數(shù)控畢業(yè)論文---軸類零件數(shù)控加工工藝設計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題目 軸類零件數(shù)控加工工藝設計 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　班 級 </p><p>　　專 業(yè) 數(shù)控技術專業(yè) <

2、;/p><p>　　分 院 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　2012 年 12 月 2 日</p><p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>

3、;　　目 錄1</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p><b>　　前 言3</b></p><p>　　第一章 零件的分析4</p><p>　　1.1分析零件圖樣4</p><p><b>　　1.2

4、確定毛坯5</b></p><p>　　1.3 工藝規(guī)程設計6</p><p>　　1.3.1 加工方法的選擇7</p><p>　　1.3.2 加工路線的確定9</p><p>　　第二章 工藝設備的選擇12</p><p>　　2.1 機床的選擇12</p><p>

5、　　2.2量具與輔助用具的選擇13</p><p>　　2.3 刀具的選擇13</p><p>　　2.4 刀具表14</p><p>　　第三章 切削用量的選擇16</p><p>　　結 論27</p><p><b>　　參考文獻27</b></p><

6、;p><b>　　致謝語28</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，數(shù)控加工技術對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質量和檔次，縮短生產(chǎn)周

7、期和提高市場競爭能力。而對于數(shù)控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產(chǎn)品。</p><p>　　本文根據(jù)數(shù)控機床的特點，針對具體的零件，進行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序

8、編制。通過整個工藝的過程的制定，充分體現(xiàn)了數(shù)控設備在保證加工精度，加工效率，簡化工序等方面的優(yōu)勢。</p><p>　　【關鍵詞】 工藝分析　加工方案　進給路線　控制尺寸</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在機械加工工藝教學中，機械制造專業(yè)學生及數(shù)控技術專業(yè)學生都要學習數(shù)控車床操作技術。讓學生了解相關工種的先進

9、技術，同時培養(yǎng)工作崗位的前瞻性；在講授數(shù)控知識的同時，必須要求學生掌握基本的機械加工工藝，增強系統(tǒng)意識，理解手動操作與自動操作之間的聯(lián)系，真正把學生培養(yǎng)成為適應各種工作環(huán)境和崗位的多面手。數(shù)控車工基礎工藝理論及技能有機融合，包括夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準定位等，分類敘述了車床操作、數(shù)控車床自動編程仿真操作、數(shù)控車床編程與操作的初、中級內容。以機械加工中車工工藝學與數(shù)控車床技能訓練密切結合為主線，常用量具識讀及工

10、件測量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展示了數(shù)控車工必須掌握的知識和技能的訓練途徑。對涉及與數(shù)控專業(yè)相關的基礎知識、專業(yè)計算，都進行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實、技能扎實的專業(yè)技能型人才。</p><p>　　本文以與切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結合數(shù)控加工的特點，分別進行工藝方案分析，機床的選擇，刀具加工路線的確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以指

11、導生產(chǎn)的工藝文件。在整個工藝過程的設計過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準、剛性好，合理選用刀具和切削參數(shù)，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。最終形成的工藝文件要完整，并能指導實際生產(chǎn)。</p><p><b>　　第一章 零件的分析</b></p><p>

12、<b>　　1.1分析零件圖樣</b></p><p>　　零件的結構工藝性是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性，即所設計的零件結構應便于成形，并且成本低，效率高。</p><p><b>　　零件圖紙的工藝分析</b></p><p><b>　　如圖所示</b></p

13、><p><b>　　零件結構分析</b></p><p>　　由圖我們可知，本零件上由圓柱面、內孔、內圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質量要求都很高</p><p>　　該零件重要的徑向加工部位有mm圓柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）、圓柱段（表面粗糙度Rɑ

14、=1.6µm）、R6mm圓弧與R20mm圓弧相切過渡區(qū)、的內孔（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）、長徑比為1：2的內錐（小端直徑為、M20x2-6g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為Rɑ=3.2µm）。零件符合數(shù)控加工尺寸標注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為45鋼，毛胚為ф50mm*130mm</p><p><b>　　1.2確定毛坯 </b></p>

15、<p><b>　　1）.材料的分析</b></p><p>　　該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大。工件材料的可切削性能。強度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機械性能都跟工件的材料有關。所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。45鋼的化學成分中含C0.42%～0.50%，Si0.17%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P ≤0.035%，S≤0.035%，Cr≤0.25

16、%，N≤0.25%,Cu≤0.25%.45鋼在進行冷加工時硬度要求，熱軋鋼，壓痕直徑不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火鋼壓痕直徑不小于4.4，布氏硬度不小于187HB，45鋼的機械性能：δs≥335Mpa，δb≥600Mpa，∮≥40％，Ak≥47J。45鋼相對切削性硬質合金刀具1.0，高速鋼刀具1.0，45鋼經(jīng)濟合理對加工刀具的要求也合理，45鋼用途廣泛，主要是用來制造汽輪機、壓縮機，泵的運動零件制造齒輪、軸活塞銷等零件。根

17、據(jù)以上數(shù)據(jù)適合該軸的加工。</p><p><b>　　2）.毛坯的分析</b></p><p>　　軸類零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。</p><p>　　鍛件：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質零件不宜用自由鍛。</p><p>　

18、　鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。</p><p><b>　　鋼質零件的鍛造毛</b></p><p>　　坯，其力學性能高于鋼質棒料和鑄鋼件。根據(jù)該軸零件的結構形狀和外輪廓尺寸，所以采用鍛件。</p><p>　　本零件的毛坯宜采用鍛件，由棒料鋸割，模鍛毛坯至Φ40X425mm,使鋼材經(jīng)過鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件

19、與毛坯的比重，減少材料消耗</p><p>　　1.3 工藝規(guī)程設計</p><p>　　小批量生產(chǎn)條件編程，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，調質處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra6.3，毛胚尺寸ф50mmx130mm。</p><p><b>　　加工難點及處理方案</b&g

20、t;</p><p>　　分析圖紙可知，此零件對平面度的要求高，左端更有內輪廓加工，為提高零件質量，采用以下加工方案：</p><p>　　1. 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。</p><p>　　2.在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。</p><

21、;p>　　3.零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數(shù)值。</p><p>　　4.本設計圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工加工方案，并且在精加工的時候將進給量調小些，主軸轉速提高。</p><p>　　5.螺紋加工時，為保證其精度，在精車時選擇改程序的方法，將螺紋的大徑值減小0.18-0.2mm，加工螺紋時利用螺紋千

22、分尺或螺紋環(huán)規(guī)保證精度要求。</p><p>　　選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度</p><p>　　1.3.1 加工方法的選擇</p><p><b>　　確定裝夾方案</b></p><p>　　在數(shù)控車床上工件定位安裝的基本原則與普通機床相同。工件的裝夾方法影響工件的加工精度和效率，為了充分發(fā)揮數(shù)控

23、機床的工作特點，在裝夾工件時，應考慮以下幾種因素：</p><p>　　1.盡可能采用通用夾具，必須時才設計制造專用夾具；</p><p>　　2.結構設計要滿足精度要求；</p><p>　　3.易于定位和裝夾；</p><p>　　4.易于切削的清理；</p><p>　　5.抵抗切削力由足夠的剛度；</p&

24、gt;<p>　　使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓，確定零件伸出合適的長度（應將機床的限位距離考慮進去）。零件需要加工兩端，因此需要考慮兩次裝夾的位置，考慮到左端的Φ38mmx35mm的臺階可以用來裝夾，因此先加工左端，然后調頭夾住Φ38mmx35mm的臺階加工右端。 </p><p><b>　　定位基準</b></p><p>　　工件的定位與基

25、準應與設計基準保持一致，應防止過定位，對與箱體工件最好選擇“一面兩銷”作為定位基準，定位基準在數(shù)控機床上要仔細找正。</p><p>　　由于這個工件是個實心軸，末端要鏜一個30的錐孔，因軸的長度不是很長，所以采用工件的右端面和48的外圓作定位基準，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中心為工件坐標的原點，對刀點在（100.100）處。</p><p>　　由于此零件全部表面都需加工，

26、應選用外圓及一端面為粗基準，然后通過“互為基準的原則”進行加工。遵循“基準重合”的原則。加工左端時選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面，加工右端時選擇在Φ38 mm外圓柱段的表面，以體現(xiàn)定位基準是軸的中心線。</p><p>　　1.3.2 加工路線的確定</p><p>　?、傧却趾缶?先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。</p><p>　

27、　②先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊 固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進行。</p><p>　?、巯让婧罂?對于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具的磨損

28、，同時也給孔加工帶來方便。</p><p>　?、芑嫦刃?用作精基準的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工</p><p>　　此零件的的加工順序如下：</p><p>　　1 工序Ⅰ 車左端面，將毛坯車為127mm的棒料</p>&

29、lt;p>　　2.工序Ⅱ 左端面打中心孔 選用Φ5mm的中心鉆（手動鉆孔）</p><p>　　3.工序Ⅲ 左端鉆孔（鉆Φ20mm深-32mm的孔）手動鉆孔</p><p>　　加工孔Φ20mm，刀具選用硬質合金鉆頭，直徑為20mm，使用切削液位乳化液?！稒C械加工工藝手冊》</p><p>　　1)確定進給量f，由于孔徑較大，故采用數(shù)控車床CK6132A,

30、 查得f=0.26～0.40mm/r，選擇f=0.35mm/r。</p><p>　　2）鉆頭磨鈍標準及刀具壽命，根據(jù)表查得鉆頭的磨鈍標準為0.8～1.2mm，壽命為T=75min。</p><p>　　3）鉆孔速度v， =14，zv=0.25，xv=0，yu=0.4，m=0.125</p><p>　　由表3.4-7知，鉆孔速度的修正系數(shù)， =0.88

31、</p><p><b>　　=0.75</b></p><p>　　查Z535型鉆床取n=195r/min，實際切削速為v=16r/min。</p><p>　　鉆頭走刀路線如下圖：</p><p>　　4.工序Ⅳ 粗、精車左端內孔至要求尺寸</p><p>　　5.工序Ⅴ 粗、精車零件左端

32、面各部、倒角</p><p>　　6.工序Ⅵ 調頭車右端面將零件車至要求尺寸進給路線如圖1。</p><p>　　7.工序Ⅶ 調頭粗、精車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋</p><p>　　第二章 工藝設備的選擇</p><p><b>　　2.1 機床的選擇</b></p><p&g

33、t;　　數(shù)控車床能對軸類或盤類等回轉體零件自動地完成內外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟型數(shù)控車床，一般采用步進電動機形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床機構簡單，價格相對較低，這類車床設置三爪自定心卡盤、普通尾座或數(shù)控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件。根據(jù)主軸的配置的要求選擇臥式數(shù)控車床。數(shù)控車床具有加工精度高，能做直線和圓弧插補，數(shù)控車床剛性良好，制造和對刀精度高，能方

34、便和精確地進行人工補償和自動補償，能夠加工尺寸精度要求較高的零件。能加工輪廓形狀特別復雜的表面和尺寸難于控制的回轉體，而且能比較方便的車削錐面和內外圓柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產(chǎn)效率。所以對加工時非常有利的。</p><p>　　2.2量具與輔助用具的選擇 </p><p>　　常用測量工具：游標卡尺，千分尺，百分表，固定量具</p><p>　　量具使用得

35、是否合理，不但影響量具本身的精度，且直接影響零件尺寸的測量精度，甚至發(fā)生質量事故，對國家造成不必要的損失。所以，我們必須重視量具的正確使用，對測量技術精益求精，務使獲得正確的測量結果，確保產(chǎn)品質量。</p><p><b>　　2.3 刀具的選擇</b></p><p>　　數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直

36、接影響加工質量。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 </p><p>　　在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具

37、的排列順序。一般應遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆 ；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。</p><p>　　本零件的加工，(1) 選用φ5mm中心鉆鉆削中心孔。用ф20mm的鉆頭加工左端的孔，(2) 粗車及平端面選用3

38、5°硬質合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，選Kr´=35°。</p><p>　　(3)為減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)，精車和車螺紋選用硬質合金60°外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑，取re=0.15～0.2mm 。</p><p>　　刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設計中的重要內容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床的加工效

39、率、而且還影響加工質量。選擇刀具通?？紤]機床的加工能力、工序內容、工件材料等。</p><p>　　與傳統(tǒng)的車削方法相比，數(shù)控車削對刀具的要求較高。不僅要求精度高、鋼度好、耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。</p><p><b>　　2.4 刀具表</b></p><p>　　

40、第三章 切削用量的選擇</p><p>　　數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。</p><p>　　1）、主軸轉速的

41、確定</p><p>　　主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，考慮工件材料為45鋼，刀具材料為硬質合金鋼，粗加工選擇轉速500r/min,精加工選擇1000r/min車削外圓，考慮細牙螺紋切削力不大，采用400r/min來車螺紋，而內孔由于剛性較差，采用粗車600 r/min，比較容易達到加工要求，切槽的切削刀較大，采用350 r/min更穩(wěn)妥。</p>

42、<p>　　2）、進給速度（進給量）F(mm/r，mm/min)的選擇</p><p>　　進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，</p><p>　　粗加工時，由于對工件的表面質

43、量沒有太高的要求，這時主要根據(jù)機床進給機構的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等因素來選取進給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進給速度。進給速度Vf可以按公式Vf =f×n計算，式中f表示每轉進給量，粗車時一般取0.3～0.8mm/r；精車時常取0.1～0.3mm/r；切斷時常取0.05～0.2mm/r。</p><p>　　應選擇較

44、低的進給速度，得出下表</p><p><b>　　3）、背吃刀量確定</b></p><p>　　背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量。本例中，背吃刀量的選擇大致為</p><p>　　總之

45、，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能、相關的手冊并結合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。</p><p>　　切削用量對于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理的選擇切削用量，對零件的表面質量、精度、加工效率影響很大。</p><p>　　切削用量的選擇方法：粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。精車時，對加工

46、精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，應著重考慮如何保證加工精度，且在此基礎上如何提高加工效率。因此，要求精車時應選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。</p><p><b>　　零件加工程序</b></p><p><b>　　左端</b></p>&l

47、t;p><b>　　右端</b></p><p><b>　　結 論</b></p><p>　　本次的畢業(yè)設計，雖然時間不是太長，但卻讓我在作論文的這個過程中學到了很多的知識。通過此次設計使我感悟到了畢業(yè)設計的重要性和必要性，為我們能夠更好地邁入工作崗位做了充分的準備，是我從學生到技術人員轉變的重要過渡，因此我十分重視學校給我提供

48、的這次學習和鍛煉的機會。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?）數(shù)控加工工藝基礎，主編：潭嶺 ，重慶大學出版社；</p><p>　?。?）數(shù)空機床編程，主編：杜國成，北京 機械工業(yè)出版社；</p><p>　?。?）現(xiàn)代機械制造工藝，主編：陳錫渠，北京 清華大學出版社；</p&g

49、t;<p>　?。?）數(shù)控機床加工工藝，主編： 華茂發(fā)，北京 機械工業(yè)出版社；</p><p>　　（5）公差配合與測量技術，主編： 姚云英，北京 機械工業(yè)出版社；</p><p>　　（6）機械設計基礎，主編： 胡家秀，北京 機械工業(yè)出版社；</p><p>　?。?）金屬工藝學，主編： 萬德金，北京 機械工業(yè)出版社；</p><

50、p><b>　　致謝語</b></p><p>　　在畢業(yè)設計規(guī)定的時間內，我做了大量的咨詢和總結，收集了較大的技術資料。閱讀了大量的專業(yè)文獻，并將它們應用到了畢業(yè)設計當中，并在設計中進行了分析，研究。同時在整個設計過程中，得到了指導教師的專業(yè)知識及其它知識的講授，這將使我在以后的工作中有很大。感謝所有老師的幫助，讓我們的設計更加完美。在此，也非常感謝學院領導和系領導給予了我這次機會，

51、讓我得以施展自己所學，達到學以致用的目的。由于經(jīng)驗欠缺，不妥之處，懇請各位老師海涵并與予指正，以便于我以后更好的學習和工作，感謝老師給予我的指導。</p><p>　　非常感謝各位指導老師，沒有你們交給我們知識，我們是不可能完成這項畢業(yè)設計，非常感謝你們這幾年對我們的辛勤教導，你們不僅僅是傳授給我們了知識，更是教會我們技能，從而讓我們在這個社會上更好的立足，讓我們的人生更加豐富多彩，在這里我向你們致敬！?。?lt