轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业....doc

轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计目录一摘要 二前言 三零件图工艺分析 四设备选择 五确定零件的定位基准和装夹方式 六加工方法的选择和加工方案的确定 七工序与工歩的划分 八确定加工顺序及进给路线 九刀具的选择十切削用量选择 十一.工艺卡片、工序卡片的制作十二编程误差及其控制 十三.编程中工艺指令的处理及编程十四程序编制及模拟运行、零件加工、精度自检 十五致谢十六设 计 小 结 一.摘要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,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但发展和应用领域的扩大他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的在学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削 用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。二.前言本次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师精心指导下和五位同学的共同协作下完成的。数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。数控技术不断的发展，数控技术很快会普及中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。先进数控技术的广泛使用，导致数控应用型人才严重短缺、作为当代的数控技术的学者我感到无比的荣幸，又感到无比的艰巨。本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、数控编程、机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间又较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师给于批评和指正。（课题要求）三.零件图工艺分析零件车削工艺分析，零件材料处理为：45钢，调制处理，下面对该零件进行数控车削工艺分析。1.工艺基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。2.工艺分析在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，首先对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。该零件由圆柱、圆锥、圆弧、椭圆、抛物线、槽等表面组成，零件的尺寸均为自由精度，对锥度要求比较高，图中圆弧与圆弧相切处比较多，且要求严格，利用手动编程时难度较大。工件一端有抛物线，且抛物线的起点与工件的起点重合意味着抛物线的0零点与工件的零点在一起，此端不可以打中心孔。经上面的分析，我可以采用一下几点工艺措施：（1）以外毛坯表面定位，加工右端有抛物线的一段，加工到(X78 Z-31.71)至尺寸要求，图中无特殊精度要求。（2）以加工过的外圆表面进行装夹定位，加工有椭圆的一端，加工到（X78 Z-250）处。在此装夹的基础上进行零件上槽的加工。四.设备选择根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。由于本校现使用的是FANUC数控系统，所以利用现有资源。我选择在本校的数控机床（？）加工该零件。五.确定零件的定位基准和装夹方式1.粗基准选择原则（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。（3）粗基准应避免重复使用。（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。2.精基准选择原则（1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准；（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。3.定位基准综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯125mm棒料的轴线和右端面作为定位基准。4.装夹方式数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯130mm的棒料的一端，伸出其40mm的长度加工抛物线。一直加工到零件左端的78mm长度为-31.71处，然后将棒料卸下。装夹78mm的圆柱表面，用一夹一顶方式装夹，加工另一端的椭圆、外圆柱、圆弧和槽。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。六.加工方法的选择和加工方案的确定1.加工方法的选择加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图形状分析。图中有椭圆及抛物线和圆弧等。在普通车床是难以保证其形状位置精度，所以应该选择在数控车床上加工。2.加工方案的确定零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：直接用三抓卡盘装夹、调头加工。用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，第一种第二方案单独装夹不能将整个工件加工出来。所以加工抛物线时采用第一种方案，加工椭圆一端时采用第二种方案。两种方案一起使用便可以将工件加工出来。七.工序与工歩的划分1.按工序划分工序划分有三种方法按零件的装夹定位方式划分按粗、精加工划分工序按所用的刀具划分工序。由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有两把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及形状位置精度。2.工歩的划分因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：车削椭圆端的工歩为:45车刀平端面30车刀车抛物线圆柱78mm。车削椭圆端的工歩为：45外圆车刀车平端面30外圆车刀车直径为80mm的外圆、车椭圆、直径80mm的外圆、24的锥度、R8圆弧、R100的圆弧、25的锥度切槽刀切槽54mm直径为70mm的槽。八.确定加工顺序及进给路线1.零件加工必须遵守的安排原则（1）基面先行先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右端面作为基准面。（2）先主后次 于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左（3）先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。（4）先面后孔由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。2.进给路线在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步。第一步: 车削带有的抛物线的一端，从右到左先粗车外形，依次为：抛物线、78mm后，精车外形路线同粗车一样。第二步: 车削带有椭圆的一端，从右到左先粗车外形直径为80mm外圆、椭圆、直径为80mm的外圆、24的锥度、R8的圆弧、R100的圆弧、R10的圆弧、25的锥度，后精车外形路线同粗车一样。然后切削两个54的槽，最后切削直径为70mm的槽。九.刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：1、车端面可选用45WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把30硬质合金外圆车刀。 2、切槽时由于零件中最小槽宽为5mm，一般都选刀宽4mm的焊接式硬质合金车刀，切槽时选用4mm 刀宽刀具表如表所示：表11数控车加工刀具卡片序号刀具号刀具规格数量加工表面备注1T010130硬质合金外圆1粗车、精车轮廓自动2T0202硬质合金切槽刀1切槽自动3T030345硬质合金外圆1平端面手动编制梅亚军共1页第1页十.切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。1.背吃刀量的选择零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.5mm。2.主轴转速的选择粗车直线和圆弧时S=600r/min，精车时S=1500r/min，切槽时S=450r/min，粗车和精车的主轴转速的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。3.进给速度的选择由于是每转进给的，所以粗车直线、圆弧时选F=0.2，精车时选F=0.1，切槽时选F=0.1，粗车和精车的进给速度的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。十一.工艺卡片、工序卡片的制作综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在表 2-1 所示的数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。表2-1 数控车削加工工艺卡片单位名称无锡职业技术学院产品名称轴类零件工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O0001三爪卡盘（）数控时训基地工步号加工内容刀具号主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1对刀、平端面T030310001.5手动2粗车外轮廓T01016000.22自动3精车外轮廓T010110000.10.5自动编制梅亚军审核共1页第1页表1.8.2 数控车削加工工序卡片单位名称无锡职业技术学院产品名称轴类零件工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O0001三爪卡盘（）数控时训基地工序号加工内容加工面刀具号主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1对刀、平端面毛坯端面T030310001.5手动2粗车抛物线抛物线T01016000.22自动3粗车7816.5的外圆78的圆柱面T01016000.22自动4精车抛物线抛物线T010115000.10.5自动5精车7816.5的外圆78的圆柱面T010115000.10.5自动编制梅亚军审核共1页第1页 数控车削加工工序卡片单位名称无锡职业技术学院产品名称轴类零件工序号程序编号 夹具名称使用设备车间002O0002 三爪卡盘、活动顶尖（）数控时训基地工序号加工内容加工面刀具号主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1对刀、平端面毛坯端面T030310001.5手动2粗车8033.83的圆柱面80的圆柱面T01016000.22自动3粗车椭圆椭圆T01016000.22自动4粗车80的圆柱80的圆柱T01016000.20.5自动5粗车24度锥度面锥度面T01016000.20.5自动6粗车R8圆弧R8圆弧T01016000.27粗车R100圆弧R100圆弧T01016000.28粗车R10圆弧R10圆弧T01016000.29粗车25度的锥度25度的锥度T01016000.210精车8033.83的圆柱面8033.83的圆柱面T010115000.111精车椭圆椭圆T010115000.112精车80的圆柱80的圆柱T010115000.113精车24度的锥度面24度的锥度面T010115000.114精车R8的圆弧R8的圆弧T010115000.115精车R100的圆弧R100的圆弧T010115000.116精车R10的圆弧R10的圆弧T010115000.117精车25度的锥度的面25度的锥度的面T010115000.1编制梅亚军审核共1页第1页 数控车削加工工序卡片单位名称无锡职业技术学院产品名称轴类零件工序号程序编号夹具名称使用设备车间003O0003三爪卡盘、活动顶尖（）数控时训基地工序号加工内容加工面刀具号主轴转速r/min进给速度mm/r备注180段切54的槽72的槽T03034500.1自动280段切54的槽72的槽T03034500.1自动370的槽70的圆柱T03034500.1自动编制梅亚军审核共1页第1页十二.编程误差及其控制1.编程误差编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算的数值，存在着较大的误差。2.误差控制为了尽可能的减少笔算误差，我们采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” “查询” “点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到0.001级，这样能有效地将误差控制在（0.10.2）倍的零件公差值内。数十三.编程中工艺指令的处理、及编程1.常用G指令代码功能表常用的数控车G功能指令（法拉克必须写英文的）代码意义G00 快速点定位G01直线插补G02顺圆插补G03逆圆插补G99每转进给G73防形切削G04进给暂停2.常用M指令代码功能表表中 常用M指令代码代码意义M00程序暂停M01条件暂停M02程序结束M03主轴正转M04主轴反转M05主轴停转M08开切削液M09关切削液M30程序结束并返回3.程序编制（没有写）注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制十四.模拟运行、零件加工、精度自检1.模拟运行数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。2.零件加工装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。3.精度自检将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。十五.致谢经过这次的毕业设计，让我深刻的体会到什么叫做作真正的学以置用，这正是我们做学问真正的目的，也正是大多数学者难以做到的一点。在课堂上学到的都是以理论为主，实践为辅，而现实生活中不论是做什么事情都是以理论为办事依据，实际行动为主。比如：我们的毕业设计就是要以理论知识为原则来设计自已的数控车削加工过程，然后再根据你的设计步骤来进行实践验正，看实践操作是否满足工艺过程和技术要求，若不行则要进行多次修改直到合格为止。在这里我学到了做任何事情要细心、认真、有耐心，考虑每一个细节问题要全面周到。在设计期间，我们以小组为单位，遇到问题一起分析，找出关键地方，使我们能在较短的时间内找到解决方案，让我们在零件的加工实践操作中和工艺方面的分析得到进一步的认识，也看到了互相学习钻研和拼搏的精神，我的毕业是经过一次又一次的修改和反复的验正，最后在老师的批准下，毕业设计终于合格了。我的毕业设计之所以能圆满的完成是在得到指导老师精心指导下和我们组的其他成员