机电工程毕业论文

1、摘 要本文主要针对轴类零件的加工进行工艺分析。轴类零件通常由内外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、圆弧等组成，主要用于支撑传动零件，承受载荷，传递转矩等，有较高的精度和粗糙度要求。 为保证轴类零件的高精度要求，本设计针对零件进行了工艺分析、尺寸计算、程序编写以及数控仿真，制定了正确的工艺方案，包括：装夹方案和工艺路线，选择合理的刀具和夹具，并能利用数控仿真软件进行了验证。实现了数控车床的自动化，智能化，高精度、快速度，短周期等功能。数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用。零件加工之前，进行工艺分析、编程设计具有非常重要的作用。本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺的分析，给出了一般零件设计加

2、工工艺分析的方法，对于提高制造质量和实际生产，具有一定的指导意义。关键词: 零件图纸分析 ; 加工工艺 ; 编程 引 言数字控制机床(Numerical Control Machine Tools)简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。 制造自

3、动化技术的广泛使用，给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来了深刻变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。因此，数控技术及数控装备是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。 在机械制造过程中，工艺技术水平不仅对企业的产品质量有至关重要的影响，而且影响着企业生产的物耗、能耗和效率等方面。也就是说，企业的工艺技术水平直接决定着各种投入资源在生产过程中的变换效

4、率，决定着企业经济效益的优劣。在企业工艺技术不变的情况下，尽管可以通过强化管理及其他手段，在一定程度上提高企业的经济效益，但这种可能性是有限的。一定的工艺技术水平决定了企业经济效益的大致区间，要持续不断地提高企业的经济效益，就必须不断地开展工艺创新。目前，随着国内数控机床用量的剧增，急需培养一大批各种层次的数控人才，特别是应用型高级技术人才及能熟练操作数控设备的技能人才。本课题以数控零件加工工艺的编制为主要内容，重点掌握零件图的分析以及工艺过程卡的制定和程序的编制。难点是三个相交圆弧在加工过程中不能与刀具发生干涉，另外要保证同轴度零件同轴度的要求。从此典型零件中能让我们对所学书本知识达到巩固与

5、加强的目的，对数控零件的加工有一个全新的认识。第一章 零件图样及要求1.1 设计技术要求1.1.1 零件图如图所示：图2-11.1.2 技术要求如下：（1）以中批量生产条件编程。（2）不准用砂布及锉刀修饰表面。（3）未注倒角1X45，锐边倒钝0.2X45。（4）未注公差尺寸按GB1804M。（5）端面允许打中心孔。（6）毛坯尺寸：（55X150）。（7）材料：45#，调质处理HRC2636。第二章 零件图工艺分析2.1 零件几何要素分析从结构上看该零件主要由圆柱面、圆锥面、圆弧面、内孔及螺纹等表面组成,其结构形状复杂,很适合数控车床的车削加工。2.2 精度分析2.2.1 尺寸精度分析该零件件精

6、度要求较高的尺寸有: 右端内孔直径28+0.04 0内孔深26+ -0.02、球面圆弧S48+ -0.02、凹圆弧R9+ -0.02、凸圆弧左端面直径35 0 -0.03 、凸圆弧直径42 0 -0.03、左端大圆外圆柱面直径52 0 -0.03、槽宽3 0 -0.03、相邻槽间距4+0.03 0、左端30圆柱面的长度33+ -0.02、零件总长145+ -0.08。需仔细对刀和认真调整机床，并采用合理的加工方案。2.2.2 形位精度分析主要的形位精度有:外圆52轴线对基准轴线A的同轴度公差要求。 表面粗糙度分析52圆柱面、35圆柱面、20º圆椎面、28内孔表面，加工后的表面粗糙度为

7、Ra1.6um，其他表面的粗糙度为Ra3.2 um。要保证零件的加工精度和表面粗糙度,就要通过制定合适的加工工艺,合理选择工件的装夹方式,通过选用合适的刀具及几何参数,正确的粗、精加工路线,合理的切削用量等措施来保证。2.3 加工方案的拟订由于该零件比较复杂,加工部位较多,因而采用两次装夹后完成粗、精加工的加工方案。 手动钻中心孔后，先加工工件左端外形，完成粗精加工后，掉头加工工件右端。进行数控加工时尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工,以提高加工过程中工件与刀具的刚性.2.4 工件的定位及装夹为了减小工件加工过程中的定位误差，工件在CKY400型数控车床上采用三爪卡盘进行定位与装夹。当掉头加工

8、工件右端时，采用一夹一顶的装夹方式。工件装夹过程中，应对工件进行找正，以保证工件轴线与主轴轴线同轴。第三章 编程尺寸的计算3.1 上下偏差换算成平均尺寸28+0.04 0换算为28.02+ -0.0235 0 -0.03换算为34.985+ -0.01542 0 -0.03换算为41.985+ -0.01552 0 -0.03换算为51.985+ -0.0153 0 -0.03换算为2.985+ -0.0154+0.03 0换算为4.015+ -0.015图4-13.2 利用尺寸链解出图中未标注的尺寸A0=A1+A2+A3+A4 解得 A3=18ES(A0)= ES(A1)+ ES(A2)+

9、ES(A3)+ ES(A4) 解得 ES(A2)=0图 4-2EI(A0)= EI(A1)+ EI(A2)+ EI(A3)+ EI(A4) 解得 EI(A2)=0 A2=18A0=A7-A1-A2-A3-A4-A5-A6 解得A6=7 ES（A0）= ES（A7）- EI（A1）- EI（A2）- EI（A3）- EI（A4）- EI（A5）- EI（A6） 解得EI（A6）=-0.06EI（A0）=EI（A7）- ES（A0）- ES（A1）- ES（A2）- ES（A3）- ES（A4）- ES（A5）- ES（A6） 解得ES（A6）=+0.06 综上可得A6=7+0.06 -0.06第

10、四章 加工路线图4.1 工序一 手动钻孔：4mm中心钻4.2 工序二工步（一）：调用刀具T02外圆粗车刀，粗车左端面、台阶面主轴转速600(r/min)、进给量0.2(mm/r)、背吃刀量1.5(mm)，留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。图 5-1 工步（二）：调用刀具T03外圆精车刀，精加工左端面、台阶面主轴转速1200(r/min)、进给量0.1(mm/r)、背吃刀量0.1(mm)，加工到标注要求尺寸。图 5-2工步（三）：调用T04螺纹刀，车螺纹至要求尺寸图 5-3主轴转速400(r/min)、进给量2.0(mm/r)、背吃刀量0.90.1(mm)。螺纹刀的背吃刀量应按照螺纹加工手

11、册查表，逐渐减小。螺纹刀在最后一次走刀的时候，重复多走一次，确保螺纹的光滑。4.3 工序三工步（一）：工件调头装夹，调用T05粗车右端外圆锥面、曲面 主轴转速600(r/min)、进给量0.17(mm/r)、背吃刀量1.3（mm），圆锥面、曲面各留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。图5-4 工步（二）：调用T06粗精车右端外圆锥面、曲面至要求尺寸图 5-5主轴转速1000(r/min)、进给量0.07(mm/r)、背吃刀量0.08（mm），加工标注要求尺寸。工步（三）：调用T07切槽刀，切圆锥面、右端面至要求尺寸图5-6主轴转速400(r/min)、进给量0.1(mm/r)，加工到标注要求

12、尺寸。切槽刀在加工到最标注尺寸的时候，应在底部停留几秒，保证槽底光滑。4.4 工序四工步（一）：调用T08钻头，钻直径为25的孔图5-7主轴转速300(r/min)、进给量0.1(mm/r)，加工到标注要求尺寸。工步（二）：调用T09内孔车刀，镗内孔至要求尺寸。粗车时主轴转速400(r/min)、进给量0.1(mm/r)，进给量1.2(mm)精车时主轴转速800(r/min)、进给量0.08(mm/r)，进给量0.1(mm),加工到标注要求尺寸。图 5-8第五章 刀具调整图5.1 加工左端台阶面及螺纹图6-15.2 调头加工工件右端锥面、曲面，钻孔并镗孔图 6-2图 14第六章 数控加工工序卡

13、6.1 数控加工工序卡（一）数控加工工序卡片（一）工厂工序号程序编号夹具编号使用设备车间一无三爪卡盘普通车床1工步号工步内容加工面刀具号刀具规格主轴转速(rmin)进给量(mmr)背吃刀量mm1钻中心孔钻孔T014mm中心钻6.2 数控加工工序卡（二）数控加工工序卡片（二）工厂工序号程序编号夹具编号使用设备车间二O0001三爪卡盘塞块数控车床2工步号工步内容加工面刀具号刀具规格主轴转速(rmin)进给量(mmr)背吃刀量mm1粗车30外圆，台阶端面, 52外圆，留精加工余量 0.2mm30外圆，台阶端面, 52外圆T0295°左偏刀60002152精车30外圆，台阶端面, 52外圆至

14、尺寸30外圆，台阶端面, 52外圆T0395°左偏刀12000101 3车螺纹至尺寸螺纹T0460°螺纹刀4002.009、06、06、04、016.3 数控加工工序卡（三）数控加工工序卡片(3)工厂工序号程序编号夹具编号使用设备车间三O0002三爪卡盘(软爪)数控车床2工步号工步内容加工面刀具号刀具规格主轴转速(rmin)进给量(mmr)背吃刀量（mm）1粗车外圆曲面,锥面留精加工余量0.2mm外圆曲面,锥面T05主副偏角62.5º6000.171.32精车外圆曲面,锥面至尺寸外圆曲面,锥面T06主副偏角72.5 º10000.070.083切外圆曲面

15、,锥面端面到尺寸外圆曲面,锥面、右端面T073mm宽切槽刀4000.16.4 数控加工工序卡（四）数控加工工序卡片(3)工厂工序号程序编号夹具编号使用设备车间四O0003三爪卡盘(软爪)数控车床2工步号工步内容加工面刀具号刀具规格主轴转速(rmin)进给量(mmr)背吃刀量（mm）1钻孔钻孔T08直25钻头3000.12镗内孔至尺寸28内孔T09左偏内孔镗刀粗车4000.11.2精车8000.080.1第七章 数控加工程序的编写7.1 工序一手动钻中心孔7.2 工序二程序%0002;T0202; （粗车端面，外圆）M03 S600;G00 X58.0Z2.0;G71 U1.5 R1.0 P10

16、 Q20 X0.2 Z0.05 F0.2;N10 G00 X0;G01 Z0 F0.08;X26.4;X30.4 Z-2.0;Z-32.8;X50.4;X52.4 Z-34.0;N20 G01 Z-52.0;G00 X100;Z150 T0200;T0303; （精车端面、外圆）M03 S1200;G00 X26.0 Z2.0;G01 X26.0 Z0;X30 Z-2.0;Z-33.0;X49.985 Z-33.0;X51.985 Z-34;Z-52.0;G01 X58.0;G00 X100;Z150 T0300;T0404; （车螺纹）M03 S400;G00 X34.0 Z2.0;G82

17、X29.1 Z-25.0 F2.0;X28.5 Z-25.0;X27.9 Z-25.0;X27.5 Z-25.0;X27.4 Z-25.0;X27.4 Z-25.0;G01 X31.0;G00 X100;Z150 T0400;M05;M307.3 工序三程序%0003;T0505; （粗车曲、锥面）M03 S600;G00 X58.0 Z3;G71 U1.5 R1.0 P30 Q40 X0.2 Z0.05 F0.17;N30 G00 X37.86 Z2;G41;G01 X37.86 Z0 F0.07;G03 X35.465 Z-29.27 R24;G02 X36.845 W-12.95 R9;

18、G03 X35.385 Z-57 R8;G01 X37.04 Z-61.17;G01 X41.13 Z-65;N40 X53.985 Z-95 G40;G00 X100;Z150 T0500;T0606; （精车曲、锥面）M03 S1000;G00 X37.46 Z2;G41;G01 X37.46 Z0 F0.07;G03 X35.065 Z-29.27 R24;G02 X36.445 W-12.95 R9;G03 X34.985 Z-57 R8;G01 X36.64 Z-61.17;G01 X40.73 Z-65;X53.985 Z-95;G40;G00 X100;Z150 T0600;T0

19、707; (切槽)M03 S400;G00 X55;Z-89;G01 X39;G04 P4;G01 X55;W7;X39;G04 P4;G01 X55;W7;X39;G04 P4;G01 X55;Z-65;X34.985;W5;X50;Z0;X0;Z3;G00 X100;Z150 T0700;M05;M30;7.4 工序四程序 先手动钻孔%0004;T0909; （镗内孔）M03 S400;G00 X25 Z3;G01 X26 Z0 F0.1;Z-26;G01 X10;G00 Z3;G01 X27;Z-26;X10;G00 Z3;G01 X27.8;Z-26;X10;G00 Z3;M03 S8

20、00;X30.02;G01 X30.02 Z0;X28.02 Z-1;Z-26;X10;G00 Z150X100 T0900;T0101;M05M30;结束语毕业设计是我们面临毕业时的一项考验，同时也是一次非常难得的理论与实际相结合的机会。本次课题贯穿本专业所学到的理论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、实际的编程、数控仿真，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一项重要准备工作。传统的回转体工件设计是应用系统方法分析和研究产

21、品生产的问题和需求。现代回转体类的数控加工设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础，开始强调产品尺寸精度，工艺严格性，从而更加有得于学生装的数控编程及操作的创新精神和实践能力。通过这次对零件图的完整工艺分析和编程设计，我摆脱了以前单纯的理论知识学习状态，让我把所学与实际紧密的相结合起来，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的各方面能力都得到了锻炼和提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然在毕业设计过程中，我遇到

22、了许多的麻烦，但这让我认识到了以前课程当中的纯粹理论知识与实际的差异，也让我知道了如何去面对和改善理论与实际的差异。在设计过程中，各种设计合理的适用条件，各种设备的选用标准，各种产品的加工方法，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。工夫不负有心人，此次的设计让我对零件加工过程中的各工艺分析得到了很大的提高并积累了宝贵的经验。数控零件的加工工艺与编程是一门实践性很强的课程，是机械设计制造及其自动化专业、机械工程及其自动化专业的专业课程，所以我们只有通过多多的实践，才能更牢固的掌握书本上的知识，通过这次的毕业设计，是我们很好的把过去学过的知识能够很好的串起来，当中也发现了很多的问题，通过与同学之间的共同讨论和老师的指导，解决了很多问题，当然还存在很大的不足，希望在今后的学习过程当中，能够查漏补缺，再接再厉，把这门课程的知识学的更扎实，为今后的工作打下坚实的基础。 致 谢本论文在高世明老师的悉心指导和严格要求下完成的。三年的读书生活在这个季节即将划上