毕业设计----车削零件的数控加工工艺编制.doc

毕毕业业设设计计说说明明书书 课题名称 车削零件的数控加工工艺编制 前前 言言 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、 盘类及回转体零件。通过数控加工程序的运行，可以通过数控机床加工零件，可 自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能 进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。 由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加 工，所以数控车床特别适合加工形状复杂、精度要求高的轴类或盘类零件。而形 状复杂的零件的加工工艺一般很复杂，因此制作一个好的加工工艺对于加工一个 复杂零件来说是一件至关重要的事情。 从 20 世纪中期数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的 变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作 者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。同 时数控车床具有加工灵活，通用性强，能适应产品的品种和规格频繁变化的特点， 能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛应用 于机械制造业。数控数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设 发展的重要装备。 摘摘 要要 要求。数控加工技术就是实现产品加工过程自动化的现代化的方式之一 。 而数控车削加工又是数控技术中最为常用的一种加工方式。在科学技术和社会的 蓬勃发展，对机械加工产品的质量，品种和生产率提出了越来越高的数控加工零 件过程中，好的数控加工工艺编制是对产品质量的一种保障。 本文针对轴类零件的车削加工工艺的编制，根据数控车削加工的工艺方法， 零件图纸的分析，确定机床的选择，确定装夹方案，安排工序的先后顺序，确定 走刀路线，安排加工顺序，零件程序的输出，确定刀具的选择，工艺卡的制作和 削用量的选择等设计。 同时本文也针对具体的车削加工进行了 mastercam 仿真，并尽可能结合几何 仿真和物理仿真,反映车削加工最本质的内容。与此也进一步保证了零件程序的 正确性，能在实际中加工。 由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望 各位给予指正并提出宝贵意见。 关键字：数控加工工艺编制关键字：数控加工工艺编制 加工方案加工方案 加工顺序加工顺序 目目 录录 一、题目及依据一、题目及依据 1 1 （一） 、题目：.1 （二） 、选题依据：.1 二、零件图纸工艺分析二、零件图纸工艺分析 2 2 (一)、零件图纸工艺分析2 (二)、工艺措施3 三、机床的选择及装夹方案三、机床的选择及装夹方案 3 3 （一） 、机床的选择.3 （二） 、零件的定位与装夹.3 四、工序方案四、工序方案 4 4 五、对刀点、换刀点位置、进给路线、加工顺序及刀具五、对刀点、换刀点位置、进给路线、加工顺序及刀具 4 4 （一） 、对刀点、换刀点位置.4 （二） 、进给路线.4 （三） 、加工顺序.5 （四） 、刀具.9 六、零件程序六、零件程序 9 9 七、数控加工工艺卡片七、数控加工工艺卡片 1414 八、切削用量的选择八、切削用量的选择 1717 九九. .参考文献参考文献 1818 十十. .小结小结 1919 十一十一. .致谢致谢 2020 第 1 页 共 20 页 一、题目及依据一、题目及依据 （一）（一） 、题目：、题目： 车削零件的数控加工工艺编制 （二）（二） 、选题来源及依据：、选题来源及依据： 本课题的来源：随着现代科学技术的飞速发展尤其是以计算机信息为代表的 高新技术的发展，机械制造技术的内涵和外延发生了革命性的变化。传统的普通 加工设备已难以市场对高质量高效率和多样化的要求。以数控技术为核心的现代 制造技术正在逐渐取代传统的机械制造技术。数控技术综合应用了计算机技术现 代控制技术。为了增强国际竞争力，国内制造企业开始广泛使用先进的数控技术 积极参与国际竞争。我国制造业进入了一个空前发展的蓬勃新时期。对数控技术 专业的技术型人才产生了巨大需求。根据对人才市场的调研和行业人力资源需求 的分析预测。数控技术专业已被国家有关部门列为首批紧缺型人才培养项目。 选题依据：本课题是典型的数控车床加工工艺编制。制定数控加工工艺文件 是对数控知识的一个综合运用的过程。我想通过对本课题的制作，让我更进一步 对数控车床有较深的了解，能把以前学习过的绘图、编程、仿真加工等知识结合 起来，加以运用。这样不仅能够对旧的知识有一个好的复习，而且对我所学的专 业知识有一个提高，最终能够把以前学习到的理论知识和数控车床操作知识融会 贯通起来。因此，我选择了这个课题。 第 2 页 共 20 页 二、零件图纸工艺分析二、零件图纸工艺分析 (一一)、零件图纸工艺分析、零件图纸工艺分析 图 1-1 由图 1-1 可以看出，该零件为轴类零件，主要由外圆柱面、平面、端面孔、 螺纹及圆弧等组成，结构形状较复杂；加工部位较多，零件的 450 - 0.021、360.03、80.03、130.03、4.50.03、38+0.021 0、30+0.021 0、420.03、18.50.03、260.03、1120.03 几处尺寸 精度要求较高。并且左端 450 -0.021 的圆柱面与右端 m45x1.5 的螺纹有同轴 度要求。中间部位由两段圆弧组成，并且向内凹，形成两端大中间小，可见零件 结构复杂。适合数控车床车削加工。 该零件的轮廓描述清晰，尺寸标注完整。材料为 45#钢，毛坯 50150， 切削性能较好，调质处理 hrc2636。 第 3 页 共 20 页 (二二)、工艺措施、工艺措施 通过上述分析，数控车削中可以采取以下几点工艺措施: 1、工件为 45#（50150）的圆棒料，可以选用三爪卡盘装夹，采用一夹 一顶的装夹方式。 2、在加工工件的外圆弧时，因为是凹圆弧，车刀的后角应选择较大，而且 要注意刀具的下刀点和刀具的加工路径，避免撞刀。因此加工中要仔细观察刀具 的走向。 3、加工中的部位较多，加工的精度要求不同，可以采用多把刀具来进行加 工。 4、由于孔的加工精度较高须进行镗孔。 三、机床的选择及装夹方案三、机床的选择及装夹方案 （一）（一） 、机床的选择、机床的选择 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用数控车床。 （二）（二） 、零件的定位与装夹、零件的定位与装夹 1、定位基准 确定坯件轴线和左端面为定位基准。 2、装夹方式 该零件是长度较长，轴右端又要加工孔的轴类零件。因此选 用左端采用三爪自动定心卡盘夹紧，右端采用活动顶尖的一夹一顶的装夹方式。 第 4 页 共 20 页 图 1-2 四、工序方案四、工序方案 由于毛坯尺寸为 55150，因此可以采用一次装夹加工完成。夹住工件左 端，夹位为 30mm 长，钻孔、加工外圆、切槽、车螺纹，一次装夹即可加工完成。 可以确保零件加工的长度及精度，提高生产效率。 五、对刀点、换刀点位置、进给路线、加工五、对刀点、换刀点位置、进给路线、加工 顺序及刀具顺序及刀具 （一）（一） 、对刀点、换刀点位置、对刀点、换刀点位置 1、确定对刀点 确定对刀点距离车床主轴 30mm,距离坯件右端端面对 5mm,对刀点在正 x 和正 z 方向并处于消除机械间隙状态. 2、确定换刀点 为使其各车刀在换刀过程中不致碰撞到尾座上的顶尖,故确定换刀点距离车 床主轴轴线 55mm,即在正 x 方向距离对刀点 25mm 处，距离坯件右端端面对刀 点 5mm,即在 z 方向与对刀点一致。 （二）（二） 、进给路线、进给路线 1、确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线， 因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。 2、进给路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回 该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非 第 5 页 共 20 页 切削空行程。 3、在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的进给路线，不仅可以 节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具磨损及机床进给机构 滑动部件的磨损等。而刀具的选择也是数控加工中重要内容之一，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。 （三）（三） 、加工顺序、加工顺序 1、孔的加工 根据先粗后精、先近后远、内外交叉的原则确定，加工顺序、进给路线、所 选刀具都是机夹可转位车刀、镗刀。 （1）粗车端面、表面外圆、用右端面和端面 a 作为轴向和径向定位基准可 实现基准重合减小定位误差，对加工精度有利。一次装夹中实现零件的加工，可 保证零件的加工精度。粗车时选用 80外圆车刀，剩余量为 2mm。粗车端面、外 圆的粗车路线图如 1-3 图 1-3 （2）钻孔、先用 6 的中心钻定位，确定孔的位置。在用 28 的麻花钻钻 孔，深度为 26mm。其进给路线见图 1-4 第 6 页 共 20 页 图 1-4 （3）粗、精镗内孔。选用 35、r0.4 的菱形刀片粗、精镗 380.021 0、300.021 0。 由于其表面粗糙度为 1.6，所以需精镗内孔。其进给路线见图 1-5 第 7 页 共 20 页 图 1-5 2、螺纹以及槽的加工 （4）精车右端 45 外圆柱面、及倒角。选用 35，r0.8 的菱形刀片精车 保证外圆柱面的精度。其进给路线图 1-6 图 1-6 （5）切槽。切槽宽为 3mm 和槽宽为 5mm 的槽。槽的精度要求较高，不可一 次切出。选用 2mm 的单头刀片，可实现重复定位，保证精度。进给路线见图 1-7 图 1-7 （6）车螺纹。选用公制 60的螺纹刀片 4 次车出螺纹。进给路线见图 1-8 第 8 页 共 20 页 图 1-8 3、外轮廓的加工 （7）粗车 r10 圆弧。如下图所示，如果选用右端下刀，刀具加工困难，易 撞刀，发生事故。因此选用 35，r0.8 菱形刀片，从 31 处 r10 圆弧左端下刀， 用固定形状循环指令进行加工，进给路线见图 1-9 图 1-9 （8）粗车 360.03、r45 圆弧、及两处的 31 圆柱面，选用 35、r0.8 菱形刀片，从右侧的 31 圆柱面右侧下刀，进给路线见图 1-10 图 1-10 第 9 页 共 20 页 （9）切断。用切断刀从 45 左端面处切断。完成零件的完整加工。加工后的 零件见图 1-11 图 1-11 （四）（四） 、刀具刀具 1、用 t01 号刀车端面，t05 号刀打中心孔，t06 钻孔，最后用 t07 号刀镗 孔。 2、用 t01 号刀和 t03 号刀粗车外形，留有 1.5mm 的半精车余量。 3、用 t02 号刀和 t04 号刀半精车外形，留 0.5mm 的精车余量。 4、用 t02 号刀和 t04 号刀精车外形。 5、用 t09 号刀切槽，用 t08 号刀车螺纹，最后用 t10 号刀切断。 六、零件程序六、零件程序 o0001 g21 g0 t0101 g97 s800 m03 g0 g54 x51.238 z2.7 m8 g50 s800 g96 s800 g99 g1 z-111.8 f.2 x55. x57.828 z-110.386 g0 z2.7 x47.475 g1 z-111.8 x51.638 x54.466 z-110.386 g0 z2.7 黄冈职业技术学院毕业设计 第 10 页 共 20 页 x43.713 g1 z-1.042 x44.814 z-1.593 g3 x45.4 z-2.3 r1. g1 z-19.3 z-22.3 z-26.8 z-104.8 z-111.8 x47.875 x50.703 z-110.386 m9 g28 u0. w0. m05 t0100 m01 g0 t0707 g97 s500 m03 g0 g54 x0. z5. m8 z2. g1 z-4. f.05 g0 z5. m9 g28 u0. w0. m05 t0700 m01 g0 t0202 g97 s450 m03 g0 g54 x0. z5. m8 z2. g1 z-26. f.04 g0 z5. m9 g28 u0. w0. m05 t0200 m01 g0 t0303 g97 s900 m03 g0 g54 x28.123 z2.595 m8 g50 s900 g96 s900 g1 z-18.3 f.15 x24.964 x22.136 z-16.886 g0 z2.7 x31.282 g1 z-9.8 x30.8 g2 x29.6 z-10.4 r.6 g1 z-18.3 x27.723 x24.895 z-16.886 g0 z2.7 x34.441 g1 z-9.8 x30.882 x28.054 z-8.386 黄冈职业技术学院毕业设计 第 11 页 共 20 页 g0 z2.7 x37.6 g1 z0. z-9.8 x34.041 x31.213 z-8.386 g96 s1000 g0 z2. x38. g1 z0. z-10. x30.8 g2 x30. z-10.4 r.4 g1 z-18.5 x27.172 z-17.086 g0 z1.25 m9 g28 u0. w0. m05 t0300 m01 g0 t0404 g97 s900 m03 g0 g54 x0. z2. m8 g50 s900 g96 s1800 g1 z0. f.02 x40.4 g3 x41.531 z-.234 r.8 g1 x44.531 z-1.734 g3 x45. z-2.3 r.8 g1 z-19.3 z-22.3 z-26.8 z-104.8 z-112. x47.828 z-110.586 m9 g28 u0. w0. m05 t0400 m01 g0 t0606 g97 s900 m03 g0 g54 x49. z-21.3 m8 g50 s900 g96 s550 g1 x42.4 f.02 g0 x49. z-20.7 g1 x42.4 x42.52 z-20.76 g0 x49. z-22.914 x47.828 g1 x45. z-21.5 x42. x42.5 z-21.25 黄冈职业技术学院毕业设计 第 12 页 共 20 页 g0 x47.828 z-19.086 g1 x45. z-20.5 x42. x42.5 z-20.75 g0 x47.828 m9 g28 u0. w0. m05 t0600 m01 g0 t0505 g97 s3573 m03 g0 g54 x49. z-29.7 m8 g50 s3600 g96 s550 g1 x31.4 f.02 g0 x49. z-31.201 g1 x31.4 x31.7 z-31.051 g0 x49. z-28.2 g1 x31.4 x31.7 z-28.35 g0 x49. z-32.815 x47.828 g1 x45. z-31.401 x31. x31.5 z-31.151 g0 x47.828 z-26.586 g1 x45. z-28. x31. z-29.601 x31.5 z-29.351 g0 x47.828 m9 g28 u0. w0. m05 t0500 m01 g0 t1010 g97 s450 m03 g0 g54 x49. z1.767 m8 x44.338 g32 z-20. e1.5 g0 x49. z1.658 x43.947 g32 z-20. e1.5 g0 x49. z1.573 x43.639 g32 z-20. e1.5 g0 x49. z1.5 x43.376 g32 z-20. e1.5 黄冈职业技术学院毕业设计 第 13 页 共 20 页 g0 x49. z1.5 x43.376 g32 z-20. e1.5 g0 x49. z1.767 m9 g28 u0. w0. m05 t1000 m01 g0 t0808 g97 s900 m03 g0 g54 x53.715 z-31.009 m8 g50 s900 g96 s900 g73 u4.4 w.2 r2 g73 p100 q102 u.4 w-.2 f.2 n100 g0 z-53.001 s900 g1 x33.719 z-46.331 x33.664 z-46.309 x28.878 z-44.439 g3 x24. z-38.2 r9.2 n102 x30.44 z-31.209 r9.2 g96 s1800 g0 x49.315 z-55.269 x46.596 g1 z-53.269 f.02 z-31.401 x49.424 z-32.815 m9 g28 u0. w0. m05 t0800 m01 g0 t0909 g97 s600 m03 g0 g54 x48.971 z-42.81 m8 g50 s900 g96 s900 g73 u3.971 w.242 r2 g73 p104 q106 u0. w0. f.2 n104 g0 x31. s900 g1 z-48.281 g3 x44. z-71.8 r45.8 x31. z-95.319 r45.8 g1 z-99. x34.4 g3 x36. z-99.8 r.8 g1 z-104. n106 x45. m9 g28 u0. w0. m05 t0900 m30 黄冈职业技术学院毕业设计 第 14 页 共 20 页 七、数控加工工艺卡片七、数控加工工艺卡片 表 1-1 工序卡一 零件名称长轴零件图号夹具名称三爪卡盘 设备名称及型号cjk6132 数控车床 材料名 称及牌 号 45 钢 硬 度 hrc2636工序名称轴的加工 工序 号 1 切削用量刀具量具工 步 号 工步内容 vfnfp a 编号 名称 名称 1 粗车端面 800 015 1t01 左偏刀 游标卡尺 2 打中心孔 500 005 3t05 中心钻 游标卡尺 3 钻孔 500 003 14t06 麻花钻 游标卡尺 4 镗孔 1000 015 1t07 镗刀 游标卡尺 5 切槽 600 006 t09 切槽刀游标卡尺 6 车螺纹 900 15 t08 螺纹刀环规 7 加工 r10 圆弧 900 015 t03 左偏刀 - 8 粗加工剩余 900 002 t04 右偏刀游标卡尺 9 切断 4500.06t10 切断刀游标卡尺 黄冈职业技术学院毕业设计 第 15 页 共 20 页 产品名称产品名称零件名称零件名称 2、机械加工工艺过程卡、机械加工工艺过程卡 轴轴 材料名称材料名称 及牌号及牌号 45#钢 毛坯种类或毛坯种类或 材料规格材料规格 50150 工工 序序 号号 工序名称工序名称工序简要内容工序简要内容 设备名称及设备名称及 型号型号 夹具夹具量具量具 1下料 选择合适的材料进行 加工（50150） 锯床 2锻造锻压机 3热处理正火 4车、钻车端面，打中心 孔，钻孔，镗孔 车床三爪卡盘游标卡尺 5粗车粗车外轮廓车床三爪卡盘 6精车精车外轮廓车床三爪卡盘 7切槽对槽进行加工车床三爪卡盘 8车外螺纹对右端螺纹进行加工 9切断切断工件，保 正其长度要求 车床三爪卡盘游标卡尺 黄冈职业技术学院毕业设计 第 16 页 共 20 页 3、数控车刀具调整卡、数控车刀具调整卡 零件名称零件名称20 号轴零件图号零件图号 设备名称设备名称车床设备型号设备型号t6 数控车床程序号程序号 材料名称材料名称 及牌号及牌号 45#钢 硬硬 度度 硬度为 hrc5545 工序名称工序名称车 20 号轴工序号工序号 刀具参数刀补地址 序 号 刀 具 编 号 刀具名称刀片材料牌号 刀尖 半径 刀杆规格半径 形 状 1t01 机夹式可转 位车刀（左 偏刀） cnmg1204080.8mwlnr2525m0830 2t02 机夹式可转 位车（左偏 刀） dcmt11t3040.4s16r-sckcr0915 3t03 机夹式可转 位车刀（右 偏刀） yw1/ m10/ 1400 0.8mwlnl2525m08-n30 4t04 机夹式可转 位车刀（右 偏刀） cn0mg1303060.4mwlnl2525m08-n15 5t05 中心钻jx079002370.4cnki:sun:gjjs.0.10 6t06 麻花钻l14520810.8mvtrn2525m1628 7t07 镗刀n151.2-185-20 0.4center-narrow15 8 t08 螺纹 车刀 r166.0g-16 mm01-150 0.4r166.5fa-2020-1615 9t09 切槽刀n151.2-185-20center-narrow30 10t10 切断刀lccr/l1616-ipcftr2525m0330 黄冈职业技术学院毕业设计 第 17 页 共 20 页 八、切削用量的选择八、切削用量的选择 根据加工要求和各工步加工表面形状选择合理的切削用量。 车右端面，主轴转速为 s=800r/min，进给量为 f=0.2mm/r。 打中心孔，主轴转速为 s=450 r/min，进给量 f=0.0 5mm/r。 钻孔，主轴转速为 s=500 r/min，进给量 f=0.0 4mm/r。 镗孔，主轴转速为 s=1000r/min，进给量 f=0.15 mm/r。 粗车外轮廓，主轴转速为 s=900r/min，进给量 f=0.2 mm/r。 精车外轮廓，主轴转速为 s=1800r/min，进给量 f=0.02mm/r。 切槽，主轴转速为 s=550r/min，进给量 f=0.02mm/r。 车螺纹，主轴转速为 s=450r/min，进给量 f=1.5mm/r。 黄冈职业技术学院毕业设计 第 18 页 共 20 页 九、参考文献九、参考文献 1) 王军 ,刘劲松. 数控加工工艺. 湖北：武汉大学出版社，2009. 2) 张丽华，马立克. 数控编程与加工技术. 辽宁：大连理工大学出版社， 2008. 3) 刘力. 机械制图（第二版）. 北京：高等教育出版社，2004. 4) 王泓. 李俊彬 机械制造基础. 北京：北京理工大学出版社，2005. 5) 余英. 数控加工工艺与编程. 北京理工大学出版社,2006. 6) 李文星. 数控加工工. 北京理工大学出版社, 2007. 7) 丛娟. 数控加工工艺与编程. 机械工业出版社, 2007. 8) 曹井新. 数控