数控技术毕业设计——滑轮Pulley的数控加工与工艺分析

1、 声 明 本人所呈交的 滑轮Pulley的数控加工与工艺分析 ，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 2014年3月25日 【摘要】随着时代的飞速发展，工业技术越来越发达。滑轮是用于电缆、吊索上面的一种零部件，它可以帮助我们节省很多力气来完成一些费力的工作，使机器运作起来更简便更有效率，是我们生活中不可或缺的一种零件。滑轮有时候要承受高压、高温进行工作，所以滑轮的工作条件苛刻，其加工质量的好坏直接影

2、响整个产品的寿命和可靠性。本文以滑轮零件作为研究对象，首先介绍了滑轮零件的结构及应用场合，其次分析了滑轮零件的数控加工工艺，包括加工设备的选择、毛坯的选择、装夹的方案、刀具及切削用量的选用等，编写数控加工程序，最后介绍了零件的检测方法，加工过程中遇到的一些问题及解决方法。【关键词】：滑轮；工艺流程；数控程序；零件检测；目录引言1一、滑轮pulley零件的介绍2（一）滑轮零件图2（二）应用场合3（三）滑轮的形状结构分析.3二、数控加工工艺的制定3（一）加工设备的选用.3 （二）毛坯的选择.4（三）确定装夹方案.4（四）刀具的选择.4（五）切削用量的选用.6三、数控程序编制7四、零件的检测分析9五

3、、加工遇到的问题.10总结11谢词13 引言随着时代的飞速发展，工业技术越来越发达，很多先进的器材能够帮助人们更有效地进行加工、建设等大型的繁重工作，其中就少不了滑轮零件，滑轮是用于电缆、吊索上面的一种零部件，它可以帮助我们节省很多力气来完成一些很费力的工作，使机器运作起来更简便更有效率，是我们生活中不可或缺的一种零件。数控加工是根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序并输入到数控机床的数控系统来控制数控机床中刀具与工件的相对运动，是将加工零件的工艺过程、工艺参数、位移数据及开关命令等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，并记录在信息载体上，再通过信息载体

4、将数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。而数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，它是人们对大量数控加工实践的经验总结。本文以滑轮零件为研究对象，首先介绍了滑轮零件的应用场合，其次介绍滑轮零件的数控加工工艺，包括加工设备的选择、毛坯的选择、装夹的方案、刀具的选择切削用量的选择以及加工路线的确定，最后分析了滑轮零件的部分数控加工程序，总结了常见的一些问题。我的毕业设计课题来源于恒加金属制品有限公司，本公司主要从事于金属零件的生产，本文就是取材于公司所制造的滑轮零件，重点在于介绍生产滑轮零件过程中的工艺和加工程序的分析。一、滑轮

5、pulley零件的介绍（一）滑轮零件图本课题主要研究的对象是滑轮pulley，如图1-1所示为滑轮的零件图。图1-1 零件图（二）滑轮的应用场合滑轮在生活中无处不在，比如工地的起降机、高楼中的电梯、船帆和升国旗、现代化的起重机等等，离开了滑轮我们将有很多事情很难完成，滑轮给我们的生活带来了各种各样的便利。在许多大型器件中就会有很多滑轮组成，甚至是关键部位，滑轮有时候要承受高压、高温进行工作，所以滑轮的工作条件苛刻，也意味着滑轮的重要性。对于这种关键的零件，我们一定要认真、准确地进行加工，其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。（三）滑轮的形状结构分析由零件图1-1可知，该零件属于轴类零

6、件，主要由外圆、内孔、倒角、锥面、通孔组成，零件精度要求比较高，内孔最小的公差只有0.003mm，需要要用气动量具进行测量。右侧内孔尺寸为64.4mm，基孔制，7级精度，上偏差为0.03，右侧内端面内孔直径为36.6，上偏差为0.3，下偏差为0.3，左侧内孔上偏差0.3，下偏差0.3，左侧内孔深度为19，上偏差0.2，下偏差0.2，右侧外端面与内端面的水平距离为43，上偏差为0.2，下偏差为0.2，零件左侧表面内孔深度为66，上偏差0.3，下偏差0.3，半径为1.6，零件总长131，上偏差0.5，下偏差0.5，左侧端面与外圆之间的倒角半径为1。外圆和内孔的跳动在0.015内，走之前必须要打摆仪

7、和专用顶针。在数控机床铣平面和R面时更重要。同轴度和垂直度都必须保证在0.01mm，未注明锐边去毛刺0.3x45°。二、数控加工工艺的制定（一）加工设备的选用图2-1 OKUMA数控机床因为考虑到要保证零件的技术要求，加工出合格的产品，同时有利于提高生产效率，尽可能降低生产成本，所以，我们选用数控机床进行零件加工。滑轮零件是轴类零件，根据零件的加工需求及公司的生产条件，本公司选用质量比较好的大畏OKUMA数控机床加工该零件，以保证零件的加工质量和效率，OKUMA数控机床如图2-1所示。（二）毛坯的选择由图1-1可知，所需要加工的零件，其长度是131±0.5mm、定位面直径为

8、117±0.3mm，所选用毛坯是由外协加工的，材料是45#钢。1、 材料介绍 45钢为优质碳素结构用钢，它是在普通碳素钢基础上添加适量的一种或者多种合金元素而构成的铁碳合金。这种钢的机械性能很好，广泛用于机械制造。45钢通过锻件正火处理而成，硬度不高，易切削加工，模具中常用来做模板、梢子、导柱等，但必须热处理。2、 材料检验 材料的检验主要是量尺寸、看外观、测硬度，尺寸是用卡尺量的，外观是通过肉眼观看的，如果发现裂纹和变形则不能接收使用，硬度是用布氏硬度机测的，此产品的材料是45#钢，它的硬度要求是HB<229，如果硬度偏低和偏高都不能使用，因为如果偏高和偏低都会容易导致刀具的

9、损害，同时也会导致客户的投诉。（三）确定装夹方案该零件为轴类零件，形状较规则，选用通用夹具三爪卡盘装夹即可，夹持力要在15KG以上，以防跳动变化，影响加工尺寸。（四）刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一，选择合理的切削刀具，要注意它的切削性能，它不仅影响加工成本和加工效率，而且还影响加工质量。工序所采用的加工方法、被加工表面的形状、尺寸和精度以及工件的材料等因素，决定了选择切削刀具的类型、构造、尺寸和材料。刀具的切削性能，首先取决于刀具的材料，其次是刀具的形状和几何角度。数控加工对刀具的要求高，不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。一般情况下，应优先考

10、虑采用标准的刀具；当按工序集中的原则组织生产时，应优先选用专用的切削刀具，这样不但可以增强机床的功能，扩大机床工艺范围，节省加工时间，同时还可提高其位置精度。1、常用刀具材料介绍刀具材料需具备的性能特点：高硬度、高强度与强韧性、较强的耐磨性和耐热性、优良导热性、良好的工艺性与经济性。常用的刀具材料有：（1）高速钢：是一种含钨、钼、铬、钒等合金元素的工具钢。这种钢具有良好的热稳定性、较高的强度和韧度，具有一定的硬度和耐磨性。（2）硬质合金：由难熔金属碳化物和金属粘结剂经粉末冶金方法制成。硬质合金中高熔点、高硬度碳化物含量较高，热熔性好，热硬度好，切削速度高。但是硬质合金脆性大，抗弯强度和抗冲击韧

11、性不强。（3）涂层硬质合金钢：在韧性、强度较好的硬质合金钢的基础上，采用化学气相沉积法涂覆一层超薄、硬质、耐磨性较高的难熔金属化合物，从而得到的刀具材料。2、本课题刀具的选用本课题研究的pulley零件，加工内容主要包括钻孔、铰孔、镗孔、倒角、车外圆、攻丝等，主要用到中心钻、钻头、合金铰刀、直牙丝攻、钨钢铣刀等，如图2-2和2-3所示。该零件加工所用到的刀具如表2-1所示。 图2-2 中心钻和直牙丝攻 图2-3中心钻和钻头表2-1 刀具表序号刀具名称刀排型号刀片型号1中心钻8*90°2钻头4.8/14.15合金铰刀5.086直牙丝攻M6*17钨钢铣刀5.52刃8钨钢铣刀5.852刃1

12、0合金铰刀6.0+0.1211钻头1.612中心钻12*120°13钨钢铣刀8*60°2刃14外圆粗车刀方2515外圆精车刀方2516铣刀2117内孔毛刀12（五）切削用量的选择一般不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所不同。粗加工时，选择尽可能大的切削深度，尽量保证较高的金属切削率和必要的刀具耐用度，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，选用较小的进给量和切削深度，而尽可能选用较高的切削速度，可保证工件的加工精度和表面粗糙度的要求。本课题中外圆粗加工时主轴转速选用1500r/min，进

13、给量选用0.2mm/r，外圆精加工时主轴转速选用1500r/min，进给量选用0.12mm/r。镗孔时主轴转速选用8000r/min，进给量选用0.45mm/r。（六）加工工序的确定1.本零件是按照如下的加工方法来进行安排：按先粗后精的原则，先将滑轮的轮廓加工出来，再对零件的不同要求进行粗加工、半精加工、精加工。按先主后次的原则，先加工主要表面，再加工次要表面。先加工面，再加工孔。先加工基准尺寸，再加工其他尺寸。2.滑轮Pulley零件的加工工序：工步1：下料；工步2: 粗车：粗车小端外圆和内孔；工步3：车一：半精车小端外圆和大内孔；工步4: 车二：半精车外圆，锥内孔精车到位；工步5：后道一：

14、用煤油清洗锥内孔；工步6: 车三：车端面，外圆和大内孔到尺寸；工步7：车四：车端面，大外圆，内孔到尺寸；工步8: 加工中心：铣平面和R平面；工步9：后道二：钻斜孔 抛光（锥面内孔） 修毛刺 清洁 上防锈油3、 数控程序编制由于滑轮零件的数控程序较长，本文以其中半精车外圆和内孔程序为例，作简单介绍。 (564149 L5-1) G50 S1500 G00 X800.00 Z800.000N100 G00 X117.00 Z-114.40 T050505 G96 S218 M03 M08(外圆毛刀车基准） G01 X92.000 F0.20 G00 X98.000 Z0.10000 G00 X95

15、.000 G01 X58.000 G00 X87.000 Z2.00000 G01 Z-62.400 F0.50 G00 X90.000 Z2.00000 X84.000 G01 X84.000 G76 Z-62.400 L0.8（G76指令走R0.8的倒角圆弧进行半径补偿） G01 X87.000 G00 X87.000 Z2.00000 X81.000 G01 Z-5.9000 G00 X90.000 Z5.00000 X79.000 G01 Z-5.9000 G00 X82.000 Z2.00000 X75.000 G01 Z-5.9000 G00 X78.000 Z2.00000 X5

16、8.000 G01 Z0.00000 G76 X73.000 L1.1 G76 Z-6.0000 L0.2 G76 X83.000 L1.1 G76 Z-62.500 L0.8 G76 X89.000 L1.1 G76 Z-114.50 L0.2 G01 X116.00 G00 X800.00 Z800.000 M01N200 G00 X63.20 Z2.00000 T1111 G96 S200 M03 M08（内孔镗刀粗车内孔） G01 Z-39.00 F0.45 G00 X50.000 Z50.0000 X14.000 Z-36.000 G01 Z-42.40 G00 Z-39.000 G

17、01 Z-45.000 F0.05 G00 Z-40.000 X62.000 Z100.000 X56.400 Z-40.000 G01 Z-42.500 F0.08 X63.180 Z-45.000 G00 Z100.000 X49.000 Z-40.000 G01 Z-42.500 X63.180 Z-45.000 G00 Z100.000 X62.000 Z-40.000 G01 X63.300 F0.128 Z-45.000 Z-47.000 F0.05 G00 Z-40.000 X62.000 Z100.000 G00 X56.400 Z-40.000 G01 Z-42.500 F0

18、.128 X63.180 Z-47.000 F0.08 G00 Z50.0000 X49.000 Z-40.000 G01 Z-42.500 F0.128 X63.180 Z-47.000 F0.08 G00 Z100.000 G04 F1.0（刀具暂停指令10秒） M01 G00 X62.000 Z-41.000 G01 X63.300 Z-47.000 F0.128 Z-49.000 F0.05 G00 Z-41.000 X62.000 G00 Z100.000 X56.400 Z-41.000 G01 Z-42.500 F0.128 X63.180 Z-49.000 F0.08 G00

19、Z100.000 X49.000 Z-41.000 G01 Z-42.500 F0.128 X63.180 Z-49.000 F0.08 G00 Z100.000 X62.000 Z-41.000 G01 X63.300 F0.128 Z-49.000 X11.800 A-135（走斜向上45度角度） G00 Z50.000 X21.000 Z-41.000 G01 Z-42.500 X11.800 A-135 G00 Z50.000 X22.500 Z-41.000 G01 Z-42.500 X11.800 A-135 G00 Z50.000 X24.300 Z-41.000 G01 Z-4

20、2.500 X11.800 A-135 G00 Z50.0000 X24.600 Z-41.000 G01 Z-42.500 X11.800 A-135.000 G00 Z10.0000 X500.00 Z500.00 M09 M05 M30四、零件的检测分析Pulley的加工制作过程中检测是十分重要的，首先是材料的检测，接下来是每道工序的检测，最后是成品出货的检验。下面介绍检验的过程：1、量具的选用在加工过程中检测是一个不可缺少的部分，在加工过程中所用的量具有很多，例如：卡尺、千分尺、气动量具、三坐标、二次元等等。每种量具有不同的作用和检测不同的尺寸。比如说卡尺检的是公差比较大的尺寸（高度、

21、外圆等）、千分尺量的是公差比较紧的尺寸了、气动量具主要检的是内孔、三坐标和二次元量的尺寸则是那些比较复杂的尺寸了（内槽尺寸，螺纹内径等）。每一种量具都是需要学习的，特别是三坐标和二次元的应用，在使用三坐标时是要小心的，因为三坐标的针分为1mm、0.5mm、2.5mm、5mm等。如果一不小心就会导致针撞断的。还有就是使用三坐标时不能让零件晃动，因为在定平面后如果零件晃动后就会导致尺寸将无法测量。2、每道工序的检验此产品一共有5道工序，每道工序都是必检的。车一主要加工的是外圆和内孔，所以这道工序的检验主要用到卡尺、深度尺、高度尺、三坐标等测量仪器。车二主要加工的是大端外圆，主要用高度尺、卡尺等测量

22、工具；车三加工的是端面、外圆、大内孔到尺寸，这一道需要用到气动量具；车四加工的是内孔到尺寸要求，需要用到是偏摆仪这一种量具；最后一道是需要用加工中心铣平面和R平面，需要用到三坐标、高度尺、R规等量具。3、产品的检验成品检验是最后一道检验了，也是最重要的一道检验了，因为如果这一道检验的疏忽将会导致不良品的流出。产品检验检的尺寸是非常多的，需要用到千分尺、三坐标、卡尺叶片千分尺等量具，他们的检验也是非常复杂的，不仅要检验尺寸，同时还要检验外观，因为除了尺寸以外，外观是第二重要的，如果由于外观的不良，将会导致客户对产品的不满从而会影响客户对公司的不好看法。检验对于Pulley的加工制造是十分重要的，

23、而且每道检验都是不能疏忽的。五、加工过程中所遇到的问题1、刀具的选择在加工时刀具的选择是十分重要的，因为不同的材料需要使用不同材质的刀具，45#钢的材料需要使用的是合金刀具，因为使用其他材质的刀具将会在加工过程中导致很多刀具的磨损和断裂，从而会增加生产的成本。2、装夹的方法加工过程中装夹是十分重要的，因为如果装偏或者夹的过紧和过松，将会导致零件的无法生产，装偏将会导致零件加工报废、夹的过紧可能会导致零件夹伤、夹的过松会导致零件撞飞掉。3、上防锈油的及时性在加工过程上防锈油是必不可少的一部分，因为45#钢的材质是铁，铁比较容易生锈，所以在加工时必须要及时上防锈油，这样才能避免零件产生不必要的锈迹。4、测量的严谨性在加工过程测量是一定十分严谨的。首先在毛刀时就要检测的十分严谨，因为如果毛刀的尺寸大小不一将会导致在加工时产生撞刀的危险。接下来就是在加工每道工序时所进行的检测了，在生产过程中如果因为检测的失误将会导致零件的批量不良甚至报废。最后就是成品出货的检验了，如果由于成品检验员的失误而导致不良品的流出，那么将会影响一个公司对客户的信誉问题了。总结时间就像沙漏，一点一点的慢慢流逝，不知不觉就到了要毕业的时候了。依稀记得刚刚走进这所学校的时候一切都很迷茫，对数控加工几乎一无所知。经过三年的学习，对数控加工也有了一定的概念，开始慢慢地适应这一行