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毕 业 设 计 姓名：丁刚 毕业学校：常州工学院班级：2430学号：06 专业：机械工艺与设备 课题：桥吊大车轮轴（卷筒凸缘）的数控 加工工艺与编程设计 绪论随着科学技术和社会生产的迅速发展，产品更新换代的速度加快，人们对产品多样化的需求增加，使得机械制造业向多品种小批量的生产方式发展。为了适应时代的要求，一种综合应用了电子计算机自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果的自动化生产设备数控机床应运而生了。数控机床即是装备了数控系统的车床或采用了数控技术的车床。一般是将事先编好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过伺服系统去控制车床各个运动部件的运作，加工出符合要求的各种形状回转体零件。制订工艺是数控车削加工的前期重要技术准备工作。工艺制订得合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的认真而详细的制订好零件的数控车削加工工艺，其主要内容有：分析零件图纸、确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序和刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量等。 接下来的是介绍桥吊大车轮轴（卷筒凸缘）的数控加工工艺与编程设计的过程及方法。目录1. 数控加工工艺与编程设计41.1 零件图纸4 1.1.1 零件的二维工程图4 1.1.2 零件的三维工程图61.2 分析零件图纸7 1.2.1 加工内容7 1.2.2 加工材料及技术要求71.2.3 工件坐标系的设定7 1.2.4 设备的选用71.3 数控加工程序的编制8 1.3.1 车削过程分析8 1.3.2 机械加工工艺流程卡片9 1.3.3 确定加工顺序及加工方案10 1.3.4 确定装夹方法11 1.3.4.1 定位基准的选择 11 1.3.4.2 确定装夹方案和夹具的选择12 1.3.4.3 插削键槽13 1.3.4.4 刀具的选择14 1.3.5 选择切削用量15 1.3.6 编制数控加工工序卡片17 1.3.7 编写数控加工程序与操作步骤182. 结论223. 致谢篇23参考文献241. 数控加工工艺与编程设计11零件图纸1.1.1零件的二维工程图1.1.2零件的三维工程图1.2 分析零件图样（1） 加工内容该零件加工包括车端面、外圆、倒角、钻孔、插键槽等。（2） 加工材料与技术要求该零件材料为HT200的毛坯铸件，需要经时效处理，来消除铸件的内应力，保证尺寸稳定。其中端面的精度要求为Ra12.5，端面的精度要求为Ra2.5，其余（、端面）均为Ra6.3；内孔750+0.046的精度要求为3.2，6-170-0.018的内孔粗糙度为2.5；3500-0.140的圆柱表面对轴线A的全跳动公差为0.06mm；深3.1宽8+0.018的键槽的中心线与6-30的孔的中心线平行，与6-170-0.018的一个孔的中心线夹角为30O，且其表面粗糙度为6.3。（3） 工件坐标系该零件加工时需掉头，从图纸上尺寸标注分析应设置两个工件坐标系，两个工件原点均定于零件装夹后的右端面。（4） 选用CK7525数控车床1.3 数控加工程序的编制1.3.1 车削过程分析：1. 根据要求首先对铸件进行时效处理，以消除铸件内应力，保证尺寸稳定。2. 插键槽时，应注意键槽的位置，对称要求。3钻削6-170-0.018mm孔时，用心轴定位。其切削过程如下：1）热处理 对铸件毛坯进行时效处理。2）车 用三爪卡盘夹持3500-0.140mm外径毛坯，车右、端面。 3） 用卡盘夹持130mm外径，粗车3500-0.140mm外圆。4） 粗镗750+0.046mm的孔留0.2mm的余量。5） 用三爪卡盘夹持3500-0.140mm外圆车左端面。6） 精镗750+0.046mm的孔至要求尺寸。7） 用心轴定位，精车3500-0.140mm外圆和粗精车端面。8） 用三爪卡盘夹持130mm的外圆，画线找正插削键槽位置。9）插 用插床插削键槽。10） 钻 用心轴定位，钻削6-170-0.018mm孔，并倒角。11） 铰6-170-0.018mm的孔1.3.2 机械加工工艺流程卡片卷筒凸缘机加工流程卡片产品型号JT381-5零部件图号09产品名称卷筒凸缘零部件名称卷筒凸缘共1页第1页实训中心HT200毛坯种类毛坯外形尺寸每个毛坯可制件数每台件数灰铸铁设备名称设备型号设备编号同时加工件数CK7525夹具编号夹具名称切削液共位器具编号共位器具名称工序时序准终单件工步号工步内容工艺设备主轴转速r/min切削速度mm/min进给量mm/ r切削深度mm进给次数工步工时机动辅助1对铸件毛坯进行时效处理2车、端面及外圆CK75251800.10.333粗镗750+0.046孔2500.24车端面1800.10.335精镗750+0.046孔2500.16精车外圆及端面2000.337插削键槽8钻中心孔15000.029钻孔6000.110孔内倒角11铰孔2500.112描图描校底图号装订号设计日期审核日期标准化日期会签日期标记处数更改号签字日期标记处数更改号签字日期1.3.3 确定加工顺序及加工方案在加工顺序的选择上，应按由里到外、由粗到精、由远到近、先面后先大后小的原则确定。在一次装夹中尽可能的加工出较多的工件表面。除了上述的基本原则外，还要考虑单刀多位和多刀单工位的问题。本道工序由于所用刀具相对较少，所以采用多刀单工位的加工方法进行加工，也就是换刀加工完一工位上的所有要加工的内容，再换到下一个工位上继续加工。加工顺序是：第一工位：车、端面车外圆粗镗750+0.046内孔第二工位：车端面精镗750+0.046内孔 第三工位：精车端面精车外圆第四工位：插键槽第五工位：、钻170-0.018中心孔钻孔铰孔工艺路线是：时效处理车削插键槽钻削验收入库确定加工方案:端面粗车750+0.046孔镗孔倒角6-170-0.018孔钻倒角铰孔3500-0.140外圆粗车精车键槽插削1.3.4 确定装夹方法1.3.4.1 定位基准的选择在数控车削中，应尽量让零件在一次装夹下完成大部分甚至全部表面的加工。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作为定位基准；对于套类零件则以内孔作为定位基准。选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的。因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。1）精基准的选择原则选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠，其选择原则如下：A. 基准重合原则即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。B. 基准统一原则应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化规程的制订工作，减少夹具设计，制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，因此便于保证各个加工表面的相互位置精度。C. 自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自身定位基准。D. 互为基准原则当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。此外，所选精基准应保证工件安全可靠，夹具设计简单，操作方面。2）粗基准选择原则选择粗基准时，主要要求保证各加工表面有足够的余量，并注意尽快获得精基面。在具体选择时应考虑下列原则：A. 如果要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。B. 若主要要求保证加工面与不加工面间的位置要求，则应选择不加工面为粗基准；如果工件上有好几个不加工面，则应该选择其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等；如果零件上每个表面都要加工，则应该选择加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。C. 作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠，夹紧方面。D. 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。因为毛坯面粗糙且精度低，重复使用将产生较大的误差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应该根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证其主要的要求。1.3.4.2 确定装夹方案和夹具的选择内孔加工时以外圆定位，用三爪定位卡盘夹紧；加工外轮廓时，为保证同轴度要求和便于装夹，以毛坯件左侧端面和轴线为定位基准。使用三爪单动定位卡盘对中心时，将一根长200250mm的圆棒用千分表在三爪单动定位卡盘上对好中心后，将每个爪在这个位置用固定在刀架的磨轮，一个横过卡盘和卡爪方形紧固孔。以后对任何尺寸的工件对中心时，将三个爪上的槽和卡盘上的槽对齐，就说明已对好中心。加工外圆和6-170-0.018的内孔和插键槽时，可用心轴定位。1.3.4.3 插削键槽在铣床上插削键槽：将一个角板用螺栓固定在横轴上，将工件固定在角板上，插键槽时，使工作台向左移动，由刀具T06切槽；用分度盘将刀具对准要求插削键槽的位置切槽，依次增加深度，直到切到所要求的键槽深度（背吃刀量一般为0.120.25mm）附表：数控机床常用的装夹方法：序号装夹方法特点适用范围1三爪卡盘加紧力小，夹持工件时，一般不需找正，夹装速度较快适于装夹中小型圆柱形正三边或正六边形工件2四爪卡盘加紧力较大，装夹精度较高，不受卡盘磨损的影响，但夹持工件要找正。适于装夹形状不规则或大型的工件3两顶尖及鸡心夹头用两端中心孔定位，容易保证定位精度，但由于顶尖细小，装夹不牢靠，不宜大的切削用量进行加工适于装夹轴类零件4一夹一顶定位精度较高，装夹牢靠适于装夹轴类零件5中心架配合三爪卡盘或四爪卡盘来装夹工件，可以防止弯曲变形适于装夹细长的轴类零件6心轴与弹簧夹头以孔为定位基准，用心轴装夹来加工外表面，也可以以外圆为定位基准，采用弹簧夹头来加工内表面，工件的位置精度较高。适于装夹内外表面位置精度要求较高的套类零件1.3.4.4 刀具的选择数控加工刀具卡片产品代号零件名称零件图号09序号刀具号刀具名称加工表面刀尖半（mm）备注1T0193o硬质合金（YG6）车刀车端面及外圆，并倒角0.52T02镗刀镗孔0.43T034 mm中心钻头钻4 mm中心孔4T0416.5 mm钻头钻6-170-0.018mm内孔5T0517 mm铰刀饺6-170-0.018mm内孔6T06插槽刀插内槽7T078T089T0910T1011T11编制审核批准共1页第1页1.3.5 选择切削用量：数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量，主轴转速或切削速度，进给量。在编制加工程序的过程中，选择好切削用量使背吃刀量，切削速度，进给量三者之间能互相适应，以形成最佳切削参数，这是工艺处理的重要内容之一。切削用量应结合车削加工的特点，在机床给定的允许范围内选取，其选择方法如下： 1） 背吃刀量的确定在车床主体夹具刀具零件这一系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀的次数，提高生产效率。当零件的精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，通常取0.10.5mm.。2）切削速度的确定光车时，进给速度的确定应该根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在实际生产中，进给速度可用下式计算：n=1000Vc/3.14d式中，n是进给速度（r/min）Vc是切削速度（m/min） D是零件待加工表面的直径（mm）在确定进给速度时，首先需要确定其切削速度，而切削速度又与背吃刀量和进给量有关。A. 进给量（f） 进给量是指工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离（mm/ r），它与背吃刀量有着较密切的关系。粗车时一般取为0.30.8 mm/ r，精车时常取0.10.3 mm/ r，切断时宜取0.050.2 mm/ r，具体选择时，可参照下表。切削速度参考表：零件材料刀具材料Ap(mm)0.380.132.400.384.702.409.504.700.130.050.380.130.750.381.300.76Vc（m/min）低碳钢高速钢硬质合金_21536570901652154560120165244090120中碳钢高速钢硬质合金_130165456010013030407510015205575灰铸铁高速钢硬质合金_135185354518521570851501854570120150黄铜青铜高速钢硬质合金_2152458510518521570851501854570120150铝合金高速钢硬质合金1051502153007010513521545709013530456090B. 切削速度（Vc）切削速度又称为线速度，是指车刀切削刃上某一点相对于待加工面在主运动方向上的瞬时速度，如何确定加工时的切削速度，可以参考上述表格列出的数值，还可以根据实践经验进行确定。C. 进给速度的确定进给速度是指在单位时间里，刀具沿着进给方向移动的距离（如mm/min），有些数控机床规定可以选用以进给量（mm/ r）表示的进给速度。进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给速度的确定应该在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。一般应根据零件的表面粗糙度，刀具及工件材料等因素。查阅切削用量手册选取，需要说明的是切削用量手册给出的是每转进给量，因此要根据Vf=f * n计算进给速度。1.3.6 编制数控加工工序卡片常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品名称 或代号零件名称材料零件图号卷筒凸缘HT20009工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间CK7525实训中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给量背吃刀量量具备注1对铸件毛坯进行时效处理2车端面I、II两面T0125251800.333粗车3500-0.140外圆，并倒角T0125251800.334粗镗750+0.046内孔T0220202500.25车130端面T0125251800.336精镗750+0.046内孔T0220202500.17车III端面T0125252000.338精车3500-0.140外圆T0125252000.339插削键槽T0610钻6-170-0.018 中心孔T03415000.0211钻孔，并倒角T0416.56000.112铰孔T05172500.113清理、入库编制审核批准共1页第1页1.3.7 编制数控加工程序与操作步骤(1) 车、端面, 3500-0.140外圆并倒角,镗通孔750+0.046,车面通过偏移确定工件坐标系于右端面,用三爪卡盘夹持铸件毛坯的130左外圆面,在MDI方式下,用930右偏刀车削.程序如下: SUNXF.MPFG54 G90 923 采用绝对值编程 G75 X0 Z0 返回换刀点T1 D1 换1号外圆车刀M04 S180 F0.3 主轴反转,转速为180r/min G00 X50 Z2 快速进刀G01 Z0 车端面X130 G00 X240 快速进刀G01 Z-12 车端面X350 CHF=4.242 车端面,倒345角Z-40 G00 X370 快速退刀G75 X0 Z0 返回换刀点T2 D1 换2号内孔镗刀M04 S250 F0.1 主轴变速,转速为250r/min G00 X80 Z5 快速进刀G01 Z0 粗镗内孔,留0.2mm加工余量X74.822 Z-2.5 Z-105 X50 G00 Z20 快速退刀M05 主轴停转M30 主程序结束(2) 长度加工 调头重新装夹，要注意找正。在MDI方式下，用930右偏刀车端面130mm保证长度为1000-0.540mm。车面通过偏移确定工件坐标系于右端面，精镗750+0.046mm孔。其程序如下：SXF.MPFG54 G90 G23 采用绝对值编程G75 X0 Z0 返回换刀点T03 D01 换3号外圆车刀M04 S180 F0.3 主轴反转，转速为180r/min G00 X50 Z5 快速进刀G01 Z0 X130 CHF=4.242 车端面，倒3450角G00 Z150 快速退刀G75 X0 Z0 返回换刀点T2 D01 换2号内孔镗刀M04 S250 F0.1 主轴变速，转速为 250r/min G00 X80 Z5 快速进刀G01 Z0 精镗内孔X75.023 Z-2.5 X-105 X50 G00 Z20 快速退刀M05 主轴停转M30 主程序结束（3） 车端面，精车3500-0.140mm 外圆用心轴重新装夹，工件坐标系设于夹持的右端面。其程序如下：SXZ.MPFG54 G90 G23 采用绝对值编程G75 X0 Z0 返回换刀点T03 D01 换3号外圆车刀M04 S200 F0.1 主轴反转，转速为200r/minG00 X120 Z-60 快速退刀G01 Z-68 X350 CHF=4.242 车端面，倒3450角Z-95 精车外圆G00 X370 快速退刀Z50 M30 主程序结束（4）插削键槽在铣床上插削键槽，将一个角板用螺栓固定在横轴上，将工件固定在角板上，切键槽时，使工作台向左移动，由刀具T06切槽；用分度盘将刀具对准要求插削键槽的位置切槽，依次增加切入的深度，直到所要求的键槽深度（背吃刀量一般为0.120.25 mm）（5）钻中心孔用心轴装夹在钻床上，在MDI方式下，用4的中心孔，钻深35mm 的中心孔。其程序如下：O1000 G54 G90 G00 G17 G16 设定工件坐标系的零点作为极坐标系的原点G43 Z-63 H01 S1500 M03 F80 G99 G83 Z-10 R2 X157.5 Y30 指定157.5 mm距离和30O的角度G91 Y60 K5 指定157.5 mm距离和600的角度及要加工孔的个数G80 取消钻孔循环G90 G49 G15 取消刀具补偿，取消极坐标G00 Z150 快速退刀M30 主程序结束（6）钻孔在MDI方式下，用17的钻头钻通孔。其程序如下：O1001 G54 G90 G00 G17 G16 设定工件坐标系的零点作为极坐标系的原点G43 Z-63 H02 S600 M03 F70 G99 G83 Z-50 R2 X157.5 Y30 指定157.5 mm距离和30O的角度G91 Y60 K5 指定157.5 mm距离和60o的角度及要加工孔的个数G80 取消钻孔循环G90 G49 G15 取消刀具补偿，取消极坐标G00 Z150 快速退刀M30 主程序结束（7）倒角在MDI方式下，用45o 的19的钻头倒角。（8）铰6-170-0.018 的孔在MDI方式下，用17的铰刀铰孔其程序如下：G54 G90 G00 G17 G16 设定工件坐标系的零点作为极坐标系的原点G43 Z5 H03 S250 M03 F80 G99 G83 Z-50 R2 X157.5 Y30 指定157.5 mm距离和30O的角度G91 Y60 K5 指定157.5 mm距离和60O的角度及要加工孔的个数G80 取消钻孔循环G90 G49 G15 取消刀具补偿，取消极坐标G00 Z150 快速退刀M30 主程序结束2. 结论通过本次的毕业设计，我了解了数控加工工艺的实际加工程序，有关规定、需要和完成的工作。独立完成一项给定的设计任务书，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。 在毕业设计工作中，我懂得了应综合应用多学科的理论,知识和技能,分析与解决工程问题.合理的数控加工工艺不仅能够提高工件加工的效率还能取得很好的经济效益，我还学会