轴套类零件加工工艺设计及数控编程加工

毕业设计（论文）题目轴套类零件加工工艺设计及数控编程加工院系机电工程系专业数控技术姓名何敏学号7135801030113指导教师金江二一三年一月二十日毕业设计（论文）任务书学生姓名何敏学号7135801030113专业数控技术院（系）机电工程系毕业设计（论文）题目子弹头数控车削加工与工艺设计任务与要求一、设计的任务1、综合运用平时所学理论基础，基本知识和基本技能，提高和分析解决实际问题的能力。2、查阅相关文献和资料，制定设计或实验方案。3、参考文献不得少于6篇。4、设计、计算、绘图。5、总结和撰写论文。6、在规定时间内完成老师布置的论文内容。二、设计的要求1、内容丰富，立意新颖。2、资料详实，运用得当。3、语体正确，合符规范。4、层次清晰，中心突出。5、论证充分，结论合理。6、正文不少于4000字。完成时间段2012年11月26日至2013年3月18日共16周指导教师单位机电工程系职称工程师院（系）审核意见毕业设计论文进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字201211262012127查找资料，选题201212820121230完成论文的初稿201212312013120完成论文二稿的写作20131212013215完成论文的终稿及格式修改2013216201334定稿，打印论文，做好答辩的准备2013352013318论文答辩教师对进度计划实施情况总评签名年月日本表作评定学生平时成绩的依据之一毕业设计论文中期检查记录表毕业设计论文题目子弹头数控车削加工与工艺设计学生姓名何敏学号7135801030113专业数控技术学生填写指导教师姓名金江职称工程师毕业设计论文题目工作量饱满一般不够毕业设计论文题目难度大适中不够毕业设计论文题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计论文题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计论文工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容存在问题及采取措施检查教师填写检查教师签字年月日院（系）意见加盖公章年月日摘要车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。本文主要论述了轴套类零件加工工艺及设计编程，通过UG画出零件图及编写程序，利用数控车床软件仿真避免次品的产生和材料浪费，对零件进行工艺分析，通过CKA6150机床进行加工实体，很好的利用仿真软件与机床的有机结合，加工出合格产品。此外本文还介绍了刀具的选择和运用以及在加工过程中的注意事项等，分析了如何根据零件的几何形状特点设计加工工艺和操作步骤，以及操作过程中的相关参数选择。实践证明，在数控加工中，根据零件的不同部位的技术要求，合理安排不同的加工工艺，设置合理的加工参数，选择合理的加工道具，不仅可以提高加工效率，保证质量，而且还减少工具损耗。关键词车削加工零件的工艺分析编写程序ABSTRACTTURNINGTHEWORKPIECEINALATHEUSINGMETHODOFTOOLROTATIONRELATIVETOTHEWORKPIECECUTTINGCUTTINGMACHININGISMAINLYCOMPOSEDOFWORKPIECEINSTEADOFCUTTINGTOOLSAVAILABLETURNINGISTHEMOSTBASICMACHININGMETHOD,THEMOSTCOMMON,OCCUPIESAVERYIMPORTANTPOSITIONINTHEPRODUCTIONTURNINGFORPROCESSINGROTARYWORKPIECESURFACE,MOSTHASTHEROTATIONSURFACECANBEPROCESSEDWITHTHEMETHODOFTURNING,SUCHASTHEEXTERNALCYLINDRICALSURFACE,CONICALSURFACE,ANDFACE,GROOVE,THREADANDROTARYFORMINGSURFACE,THETOOLISMAINLYUSEDTOOLSTHISPAPERMAINLYDISCUSSESTHESLEEVEPARTSMACHININGPROCESSANDPROGRAMDESIGN,THROUGHTHEUGTODRAWTHEPARTSDIAGRAMANDPROGRAM,USINGTHENUMERICALCONTROLLATHESIMULATIONSOFTWARETOAVOIDTHEDEFECTIVEPRODUCTSANDMATERIALWASTE,THEPROCESSANALYSISTOPARTS,PROCESSINGENTITYTHROUGHTHEWIDENUMBER980MACHINETOOL,THEORGANICCOMBINATIONOFSIMULATIONSOFTWAREANDTHEMACHINETOGOODUSE,PROCESSINGQUALIFIEDPRODUCTINADDITION,THISPAPERALSOINTRODUCESTHESELECTIONANDUSEOFTOOLSANDINTHEPROCESSOFATTENTION,ANALYZESHOWTOACCORDINGTOTHEPARTGEOMETRYCHARACTERISTICSOFTHEDESIGNPROCESSANDSTEPS,SELECTTHERELEVANTPARAMETERSANDOPERATINGPROCESSPRACTICEHASPROVED,INNCMACHININGPARTS,ACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFTHEDIFFERENTPARTSOFTHETECHNOLOGY,REASONABLEARRANGEMENTOFDIFFERENTMACHININGPROCESS,SETTINGPROCESSINGPARAMETERSREASONABLY,CHOOSETHEREASONABLEPROCESSINGTOOLS,NOTONLYCANIMPROVETHEPROCESSINGEFFICIENCY,ENSURETHEQUALITY,BUTALSOREDUCETHETOOLWEARKEYWORDSTURNINGPARTSOFTHEPROCESSANALYSISWRITEAPROGRAM目录第一章绪论1第二章子弹头模型材料选择及工艺分析2第一节零件分析2第二节零件毛坯的选择3第三节零件的安装3第四节刀具的选择4第五节切削用量的选择4第三章编写程序数控加工程序6第一节编写程序6第四章套类零件的编程与加工9第一节材料选择与分析9第二节套类零件的装夹方案10第三节刀具的选择10第四节切削用量的选择11第五节切削液的选择11第六节填写加工刀具和工序卡12第五章套类零件编写加工程序13第一节编写程序13第二节加工过程15第三节零件加工结果16第四节原因分析16第五节解决方法16结论17致谢18参考文献19第一章绪论科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。他不仅能够提高品质质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件，但是采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资，以及较长的生产周期，只有在大批量的生产条件下，才会有显著的经济效益。为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的，能够适应产品频繁变化的“柔性”自动化机床。数控机床才得已产生和发展。数控技术是数字控制（NUMERICALCONTROL）技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。采用数控技术的控制系统称为数控系统（NUMERICALCONTROLSYSTEM）。根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。第二章轴零件材料选择及工艺分析第一节零件分析图21子弹头车削加工图一、尺寸精度子弹头是轴类零件的一种，所以轴是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6IT9，精密轴颈可达IT5。套的外径精度相对于内径精度来说要相对高一些。该零件总长度为5841MM，13的槽上偏差为0，下偏差为008精度要求非常高。18外圆的上偏差为0,下偏差为002。最左端外圆直径为30。上偏差为007，下偏差为002。套的总长度为44MM。套的小径为30，上偏差为009下偏差为0。套与轴的配合处的公差为正负006。二、表面粗糙度的要求根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为RA1663M。随着机器运转速度的增大和精密度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。该零件表面粗糙度除了配合处的公差为16M，另外均为32M。三、位置精度的要求位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。根据使用要求，规定高精度为00010005MM，而一般精度的轴为001003MM。如图21所示，30MM的同轴度公差为005MM，30MM的内径与套的断面的垂直度为002MM。第二节零件毛坯的选择毛坯材料为45，强度、硬度、塑性等力学性能好，切学性能、没有经过热处理、等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。轴毛坯下料长为50MM128MM。套毛坯下料长为70MM30MM。合理的标注尺寸零件图上的重要尺寸直接标注，在加工时使用工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。并列运行供30000KW电机试车。2主变UK2876，3主变UK3867。根据上式可得UK（876867）/870100065因此，2和3主变满足并列运行的短路电压差值的要求。第三节零件的安装数控车床上零件的安装方法与普通车床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案。一、零件意安装应注1力求设计、工艺与偏程计算的基准统一，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确性。2尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘可以自定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。第四节刀具的选择选用中心钻钻削中心孔。粗车及平端面选用硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选KR35。精车选用90硬质合金右偏刀，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R01502。将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中见表21，以便编程和操作管理表21控加工刀具卡片产品名称或代号轴类零件零件名称典型轴零件图号图21序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径备注1T015中心钻1钻5中心孔2T02硬质合金90外圆车刀1车端面及粗车轮廓右偏刀3T03硬质合金60外螺纹车刀1精车轮廓及螺纹015编制审核批准共页第页第五节切削用量的选择一、切削用量的选择原则1背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选AP3，精车AP025；螺纹粗车循环时选AP04，精车AP01。2主轴转速的选择车直径和圆弧时，查表选粗车切削速度VC90M/MIN精车切削速度VC120M/MIN。然后利用公式VCDN/1000技术主轴转速N（粗车直径D60，精车工件直径取平均值）；粗车500R/MIN精车1200R/MIN。车螺纹时，参照式计算主轴转速N320R/MIN。3进给速度的选择查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为04/R，精车每转进给量为015/R，最后根据公式VFNF计算粗车、进给速度分别为200M/MIN和180M/MIN。综合前面分析的各项内容，并将其填入表12所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。表22数控加工工艺卡片产品名称或代号零件名称零件图号单位名称典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪卡盘和活动顶尖数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速R/MM进给速度MM/MIN背吃刀量MM备注1平端面T022525500手动2钻中心孔T015950手动3粗车轮廓T0225255002003自动4精车轮廓T0325251200180025自动5粗车螺纹T03252532096004自动6精车螺纹T03252532096001自动编制审核批准年月日共页第页第三章编写程序数控加工程序第一节编写程序0001M03S01G00X100Z100T0101（90外圆刀）G00X20Z2G71U1R1F50G71P1Q1U05W01G0X0Z0G03X363Z116R2G03X12Z2011R45G01X13X14Z2211Z2811X18Z3111Z6957G00X100Z100T0202（螺纹刀）G00X20Z6407G01X13F20Z6557G00X100Z100T0303（切槽刀）G00X20Z73M30第四章套类零件的编程与加工第一节材料选择与分析选择正确的加工方法，加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法还是不够的，还应正确的确定从毛坯到最终成形的加工方案用数控车床加工如图所示的简单套类零件，工件长度为44，外圆两个阶台尺寸分别为45，65，并有一个C1倒角。内孔两个阶台尺寸分别为30，52，内孔中两阶台端面垂直度要求为002，有一个C5倒角和一个42的内槽。加工顺序为预备加工车端面粗车右端轮廓精车右端轮廓粗车内孔精车内孔切内槽工件调头车端面粗车左端轮廓精车左端轮廓。图41套类零件图图中所示为简单套类零件，该零件表面由两个阶台组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，零件尺寸标注完整，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号钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。套类零件是机械加工中常见的一种加工形式，套类零件要求除尺寸、形状精度外，内孔一般作为配合和装配基准，孔的直径尺寸公差等级一般为IT7，精密轴套可取IT6，孔的形状精度应控制在孔径公差以内。对于长度较长的轴套零件，除了圆度要求以外，还应注意内孔面的圆柱度，端面内孔轴线的圆跳动和垂直度，以及两端面的平行度等项要求。第二节套类零件的装夹方案套类零件的内外圆、端面与基准轴线都有一定的形位精度要求，套类零件精基准可以选择外圆，但常以中心线及一个端面为精加工基准。对不同结构的套类零件，不可能用一种工艺方案就可以保证其形位精度要求。根据套类零件的结构特点，数控车加工中可采用三爪卡盘、四爪卡盘或花盘装夹，由于三爪卡盘四年定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。对于能一次加工完成内外圆端面、倒角、切断的套类零件，可采用三爪卡盘装夹；较大零件经常采用四爪啦盘或花盘装夹；对于精加工零件一般可采用软卡爪装夹，也可以采用心轴上装夹；对于较复杂的套类零件有时也采用专用夹具来装夹。第三节刀具的选择加工套类零件外圆柱面的刀具选择与轴类零件相同。加工内孔是套类零件的特征之一，根据内孔工艺要求，加工方法较多，常用的有钻孔、扩孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔等。套类零件一般包括内外圆、锥面、圆弧、槽、孔、螺纹等结构。根据加工需要，常用的刀具还有粗车镗孔车刀、精车镗孔车刀、内槽车刀、内螺纹车刀以及特殊形状的成型车刀等。第四节切削用量的选择根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度（计算过程略），并将结果填入工序卡中。背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0104较合适。第五节切削液的选择套类零件在数控车加工比轴类零件有更大的难度，由于套类零件的特性使的切削液不易达到切削区域，切削区的温度较高，切削车刀的磨损也比较严重。为了使工件减少加工变形，提高加工精度，应根据不同的工件材料，选择适合的切削液浇注位置。切削液分为两大类，第一种是乳化液，这类切削液比热容很大，粘度小，流动性好可以吸收大量热，但因其含水量大容易使工件生锈。第二种是切削油其是由少量添加剂和矿物质组成，这类切削液比热容小流动性小，主要是润滑作用。根据加工性质选择粗加工，加工余量很大时产生大量的热这时应该选择乳化液。精加工时为了保证其精度延长刀具寿命应该选择切削油或者高浓度的乳化液，本次应选择乳化液。第六节填写加工刀具和工序卡表41简单套类零件的加工刀具和工艺卡零件图号图41机床型号CKA6150零件名称简单套类零件数控车床加工工序卡机床编号刀具表量具表刀具号刀补号刀具名称刀具参数量具名称规格（MM/MIN）T010193外圆车刀D型刀片游标卡尺千分尺01500025075001T020291镗孔车刀T型刀片内径百分表2550001T0808钻头28游标卡尺0150002切削用量工序工艺内容SR/MINFMM/RAPMM加工性质1车端面确定基准80002032自动2钻孔30002034手动3车45外圆12000102052自动4调头软爪夹45外圆，车端面确定基准1000005010515自动5车65外圆12000102052自动6镗孔至尺寸100000501033自动第五章套类零件编写加工程序第一节编写程序根据图41件，分析了工件内外圆及内槽的加工路线，并且确定了加工时的装夹方案，以及采用的刀具和切削用量，根据工艺过程按工序内容划分三个部分，并随影编程三个程序以完成加工。机床钻孔、车45外圆的程序0001；N1；G99M03S800T0101；G00X2000Z1500；G00X680Z20；M08；G71U15R05；G71P10Q20U05W005F015；N10G00X0；G01Z160；N20G00X680；G99M03S1200T0101；G00X2000Z1500；M08；G70P10Q20；G00X2000Z1500；M05；M30；机床车65外圆的程序00002；N1；G99M03S800T0101；G00X2000Z1500；G00X680Z20；M08；G71U15R05；G71P10Q20U05W005F015；N10G00X650；G01Z280；N20G00G40X680；G00X2000Z1500；M09；M00；N2；G99M03S1200T0101；G00X2000Z1500；M08；G70P10Q20；G00X2000Z1500；M05；M30；机床镗孔的程序00002；N1；G99M03S800T0202；G00X2000Z1500；G00X260Z20；M08；G71U15R05；G71P10Q20U03W005F015；N10G00X520；G01Z200F01；X400；X300Z250；N20G00X260；G00Z150M09；M05；M00；N2；G99M03S1200T0202；M08；G00X260Z20；G70P10Q20；G00X2000Z1500；M09；M05；M30；第二节加工过程一、加工过程制定1此工件要经两个过程加工完成，所以调头时重新确定工件原点，程序中编程原点要与工件原点相对应。执行完成第一个程序后，工件调头执行另一个程序时需重新对两把刀的Z向原点，因为X向的原点在轴线上，无论工件大小都不会改变的，所以X方向不必再次对刀。2输入程序。3进行程序校验及加工轨迹仿真。4自动加工。5零件精度检测。第三节零件加工结果零件在加工好后，使用游标卡尺和R规进行测量，测量的结果显示各项尺寸都在公差范围之内，均合格，但是个别尺寸在公差中偏高或偏低，表面质量也不是非常好。第四节原因分析零件的轮廓粗糙度明显达不到要求，其原因主要有刀具的选择、切削用量的确定、下刀点的选择等。刀具的选择，主要体现在加工零件时选用的刀具比较小，使零件的粗糙度没有达到要求。切削用量，主要体现在加工圆弧时，有过切和超程现象。下刀点，主要体现在加工槽时，下刀点选择没有考虑到零件的实际轮廓。另外，在加工时要求机床主轴具有一定的回转运动精度。即加工过程中主轴回转中心相对刀具或者工件的精度，当主轴回转时，实际回转轴线其位置总是在变动的，也就是说，存在着回转误差主轴的回转误差可分为三种形式轴向窜动、径向圆跳动角度摆角、主轴回转误差对加工精度的影响，切削加工过程中的机床主轴回转误差使得刀具和工件间的相对位置不断改变，影响着成形运动的准确性，