毕业论文机器人小车行驶机构数控工艺与加工设计说明

1、 职业技术学院 毕业设计（论文）课题名称：机器人小车行驶机构数控工艺与加工专业： 机电一体化班级： 机电114XX： 王显浩学号： 113053435指导教师： 顾超 2014 年 6 月 10 日目录1绪论31.1 引言31.2 论文容32、零件的工艺分析32.2 机床的选择51从动轮52从动轴53底板轴承座54小车底板55主动轮56轴承座5数控车床CK6140型5DK7732快走丝线切割机床5台钻Z5166数控铣床XK6132型62.3 夹具的选用61从动轮62从动轴63底板轴承座64小车底板65主动轮66轴承座6平口钳66666压板66三爪卡盘666专用夹具66662.4 零件基准的选择

2、62.5 刀具的选用62.6 切削用量的选用72.6.2 铣削层用量82.7 工序的划分82.8 加工顺序的安排92.9 确定加工路线92.10 拟定加工零件的工艺卡片102.10.1 从动轴数控加工工艺102.10.2 轴承座数控加工工艺122.10.3 从动轮轴数控加工工艺162.10.5 主动轮数控加工工艺202.10.6 小车底板数控加工工艺242.10.7底板轴承座数控加工工艺262.11 量具的选用292.10.1 游标卡尺292.11.2 千分尺302.11.3 径百分表302.11.4 杠杆百分表312.11.5 量块312.12 零件进行装配31总结32参考文献33致34机器

3、人小车行驶机构数控加工工艺分析摘要本课题针对机器人小车行驶机构的数控加工进行设计，该零部件有多个工序组成，加工时需要分次加工，特别是加工配合尺寸，加工精度要求很高，因此对机床、夹具、刀具、量具的选择都很重要，机床、夹具和量具的选择要与实际相结合，刀具的选择最重要的是要根据零件的材料而选择。对于数控加工最重要的是加工工艺，合理安排加工工序和加工程序，与对各个部分的加工进行精确的分析，并与实际加以结合，尽量以最简便、快捷的方式进行加工，在做到简便、快捷的同时也保证加工的精度，获得最好的经济效益。这次加工较详细地说明了机器人行驶机构各部分零部件的工艺加工过程，同时也说明了数控加工在我们现代工业中的作

4、用之大。关键词机器人小车行驶机构；数控工艺1绪论1.1 引言数控技术与数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术与数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以与生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(IT)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机械类专业学生必不可少的。1.2 论文容本论

5、文以机器人小车行驶机构为例，分析了机器人小车行驶机构组件从动轮，从动轴，底板轴承座，小车底板，主动轮，轴承座等机构的数控加工工艺。2、零件的工艺分析机器人小车行驶机构由1从动轮，2从动轴，3底板轴承座，4小车底板，5主动轮，6轴承座组成这些零件的结构比较简单，容易加工，加工时，各零件也便于装夹，基准面也较易选择，定位精度和尺寸精度容易达到要求，组成轮廓的各个几何元素关系清楚，条件充分，所需要基点容易求得；材料为45钢、硬铝和树脂，切削工艺性较好；根据分析，采取以下工艺措施：2.1.总装配图和机器人小车形式机构装配图总装配图2.1.2 校车行驶机构2.2 机床的选择1从动轮2从动轴3底板轴承座4

6、小车底板5主动轮6轴承座数控车床CK6140型DK7732快走丝线切割机床台钻Z516数控铣床XK6132型2.3 夹具的选用1从动轮2从动轴3底板轴承座4小车底板5主动轮6轴承座平口钳压板三爪卡盘专用夹具2.4 零件基准的选择根据各个零件的特点与图纸要求，用垫块将毛坯垫起放平，然后用夹具加紧两宽度方向上的外圆或平面，夹住圆或平面要保证与工作台面的平行，并用杠杆百分表检查。各个零件的原点坐标选在工件的圆心或零件的端面；用杠杆百分表来找原点坐标系X、Y，用Z轴对刀仪来找工件表面零点。2.5 刀具的选用为了保证数控机床的加工精度，提高数控机床的生产效率与降低刀具材料的消耗，在选用数控机床刀具和刀具

7、材料时，除满足普通机床应具备的基本条件外，还要考虑在数控机床中刀具工作条件等多方面因素，如切屑的断屑性能、刀具快速调整与更换，因此对刀具和刀具材料提出更高的要求。1）铣刀刚性要好 一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控机床加工过程中难以调整切削用量的特点。2）铣刀的耐用度要高 尤其是当一把刀具加工的容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除上述两点之外，互换性好，便于快速换刀；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以

8、利于切屑的排除。3）车刀刚性要好 保证能切除大量的余量。4）车刀互换性要好 保证在刀具磨损后换到快速，来减少加工时间。根据零件结构特点与需要，铣削平面、外轮廓、钻孔、轴等，考虑45钢、硬铝和树脂是一般材料，加工性能较好，数控铣床上采用7：24的圆锥刀柄，选用了装YT类硬质合金立铣刀的刀柄、装标准麻花钻的刀柄等；数控车采用机夹式可转位刀具。2.6 切削用量的选用数控编程时，都必须要先确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括切削速度、背吃刀量或切削宽度与进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削

9、性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。 精加工时留下0.2mm加工余量，确定主轴转速与进给速度是，先查切削工艺手册，确定切削速度与进给量，然后利用公式Vc=3.14dn1000计算主轴转速。考虑到机床与刀具的刚性，计算出来的理论转速与编程时实际加工转速与进给会进行一些调整。2.5.1 铣削速度V 指最大直径切削刃的圆周线速度，即主运动的线速度，单位为mmin。计算公式：式中：d刀具径，mm n主轴转速，rmm从上式可得到：主轴转速 n=1000vc/d表1 铣削速度v推荐值工作材料硬度/HB铣削速度v/（m/min）高速钢铣刀硬质合金铣刀低、中碳钢25

10、5290153654115高碳钢3253758123648合金钢22532510243780工具钢20025012234583灰铸铁2302909184590可锻铸铁200240152472110中碳铸钢16020015216090铝合金180300360600铜合金45100120190镁合金1802701506002.6.2 铣削层用量 1) 铣削宽度ae：铣刀在一次进给中所切掉工件表层的宽度，单位为mm。 一般取铣刀直径的50%60%。2) 背吃刀量：铣刀在一次进给中切掉工件表层的厚度，单位为mm。 一般粗加工立铣不得超过7mm，端铣25mm，精铣约0.1mm0.5mm。2.7 工序的划

11、分数控机床体现在加工工序的集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式：1）根据装夹定位划分工序 这种方法一般适应于加工容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以腔夹紧；加工腔时，以外形夹紧。2）按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。3）以粗、精加工划分工序 对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。在工序的划分

12、中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控机床的性能以与工厂生产组织与管理等因素灵活掌握，力求合理。在本次数控加工中工序的划分是根据装夹定位划分工序的。2.8 加工顺序的安排加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则：1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧； 2）先加工工件的腔后加工工件的外轮廓；3）尽量减少重复定位与换刀次数；4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。2.9 确定加工路线走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步

13、的容，也反映出工步顺序，走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：1）寻求最短加工路线即减少空行程；2）最终轮廓一次走刀完成即明确粗精加工；3）选择切线方向切入与切出；4）选择使工件在加工后变形小的路线。2.10 拟定加工零件的工艺卡片2.10.1 从动轴数控加工工艺数控加工工序卡零件名称从动轴零件图号BYSJ-27夹具名称三爪卡盘设备名称与型号数控车床CK6140型材料名称与牌号45硬度55HRC工序名称1工序号1工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01砂纸打磨去铁屑600 r/min02粗车外形80 m/min800 r/min0.2 mm/r0.9mm0

14、135外圆车刀01游标卡尺03精车外形120 m/min1200 r/min0.06 mm/r0.1mm0135外圆车刀 02外径千分尺签名王显浩共 页第 1 页数控加工工序卡零件名称从动轴零件图号BYSJ-27夹具名称专用夹具设备名称与型号DK7732快走丝线切割机床材料名称与牌号45硬度55HRC工序名称2工序号2工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01线切割01外径千分尺签名王显浩共页第 2 页2.10.2 轴承座数控加工工艺数控加工工序卡零件名称轴承座零件图号BYSJ-24夹具名称平口钳设备名称与型号台钻Z516材料名称与牌号硬铝7075硬度60HBS工序名称3工序号3

15、工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01打样冲01样冲02钻孔105 m/min1000 r/min0.15mm/r1.5 mm023钻头签名王显浩共页第 3 页数控加工工序卡零件名称轴承座零件图号BYSJ-24夹具名称平口钳设备名称与型号数控铣床XK6132型材料名称与牌号硬铝7075硬度60HBS工序名称4工序号4工步号工步容切削用量刀具量具VcnVf编号名称编号名称01钻中心孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm013中心钻02钻12的孔105 m/min1000 r/min200 mm/min4.5 mm0212麻花钻01径百分表03扩

16、孔105 m/min800 r/min 200 mm/min4mm0320扩孔钻01径百分表04粗铣200 m/min1000 r/min300 mm/min0.9 mm04 8立式铣刀 01径百分表05精铣250 m/min1200 r/min150 mm/min0.1 mm04 8立式铣刀 01径百分表签名王显浩共页第 4 页2.10.3 从动轮轴数控加工工艺数控加工工序卡零件名称从动轮零件图号BYSJ-25夹具名称三爪卡盘设备名称与型号数控车床CK6140型材料名称与牌号铝棒7075硬度60HBS工序名称5工序号5工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01车外圆200 m/

17、min1000 r/min0.2 mm/r1.5 mm0135外圆车刀01游标卡尺02车槽150 m/min1200 r/min0.2 mm/r12mm02镗刀02游标卡尺03 钻中心孔105 m/min5000 r/min0.15 mm/r1.5 mm033中心钻04钻孔105 m/min5000 r/min0.15 mm/r1.5 mm043钻头签名王显浩共页第 5 页数控加工工序卡零件名称从动轮零件图号BYSJ-25夹具名称专用夹具设备名称与型号DK7732快走丝线切割机床材料名称与牌号铝棒7075硬度60HBS工序名称6工序号6工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01线

18、切割D形孔01径百分表签名王显浩共页第 6 页数控加工工序卡零件名称从动轮零件图号BYSJ-25夹具名称平口钳设备名称与型号台钻Z516材料名称与牌号铝棒7075硬度60HBS工序名称7工序号7工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01锉刀挫小平面01锉刀02打样冲眼02样冲03钻孔105 m/min1000r/min0.06mm/r1.5mm033.2钻头04攻螺纹0.404M4丝锥签名王显浩共页第 7 页2.10.5 主动轮数控加工工艺数控加工工序卡零件名称主动轮零件图号BYSJ-01夹具名称三爪卡盘设备名称与型号数控车床CK6140型材料名称与牌号铝棒7075硬度60HBS

19、工序名称10工序号10工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01车外圆200 m/min800 r/min0.2 mm/r1.5 mm0135外圆车刀01游标卡尺02车槽150 m/min1200 r/min 0.2 mm/r13.5mm02镗刀01游标卡尺03 钻中心孔105 m/min5000 r/min0.15 mm/r1.5 mm033中心钻04 钻3孔105 m/min5000 r/min0.15 mm/r1.5 mm043钻头签名王显浩共页第 10 页数控加工工序卡零件名称主动轮零件图号BYSJ-01夹具名称专用夹具设备名称与型号DK7732快走丝线切割机床材料名称与

20、牌号铝棒7075硬度60HBS工序名称11工序号11工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01线切割D形孔01径百分表签名王显浩共页第 11 页数控加工工序卡零件名称主动轮零件图号BYSJ-01夹具名称平口钳设备名称与型号台钻Z516材料名称与牌号硬铝7075硬度60HBS工序名称12工序号12工步号工步容切削用量刀具量具Vcnf编号名称编号名称01锉刀挫小平面01锉刀02打样冲眼02样冲03钻孔105 m/min1000 r/min0.06mm/r1.6 mm033.2钻头04攻螺纹0.404M4丝锥签名王显浩共页第 12 页2.10.6 小车底板数控加工工艺数控加工工序卡零件

21、名称小车底板零件图号BYSJ-03夹具名称压板设备名称与型号数控铣床XK6132型材料名称与牌号树脂硬度工序名称13工序号13工步号工步容切削用量刀具量具VcnVf编号名称编号名称01钻28个3中心孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm013中心钻02钻28个3孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm023钻头01游标卡尺03钻上下10中心孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm013中心钻04钻上下9.8孔105 m/min2000 r/min100 mm/min4.9 mm039.8钻头01游

22、标卡尺05铰上下孔21 m/min200 r/min50 mm/min0.1 mm0410铰刀02径百分表签名王显浩共页第 13 页2.10.7底板轴承座数控加工工艺数控加工工序卡零件名称底板轴承座零件图号BYSJ-26夹具名称平口钳设备名称与型号数控铣床XK6132型材料名称与牌号硬铝7075硬度60HBS工序名称14工序号14工步号工步容切削用量刀具量具VcnVf编号名称编号名称01铣下底面200 m/min1200 r/min300 mm/min1mm0120铣刀02夹下边3mm铣外形200 m/min1200 r/min200 mm/min10mm0120铣刀01游标卡尺03钻4 个中

23、心孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm0204钻4个3孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm03签名王显浩共页第 14 页数控加工工序卡零件名称底板轴承座零件图号BYSJ-26夹具名称平口钳设备名称与型号数控铣床XK6132型材料名称与牌号硬铝7075硬度60HBS工序名称15工序号15工步号工步容切削用量刀具量具VcnVf编号名称编号名称01钻中心孔105 m/min5000 r/min150 mm/min1.5 mm013中心钻02钻10的通孔105 m/min2000 r/min100 mm/min5mm0210钻头0

24、1游标卡尺03粗铣圆柱面200 m/min800 r/min300 mm/min9.8 mm0312铣刀02径百分表04精铣圆柱面250 m/min1200 r/min100 mm/min0.2 mm048铣刀 02径百分表签名王显浩共页第 15 页04半精车10外圆200m/min1200 r/min0.15mm/r0.4mm0135外圆车刀 02千分尺05精车10外圆250 m/min1200 r/min0.06mm/r0.1 mm0135外圆车刀 02千分尺签名亚民共页第 16 页2.11 量具的选用为保证质量，每个零件在根据图样制造的同时。零件是否符合图样要求，需要经过测量工具检验才能

25、知道，这些用于测量的工具称为量具。常用的量具有游标卡尺、千分尺、百分表等。在本次加工中需要使用的量具有以下几种：2.10.1 游标卡尺游标卡尺是一种结构简单、中等精度的量具，可以直接量出工件的外径、径、长度、和深度的尺寸。在使用游标卡尺时的注意事项：1）使用前，应先把量爪和被测工件表面的灰尘和油污等擦干净，同时检查各部件的相互作用，如尺框和微动装置移动是否灵活，坚固螺钉是否能起作用等。2）检查游标卡尺零位，使游标卡尺两量爪紧密贴合。3）使用时，要掌握好量爪面同工件表面接触时的压力，既不太大，也不太小，刚好使测量面与工件接触，同时量爪还能沿着工件表面自由滑动。有微动装置的游标卡尺，应使用微动装置

26、。4）游标卡尺读数时，应把游标卡尺水平地拿着朝亮光的方向，使视线尽可能地和尺上所读的刻线垂直，以免由于视线的歪斜而引起读数误差。2.11.2 千分尺千分尺是一种精密量具。生产中常用的千分尺的测量精度为0.01mm。它的精度比游标卡尺要高，并且比较灵敏，因此，对于加工精度要求较高的零件尺寸，要用千分尺来测量长度、外径、厚度等。1）使用千分尺时，一般用手握住隔热装置。2）千分尺两测量面将与工件接触时，要使用测力装置，不要转动微分筒。3）千分尺测量轴的中心线要与工件被测长度方向相一致，不要歪斜。4）千分尺测量面与被测工件相接触时，要考虑工件表面几何形状。5）测量时，应使测砧测量面与被测表面接触，然后

27、摆动测微头端找到正确位置后，使测微螺杆测量面与被测表面接触，在千分尺上读取被测值。当千分尺离开被测表面读数时，应先用锁紧装置将测微螺杆锁紧再进行读数。2.11.3 径百分表径百分表是一种借助于百分表为读数机构，是精密量具，常用的径百分表测量精度为0.01mm。主要用于测量孔径或槽宽、孔或槽的几何形状误差。在使用径百分表时的注意事项：在测量前必须根据被测工件的尺寸，选用相应尺寸的测头。在调整与测量工作中，径百分表的测杆应与环规与被测孔径垂直，即在径向找最大值，在轴向找其最小值。在测量槽宽时，在径向与轴向找其最小值。具有定心器的径百分表，在测量孔时，只要将仪器按孔的轴线方向来回摆动，其最小值，即为

28、孔的直径。2.11.4 杠杆百分表杠杆百分表又被称为杠杆表或靠表，体积小、精度高，适应于一般百分表难以测量的场所是利用杠杆。在这里主要用于测量工件几何形状误差和相互位置正确性，并找正工件坐标系原点，在找正过程中还需借助辅助工具镜子，利用镜子的反照功能，解决了找Y轴坐标和校正工件的平行度时的一些麻烦。在使用杠杆百分表时的注意事项：1）根据杠杆百分表的工作原理，可以清楚看出，测杆（杠杆短臂）的有效长度直接影响测量误差，因此在测量工作中必须尽可能使测杆的轴线垂直于工件尺寸线。2）如果由于特殊工件的测量需要，无法调整测杆轴线使工件尺寸线与测量线重合，将会使测杆的有效长度减小，指示读数增大。测量结果应进

29、行修正。2.11.5 量块 量块又名块规，是无刻度的端面量具。用铬锰合金钢制成，线膨胀系数小，不易变形，且耐磨性好。量块除作为基准外，还作为标准量具用于检定和校准计量器具、调整机床、精密划线，有时也用作精密测量。2.12 零件进行装配本次毕业设计共有从动轮，从动轴，底板轴承座，轴承座，主动轮。在装配时应注意一下几点：1）装配前严格检查并清除零件加工时残留的锐角、毛刺和异物。2）装配前应对零件的主要配合尺寸，特别是配合尺寸与相关精度进行复查。3）装配过程中和装配结束后要进行重要部位的润滑与保护。总 结通过本毕业设计，利用AutoCAD绘制二维零件图，然后进行加工零件的工艺分析，制作加工工艺卡片，最后利用Office软件编写设计论文，让我对这些基本的运用有了更深刻的了解。在本次毕业设计中，从每一零件图的工艺分析到数控机床的选择等问题上都要考虑机床和刀具的刚性与加工效率，以确保加工出合格的零件。1)在确定每个零件加工时的装夹与基准问题，选用了平口钳来装夹工件，不尽快捷，拆装方便，还提高工艺系统的刚性。2)在切削用量选择方面，考虑到机床与刀具的刚性和加工的需要，在