学要求，努力实现教学、科研和生产三方面的有机结合，进一步加强理论和技能的培养，使我们具备一名工程技术人员应有的思想水平和高尚的道德品质，认真负责、求实创新、科学严谨的态度，脚踏实地、勇于进取的精神。让我们懂得了学无止境，从而培养我们虚心学习，团结合作的优良作风。愿我们以这次毕业设计为契机，努力提高自己，向学校、老师递交一份满意的答卷。目 录第一章 设计概要51.1 设计题目及目的51.2 选用设计软件5第二章 实体设计62.1 caxa平面图的绘制62.2 零件实体的构造7第三章工艺分析113.1 零件工艺分析113.2 刀具的选择113.3 刀具卡片123.4 确立工件的定位与夹具方案123.5 确定走刀顺序和路线133.6 切削用量的选择163.7 数控加工工艺文件的填写163.8 保证加工精度的方法18第四章数控加工程序18第五章 零件仿真加工245.1 仿真软件简介245.2 仿真加工过程25结论31致谢32参考文献33 轴类零件的加工及工艺分析专业班级：0728 学生姓名：仲津津指导教师：蔡雪 职称：摘要： 要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。关键词： 刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。 shaft machining and process analysisabstract：if the nc machining process analysis and specific parts of the processing, the numerical control processing technology is introduced briefly, and then according to part drawing for nc machining of. first, according to the parts of the material processing, cutting and other factors related to the selection of tool and tool holder and the contour of the part characteristics to identify 7knives respectively cylindrical roughing tool, the outer circle and fine turning, grooving cutter, thread cutter, boring cutter, inner groove cutter. in second, parts of the map graphics programming, this part for the shaft parts, contour line, by arc and thread form, parts of which should be boring a hole, in the process, the workpiece needs to turn around again third, drilling boring, drilling tool early before returning to the reference point, to hole center as a knife point, the position of a tool to find it, so that the cutting and tool change coincide.key words：tool to determine, cutter route choice, cutter knife point, a workpiece positioning.第一章 设计概要1.1 设计的目的1.1.1设计题目：轴类零件的加工及工艺分析1.1.2计目的：本次毕业综合实训实践项目为轴类零件的加工及工艺分析，用所学理论知识和实际操作知识，在工作中分析问题、解决实际问题的能力同时达到对我们基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、及其加工精度、刀具机床的选用、刀具补偿，工件的定位与装夹的分析等。同时提高我们编写技术文件、编写数控程序、仿真数控机床操作的独立工作能力。1.2 选用设计软件1.2.1本课题二维图选用：caxa电子图表 实体图选用：caxa制造工程师2008 仿真加工用:斯沃仿真软件第二章 实体设计2.1 caxa平面图的绘制2.1.1 软件简介我们采用caxa电子图版2007绘制，caxa电子图板2007打造了全新软件开发平台，多文档、多标准以及交互方式上带来全新体验，而且在系统综合性能方面进行了充分改进和优化，对于文件特别是大图的打开、存储、显示、拾取等操作的运行速度均提升100%以上，undo/redo性能提升了十倍以上，动态导航、智能捕捉、编辑修改等处理速度的提升，给用户的设计绘图工作带来流畅、自如的感受。而且依据中国机械设计的国家标准和使用习惯，提供专业绘图工具盒辅助设计工具，通过简单的绘图操作将新品研发、改型设计等工作迅速完成，提升工程师专业设计能力。2.1.2 软件界面介绍 caxa电子图版工作界面 2.1.3 利用该软件作此图的平面图2.2 零件实体2.2.1 零件主体的实体化我们这里使用caxa数控车2008来进行实体，首先选择工作界面，打开软件后，点击软件的左下角的命令，然后出现一个界面如下 然后右键点击平面xy，创建草图，绘制如下图的封闭图形完成上图之后，点击菜单栏里的 按钮，完成实体创建。如下图： 2.2.2 在右端创建螺纹利用公式曲线来创建螺纹，点击 按钮，出现如下图所示的界面 将参数x=12*sin(t)y=12*cos(t)z=0.239*t设置好之后点击按钮，完成如图的曲线，单击，在曲线的一端创建一个平面，在此平面内绘制一个等边三角形，如图：，退出草绘，选择导动除料，完成实体创建，如下图：至此，整个零件的实体完成。第三章 工艺分析工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件应充分。识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合理性，所以我们要保证良好的零件结构。工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。编制加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。3.1零件工艺分析零件结构分析1.如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为60mm*122mm零件技术要求分析小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按gb1804-m，热处理，调质处理，hrc25-35，未注粗糙度部分光洁度按ra6.3，毛胚尺寸60mm*122mm。加工难点及处理方案分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案：1. 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。2. 在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工-超精加工方案。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度3.2刀具选择数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻 ；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。综上所诉：本零件的加工(1) 选用5mm中心钻钻削中心孔。用20的钻头加工左端的孔(2) 粗车及平端面选用90硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选kr=35。(3) 为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.150.2mm 。3.3刀具卡片3.4确定工件的定位与装夹方案 在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素： 1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力由足够的刚度；工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。 由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.1000）处。3.5切削加工顺序的安排先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工综上所诉：此零件的的加工顺序如下：1.先进行右端部分的加工，右端部分首先加工主轮廓走刀路线如下圆弧段加工切槽螺纹加工2.调头加工，调头之后的加工在分成3部首先加工外轮廓，走刀路线如下：钻孔：钻一个20深度为29的孔加工左端部分的内轮廓，走刀图如下以上为整个零件的加工路线3.6切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000 r/min，由公式计算得：切削速度v粗加工：v=150(m/min) 精加工：v=188(m/min)3.7数控加工工艺文件的填写3.7.1工艺过程卡片3.7.2机械加工工序卡片 3.8保证加工精度的方法为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。一、刀具半径的选定 1.刀具的半径r比工件转角处半径大时不能加工。 2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。二、采用合适的切削液1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。2.非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。故本设计加工时采用水溶液进行冷却。第4章 数控加工程序本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示左端部分的程序o1234t0404m03 s1200m08 f1500g00 x77.917 z13.100 g00 z6.549 g00 x71.414 g01 x61.014 f5.000 g01 x59.600 z5.841 g01 z-14.200 f10.000 x60.000 g01 x61.414 z-13.493 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x60.014 f5.000 g01 x58.600 z5.841 g01 z-14.700 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-13.993 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x59.014 f5.000 g01 x57.600 z5.841 g01 z-15.200 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-14.493 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x58.014 f5.000 g01 x56.600 z5.841 g01 z-15.700 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-14.993 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x57.014 f5.000 g01 x55.600 z5.841 g01 z-16.200 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-15.493 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x56.014 f5.000 g01 x54.600 z5.841 g01 z-16.700 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-15.993 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x55.014 f5.000 g01 x53.600 z5.841 g01 z-17.200 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-16.493 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.549 g01 x54.014 f5.000 g01 x52.600 z5.841 g01 z-17.700 f10.000 g01 x60.000 g01 x61.414 z-16.993 f20.000 g01 x71.414 g00 z6.507 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z5.800 g01 x51.600 f10.000 g01 z-18.200 g01 x59.600 g01 z-36.000 g01 x61.014 z-35.293 f20.000 g01 x71.014 g00 z6.007 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z5.300 g01 x50.600 f10.000 g01 z-18.700 g01 x58.600 g01 z-36.000 g01 x60.014 z-35.293 f20.000 g01 x70.014 g00 z5.507 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z4.800 g01 x49.600 f10.000 g01 z-19.200 g01 x57.600 g01 z-36.000 g01 x59.014 z-35.293 f20.000 g01 x69.014 g00 z5.007 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z4.300 g01 x48.600 f10.000 g01 z-19.700 g01 x56.600 g01 z-36.000 g01 x58.014 z-35.293 f20.000 g01 x68.014 g00 z4.507 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z3.800 g01 x47.600 f10.000 g01 z-20.200 g01 x55.600 g01 z-36.000 g01 x57.014 z-35.293 f20.000 g01 x67.014 g00 z4.007 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z3.300 g01 x46.600 f10.000 g01 z-20.700 g01 x54.600 g01 z-36.000 g01 x56.014 z-35.293 f20.000 g01 x66.014 g00 z3.507 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z2.800 g01 x45.600 f10.000 g01 z-21.200 g01 x53.600 g01 z-36.000 g01 x55.014 z-35.293 f20.000 g01 x65.014 g00 z3.007 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z2.300 g01 x44.600 f10.000 g01 z-21.700 g01 x52.600 g01 z-36.000 g01 x54.014 z-35.293 f20.000 g01 x64.014 g00 z2.507 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z1.800 g01 x43.600 f10.000 g01 z-22.200 g01 x51.600 g01 z-36.000 g01 x53.014 z-35.293 f20.000 g01 x63.014 g00 z2.007 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z1.300 g01 x42.600 f10.000 g01 z-22.700 g01 x50.600 g01 z-36.000 g01 x52.014 z-35.293 f20.000 g01 x62.014 g00 z1.507 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z0.800 g01 x41.600 f10.000 g01 z-23.200 g01 x49.600 g01 z-36.000 g01 x51.014 z-35.293 f20.000 g01 x61.014 g00 z1.007 g01 x1.414 f5.000 g01 x0.000 z0.300 g01 x40.600 f10.000 g01 z-23.700 g01 x48.600 g01 z-36.000 g01 x50.014 z-35.293 f20.000 g01 x71.414 g00 x77.917 g00 z13.100 g00 x100 z100t0404m03 s1200g00 x70.318 z11.144 g00 z0.707 g00 x59.414 g01 x-1.414 f5.000 g01 x0.000 z0.000 g01 x40.000 f10.000 g01 z-24.000 g01 x48.000 g01 z-36.000 g01 x49.414 z-35.293 f20.000 g01 x59.414 g00 x70.318 g00 z11.144 g00 x100 z100t0505m3s500g0x20.z20g0x0.z5.g99g1z-32.f0.1g0z5.x100.z100.g0 t0606g97 s3600 m03g0 x21.92 z2.5 m8g50 s3600g96 s330g99 g1 z-23.8 f.2x20.x17.172 z-22.386g0 z2.5x23.84g1 z-23.8x21.52x18.692 z-22.386g0 z2.5x25.76g1 z-14.341x24.6 z-15.965z-23.8x23.44x20.612 z-22.386g0 z2.5x27.68g1 z-11.653x25.36 z-14.901x22.532 z-13.487g0 z2.5x29.6g1 z-8.965x27.28 z-12.213x24.452 z-10.799g0 x19.5z2.x30.g1 z0.z-9.x25. z-16.z-24.x20.x17.172 z-22.586g0z2.m9g28 u0. w0. m05t0606m30第五章 零件仿真加工5.1仿真软件介绍 5.1.1 软件介绍市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。具有fanuc、siemens(sinumerik)、mitsubishi、fagor、美国哈斯haas