轴类零件数控加工工艺分析设计论文

本科毕业论文 题 目： 轴类零件数控加工工艺分析 专 业： 机械 设计制造及其自动化 班 级 ： 姓 名： 指导教师： 论文提交日期： 论文答辩日期： 科毕业生毕业论文（设计）开题任务书 论文（设计）题目 轴类零件数控加工工艺分析 姓名 专业班级 学 号 课题的目的与要求： 毕业论文是学生在校期间十分重要的综合性实践教学环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和技能，对实际问题进行研究或设计的综合性训练。旨在检验学生独立工作能力、分析和解决问题的能力、创新能力和科学精神，为学生毕业后走向工作岗位做好准备。 掌握典型机械系统一般步骤和方法，学会需求分析与方案调研、可行性分析、方 案设计等工程设计的步骤。具有机械设计，图纸绘制。说明书字迹工整，语句通顺，表达准确，格式符合规定，字数约 1多万，英文翻译要求内容准确，语句通顺。 论文的主要内容（或设计的技术要求与数据）： 结合设计任务书了解设计基本结构，掌握机械传动基本原理，设计总体方案，并对总体方案进行分析比较和论证，最后确定总体设计方案。翻译外文，编写设计说明书。 查阅参考文献、资料要求： 机床设计手册 机械设计及机械原理教材 进度计划： （ 1周：下达毕业设计任务书，毕业设计（论文）开始运行 （ 2 5周：文献检索、收集资料，完成开题报告； （ 6 周： 中期检查。学院自查，对达不到设计要求的及时整改；毕业设计（论文）完成的进度与质量过程检查。 （ 7周： 毕业设计（论文）修改 （ 8周：后期检查。论文修改定稿，毕业论文答辩资格审查。 （ 9 10周：论文评阅。 （ 11 12周：毕业论文答辩。 论文 (设计 )工作起止日期： 任务下达人（签字）： 任务接受人（签字）： 年 月 日 摘要 随着计算机技术的快速发展 ,传统的制造业开始了根本性的变化 ,各工业发达国家投入巨资 ,对现代制造技 术的发展的研究 ,提出了一种新的制造模式。在现代制造系统中 ,数控技术是关键技术 ,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体 ,具有精度高的特点 ,高效、灵活的自动化和灵活的实现生产自动化、集成、智能扮演重要的角色。本文通过分析技术的典型的轴类零件 ,从图纸的分析 ,夹紧方案、加工路线、刀具选择、切削参数的选择、数控车削过程的过程做了全面的阐述。 世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重化工业发展中期。 由于数控机 床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服系统、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高的高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量，特别是复杂型面零件的加工，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供高质量，多品种及高可靠性的机械产品。 本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加 工分析。 关键词 ： 轴类零件； 数控加工； 工艺分析； 加工程序 of a in of a In is in of a to In of of of is in NC of of a so by C of in is to be a NC is of a to of of is on of on to on a to of 目 录 第一章概述 . 1 外数控发展概况 . 1 内发展现状 . 1 第二章工艺方案分析 . 3 件图及零件图分析 . 3 定加工方法 . 4 定加工方案 . 4 第三章工件的装夹 . 5 位基准的选择 . 5 位基准选择的原则 . 5 定零件的定位基准 . 5 夹方式的选择 . 6 控车床常用装夹方式 . 6 定合理的装夹方式 . 7 第四章刀具及切削用量 . 8 择数控刀具的原则 . 8 择数控车削用刀具通用点，刀具，刀具，三种圆弧刀具 . 8 置刀点和换刀点在哪里工具开始移动到指定的位置 . 8 定切削用量 . 9 第五章典型轴类零件加工 . 10 类零件加工的工艺分析 . 10 型轴类零件加工工艺 . 11 据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 . 11 器设备的选择 . 12 择工具 . 12 定切削用量 . 12 定工件坐标系、刀具和刀具的变化点 . 12 备过程（以 . 12 第六章数控车自动编程软件 . 15 . 15 型设计 . 16 . 16 . 24 工工艺的确定 . 24 工模型建立 . 24 具轨迹生成 . 25 具轨迹的模拟加工 . 25 成后置代码 . 25 出加工代码 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 1 第一章 概述 内外数控发展概况 目前，数控技术正经历着一个根本性的转变，它是由专用的闭环控制模式发展到通用的开放式实时动态全闭环控制方式。基于数控系统集成超薄、超小型 ；基于智能集成多学科技术的计算机、多媒体、模糊控制和神经网络，数控系统实现了高速、高精度和高效率的控制，该过程可以自动校准、调整和补偿各种参数，在网络的基础上，采用机械网络、集中控制处理。长期以来，我国的数控系统是传统的封闭式结构，数控系统只能作为一种非智能运动控制器来使用。过程变量是根据经验，在实际的加工过程中，采用手工编程或计算机辅助编程和自动编程系统来实现的。 在整个生产过程中，没有反馈控制环节，数控机床和数控机床的反馈控制是一个封闭的循环的执行机构。在复杂环境条件下，加工组合刀具、工件材料、主轴转速 、进给速度、刀具轨迹、刀具轨迹、切削深度余量等参数对现场环境进行动态调整，从随机环节反馈到反馈控制，从而影响机床的数控加工效率和产品质量。这说明传统数控系统的固定程序控制模式和封闭式的体系结构，限制了数控系统的多变量智能控制的发展，不能再满足日益复杂的制造过程。因此，数控技术在改革中势在必行。 内发展现状 中国的数控系统，虽然起点不同，但使用不同的方式使用计算机技术，但在一个开放的领域，尤其是开放的应用系统也是一个共同点。不能发挥我国不同单位的优势，重点发展数控技术在我国的发展，至今还没有形成规模 经济，仍分散，由军队来守卫。值得一提的是，从战略上考虑尚未形成我国独立的数控软件，为了维护我国数控产业的利益，我们不能不面对当前的问题，思考独立发展的问题。开放系统不依赖于应用系统的操作系统，而是针对数字控制技术的战略特点，除了应用系沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 概述 2 统和操作平台无关，还考虑了企业利润的长远发展。考虑到应用系统的开放性，考虑到操作系统和相关的技术规范，考虑到操作平台的基础上。沈阳化工大学科亚学院学士学 位论文 第二章 工艺方案分析 3 第二章 工艺方案分析 件图及零件图分析 图 1零件图 工件表面内外圆柱面、圆锥、圆弧、逆圆弧和外螺纹表面组成，多个直径尺寸和轴向尺 寸均具有较高的尺寸精度和表面粗糙度。零件图尺寸齐全，按照数控加工尺寸的要求，轮廓描述清楚完成；零件的材料为 45钢，加工性能较好，无热处理和硬度要求。 通过以上分析，采取以下步骤： (1）零件图公差的大小，因为公差值小，所以程序不必取平均值，并且基本尺寸可以取。 (2）左、右端面都是多个尺寸的设计依据，相应的加工前处理，应先左右端面的小车。 (3）孔的大小是小的，有 32个锥度的孔和 15度倾斜的夹紧。 沈阳化工大学科亚学院学士学 位论文 第二章 工艺方案分析 4 定加工方法 加工方法的选择原则是保证表面的加工精度和表面粗糙度的要求，由于获得相同的精度和表面粗糙度 的加工方法一般有很多，并在实际选择的形状，尺寸，形式和位置公差的要求相结合，充分考虑。 定加工方案 根据加工要求确定零件加工程序，并对数控加工线的发展。锻件一般用于轴类零件，而球墨铸铁件通常用于发动机曲轴零件。在车削前往往需要根据毛坯的准备、铸件、锻件毛坯的粗车应根据材料和工艺要求的安排，进行退火处理，消除应力，提高组织和切削性能。高毛坯的性能要求，在前面的粗加工和精加工时应安排淬火和回火，以提高零件的综合力学性能；对于具有高硬度和耐磨性的零件，淬火和回火，往往作为最终热处理。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 工件的装夹 5 第三章 工件的装夹 位基准的选择 工件在加工过程中的定位基准。它代表工件在机床或夹具上的位置。定位基准可分为粗精度。零件表面不需要处理机械，而不是加工表面和加工表面具有一定的相互位置精度要求，不应加工表面和加工表面的相互位置精度更高的要求，而不是加工表面作为基准。当一个粗糙的数据被用来定位的表面，表面的加工表面是很容易被用作后续处理的精密参考。由于基准原油应尽量避免重复使用，如果在后续处理中，没有合适的基准选择，但也有一些基准面粗糙，这通常是不合理的，但它应该作为进一步加工精度为基础的表面处理。因此，为了使表面粗糙 表面，应该有一些表面可以很容易地作为后续基准，以确保后续处理和加工精度，光滑的不断改善。 位基准选择的原则 基准面叠加原理。为了避免不重叠的引用错误，容易编程，应该使用过程参考作为定位基准，尝试使用的工作程序，定位基准，编程原点三统一。易于安装的原则。定位基准应能够保证定位准确、定位可靠、夹紧、操作方便、打开、可加工尽可能多。方便工具原理。在工件坐标系中进行批量处理时，保证了刀具的可能与方便。 定零件的定位基准 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 工件的装夹 6 图 2 阶梯 轴 加工的粗精准选择 如图所示的阶梯轴，应选 55圆为粗基准，如果选 108圆为粗基准加工 55两外圆有 3偏心时，则加工后的 50而使工件报废。 夹方式的选择 为了工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。 控车床常用装夹方式 三爪自定心夹紧。三爪三爪自定心盘是同步运动，自动对中，一般不需要寻找它。卡盘夹紧 工件方便、省时，但夹紧力小，适用于形状规则的工件夹紧，小。两者之间。对于较大尺寸或以上的轴类零件的加工过程，为了保证每一次的夹紧夹具的精度，可以用 2 个。该夹紧方法可用于多订单处理或整理。该卡和顶部夹紧。当工件车削质量较大时，用吸盘结束，另一端用顶支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装时的刚性好，轴向定位参考，适用范围更广。夹持。当夹紧面是一个与螺杆配合的螺纹，称为主轴夹紧。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装时的刚性好，轴向定位基准。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 工件的装夹 7 定合理的装夹方式 选择合适的零件安装方法，确定 定位和夹紧方案，数控机床，应尽量使零件可以安装，完成所有零件的加工表面处理。要选择合理的定位和收缩的方式来减少错误、连接、遵循安装位置的基本原则。在数控机床上加工零件时，定位和安装的基本原理和普通机床一样。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 刀具及切削用量 8 第四章 刀具及切削用量 择数控刀具的原则 刀具寿命与切削参数密切相关。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，合理的刀具寿命应根据优化的目标。一般分为刀具寿命最高和刀具寿命最低的2 个，前者根据一个工时确定的最小目标，后者根据确定的工艺流程确定最低成本目标。 择数控车削用刀具通用点 ，刀具，刀具，三种圆弧刀具 也被称为建模工具，形状和大小的刀片工具的形状和大小，模具的整体尺寸。在数控加工中，模具和小圆弧刀具、非矩形槽铣刀、螺纹铣刀。在数控加工中，应尽量少使用或不使用模具。刀具是一种刀具的刃口。这类车刀的刀尖是主切削刃，90 度，外圆车刀，左、右端铣刀、切槽刀具和切削倒角外圆边、内孔的工具。刀具的几何参数（主要是几何角度的选择方法）基本上与普通车床一样，但应结合数控加工的特点，如加工路径和加工干涉，应考虑其自身的强度。 置刀点和换刀点在哪里工具开始移动到指定的位置 在程序的执行过程中，要确定刀具在工件坐标系中的位置，即程序执行工具的位置和工件的运动是起点，因此被称为程序的起点或工具点。这个一般的工具，以确定起点，所以这也被称为刀点。在程序中，我们应该选择正确的刀点位置。刀头原理：易于数控加工和简化编程。在这个过程中，很容易找到一个积极的和易于检查的过程，导致一个小的处理错误。工件可在工件上布置，也可安排在钳位或机床上，以提高工件的加工精度，并将刀点设置为设计依据和技术标准的一部分。机床，实际操作中的重叠，可将手刀操作的刀位转换为刀点，即 “刀位斑 ”和 “工具 ”，所谓 “刀 ”是指刀具定位参考点、刀或尖圆弧中心。手动操作，低精度，低效率的工沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 刀具及切削用量 9 具。和一些工厂使用光学工具，刀具，刀具自动设定装置，以减少设定时间和提高精度的工具。更换刀具时应更换刀具。所谓 “换刀点 ”指的是旋转刀具的位置，该工具应根据工件或工件的外或夹具，来改变刀具与工件的接触不接触等零件。 定切削用量 编程时，程序员必须确定每个过程的切削参数，并以指令的形式编写程序。切削参数包括主轴转速、切削深度、进给速度等。对于不同的加工方法，需要不同的切削参数。切削参数的选择原则是：该零件的加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率和降低成。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 10 第五章 典型轴类零件加工 类零件加工的工艺分析 基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车 半精车 精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车 半精车 粗磨 精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车 半精车 精车 金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗 糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车 半精 粗磨 精磨 光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理 预加工 车削外圆 铣键槽 （花键槽、沟槽） 热处理 磨削 终检。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 11 型轴类零件加工工艺 图 3变速手 柄轴 如图所示变速手柄轴，毛坯为 25 100棒材，材料为 45钢 变速手柄轴是机床的重要组成部分，主要用于机床加工过程中对机床转速的控制，从而有效控制机床的加工精度。 据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 1） 对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持 25外圆 一头，使工件伸出卡盘 85，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加 工。 2） 工步顺序 手动粗车端面。 手动钻中心孔。 自动加工粗车 16、 22外圆，留精车余量 1。 自右向左精车各外圆面：倒角 车削 16外圆，长 35 车 22右端 面 倒角 车 22外圆，长 45。 粗车 2 、 3 16槽。 精车 3 16槽，切槽 3 ，切断。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 12 器设备的选择 根据零件图的要求，可采用经济型数控车床达到要求。因此，对 数控卧式车床的选择。 择工具 根据加工要求，选用五刀， 刀、 90外圆车刀， 心钻、 工工具， 90外圆车 刀和 刀是 2毫米， 宽 3毫米（刀具补偿设置在左上角）。 同时，五刀是安装在自动换刀刀架上，所有的刀都是好刀。 定切削用量 切割量的具体价值，应根据机床的性能和相关的手册，结合实际经验确定。 定工件坐标系、刀具和刀具的变化点 确定工件的右端面与轴线的交点 O 为工件原点， 件坐标系的建立，如图所示。 使用手动刀具的设置方法（操作和在数控车床前的刀法基本上是相同的）作为刀。换刀点设置在工件坐标系与 备过程（以 ） 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下： 700； 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 13 20， 17， 17， 23， 23， 03； 1100； 07； 23， 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 14 16， 2； 第六章 数控车自动编程软件 15 第六章 数控车自动编程软 件 控车界面 界面是实现人机交互的窗口，用户的设计直接对用户的情感和工作效率产生重要影响，作为学习系统尤为重要。学习系统的服务对象是学生，学生的情感和操作效率对训练效果有重要影响，这种影响往往是消极的。因此，设计一个良好的接口，为考生提供服务是非常重要的。 过各种应用程序的菜单栏和工具栏的驱动；状态栏引导用户操作提示目前的状态和位置；图显示各种绘图操作的结果。同时，绘制区域和参数栏可以为用户提供数据，实现各功能。界面如图所示 。图 4 界面图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 16 控车进行造型设计 根据图 5 所示零件图，该零件材料为 45#钢，毛坯尺寸为 7080粗车该零件内轮廓为例。 图 5 零件图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 17 （ 1） 绘制粗加工毛坯轮廓，如图 6所示图 6 毛坯 轮廓 （ 2） 点击粗车按钮 ，弹出粗车对话框。 （ 3） 填写粗车加工参数表，如图 7 所示；填写进退刀方式参数表，如图 8 所示；填写切削用量参数表，如图 9所示；填写轮廓车刀参数表，如图 10所示。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 18 图 7 粗车加工参数表 图 8 进退刀方式参数表 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 19 图 9 切削用量参数表 图 10 轮廓车刀参数表 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 20 内轮廓车刀预览： （ 2）点击 ，系统提示栏显示 “拾取被加工工件表面轮廓 ”，按空格建，选择【单个拾取】，依次拾取轮廓线，右击鼠标，系统提示栏显示 “输入进退刀点 ”，输入换到点坐标 “0”，按回车键，生成内轮廓粗车轨迹，如图 2示。 图 11 内轮廓精车 注意事项： 1 拾取轮廓时，介意使用 “空格键 单个拾取 ”，使用 “链选取 ”时容易选到多余的线。 2 加工内轮廓时，进退刀点的选择一定不能与工件发生干涉 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 21 （ 4）外轮廓粗加工 点击轮廓粗车按钮 ，填写粗加工参数表。 填写加工参数表，如图 12 所示；填写进退刀方式表，如图 13 所示；填写切削用量表，如图 14所示；填写轮廓车刀参数表，如图 15所示 图 12 加工参数表图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 22 图 13 进退刀方式参数表 图 14 切削用量参数表图 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 23 . 图 15 轮廓车刀参数表 （ 1）点击 ，拾取被加工工件表面轮廓，按空格键，选择【单个拾取】，依次拾取轮廓线 （ 2） 右击鼠标，系统提示栏显示 “拾取定义的毛坯 ”，依次拾取毛坯轮廓线 图 16 拾取加工 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 24 （ 3）右击鼠标，系统提示栏显示 “输入进退刀点 ”，输入换到点坐标“100”，按回车键，生成外轮廓粗加工轨迹线 （ 4）将粗车轨迹线隐藏。 控车加工 凸轮系统编程的基本步骤是：了解二维图形或其他数据模型，建立或通过数据接口读取，确 定加工工艺（夹紧，刀具等），以生成刀具路径，加工仿真，后置代码，输出处理代码现描述。 工工艺的确定 目前，主要靠人工来确定加工工艺，其中包含主要内容是： （ 1）核准的大小、精度、公差要求的加工件 （ 2）确定零件的位置 （ 3）选择用于加工的工具类型 （ 4）确定加工线的零件 （ 5）选择特定的加工参数 工模型建立 利用凸轮系统提供的图形生成和编辑功能，在计算机屏幕上加工零件的零件。作为计算机的基础，自动生成刀具路径。基于人机交互的加工模型。通常以工程图的形式表示，用户可以根据图纸建立一 个三维加工模型。针对这一需求，凸轮系统应该提供一个强大的几何建模功能，不仅可以产生常见的线性和圆形，而且还提供了一种复杂的曲线，曲线组合，各种规则和不规则的曲面造型方法，并提供了过渡、切割、几何变换等手段。 数据处理部分也可以由其他 以 等。随着分工越来越小，企业之间的合作越来越频繁，企业之间的合作越来越普遍。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第六章 数控车自动编程软件 25 通过对零件的形状可以通过测量来获得，对这种需求，凸轮系统应提供的测量数据的功能是读取，根据给定的数据格式，该系 统将自动生成零件形状的表面。 具轨迹生成 建成后的处理模型，对应于工具的类型和系列的不同尺寸的刀具路径生成刀具路径功能可通过 造工程师系统产生。用户可以根据不同的工艺要求，精密零件加工，加工零件的几何特征，灵活选择系统提供各种加工方法和加工参数，方便快捷的刀具轨迹生成刀具轨迹。 0种的加工路径生成方法。 造工程师在开发过程中深入工厂车间，拥有自己的实验基地。它是一家集航空航天于多年的科研成果于北京大学，较好地反映了实际的车间车床加工经验和技术积 累。在 造工程师做的刀具路