【《某轴类零件的加工工艺、加工轨迹及数控车削方案设计》7600字（论文）】

某轴类零件的加工工艺、加工轨迹及数控车削方案设计目录17514摘要 327330第一章绪论 5230671.1研究的背景和意义 593751.2数控车床在国内外发展现状 56488第二章零件加工工艺分析 693632.1件1孔零件图 6215392.1.1尺寸精度的要求分析 7269712.1.2加工工艺分析 7140552.2件2孔零件图 8317042.2.1尺寸精度的要求分析 8257822.2.2件2轴加工工艺分析 84432.3件3孔零件图 9265572.3.1尺寸精度的要求分析 9293692.3.2件3孔加工工艺分析 1032301第三章加工方案的确定 11277183.1设备、刀具、夹具、量具、毛及冷却液的选择 11285613.1.1机床的选择 11164123.1.2刀具的选择 12137373.1.3夹具的选择 14317793.1.4量具的选择 15238743.1.5毛坯的选择 17241803.1.6冷却液的选择 17262723.2切削参数的选择 17323933.2.1切削用量的选用原则 17272563.2.2背吃刀量ap的确定 18319613.2.3进给量f的确定 19121813.2.4切削速度Vc的确定 20216223.2.5主轴转速的确定 211630第四章程序的编制 22113024.1程序 22216684.1.1孔零件右端加工程序（件一) 22226814.1.2孔零件左端加工程序(件一） 23132154.1.3轴零件右端加工程序（件二） 2441724.1.4轴零件左端加工程序（件二） 2624894.1.5孔零件右端加工程序（件三） 2794784.1.6孔零件左端加工程序（件三） 2923193第五章成品展示 318381参考文献 34摘要数控技术和数控车床在我国战略建设中占有主导地位，数控机床在机械制造业已经被广泛应用，尤其是汽车、航空航天、轻工业中显得尤为重要，已经成为我国经济发展的一个标志，为我国的经济建设带来了很大的利益。本次设计通过三轴数控机床与数控技术CAD技术的有效结合，继而形成加工工艺。分析轴类零件的加工工艺及加工轨迹，制定数控车削加工工艺方案，利用三维建模实现模拟仿真效果。本次设计研究了零件在加工前对刀具、夹具、量具的选择和设计，加工程序的编写、分析被加工零件的图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排。在开始加工之前，要仔细对零件图进行详细的分析，首先完成机床的选择，切削参数的选择，量具及夹具的选择等，再完成对零件的编程及加工，要认识到哪些是加工过程中重要和关键部分。重点是完成零件的三维建模,对零件图进行数控加工工艺分析，确定编程尺寸，并编写数控加工程序,绘制数控加工进给路线图、数控加工工序卡、数控加工刀具卡片。通过这次设计，我认识到对书本上的知识的理解是远远不够的，这次设计不仅让我对本专业有了一个更系统的认识，还提高了自主分析和解决问题的能力。在这次设计中，我查询了许多资料，还得到了老师的许多指导，在此感谢指导老师，在教学任务之余，对我的论文进行详细的审阅，提供了很多宝贵的建议，使我对有些问题有了更深一步的理解。第一章绪论1.1研究的背景和意义数控技术，顾名思义就是用数字控制的系统实现自动控制。数控技术自发展以来，已经广泛应用于工业的各个领域，特别是机械制造业，航空航天工业始终是数控机床的最大用户。在1946年，成功的诞生了世界上第一天靠前台电子计算机，为以后人们进入信息社会奠定了基础，6年后，计算机技术应用到机床上，在美国诞生了靠前台机床,后来随着元器件的发展，产生了三个阶段，即1952年的靠前代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。在这之后的几年时间里，值得一提的是数控机床，我国研发了一种自动换刀装置的数控机床，但是这种机床刀具、零件的拆卸时间长，为此，开发了立式、卧式镗铣类加工中心，还有磨削加工中心、铣削加工中心。开发的加工中心及自主研发的数控机床大大提升了我国在机械制造业中的地位，但是还是落后于先进国家。在国际竞争日益激烈的今天，我国作为工业大国，数控技术在机械制造业中占有主导地位，是现代制造装备的核心，关系到国家战略地位，直接标志我国的综合国力水平。数控技术不但给制造业带来了革命性的变化，也标志着我国进入到了一个新的阶段，我们需不断自主研发数控车床，创新技术，紧跟数控技术的潮流，要把数控技术放在优先发展的地位上，这样才能赶上机械制造业发达的国家，才能让我们在国际竞争中有一席之地。1.2数控车床在国内外发展现状我国的数控技术近几十年来，从产品种类，机床类型，质量和产量上都得到了很大的发展，利用国外先进元部件、数控系统的配套、开始能自行设计制造多轴联动加工的数控机床，目前数控技术在集成化的基础上，通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提升。缩小了世界先进技术的差距。数控机床作为数控技术的代表，它的技术范围可以覆盖到很多领域，如机械制造技术，传感器技术，自动控制技术等，数控技术的开发推动着我国机械制造行业又进入到一个新的阶段。但对关键技术的适用，还是要依靠国外的先进技术，不能独立发展，我国长期以来都缺少一个技术培训的质量体系，使得懂这门技术的人少之又少，又缺乏自主研发能力，在质量，精度，性能方面与国内外相比水平大大落后于其他国家。虽然中国在这几十年来，数控技术从无到有，从NC到CNC,经过多年的发展，积累了一些经验，但是我们站在国际竞争的角度来看，国产数控机床还是存在一定问题，我们与领先于我国的发达国家相比还是有较大差距，我们应当看清形式，培训数控方面的人才，自主研发，制造属于我们的核心技术，积极推广，充分认识国产数控机床的不足，努力发展，充分创新，以缩短国与国之间的差距。第二章零件加工工艺分析2.1件1孔零件图图2-12.1.1尺寸精度的要求分析该零件由内孔、外圆、锥度、内螺纹、锥构成。重点保证：1.外圆尺寸φ46；2.内螺纹M27×1.5；3.长度尺寸；4.外圆尺寸φ46；5.锥度1:5。2.1.2加工工艺分析用三爪卡盘夹住毛坯φ50的一面，装夹20mm，车平右端面，用φ20的钻头钻孔。用内镗刀和内螺纹刀对刀，粗加工内孔φ27，长46；锥度1：5，长17，并完成倒角加工，保留0.5mm余量，精车内孔φ27，长46；锥度1.5，长17，保证尺寸精度，加工内螺纹M27×1.5,并检验；将30°外圆车刀对刀，粗车外圆φ46，长23，留0.5mm余量，精车外圆φ46，长23，保证尺寸；掉头装夹，夹住φ46的另一面，留长20mm，车端面，保证总长46，将30°外圆车刀对刀，粗车外圆φ46，长23，留0.5mm余量，精车外圆φ46，长23，保证尺寸；拆卸工件。2.2件2孔零件图图2-22.2.1尺寸精度的要求分析该零件由外圆、圆角、外螺纹、内沟槽、内孔、锥构成。重点保证：1.外圆尺寸φ20、φ36、φ46；2.外螺纹M27×1.5；3.内孔φ24；4.锥度1:5。2.2.2件2轴加工工艺分析用三爪卡盘夹住毛坯φ50mm的一面，装夹25mm，车平右端面，用30°外圆车刀、外螺纹刀、内沟槽刀对刀，粗加工外圆φ20mm，长20mm；φ27mm，长43mm；外圆φ36，长58mm，外圆φ46mm，长61mm，保留0.5mm余量；精加工外圆φ20mm，长20mm；φ27mm，长43mm；外圆φ36mm，长58mm；外圆φ46mm，长61mm，保证尺寸，加工外螺纹M27×1.5，并检验，再与件1内螺纹配合，拆卸。调头装夹，用三爪卡盘夹住φ20mm的表面，装夹20mm，用φ20的钻头钻孔，车平左端面，保证总长90mm，将内镗刀，30°外圆车刀对刀，粗加工外圆φ46mm，长31mm，锥度1：5，并完成倒角加工，保留0.5mm余量；精加工外圆φ46mm，长31mm，锥度1.5，保证尺寸。2.3件3孔零件图图2-32.3.1尺寸精度的要求分析该零件由内螺纹、外圆、锥、椭圆构成。重点保证：1.外圆尺寸φ20、φ36、φ46；2.外螺纹M27×1.5；3.内孔φ24；4.锥度1:5；5.椭圆长半轴35，短半轴23。2.3.2件3孔加工工艺分析用三爪卡盘夹住毛坯φ50mm的一面，装夹20mm，车平右端面，用φ20的钻头钻孔，用内镗刀对刀，粗加工内孔φ27mm，长46mm；锥度1：5，长23mm，并完成倒角加工，保留0.5mm余量，精车内孔φ27mm，长46mm；锥度1：5，长23mm，保证尺寸精度，加工内螺纹M27×1.5,并检验，与件2配合；将30°外圆车刀对刀，粗车外圆φ46mm，长23mm，留0.5mm余量，精车外圆φ46，长23，保证尺寸；掉头装夹，夹住φ46mm，长20mm，车端面，保证总长46mm，将30°外圆车刀对刀，加工椭圆，保证尺寸，卸下工件。第三章加工方案的确定3.1设备、刀具、夹具、量具、毛及冷却液的选择3.1.1机床的选择数控机床对零件的加工起着重要的作用，数控机床较好地解决了单件、复杂、精密的加工问题，节约了加工时间，且数控机床的加工精度得到了保障。数控机床只需根据零件图纸进行工艺分析，确定零件加工的工艺路线、工步顺序、切削用量等工艺参数，在面板中输入程序，模拟刀具路径图，就能完成对零件的加工。我采用的大连CKA6140系统的机床，除了对它有很深的了解和熟练操作之外，主要的原因是它能通过简单的指令做复杂的切削加工。根据零件图分析，该零件是一个轴套类零件，根据轴套类零件的加工特点，我选择数控车床加工，整个零件图包括螺纹，台阶，锥等外形，因为整个零件图都是轴类零件，且零件的表面尺寸精度较高，这些都是在普车上无法完成的，所以我使用的是CKA6140系统数控车床来加工，因为这个机床可以通过一些简单的G代码，能完成零件和刀具的自动补偿，从而消除系统误差。图3-13.1.2刀具的选择在编制程序时，刀具的选择是加工工艺中重要的内容之一，首先应根据毛坯的材料选择耐用度合适的刀具，而且直接影响工件的加工的表面质量。由于数控机床加工精度高，零件装夹次数较少，选用数控刀具时，首先要优先选择标准刀具，本课题我选用的刀具如下：表3-1序号刀具号刀具名称刀具规格刀具材料备注1T0101外圆车刀35°硬质合金粗加工、精加工外轮廓2T0202镗刀/硬质合金粗加工、精加工内轮廓3T0303外螺纹车刀、内螺纹刀/硬质合金加工外螺纹、加工内螺纹4T04044mm外槽刀、3mm内槽刀/硬质合金加工外切槽、加工内切槽5/Φ20mm麻花钻/高速钢钻孔6T0404端面车刀90°硬质合金加工端面图3-2图3-33.1.3夹具的选择机床夹具是机床上用以装夹工件和引导刀具的一种装置。数控加工中对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的刚度和精度；二是夹具应有可靠的定位基准。其特点是结构紧凑，方便。本次设计选用的是圆棒料，所以采用的夹具是三爪卡盘。三爪卡盘能快速找准中心，节约时间，夹持范围大，可以随时拆卸等特点。图3-43.1.4量具的选择量具应从工艺性和测量精度两方面进行选择。量具的误差会直接造成测量的误差，所以在选用量具时，应该首先保证测量的准确性，如果量具有误差，将会导致测量的错误，直接造成工件的报废。选择量具时，不仅要考虑毛坯的大小、表面粗糙度及结构等，还应根据零件的加工方法使用合适的。根据本次设计零件的结构、公差、表面粗糙度、形状应尽量选用通用量具，如游标卡尺、千分尺等；结合本次零件图，我选用以下量具进行测量：表3-2序号名称规格分度值用途1游标卡尺0-150mm0.02测量外径和度2外径千分尺25-50mm0.01测量外径3通规、止规M24×1.5/测量外螺纹4直尺150mm1mm测量毛坯长度5塞规25-50mm0.01测量内螺纹图3-53.1.5毛坯的选择数控加工中选择合适的毛坯，对零件的加工和零件的表面粗糙度起着关键作用，选择合适的毛坯主要是取决于毛坯材质、材料的工艺性、加工的结构性。因为这次的加工是轴类零件，我选择的材料是45钢，45钢经过调质处理后零件具有良好的综合力学性能。本次设计根据零件图的技术要求，选用1根直径φ50mm，长度100mm的圆棒料，2根直径φ50mm，长度50mm的圆棒料。3.1.6冷却液的选择冷却液在是数控加工中必不可少的，机床在高速运转中，刀具和工件摩擦会产生大量铁屑，这些铁屑温度较高，容易划伤刀具工件表面，冷却液能带走切削过程中产生的切削热，还能提高零件的加工精度。冷却液的主要作用有：润滑、冷却、清洗、防锈等，合理选择冷却液可以降低表面粗糙度，减少刀具磨损，从而改善工件质量。常用的冷却液有水溶液，乳化液，切削油，本次课题做的零件材料是45钢，我采用的乳化液，因为乳化液的成本较低，具备一定的润滑性和防腐蚀性，易于冲洗，还具备一定的防锈性能。3.2切削参数的选择3.2.1切削用量的选用原则切削用量是指切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap三者的总称。切削用量的的选择包括确定工序的背吃刀量ap、进给量f、切削速度Vc，以及刀具耐用度。合理的选择切削参数，不但能提高机床的切削速度，还会影响机床的加工精度。刀具是影响切削用量的重要因素:一般粗加工的话选用刀具适合的耐用度，切削的深度要大些，进给量也应该大些，并减小切削速度，这样排屑较好，并减少了刀具磨损。此外，在精加工时，应该尽量避开积屑瘤产生的区域，以免对加工零件产生难度。精车时，加工精度和表面粗糙度较高，加工余量不大且需要较高的转速，因此选择精车切削用量时，应该选用较小的背吃刀量和进给量，此时应该重点保证零件表面的粗糙度。在刀具材料和切削参数都确定的情况下，尽可能提高切削速度，这样既保证了零件的加工精度，又减少了刀具磨损。表3-3车削切削用量选取参考表——外圆车削背吃刀量选择表3.2.2背吃刀量ap的确定1.背吃刀量ap是指已加工表面与待加工表面间的垂直距离。2.背吃刀量根据加工余量确定，在粗加工时应尽可能切去全部加工余量，当零件精度要求较高时，应考虑留出精车余量。背吃刀量的计算方法：外圆柱表面车削的背吃刀量：ap=(dw-dm)/2(mm)式（3-1）式中——dw是待加工表面——dm是已加工表面①粗加工ap=2mm②精加工ap=0.5mm③切槽ap=1.5mm④螺纹ap=0.5mm图3-63.2.3进给量f的确定进给量是指工件和刀具每旋转一周，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。粗加工时，由于零件的表面粗糙度高，对此没有较高要求，所以选择较大的进给量去切削，最好在粗加工时，一刀切削掉大部分余量，在刀具的耐用度高的情况下，适当调节粗加工时的转速。在粗加工时留有适当余量，精加工时，就按规定的表面粗糙度要求选择适当的进给量切削，尽可能提高转速。在零件加工过程中，进给量f增大后，工件的切削温度会迅速提高，会加快刀具磨损，所以进给量f对刀具会产生直接的损害，尤其在粗加工时，刀具须切削大量铁屑，如没有选择适当的刀具，会致使刀具断裂，也可能会划伤工件。所以在选用进给速度时，有以下原则：进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应；在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度；在切断、切削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。在工件的加工质量得到保证时，可以适当提高进给速度。粗车时一般取f=0.3~0.8mm/r，精车时常取f=0.1~0.3mm/r，切断f=0.05~0.2mm/r。图3-73.2.4切削速度Vc的确定金属切削过程中，刀具相对于工件的瞬间移动速度，通常以Vc表示。切削速度Vc计算公式：Vc=π*d*n/1000（式3-2）式中——π是圆周率，取3.14；——d是工件直径或刀具直径，单位是：毫米；——n是转速，单位是：转/分。在加工中，切削线速度Vc越大，转速越高，工件直径越大。粗加工时零件的表面精度不高时，须采用较低的切削速度，精加工时零件的加工精度较高时，宜采用较高的切削速度。切削用量对零件精度、表面粗糙度的影响对零件精度、表面粗糙度的分析，为提高零件的粗糙度，避免刀具在切屑过程中磨损及发生断裂。进给量必须选择得当，否则会给工件的精度造成直接损害。在三要素中，首先应该确定的是吃刀量，在吃刀量和进给量确定后，在保证刀具的耐用度的前提下，确定合理的切削速度。3.2.5主轴转速的确定n=1000Vc/πd（式3-2）式中——Vc是切削速度；——π是圆周率，取3.14；——d是工件直径或刀具直径，单位是：毫米。由于每把刀的耐用度不一样，所以在加工零件时要根据机床的功率，毛坯的材质选用适当的转速，以免刀具磨损发生断裂。在粗加工时，刀具要切削大量铁屑，且进给量大，一般用低一点的转速，在精加工时，要选用较高的转速，保证零件的表面粗糙度。再而根据工件加工的部分，如螺纹和槽。以下是我本次设计中用的转速，不同的加工用不同的转速。1.粗加工:n=1000r/min2.精加工:n=1200r/min3.外切槽：n=500r/min4.螺纹加工n=800r/min第四章程序的编制4.1程序4.1.1孔零件右端加工程序（件一)程序段号加工程序程序说明O0301;程序名称M3S800;主轴转速T0202；刀具号G0X20Z2；快速定位G71U1R0.5；内孔粗加工循环指令G71P1Q2U0.5W0F0.3；N1N1G1X46F0.1；Z0；G2X34.2Z-6R6；G1X29.6Z-23；X22.5C1.5；N2N2Z-48；G0Z100；快速退刀X100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S1000；主轴转速T0202；刀具号G0X20Z2；快速定位G70P1Q2；内孔精加工指令G0Z100；快速退刀X100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S800；主轴正转T0303；刀具号G0X20Z2；快速定位G92X25.8Z-8F1.5；内螺纹循环加工指令X26.1；X26.5；X27；X27；G0Z100；快速退刀X100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S800；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G71U1R1；外圆粗加工循环指令G71P3Q4U0.5W0F0.3；N3N3G1X46F0.1；Z0；N4N4Z-23；G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S1000；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G70P3Q4；外圆精加工指令G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M30；程序停止4.1.2孔零件左端加工程序(件一）程序段号加工程序程序说明O0302；程序名M3S800；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G71U1R1；外圆粗加工循环指令G71P1Q2U0.5W0F0.3；N1N1G1X46F0.1；Z0；N2N2Z-23；G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S1000；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G70P1Q2；外圆精加工指令G0X100；快速退刀Z100；；M5；主轴停转M30；程序停止4.1.3轴零件右端加工程序（件二）程序段号加工程序程序说明O0301；程序名M3S800；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G71U1R1；外圆粗加工循环指令G71P1Q2U0.5W0F0.3；N1N1G1X0F0.1；Z0；G3X20Z-10R10；G1Z-20；X25.5C1.5；Z-43；X32；G3X36Z-45R2；G1Z-58；X43；N2N2X46Z-60；G0X100；快速退刀Z100；M5；；主轴停转M0；程序暂停N3S1000；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G70P1Q2；外圆精加工指令G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S800；主轴转速T0404；刀具号G0X52Z2；快速定位Z-43；外槽加工指令G1X23F0.1；X30；Z-42；X23；Z-43；X30；G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M0；程序暂停M5S800；主轴转速T0303；刀具号G0X52Z2；快速定位G92X26.5Z-40F1.5；外螺纹循环加工指令X26.1；X25.8；X25.5；X25.5；G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M30；程序停止4.1.4轴零件左端加工程序（件二）程序段号加工程序程序说明O0301；程序名M3S800；主轴转速T0202；刀具号G0X20Z2；快速定位G71U1R0.5；内孔粗加工循环指令G71P1Q2U-0.5W0F0.3；N1N1G1X24.6F0.1；Z0；X24Z-0.3；N2N2Z-20；G0Z100；X100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S1000；主轴转速T0202；刀具号G0X20Z2；快速定位G70P1Q2；内孔精加工指令G0Z100；快速退刀X100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S800；主轴转速T0101；刀具号G0X52Z2；快速定位G71U1R1；外圆粗加工循环指令G71P3Q4U0.5W0F0.3；N3N3G1X29.7F0.1；Z0；X34.2Z-16.5；G2X46Z-22.5R6；N4N4G1Z-34；G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S1000；主轴转速G0X52Z2；快速定位G70P3Q4；外圆精加工指令G0X100；快速退刀Z100；M5；主轴停转M30；程序停止4.1.5孔零件右端加工程序（件三）程序段号加工程序程序说明O0301；程序名M3S800；主轴转速T0202；刀具号G0X20Z2；快速定位G71U1R0.5内孔粗加工循环指令G71P1Q2U-0.5W0F0.3；N1N1G1X46F0.1；Z0；G2X34.2Z-6R6；G1X29.6Z-23；X22.5C1.5；N2N2Z-48；G0Z100；快速退刀X100；M5；主轴停转M0；程序暂停M3S1000；主轴转速T0202；刀具号G0X20Z2；快速定位G70P1Q2；内孔精加工指令