零件三數(shù)控加工工藝課程設計

1、<p>　　數(shù)控加工工藝與裝備課程設計</p><p><b>　　設計說明書</b></p><p><b>　　題目</b></p><p>　　軸 類 零 件 加 工</p><p>　　班 級 </p><p>　　姓

2、名 </p><p>　　組 別 </p><p>　　學 號 </p><p>　　成 績</p><p>　　指 導 老 師 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 任

3、務書……………………………………………3</p><p>　　第二章 設計內(nèi)容…………………………………………4</p><p>　　一、零件圖分析……………………………………4</p><p>　　二、工藝措施的擬定………………………………8</p><p>　　三、加工路線及進給路線…………………………10</p><

4、;p>　　四、刀具選擇………………………………………13</p><p>　　五、數(shù)控加工刀具卡………………………………14</p><p>　　六、切削用量的選擇………………………………15</p><p>　　第三章 數(shù)控工藝卡片……………………………………17</p><p>　　一、數(shù)控加工工序卡………………………………17&

5、lt;/p><p>　　二、數(shù)字處理………………………………………18</p><p>　　三、數(shù)控加工程序單………………………………20</p><p>　　第四章 小組總結(jié)…………………………………………22</p><p>　　第五章 參考文獻…………………………………………26</p><p>　　第六章 設

6、計個人總結(jié)……………………………………27</p><p><b>　　第一章 任務書</b></p><p>　　設計題目：軸類零件加工</p><p><b>　　設計零件圖：</b></p><p>　　材料為45鋼，熱軋，無熱處理及硬度要求及表面質(zhì)量要求。</p><p

7、><b>　　第二章設計內(nèi)容</b></p><p><b>　　零件圖工藝分析：</b></p><p>　　1、零件成型組成表面：零件有圓柱、逆圓弧、圓錐面和螺紋等幾部分組成，系數(shù)控加工可選的內(nèi)容。（首先，數(shù)控車床效率高于普通車床，數(shù)控做出來的螺紋精度高；普車要做螺紋精度就很難保證。普通車床一來設備投入較少，二來對刀具的要求相對沒那么高

8、。數(shù)控車床的刀具要求較高（經(jīng)常換刀的不但影響效率，且每次對刀都可能造成報廢），對編程及對刀的技術要求較高，但量產(chǎn)若配以合適的夾具效率可以是普車三倍以上。綜合考慮，還是選擇數(shù)控加工為宜。）</p><p>　　2、通過對零件尺寸的圓錐面與圓弧面數(shù)字處理，該零件輪廓表達清晰、零件結(jié)構(gòu)合理。最終計算結(jié)果如本設計書19頁(附圖1)所示。</p><p>　　3、尺寸精度保證:圖形上尺寸均為IT8級

9、，CAK型數(shù)控車床自身精度均可保證，編程時尺寸取基本尺寸即可。</p><p>　　4、材料的選取:選用45熱軋鋼，無熱處理及硬度要求。材料切削加工工藝性良好。</p><p>　　5、各成型表面連接復雜程度中等，加工連續(xù)時間不長，不須用可轉(zhuǎn)位刀片，用一般硬質(zhì)合金焊接刀具即可。</p><p>　　由零件圖分析，加工此零件擬定加工方案。</p><

10、;p><b>　　加工方案一：</b></p><p><b>　　加工方案：</b></p><p>　　1、在普床上完成整外圓平端面：左端 16，切槽 16 4(夾持端槽)，右端 。</p><p>　　2、加工中，從右往左，右端設置中心孔。</p><p><b>　　3、車R

11、15圓弧。</b></p><p>　　4、車 28.494— 24的圓錐面。</p><p>　　5、車 22段的 16 4槽。</p><p>　　6、車M20 1.5螺紋。</p><p><b>　　7、去夾持端。</b></p><p>　　8、將對中點用油砂紙抹平。<

12、/p><p><b>　　加工方案二：</b></p><p><b>　　加工方案：</b></p><p>　　1、在普通機床上整外圓平端面，完成軸段 38×100。</p><p>　　2、加工中，從右向左。</p><p>　　3、先車 22×30軸段

13、。</p><p>　　4、車 24— 28.494的圓錐面。</p><p><b>　　5、車R15圓弧。</b></p><p>　　6、車 16×4槽。</p><p>　　7、車削M20 1.5螺紋。</p><p><b>　　8、去夾持端。</b>&l

14、t;/p><p><b>　　加工時選擇方案二</b></p><p>　　二、工藝措施的擬定：</p><p><b>　　1、具體加工策劃</b></p><p>　?。?）圖樣上沒有特別的精度要求，一般取表面精度為八級精度，使用中等精度數(shù)控CAK620即可，保證零件的要求，編程時不用平均值編程，直

15、接用基本尺寸代入。</p><p>　?。?）選取毛坯，為符合加工要求，取Ø40×100的45熱軋鋼。</p><p>　?。?）數(shù)控加工前先在普車上完成外圓的準備加工，先使之獲得Ø38的外圓，從而獲得工件的回轉(zhuǎn)軸線；然后再平端面，獲得工件的長度基準。</p><p>　?。?）裝夾方法：用三爪自定心卡盤夾持零件左端，并留有足夠的夾持長

16、度及切割長度（12mm），右端用頂尖固定。如下圖所示：</p><p><b>　?。ㄑb夾示意圖）</b></p><p>　?。?）定位基準：端面基準設為左端面，回轉(zhuǎn)基準設為軸線；設計基準、定位基準與工藝基準三者要重和，以防止基準不要重合，影響加工精度;在相應加工之前基準端面要先行加工。</p><p>　　綜上所述，在普車上先平端面，加工外

17、圓去除表面的余量達到要求，完成坯料;然后把工件在數(shù)控車床上用三爪自定心卡盤夾持左端，并留有足夠的夾持長度（12mm的夾持端），右端用頂尖固定在由工藝設計內(nèi)容依次加工圓柱、圓錐、圓弧、退刀槽及螺紋，最后用割斷刀割斷即可完成。</p><p><b>　　2、選擇設備</b></p><p>　　數(shù)控機床主要規(guī)格的尺寸應與工件的輪廓尺寸相適應。即小的工件應當選擇小規(guī)格的機

18、床加工，而大的工件則選擇大規(guī)格的機床加工，做到設備的合理使用。根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CAK620數(shù)控車床。</p><p>　　三、加工路線及進給路線：</p><p>　　1.零件的加工順序：</p><p>　　先車平面，然后遵守由粗到精，從左到右（先近后遠的加工原則）加工時從左到右粗車各面，粗車時留粗車加工余量0.25mm，由于螺紋系易損面，應

19、后加工，最后用割斷刀切斷。</p><p><b>　　2.進給路線：</b></p><p>　　（1）CAK620車床具有粗車循環(huán)及螺紋的自動加工功能，加工時依據(jù)程序去自動完成。</p><p>　　循環(huán)加工時，依零件外輪廓引入段及延伸尺寸要足夠。</p><p>　　（2）對精加工，依零件外輪廓走刀一次完成精余量0

20、.25的切除。</p><p>　　（3）螺紋走刀次數(shù)的確定：分五次走刀，切削深度依次為：0.8，0.6，0.4，0.14，0.01（最后重復一次去光刀鐵屑）。</p><p><b>　　3.走刀路線圖：</b></p><p>　?。?）圖a為粗車外輪廓走刀路線圖。</p><p>　　（2）圖b為精車外輪廓走刀路線

21、圖。</p><p>　?。?）圖c為切槽走刀路線圖。</p><p>　?。?）圖d為螺紋切削走刀路線圖。</p><p>　?。▓Da）粗車外輪廓走刀路線圖</p><p>　?。▓Db）精車外輪廓走刀路線圖</p><p>　?。▓Dc）切槽走刀路線圖</p><p>　　（圖d）螺紋切削走刀路

22、線圖</p><p><b>　　四、刀具選擇：</b></p><p>　　1. 粗車時循環(huán)車削輪廓——粗車及平端面，選用91°硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角K´r不宜太小，選k´r=35°，取刀桿直徑D=20×20mm。硬質(zhì)合金焊接刀具。</p><p>　　2. 精

23、 車 輪 廓 時——取硬質(zhì)合金91°右偏角，取k´r=35°，取刀桿直徑D=20×20mm，為保證刀尖圓角半徑 小于結(jié)構(gòu)上最小圓弧半徑，取 =0.15—0.2。硬質(zhì)合金焊接刀具。</p><p>　　3. 切 槽 刀——切削刃寬為4mm，取刀柄D=20×20mm。</p><p>　　4. 螺 紋

24、 刀——使用60°外螺紋硬質(zhì)合金刀，取刀柄D=20×20mm。</p><p>　　5. 切 割 刀——切削刃寬為4mm，取刀柄D=25×25mm；</p><p>　　6. 將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片（如下表所示）以便編程和操作管理。</p><p>　　五、數(shù)控加工刀具卡：</p>&l

25、t;p><b>　　數(shù)控加工刀具卡</b></p><p>　　六、切削用量的選擇：</p><p>　　1.背吃刀量的選擇：</p><p>　?、佥喞周囇h(huán)時選=3mm，精車余量：=0.25mm。</p><p>　?、诼菁y粗車時選=0.4mm，逐刀減小，粗車=0.16mm。</p><p

26、>　　2.主軸轉(zhuǎn)速的選擇：</p><p>　　該零件的加工表面由圓柱、圓弧、圓錐、螺紋等表面組成，因為工件材料為45熱軋鋼，尺寸較小。為保證表面精度的要求選取切削范圍為：Vc=90～120m/min。</p><p><b>　　①外輪廓加工：</b></p><p><b>　　粗加工：</b></p>

27、;<p><b>　　取90m/min</b></p><p>　　n 720r/min，取n 800r/min</p><p><b>　　精加工：</b></p><p><b>　　取120m/min</b></p><p>　　n 955r/min，取n

28、1000r/min</p><p>　?、诼菁y加工：n=1200/p-k(參照《數(shù)控加工工藝與裝備》式（5-1）)</p><p>　　n=720 r/min，取n 800r/min</p><p><b>　?、鄱嗣?，切槽：</b></p><p>　　切割加工：n=500 r/min</p><p

29、>　　3.進給速度 的計算—— </p><p>　?、偻廨喞捍周嚕喝=0.4mm/r =0.4×800=320mm/min</p><p>　　精車：取f=0.15mm/r =0.15×1000=150mm/min</p><p>　?、诼菁y加工： =800×1.5=1200mm/min</p>&l

30、t;p>　?、鄱嗣?，切槽：n =500mm/min</p><p>　　切端面時可適當加大，f取0.5mm/r，則端面 =250mm/min</p><p>　　根據(jù)上面的計算可得結(jié)果，如下表所示：</p><p>　　4．綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入如下所示的數(shù)控加工工序卡。</p><p><b>　　第三章數(shù)控工藝

31、卡片</b></p><p><b>　　一、數(shù)控加工工序卡</b></p><p><b>　　數(shù)控加工工序卡</b></p><p><b>　　二、數(shù)字處理：</b></p><p>　　1、將編程原點選在圖形的最右端A處，避免基準不重合時帶來的誤差，而且毋須

32、進行尺寸鏈換算。</p><p>　　2.由于精度要求不高，編程時直接用基本尺寸處理。</p><p>　　3.確定M20 1.5mm螺紋牙底直徑及牙深。</p><p>　?。?）計算螺紋牙底直徑及牙深的計算：</p><p>　　牙深 0.6495p 0.6495 1.5 0.974mm</p><p>　　螺紋牙

33、底直徑 大徑 2 牙深 20 2 0.6495 1.5 18.05mm</p><p>　?。?）螺紋加工預留直徑Ø=20-0.13P=20-0.13*1.5=19.8mm</p><p>　?。?）螺紋走刀次數(shù)的確定：</p><p>　　分五次走刀，切削深度依次為0.8，0.6，0.4，0.15（最后重復一次去光刀去鐵屑）</p><

34、;p>　?。?）螺紋切削次數(shù)參考表（附表1）</p><p>　　4.關于圓錐面與圓弧面的過渡。</p><p>　　如(附圖1)所示，根據(jù)已知數(shù)據(jù)求得e段的長度為4.954，a段的長度為10.247，然后利用勾股定理 得出b段的長度為10.954，最后完成圓錐面與圓弧面過渡的最終數(shù)字處理。</p><p><b>　　附圖1</b>&l

35、t;/p><p>　　附表1：普通螺紋切削深度及走刀次數(shù)參考表</p><p>　　三、數(shù)控加工程序單：</p><p><b>　　數(shù)控加工程序單</b></p><p><b>　　第四章 小組總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過了一周的學習和工作，我們終于完成了數(shù)控加工

36、工藝課程設計。從開始思考本次課程的設計到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到設計的完成，每走一步對我們來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我們在即將離開大學期間共同完成的最大的項目。在這段時間里，我們學到了很多知識也有很多感受。每一次改進都是我們學習的收獲。</p><p>　　一、關于該工件數(shù)控加工內(nèi)容的選擇，以及尺寸和形位精度處理</p><p>　　1.數(shù)控加工內(nèi)容的選擇</p><p&g

37、t;　　數(shù)控加工前對工件進行工藝設計是必不可少的準備工作。無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的工件進行工藝分析</p><p>　　擬定工藝路線、設計加工程序。因此，合理的工藝設計方案是編制加工程序的依據(jù)，工藝設計做不好是數(shù)控加工出差錯的主要原因之一，往往造成工作反復，工作量成倍增加的后果。編程人員必須首先搞好工藝設計，再考慮編程。數(shù)控加工是機械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一。想要充分發(fā)揮數(shù)

38、控機床的特點，實現(xiàn)數(shù)控加工中的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，編程是關鍵，而在編制數(shù)控機床程序過程中，編程思想是關鍵中的關鍵，故在編制程序前必須有一個清晰的編程思想。</p><p>　　當選擇并決定對某個零件進行數(shù)控加工后，并非其全部加工內(nèi)容都采用數(shù)控加工，數(shù)控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要對零件圖樣進行仔細分析，立足于解決難題、提高生產(chǎn)效率，注意充分發(fā)揮數(shù)控的優(yōu)勢，選擇那些最適合、最需要的內(nèi)容和工序進行數(shù)

39、控加工。一般可按下列原則選擇數(shù)控加工內(nèi)容：</p><p>　　(1)普通機床無法加工的內(nèi)容應作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。</p><p>　　(2)普通機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應作為重點選擇內(nèi)容。</p><p>　　(3)普通機床加工效率低，工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚有加工能力的基礎上進行選擇。</p><p>　　相比之

40、下，下列一些加工內(nèi)容則不宜選擇數(shù)控加工：</p><p>　　(1)需要用較長時間占機調(diào)整的加工內(nèi)容。</p><p>　　(2)加工余量極不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上又無法自動調(diào)整零件坐標位置的加工內(nèi)容。</p><p>　　(3)不能在一次安裝中加工完成的零星分散部位，采用數(shù)控加工很不方便，效果不明顯，可以安排普通機床補充加工。</p><p>

41、　　此外，在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等因素，要盡量合理使用數(shù)控機床，達到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率及綜合經(jīng)濟效益等指標都明顯提高的目的，要防止將數(shù)控機床降格為普通機床使用。</p><p>　　數(shù)控機床作為一種高效率的設備，欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動化的特點，除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外，還應在編程前進行詳細的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優(yōu)的加工方案。&l

42、t;/p><p>　　2. 加工路線的確定：</p><p>　　確定加工路線時，主要遵循以下幾點原則:</p><p>　　A加工路線應必須保證工件加工精度和表面粗糙度。</p><p>　　B 應盡量縮短加工路線，以減少空行程時間，提高生產(chǎn)率。</p><p>　　C 應盡量簡化數(shù)學處理時的數(shù)值計算工作量，以減少編程工

43、作量。</p><p>　　二、關于坯料的下料方案的處理</p><p>　　該零件坯料最優(yōu)選擇方案是取Ø40×100的45熱軋，因為此次加工的零件為單件小批量生產(chǎn)，所以為便捷裝夾，應在左端留出夾持端，此方案應在普通機床上現(xiàn)車外輪廓，后平端面。</p><p>　　三、數(shù)控工藝制定過程</p><p>　　1.工藝措施選擇

44、理由：</p><p>　　根據(jù)圖樣給定的尺寸，沒有特別的精度要求。所以選取表面精度為8級精度，使用中等精度數(shù)控車床。為符合加工要求，留12mm的左夾持端，所以選取Ø40×100的45#模鍛。為保證加工精度在上數(shù)控車床前現(xiàn)在普通車床完成外圓的準備加工，使之獲得Ø38的外圓。從而獲得工件的回轉(zhuǎn)軸線。根據(jù)走刀路線從右至左，所以選用三爪自定心卡盤夾持左端。</p><p

45、>　　2.工序劃分原則使用說明：</p><p>　　由于本零件加工內(nèi)容不多，按安裝次數(shù)劃分工序，即以一次安裝完成。</p><p>　　3.編程時有關數(shù)據(jù)及指令選?。?lt;/p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速為720r/min，粗車循環(huán)每次=3mm，進給量為0.4mm/r切槽，切螺紋時轉(zhuǎn)速為720 r/min。編程時主要用到的指令有：G50工件坐標系的設定，恒線速G96

46、，粗車循環(huán)G71，刀尖半徑補償G42，車倒角切槽G01，車圓弧G02，精車循環(huán)G70，切螺紋G92。</p><p><b>　　4.夾具選用處理：</b></p><p>　　由于本加工零件為對稱軸類零件，采用三爪自定心卡盤，可自動定心，裝夾方便，夾緊力較小，便于夾持外形規(guī)則的工件。</p><p>　　四、關于本次設計過程中遇到的難題及解決

47、途徑</p><p>　　1.問題的發(fā)現(xiàn)與解決：</p><p>　?。?）由于本加工零件為軸類加工零件，裝夾時要左端留有12mm的裝夾余量。</p><p>　?。?）由于使用G32螺紋切削指令在切削時很難保證加工精度，在編程時應選用G92指令。</p><p>　?。?）加工路線中加工順序應遵循先平端面，先粗后精，從右至左的加工原則。由于

48、螺紋系易損面，應后加工，以保證加工精度。</p><p><b>　　第五章 參考文獻</b></p><p>　　李華志.數(shù)控加工工藝與裝備.清華大學出版社.2005</p><p>　　第六章 設計個人總結(jié)</p><p>　　經(jīng)過這次的課程設計，我對所學專業(yè)有了重新的認識，在做課程設計的時間里，我查閱了一些相關

49、的書籍來完善我的課程設計。對課程設計的格式以及零件的工藝編寫下了很大的功夫。數(shù)控加工工藝設計的主要任務是制定加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機床加工前的準備工作從開始的零件圖繪制，再根據(jù)零件圖分析工藝，以及程序的編寫。數(shù)控加工工藝設計的主要任務是制定加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機床加工前的準備工作。工藝規(guī)程是規(guī)定零件、走刀路線、刀具尺寸以及機床的相對運動過程。因此，是編程人員對數(shù)控機床的性能、制造工藝過程和操作方法具有指導性的工藝文件。數(shù)控機床加工的程

50、序是數(shù)控機床的指令性文件。數(shù)控機床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量的選擇、運動方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法。工藝規(guī)程定的合理與否，對程序的編制、機床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。因此，應遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控機床的特點認真而詳細地制定數(shù)控加工工藝。本次課程設計我們選了五個可選的題目中的一個，該零件屬于軸類零件，由圓柱面、順圓弧面、圓錐面和螺紋等幾部分組成，是數(shù)控加工可選擇的內(nèi)容。我們結(jié)

51、合零件圖進行了零件圖分析，從加工設</p><p>　　因為我們小組所選擇的第三個圖形未做特殊的表面粗糙度要求，而一般零件取表面精度為八級精度，所以我們決定使用中等精度數(shù)控CAK620機床即可保證零件的加工要求。毛壞的選擇也很重要，零件村料的工藝特性和力學性能大致決定了毛坯的種類。零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸也是重要因素。大型且結(jié)構(gòu)簡單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；軸類零件的毛坯，若臺階直徑相差不大，可用棒料；若各

52、臺階尺寸相差較大，則宜選擇鍛件。但是根據(jù)我們現(xiàn)在的實際情況是做課程設計及現(xiàn)在的我們自身所具備的條件（因為能否上數(shù)控機車實驗尚未可知），且為符合加工要求，毛坯Ø40×100的45#模鍛是最好的選擇。數(shù)控加工前先在普通機床上整外圓平端面，完成軸段 38×100。</p><p>　　在編寫程序中一些基本的指令代碼是不可或缺的。數(shù)控程序所用的代碼，主要有準備功能G代碼、輔助功能代碼、進給功

53、能F代碼、主軸速度功能S代碼和刀具功能T代碼。</p><p>　　這次課程設計讓我們對以往學習過的知識進行了再學習和鞏固。其中涉及到多門專業(yè)課。如《機械制造》、《數(shù)控工藝》、《數(shù)控編程》等。通過這次課程設計我們真正學會了自主學習，獨立完成作業(yè)，如何學會與自己的團隊做好協(xié)調(diào)。因為課程設計具有實踐性、綜合性、探索性、應用性等特點。本次選題的目的是數(shù)控專業(yè)教學體系中構(gòu)成數(shù)控技術專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運用

54、數(shù)控機床實際操作的一次綜合練習。隨著課程設計的逐漸完成，使我對《數(shù)控加工工藝與裝備》這門課程以及對數(shù)控加工技術都有了更深入的理解和掌握。當然更重要的是學習到了以前書本上沒學到的知識。</p><p>　　在本次設計中，個人認為在數(shù)控工藝設計的過程中，對工藝措施的選擇與加工路線制定還是比較成功的，但還存在的未能很好解決的問題:，如設計進度與質(zhì)量不能達到較好的水平、設計方法不是很如人意等。這些都有待于我去進一步改善。

55、</p><p>　　通過本次課程設計，我對典型軸類零件的設計又有了很深的認識，本次設計概括了我所學的知識，加深了我對本專業(yè)的認識水平。本次設計的典型軸類零件，側(cè)重于設計該零件的數(shù)控加工工藝和編程，主要設計內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝過程卡、工序卡和數(shù)控道具卡）和主要工序的工裝設計。并繪制零件圖。用G代碼編制該零件的數(shù)控加工程序，再則學習了CAD/CAM相關知識。不管怎么說，這次課程設計給我?guī)砹撕艽蟮?/p>