数控1301班毕业设计-陶圆

1、专科生毕业设计（论文）题 目：轴类零件数控工艺及编程加工设计系 （部）：机械工程系专 业：数控技术学生姓名：陶圆学 号：1310301028年 级：1301班指导教师：李宝田完成时间：2016年3月22日目 录摘 要1前 言2一 工艺加工方案分析41.1 零件图41.2 工艺设计及零件图分析41.2.1 工艺设计41.2.2 零件工艺分析51.3确定加工方法51.4 确定加工方案5二 工件的装夹62.1定位基准的选择62.2定位基准选择的原则62.3确定零件的定位基准62.4数控车床装夹方式的选择6三 刀具及切削用量73.1选择刀具的原则73.2坐标系的设置83.3确定加工刀具83.4确定切削

2、用量8 四 零件的编程与加工94.1 零件加工的工艺分析94.2 程序的编制10结 束 语14致 谢 词15参 考 文 献16摘要 随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥着越来越重要的的作用，数控车床也是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术与制造技术结合发展的结果。制造技术就是现如今人类生产活动中的最基本的生产方式，而数控技术又是当今先进制造技术的最核心技术。因为效率、质量是先进制造技术中最重要的环节，数控加工技术可极大地提高生产效率，提高产品的质量。但因为数控加工在生产过程中是自动进行的，所以我们要进行仔细的分析和安排。选择最正确的加工方法，设计最合理的加工程序，充分发挥数控加工的

3、高效率，高质量，低成本的特点。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 关键词: 工艺分析加工方案进给路线控制尺寸 刀具选择前言数控加工是机械制造中的先进的加工技术，是一种高效率，高精度的自动加工方法，数控加工技术可有效的解决复杂、精密、小批量多变零件的加工问题，以及制造大批量零件的方法之一。充分的适应了现代化生产的需要，制造技术的自动化是先进制造技术的重要组成部分。最核心的就是数控技术，它是综合计算机

4、、自动化、自动检测及精密机械等高新技术的产物。在制造业领域广泛采用数控技术，有利于提高制造能力和水平，提高对动态市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为各发达国家加速经济发展，提高综合国力的重要途径。目前，国内数控技术使用越来越普及，越来越广泛，如何提高数控加工技术水平已经成为了现如今急于解决的问题。数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量发挥数控机床的前提条件。从数控加工方面的实用性来看，以数控加工实际的生产为基础，掌握数控工艺为目标，介绍数控加工前工艺的分析，加工时刀具的选择，进给的线路与控制的尺寸，从而制定加工方案。我非常的重视这次的

5、毕业设计，因为他包含了非常多的内容，这也就意味着这是对我几年学习的一次综合的非常全面的考核，这是反应我这几年对知识的理解和掌握。同时在毕业设计时，我还能巩固它们。在设计的制作过程中需要查阅大量资料，还要把所学知识与实践紧密地联系起来，它是走入工作岗位前的一次演练，是一次很好的锻炼机会。因此，要格外重视设计，但是也需要联系实际。因为实际上的操作要注意很多方面存在的问题。通过这次毕业设计我学到了很多东西，同时培养了解决实际问题的能力，为自己以后在工作中奠定了坚实的基础。一. 工艺方案分析1.1 零件图 技术要求：无热处理和硬度1.2 工艺设计及零件图分析1.2.1 工艺设计（1）工艺设计 1）对零

6、件进行工艺分析 2）选择毛坯和机床 3）确定加工方案 4）装夹方法 5）刀具的选择 6）确定粗、精车加工切削用量 7）确定工序内容并填写工序卡（2）编写加工程序 1）建立工件坐标系 2）基点尺寸计算与确定 3）位置度尺寸及其精度计算 4）编写加工程序（3）零件加工与精度检测 1）加工程序输入与仿真 2）零件加工 3）零件精度检测，填写零件加工质量检验单1.2.2 零件工艺分析数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面有：外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、非圆曲面,切槽等。如图所示零件，采用手工编程方法比较合适。由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应该根据设备类型进行编程。1.3确定加工

7、方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，所以在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削、铣削和钻床，根据加工零件的外形和材料等条件，故加工设备采用数控车床、普通铣床、钻床。如图，确定加工路线。按先主后次、先粗后精的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对右端外轮廓进行粗加工，再精加工，精车抛物线，然后车退刀槽，加工螺纹。加工完右端后调头，夹稳，找正，粗加工、精加工左端。1.4 确定加工方案零件上比较精密表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加

8、工逐步达到的。此零件可通过三爪直接装夹的加工方法。先夹持毛坯左端，切削右端达到生产要求，调头加工零件左端达到生产要求。二. 工件的装夹 2.1定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。2.2定位基准选择的原则 1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。 2）便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确

9、、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。 3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。2.3确定零件的定位基准 轴类零件定位基准一般选取在加工左右端面，轴类零件考虑以易二次装夹的面为定位基准端面。2.4数控车床装夹方式的选择为了工件不致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，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，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。 1）三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时

10、，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。 2）两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3）卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。 4）心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准。所以，综合考虑，该零件可以使用三爪自定心卡盘进行加工。具体步骤:先用三爪自定心卡盘夹持毛坯左端加工，然后加工右端，达到工

11、件生产要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘夹持毛坯46，再加工左端达到工件生产要求。三 刀具及切削用量3.1选择刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min对于装刀、换刀和调刀比较

12、复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选的低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒质硬质合金）并使用可转位刀片。刀具

13、主要成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成，如90度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。刀具材料很多且性能不一样，常见的有：1. 高速钢: 比工具钢硬，用于低速或不连续切削，刀具寿命较长；2. 高性能高速钢: 强韧、

14、抗边缘磨损性强，用于可粗切或精切任何材料，包括钢、不锈钢、非铁和非金属材料，切削速度可比高速钢高，强度和韧性较粉末冶金好；3. 硬质合金: 耐磨损、耐热，用于可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工，寿命比一般工具钢高10-20倍；4. 粉末冶金高速钢: 良好的抗热性和抗碎片磨损，用于切削钢、高温合金、不锈钢、铝、碳钢及合金钢和其他不易加工的材料，切削速度可比高性能高速钢高15%；5. 聚晶金刚石: 超强硬度、耐磨性好，用于粗切和精切铝等有色金属和非金属材料，刀具寿命长，可实现超精表面加工6. 陶瓷: 高硬度、耐热冲击性好，用于高速粗加工，铸铁和钢的精加工，也适合加有色金属和非金属材料不

15、适合加工铝、镁、钛及其合金，还可用于高速加工；3.2坐标系的设置建立坐标系后数控机床上一般用试切法将工件安装好之后，先用MDI方式操作机床，用已选好的刀具将工件端面车一刀，然后保持刀具在纵向（Z）尺寸不变，沿横向（x）退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为Z0，用同样的方法，再将工件的表面车一刀，然后保持刀具在横向上的尺寸不变，从纵向退刀，停止主轴转动，再量出工件车削后的直径。根据长度和直径，既可确定刀具在工件坐标系中的位置。其他各刀都需要进行以上操作，从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。3.3确定加工刀具 刀具选择通常考虑车床性能、工序内容和工件材料等因素。1. 粗车时，选用精度高

16、、耐用的刀具，满足吃刀量与进给量大的要求。2. 精车时，选用精度高与耐用度好的刀具，保证加工精度。3. 据零件的材料种类、硬度、加工表面粗糙度要求和加工余量来确定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀片型号。 如图，根据加工要求，选用3把车刀，1号外圆车刀，2号为螺纹刀,3号为切槽刀。3.4确定切削用量 加工参数的确定取决于实际加工经验、工件的加工精度及表面质量、工件的材料性质、刀具的种类及刀具形状、刀柄的刚性等诸多因素。1）背吃刀量ap：背吃刀量又称为切削深度，主要根据数控车床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。2）主轴转速n：主轴转速主要根据允许的切削速度vc选取。Vc=Dn/10

17、00。3）进给量f：进给量又称为进给速度，单位为mm/min或mm/r，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求及刀具、工件材料选取。粗加工时，以高生产率为主，再考虑经济性和加工成本，一般选择较大的背吃刀量(一般取直径25mm)和进给量(一般取100200mmmin)，较低的切削速度。半精加工和精加工时，在保证质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本，通常选择较小的背吃刀量(一般取直径0.20.5mm)和进给量（一般取50100mmmin），尽可能提高切削速度。四 零件的编程与加工4.1 零件加工的工艺分析（1） 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，

18、轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。（2） 毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。 （3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面

19、和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。 切断-用棒料切得所

20、需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。 车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。 （5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。（6） 加工工序的划分一般可按下列方法进行：刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上

21、所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产

22、组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。 （7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的

23、M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8） 走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原

24、对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。4.2 程序的编制加工右端时，确定轴心线与抛物线中心的交点为编程原点，零件的加工程序如下：产品名称或代号数控车削件零件名称轴类零件零件图号序号刀具号刀具规格数量加工表面刀尖半径/mm1T0145硬质合金刀1车端面52T02螺纹刀1车螺纹-3T03切槽刀1切断、切槽-刀具卡片单位名称产品名称零件名称零件图号工序号程序编号数控车削件轴类零件01-夹具名称三爪卡盘使用设备-工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/r)切削深度/mm1粗加工车端面T0120x20500 0222切槽T0220x204000.20.53车

25、螺纹T0320x204000.20.54切断T0220x204000.290加工工序卡00001N01 G00 X100 Z100 M03 S500 T0101;N02 G00 X92 Z0;N03 G01 X0 F0.2;N04 Z2;N05 G71 U2W1N06 G71 P070 Q200 U0.3 W0.1 F0.15;N07 G00 X46;N08 G01 X48 Z-1N09 Z-60;N10 X50;N11 X62 Z-120;N12 Z-130;N13 X78;N14 X80 Z-131;N15 Z-150;N16 G02 X80 Z-210 R70;N17 G01 Z-220

26、;N18 X85;N19 Z-300;N20 X87;N21 G00 X90 Z100;N22 S1500;N23 G70 P070 Q200;N24 X90;N25 G00 X100 Z100;N26 T0303 S400;N27 G00 X52 Z60;N28 G01 X45 F0.2;N29 X50;N30 G00 X100 Z100;N31 T0202 S400N32 G00 X50 Z2;N33 G92 X47.2 Z-58;N34 X46.8;N35 X46.5;N36 X46.4;N37 X46.37;N38 G00 X100 Z100;N39 T0202N40 G00 X90 Z-290 F0.2N41 G01 X-2N42 M30;结 束 语本文介绍了轴类零件从毛坯到成品的加工过程。对零件的结构进行了分析，制定了零件的加工工艺内容，选择了零件毛坯和设备，确定了定位基准与夹具，对零件的加工工艺方案、切削用量的选择等进行了具体的分析。编制了工艺卡、工序卡和刀具卡片，采用CA