毕业设计（论文）-60拖拉机半轴套管的试制设计.doc

1.绪论本次毕业设计的课题是60拖拉机半轴套管的试制编制数控fanuc卧加及平面、平面上的连接孔、两端搪孔的程序。60拖拉机半轴套管是很典型的回转体类零件，结构一般、精度要求高、要加工的孔多、工序很长且具有较广泛的代表性，通过本次课题的完成，使其熟悉实际生产中工程图的全貌和具体要求，其次熟悉实际生产中工艺设计的全方法。对fanuc-0i系统和台中精机卧式加工中心的加工工艺特性也有了一定的了解。通过本课题的完成，使学生首先感觉到合作配合工作的重要性，其次熟悉实际生产中的程序设计过程及方法，再次要会三维造型，还要设计的o0001程序对60拖拉机半轴套管的试制有指导意义，最后学会独立分析解决问题、编写（纂写）毕业设计说明书（论文）、查找参考资料的方法。在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一，它直接面对加工对象和操作者，数控及其编程技术的熟悉和掌握程度也直接影响到制造系统的成效。目前以数控机床和加工中心为重要组成部分的柔性制造系统（fms）和计算机集成制造系统（cims）已越来越多，数控机床的应用已渗透到机械制造业的各个领域。数控加工工艺与工装课程设计则是学生学完了机械制造工艺与装备课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和夹具结构进一步了解的练习性的教学环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养。通过该课程的设计，使学生达到以下目的：能合理的编写机械加工工艺过程、数控加工工序卡片、数控加工刀序卡片等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案。课程设计的基本要求 （1） 主要任务学生应该在指导教师的指导之下独立的完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。 （2） 知识要求学生在课程设计工作中，应该综合运用多学科的理论知识与技能，分析与解决工程问题。 （3） 能力要求学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。 （4） 综合素质要求通过课程设计，学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严禁求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。 通过该课程设计,初步掌握编制机械加工工艺规程的方法，学会查阅有关资料；掌握设计的基本原理的方法，能根据加工要求独立设计完成一项给定的设计任务提高结构设计能力。在课程设计工作中,综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼分析与解决工程实际问题的能力。通过课程设计，树立正确的设计思想；培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工作设计中，树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。工艺设计包括零件的工艺分析、数控机床的选用，零件工艺方案设计，包括进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具的选择等内容。最终完成零件的机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，工件的定位和夹紧方案草图，数控刀具卡片，数控加工进给路线图。通过该课程设计，达到以下目的：初步设计掌握编制机械加工工艺规程的方法，学会查阅有关资料；掌握设计机床专用夹具的基本原理的方法，能根据加工要求设计出相应的夹具，提高结构设计能力等2正 文2.1.1 60拖拉机半轴套管的产品用途60拖拉机半轴套管主要用于连接机身和轮胎，它要担负全部机器的压力，所以也是一个非常重要环节，这一环节出现问题那么它安全就没有保正。其次，它机身配合也要求非常严格的，如果间隙大的话，它的稳定性就没了保正，间隙是一方面因为半轴套管内有轴，所以同轴度一定不可轻视。所以虽说它只是起连接作用，但一个至关重要的前提。2.1.2 60拖拉机半轴套管的产品工艺流程 首先从原材料进厂，在进时要对铸造件进行检查，看是否有太多的孔，如果有则不能用，然后在车床上对它基本的尺寸进粗加工，后对要在加工中心上装夹用到的面进精加工。在这两道工序后就可以到加工中心上加工了。2.1.3 60拖拉机半轴套管的产品技术要求主要求有与机相连接的外径，还有轴承孔、密封圈孔的同轴度。次要的有两个连接面及连接孔。连接的外径在上加工中心前必需要做相当清确，而四个孔则在加工中心加工，所它精度，同轴度都可轻松的解决，其次孔面的光洁度则由刀的材料再决了，我通常选用合金刀片，在表面要求及高时则要用钻石刀，所以这点也是要做一定的考虑，做到经济性，高效力性。刚才说到的次要的做到它的要求。2.1.4 60拖拉机半轴套管的产品加工工艺 做什么都有个先主后次，这里我们加工套管时也必需考虑。我先尽可能的复杂的、精度要高的放在前加工、能一次性加工好就一次加工好，这样减少装夹误差，在孔加工这块我们更是要明确加工工艺，如果连工艺都不清楚怎么对产品进加，虽说是个孔如果就是瞎做一通，打孔、铰孔不分那么做出来的孔怎么会达到要求呢！比如140-h6的孔就要先铣孔再对其搪孔，这样做出来的孔一般是很容易合格得。2.1.5 60拖拉机半轴套管加工机床的选用 在面床选用方面来说，首先，要保正精度，同轴度，光面光洁度，次就机床的效率如何。在这次加中虽说有得工序可以普通机床加工，但考虑到它的效率，我们做产品就是为了利润，如果效率跟不上，怎么能得丰厚的利润。而轴承孔得方面得就不能在普通机加工，一是精度不易达到要求二光洁度也难保正。在这其中我要解释这两点：普通机床用得是一般和丝杠间隙大且不能自锁，而加工中心用得是滚球丝杠它不但间隙小而且自锁性能好这是第一点要说得。在普通机床上基本是手工摇动，加工中心这类数控机床是电信号通脉冲给电机它比手工要均匀。所以我们精度不是很高的情况下就普通机，在要求高的则用数控机床。2.1.6 课题研究的主要内容：（1）计算任一斜油孔的编程尺寸，并总结出分度坐标的计算通式；用台中精机加工中心的功能，编制铣、搪的程序o0001加工内容（见零件图纸: 60拖拉机半轴套管a）顶面（俯视图1-120轴孔、1-130密封圈孔、1-140轴承孔） a加工内容（见零件图纸: 60拖拉机半轴套管b）底面（俯视图：1-120轴孔、1-130密封圈孔、1-140轴承孔） b加工内容（见零件图纸: 60拖拉机半轴套管c）侧面（左视图：220*220面铣、4-14-h7连接孔） c加工内容（见零件图纸: 60拖拉机半轴套管d）侧面（右视图：220*220面铣、4-14-h7连接孔） d(2)对程序的应用作出必要的说明；(3)选定数控加工所用刀杆，并校对任一刀具组的长度。21.7研究的方法：(1)看图纸发给我们的图纸比较烦琐，所以开始的一段时间，我在图纸上找到与自己设计有关的地方，尽量弄明白，不明白的地方可以问指导老师。1） 60拖拉机半轴套管三维图对三围图各面做一些标记，让看说明书的人能知道机体的大概。+顶面底面 右侧面左侧面2）读解装夹定位方式底面朝下立装：底面295外圆放置在夹具295槽中和85孔放置在85定位销中（见图a1）定位限制五个自由度，用压板压板压q面限制一个自由度（见图a2），这样6个自由就都被限制了，此时就可以对左面侧面进行加工，这样减少了装夹次数有利于来保证精确度也是最小程度的用夹具同时也提高刀具的抗振性。侧面1 a1q面 a2 右侧面朝下卧装侧面2-14定位孔对准夹具板上2-14定销放置好，然后通过2-14的连接孔压紧工件，6个自由度都被限制，（见图a2）在p面放一个顶尖来保持平衡。p面右面 a33）选择刀具。根据工件材料，机床性能，刀具材料，选择所需的刀具。（见附表2）4）读解工序卡片（见附表1）看工艺卡片可以知道加工顺序、切削用量、刀具号等工艺参数，在此基础上开始编程。21.8具体步骤和措施：（1）查找资料为了能够搞好毕业设计，我在相关网站上查找了与这次设计有关的资料，也到学校找与设计有关的书籍。（2）编写程序1）加工方法 由工艺卡片(见附表1)中可看出，60拖拉机半轴套管基本形状均以铸出毛坯为原材料，所以所需加工方法有：钻削、镗削、铰削和铣等。针对加工表面的形状，尺寸和技术要求不同，采用不同的加工方案。(见附录a 、b)这次设计中，我主要是编制孔的程序，孔加工固定循环指令格式如下： 73g89xyzrqpfk；其中xy：孔定位数据，取值与g90/g91有关；z：孔底平面位置，取值与g90/g91有关；r：r点平面位置，取值与g90/g91有关；q：在g73/g83方式中指每次的加工深度，在g76/g87方式在红指规定的位移量。q值只取增量值与g90/g91无关；p：在孔底暂停时间，以ms为单位；f：切削进给速度；k：孔加工的重复次数，缺省为1，在g90方式下表示在同一个位置加工k次，在g91方式下表示在一条直线上加工k个孔。上述地址符中只有k为非模态指令，其余的均为模态指令。加工不同的孔所用的工序是不一样的，因此编程时所用的g代码也是不同的，下面我对用来加工孔的g代码做一个简单的说明：g81循环用于正常钻孔，切削进给，快速回退，其加工方式为：进给、孔底、快速退刀。一般钻中心孔时都用g81，粗镗孔时也可用g81。g82循环与g81循环的区别是g82在孔底增加了暂停，所以适合于锪孔和镗阶梯孔，而g81用于一般钻孔，其加工方式为：进给、孔底、暂停、快速退刀。g83循环用于深孔钻削，间歇切削进给到底部，钻孔过程中从孔中排出切屑，其加工方式为：进给、退刀、再进给、再退刀、孔底、快速退刀。g85镗孔循环中，刀具以切削进给加工到孔底，然后又以切削进给返回到r点，所以适用于精镗，其加工方式为：切削进给、孔底、切削进给、r点、快速推刀，我精镗孔时用了g85，铰孔时也用了g85。g89的格式与g85相同，不同点是该循环在孔底执行暂停，其加工方式为：进给、孔底、暂停、快速退刀，我编程时半精镗孔时用的是g89。g80是取消所有的固定循环，执行正常操作。编写程序时需要用到子程序，子程序用于编写程序经常重复进行的加工,比如某一确定的轮廓形状,子程序位于主程序中适当的地方,在需要时进行调用、运行，这样可以避免或尽可能减少出错，简化程序，减少编程工作量。例如：对两侧2-14的连接孔，加工需要钻中心孔-钻孔-倒角-连接孔四个工序，如果不用子程序的话，会使程序变得很复杂，而且很容易出错，用了子程序，只需在主程序中编写到该孔时调用一下子程序就可以了，既简单又不容易错。子程序的定义格式为：o 子程序号m99； 程序结束子程序的调用格式为：m98 p_l_；其中：m98为调用子程序指令，p后面的数字为子程序号，l后面的数字为子程序重复调用次数，若无l值则缺省为调用一次，系统允许重复调用9999次。2）计算编程尺寸 c1 c2 通过c1和c2我们可以计算要加工得8-14-h7连接孔,220*220面的xy,z向的座标系的位置 c3 c4通过c3和c4我们可以计算要加工得2-130-h6密封圈孔, 2-140-h6的轴承孔的xy,z向的座标系的位置. 计算连接孔密封孔轴承孔及平面的编程尺寸 第一装夹：底面向下加工两侧面。（如图d1） d1已知：工件坐标系设在220220面中点处，此点及为o点，工作台回转中心点设在140轴承孔中心。 求：连接孔在工件坐标系g54的坐标值（x，y） g54设在220220面中心，z向在220220面表面及坐标为（0，0，0）解： 由图d1可知左侧：（-170/2， 170/2） ， （170/2， 170/2） （-170/2，-170/2）， （-170/2， 170/2） 右侧面连接孔的坐标和左侧是一致得，因为220220的面是对称体再第4及轴旋转180度使右面到左面起初的位置。 及右侧连接孔坐标为：（-170/2， 170/2） ， （170/2， 170/2） （-170/2，-170/2）， （-170/2， 170/2） 定位销孔坐标为：（0，60） ， （0，-60）第二装夹：右侧面向下加工两端面。（如图d2） d2已知：工件坐标系设在140轴承孔和130密封圈孔的圆心处，此点及为o点，工作台回转中心点设在220220右侧面的中心。 求：220轴承孔和130密封圈孔在工件坐标系g55的坐标值（x，y，z）g55设在130密封圈孔的圆心处，z向140轴承孔顶面上及坐标为（0，0，0）解：因为轴承的厚度为30cm ，密封圈厚度为20cm所以孔由它们而定。 由图d2可知顶部：密封圈坐标为r130 z-50轴承坐标为r140 z-30 加工底面时由第4轴及b旋转180度而来此时底面则到了刚才顶面的位置。（如图d3） 因为轴承的厚度为30cm ，密封圈厚度为20cm所以孔由它们而定。 g56设在130密封圈孔的圆心处，z向140轴承孔顶面上及坐标为（0，0，0）由图d3可知底面：密封圈坐标为r130 z-50轴承坐标为r140 z-30注：原材料的表面余量匀为2mm。300，280的装夹外壁，80的定位孔以加工好，140，130的孔坐标具体由加工时的刀具的半径粗精加的余量来定。 60拖拉机半轴套管的主要夹具 加工此工件主要有两套夹具：（1）用来装底面加工两侧面（如图q1） q1 首先通过m16的螺丝连接夹具边上的螺拴孔，使其压紧在b 轴1号导轨的回转工台上，然后把60拖拉机半轴套管的底面放在q1的上表面使其和夹紧密配合后，再通过大压板压在q面上使压紧，此时已控制了6个自由度完成了加工侧面的装夹。（1）用来装侧面加工两底面（如图q2） q2首先通过m16的螺丝连接夹具边上的螺拴孔，使其压紧在b 轴2号导轨的回转工台上，然后把60拖拉机半轴套管的右面放在q2的上表面使其两定位销和定位孔夹紧密配合后，再通过4-m16螺拴通过上面连接孔压紧在夹具板上4-m16的螺丝孔内，然后在p面处放一个顶尖，在四个连接孔充分后调节顶尖使其与套管充分接触。此时已控制了6个自由度完成了加工侧面的装夹。注：（顶尖、螺丝是标准件没画出，台中精机为双导轨的回转工作台的卧式加工中心，所以1号回转工作台侧可以底面向下装夹，2号回转工作台侧可以装夹以加工好侧面的套管以节约时间）60拖拉机半轴套管的主要夹具的分析在这次加工中用到的两块夹具在结构方面来并不复杂，但在加工中装夹效果却是比较理想得。在装夹中不容易弄伤工件表面，易装夹。这两幅夹具在加工时对14、80的位销要非常精确、表面粗糙要好。在经济和可用性方面两幅夹具总得来说装夹方便且效果好。结 论通过这一个多月的毕业设计，使我60拖拉机半轴套管试制的过程有了充分的了解，我的任务是对60拖拉机半轴套管的顶面、底面及左右面、孔位置度要求的程序编制。课题是让我们自已定得但也一时不知道从那开始做起，但通过我和同学老师的讨论，我把头绪理了理这个课题有了头路，虽说这60拖拉机半轴套管加工并不是很难，但要配三维图和二维图及文字说明，就有了难度因为它们要相互联系相互关联，但因为自己的机械制图的基础也不是太好，又加上这60拖拉机半轴套管的原图也不是完全全面，所以看起图纸来非常的吃力，经常会找机械资料来补充，有时经过车间的老师傅提示我的思路豁然开阔。这为我的设计工作起到了一定的推动作用，通过老师的悉心指导和自己的认真学习，刻苦分析，查阅相关资料，最终做完了毕业设计。这次的毕业设计可以说是对我们以后的工作很有帮助的，不仅是因为通过设计我们学到了很多开始不清楚也可以说是似清楚又模糊的东西，更是因为在设计中，我们遇到了很多的问题，那些在我们以后的工作中是经常会碰到的，至少到那时候，会知道去解决思路。 致谢常州机电职业技术学院的老师对本次的毕业设计的任务、要求、以及说明书的格式、章节的设置都提出了许多宝贵的修改和补充意见，在此谨致谢意。并对本次毕业设计中的各位指导老师表示谢意以及本次设计中的所列参考文献的作者们表示谢意。谢谢您们在本次设计对我的指导，让我在这一个多月的时间内学到了许多的知识，让我受益匪浅！ 参考文献（1） 朱淑萍主编机械加工工艺与设备北京：机械工业出版社（2）刘越主编机械制造技术北京；化学工业出版社，2003（3）王启平主编机床夹具设计北京：哈尔滨工业大学出版社，1995（4）扬黎明主编机床夹具设计手册北京：国防工业出版社，1996（5）赵长明,刘万菊主编数控加工工艺及设备北京：高等教育出版社， 2003（6）许祥泰，刘艳芳数控加工编程实用技术北京：机械工业出版社，2001（7）孙德茂著.数控机床铣削加工直接编程技术.北京：机械工业出版社，2004（8）孟少龙主编. 机械加工工艺手册.北京：机械工业出出版社，1992（9）华茂发主编数控机床加工工艺北京：机械工业出版社，2000（10）罗学科,张超英主编数控机床编程与操作实训北京；化学工业出版社 2000附录a程序号：o0001 面孔的主程序程序段号kgn kgn kgn 号程序内容备注b0底面朝下立装，旋转工作台到0度n001m06导轨与工作台之间的工作门打开n002m111号导轨上工件进入b轴上n003g91g28g0y0z0m19yz轴回参考点及主轴定向n004m6t1换1号刀（220盘铣刀）n005g90g54g21g0x0y0工件快速回坐标原点n006m3s600主轴以600转每分钟正转n007g43g0z50h1调用1号长度补尝的同时z轴快速定位到工件上表面50的位置n008z10m07z轴快速定位到达工件上表面10的位置得同时冷却液开起n009g0x-240y55工件快速定位到达x-240，y55的位置及220220面的外侧n010z-1z轴快速定位到-1的位置准备第一刀余量加工n011m98p0002l1调用0002的子程序一次n012g0z10主轴快速退回到工件上表面10的位置n013g0x-240y55工件快速定位到x-240，y55的位置处n014g0z-2z轴快速定位到-2的位置准备第二刀余量n015m98p0002l1调用0002的子程序一次n016g91g0g28z0z轴回参考点n017b180b轴正转180度 n018x-240，y55工件快速定位到x-240，y55的位置处n019g04x2停顿2秒n020g0g90z-1z轴快速定位到-1的位置准备第一刀余量n021m98p0002l1调用0002的子程序一次n022g0z10主轴快速退回到工件上表面10的位置n023g0x-240y55工件快速定位到x-240，y55的位置处n024g0z-2z轴快速定位到-2的位置准备第二刀余量n025m98p0002l1调用0002的子程序一次n026g49g0 z50取消刀具长度补偿同时到达z50位置n027g91g0g28z0y0 zy轴回参考点n028m17主轴停转切削液关n029m19主轴定向n030m6t2换2号刀（13。8钻头）n031g0g54g90x0y0工件快速定位到x0，y0的位置处n032m3s800主轴以800转每分钟正转n033m07切削液开 n034g43 z50 h2调用2号长度补尝n035m98p0003l1调用0003的子程序一次n036g0g91g28z0z轴回参考点n037b180b轴正转180度n038g04x2停顿2秒 n039g0g90z50主轴快速退回到工件上表面50的位置n040m98p0003l1调用0003的子程序一次n041g0z50主轴快速退回到工件上表面50的位置n042g98g83x0y60z-60r4q2f60在x0y60处进行深孔往复排屑循环打孔 n043y-60在x0，y-60处进行深孔往复排屑循环打孔 n044g0g49z50取消刀具长度补偿同时到达z50位置n045m17主轴停转切削液关n046m19主轴定向n047g0g28g91z0y0yz轴回参考点n048m6t3换3号刀（14铰刀）n049g0g54g90x0y0工件快速定位到x0，y0的位置处n050m3s600主轴以600转每分钟正转 n051m07切削液开n052g43 z50 h3调用3号长度补尝n053m98p0004l1调用0004的子程序一次n054g0g91g28z0z轴回参考点 n055b180b轴正转180度n056g04x2g04x2g0g90z50主轴快速退回到工件上表面50的位置n057m98p0004l1调用0004的子程序一次n058g0z50主轴快速退回到工件上表面50的位置n059g98g81x0y60z-60r4f40在x0，y-60处进行铰深孔y-60在x0，y60处进行铰深孔n060g0g49z50取消刀具长度补偿同时到达z50位置n061m17主轴停转切削液关n062m19主轴定向n063g0g28g91z0y0zy轴回参考点n064m60导轨与工作台之间的工作门打开m12把1号工件送回到1号导轨上起始点n065m312号导轨上的工件送到b轴上n066g90g55g0g21x0y0工件快速定位到x0，y0的位置处m6t4换20铣刀(右补尝21.9)n067g43h4g0z50m07调用4号长度补尝的同时z轴快速定位到工件上表面50的位置切削液开n068m3s800主轴以800转每分钟正转n069z-30取消刀具长度补偿同时到达z50位置n070g42x-140f60d1直线补尝x-140的位置且调用1号半径补尝n071g02i-70f30走140的圆n072g0z10主轴定位到工件表10mm处n073g40x0y0取消半径补尝且x0y0的位置n074z-50主轴到达z-50位置n075g42x-130f60d1直线补尝x-130的位置且调用1号半径补尝n076g02i-65f30走140的圆n077g0z50g49取消长度补尝，主轴到达工件表面50的位置n078g40x0y0取消直线补尝,x0y0的位置n079g91g28g0z0y0zy轴回参考点n080m19主轴定向n081m6t5换5号刀n082g90g55g0g21x0y0工件快速定位到x0，y0的位置处n083g43z50h5m07取消循环，主轴停n084m3s1000主轴以1000转每分钟正转n085g76x0y0z-30r2i-0.5j-0.5f50镗140的轴承孔n086g0z50g49取消长度补尝，主轴到达工件表面50的位置n087m17主轴停转切削液关n088g28g0g91y0z0zy轴回参考点m19旋转工作台到180度（顶面）n089m06t6130n090g90g21g0g55x0y0工件快速定位到x0，y0的位置处n091g43z50h6调用6号长度补尝的同时z轴快速定位到工件上表面50的位置n092m07销开液开n093m3s1000主轴以1000转每分钟正转n094g76x0y0z-50r2i-0.5j-0