球头手柄件的模拟数控加工的设计

。绪论毕业设计是学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程；是学生学习、研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验；是学生毕业资格认证的重要依据。在学完了机械制造工艺与装备课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和夹具结构进一步了解的练习性的教学环节。在设计中,应综合运用数控加工刀具和数控工艺,编程, 数控加工进给路线设计的知识来分析与解决工程问题! 并在日趋进步的机械行业，数控已经成为一个必不可少的工具，数控机床也无处不在，它涉及方方面面很多的知识，因此从事这方面工作的人必须了解那些复杂的零件的数控加工工艺，因为它是基础，它在对零件的加工有着举足轻重的作用通过毕业设计，使学生达到以下目的：学会查阅有关资料，初步掌握编制机械加工工艺规程的方法，能较好的编制数控加工工艺；对于一般的加工内容能直接手动编制加工程序；能利用三维软件进行一般零件的造型，并能灵活运用软件自动生成加工程序；掌握设计机床专用夹具的基本原理的方法，能根据加工要求设计出相应的夹具。提高结构设计能力. 机械加工工艺过程分析所示零件为轴类零件，结构形状复杂，是适合数控车削加工的一种典型零件。下面就该零件的工艺分析过程进行分析。图1图2图32.1 零件图样分析1结构分析该图零件由圆柱面,圆弧面,螺纹表面构成。2精度分析零件图分析表面组成 形状精度 表面粗造度外圆面 38h8 1.6内孔 30G8 3.228h8 1.6内圆弧 R14 3.2内切槽 5X21内螺纹 M20X1.5外圆弧 SR14 1.6外圆柱 30f8 3.2外切槽 17 6.3外螺纹 M20X1.53毛坯、余量分析零件一：采用3580的毛坯,外圆30粗加工后留0.2的余量, 外圆16的粗车后留0.25的余量, SR14的圆弧粗加工后留0.2的余量.零件二：采用40100的毛坯,外圆38粗加工后留0.3的余量, 30的内孔粗车后留0.25的余量, 28的内孔镗后留0.3的余量.4结构工艺性分析零件一：先夹紧35的毛坯面车30的圆柱面，再车M20X1.5的圆柱面,切17的槽，加工M20X1.5外螺纹，再切断.掉头夹紧铜皮包裹M20X1.5的螺纹端,车SR14的球和16圆柱面。零件二：先夹紧40的毛坯面车38的圆柱面，镗30，20.02的孔，再切断，掉头夹38的圆柱面镗30，28的孔，镗R14的圆弧面。2.2 定位基准选择我所加工的零件是轴,轴类零件本身的结构特征和主轴上各主要表面的尺寸要求都决定了以轴线为定位基准.根据粗基准选择原则选择外圆为粗基准,再根据基准统一原则选择主轴中心线为精基准2.3 工艺方案拟定通过查阅实用机械加工工艺手册P 25 ,得出各表面的加工方案如下：零件一:端面 粗车30f8外圆面 粗车半精车16外圆面 粗车半精车精车SR14的圆球面 粗车半精车精车零件二：端面 粗车38h8外圆面 粗车精车30G8,20.2 内孔 粗镗精镗28G8,30G8内孔 粗镗精镗R14的圆弧 粗镗精镗2.4 加工设备选择根据数控实训中心的数控机床切削性能，我选择FANUC卧式OiT数控车床数控加工工序分析零件一：共可以分三道工序:第一道工序是右端加工。第二道工序是左外圆加工。第三道工序是按图样要求全部检验。零件二：共可以分三道工序:第一道工序是外圆加工。第二道工序是内轮廓加工。第三道工序是按图样要求全部检验。3.1 加工顺序（工步顺序）1. 工序1：外圆加工(零件一)加工的内容有车平端面，先粗车30f8的外圆，车M20X1.5的圆柱面, 然后再精车外圆,切17的槽，加工M20X1.5外螺纹，切断。2工序2：掉头夹紧铜皮包裹M20X1.5的螺纹端,先粗车28的外圆面，再加工SR14的球和16圆柱面。3工序3：按图样要求全部检验。1 工序1：外圆加工(零件二)加工的内容有车平端面，先粗车38h8的外圆，然后再精车外圆,切断。2工序2：内轮廓加工。加工的内容有用15的钻头钻15的孔，镗30孔，镗20孔，镗28孔和R14的圆弧面，切521的槽，车M201.5的螺纹。3工序3：按图样要求全部检。3.2 装夹方案和夹具的选择采用基准重合原则 选用设计基准为定位基准，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确定坯件的轴线和右端大端面（设计基准）为定位基准。右端采用三爪自定心卡盘定心夹紧。能方便加工以及最大限度的限制工件的自由度。3.3 走刀路线的确定通过查阅实用机械加工工艺手册P 25 ,得出各表面的加工方案如下：零件一： 外 圆 面 为 进 给 路 线粗 车为 进 给 路 线半 精 车外 圆 面 为 进 给 路 线切 槽 外 圆 面 粗 车 为 进 给 路 线粗车的球面 ，16 圆柱面为进给路线 为 进 给 路 线的 球 面 圆 柱 面， 精 车零件二：38h8外圆面 粗车 38h8外圆面 精车30G8，20.2的镗孔 粗车 30G8，20.2的镗孔 半精车内切槽28G8,30G8内孔 粗镗28G8,30G8内孔 精镗3.4 选择刀具T1号刀95 0外圆车刀 加工内容：粗精车38,30， M20X1.5外圆表面。T2号刀割槽刀(3mm） 加工内容：分别在长78mm，64 mm的地方切断。T3号刀15mm钻孔 加工内容：在工件上钻15mm的通孔。T4号刀镗孔刀 加工内容：粗精镗30，20.02，28，R14的圆弧。T5号刀内槽刀(5mm) 加工内容：切521的内槽。T6号刀内螺纹 加工内容：车M201.5的螺纹。T7号刀外槽刀 加工内容：切517的外槽。T8号刀外螺纹刀 加工内容：车M201.5的螺纹T9号刀外圆车刀 加工内容：精车SR14的球面和圆柱面3.5 确定工序尺寸1.由图1再通过查阅实用机械加工工艺手册 ，其工艺路线为30f8外圆的工序尺寸确定：加工方案：粗车半精车确定经济精度：粗车：IT12；半精车：IT9确定加工余量：粗车余量：0.2mm2.16外圆的工序尺寸确定：加工方案：粗车半精车精车确定经济精度：粗车：IT14；半精车：IT10；精车：IT8确定加工余量：粗车：0.2mm； 3.SR14球面的工序基本尺寸：确定经济精度：粗车：IT14；半精车：IT10；精车：IT8确定加工余量：粗车：0.2mm； 4.17槽的工序尺寸确定：加工方案：粗车半精车确定经济精度：粗车：IT12；半精车：IT10确定加工余量：粗车：0.25mm； 1. 由图2再通过查阅实用机械加工工艺手册 ，2. 其工艺路线为38h8外圆的工序尺寸确定：加工方案：粗车半精车确定经济精度：粗车：IT12；半精车：IT9确定加工余量：粗车余量：0.25mm2.30G8内孔的工序尺寸确定：加工方案：半镗精镗确定经济精度：粗车：IT14；半精车：IT10确定加工余量：粗车：0.2mm； 3. 20.02内孔的工序基本尺寸：粗镗：20.02mm精镗：20.02mm4. 30G8内孔的工序尺寸确定：加工方案：半镗精镗确定经济精度：粗车：IT14；半精车：IT10确定加工余量：粗车：0.2mm； 5. 28内孔的工序尺寸确定：加工方案：半镗精镗确定经济精度：粗镗：0.1；精镗：0.06确定加工余量：粗车：0.15mm； 3.6 确定切削用量1精车外轮廓所用刀具为T1，95外圆车刀，刀具尺寸2525，型号是PTGNL2525M16，加工38余量为1mm，因为加工量比较大，所以分2次走刀切除38的全部余量，背吃刀量为2。根据表面粗糙度要求1.6Ra/m,要求比较高，查机械加工切削数据手册得：f=0.29mm/r查机械加工切削数据手册得: 切削速度为140 mm/min, 因此根据公式v c=d wn/1000求得转速n=1100。2、钻孔所用刀具为T3，麻花钻，刀具直径15，型号是SD10-15.0-31-10R1，查机 械加工切削数据手册得: f=0.25mm/r查机械加工切削数据手册得: 切削速度为20 mm/min, 因此根据公式 vc=d wn/1000求得转速n=550。3、粗镗螺纹端孔所用刀具为T4，镗孔刀，刀具尺寸2525，型号是DCLNL2525M12，加工36余量为0.3mm、加工30余量为0.3mm。因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除38的剩余余量，再一次走刀切除30的剩余余量，背吃刀量为0.3。查机械加工切削数据手册得：f=0.18mm/r查机械加工切削数据手册得: 切削速度为150 mm/min, 因此根据公式v c=d wn/1000求得转速n=900。4、精镗螺纹端孔所用刀具为T4，镗孔刀，刀具尺寸2525，型号是DCLNL2525M12，加工36余量为0.3mm、加工30余量为0.3mm。因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除36的剩余余量，再一次走刀切除30的剩余余量，背吃刀量为0.3。查机械加工切削数据手册得：f=0.18mm/r查机械加工切削数据手册得: 切削速度为150 mm/min, 因此根据公式vc=dwn/1000求得转速n=1200。5、粗镗球端所用刀具为T4，镗孔刀，刀具尺寸2525，型号是DCLNL2525M12，加工30余量为0.3mm 。因为加工量比较大，所以分 8次走刀切除30的全部余量，背吃刀量为2。根据表面粗糙度要求1.6Ra/m, 要求比较高，查机械加工切削数据手册得：f=0.29mm/r查机械加工切削数据手册得: 切削速度为140 mm/min, 因此根据公式vc=dwn/1000求得转速n=1000。6、粗镗球端所用刀具为T4，镗孔刀，刀具尺寸2525，型号是DCLNL2525M12，加工30余量为0.3mm 。因为加工量比较大，所以分 1次走刀切除30的全部余量，背吃刀量为1.5。根据表面粗糙度要求1.6Ra/m, 要求比较高，查机械加工切削数据手册得：f=0.29mm/r查机械加工切削数据手册得: 切削速度为140 mm/min, 因此根据公式vc=d wn/1000求得转速n=1200。数控加工程序根据数控实训中心的数控机床切削性能，我选择SIMENS802S卧式CK7525数控车床。根据数控加工工序卡和进给路线，编写数控加工程序如下：零件一的右端加工：O00001;T0101;G00X15M08;G54G00G90X40Z3;G71U2R1;G71P10Q20U0.2W0F0.2; （粗车30f8的外圆，M20X1.5的圆柱面）N10 X15.805Z3;G01X19.805Z-2;Z-23;X30;Z-28;N20 X40;G70P10Q20F0.1S1200; （半精车）G00X40Z20; T0707;G00X40; （切17的槽）Z-23S500;G01X17F0.2;G00X40Z20;T0808;G00X20Z3S500;G92X19.2Z-19F1.5; （加工M20X1.5的外螺纹）X18.6;X18.2;X18.05;G00X40Z20;T0202; （割断）G00X40;Z-67S500;G01X1F0.08;G00X40Z20;M05;M30;零件一的左端加工O00002T0909;M03G97S1000;M08;G54G00G90X40Z3;G71U2R1;G71P10Q20U0.2WOF0.2; （粗车28外圆面）N10 G00X28Z3;G01Z-36;N20 X40;G73U10W0R6;G73P30Q40U0.2W0F0.5; （粗车SR14的球面，16的圆柱面）N30 G01X0Z0;G03X28Z-14R14;G03X16Z-25.5R14;G01Z-36;N40 X40;G70P30Q40S1000F0.1; （精车）G00X40Z20;M05M09;M30;零件二左端加工O00003T0101;M03G97S1000;M08;G00G90G54X40Z3;G71U2R1;G71P10Q20U0.2W0F0.2; （粗车38h8外圆面）N10 G00X38Z3;G01Z-78;N20 X40;G70P10Q20S1000F0.08; （精车）G00X40Z20;T0303;G00X0Z3S500;G01Z-80; （钻15的通孔）G00Z20;T0404;S800;G71U2R1;G71P30Q40U-0.2W0F0.2; （粗镗30G8, 20.2孔）N30 G01X30Z0;Z-5;X20.2;N40 Z-33;G70P30Q40F0.1S1000; （半精车）G00X40Z20;T0505; （内切5X21槽）G00XOZ3;G01X0Z-33;G01X21F0.1;G00X0Z20;T0606; （加工M20X1.5的内螺纹）S300;G00X18Z3;Z-4;G92X21Z-29F1.5;X21.6;X22;G00X0Z20;X40;T0202; （切断，准备调头加工）G00X40Z-81S500;G01X1F0.08;G00X40Z20;M05;M30;零件二右端加工O00004T0404;M03G97S800;M08;G00G90G54X40Z3;G71U2R1;G71P10Q20U-0.2W0F0.2; （粗镗28G8，30G8孔及加工R14内圆弧）N10 G01X30Z0;Z-5;X28;Z-27;G03X15Z-38.8R14;N20 X5;G70P10Q20F0.1S1000; （精镗）G00Z20;M05；M30;数控加工过程1、 操作过程：零件一：先做长62mm总长，做好总长后，夹毛坯35的外圆，车螺纹端外圆，然后切槽，再加工M20X1.5外螺纹。掉头，夹紧铜皮包裹M20X1.5的螺纹端,车球端外圆柱，再车16车圆柱，车SR14的球。零件二：做长78mm总长，做好总长后，夹毛坯40的外圆，车孔端外圆，然后钻15的孔，镗15的孔到20.02，掉头夹38的螺纹端的外圆，镗30和28的孔2、工件的安装和调整方法：三爪卡盘安装，调整的标准就是根据工件夹出卡盘的长度是否能满足需加工的长度。3、 刀具的调整方法：根据刀架上面装刀位置的尺寸和刀具本身尺寸确定刀具的调整方法，一般来说有两种：把刀具的厚度铣低、在装刀处加垫片。4、 保证加工质量所用的方法：加工质量的评定标准就是表面粗糙度和尺寸精度，表面粗糙度主要是通过合理的选择切削用量来保证，尺寸精度可以通过调整刀具磨损来保证。5、零件立体图：零件图一：球头手柄零件图二：轴套所加工零件是合格的，所以以上所设计的加工工艺路线是合理的！结 论毕业设计让我受益非浅，学到了很多新的东西， 比如工艺设计的流程，加工的方案，加工的顺序，刀柄刀具的选择，切削用量的选择，以前这些数据都是随便定的，通过这次的实习才知道真正设计的时候都是要通过查阅相关的手册得来的。我们学习了零件的工艺分析、数控机床的选用，零件工艺方案设计，包括进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具的选择等内容。最终完成零件的机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，工件的定位和夹紧方案草图，数控刀具卡片，数控加工进给路线图。并且在学习以上知识的同时也练习了CAD、UG、数控仿真加工、数控机床加工等知识，既完成了课程，又对以往学习的知识进行了完整的复习，可以说是一举多得。大大提高了我们的专业水平，培养了我们掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养我们掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼我们分析与解决工程实际问题的能力。给我们树立正确的设计思想和培养我们严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。我们即将踏入工作岗位，为我们的未来的打下坚实的基础，让我们更好的适应工作环境，同时也锻炼了我们坚韧不拔，迎难而上的精神。锻炼了我们发现问题，解决问题的能力。使我们的专业知识和水平更加的完善.我们要发扬实习期间的能力和精神，成为社会有用的人才就，为自己开创美好的未来。我的设计老师给了我很大的帮助，我了解到了好多，怎么样去完成一个工件的全部工艺流程，通过查手册，找数据，给设计过程中的所有数据都能有一个详细的标准，这是我的最终学习目的，现在的学习为的就是以后在工作当中的熟练运用，我认为在设计中的合理性、可靠性和使用价值；在知识和能力方面均受益非浅。附表 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号SK073G1零件图号SK03G1-001-01产品名称数控073G1零件名称球头手柄材料牌号45 毛坯种类 棒料毛坯外形尺寸 3580 备注工序号工序名称 工序内容 车间 工段设备 工艺装备 工时1 加工螺纹端轮廓车外圆 实训中心卧式车床切槽加工螺纹 实训中心卧式车床切断2 加工球面端轮廓车外圆 实训中心卧式车床切槽加工球面3 按图样要求全部检验编制 审核 批准共 1 页第 1 页附表 数控加工工序卡数控加工工序卡片 产品型号 SK073G1 零件图号SK03G1-001-01产品名称 数控073G1 零件名称球头手柄材料牌号 45 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 3580 备注工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称冷却液 车间1 加工螺纹端轮廓卧式车床 OiT YL0.MPF 三爪卡盘实训中心工 步 号工步内容 刀 具 号刀具 量具及检具 主轴转速 （r/min）切削速度 （m/min）进给速度 （mm/r）背吃刀量 （mm）备注1 夹35表面,粗车外圆尺寸30T1 游标卡尺 1100 0.29 22 车左端面 T1 900 0.33 粗车M20X1.5外螺纹圆柱面 T1 600 0.204 精车圆柱面 T2 千分尺 1200 0.18 15 切槽 T7 500 0.15 1.256 车外螺纹 T8 止规 795 17 在62mm处切断 T6 游标卡尺 400 0.3 1编制 审核 批准 共 2 页 第 1 页附表 数控加工工序卡数控加工工序卡片 产品型号 SK073G1 零件图号SK03G1-001-01产品名称 数控073G1 零件名称球头手柄材料牌号 45 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 3580 备注工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称冷却液 车间2 加工球面端轮廓卧式车床 OiT YL3.MPF 三爪卡盘实训中心工 步 号工步内容 刀 具 号刀具 量具及检具主轴转速 （r/min）切削速度 （m/min）进给速度 （mm/r）背吃刀量 （mm）备注1 掉头车SR14球的圆柱面 T1 游标卡尺 850 0.2 12 切槽 T7 游标卡尺 500 0. 15 13 精车SR14球面及圆柱面 T9 千分尺 1200 0.18 14 去毛刺编制 审核 批准 共 2 页 第 1 页附表 数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片 产品型号SK073G1 零件图号SK03G1-001-01产品名称数控073G1 零件名称球头手柄材料牌号 45 毛坯种类棒料 毛坯外形尺寸3580 备注工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称冷却液 车间2 车球面端外圆卧式车床 OiT 三爪卡盘实训中心工步号刀具号刀具各称刀具型号 刀片 刀尖半径 (mm)刀柄型号刀具 补偿量(mm)备注型号 牌号 直径/mm刀长mm)4 T7切槽刀 LF123H13-2525-16N123H2-0400-0003-GMGC-40250.4 1205 T9外圆精车刀PCLNL2525M12DNMG150404-PF GC40150.4 140编制 审核 批准 共 1 页第 1 页附表 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号SK073G1 零件图号SK03G1-001-02产品名称数控073G1 零件名称轴套材料牌号45 毛坯种类棒料 毛坯外形尺寸 40100 备注工序号工序名称 工序内容 车间 工段设备 工艺装备 工时1 外圆加工 车外圆 实训中心卧式车床切断2 内轮廓加工 钻孔 实训中心卧式车床镗孔切槽螺纹3 按图样要求全部检验编制 审核 批准共 1 页第 1 页附表 数控加工工序卡数控加工工序卡片 产品型号 SK073G1 零件图号SK03G1-001-02产品名称 数控073G1 零件名称轴套材料牌号 45 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 40100 备注工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称冷却液 车间2 车左端轮廓 卧式车床 OiT JZJ0.MPF 三爪卡盘实训中心工 步 号工步内容 刀 具 号刀具 量具及检具 主轴转速 （r/min）切削速度 （m/min）进给速度 （mm/r）背吃刀量 （mm）备注1 夹40表面,粗车外圆尺寸38T1 50mm的游标卡尺1100 0.29 22 车左端面 T1 900 0.33 钻通孔15 T2 600 0.204 粗镗左端内孔30，19.8并倒角T3 内孔千分尺 850 0.12 15 切内槽 T4 500 0.15 1.256 车内螺纹 T5 塞规 795 17 精车外轮廓 T1 50mm的游标卡尺1200 0.18 18 掉头夹38粗镗内轮廓 T3 内孔千分尺 850 0.12 29 精镗内轮廓 T3 内孔千分尺 1200 0. 18 110 在80mm处切断 T6 50mm的游标卡尺400 0.3 1编制 审核 批准 共 2 页 第 1 页附表 数控加工工序卡数控加工工序卡片 产品型号 SK073G1 零件图号SK03G1-001-02产品名称 数控073G1 零件名称轴套材料牌号 45 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 40100 备注工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称冷却液 车间3 车圆弧端内轮廓卧式车床 OiT JZJ1.MPF 三爪卡盘实训中心工 步 号工步内容 刀