数控专业毕业设计(旋转组合对配零件) 旋转组合对配零件的数控加工工艺分析 江苏城市职业学院

1、江苏城市职业学院毕 业 论 文课题名称：旋转组合对配零件的数控加工工艺分析 姓 名 张杰 学 号 0833020138 专 业 数控技术 班 级 08数控 指导老师 曹晓冶 2012年 12 月摘 要毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力 ，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师曹老师精心指导下和五位同学的共同协作下完成的。本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、数控编程等，另外还有参考文献

2、和毕业设计小结等部分。设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于本人能力有限，缺少设计经验，设计中错误在所难免，敬请各位老师指正批评，以使我对自己的不足得到及时的发现并修改，也使我在今后的工作中避免再次出现。 关键字：数控加工 工艺分析加工方案控制尺寸目 录前言1第一章 数控加工技术.3第二章 零件的数控加工的总体方案6一、课题内容6二、加工思路6三、对刀具和夹具的选择6第三章 零件的数控加工工艺分析8一、零件的结构工艺分析：8二、轮廓几何要素的保证8三、精度及技术要求分析8四、毛坯的选择与分析9第四章 确定加工顺序10第五章 确定装夹方案11一、装夹方案的选取11二、工序的划分及装夹方

3、式的确定11第六章 选择数控加工的刀具、量具12一、刀具12二、量具12第七章 选择数控加工的切削用量13一、选择切削用量13第八章 旋转组合对配零件数控工艺加工过称14一、加工刀具卡片14二、加工工艺卡片14三、加工程序15设计总结21致谢22参考文献23江苏城市职业学院 前 言随着电子技术的发展，1946年世界上第一台电子计算机问世，由此掀开了自动化技术的篇章。1948年美国北密支安得一个小型飞机工业承包商帕森斯公司（ParsonsCo.）在制造飞机的框架及直升机的转动机翼时，提出了采用电子计算机对加工轨迹进行控制和数据处理的设想，后来得到美国麻省理工学院（MIT）合作，于1952年研制出

4、第一台三坐标数控铣床，用于加工直升机叶片轮廓的检查样板。这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床，专用计算机采用的是电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件连接的电路，是公认的世界上第一台数控机床。1955年，该类机床进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。这时数控机床的控制系（专用电子计算机）采用的是电子管，其体积庞大，功耗高，仅在一些军事部门中承担加工普通机床难以加工的形状复杂零件的任务。这是第一代数控系统。后来数控系统经过了几代发展。1959年晶体管出现，数控系统跨入了第二代。1965年，数控装置开始采用小规模集成电路，数控系统发展到第三代。但是这三代，都属于硬

5、件逻辑数控（称为NC）。由于点位控制的数控系统比轮廓控制的数控系统要简单得多，在该阶段，点位控制的数控得到大的发展，有资料统计到1966年，实际使用的6000台数控机床中，85%是点位控制的数控机床。到1970年，美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机控制的数控机床，这是世界上第一台计算机数字控制（NCN）的数控机床，数控系统进入第四代。20世纪70年代初，微处理机出现，数控系统发展到了第五代。在近20多年内，在生产中实际使用的数控系统大多为第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。我国从1958年开始研制数控机床，并试制成功地一台电子管数控机床。1965年开始研制

6、晶体管数控系统，直到20世纪60年代末至70年代初才成功。曾研究出数控劈锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床，以及数控车、数控镗床、数控磨床、加工中心等。这一时期国产数控系统的稳定性、可靠性尚未得到很好的解决，因而也限制了国产数控机床的发展。到了20世纪80年代初随着改革开放政策的实施，我国从国外引进技术。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，使我国数控机床在品种上，性能上以及水平上均有了新的飞跃。2005年，我国机床市场消费额达109亿美元，位居世界第一。总的来说，我国数控机床总量供给能力不凡，产品品种无重要缺门空白，数控机床进入成熟期。

7、但与发达国家相比尚有2040年的差距，机床数控化率10%，数控机床应用水平较低。在现有数控机床中，还有待于进一步提高其利用率。随着我国加入WTO，日益成为世界制造业中心，各行各业对数控机床的需要将会很大，数控机床也必然在国家建设中发挥更大的作用。 第一章 数控加工技术一、数控加工技术概念数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。为适应这种形势，需要大量培养数控专业技术人才。二、数控加工技术发展数控机床发展到今天，完全依赖于数控系统的发展。自1952年

8、美国研制出第一台数控铣床起，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1数控（NC）阶段（19521970年）第一代数控：19521959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）；第二代数控：19591964年采用晶体管电路的NC装置；第三代数控：19651970年采用小、中规模集成电路的NC装置。2.计算机数控（CNC）阶段（1970现在） 第四代数控：19701974年采用大规模集成电路的小型通用计算机控制系统（CNC）; 第五代数控：19741990年微处理器应用于数控系统： 第六代数控：1990年以后PC机（微机）的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，数控系统从此进入

9、了基于PC（PC-BASED）时代。三、机械加工的地位数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少，节省人力、改善劳动条件、有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。数控加工技术的应用使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划（CAPP）和计算机辅助制造（CAM）的一体成为现实，使机械加工的柔性自动化水平不断提高。数控加工技术也是发展军

10、事工业的重要战略技术。美国与西方各国在高档数控机床与加工技术方面，一直对我国进行封锁限制，因为许多先进武器装备的制造，如飞机、导弹、坦克等的关键零件，都离不开高性能的数控机床加工。我国的航空、能源、交通等行业也从西方引进了一些五坐标机床等高档数控设备，但其使用受到国外的监控和限制，不准用于军事用途的零件加工。这一切均说明数控加工技术在国防现代化方面所起到的重要作用。22第二章 零件的数控加工的总体方案一、课题内容：根据给定的设计要求和设计内容，参考有关的相关技术资料后，确定好这个课题属于数控车削加工工艺系统的设计。另外，还有对刀具和夹具的选择，自动编程和手动编程的选择，此次我们采用的是手动编程

11、较为方便，所以就不采用自动编程。二、加工思路：由于本次加工的零件是旋转组合对配零件，则需分单个零件进行加工。我们先将这些零件分为轴1-1和见套1-2。1、件1，先车好右端面 ，再车好20、36、46mm、圆弧及螺纹的外圆，然后切槽车M27*1.5的螺纹。调头夹36，平好端面（保证工件的长度尺寸），再车锥度和圆弧。一切按零件图进行加工。2、件2，先车好右端面，再用20的钻头钻50mm深的孔，然后车46的外圆和内圆弧、内锥度。切断，调头夹紧，车好螺纹外圆再车M27*1.5的螺纹。一切按零件图进行加工。三、对刀具和夹具的选择1、本次加工组合对配零件时以车刀为主，车刀主要有整体式、焊接式、机夹式，可转

12、换式。在数控车床上，刀具按加工表面特征来分类可分为外圆车刀，内切槽刀，内螺纹刀，内孔车刀，外螺纹刀，内车刀，切断刀。2、夹具在机床上加工工件时为了使工序加工表面达到图纸规定的尺寸精度，几何图形及相关位置精度等技术要求。必须在加工前装夹好工件。使工件在加工过程中始终与刀具保持正确的位置。夹工件包含定位和夹紧两个过程，一般夹具至少由夹具体、定位元件和夹紧装置三部分组成。而其主要作用是：保证加工精度。提高劳动生产率，降低加工成本。扩大机床加工范围。图1-1 轴 图1-2 套 第三章 零件的数控加工工艺分析一、零件的结构工艺分析：这些零件由圆柱、圆弧、退刀槽、外螺纹、内螺纹、内外锥面，倒角等组成。其毛

13、坯为50x100mm，50x75mm。材料为45钢。调质190220HBS.加工这些零件时应控制好长度尺寸，钻好孔，然后采用三爪卡盘夹好工件，进行加工关键部位在于车内螺纹和内锥度以及外锥度M27螺纹的同轴度要控制好。二、轮廓几何要素的保证：从图1-1看出：20、36的外圆的表面粗糙度要求为1.6外锥面的表面粗糙度为1.6，其余的表面为3.2。加工外锥度时，为了方便编程，则必须计算出锥度的起点坐标和终点坐标。通过用AUTO CAD软件绘图求得起点坐标A(X44.931 Z0)终点坐标B(X33.0056 Z-17.1678)。从图1-2看出：内锥面表面粗糙度为1.6，其余的表面为3.2。加工外锥

14、度和R5圆弧时，为了方便编程，则必须计算出锥度的起点坐标和终点坐标。通过用AUTO CAD软件绘图求得内锥度起点坐标C(X33.1194 Z-5.4030).车右端圆弧起点的坐标D(X45.0598 Z0)。为了达到要求控制好精度，则必须选择合理的刀具，控制好切削进给量、进给速度，装夹要合理。控制尺寸公差，从整个图来看。一定要控制好尺寸的公差范围。保证好零件的加工要求。具体方式：后面介绍。三、精度及技术要求分析：从图1-1可见：加工精度比较高的有外圆锥度，还有M27的螺纹。从零件图2-2可见：加工要求比较高的有外圆和内锥度面，以及M27的内螺纹。两者要求螺纹、锥度配合良好。零件多处要求3.2的

15、粗糙度。要保证达到零件图纸要求。我们就应该合理选择好加工方法，装夹方式，刀具及切削用量，还要控制好螺纹M27*1.5和锥度（主要要求螺纹配合良好、锥度配合良好）。所以采用数控车床加工能达到良好的效果，保证好各表面的精度。四、毛坯的选择与分析：这些零件的毛坯都采用45钢，棒料，经调质190220HBS.毛坯尺寸分别为50x100mm，50x75mm。这些零件经过调制处理。所以在加工时切削性能会比较好，加工起来比较方便能更好的选择刀具以及切削用量。第四章 确定加工顺序1、数控加工顺序一般由粗到精，由近到远，先面后孔的原则确定。即零件1（轴），从右至左进行加工，先粗车（留0.5mm精车余量）再精车，

16、切槽，车螺纹，然后调头车外圆。零件2（套），从右至左加工，先外圆再内孔车削，然后切断调头车内孔，再内车螺纹。2、FANUC系统数控车床具有粗、精车加工循环和螺纹加工循环。只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此粗车循环和车削螺纹循环，不需要人为专门确定其进给路线，但精车的进给路线需要人为专门确定。我们所设计的零件多是分左、右两端的进给顺序为路线即为精车顺序。第五章 确定装夹方案一、装夹方案的选取：据分析零件可知：这些零件是带螺纹、圆弧、凹槽、内螺纹的回转体零件。为了保证零件的同轴度、垂直度等加工精度要求，我们采用三爪自动定位卡盘。二、工序的划分及装夹方式的确定：1、零件1

17、第一道工序方案：首先平端面，再车20、36、46mm及圆弧，切23的槽和车螺纹。第二道工序方案：调头夹紧36，平端面（达到零件图纸上的要求）。再车锥度和圆弧。2、零件2第一道工序方案：首先平右端面，接着用20的钻头钻深50mm的孔。再车好外圆然后镗孔（内圆弧，锥度），最后切断。第二道工序方案：调头装夹46的外圆，平好端面，保证零件的长度要求。再车内孔，车螺纹。第六章 选择数控加工的刀具、量具一、刀具：1.粗精车选用93°硬质合金外圆车刀。副偏角不能太小，以防止与工件轮廓发生干涉。2.车螺纹选用60°硬质合金（内）外螺纹车刀。取刀尖角r=59°30取刀尖圆弧半径r=

18、0.150.2。3.切槽采用4mm宽的硬质合金（内）外切槽刀。4.切断也采用4mm宽切槽刀。5.镗内孔表面，采用93°内镗孔刀。6.平端面采用45°外圆刀。7.20的麻花钻。二、量具：通常把没有传动放大系统的测量工具称为量具。如：游标卡尺，千分尺，把量具传动放大系统的测量器称为量仪，机械比较仪，测量仪，投影仪。以实习时涉及到加工表面精度高时所需要仪器说明一下，如外圆可以用游标卡尺，千分尺，内径可以用内径百分表等.而本例须选用千分尺，、内径百分表测量内圆、深度游标尺测量深度、游标卡尺测量外径、内径、长度等、杠杆百分表用来找正工件与端面跳动，游标卡尺（0200mm）量具轮廓的基

19、本尺寸 一把深度游标尺（50100mm）测量内孔深度 一把杠杆百分表（025mm）找正工件 一套中径千分尺（2550mm）测量螺纹尺寸 一把内径千分尺（025mm）测量内孔尺寸 一把第七章 选择数控加工的切削用量一.选择切削用量切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。选择切削用量时，就是再保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。1.背吃刀量确定背吃刀量：外圆粗车p=1.5mm,精车p=0.25mm，内孔粗车p=1mm，精车p=0.25mm。 2.主轴转速d：切削所对应的刀具工件的回转直径。n：工件的转速

20、。车直线和圆弧轮廓的主轴转速，可查表。取：粗车时取切削速度Vc=80mm/min.精车取切削速度Vc=110mm/min.利用公式：V=3.14Dn/1000.计算：并结合机床说明书的要求来选取切削速度。粗车时主轴转速n=400r/min.精车时主轴转速n=1000r/min.车螺纹时取主轴速度n1200/pk.计算取主轴转速n=600r/min.3.进给速度先选取进给量。然后用Vf=nf计算粗车时选取进给量f=0.2mm/r.精车时选取f=0.1mm/r.粗车进给速度为Vf=80mm/min。精车进给速为Vf=60mm/min。车螺纹的进给量等于螺纹导程。 第八章 数控工艺加工过程一、加工刀

21、具 旋转组合对配零件的加工过程所用刀具见表8-1旋转组合对配零件加工刀具卡片见表8-1产品名称或代号零件名称零件图号程序编号工步号刀具号刀具名称刀具型号刀片刀尖半径mm备注型号牌号101粗精车外圆刀YT5，YT150.4202外切槽刀4mm宽303外螺纹刀60°0.8404 内孔镗刀0.4505内切槽刀4mm宽606内螺纹刀60°0.870745#外圆刀808麻花钻编绘审核批准共1页第1页 二、加工工艺卡片 旋转组合对配零件的加工过程见表8-2旋转组合对配零件加工工艺卡片见表8-2数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号轴套451工序号程序编号夹具名称夹具编号使用

22、设备车间三爪卡盘工步号工序内容加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给量mm /r背吃刀量mm备注1粗车20、36、46mm、圆弧的外圆。014000.21.52精车20、36、46mm、圆弧的外圆。0110000.10.253切23的槽024mm宽3000.064车外螺纹036005调头，粗车锥度和圆弧。014000.21.56精车锥度和圆弧0110000.10.257用20的钻头钻50mm深的孔088粗车套的外圆46。014000.21.59精车套的外圆46。0110000.10.2510粗车内孔的圆锥和圆弧044000.21.011精车内孔的圆锥和圆弧048000.10.2512先

23、切40的槽，然后倒角，再接着切断。024mm宽3000.0613调头粗车内螺纹的外圆044000.21.014精车内螺纹的外圆048000.10.2515到角054mm宽30016车内螺纹06600编绘审核批准共1页第1页三、加工程序 旋转组合对配零件数控加工刀具如下：1.号刀: 93°外圆车刀;2.号刀: 4mm宽的外切槽刀;3.号刀: 外螺纹刀;4.号刀: 93° 内孔镗刀;5.号刀: 4mm宽的内切槽刀;6.号刀: 60°内螺纹刀;旋转组合对配零件数控加工程序如下：1.轴右端:O0001T0101;M3 S400;G00 X100 Z100;X52 Z2;G

24、71 U1.5 R1;G71 P5 Q10 U0.5 W0.1 F0.2;N5 G0 X0;G1 Z0;G3 X20 Z-10 R10;G1 Z-26.5;X24;X26.8 Z-28;Z-49.5;X32;G3 X36 Z-51.5 R2;G1 Z-64.5;X43;X46 Z-66;Z-76;N10 X51;M3 S1000;G70 P5 Q10 F0.1;GO X100 Z100;T0202;M3 S300;G0 X36 Z-49.5;G1 X32 F0.06;G0 X100;Z100;T0303;M3 S600;G0 X28 Z-23;G92 X26.3 Z-46 F1.5;X25.9

25、;X25.5;X25.35;G0 X100 Z100;M30;2.轴左端：O0002T0101;M3 S400;G0 X100 Z100;X52 Z2;G71 U1.5 R1;G71 P5 Q10 U0.5 W0.1 F0.2;N5 G0 X29.7;G1 Z0;X33.0056 Z-17.1678;G2 X44.931 Z-22.5R6;N10 G1 X47;M3 S1000;G70 P5 Q10 F0.1;G0 X100 Z100;M30;3.套右端：O0003T0101;M3 S400;G0 X100 Z100;X52 Z2;G71 U1.5 R1;G71 P5 Q10 U0.5 W0.

26、1 F0.2;N5 G0 X46;G1 Z-47;N10 X51;M3 S1000;G70 P5 Q10 F0.1;G0 X100 Z100;T0404;M3 S400;G0 X19 Z2;G71 U1 R1;G71 P15 Q20 U-0.5 W0.1 F0.2;N15 G0 X45.0598;G1 Z0;G2 X33.1194 Z-5.4030 R6;G1 X29.6 Z-23;N20 X20;M3 S800;G70 P15 Q20 F0.1;G0 X100 Z100;T0303;M3 S300;G0 Z-50;X52;G1 X40 F0.06;G0 X48;Z-46.5;G1 X43，Z

27、-50，F0.06;X0;G0 X100，Z100;M30;4.套左端:O0004T0404;M3 S400;G0 X100 Z100;X19 Z2;G71 U1 R1;G71 P5 Q10 U-0.5 W0.1 F0.2;N5 G0 X19.5;G1 X25.5 Z-1.5;Z-23;N10 X23;M3 S800;G70 P5 Q10 F0.1;G0 X100 Z100;TO5O5;M3 S300;G0 X22;Z-20.5;G1 X27 Z-23 F0.06;G0 X23;Z100;X100;T0606;M3 S600;G0 X24 Z4;G92 X26. Z-24 F1.5;X26.4

28、;X26.7;X27.;GO X100 Z100;M30; 设计总结本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，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次综合练习。传统的回转体工件设计是应用系统方法分析和研究产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。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。在两年的大学生活里，我