典型轴类零件的数控车削加工工艺及编程设计【优秀】【数控编程类】【1张CAD图纸全套】【SK027】
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典型轴类零件的数控车削加工工艺及编程设计【优秀】【数控编程类】【1张CAD图纸全套】【SK027】
【23页@正文7000字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】.bat
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刀具轨迹.jpg
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轴类零件的数控车削加工工艺及编程.doc
零件图.dwg
轴类零件的数控车削加工工艺及编程
摘 要
轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用。在汽车领域起着连接动力装置和运动装置的部位，在重型机械领域，起着传动动力，吊卸重物的重要组成部分等。阶梯轴作为轴类零件的一种，在整个轴类零件中也扮演着重要角色。现根据其零件特性，对其加工过程作详细分析，确定了加工过程中所选刀具的种类、型号及其注意事项，并总结出该轴类零件的加工过程。
关键词：数控车床 工艺路线 数控编程 数控仿真
目录
前言4
1 零件图4
1.1 零件的结构分析4
1.2 技术要求的分析5
2 毛坯的设计5
3 加工设备的选择5
4 工艺路线6
5 刀具的选择6
6 切削用量8
6.1 切削用量的具体参数8
6.2 切削用量的选取9
7 编制工艺卡片10
8 数控编程10
8.1 数控编程的分类10
8.2 数值的计算11
8.3 加工程序清单11
9 数控加工仿真16
总结18
参考文献19
致谢20
附录21
附表1 机械加工工艺过程卡21
附表2 机械加工工序卡22
附表2.1 机械加工工序卡23
前言
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势,是提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力,是使国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
下面来对阶梯轴零件进行阐述。
1 零件图
图1.1为一阶梯形零件轴，试对该零件进行工艺分析，编制工艺过程卡、工序卡，列出加工刀具卡，并编制其数控加工程序。
参考文献
1.任殿阁，张佩勤主编《设计手册》．辽宁科学技术出版社．1991年9月
2.付铁主编《计算机辅助机械设计实训教程》．北京理工大学出版社．
3.方世杰主编《机械优化设计》．机械工业出版社．2003年3月
4.曹桄 高学满主编 《金属切削机床挂图》．上海交通大学出版社．1984年8月
5.吴宗泽 罗圣国主编 《机械设计课程设计手册》．高等教育出版社．1982年12月
- 内容简介：
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毕业设计说明书题 目 轴类零件的数控车削加工工艺及编程 专 业 班 级 学生姓名 指导教师 年 月 日轴类零件的数控车削加工工艺及编程摘 要轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用。在汽车领域起着连接动力装置和运动装置的部位，在重型机械领域，起着传动动力，吊卸重物的重要组成部分等。阶梯轴作为轴类零件的一种，在整个轴类零件中也扮演着重要角色。现根据其零件特性，对其加工过程作详细分析，确定了加工过程中所选刀具的种类、型号及其注意事项，并总结出该轴类零件的加工过程。关键词：数控车床 工艺路线 数控编程 数控仿真第 25 页 共 25 页目录前言41 零件图41.1 零件的结构分析41.2 技术要求的分析52 毛坯的设计53 加工设备的选择54 工艺路线65 刀具的选择66 切削用量86.1 切削用量的具体参数86.2 切削用量的选取97 编制工艺卡片108 数控编程108.1 数控编程的分类108.2 数值的计算118.3 加工程序清单119 数控加工仿真16总结18参考文献19致谢20附录21附表1 机械加工工艺过程卡21附表2 机械加工工序卡22附表2.1 机械加工工序卡23前言数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势,是提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力,是使国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。下面来对阶梯轴零件进行阐述。1 零件图图1.1为一阶梯形零件轴，试对该零件进行工艺分析，编制工艺过程卡、工序卡，列出加工刀具卡，并编制其数控加工程序。图1.1 零件图1.1 零件的结构分析从图1.1中可以看出，该零件属于阶梯轴，其主要特征由内外圆柱面、圆弧面、圆锥面、槽及螺纹等形状特征组成。该零件的视图符合国家标准，位置精确，表达清楚，几何要素间的关系明确，尺寸标注完整清晰。1.2 技术要求的分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。该零件的尺寸精度要求较高，最高公差为0.03mm，在加工这些部位时需要进行粗精加工，并保证刀具的锋利性；零件图中的52外圆表面对内孔基准面A有同轴度要求，其值为0.025mm，因此此两表面应该在同一次装夹中完成；零件图中表面粗糙度最高为Ra1.6um,在数控车床中可以保证此要求。此外，该零件还规定了热处理要求，即调质处理HRC 2636，该零件为45钢，调质可达到此要求。2 毛坯的设计毛坯是根据零件所要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差；其次将毛坯加工余量叠加在零件相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差，其总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。因此毛坯要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。根据该零件的特征，以及考虑到该零件为中批量生产，因此在选择毛坯时应该考虑到经济性，尽可能的减少加工余量，节省成本。综合考虑，选择该零件的毛坯为55150mm，材料为45钢。3 加工设备的选择分析零件图可知，本设计加工的零件特征包括：外圆、槽、螺纹、圆弧、圆锥，加工工序复杂。为减少换刀和对刀时间，保证良好精度和表面粗糙度要求，选择温州广州数控设备有限公司生产的CK61401000，该机床项目技术参数项目技术参数床身上最大回转直径400mm，卡盘直径250mm，拖板上最大回转直径210mm，主轴转速机械：25-1600rpm，变频：300-2000rpm，X轴最大行程250mm，尾座套筒内孔锥度MT4，Z轴最大行程1000mm，尾座套筒移动量140mm，最大加工长度800mm，尾座套筒直径60mm，X/Z轴快速进给速度5/10m/min，刀位数6，X/Z轴脉冲当量0.001mm，刀方尺寸25mmx25mm，定位精度0.01mm，主电机功率5.5kw，重复定位精度0.006mm，机床外形尺寸(长宽高)2250mmx1200mmx1600mm，主轴通孔直径46mm，机床重量2000kg，主轴内孔锥度MT。4 工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。综合考虑以上原则以及该零件的形状特征，确定该零件的工艺路线如下：工序1 下料；工序2 车右端外轮廓；工序3 车左端外轮廓；工序4 尖边倒钝；工序5 热处理工序6 检验工序7 入库5 刀具的选择在金属切削加工过程中，刀具直接完成切削工作。刀具切削性能的优劣，直接影响到工件被加工表面的质量、切削效率、刀具的使用寿命和加工成本的高低。合理选择刀具切削部分的材料以及刀具几何形状和结构是十分重要的。在选择刀具时，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选择刀具和刀柄。通常优先选用常用刀具，对于不同材料的零件，一般都有适合其切削的刀具。刀具在切削过程中，要承受切削力、高温、冲击和振动，并被磨损。与普通机床相比，数控加工时对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高，在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。刀具材料应具备以下几个方面的性能：足够的硬度和耐磨性、足够的强度与韧性、高的耐热性、良好的导热性、良好的工艺性能和工艺性。硬质合金是将一些难溶的、高硬度的、合金碳化物微米数量级粉末与金属粘结剂混合，经加压成形，烧结而成的粉末冶金材料。合金碳化物是硬质合金的主要成分，具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点，因此硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，硬质合金的常温硬度为8993HRA，切削温度达到8001000时，仍能进行切削，且切削性能比高速钢好，切削速度可提高410倍。硬质合金的性能取决于化学成分、碳化物粉末粗细及其烧结工艺。在满足加工要求的条件下，综合考虑该零件的加工效率，决定选用可转位刀。本题零件的具体刀具如下表5.1所示：表5.1 数控加工刀具卡加工工序刀具号刀具名称刀具规格刀具材料工序2T0101外圆车刀90YT15T0202切槽刀5mm刀宽YT15T0303外圆车刀35YT15T0404麻花钻20YT5T0505镗刀45YT15T0606切槽刀2.5mm刀宽YT15工序3T0101外圆车刀90YT15T0202螺纹车刀60YT156 切削用量与传统加工相比，数控加工的显著特点是:自动化程度高、加工质量稳定；适合复杂型面零件的加工；高速化、高精度、高效率；工艺复杂、一机多用；柔性化高。“工欲善其事，必先利其器”。刀具的切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量，因此，数控加工中切削用量确定至关重要。编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。切削用量是在机床调整前必须确定的重要参数，它对切削力、功率消耗、刀具磨损、刀具耐用度、加工精度和表面质量等均有明显的影响。因此，合理选择切削用量对提高切削效率，保证加工质量和降低加工成本具有重要的作用。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。要确定合理的切削用量，既要从理论上充分认识切削用量，又要将理论上得出的切削用量运用到实际中去，这样才能综合机床、刀具、加工材料确定最佳的切削用量。6.1 切削用量的具体参数零件的切削过程可看作是刀具从零件的毛坯上切除多余工件材料的过程。刀具和工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。主运动的速度即为切削速度V，进给运动的大小用进给量f来表示，吃刀的大小称为切削深度ap。切削速度、进给量和切削深度称为切削用量的三要素。（1）切削速度V。在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度表示为：v=dn/1000(m/min)式中d表示完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm）；n表示主运动的转速（r/min）。（2）切削深度ap。ap等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距：对于车削：ap=（dw-dm）/2(mm)；对于铣削：ap为吃刀深度。（3）进给速度F。F表示工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量：vf=n*f（mm/min）表6.1 切削用量选取表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度（m/min）进给量（mm/r）背吃刀量（mm）切削速度（m/min）进给量(mm/r)背吃刀量（mm）硬质合金或涂层硬质合金碳钢2200.232600.10.4低合碳钢1800.232200.10.4铸铁1200.231600.10.4不锈钢800.231200.10.46.2 切削用量的选取粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。它的主要目的是快速地去除工件表面的残余金属，所以在机床功率允许的前提下应尽可能的提高效率，以便提高机床的利用率。在确定切削用量时，首先应该考虑切削深度，这样可以达到在短时间内快速除去金属的目的，提高单位时间内的切削量。精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。它的目的是要得到加工尺寸和降低工件的表面粗糙度，理想的尺寸精度取决于机床精度和加工残余的均匀程度，因此，要避免在加工过程中受力的突然变化，使切削力均匀；工件的表面粗糙度主要取决于切削速度，切削速度的大小是由刀具直径的大小和主轴转速的高低决定的。综上所述，根据该零件的工艺特性，确定该零件的切削用量如表6.2所示。表6.2 数控切削用量表加工部位加工刀具号主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）切深（mm）粗精粗精粗精车外轮廓T0101500800100801.50.5车外轮廓T0303500800804010.5切槽T020235030钻孔T040430050镗孔T050545065080400.80.3切槽T060640035车螺纹T02024007 编制工艺卡片编制机加工艺卡片是用来指导工人加工的，一般简易的工艺卡片中需编制简易的工艺流程、工序名称、工装等。固定产品的工艺卡片比较复杂，每一工步都需编制卡片，卡片中包含本工序加工图，加工刀具，测量量具，设备，定位等。本题中的机械加工工艺卡片及工序卡片见附录。8 数控编程8.1 数控编程的分类数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。该零件特征简单，采用手工编制程序即可。8.2 数值的计算该零件右端图形结构比较复杂，尺寸计算困难，在计算该段编程点的尺寸时，采用计算机自动找点的形式，首先运用CAXA电子图版将零件图绘制出来，然后运用软件的坐标标注功能，将所需要编程的点的坐标一一列出，如表图8.1所示。图8.1当然这个数值是不能直接写入数控程序的，图中的X值在数控车床中为机床的Z轴坐标值，Y值为车床中的X轴坐标值，由于本人习惯于直径编程，因此需要将Y值乘以2后方写如数控程序。左端的轮廓比较简单，采用手工计算即可得出。因此不做解说了。8.3 加工程序清单（1）右端程序清单O0001T0101(90外圆车刀)M03S500M08G00X57Z2Z0.5G01X0F100Z0X57F50G00X100Z200T0202(切槽刀,5mm)M03S300G00X57Z-65G01X35F30X57F100G00 W3G01 X35 F30X57 F100G00Z-60G01X45F30X57F100G00Z-55G01X45F30X57F100G00X100Z200T0303(35外圆车刀)M03S500G00X57Z2G73U0.5W0.5R8F80G73P100Q200U0.2W0.2N100G00X37.4G01Z0F40G03X35Z-31.4R24G02X36.4Z-44.3R9G03X35Z-57R8G00X57N200Z2M03S800G70P100Q200G00X100Z200T0101(90外圆车刀)M03S500G00X57Z-63G71U1R0.5G71P300Q400U0.5W0.5F100N300G00X41.8G01Z-65F40X52Z-94Z-115G00X57N400Z-63M03S800/G70P300Q400G00X100Z200T0404(麻花钻)M03S300G00X0Z7G01Z-40F50Z7F100G00Z200X100T0505(镗刀)M03S450G00X18Z2G71U1R0.5G71P500Q600U-0.2W0.2F80N500G00X30G01Z0F40X28.02Z-1Z-26X18N600G00Z2M03S650G70P500Q600G00X100Z200T0606(切槽刀2.5mm)M03S350G00 X100 Z200G00X54Z-89G01X39F30X54Z-88.515X39X54G00Z-82G01X39F30X54Z-81.515X39X54G00Z-75G01X39F30X54Z-74.515X39X54G00X100Z200M30（2）左端程序清单O0002T0101（90外圆车刀）M03 S500M08G00 X57 Z2G71 U1.5 R0.5G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F100N100 G00 X0 G01 Z0 F50 X26 X30 Z-2 Z-33 X50 X51.99 W-1 W-3 G00 X57N200 Z2M03 S800G70 P100 Q200G00 X100 Z100T0202(螺纹车刀)M03 S400G00 X32 Z2G76 P020260 Q100 R200G76 X27.4 Z-25 P1200 Q500 F2G00 X100 Z100M309 数控加工仿真数控加工仿真，可以检验程序的走刀路径是否正确，发现错误时可以能够及时的检验，并能够发现需要改进的地方。使输入机床的程序准确，效率高。该零件的仿真结果如图9.1和9.2所示。图9.1右端程序仿真结果图9.2 左端程序仿真结果通过以上仿真后，在软件中进行刀路测试，可得到该零件的刀具轨迹路线，即加工路线图。如图9.3和9.4所示。图9.3 右端走刀路线该图中红线表示T0101（90外圆车刀）的走刀路线，绿线表示T0202（5mm切槽刀）的走刀路线，蓝线表示T0303（35外圆车刀）的走刀路线，黄线表示T0404（麻花钻）的走刀路线，青线表示T0505（镗刀）的走刀路线，粉红色线表示T0606（2.5mm切槽刀）的走刀路线。图9.4 左端程序走刀路线图中红色线表示T0101（90外圆车刀）的走刀路线，绿色线表示T0202（螺纹车刀）的走刀路线。综上所述，从图9.1、9.2、9.3、9.4中可以看出，该零件的加工程序准确无误，其路线也很合理，无多余的空行程，可以调入机床投入生产。总结本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，通过对该零件的加工设计，使我对在校所学的知识得以检验，并进一步的提高了自己独立分析、设计、编程及操作的能力，为将来的工作打下了坚实的基础。参考文献1.任殿阁，张佩勤主编设计手册辽宁科学技术出版社1991年9月2.付铁主编计算机辅助机械设计实训教程北京理工大学出版社3.方世杰主编机械优化设计机械工业出版社2003年3月4.曹桄 高学满主编 金属切削机床挂图上海交通大学出版社1984年8月5.吴宗泽 罗圣国主编 机械设计课程设计手册高等教育出版社1982年12月致谢本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校具远瞻的规划与教育，给予我们良好的学习环境，并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们成长。感谢院系领导对我的关怀和重视，使我得以发挥自己的特长，找到人生的价值。感谢三年来陪伴我们学习与生活的恩师，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使我的学习变成劳作而成为一种快乐；.感谢您们让我明白自身的价值；.感谢您们帮助我发现了自己的专长，而且让我把事情做得更好。感谢您们容忍我的任性与错误，不仅教会了我知识，更教会了我如何做事，如何做人。特别感谢恩师的谆谆教导，他的悉心指导与斧正，对于论文. 架构之启迪，及其内容的细心斟酌与指导，倍极辛劳。最后感谢三年来陪伴我一起的同学们，伙伴们，所有的欢笑和泪水、成功和失败、骄傲和苦恼，我们曾一起分享；那是我们青春中最灿烂的一页，最辉煌的回忆，而回忆中的每个人，都是栩栩如生，这些都将是我一生的财富。三年时间虽然短暂，但它必将在我的记忆里永恒。附录附表1 机械加工工艺过程卡（工厂名）综合工艺过程片卡产品名称及型号零 件 名 称零 件 图 号材 料名 称毛坯种 类零件重量毛重第 张牌 号尺 寸净重共 页性 能每 料 件 数每批件数工序号工 序 内 容加工车间设备名称及编号工艺装备名称及编号技术等级时间定制（min）夹具刀具量具单件准备终结1下料，准备5515
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