葫芦轴零件的车削加工工艺分析及数控编程设计【毕业论文答辩资料】

第 1 页 共 17 页 目 录 中文摘要及关键词 . 错误 !未定义书签。 . 4 控车床加工概述 . 4 控车削加工特点 . 4 控车削的主要应用 . 5 . 6 析零件图样 . 6 件图样 . 6 度分析 . 7 面粗糙度 . 7 坯的选择 . 7 艺分析 . 8 定装夹方案 . 8 定加工方案及加工路线 . 8 具的选用 . 9 定加工参数 . 9 艺卡片的制定 . 9 定加工工艺卡 . 9 控加工工艺卡 . 10 . 10 结 论 . 13 谢 辞 . 14 参考文献 . 15 附表 切削速度参考表 . 16 附图 零件图 . 17 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘要 ： 随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。 数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用，对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。 本设计 通过对典型的数控车床轴类零件 工艺特点、 数控加工工艺的分析，给出了对于一般零件数控加工工艺分析的方法， 设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计说明书以葫芦轴零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切 削用量等，编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。 对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。 关键词 ： 葫芦轴；数控加工；工艺分析；刀具；切削用量；加工程序 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 葫芦轴零件的车削加工工艺分析及数控编程 制造业是将可用资源（包括物料、能源等）通过相应过程转化为可供人们使用的工业品或生活消费品的产业，是我国国民经济的支柱。国际生产工程学会认为，制造业涉及制造工业中产品设计、物资选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销 售和服务的一系列相关活动和工作。在这个大制造的概念下，制造包括了产品整个生命周期过程。因而先进的制造技术从广义上而言包括了现代的设计理论和方法、先进的加工技术、先进的制造自动化技术和先进的生产管理模式。而数控加工技术正是先进的制造自动化技术最核心的技术之一，它的出现给传统的制造技术带来了革命性变化。 控车床加工概述 现代数控车床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床。 数控车床是车削加工功能较全的数控机床。它可以把车削、铣削、 螺纹加工、钻削等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。数控车床没有旋转刀架和旋转刀盘，在加工过程中由程序自动选用刀子具和更换刀位。采用数控车床进行加工可以大大提高产品质量，保证加工零件的精度，减轻劳动强度，为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，提高企业产品的竞争能力。 数控加工与普通机械加工有很大的不同。数控机床加工前，我们要把原先在通用机床上加时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作，例如，工步的划分与顺序、走刀路线、位移量和切削参数等，按规定的数码形式编成程序，记录在数控系统存储器或磁盘上 ，它们是实现人与机器联系起来的媒介物。 加工时，控制介质上的数码信息输入 数控机床的控制系统后，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机电功能转换部件 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发大处理，然后由传动机构驱动机床按所编程序进行运动，就可以自动加工出所要求的零件形状。 不难看出，实现数控加工的关键在编程。但光编程还不行，数控加工还包括编程前必须要做的一系列准备工作及编程后的善后处理工作。 控车削加工特点 （ 1）适应能力强，适用于多品种、小批量零件的 加工 在传统的自动或半自动车床加工一个新零件，一般需要调整机床或机床附件，以使机床适应加工零件的要求；而使用数控车床加工不同零件时，只需要重新编需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 制或修改加工程序（软件）就可以迅速达到加工要求，大大缩短了更换机床硬件的技术准备时间，因此适用天多品种、单件或小批量加工。 （ 2）加工精度高，加工质量稳定 由于数控机床集机、电等高新技术为一体，加工精度普遍高于普通机床。数控机床的加工过程是由计算机根据预先输入的程序进行控制的，这就避免了因操作者技术水平的差异而引起产品质量的不同。对于一些具有复杂形状的工件，普通机床 是几乎不可能完成，而数控机床只是编制较复杂的程序就可以达到目的，必要时还可以用计算机辅助编程或计算机辅助加工。另外数控机床的加工过程不受体力、情绪变化的影响。 （ 3）减轻劳动强度，改善劳动条件 数控机床的加工，除了装卸零件、操作键盘、观察机床运行外，其他机床动作都是按加工程序要求自动、连续地进行切削加工，操作者不需进行繁重的重复手工操作。所以普通机床需要人工全过程进行手工操作，包括工件装夹、切削进给等；而数控车床加工时，编制好程序后，只需装夹工件，大大降低了劳动强度。 （ 4）具有较高的生产率和较低的加工成本 机床生产率主要是指加工一个零件所需要的时间，其中包括机动时间和辅助时间。数控车床的主轴转速和进给速度变化范围很大，并可无级调速，加工时可选用最佳的切削速度和进给速度，可实现恒转速和恒切速，以使切削参数最优化，这样就大大提高了生产率，降低了加工成本，尤其对大批量生产的零件，批量越大，加工成本越低。 1）批量生产。对于批量生产，特别是大批量生产，在保证加工质量的前提下要突出加工效率和加工过程的稳定性，其加工工艺与单件、小批量不同。例如，夹具选择、进给路线安排、刀具排列位置和使用顺序都有仔细斟酌。 2）单件生产 。与指生产相对的是单件生产。单件生产的最大特点是要保证一次合格率，物别是具有复杂形状和高精度要求的工件。在单件生产中合格率相比，效率退居其次。 单件生产所使用的数控工艺在进给路线、刀具安排、换刀点设置等方面不同于生产。与批量生产相比，单件生产要避免过长的生产准备时间。 控车削的主要应用 数年车削是数控加工中用的最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及加工过程中能自动变速的特点，因此，其工艺范围较普通机床宽的多，下面几种零件最适全数控车削加工。 （ 1）精度要求较高的回转体 零件 由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度较高的零件。在有些场合可以以车代磨，此需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 外，数控车削的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。对于圆弧以及其他曲线轮廓，加工出的形状与图样上所要求的几何形状的接近度比用仿形车床要高得多。数控车削对提高位置精度还特别有效。不少位置精度要求高的零件用普通车床车削时，因机床制造精度低、工件装夹次数多而达不到要求，只 能在车削后用磨削或其他方法弥补。 （ 2）表面粗糙度要求较高的回转体零件 数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。在材质、精车余量和刀具已定的情况下，表面的粗糙度取决于进给量和切削速度。在普通车床上车锥面和端面时，由于转速恒定不变，致使数控车床的恒线速功能，就可选用最佳线速度来切削锥面和端面，使车削后表面度值既小又一致。数控车削还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度值要求大的部位选用大的进给量，要求小的部位选用小的进给量。 （ 3）表面形状复杂的回转体零件 由于数控车床具有直 线和圆弧插补功能，所以可以车削由任意直线和曲线组成形状复杂的回转体零件。 组成零件轮廓的曲线可以是数学议程式描述的曲线，也可以是列表曲线。对于由直线和圆弧组成轮廓，直接析直线或圆弧去逼近，然后再利用直线或圆弧插补功能进行插补切削。 （ 4）带特殊螺纹的回转体零件 普通车床所能车削的螺纹相当有限，它只能车等导程的直锥面米制、英制螺纹，而且一台车床只能限定加工若干中导程。数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹，能车增导程、减导程，以及要求等导程与变导程之间滑过渡的螺纹。车床车削螺纹时，主轴转向不必像普通机 床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直到完成，所以它车螺纹的效率很高。数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀片，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度值小。 析零件图样 件图样 零件图样如图 示，图中有不清晰之处请参见附图。零件包括圆柱面、圆弧面、端面、两个沟槽、切断等加工。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 件图 度分析 本课题零件精度要求较高的尺寸有外圆 40 16 度18 121 面粗糙度 本课题零件中，加工后的外圆 40 16 槽与其他表面的粗糙度为 坯的选择 毛坯材料选用 45号钢。 45号钢，是 的叫法， 045， 080 45 号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板、梢子、导柱等，但须热处理。 45 号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45 号钢可以淬硬至 以如果需要表面硬度，又希望发挥 45 号钢优越的机械性能，常将 45 号钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （ 1） 45 号钢淬火后没有回火之前，硬度大于 高可达 合格。实际应用的最高硬度为 频淬火 （ 2） 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质加表面淬火提高零件表面硬度。 渗碳处理一般 用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质加表面淬火高。其表面含碳量 芯部一般在 。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（ 芯部硬度低，耐冲击。 如果用 45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到 部强度已经可以达到很高，应用上不多见。 来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质加高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 699 1999标准规定的 45号钢推荐热处理制度为 850正火、 840淬火、600回火，达到的性能为屈服强度 355 699 1999 标准规定的 45号钢抗拉强度为 600 服强度为 355 长率为 16%，断面收缩率为 40%，冲击功为 39J。 综合上述 45号钢的优越机械性能，及其广泛用于机械制造的特点，所以毛坯黑选用 45号钢。 根据图纸所示零件特点以及尺寸，毛坯尺寸为 45 艺分析 定装夹方案 由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。 装夹方式：采 用三爪自定心卡盘夹紧定位。 定加工方案及加工路线 根据工件形状及加工要求，选用数控车床进行本工件的加工。数控系统选用为轴类零件，毛坯为棒料，考虑到既要编程简单，又要提高加工效率，此零件可先用 用 槽穿插在其中加工。加工路线如图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 进给路线图 具的选用 根据加工内容，可用 93外圆车刀、 B=3断刀， 2中刀具的刀片材料均选用高速钢。 定加工参数 主轴转速（ n） :根据附 表查得，高速钢刀具材料切削中碳钢件时，切削速度 560m/据公式 n=1000 /( d)及加工经验，并根据实际情况，本课题粗加工时主轴转速选取 600r/加工时主轴转速 1000r/槽时主轴速选取 200r/ 进给速度 (F)：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗车时一般为取为 r，精车时常取 r，切断时宜取 r，精加工外圆时进给速度选取 r，精加工圆弧面时进给速度选取 r，切断及切槽时起 r。 背吃刀量（ 在车床主体、夹具、刀具和零件这一系列刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀背，以减少走刀次数，提高生产效率。本课题粗加工被吃到量取 2加工背吃到量取 艺卡片的制定 定加工工艺卡 经过上述分析，本课题的加工工艺如表 表 综合零件工艺卡 工步号 工步内容（走刀路线） G 功能 T 刀具 切削用量 转速/(r/进给速度 /( r) 背吃刀量 / 夹住棒料一 头，留出长度大约 130动操作），调用主程序加工 2 自右向左粗车端面、外圆表面（内凹处加工为最大圆柱面） 0101 600 3 自右向左精车端面、外圆表面（内凹处加工为最大圆柱面） 0101 1000 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4 切外沟槽 0404 200 5 粗车圆弧部分 0101 600 精车圆弧部分 0101 1000 切断 0404 200 8 检验 、校核 控加工工艺卡 经过上述分析，本课题的加工工艺如表 2所列。 表 数控加工工艺卡 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 /轴转速/(r/进给速度/( 背吃刀量 /注 1 夹住棒料一头，留出长度大约 130动操作），调用主程序加工 手动 2 自右向左粗车端面、外圆表面（内凹处加工为最大圆柱面） 00 自动 3 自右向左精车端面、外圆表面（内凹处加工为最大圆柱面） 000 动 4 切外沟槽 =400 自动 5 粗车圆弧部分 00 动 6 精车圆弧部分 000 动 7 切断 =400 自动 8 检验、校核 工件的参考程序如表 表 全零件加工程序卡 程序号 01002 编程系统 i 序号 程序 简要说明 50 200； 建立工件坐标系 03 主轴正转，转速 600r/030 进给速度设为 r 0101； 选择 1号外圆刀 00 2； 快速到循环起点 71 1； 车复合循环 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 71 140 粗加工循环体从 140 00 快速定位 01 加工倒角 加工 16110 加工 16中间部分先加工成 柱形 40 加工 40加工 4005; 主轴停止 00 程序暂停 0101 重新调入刀补 03 动主轴，转速 1000r/190 80 精加工循环 00 200 退刀 05 主轴停止 00 程序停止 0404 换切槽刀 200 轴以 200r/00 速定位 速定位 01 切槽第一刀 04 槽底暂停 1S 00 速退出 快速定位 36 工 40030 切槽第二刀 4 光槽底 00 快速退出 00 速定位 01 槽第一刀 04 底暂停 1S 00 速退出 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 7 快速定位 01 工 4001 槽第二刀 04 槽底暂停 1S 01 槽底 00 速退出 200 快速退出 0101 换一号外圆刀 600 480 60 循环起点 73 O 73 复合循环 73 560 O 73 复合循环，粗加工循环从 510 速定位 01 工到 03 19 加工 02 10 加工 03 19 加工 01 开 91000 轴以 1000r/70 560 精加工圆弧部分 00 速退出 200 快速退出 0404 换切断刀 200 轴以 200r/00 速定位 01 断 00 速退出 200 快速退出 05 主轴停止 30 主程序结束 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 结 论 通过参加本次课程设计实训，进一步了解了车床的原理和操作规程，进一步提高了解决实际问题的能力；了解了数控车床的新工艺、新技术、课程设计初衷课程安排紧扣数控应用技术专业的专业发展方向，具有时代性和前沿性。 在课程设计实训中，参加本次课程设计实训的同学，勤奋好学，互相帮助，共同提高；参加本次课程设计实训的指导老 师，做到耐心、仔细、认真负责；数控中心的待人热情，能及时帮助同学解决出现的问题，耐心解释各项工艺流程，肯有很高的敬业、勤业精神，是我们学习的榜样。 （ 1）个人的收获与体会： 1）开阔视野，提高了对新知识的认识。通过课程设计实训，对数控应用技术专业的内涵有了新的认识。随着当今科技的飞速发展，数控应用技术专业是目前在国内外非常热门的高新技术领域。 2）拓展了个人的专业知识面，提高了操作技能。经过课程设计实训后还掌握了一定的操作技能，提高了个人的专业知识面和操作技能，为今后的后续学习了奠定了非常好的基础。 3）经 过课程设计实训后，为专业发展提供了有益的指导。 （ 2）几点思考： 1）学科的学习。 2）注重理论与实践的结合，只有通过实践，才能将抽象、单调的逻辑 知识转化为学生的直接性认识，可以加深知识的理解，提高学习兴趣。 3）多了解目前机械加工专业发展的动向，用有限的学习时间学最有效的技术。 4）专业建设应该与市场相结合。应该利用稳中有各种渠道尽可能多地了解本专业市场对人才的需求情况，并在专业建设中及时予以调整和更新，使培养的学生具备更好的知识