轴类零件加工

河南质量工程职业学院 毕 业 设 计（论 文） 题 目轴类零件加工系 别机电工程系专 业机电一体化技术班 级09机电2班学生姓名谌鹏学 号02043093079指导教师常英丽定稿日期 2012年 3月 27日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）任务书班 级09级机电一体化2班学生姓名谌鹏指导教师常英丽设计（论文）题目轴类零件加工主要研究内容1、数控加工工艺内容的选举。2、数控加工工艺性分析。3、数控加工工艺线路的设计。主要技术指标或研究目标1）工件经加工后，各尺寸符合图样要求。2）工件经加工后，配合件要求符合图样要求。3）工件经加工后，表面粗糙度符合图样要求。基本要求1）正确执行安全技术操作规程。2）按企业有关文明生产规定，做到工作地整洁，工件、工具摆放整齐。主要参考资料及文献1 王爱玲.现代数控原理及控制系统.北京：国防工业出版社，20022 白恩远.现代数控机床伺服及检测技术. 北京 ：国防工业出版社，20053 王爱玲.现代数控机床实用操作技术. 北京：国防工业出版社，20054 吴安顺.数控加工机床. 北京：机械工业出版社，20055 王贵明.数控实用技术. 北京：机械工业出版社，20056 廖效果，朱启逑.数字控制机床. 武汉：华中理工大学出版社，20067 薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，20048 吴宗泽，罗圣国.机械设计手册.北京：高等教育出版社，1999轴类零件加工摘要： 随着着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程，该零件是具有椭圆、圆弧、斜度、外螺纹、凹槽、孔等特征的轴类零件，本文侧重于该零件的工艺分析、加工路线确定及加工程序的编制。并绘制零件图，加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。关键字：数控加工技术; 数控加工工艺与编程; 加工路线Abstract: With the rapid development of science and technology and economic competition is fierce，Mechanical products speed quickly，numerical control machining as the representative of the advanced productive forces，Machine and related industries in the field play an important role，Machinery manufacturing competition，Is the essence of the numerical control technology competition.The design is a typical parts of the class numerical control processing and programming,The parts of the ovals and circles, tilt and the thread, the tank, waiting for the parts of the characteristics of such.This article focuses on the part of the process of analysis, the line of processing the application processing and planning. Draw the map, and the parts of the road map. Use the parts of the code numerical control processing program and enclose a programmatic way to calculate the dimensions of the parts of the process of analysis of this thesis is of key and difficult.Key words: numerical control machining; numerical control processing and programming; the line of processing.目录前言61数控机床61.1数控机床的特点61.2数控机床的发展62关于该工件数控加工内容的选择，以及尺寸和形位精度处理72.1数控加工内容的选择72.2 加工路线的确定82.3关于坯料的下料方案的处理83数控工艺制定过程83.1工艺措施选择理由83.2工序划分原则使用说明83.3编程时有关数据及指令选取83.4夹具选用处理84设计内容84.1零件图工艺分析84.2确定加工顺序及进给路线95工艺措施的拟定105.1具体加工策划105.2 选择设备106 加工路线及进给路线106.1零件的加工顺序106.2进给路线107 刀具选择118数控加工刀具卡119主轴转速的选择1110数控工艺卡片1110.1 数控加工工序卡1110.2 数字处理1210.3 数控加工程序单1210.4 模拟加工14结 论15致 谢16参考文献17前言随着计算机技术的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。CAD/CAM技术自动加工的实现对社会产生了巨大的经济效益。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。此次毕业设计主要以灵活运用专业知识来解决实际生产中的问题为目的，通过所学知识对零件进行图纸分析、选定加工方案和使用数控设备进行零件加工，加强了对数控实际操作的能力分析1数控机床数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。1.1数控机床的特点数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点： 加工精度高，具有稳定的加工质量； 可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； 机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）； 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高1.2数控机床的发展随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从20世纪80年代开始起步，仍处于发展阶段。2关于该工件数控加工内容的选择，以及尺寸和形位精度处理2.1数控加工内容的选择数控加工前对工件进行工艺设计是必不可少的准备工作。无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件进行工艺分析拟定工艺路线、设计加工程序。因此，合理的工艺设计方案是编制加工程序的依据，工艺设计做不好是数控加工出差错的主要原因之一，往往造成工作反复，工作量成倍增加的后果。编程人员必须首先搞好工艺设计，再考虑编程。数控加工是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一。想要充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优质、高产、低耗，编程是关键，而在编制数控机床程序过程中，编程思想是关键中的关键，故在编制程序前必须有一个清晰的编程思想。当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并非其全部加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要对零件图样进行仔细分析，立足于解决难题、提高生产效率，注意充分发挥数控的优势，选择那些最适合、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容：(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工：(1)需要用较长时间占机调整的加工内容。(2)加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3)不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。数控机床作为一种高效率的设备，欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点，除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外，还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺，以得到最优的加工方案。2.2 加工路线的确定确定加工路线时，主要遵循以下几点原则:A加工路线应必须保证工件加工精度和表面粗糙度。B 应尽量缩短加工路线，以减少空行程时间，提高生产率。C 应尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以减少编程工作量。2.3关于坯料的下料方案的处理该零件坯料最优选择方案是取35150的45热轧，因为此次加工的零件为单件小批量生产，所以为便捷装夹，应在左端留出夹持端，此方案应在普通机床上现车外轮廓，后平端面。3数控工艺制定过程3.1工艺措施选择理由根据图样给定的尺寸，没有特别的精度要求。所以选取表面精度为8级精度，使用中等精度数控车床。为符合加工要求，所以选取35150的硬铝。为保证加工精度在上数控车床前现在普通车床完成外圆的准备加工，使之获得35的外圆。从而获得工件的回转轴线。根据走刀路线从右至左，所以选用三爪自定心卡盘夹持左端。3.2工序划分原则使用说明由于本零件加工内容不多，按安装次数划分工序，即以一次安装完成。3.3编程时有关数据及指令选取主轴转速为800r/min，粗车循环每次=3mm，主轴转速为400r/min切槽，切螺纹时转速为600 r/min。编程时主要用到的指令有：粗车循环G90，车倒角切槽G01，精车循环G01，车螺纹G92。3.4夹具选用处理由于本加工零件为对称轴类零件，采用三爪自定心卡盘，可自动定心，装夹方便，夹紧力较小，便于夹持外形规则的工件。4设计内容4.1零件图工艺分析图4-1零件图1、零件成型组成表面：零件有圆柱、螺纹、倒角等几部分组成，系数控加工可选的内容。（首先，数控车床效率高于普通车床，普通车床一来设备投入较少，二来对刀具的要求相对没那么高。数控车床的刀具要求较高，对编程及对刀的技术要求较高，但量产若配以合适的夹具效率可以是普车三倍以上。综合考虑，还是选择数控加工为宜。）2、通过对零件尺寸的圆锥面数字处理，该零件轮廓表达清晰、零件结构合理。3、尺寸精度保证:图形上尺寸均为IT8级，数控车床自身精度均可保证，编程时尺寸取基本尺寸即可。4、材料的选取:选用35 mm总长为150mm硬铝棒料，无热处理及硬度要求。材料切削加工工艺性良好。5、各成型表面连接复杂程度中等，加工连续时间不长，用一般硬质合金焊接刀具即可。4.2确定加工顺序及进给路线加工方案：1、在数控车床（前置刀架）上车外圆端面。2、加工中，从右向左。3、先车30.1100。4、车25.150轴段。5、车24.130。6、车倒角。7、精车2430和2550。8、车圆锥面。9、车30100。10、回换刀点，程序结束。5工艺措施的拟定5.1具体加工策划（1）图样上没有特别的精度要求，一般取表面精度为八级精度，使用中等精度数控CAK620即可，保证零件的要求，编程时不用平均值编程，直接用基本尺寸代入。（2）选取毛坯，为符合加工要求，取35*150的硬铝。（3）装夹方法：用三爪自定心卡盘夹持零件左端，并留有足够的夹持长度及切割长度，右端用顶尖固定。（4）定位基准：端面基准设为左端面，回转基准设为轴线；设计基准、定位基准与工艺基准三者要重和，以防止基准不要重合，影响加工精度;在相应加工之前基准端面要先行加工。综上所述，先平端面，加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料;然后把工件在数控车床上用三爪自定心卡盘夹持左端，并留有足够的夹持长度。5.2 选择设备数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。根据被加工零件的外形和材料等条件，选用数控车床（前置刀架）。6 加工路线及进给路线6.1零件的加工顺序先车平面，然后遵守由粗到精，从左到右（先近后远的加工原则）加工时从右到左粗车各面，粗车时留粗车加工余量0.1mm。6.2进给路线（1）数控车床（前置刀架）具有粗车循环及螺纹的自动加工功能，加工时依据程序去自动完成。循环加工时，依零件外轮廓引入段及延伸尺寸要足够。（2）对精加工，依零件外轮廓走刀一次完成精余量0.1的切除。7 刀具选择1. 粗车时循环车削轮廓粗车及平端面，选用91硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角Kr不宜太小，选kr=35，取刀杆直径D=2020mm。硬质合金焊接刀具。2. 切槽刀宽5mm深12mm3. 螺纹车刀8数控加工刀具卡表8-1数控加工刀具卡产品名称或代号带螺纹的轴零件名称带螺纹的轴零件图号A4序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T010191硬质合金右偏刀1粗车外轮廓表面，精车外轮廓表面和倒角2T0202切槽刀1切槽523T0303螺纹车刀1车螺纹M241.5编制审核批准共 页第 页9主轴转速的选择该零件的加工表面由圆柱、圆弧、等表面组成，因为工件材料为硬铝，尺寸较小。为保证表面精度的要求选取切削范围为：Vc=90120m/min。10数控工艺卡片10.1 数控加工工序卡表10-1数控加工工序卡单位名称河南质量工程职业学院产品名称或代号零件名称零件图号轴类零件带螺纹的轴XXX工序号程序编号夹具名称使用设备车间001XXX三爪自定心卡盘数控车床数控中心工步号工步内容(尺寸单位：mm)刀具号刀具、刀柄规格/mm主轴转速/r进给速度背吃刀量/mm备注1平端面120x20800300手动2从右到左粗车各面120x208003003自动3从右到左精车各面120x208001500.25自动4切槽25x12400300自动5车螺纹36003000.25自动10.2 数字处理1、将编程原点选在图形的最右端处，避免基准不重合时带来的误差，而且毋须进行尺寸链换算。2、由于精度要求不高，编程时直接用基本尺寸处理。10.3 数控加工程序单表10-2数控加工程序单零件号零件名称带螺纹的轴编制程序号O0001审核序号程序内容程序说明1O0001程序号2T0101换1号刀3S800 M03恒线速，主轴正转，速度为800r/min4G00 X40.0 Z2.0G94 X-1.0 Z0切端面5G90 X32.0 Z-100.0 F0.5X30.1X27.0 Z-50.0X26.0X25.1X24.1 Z-30.0G90循环切削毛坯成阶梯状6G00 X22.0 Z0G01 Z-30.0X25.0Z-50.0X30.0 Z-80.0Z-100.0精车7X40.0起刀8G00 X100.0 Z100.0回换刀点9T0202换2号刀10S400 M03恒线速，主轴正转，速度为400r/min11G00 X30.0 Z-30.0刀具运行至该点12G01 X20.0切槽13G04 X0.5刀具停留0.5秒14G01 X30.0起刀15G00 X100.0 Z100.0回换刀点16T0303换3号刀17S600 M03恒线速，主轴正转，速度为600r/min18G00 X25.0 Z2.0循环车螺纹的起点19G92 X23.45 Z-25.0X22.87X22.10X22.01循环车螺纹20G00 X100.0 Z100.0回换刀点21M05M30主轴停转，程序结束并返回程序开头10.4 模拟加工图10-1模拟加工结 论毕业设计是我们三年来所学知识的一次总结和运用 ，是对我们自身能力的一次考验和锻炼，从选择毕业设计题目到设计的实现，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间完成的倾注心血和精力最多的一次任务。通过本次设计，我对所学的知识进行过系统的训练，很好把理论和实际联系,并和具体项目、课题相结合，围绕了二维制图、工序卡和数控编程以及各种资料的查询，使我懂得了了我所要学习的并不仅仅是单纯的理论知识，要学的是自己的独立设计与操作，所以我需要随时查阅各种文献资料，设计手册，并且通过自己对课题的理解，进行分析，判断优劣，这样来，我各个方面都得到了锻炼，丰富了经验，这就是这次毕业设计我得到的最大收获。回顾这几个月的时光，其实过的挺快，对我们来说，我们懂得的知识还很有限，要这方便有所提高，我们还需在基础理论上下功夫，以理论联系实际，才能使我们的知识有一个量变到质变的飞跃。我们大学的学习主要是学习理论知识，毕业设计和以往的课程学习就有很大的不同。以往的学习中我们是被动的，有规定的上课时间，使用规定的教材，学习规定的内容，从不会想着去创新，去实践，而在毕业设计课程中，我们却不用按着固定的思想走，从课题的选择到最终论文的完成，我们都跟着自己的思想走，遇到问题时可以请教老师，但老师绝不会刻意的要求我们做什么，她只会向我们讲解我们不懂得内容，而不会把他的思想强压在我们身上，这样给了我们很好的锻炼机会。对于我们来说，最终的结果固然重要，但是毕业设计的过程更为重要。以后的学习道路还很长，人生就是在不断地学习中提高自己的，而毕业设计也给了我们自信，让我们相信以后会做得更好。也许这份设计并不是很完美,但在这次毕业设计过程中所学到的东西我却终身受益，在以后的道路的，我会不断的吸取和积累经验，争取做得更好。致 谢在忙碌了几个多月后，终于完成了本设计课题的各项任务。经过这次毕业设计，增强了我的自学能力和收集使用资料的能力，同时全面系统地巩固和总结大学四年来所学的专业知识。在设计期间，为了更好地完成设计任务，提高设计质量，我花费了大量的时间收集和消化与本设计相关的资料，总结前人从事数控机床以及加工中心的自动换刀系统开发研究和实践经验。吸收国内外科技工作者的研究成果，同时考虑我国的现状和国情。在老师的的指导下，设计了一种可行的结构方案。通过这次毕业设计，我更好的把三年来所学的知识进行了综合、巩固，加深了对所学专业知识的理解，同时还接触了一些在原来知识基础上更为深层的知识。当然，也使我体味到设计工作是一项艰苦任务，必须具备吃苦耐劳的精神。总之，这次毕业设计使我受益匪浅，为我将来工作打好了良好的基础。在这次毕业设计的过程当中，我的指导老师常英丽老师一直给予的细心指导，还有同学在提供帮助，在此表示衷心的感谢.。由于本人知识面较窄，又缺乏实践经验，加上时间仓促，设计中难免出现错误或不足之处，还望各位老师和同学批评指正，我将不胜感激。参考文献1 王爱玲.现代数控原理及控制系统.北京：国防工业出版社，20022 白恩远.现代数控机床伺服及检测技术. 北京 ：国防工业出版社，20053 王爱玲.现代数控机床实用操作技术. 北京：国防工业出版社，20054 吴安顺.数控加工机床. 北京：机械工业出版社，20055 王贵明.数控实用技术. 北京：机械工业出版社，20056 廖效果，朱启逑.数字控制机床. 武汉：华中理工大学出版社，20067 刘长青.机械制造课程设计指导.武汉：华中科技大学出版社，20078 刘长青.机械制造技术.武汉：华中科技大学出版社，20059 赵瑾.互换性与测量技术基础.武汉：华中科技大学出版社，200610 姜全新.机械制图.武汉：华中科技大学出版社，200511 蔡南武.机械设计基础.武汉：华中科技大学出版社，200512 李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，200413 薛源顺.机床夹具设计.北京：机械工业出版社，200414 吴宗泽，罗圣国.机械设计手册.北京：高等教育出版社，199915 丁树模.机械工程学. 北京：机械工业出版社，2005河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表一（指导教师用）班级：机电一体化2班 姓名：谌鹏 学号：02043093079评价内容具 体 要 求分值评分调查论证能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。10实验方案设计与实验技能能正确设计实验方案，独立进行实验工作。20分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。20工作量与工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。20质 量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。20创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）评审表二（评阅人用）班级：机电一体化2班 姓名：谌鹏 学号：02043093079评价内容具体要求分值评分资料利用查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。50工作量、难度工作量饱满，难度较大。25创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。10成 绩100评阅人评语： 评阅人签名： 年 月 日注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。 河南质量工程职业学院毕业设计（论文）答辩情况记录（答辩委员会或答辩小组用）班级：机电一体化2班 姓名：谌鹏 学号：02043093079答 辩 题 目对学生回答问题的评语正确基本正确经提示回答不正确未回答答辩委员会（或小组）评语：成绩： 答辩负责人签名： 年 月 日河南质量工程职业学院毕业设计（论文）总成绩评定表班级机电一体化2班姓名谌鹏学号 02043093079设计（论文）题目轴类零件加工成 绩指导教师评分评阅人评分答辩评分总成绩系毕业设计（论文）领导小组审核意见：小组组长签名：年 月 日注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。