连接杆数控加工工艺设计及编程

学生毕业论文题目： 连接杆数控加工工艺设计及编程 姓 名 学 号 系 (部) 机电工程系 专 业 数控技术及应用 指导教师 开题时间 完成时间 毕业设计任务说明书一、设计课题连接杆数控加工工艺设计及编程二、设计任务及要求要求：独立完成设计中的各项内容。任务：1、设计说明书一份2、设计零件的数控加工工艺 3、典型工序的工装设计4、数控加工工序卡片5、数控加工程序6、用 CAD/CAM 软件绘制接合子轴的零件图三、本课题的作用及意义连接杆的作用是起连接两个运动单元、传递很大的扭距力。在动力的旋转带动下获得传动力矩，并能保证反向传动精度和轴向刚度。由于连接杆精度等级较高，一般为 8 级，在结构方面含平面、孔以及对称结构，因此，以连接杆为加工对象，通过分析其加工工艺并编写数控加程序，设计夹具，能够使设计者全面地了解数控加工工艺设计及编程的全过程，提高学生的理论知识和实践能力，为我国的数控技术的发展和工业中的发展培养人。四、参考资料1、 数控加工工艺与编程2、 机械零件课程设计3、CAD/CAM 软件书籍4、 机械零件设计手册5、 机械制造工艺学等目 录前言摘要 .9第 1 章 绪论 .101、数控加工工作原理 .102、数控编程及其发展 .112.1 手工编程 .112.2 自动编程 .11第 2 章 加工方案的拟定 .121、材料毛坯的选择 .121.1 毛坯材料的选择 .121.2 毛坯类型的选择 .122、机床的选用 .123、装备的选择 .133.1 夹具的选择 .133.2 量具的选择 .143.3 切削液的选择 .153.4 定位与夹紧 .154、切削用量的选择 .16第 3 章 零件的加工 .171、工艺分析 .173.4 零件的功用分析 .173.4 零件技术条件分析 .172、零件机械加工工艺过程卡片 .183、零件的加工工序卡片 .234、程序的编写 .305、铰链式钻模夹具图6、零件图7、立体图设计总结 .38参考文献 .39谢辞 .40连接杆加工工艺设计及编程摘要：连接杆加工技术的演变是一个持续不断的过程，成功的解决方案取决于对许多要素细致且广泛的分析，例如零件的工艺分析、加工工艺过程、设备要求、毛坯的选择、精度的要求等等，没有一个单一的标准方案可以满足所有应用要求，所有方案都是根据不同的应用领域量身定制的。连接杆需要经过几个不同的工序才能完成，锻件毛坯或铸件毛坯对加工工艺也有不同的要求。制造商对工艺的满意度取决于他对连接杆单位生产成本、产量和投资成本的评估。连接杆本身是机床夹具零件刀具所构成的工艺系统中最薄弱的环节，零件的不稳定性总是会影响到最小工序时间和加工质量的一致性。这对开发和设计刀具、刀片以及相应的应用技术带来了很高的要求。它意味着优化切削刃的分布以实现切削力平衡、优化提高针对不同类型表面的切削参数，从而使切削平顺而无振动等等。关键词：零件的工艺分析；机加工工艺路线确定；连接杆的加工工艺过程第 1 章 绪论数控机床是按照事先编制好是数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。数控程序除了能保证加工出符合图样要求的合格零件外，还应该充分地发挥、利用数控机床的各种功能，使数控机床能安全、可靠、高效地工作。1、数控加工的工作原理数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换和放大处理，然后又传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。2、数控编程及其发展数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。2.1 手工编程手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出差机会较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编制程序。2.2 自动编程自动编程有两种：APT 软件编程和 CAM 软件编程。APT 软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检查等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，将加工程序直接通过 DNC 的方式送入数控机床，指挥机床工作。第 2 章 加工方案的拟定1、毛坯的选择1.1 毛坯材料的选择轴类零件的毛坯通常用圆钢和锻件。阶梯轴直径较大时，多采用锻件，以节省材料，阶梯 轴直径较小时，可采用圆钢。当需要毛坯有较高综合的机械性能时，应采用锻件。由于 连接杆阶梯轴直径较大，所以使用锻件。连接杆的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的小型曲轴，采用模锻;单件小批的中大型曲轴，采用模 锻；本课题连接杆采用大批量生产，所以用模锻件。2、机床的选择因为连接杆是机械加工中的一种常见轴类零件，首先应该选择数控车床加工，机床的型号选定为 C6140、CK7150、摇臂钻床、4 轴加工中心CK7150 车床高速性能好，工作未稳定可靠，定位精度和重复精度较高，适用于加工轴类，套 类和盘类等精度要求较高的零件。主要参数：车床床身最大回转直径 500mm滑板上的最大回转直径 350mm 最大车削直径 400mm，最大 车削长度 1000mmX 轴最大行程 220mm.Z 轴最大行程 1030mm主轴转速范围 40-3300rmin; 刀架刀位数 8快速移动速度：X 轴 16mmin,Z 轴 20（40）mmin主电机功率 15KW，定位精度 X 轴 0.008mm,Z 轴 0.015mm重复定位精度 X 轴 0.006mm,Z 轴 0.008mm配套数控系统为 FANUCOTC3、装备的选择3.1 夹具选择硬三爪卡盘、软三爪卡盘、短心轴、分度头、可卸式钻模夹具。3.2 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， 选择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比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高，耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装 调 整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。经过查表本加工的刀具如表格所示。加工的刀具表格序号 刀具编号 刀具规格名称 加工表面1 T01 外圆车刀09粗精车外圆表面和端面2 T02 25m 麻花钻钻孔3 T03 3mm 的面槽刀加工端面槽 mm1.052494 T04 内孔车刀 车孔5 T05 4mm 切槽刀 加工 59mm 的槽6 T06 端面车刀 加工 182 的槽7 D07 17mm 钻头钻定位孔 4X 17mm8 T08 40mm 端面铣刀 加工六面9 T09 中心钻 钻中心孔3.2 量具的选择根据上连接杆的尺寸规格，所需要的量具要游标卡尺、游标深度尺、内外径千分尺。游标卡尺如图所示游标深度卡尺如下图所示3.3 切削液的选择切削液具有：能及时而迅速的降低切削区的温度；润滑液能湿润到刀具与工件及切削之间，减少摩擦和粘结，降低切削阻力；使切屑或磨料粒子被冲洗而离开刀具和工件的加工区，以防它们相互粘结及粘附在工件，刀具和机床上妨碍；也有一定的防锈性能，可部分取代工序间防锈。根据零件技术要求，选择乳化液来作为冷却液。3.4 定位与夹紧在粗车加工时，都用软三爪卡盘夹紧外圆，在精车时为了提高精度，先是精车右端的端面，由于连接杆精度要求较高的是 mm 的尺寸精度要求 IT8，还有072.5mm 与 mm 同轴度，所以在精车右端面后钻中心孔。在精车右端面使1.0249072.5采用一夹一顶的方法来保证他们的精度，在精车左端时，由于右端的外圆表面比较短，不利于夹紧，所以在精加工左端面时，用心轴和顶尖的方法来加工。4、切削用量的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。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。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：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经经性和加工成本；半精加工和精加工时，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。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。确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合盒铣刀加工铸铁(190 260HB)时的切削速度为 45 一 90mmin，取 =70mmin，然后根据铣刀直径计算主轴CV转速，并填入工序卡片中(若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速)。n1000 DC确定进给速度时，根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿进给量，计算 进给速度并填入工序卡片中。= =fVnfZ背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可选 810mm。半精加工 时，背吃刀量取为 0 52mm。精加工时，背吃刀量取为 0.20.4。经过查表本加工的切削用量参数如表格所示。切削用量参数表格刀具编号加工内容 主轴转速S/（r/min）进给量 f/( mm /r)背吃刀量/mpamT01 粗精车外圆表面和端面800 0.25 1T09 钻中心孔 800T03 加工端面槽mm1.05249600 0.2 1T08 铣六方 500 0.1 1T02 钻 25mm 的孔 500 0.15 1D07 钻定位孔4X 17mm500 0.15 1T04 车 35mm 25mm 的孔600 0.15 1T06 车端面槽 500 0.1 3第三章 零件的加工1、零件的工艺分析1.1 零件的功用分析连接杆的作用是起连接两个运动单元、传递很大的扭距力。在动力的旋转带动下获得传动力矩，并能保证反向传动精度和轴向刚度。由于连接杆精度等级较高，一般为 8 级，在结构方面含平面、孔以及对称结构，因此，以连接杆为加工对象，通过分析其加工工艺并编写数控加程序。1.2 零件技术条件分析1）连接杆是为支撑传动零件，传动扭矩，承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。同轴外圆 的公差等级 IT8，其表面粗糙度）072.(85hRa3.2m。2）台阶孔的公差等级达到了 IT8。3）以 A 为基准的 的外圆与左端面的垂直度要求为 0.04mm。）072.(85h4）以 B 为基准的右端面与左端面的平行度要求为 0.04mm。5）以 A 为基准的 的外圆与右端面的垂直度要求为 0.04mm。）072.(6）以 A 为基准的 的外圆与 的同轴度为 0.05mm。）0.85h01.247）以 A 为基准的 的外圆与 4X17的位置度为 0.3mm。）72.(8）另外此零件有多处倒角和倒圆角，分别位于工件两端以及孔内。9）5 度的锥面的要求与基准 A 同轴，同轴度 误差小于 0.03mm。10）锐边到钝，表面镀锌 0.008-0.012mm。零件机械加工工艺过程卡片产品型号 零件图号工厂名 机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 1 页材料牌号毛坯种类 模锻件毛坯外形尺寸257mm 和83mm每毛坯可制作数1每台件数1备注1工 时工序号 工序名称 工序内容 车间 定位 夹紧 工艺装备准终 单件1 下料 模 锻余量为 4mm2 热处理 正火3 车 车右端面见平 外圆 三爪卡盘 C6140 10S4 钻孔 钻 2mm 的孔、倒内角外圆 三爪卡盘 C6140 6min5 车 车外圆 mm，车台阶01.53mm、 mm，倒角072.04外圆 三爪卡盘 C6140 1min6 车 车端面 mm 的槽 1.9 外圆 三爪卡盘 C6140 28S零件机械加工工艺过程卡片产品型号 零件图号工厂名 机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 2 页材料牌号毛坯种类 模锻件毛坯外形尺寸257mm 和83mm每毛坯可制作数1每台件数1备注1工 时工序号 工序名称 工序内容车间定位夹紧工艺装备 准终 单件5 车 车右端面定长、车外圆 79.5mm外圆 软三爪卡盘CK7150 2min6 粗车 车 35mm 的内孔尺寸外圆 软三爪卡盘 、CK7150 1min7 粗车 车外圆 59.5mm 外圆 软三爪卡盘、顶尖CK7150 2min8 粗车 车端面槽 179mm 的尺寸外圆 软三爪卡盘、顶尖CK7150 1min零件机械加工工艺过程卡片产品型号 零件图号工厂名 机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 3 页材料牌号毛坯种类 模锻件毛坯外形尺寸257mm 和83mm每毛坯可制作数1每台件数1备注1工 时工序号 工序名称 工序内容 车间 工艺装备准终 单件 精车 车 mm 的台阶孔并倒039.5角定位夹紧CK7150 40S1精车车外圆，精车端面到合格尺寸并倒直角、圆角外圆软三爪卡盘、顶尖CK71503min零件机械加工工艺过程卡片产品型号 零件图号工厂名 机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 4 页材料牌号毛坯种类 模锻件毛坯外形尺寸257mm 和83mm每毛坯可制作数1每台件数1备注1工 时工序号 工序名称 工序内容 车间定位 夹紧工艺装备准终 单件1铣削 铣六方心轴分度头、顶尖加工中心10min1钻孔 钻 4X 17mm 的孔钻模夹具摇臂钻床8min零件机械加工工艺过程卡片产品型号 零件图号工厂名 机械加工工艺过程卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 5 页 第 5 页材料牌号毛坯种类 模锻件毛坯外形尺寸257mm 和83mm每毛坯可制作数1每台件数1备注1工 时工序号 工序名称 工序内容 车间定位夹紧 工艺装备准终 单件1 钳 去毛刺 虎钳 锉刀1 检验 按图纸要求检查1 镀锌 按图只要求镀一层 0.008-0.012 的锌 入库产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号1 检验 45 号钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号模锻件 HNXX-SK5-34设备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分)夹具编号 夹具名称 切削液主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 检验：对毛坯进行综合检查，是否合乎图纸工艺要求 多次2345设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号2 车 45 号钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号模锻件 HNXX-SK5-34设备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分)C6140 40min夹具编号 夹具名称 切削液主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 车右端面 C6140 600 60 0.25 2 多次2 打中心孔 C6140 800 60 0.1 13 钻 mm 的孔C6140 600 60 0.1 14 车台阶倒角、倒内孔角、切槽 C6140 800 50 0.25 1设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号3 车 45 号钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号模锻件 HNXX-SK5-34设备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分)CK7150 60夹具编号 夹具名称 切削液主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 调头、 车端面定长 600 60 0.2 2 多次2 车 34.5mm 的内孔 600 60 0.2 23 车外圆 79mm 和 59mm 的尺寸并倒角 500 60 0.25 24 采用端面车刀车端面宽槽 500 60 0.25 35 车孔到合格尺寸并倒角、车外圆和端面到合格尺寸并倒角CK7150500 40 0.2 1设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号4 铣 45 号钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号模锻件 HNXX-SK5-34设备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分)加工中心 40夹具编号 夹具名称 切削液主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 铣六方 加工中心 600 60 0.25 2 多次设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）产品型号 零件图号机械加工工序卡片产品名称 零件名称 连接杆 共 页 第 页车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号4 钻 45 号钢毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 文件编号模锻件 HNXX-SK5-34设备名称 设备型号 设备编号 工序工时 (分)摇臂钻夹具编号 夹具名称 切削液主轴转速 切削速度 进给量 被吃刀量 工步工时工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备r/min m/min mm/r mm 进给次数 机动 辅助1 钻 4X 17mm 的孔可卸式钻模夹具 500 60 0.15 2 多次设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）四 数控加工程序O0001;N10 G40 G99 M03 S600;N11 G00 X100 Z100;N12 T0101 M08;N13 G00 X85 Z2;N14 G01 Z0 F0.2;N15 X0;N16 G00 Z100;N17 X100;N18 T0100;N19 T0404;N20 G00 X30N21 Z2;N28 G01 Z-6 F0.1;N29 G00 X28;N30 Z2;N31 X33;N32 G01 Z0 F0.1;N33 X35 Z-1;N34 Z-6;N35 G00 X32;N36 Z100;N37 X100;N38 T0400;N39 M05;N40 M09;N41 M30O0002N10 G40 G99 M03 500;N11 G00 X280;N12 Z100;N13 T0101 M08;N14 G00 Z2;N15 X80;N16 G01 Z-125 F0.25;N17 X260;N18 G00 Z2;N19 X77;N20 G01 Z0 F0.1;N21 X79 Z-1;N22 Z-125;N23 X260;N24 G00 Z100 X280;N25 T0100;N26 T050