数控技术毕业设计（论文）-喷枪手轮数控加工工艺与编程.doc

浙江广厦建设职业技术学院 数控技术专业毕业设计说明书 设计题目 喷枪手轮数控加工工艺与编程 学生姓名 学 号 指导教师 专 业 数控技术 年 级 2007 级 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 摘 要 本课题主要是对喷枪手轮的数控加工工艺的研究。主要进行了数控加工工艺的分析、程 序编制等。通过 k100ti-d（北京凯恩帝）数控系统车床进行编程加工，达到尺寸要求。 首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容， 用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。 关键词关键词：喷枪手轮；工艺分析；数控程序 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 目目 录录 1 引 言1 2 机床及工艺设备的选择2 2.1 机床的选择 2 2.2 手轮夹具选择 2 3 手轮零件图和参数的分析4 3.1 零件图的分析 4 3.2 材料的选择 4 3.3 刀具的选择 4 3.4 切削用量的选择 5 3.5 手轮加工工艺的拟定 5 3.5.1 加工阶段的分析 5 3.6 加工基准面的设定 6 3.7 机床刀具运行轨迹 7 3.8 检测量具的选择 8 3.9 辅助工序的安排 8 3.10 表面处理 .8 4 手轮数控加工的程序清单9 4.1 手轮数控加工程序的清单 9 4.2 攻丝机操作 .10 5 结论.11 6 致谢.12 7 参考文献.13 附录一 14 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 1 页 共 14 页 1 引 言 数控技术作为未来先进制造技术的核心内容之一，正在朝着开放化，网络化， 柔性化和智能化方向发展，数控装备产品的设计制造和应用开发都日益显示出基 于开放接口标准的模块形态。基于模块和组件的系统构建策略更能体现产品设计 制造过程中的人性化思想，每一个模块都是一个有针对性应用领域的技术产品形 式，是该领域技术原理，应用方案和实现形式的综合体现，是其在数控加工环境 下的具体应用，其设计理念和性能指标都体现数控加工技术的要求和市场应用的 需求，这些充分体现设计者个性化的产品组件通过开放的标准接口形式有机的结 合，组成了功能丰富性能完善的数控装备产品。 数控技术是一个综合性很强的技术学科，涉及系统控制，工业设计，机械结 构，变频调速，网络通讯，信号分析等范围很广和适用性很强的技术领域，这些 技术原理在工科学校的机电一体化教学中都有涉及，但在应用实践上相对分散， 目前只注重在数控操作技能上的能力培养，一系列的计算机辅助设计制造软件也 都是针对于这一目标，缺少一个贯穿于整个数控技术领域中的开发应用环境，来 从系统规划的高度和应用开发的层面来实施数控技术能力素质培养的目标。 正是针对于这一数控技术培养模式的局限性，本文建立了一个针对于整个数控技 术应用开发领域一体化实验平台，采用组件和模块的思想建立了一个集成的设计 开发环境，实现从数控装备产品规划，方案选择，运动算法和人机交互等各个环 节的教学实践活动，下面将从总体策略，结构特征，关键技术等几个方面给予阐 述。 从20世纪中叶数控技术出现以来，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。数控 机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、 精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、 要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。 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。 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 2 页 共 14 页 2 机床及工艺设备的选择 2.1 机床的选择 手轮零件图见附录一。 喷枪手轮主要用于连接喷枪枪体和泡沫剂。喷枪枪体与手轮的连接主要是通 过枪体的内螺纹和手轮的外螺纹来连接的；手轮与泡沫剂的连接主要是通过手轮 内螺纹与泡沫剂的外螺纹连接的。 根据图纸分析，我们需要两台设备加工手轮零件：一是数控车床；二是攻丝 机。 机床的尺寸规格要与被加工的零件尺寸相适；机床精度要与被加工零件的加 工要求相适应；机床的生产率与被加工零件的生产纲领相适应；机床的选用要考 虑节省投资和适当考虑生产的发展；改建车间，要充分利用原有设备。 我们选择的是 k100ti-d（北京凯恩帝）数控系统车床。 这台数控机床是三爪卡盘和伸缩夹头两用的设备。根据手轮的要求，我们选 择用伸缩夹头夹具，但是要在使用前确定好夹具的加紧力度，防止夹紧力不够， 导致零损坏或者加工精度不够。这台数控机床加工零件，适应性强，适合大批量 的生产加工；加工精度高，产品的质量比较稳定；自动化程度高，能减轻工人的 劳动强度；能提高工作的生产效率。 选择这台数控机床加工手轮，主要是加工手轮的上端面，是第一次加工。 攻丝机 制作内螺纹叫做攻丝，攻丝的工具叫做丝攻；制作外螺纹叫做套丝，套丝的 工具叫做扳牙。 在攻丝或者套丝时，零件装夹位置要正确，尽量使螺纹孔中心线置于水平位 置，要把丝攻和扳牙放正，然后在攻的过程中，要经常倒转丝攻和扳牙，使切削 下来的碎末卡段，将其排出，这样工具的寿命可以延长。 攻丝机是加工手轮下端面的螺纹，需要第二次装夹，是二次加工。 2.2 手轮夹具选择 根据手轮的加工特点，我们需要使用专用夹具，因为专用夹具可以提高生产 效率，适合大批量生产加工，能够提高产品的加工精度。这个零件的加工，我们 需要 2 次装夹，也就是需要 2 个夹具。在数控机床上我们选用了伸缩夹头，在攻 丝机上我们选用了固定的六角夹具。 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 3 页 共 14 页 因为夹头具有伸缩性，因此在装夹零件之前要先确定夹头装夹好零件后的稳 定性。加紧力的大小也要注意，防止零件变形。 图 2.1 手轮伸缩夹头图 图 2.2 手轮六角夹具图 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 4 页 共 14 页 3 手轮零件图和参数的分析 3.1 零件图的分析 在加工工艺的分析中，首先要正确分析零件的图纸，根据零件图的技术要求， 分析零件形状、基准面、尺寸精度等。 按照附录一手轮零件图分析，我们知道要求加工 m14*1 的外螺纹，m10*1 的 内螺纹，直径为 10mm、深度为 6mm 的内孔，直径为 6.8mm、深度为 6mm 的内孔和 一个螺纹底径为 38.2-38.3，牙深为 10.5 的不规则内螺纹组成。 此图的精度要求比较高，但是结合它的用途我们知道，它是用于连接泡沫剂 和枪体的，所以不能有漏气状况发生。综合分析该图，因为在零件的中间有通孔， 上表面有一部分突出，并且突出部分不高，所以不适合作为装夹表面。零件的下 部分有一个直径为 20mm，深度为 10mm 的外圆，因此我们可以用一个伸缩夹头来 装夹。先用 90外圆刀车削直径为 52mm 的外圆表面，再用内孔刀车削大的内螺 纹的表面，最后用内螺纹刀车削底径为 38.2-38.3 的内螺纹。然后再用直径为 6.8 的钻头钻通手轮，再换直径为 10 的钻头钻深度为 6mm 的内孔。 上表面加工完成后，再换成攻丝机进行下表面的加工，用直径为 10 的丝攻 和直径为 14 的板牙分别攻孔的内外螺纹。 3.2 材料的选择 该零件为压铸好的半成品，材料为铝材。 因为铝材切削性能好，容易切削，而且化学性能稳定。 3.3 刀具的选择 选择 1 号刀具为 90外圆刀，用于粗、精加工；选择 2 号内孔刀，用于车削 底径为 38.2-38.3 的内螺纹的内壁，到达要求的尺寸；选择 3 号刀具为内螺纹刀， 用于车削底径为 38.2-38.3 的内螺纹。选择 4 号刀具为直径 6.8mm 的钻头，用于 钻通手轮；选择 5 号刀具为直径 10 的钻头，钻深度为 6mm。 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 5 页 共 14 页 表 3.1 数控加工刀具卡片 产品名称或 代号 喷枪手轮零件名称手轮 零件 图号 01 序号刀具号 刀具规格及 名称 数量加工表面备注 1t01 90外圆车 刀 1 粗、精车外 圆表面 2t02 内孔刀 1 车内孔壁 3t03 内螺纹刀 1 粗、精车内 螺纹 4t04 6.8 钻头 1 钻通孔 5t05 10 钻头 1 钻深度为 6mm 的内孔 3.4 切削用量的选择 确定背吃刀量：粗车零件先确定背吃刀量。毛坯外圆余量为 1mm，长度放余 量为 0.5mm。 切削用量主要考虑加工的尺寸精度和加工表面质量的要求并兼顾提高刀具耐 用度、机床寿命等因素。首先确定主轴转速，粗车外表面为 1000r/min，精加工 为 1200r/min。车内圆为 1000r/min，车内螺纹为 200r/min，钻孔为 500r/min。 粗车进给速度为 f=0.5mm/r，精车进给速度为 f=0.3mm/r。 3.5 手轮加工工艺的拟定 拟定工艺路线是指拟定零件加工所经过的有技术和工序的先后顺序。工艺路 线的拟定是工艺规程制定中的关键阶段，是工艺规程制定的总体设计，其主要任 务包括加工方法的确定、加工顺序的安排、工序集中与分散等内容。 3.5.13.5.1 加工阶段的分析加工阶段的分析 粗加工：粗车外圆和端面。先粗车外圆端面，再车内圆表面，再车内圆底 面 半精加工：这一步需要车内螺纹 精加工： 在半精加工后进行精加工整个零件。要达到图纸标明的尺寸要 求 钻孔：先后钻直径为 6.8mm 通孔和直径为 10mm 的孔 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 6 页 共 14 页 表 3.2 数控加工工序卡 产品名称或代号零件名称零件图号机械 厂 数控加工工序卡 手轮的加工手轮 02 工艺 序 号 程序编 号 夹具名称夹具编号使用设备加工车间 o0001 伸缩夹头 p0001 数控车床1 号车间 工步 号 工步内容 刀具 号 刀具规格 主轴转 速 r/min 进给速度 mm/r 背吃 刀量 mm 1 粗车上端面外型 t0101 90外圆车 刀 10000.52 2 精车右端处外型 t0101 90外圆车 刀 12000.3 3 车内孔孔壁 t0202 内孔刀 10000.52 4 车内螺纹 t0303 内螺纹刀 2000.2 5 钻 6.8 的通孔 t0404 6.8 的钻 头 5000.2 6 钻 10 的通孔 t0505 10mm 的 钻头 5000.2 编制童绍杰审核批准第 1 页共 1 页 在进行数控编程时，首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸，将零件图上 的某一点设定为编程坐标原点，该点称编程原点。从理论上将，工件坐标系的原 点选在工件上任何一点都可以，但这可能代理啊繁琐的计算问题，增添编程困难。 为了计算方便，简化编程，通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上， 具体位置可考虑设置在工件的左端面（或右端面）上，尽量使编程基准与设计基 准、定位基准重合。 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 7 页 共 14 页 3.6 加工基准面的设定 工件加工基准面选择的原则： 工件坐标系原点应该选择在工件的设计基准上，以便于编程 工件原点尽量选择在尺寸精度高、粗糙度低的表面上 工件原点最好选择在工件的对称中心上 结合我选择的手轮零件，我们选择加工基准面在上表面上 图 3.1 加工基准面的选择 3.7 机床刀具运行轨迹 表 3.3 手轮数控加工右表面的刀具运行轨迹图表 刀具号 t1 t2 t3 手轮加工刀具运行轨迹图 1 （0,0） 2 （38.2,0） 3 （52,0） 4 （38.2，- 10） 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 8 页 共 14 页 5 （70，2） 6 （37,10） 7 （37,5） 3.8 检测量具的选择 0-150mm 游标卡尺，刀具角度尺。 游标卡尺主要是用于量手轮外圆的尺寸是否达到零件图纸的要求。 刀具角度尺主要用于检测内螺纹刀的角度是否达到螺纹的尺寸要求。 3.9 辅助工序的安排 铝手轮在车削完成后，需要进行一系列的辅助工序。 去毛刺； 清洗手轮； 检测手轮是否漏气； 3.10 表面处理 铝手轮加工的最后一步是需要进行表面处理，由于产品要求零件各个部分都 必须光亮整洁，又要有高耐腐蚀性，所以我们选择镀镍处理，镀镍效果后，表面 不可有气孔、砂眼等。 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 9 页 共 14 页 4 手轮数控加工的程序清单 4.1 手轮数控加工程序的清单 下面是手轮上表面的数控加工程序清单： 数控加工程序清单 零件名称：手轮 程序号：o0001 程序清单说明 o0001； m03 s1200; t0101; m08; g00 x70 z2; g01 x52 z-10 f50; z-3; g03 x50 z-1 r2; g01 x17 z-1; z3; x0; goo x100; z100; t0202; m03 s1000; g00 x37 z5; g01 x38 z-10; x18; g00 z100; x100; t0303; m03 s200; goo x37; z5; g92 x38.3 z-8.8 i9 k1 p1; x38.9 i9; x39.3 i9; x39.7 i9; x40 i9; x40.3 i9; x40.5 i9; 程序号 主轴启动 选择第一号刀具，并进行刀补 冷却液开 快进到加工点 开始加工 倒圆角 车外圆 快速退刀 换 2 号刀具并进行刀补 换主轴转速 车内壁 换 3 号刀具并进行刀补 主轴转速变换 快速至加工点 开始车内螺纹 螺纹切削循环 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 10 页 共 14 页 x40.7 i9; x40.9 i9; x41 i9; x41.1 i9; x41.2 i9; x41.3 i9; x41.4 i9; g00 z100; x60 ； m09; m05; t0100; m30; 快速退刀 冷却液关 主轴停止 取消刀补 程序结束 4.2 攻丝机操作 手轮上表面数控加工完成后，我们需要进行手轮的攻丝步骤： 图 4.1 攻丝加工图 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书 第 11 页 共 14 页 5 结 论 毕业设计是大学生在校学习过程中的一个重要环节。它体现了我们对在大学 中所学知识的综合应用，毕业设计说明书是毕业生提交的一份有一定学术价值的 科技论文，是对我们学习成果的综合性总结和检阅，是在教师指导下所取得的科 技成果的文字记录，也是检验学生掌握知识的程度、分析问题和解决问题基本能 力的一份综合答卷，还是对学校人才培养效果的全面检验，是学校教育教学质量 评价的重要内容。 在编写毕业设计的过程中，我翻阅了大量的相关资料，对两年多来所学专业 知识进行了全面系统的分析、整理、总结，这不仅使我们两年多来所学的知识得 到了巩固和提高，使我们对数控技术的专业知识有了更宽广更深入的了解，增加 了对工件设计和数控加工的经验，更重要的是，在此过程中提高了我们自学和查 阅资料的能力，锻练了我们分析和解决问题的能力。 通过这次手轮数控加