复杂轴类零件的数车工艺分析与程序编程（全套资料及图纸）
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I 毕业设计（论文） 复杂轴类零件的数车工艺 分析与程序编程 C 级 数控 103 学生姓名 张安超 学号 100040340 指导教师 孟宝星 职称 讲师 导师单位 机电学院 论文提交日期 2012 年 11 月 24 日 徐州工业职业技术学院 业设计（论文）任务书 课题名称 复杂轴类零件的数 车 工艺 分析与程序编程 课题性质 工程设计类 班 级 数控 103 学生姓名 张安超 学 号 100040340 指导教师 孟宝星 导师职称 讲师 院系名称 机电学院 一 选题意义及背景 随着我国工业现代化步伐的加快，具有时代特征的数控加工技术迅速发展， 业对数控方面的人才也提出了更新、更高的要求。目前现有的数控加工和数控技术人才远远无法满足制造业的需求，主要体现在实践能力方面。 通过本课题训练可以使学生，对书本的知识做进 一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做更深入的了解，能是学生对大学期间所学知识进行综合运用 ，锻炼学生分析问题、解决问题的能力。为今后更好的适用岗位需求打下基础。 二 毕业设计（论文）主要内容 : 本文主要包括以下内容 :选择零件图，要求包含非圆曲线轮廓，内外轮廓的配合件，可以是两到三个零件的配合。研究零件图，分析零件的形状、技术要求，确定毛坯种类及其尺寸，选用数控机床，制定工艺路线、选用刀具、夹具、量具、制定加工工艺卡片、编写加工程序、 e 三维造型、自动生成程序。 三 计划进度 : 1、 第 8周用 成二维零件图，用 2、 第 9周分析零件形状和尺寸精度要求确定零件的毛坯。 3、 第 10周选择 机床以及工艺装备。 4、 第 11周确定工件装夹方案与加工工序及其工步的设计。 5、 第 12周完成零件图的手工及自动编程 6、 第 13周答辩 四 毕业设计（论文）结束应提交的材料 : 1、 二维零件标准图一份 2、 毕业设计说明书一份 3、 工艺卡片 指导教师 : 教研主任 : 2012年 月 日 论文 真实 性 承诺及指导教师 声明 学生 论文 真实 性 承诺 人郑重声明：所提交的 作品 是本人在 指导教师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果 ，内容真实可 靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为 。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究 做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为， 本人 愿 承担本声明的法律责任 和一切后果 。 毕业 生签名 ： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明： 已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的 引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为 。 指 导 教 师签名： 日 期： I 摘要 本毕业设计主要任务是复杂轴类 零件 的数控加工工艺分析与程序编制。该题目由件 1、件 2、件 3通过互相螺纹配合形成的组合件，要求熟练运用 在零件图样分析这一章中具体对每个组件的结构工艺与加工精度（尺寸精度、表面粗糙度）进行分析；要求熟练运用 达实体外形，并用此软件演示刀具切削轨迹获取自动编程程序；分析加工 前的辅助准备，如机床、夹具、量具、刀具、切削液、切削三要素的选择；重点分析工件的装夹方案与加工工艺路线，并综合制作了每一工序的工序卡片，通过加工工艺路线手工编写加工程序。希望通过此 毕业设计对所学的专业知识进行整合，认识自己的优势，增加工作中的自信。 关键词 :轴类零件 数车加工 工艺分析 数控编程 he is of C , 2, 3 to in AD to D in of to in ro/e D of as of on of of to of in of Nc 录 摘要 . I . 一章 绪论 . 1 控机床概述 . 1 控机床的工作原理 . 1 控机床的特 点 . 2 控机床的应用 . 2 控机床的发展动向 . 2 第二章零件图样分析 . 3 1 图样分析 . 3 . 3 . 3 2 图样分析 . 4 . 4 . 4 图样分析 . 5 . 5 . 5 合件图样分析 . 6 . 6 第三章机床与工艺装备的选择 . 7 床的选择 . 7 . 7 . 7 . 7 具的 选择 . 7 . 7 . 7 . 8 . 8 . 8 具的选择 . 8 . 8 . 9 . 9 . 9 削液的选择 . 10 . 10 类 . 11 . 11 . 11 具的选择 . 11 第四章切削用量的选择 . 12 削用量的选用原则 . 12 吃刀量的选择 . 12 轴转速的选择 . 13 n. 13 n. 13 给速度的选择 . 14 五章加工工艺路线 . 15 序 1:工件 1 右端内外轮廓加工 . 15 的定位与装夹方案 . 15 具体工步 . 15 走刀路线 . 15 的数控加 工工序卡片 . 16 序 2:工件 1 左端内外轮廓加工 . 17 定位与装夹方案 . 17 具体工步 . 17 走刀路线。 . 17 数控加工工序卡片 . 18 序 3:工件 2 左端外轮廓、退刀槽、外螺纹 加工 . 19 的定位与装夹方案 . 19 的具体工步 . 19 走刀路线。 . 19 的数控加工工序卡片 . 20 序 4：工件 2 右端内外轮廓加工 . 20 的定位与 装夹方案 . 20 的具体工步 . 21 走刀路线 . 21 的数控加工工序卡片 . 21 序 5:工件 3 右端外轮廓及工艺槽加工 . 22 的定位与装夹方案 . 22 的具体工步 . 22 走刀路线 . 22 数控加工工序卡片 . 23 序 6:工件 3 左端外轮廓、退刀槽、螺纹加工 . 23 的定位与装夹方案 . 23 的具体工步 . 24 走刀路线 . 24 的数控加工工序卡片 . 24 第六章手工加工程序 . 26 序 1（工件 1 右端） 加工程序 . 26 序 2(工件 1 左端 )加工程序 . 27 序 3(工件 2 左端 )加工程序 . 28 序 4（工件 2 右端）加工程序 . 29 序 5（工件 3 右端）加工程序 . 30 序 6（工件 3 左端）加工程序 . 31 第七章 建模 . 32 软件简介 . 32 作步骤 . 32 件实体图 . 33 自动生成程序 . 35 . 35 . 36 总结 . 39 致谢 . 40 参考文献 . 41 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 1 第一章 绪论 控机床概述 数控机床起源于美国。 1947 年，美国帕森斯公司为了精确地制作直升机机翼、桨叶和飞机框架，提出了数字信息来自控制机床自动加工外形复杂零件的设想，他们利 用电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路径的影响，使得加工精度达到 寸。 1949 年，美国空军为了能在短时间内制造出 2 变更的火箭零件，与帕森斯公司和麻省理工学院伺服机构研究所合作，于 1952 年研制成功世界上第一台数控机床三坐标立式铣床，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。很快，数控技术的应用从美国逐步推广到欧洲地区和日本等国。我国于 1958 年也开始进行数控机床的研制工作，并取得了一定的成效。在某些领域，如大型车铣复合加工中心技术水平已达到了 国际当代水平。 数控机床的数控系统已先后经历两个阶段、六个时代的发展 :电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器及基于 中前三代为第一阶段，称为硬件连接数控（ 其特点是具有很多硬件电路和连接结点，电路复杂，可靠性不好；后三代为第二阶段，称为计算机软件系统（ 主要由计算机硬件和软件组成，其最突出的特点是利用存储器里的软件控制系统工作，这种系统容易扩展功能，柔性好，可靠性高。现在，开发式数控系统（ 得到快速发展和应用。 数字控制（ 简称数控（ ,是近代发展起来的一种自动控制技术，该技术是综合了计算机、自动控制、机电、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域的最新成果而形成的一门边缘科学技术。 数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专业数控机床等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称为数控机床。 控机床的工作原理 首先，技术人员应根据手中的零件图纸分析其加工工艺，计算它的各种尺寸参数，将这些信息按照一定规则编制成数控加工的程序代码，编制完成无误后，再 将这些程序代码通过输入装置输入到数控系统中进行处理。在处理过程中，程序里的坐标代码会通过插补运算转变为输出插补控制信号，控制伺服驱动系统带动执行部件进行运动；而程序里的辅助功能代码会通过数控系统转变为输出辅助控制信号，控制住运动部件的变速、转向和起动，控制刀具的选择和交换，控制冷却液的开关，控制工件夹紧装置的松开和夹紧等辅助功能。数控装置通过这两种控制信号及其他的辅助装置使数控机床严格地按照数控程序代码所规定的加工顺序、加工路线和加工参数进行工作，从而加工出符合要求的零件。 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 2 控机床的特点 (1)适用 能力强； (2)精度高、质量稳定； (3)生产效率高； (4)劳动强度低； (5)有利于现代化生产管理； 控机床的应用 (1)最适合多品种中小批量零件； (2)精度要求高的零件； (3)表面粗糙度值小的零件； (4)轮廓形状复杂的零件； 控机床的发展动向 为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代化制造技术对数控技术提出的更高的要求，当前，世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面。 (1)进行高速化、加工高精化。 (2)功能复合化。如镗铣钻复合加工中心（ 五面加工中心 （ 轴立卧转换）；车铣复合车削中心（ 力刀头）等。 (3)控制智能化。随着人工智能技术的不断发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高。 (4)体系开放化。具有在不同工作平台上均能实现系统功能且可以与其他的系统应用进行互操作的系统。 (5)驱动并联化。并联加工中心（又称 6杆数控机床、虚轴机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。 (6)交互网络化。支持网络通信协议，既满足单机需要，又能满足 系统是形成全 球制造的基础单位。 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 3 第二章零件图样分析 1 图样分析 件图样 件 1图样如图 要由内螺纹、外椭圆曲线轮廓、内轮廓、工艺槽、圆柱面等组成；件 1图尺寸标注完整，轮廓描述清楚、完整，符合数控加工尺寸标注要求；根据件 1图样可确定件 1坯件尺寸为 60 1材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。 度分析 (1)尺寸精度。 图样中外轮廓及内螺纹所在轮廓的加工尺寸精度要求较高，是为了满足件 1与件 2椭圆配合后符合整体轮廓要求；加工的内 螺纹要满足件 1与件 2螺纹配合时旋入要灵活。因此对于尺寸精度要求，主要通过在加工过程中准确对刀、正确设置刀补及磨损，以及制定正确、合理的加工工艺等措施来保证。 (2)表面粗糙度。图样中，加工后的外轮廓的 表面 粗糙度要求为 内螺纹、 内 退刀槽、 工艺槽、左端内轮廓的 表面 粗糙度要求为 对于表面粗糙度要求，主要通过选用合适的刀具及几何参数，正确的粗、精加工路线，合理的切削用量及冷却等措施来保证 。 图 1 零件图 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 4 2 图样分析 件图样 件 2图样如图 要由内外螺纹、内外椭圆曲线轮廓、内外退刀槽、圆柱面等组成；件 2图尺寸标注完整，轮廓描述清楚、完整，符合数控加工尺寸标注要求；根据件 2图样件 2坯件尺寸为 60 2材料为 45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求 。 度分析 (1)尺寸精度。图样中内外轮廓的加工尺寸精度要求都较高，特别是三段椭圆曲线轮廓及内外螺纹所在轮廓，是为了满足件 1与件 2、件 2与件 3的椭圆配合后符合整体轮廓要求；加工的内外螺纹应满足件 1与件 2、件 3与件 2螺纹配合时旋入要灵活。因此对于尺寸精度要求，主要通过在加工过程中准确对刀、正确设置刀补及磨损，以及制定正确、合理的加工工艺等措施来保证。 (2)表面粗糙度。图样中，加工后 内外螺纹及内外退刀槽的表面粗糙度要求为 其余轮廓的表面粗糙度为 对于表面粗糙度要求，主要通过选用合适的刀具及几何参数，正确的粗、精加工路线，合理的切削用量及冷却等措施来保证。 图 2 零件图 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 5 图样分析 件图样 件 3图样如图 要由外螺纹、退刀槽、工艺槽、椭圆曲线轮廓、圆柱面等组成；件 3图尺寸标注完整，轮廓描述清楚、完整，符合数控加工尺寸标注要求；根据件 3图样件 3坯件尺寸为 60 3材料为 45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。 度分析 (1)尺寸精度。图样外轮廓的加工尺寸精度要求较高，特别是椭圆曲线轮廓，是为了满足件 2与件 3的椭圆配合后符合整体轮廓要求；加工的外螺纹要满足件3与件 2螺纹配合时旋入要灵活。因此对于尺寸精度要求，主要通过在加工过程中准确 对刀、正确设置刀补及磨损，以及制定正确、合理的加工工艺等措施来保证。 (2)表面粗糙度。图样中，加工后的外轮廓粗糙度要求为 外螺纹 、工艺槽 及外退刀槽的粗糙度要求为 对于表面粗糙度要求，主要通过选用合适的刀具及几何参数，正确的粗、精加工路线，合理的切削用量及冷却等措施来保证。 图 3 零件图 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 6 合件图样分析 件图样 组合件图样如图 件 1、件 2、件 3通过互相螺纹配合组成；组合件总长为 190 图 合件 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 7 第三章机床与工艺装备的选择 床的选择 控车床概述 数控车床是具有广泛通用性和较大灵活性的高度自动化车床，是切削加工的主要技术装备之一。其加工范围很广，除可以自动对内外圆柱面、圆锥面、球面、成型表面、端面和各种螺纹进行加工外，还可以进行车槽、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔等加工。 控车床的加工对象 (1)精度要求高的回转体零件 ； (2)表面粗糙度要求高的回转体零件； (3)表面形状复杂的回转体零件； (4)带有特殊螺纹的回转体零件； (5)超精密、超低表面粗糙度值的零件； 定数控车床 根据以上关于数控车床的解释并结合所加工零件的外形、尺寸精度、表面粗糙度等特点及所学习的数控车床系统是西门子系统的因素，选定数控车床为数控系统为 02D。 具的选择 床夹具的概念 在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占 有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。 床夹具的组成 (1)定位装置。该装置由定位元件组合而成，其作用是确定工件在夹具中的正确位置。 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文） 8 (2)夹紧装置。该装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置不变。 (3)夹具体。夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。 床夹具在机械加工中的作用 (1)保证工件的 加工精度； (2)提高劳动生产率和降低加工成本； (3)扩大机床工艺范围和改变机床用途； (4)改善劳动条件和保证生产安全； 控车床的典型夹具 (1)三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘是最常用的车床通用夹具，其三个卡爪是同步运动的，能自动定心（定心误差在 夹持范围大，一般不需要找正，装夹速度较快。但夹紧力小，不便于夹持外形不规则的工件，也不适于同轴度要求高的工件的二次装夹，卡盘磨损后会降低定心精度。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面是，被夹住的工件表
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