倪江义毕业设计打印.doc

广西工学院（继续）教育学院毕业设计（论文） 目 录1课题背景11.1 数控车削加工现状及发展11.2提出课题及课义32数控车削加工工艺分析52.1数控车削加工零件的工艺性分析52.2数控车削加工工艺路线的拟订72.3数控车削加工工序的设计132.4数控车削加工中的装刀、对刀技术，编程17结束语22致谢24参考文献25 轴类零件数控车削加工工艺分析1.课题背景1.1数控车削加工现状及发展虽然大力发展装备制造业已成为全社会的共识，但记者日前在调查中发现，国内绝大多数重要机械制造装备的数字化控制系统却不是中国造。尤其是关系国家战略地位和体现国家综合国力水平的高档数控机床，它的“大脑”和“心脏”却要大部分从国外引进。专家呼吁，以数控机床为代表的 中国制造 不能没有创造，开发自主知识产权的 中国芯 迫在眉睫。 “十五”期间，我国机床产业发展十分迅猛。据国家统计局资料，2005年我国机床工具行业合计完成工业总产值1260亿元人民币，是 九五 末期的23倍；产品销售收入1213亿元，是 九五 末期的239倍。中国机床工具工业协会公布的数据表明，在去年全行业工业总产值中，金属加工机床销售超过400亿元人民币，自2002年起连续三年销售额已居日本、德国、意大利之后，排名第四位。 据国内数控专家介绍，随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而我国从上个世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。 据中国机床工具工业协会提供的数据，“十五”期间，我国数控机床行业实现了超高速发展。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，是2001年的3.7倍，平均年增长39%；2005年国产数控机床产量59639万台，接近6万台大关，是 九五 末期的424倍。 业内人士指出，“十五”期间，我国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快所致。 与机床发展迅猛的现状相比，作为机床“心脏部件”的数控系统，2005年销量虽然超过3万台，但处于低档的经济型数控系统占据较大比重。业内专家不无忧虑地表示，国产数控系统近几年虽有很大发展，但仍无法阻止进口数控系统垄断的局面。 从2002年起，我国就步入世界最大的机床消费国和最大进口国，仅以2004年为例，我国机床消费量占世界机床产值的20%，2005年消费量仍在增长。在我国机床消费额中，进口机床占据了半壁江山，其中绝大多数是数控机床。 国内中高端数控系统被德、日垄断据了解，长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了510年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了1015年。同时我国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，我国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。 目前，我国进口的数控系统基本为德国西门子（SIMENS）和日本发那科（FANUC）两家公司所垄断，这两家公司在世界市场的占有率超过80%。在国内尚无自主知识产权高端数控系统替代的前提下，西门子和发那科拥有绝对的价格优势。加上高性能数控系统具有超越经济价值的战略意义，发达国外对出口中国的数控系统始终有所限制，甚至像五轴联动以上的高性能数控系统产品绝对禁止向中国出口。 据中国机床工具工业协会总干事长吴柏林分析，目前国内高端数控系统的生产能力有所欠缺，与国外差距较大，大多数还要依靠进口，但进口已呈现逐年减少之势。中低端数控系统，国内完全具备生产能力，且占有相当的市场份额。 专家指出，我国数控机床和世界发达国家机床的重要差距就是铸件的尺寸精度、表面精度和直线度误差。经过“九五”、“十五”国家科技攻关与“863”数控产业化项目，我国形成了数控车床、数控铣床和加工中心的产业化基地，所生产的普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具备了较强的市场竞争力。但在高档数控机床方面与国外先进相比还属技术跟踪阶段。大中型加工中心的主要技术指标、效率、精度和可靠性方面均有一定的差距。 面对这样一个突出问题，专家提出，发展具有重要经济、战略意义的数控系统产业，确实需要国家政策支持，一方面要对数控系统生产企业给予支持，比如采取资金倾斜、增加投入、贷款贴息、减税等措施，提高技术创新能力，降低国产数控系统的开发成本；另一方面要采取鼓励措施对使用国产数控系统的用户进行奖励，增强用户使用国产数控系统的积极性，如增加购买国产数控系统时的信贷支持等，以打破进口数控系统的垄断局面。专家指出，目前国际机床市场的消费主流是数控机床，世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。实现经济增长方式的转变，先进制造业是传统制造业的改造方向，传统工业如汽车、机械、家电、纺织、农机、环保等行业的技术改造，对数控机床的需求继续攀升；电子信息、生物工程、新能源新材料等高新技术产业的发展又为精密、高效、专用数控机床开辟了新的需求。业内人士分析，“十一五”期间，国产数控机床国内市场占有率将从十五末期的26.9%上升到50%以上。这就为大力开发具有自主知识产权的高中端数控系统提供了宽阔的市场空间 1.2 课题及课题意义我选择这零件在数控车床上是典型的切削零件图，零件包括了圆弧螺纹孔直线切槽等都是数控车床上经常用到，这零件可以反映个人的编程，工艺，如何选用刀具夹具的综合能力。选这套零件对我来说既是一种机遇，也是一种挑战。但机遇大于挑战，在学校很少做这么有难度的零件，这次能够做对我来说难得的机会。图上有孔有圆弧，圆弧可不是简简单单的圆弧，这四段圆弧相切得到的，要通过大量的计算得到，工艺的选择，和刀具的选用给加工带来困难，对我们加工人员可以说上一种挑战 我接受这种挑战，能做好这零件对我们以后工作就业打下基础，在操作中可以体现实际加工中的困难，我们给予解决。对于我门来说是加深个人经验，可以提高自己的思考，分析，编程铣床，线切割，雕刻机床等本来就是属于机械类只不过是工种不一样，无论你学好了哪一项工种其他工种学习起来就容易多了，现代科技的发展对于产品质量是越来越高。从毛胚加工成合格的零件，从审图到最后拆工件成合格品，在、加工过程中是严密的。要认真完成每一个环节，每个环节都要深思熟虑为适应社会发展的需求，我认真学习专业知识，对本专业一丝不苟，由于所学的是机械专业，也是我现在所从事的事业，因此非常努力刻苦。除了理论学习之外，还把学到的理论知识用到我现在的工作中来，我的实践能力也得到非常大的提高。再有就是懂得了运用学习方法同时注重独立思考。在学习时，以“独立思考”作为自己的座右铭，时刻不忘警戒。做什么都勤于思，数学，工艺等能力的提高也是巩固以前的知识。数控车床，数控考，遇有不懂的地方就请教老师。随着学习的进步，我不止是学到了专业知识，我的心智也有了一个质的飞跃。我一直坚信：只要有恒心铁棒就能磨成针。为适应社会发展的需求，为了提高我的业务能力，我认真运用我所学习的各种专业知识，发挥自己的特长；挖掘自身的潜力，结合我工作时所操作的数控车床，为我解决了很多实际操作中的困难。从而逐步提高了自己的学习能力和分析处理问题的能力。当我完成零件时联想到品质对公司的重要性，加工时要保证良好的心态，争取第一次就要事情做对每一次都把品质做好。在加工过程中没有差不多，只有合格，和不合格的品质观念，要明确品质就是公司的生命，2数控车削加工工艺分析2.1数控车削加工零件的工艺性分析2.1.1零件的特征（1）零件材料该回转轴以45#调质处理的毛坯为原材料,毛坯尺寸60*165。（2）零件特点从图纸中我们可以看出该零件轮廓由直线、圆弧、螺纹 、 孔共同构成一个复杂成型曲线回转轴。2.1.2数值计算生活中，我们对几何信息的认知有多种方法，常用的有数形结合法（解析法）。但有时面对复杂的图形，解析法会带来繁重的数学计算。AUTO CAD作为一套专业的绘图软件，它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能。我们在操作界面中绘制图形后就可以打开状态栏中的捕捉、对象捕捉按钮，在绘图区捕捉相关的点。同时，在状态栏中就可以看到这些点的坐标。或者通过手工计算得来。 2.1.3加工精度要求零件材料为经过变质处理后获得的高强度灰铸铁，牌号为HT250，要加工如图所示的零件，即加工轮廓（包括有圆弧、圆和直线）孔和槽，选用刀具为15度的外圆车刀 T01,转孔T02,切槽T03，螺纹刀T04，对时间而言：2.1.4主轴转速：n(r/min)根据允许的切削速度v(m/min)选取n=1000v/D式中D为工件的直径(mm)；v由刀具的耐用度来决定。根据经验，由于受机床和刀具的限制，切削速度v是常选用100200m/min,这里取v=120m/min，则主轴转速如加工工艺卡所示。 2.1.5进给速度 Vf（mm/min）通常是根据零件加工精度和表面粗糙度的要求,以及刀具和工件材料进行选择,当加工精度要求高时,进给速度应该选小一些,常在20150mm/min内选取，n=1000v/D，则进给速度如加工工序卡所示。为了保护刀具和提高刀具的寿命，同时保证加工质量，刀具在加工过程中需要打开冷却液，切削液采用低浓度乳化液。2.1.6外形轮廓分析 （1）外形轮廓车削表面的粗糙度为Ra3.2切槽和螺纹表面粗糙读为Ra6.3（2）工件外形以56外圆为基准M30的螺纹为编程原点（3）加工10的内孔没有要求精度（4）加工内容：零件加工的内容有槽 圆弧 倒角 和内孔 其中比较重要的是外形轮廓，外形4段圆弧和其中两条圆弧和两条直线相切都是要通过计算，（在下文加工工艺分析中作详细计算）2.1.7精度分析图中尺寸精度要求较高的有：R15 和R25的圆弧R17的圆和精度较高的螺纹的罗纹2.2数控车削加工工艺路线的拟订工艺路线：从毛坯到成品的加工顺序 影响加工质量、效率、工人劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本。 内容：定位基准选择；各表面加工方法选择；工序集中和分散；加工阶段划分和先后顺序安排；设备及工装选择。2.2.1表面加工方法选择 加工精度和表面粗糙度的概念 加工经济精度：在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间的条件）所能保证的加工精度 零件结构形状虽多种多样，但都是由基本表面组合而成。同一种表面又有不同的加工方案，一般选择原则如下： 1) wq尽量采用经济加工精度方案进行加工2) 首先考虑主要表面的加工方案3) 确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等。 4) 加工方案要和生产类型、生产率的要求相适应，考虑现有技术力量和设备2.2.2加工阶段的划分 1）粗加工阶段去除各表面大部分余量，关键是提高生产率 2）半精加工阶段次要表面达到要求，为主要表面的精加工作准备 3）精加工阶段各主要表面达到零件图规定的质量要求 4）光整加工阶段主要用于高精度、小粗糙度要求的表面2.2.3划分加工阶段的主要目的：（1）保证加工质量粗加工余量大，较大夹紧力、切削力、切削热，工件 产生较大变形和加工误差，通过半精、精加工逐步纠正 （2）合理使用设备有利于按照不同要求选不同精度、刚性、功率的机床 （3）便于安排热处理工序 热处理常穿插在加工阶段之间，也便于组织生产 （4）及时发现毛坯的缺陷 以决定零件的报废或修补，避免盲目加工造成的浪费工序集中的特点1）可减少工件装夹次数，易保证位置精度 2）工序数少，减少了设备数量、操作工人和 生产面积 3）可采用高效专用设备、工艺装备，提高加 工精度和生产率。 4）设备的一次性投资大、工艺装备复杂工序分散的特点是： 1）设备、工装比较简单，调整、维护方便，生产准备工作量少。 2）每道工序的加工内容少，便于选择最合理的切削用量，对操作工人的技术水平要求 不高。 3）工序数多，设备数量多、操作人员多、占用生产面积大。 工序集中与分散各有所长，工序集中优点较多，现代化生产趋于工序集中。（5）机床与工艺设备的选择机床尺寸规格与工件的形体尺寸相适应； 精度等级与本工序加工要求相适应； 电机功率与本工序加工所需功率相适应； 自动化程度和生产效率与生产类型相适应。 工艺装备直接影响加工精度、生产效率和制； 造成本。中小批条件下可选用通用工艺装备； 大批大量生产中可考虑制造专用工艺装备。机 床和工艺装备的选择不仅要考虑投资的当前效 益，还要考虑产品改型及转产的可能性， 应使其具有足够的柔性。（6）其走刀路径1钻孔2加工外圆加工切槽加工螺纹2.3数控车削加工工序的设计2.3.1设计工序及工步（1）由于形状尺寸和位置尺寸均未标注公差尺寸，表面粗糙度要求也不高，故加工顺序可作以下安排；（2）先车出长度为58*165的轴，在转10的孔，为了保证刚度车个轴塞住10的孔（3）找出机械坐标系，手轮对刀；（4）车端面粗车外轮廓，单边留1-3mm精加工余量（用35度的外圆车刀）（5）精车外轮廓（由于圆弧角度过大采用15度的车刀）（6）切槽；（刀宽为5mm）（7）车螺纹2.3.2螺纹螺纹加工设计车螺纹公称直径30mm的细牙普通螺纹，螺距2mm，目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削，显然不适合； G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图3所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图4所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度2.3.3设计安装定位方案这里主要讨论精加工安装定位方案。选择其中的一端面为主要定位面。工件用三抓卡盘夹紧。安装时先找正工件和相互垂直的两边，当要换基准的时候把百分表固定在工作台上，使表的测头接触到工件上，旋转主轴即可将主轴与工件找正到圆心。这时在CRT显示器上，即可以找到机床的坐标值。用这个数值可确定工件坐标系在机床上的位置。2.3.4编程零点的选择编程零点的选择原则是（1）应使编程零点与工件的尺寸基准重合；（2）使编制数控程序时的运算最为简单，避免尺寸链计算误差；引起的加工误差最小；（3）编程零点应选在容易找正的，加工过程中便于测量的位置上。（4）编程零点可以设定在加工工件上，也可以设定在夹具基准面上，还可以设定在在机床加工范围的某一点上，为了提高零件的加工精度，编程零点应尽量设定 在零件的设计基准或工艺基准上。2.3.5工艺卡 广西工学院倪江义数 控 加 工工 序 卡 片零件名称零件图号工艺序号程序 编号夹具名称夹具代号毕业设计零件图使用设备车间O0001三抓盘和一顶尖工序号工步内容加工面刀具号刀 具规格（mm）主轴转速（r/min）进 给速度（mm/min）切削深度（mm） 1 车外圆零件外形T0115的外圆车刀40015042转孔转10的圆T029.8的转头100503切槽切26宽为5的外圆T03刀宽为5的切曹刀1003044车螺纹车M30*2/3的螺纹T0430罗纹车刀5T05广西工学院倪江义机械加工工艺过程卡零件名称零件图号材料牌号 毛坯类型 毛坯尺寸毕业设计零件图毛坯件数备注HT250灰铸铁100X80mm1工序号工序名称工序内容车间设备刀具附具量具1车外圆T012转孔零件外形T02游标卡尺和千分尺3切槽转10的圆T03内孔尺4车螺纹切26宽为5的外圆T04内孔尺5扩4-12的孔T05内孔尺2.4数控车削加工中的装刀、对刀技术，编程2.4.1加工程序单O0001G00X100Z100 （快速移动到安全位置）T0101 （选用一号到并执行一号刀补）MO3S400 G0X60Z2G73U13W9.5R3.0 （使用复合循环）G73P1Q2U1.0W0.5F30N1G01X22F300G01X30Z-2F120Z-20X36Z-45G02X30Z-54R15G02X40Z-69R25G03X43.375Z-99R25G02X34Z-108R15G01Z-113X56Z-154.044N2X58G00X100Z100M00M03S1800T0202X60Z2G70P1Q2G00X100Z100M00T0303M03S100G0X38Z-25（用切槽倒倒角刀宽5mm）G01X26F30X38F180Z-36G01X26Z-25F30X32F120Z-19X26Z-25F30X32G200G00X100Z100T0404MO3S800M08G00X32Z2G76P000060 Q50 R0G76X27.4 Z-22 R1300 Q400 F2（车螺纹）G0X32 Z1.3M98P100002（调用子程序）M30G00X100Z100T0400M05M30O0002W0.005G92X27.38 Z-22 F2X27.36X27.35X27.35M992.4.2程序的检验和试切加工在填写程序单时往往会有错漏，输入程序单时也不能保证完全正确，所以未经过检验的程序不能进行直接加工零件。对刀工作完成后，便可对工件进行试切削。首先锁住机床空运行程序，检查程序的正确性，然后单段运行程序，逐段仔细贯彻，程序运行中重点观察数控系统的几个显示画面：主程序和子程序显示了解正在执行程序的内容工作寄存器显示了解正在执行程序内容的各状态和指令缓冲寄存器显示了解下一个程序段将要执行的各状态和指令坐标位置的显示了解下一个程序的运动量和坐标位置是否符合要求首件试切结束后，应对试切进行全面检测，合格以后才能转入正式加工，必要时，应调整机床或工具以及修改加工程序，然后再次进行试切削，直到试加工件合格。注：d为加工零件轴的直径(单位为mm) Vc 2.4.3 数控车床的对刀在进行数控加工的编程时，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。对刀操作就是要测定出程序起点处刀具刀位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时，常用的仪器有：对刀测头、千分表或对刀瞄准仪等。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。(1)待加工毛坯的对刀试切端面 ： 将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装Z 轴向设定器。快移刀具接近到Z 轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持 Z轴 向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上调出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。试切外圆：快速将刀具刀位点移动刀毛坯端面角附近，然后用增量方式调节 X 、Z 轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用MDI方式运行进行外圆车削。同时保持X轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺测量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。(2)刀偏值的测定刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。用点动或步进方式操作移动刀具，使基准刀具刀位点对准工件的基准点，然后进行X轴 Z轴坐标清零，退刀。换置刀具，再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同以一基准点，此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置 Xj, Zj .同理，可依次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。在相应的刀偏表中依次键入选用刀具刀位点的几何补偿。结 束 语通过实训后，我不仅学到了许多加工工艺方面的知识，更学到了课本上没有的知识。在实训的过程中遇到了不少问题，而犯的错误也不少，通过实训让我学会虚心求教，细心体察，大胆实践。任何能力都是在实践中积累起来的，都会有一个从不会到会，从不熟练到熟练的过程，人常说“生活是最好的老师”就是说只有在生活实践中不断磨练，才能提高独立思考和解决问题的能力；同时也培养了自己优良的学风、高尚的人生、团结和合作的精神；学会勤奋、求实的学习态度。经过老师和阅读相关资料子解到数控机床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及在加工过程中能进行多轴联动等功能特点。数控车床和数控铣床是数控加工中最常用的数控机床。数控车床主要用于回转体类零件的加工，能自动完成内(外)圆柱体、圆锥体及母线为各种曲线的旋转体、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽及钻、扩、铰孔等工作。数控铣床主要用于各类较复杂的平面、曲面和壳体类零件的加工。它还能进行铣槽及钻、扩、铰、镗孔的工作。当然，在实训过程中，我们也收获了快乐、与同学的快乐、与老师的快乐。因为每当自己或自己和同学完成了一个项目时，或多或少有些欣慰，会感到开心，休息时和老师的交流也是一种快乐。虽然实训不是很长时间，但对我今后的学习有很大帮助。这只是起点，终点离我们还有一定的距离，所以还是需要我们继续努力去走以后的路。而我们要把握好每一次的机会，错过了就再也找不回来了。很快我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。就像我们接触到的铣工，虽然它的危险性很大，但是要求每个同学都要去操作而且要作出成品，这样就锻炼了大家敢于尝试的勇气。来学校就读了三年，三年之间的实习带给我的，不全是我所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，争取做到对社会有用的人，虽然在