復(fù)雜軸類零件的加工畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 XXXXXX學(xué)院 設(shè)計(jì)題目： 復(fù)雜軸類零件的加工 系 別： 創(chuàng)意設(shè)計(jì)系 專業(yè)年級： 10級機(jī)電一體化 學(xué) 號(hào)： O3 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：

2、 目錄 第一章前言-------------------------------------------1 第二章工藝方案分析-----------------------------------2 （一）零件圖----------------------------------------2 （二）零件圖分析------------------------------------2 (三)確定加工方法-----------------------------

3、------2 （四）確定加工方案----------------------------------3 第三章工件的裝夾-------------------------------------4 （一）定位基準(zhǔn)的選擇--------------------------------4 （二）定位基準(zhǔn)選擇的原則----------------------------5 （三）確定零件的定位基準(zhǔn)----------------------------4 （四）確定裝夾方案------------------------------

4、----4 第四章復(fù)雜軸類零件的加工-----------------------------4 （一）復(fù)雜軸類零件的加工工藝------------------------4 （二）選擇刀具--------------------------------------5 (三)選擇切削用量-----------------------------------5 (四）加工坐標(biāo)系設(shè)置--------------------------------6 （五）手工編程--------------------------------------8

5、 第五章結(jié)束語-----------------------------------------10 第六章致謝詞-----------------------------------------10 參考文獻(xiàn)---------------------------------------------11 復(fù)雜軸類零件的加工 摘要:數(shù)控系統(tǒng)與被控制的機(jī)床本體結(jié)合被稱為數(shù)控機(jī)床，像數(shù)控

6、車床，數(shù)控銑床等。數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出裝置，數(shù)控裝置，伺服驅(qū)動(dòng)裝置和輔助電器控制裝置四部分組成。 數(shù)控系統(tǒng)按運(yùn)動(dòng)軌跡分類可分為；點(diǎn)位控制系統(tǒng)，直線數(shù)控系統(tǒng)，輪廓數(shù)控系統(tǒng)。按伺服系統(tǒng)分類可分為；開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。按功能水平分類可分為；經(jīng)濟(jì)型，普及型和高級型3中。分類的參考指標(biāo)主要包括：CPU性能，分辨率，進(jìn)給速度，伺服性能和聯(lián)動(dòng)軸數(shù)等。它的系統(tǒng)功能有；控制功能，G功能，插補(bǔ)功能，主軸功能，M功能，刀具功能，補(bǔ)償功能，顯示功能。 關(guān)鍵詞 軸類零件 加工方案 工藝分析 數(shù)控編程

7、 第一章 前 言 數(shù)控專業(yè)培養(yǎng)與我國社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)要求相適應(yīng)，德、智、體、美、勞等全面發(fā)展，具有綜合職業(yè)能力，面向企事業(yè)單位，從事數(shù)控設(shè)備及自動(dòng)生產(chǎn)線的操作、調(diào)試、維護(hù)、和保養(yǎng)工作，也可從事生產(chǎn)現(xiàn)場工藝實(shí)

8、施、數(shù)控軟件使用、數(shù)控編程、數(shù)控改造、設(shè)備管理、質(zhì)量檢測和產(chǎn)品銷售的工作人員。 　本專業(yè)畢業(yè)生知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)：掌握數(shù)控設(shè)備工作原理和結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)，具備數(shù)控設(shè)備的中級操作技能，具備調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)數(shù)控設(shè)備和對設(shè)備實(shí)施數(shù)控改造的初步能力；掌握現(xiàn)代制造技術(shù)的基本知識(shí)，具備使用CAD/CAM/CAPP等軟件、實(shí)施工藝、數(shù)控編程、設(shè)備管理、質(zhì)量檢測和產(chǎn)品銷售的基本能力；具備閱讀本專業(yè)英文資料的初步能力；具有繼續(xù)學(xué)習(xí)和適應(yīng)職業(yè)變化的能力。 數(shù)控專業(yè)畢業(yè)生的職業(yè)能力具有很強(qiáng)的針對性，所培養(yǎng)的中等數(shù)控人才主要面向?qū)嶋H生產(chǎn)。數(shù)控專業(yè)教育妥善把握人才培養(yǎng)的規(guī)格和方向，專業(yè)的適應(yīng)面寬窄適宜，從數(shù)控操

9、作規(guī)范的要求出發(fā)，面向某一行業(yè)企業(yè)單位的數(shù)控操作的具體崗位，培養(yǎng)數(shù)控理論和操作都精通的一體化人才。在專業(yè)設(shè)置上，把重點(diǎn)放在把握數(shù)控專業(yè)的專門化方向方面；在課程設(shè)計(jì)上，不過于強(qiáng)調(diào)知識(shí)體系的完整性，而且加強(qiáng)了知識(shí)和技能的針對性和有效性；在實(shí)踐教學(xué)中，大膽融入行業(yè)生產(chǎn)工藝與管理內(nèi)容，走生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的道路。 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(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)，分別進(jìn)行工藝方案分析，機(jī)床的選擇，刀具的選擇的確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件。在整個(gè)工藝過程的設(shè)計(jì)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

10、式，使得零件加工方便、定位精準(zhǔn)、剛性好，合理選用刀具和切削量，使得零件的加工在保證零件精度。最終形成的工藝文件要完整，并能指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。 第 2 頁 第二章 工藝方案分析 （一） 零件圖 （二）零件圖分析 該零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。其中對個(gè)直徑有較嚴(yán)格的尺寸精度和表面粗糙度的要求，球面SΦ48的尺寸公差還兼有控制該球面形狀誤差的作用。尺寸標(biāo)注完整，選用毛坯為4

11、5#鋼，Φ55mm×170mm，無熱處理和硬度要求。 （三） 確定加工方法 對圖樣上給定的幾個(gè)精度（IT7----IT8）要求較高的尺寸。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。因其公差值較小，所以編程時(shí)沒有取平均值，全部取基本尺寸即可。 1 數(shù)值計(jì)算 為方便編程，可利用CAD2008中文版畫出零件圖形，然后取出必要的基點(diǎn)坐標(biāo)值；利用公式對螺紋大徑，小徑進(jìn)行計(jì)算。 2基點(diǎn)計(jì)算：上圖以工件原點(diǎn)為坐標(biāo)，則A點(diǎn)坐標(biāo)為X=43(直徑量），Z=-54.4。 3螺紋大徑，

12、小徑計(jì)算； d1=d-0.2165p=30-0.2165*2=29.567 d2=d1-1.299p=29.567-1.299*2=26.969 通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性，最理想的加工方式 為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。 根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用CA6140數(shù)控機(jī)床 （四）確定加工方案 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加

13、工、精加工逐步達(dá)到的。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。 毛坯先夾持左端，車右端輪廓115mm處，右端加工Φ37mm、SΦ48mm、 R18mm、Φ35mm、錐度為51度的外圓，Φ52mm.調(diào)頭裝夾已加工Φ52mm外圓，左端加工Φ30mm×35mm、切退刀槽、加工螺紋M30mm*2mm. 該典型軸加工順序?yàn)椋? 預(yù)備加工——車端面——粗車右端輪廓——精車右端輪廓——切槽——工件調(diào)頭 ——車端面——粗車左端輪廓——精車左端輪廓——切退刀槽——粗車螺紋

14、 第三章 工件的裝夾 （一）定位基準(zhǔn)的選擇 在各加工工序中，被加工表面位置精度的保證方法是制定工藝過程的重要任務(wù)，而定位基準(zhǔn)的作用主要是保證工件之間的相互位置精度。因此在研究和選擇各類工藝基準(zhǔn)時(shí)，首先應(yīng)選擇定位基準(zhǔn)。 (二) 定位基準(zhǔn)選擇的原則 1應(yīng)保證定位基準(zhǔn)的穩(wěn)定行和可靠性，以確保工件表面之間相互位置的精度。 2力求與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，也就是盡可能地從相互間有直接位置精度要求的表面中選擇定位基準(zhǔn)，以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差

15、。 3選擇的定位基準(zhǔn)，因使設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu)簡單，工件裝卸和夾緊方便。 （三）確定零件的定位基準(zhǔn) 以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。 （四）確定裝夾方案 裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯左端，加工右端達(dá)到工件精度要求；工件再調(diào)頭，用三爪自定心卡盤毛坯右端Φ52，再加工左端達(dá)到工件精度要求。 第四章 復(fù)雜軸類零件的加工 (一)復(fù)雜軸類零件加工工藝 （1）確定加工順序及進(jìn)給路線 加工順序按粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。工件右端加工：既先從右到左進(jìn)行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車），然后從右到左進(jìn)行外輪廓精車，最后切

16、槽；工件調(diào)頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。 （二）選擇刀具 1車端面：選用硬質(zhì)合金45度車刀，粗、精車用一把刀完成。 2 粗、精車外圓：（因?yàn)槌绦蜻x用 G71循環(huán)所以粗、精車選用同一把刀）硬質(zhì)合金90度放型車刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因?yàn)橛袌A弧輪廓）以防與工件輪廓發(fā)生干涉,如果有必要就用圖形來檢驗(yàn). 3車槽: 選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長12mm，刀寬3mm） 4車螺紋:選用60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀. （三）選擇切削用量 1背吃刀量;粗車循環(huán)時(shí)，確定其背吃刀量a=2mm

17、;精車時(shí)，其背吃刀量a=0.2mm。車螺紋時(shí)a=0.4mm 2進(jìn)給量；粗車時(shí)f=0.1mm/r，精車是f=0.05mm/r，螺紋；f=2mm/r，切槽；f=0.04mm/r 3主軸轉(zhuǎn)速；精粗加工轉(zhuǎn)速n=800r/min；螺紋轉(zhuǎn)速n=80r/min；切槽轉(zhuǎn)速n=120r/min。 表1 刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 典型軸 零件圖號(hào) 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金端面45度車刀

18、1 粗、精車端面 2 T02 硬質(zhì)合金90度放型車刀 1 粗、精車外輪廓 左偏刀 3 T03 硬質(zhì)合金車槽刀 1 切槽 4 T04 60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀 1 粗車螺紋 表2 數(shù)控加工工藝卡 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 復(fù)雜軸 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 001 0001 三爪自定心卡盤 CA6140 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速r/min 進(jìn)給速度mm/r 背吃刀量mm 備注 1 車端面 T01 45度刀 500

19、 0.1 手動(dòng) 2 粗車外輪廓 T02 90度防型刀 800 0.1 2 自動(dòng) 3 精車外圓輪廓 T02 90度防型刀 800 0.05 0.2 自動(dòng) 4 切槽 T03 切槽刀 115 0.04 自動(dòng) 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 002 0002 三爪自定心卡盤 CA6140 5 粗車螺紋 T04 60度外螺紋刀 80 2 0.4 自動(dòng) 編制 審核 批準(zhǔn) 年 月 日 共 頁 第頁 （四）加工坐標(biāo)系設(shè)置 1

20、建立工件坐標(biāo)系 圖1-3坐標(biāo)系設(shè)定 2試切法對刀 在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀尖點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的位置，即通常所說的對刀問題。在數(shù)控車床上，目前常用的對刀方法為試切對刀法。 將工件安裝好之后，先用MDI方式操作機(jī)床，用已選好的刀具將工件端面車一刀，然后保持刀具在縱向（Z）尺寸不變，沿橫向（x）退刀。當(dāng)取工件右端面O為工件原點(diǎn)時(shí)，對刀輸入為Z0，如圖3-4（a）用同樣的方法，再將工件的表面車一刀，然后保持刀具在橫向上的尺寸不變，從縱向退刀，停止主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，再量出工件車削后的直徑如圖3-4（b）根據(jù)長度和直徑，既可確定刀具在工件坐標(biāo)系

21、中的位置。其他各刀都需要進(jìn)行以上操作，從而確定每把刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。 圖3-4（a） Z軸方向?qū)Φ? 圖3-4（b） X軸方向?qū)Φ? 3選擇切削用量 表3切削用量選擇 主軸轉(zhuǎn)速s/(r/min) 進(jìn)給量f/(mm/r) 背吃刀量ap/mm 粗車外圓 800 0.1 2 精車外圓 800 0.05 0.2 粗車螺紋 80 2 0.4 切槽刀 120 0.04 （五）手工編程 工件右端加工 0001；

22、 M06 X200 Z100； 建立工件坐標(biāo)系 T0202； 啟動(dòng)主軸，換2號(hào)刀 M03 S800； 主軸以800r/min正轉(zhuǎn) G00 X60 Z5； 到循環(huán)加工起點(diǎn) G71 U1.5

23、 R1 P01 Q02 X0.2 Z0.08 F80； 粗加工循環(huán) N01 G00 X37 Z2； 到精加工起點(diǎn) G01 X37 Z0 F40； 精加工輪廓開始 G01 X37 Z0 C2； 倒角C2 Z-26； 加工Φ39 G03 X43 Z-54.4 R24；

24、 加工SΦ48圓弧 G02 X35 Z-70 R18； 加工R18圓弧 G01 Z-75； 加工Φ35 GO1 U17 W-18； 加工Φ52圓錐面 Z-22 C2； 加工圓柱部分 NO2 U70 P01 Q02； 精加工復(fù)合循環(huán)

25、 G00 X55 Z100 M09； 回?fù)Q刀點(diǎn),關(guān)閉切削液 M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 調(diào)頭裝夾 工件左端加工， O002 T0202 M03 S800； 換2號(hào)外圓刀 主軸 G00 X55 Z2；

26、 刀具起切的安全點(diǎn) G71 U1.5 R1 P03 Q04 X0.2 Z0.08 F80； 外徑粗精車循環(huán) N03 G00 X52 Z2； 精車循環(huán)開始 G01 X0 Z0 F40； 開始加工 G01 X30 Z0 C2； 倒角 G01 Z-35；

27、 車Φ35 N04 U70 P01 QO2； 精車循環(huán)結(jié)束 G00 X100 Z100； 換刀點(diǎn) M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 T0303 M03 S120 ； 換3號(hào)切槽刀 G0

28、0 X30 Z2； 刀具起切的安全點(diǎn) G00 Z-28； 切槽切入點(diǎn) G01 X26 F5 ； 切槽 G01 X30 F20； 退刀 GOO X55 Z-135 切槽切入點(diǎn) GO1 X33 F5；

29、 切槽 GO1 X55 F20； 退刀 G00 X50 Z100； 回?fù)Q刀點(diǎn) M05； 主軸停止 M30 ； 程序結(jié)束 T0404 M03 S80； 換4

30、號(hào)螺紋刀 G00 X30 Z2 ； 刀具起始安全點(diǎn) G92 X28.667 Z-28 F2 螺紋第1刀 X28.067 螺紋第2刀 X27.467 螺紋第3刀

31、 X27.067 螺紋第4刀 X26.969 螺紋第5刀 G01 X40； 退刀 G00 X100 Z100； 回?fù)Q刀點(diǎn) M05；

32、 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 第五章 結(jié)束語 在數(shù)控車削加工中經(jīng)常遇到一些復(fù)雜的軸類零件,本設(shè)計(jì)涉及到含螺紋零件進(jìn)行編程設(shè)計(jì),在螺紋車削編程中沒有涉及到精加工的要求,數(shù)控車床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具進(jìn)給一個(gè)螺紋導(dǎo)程的同步運(yùn)動(dòng),從螺紋粗車,主軸的轉(zhuǎn)速必須保持不變. 該特殊軸零件結(jié)構(gòu)，有螺紋、倒角、圓弧、槽等。該編程螺紋車削采用螺紋加工循環(huán)指令G76,用該指令編程可以不用

33、寫那么多步程序，省去了很多編程時(shí)間。在粗加工時(shí)采用G71粗加工循環(huán)指令和精加工G70精加工循環(huán)指令。 數(shù)控加工的基本編程方法是用點(diǎn)定位指令編寫接近或離開工件等空行程軌跡，要用插補(bǔ)指令編寫工件輪廓的切削進(jìn)給軌跡。 一個(gè)月以來，從開始到畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我查了很多相關(guān)的書籍，同時(shí)學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要用心去做，才會(huì)使自己更充足，體驗(yàn)不同的感覺。我相信，通過這次的實(shí)踐，我對數(shù)控的加工能進(jìn)一步了解，并能使我在以后從事這行業(yè)的加工過程中打下了基礎(chǔ)，有能力加工出更復(fù)雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。

34、 第六章 致謝詞 本論文在黃老師們的細(xì)心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成。在學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。同時(shí)我在網(wǎng)上也搜集了不少相關(guān)資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成.在此我要向黃老師表示由衷的謝意。 參考文獻(xiàn) 【1】杜國臣《數(shù)控機(jī)床編程》科學(xué)出版社.2007年8月第一版

35、【2】楊可楨、程光蘊(yùn).李仲生《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.北京交通大學(xué)出版社、2007年5月第1版 【3】大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室《機(jī)械工程制圖》.大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室出版、 2008年第一出版 【4】鄒新宇《數(shù)控編程》.清華大學(xué)出版社、2006年7月第一版 【5】華茂發(fā)《數(shù)控機(jī)床加工工藝》.北京機(jī)械工業(yè)出版社、2000年8月第一版 【6】張夢欣《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》.中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社第五版2003年7月第一版 【7】黃衛(wèi).《數(shù)控技術(shù)與數(shù)控編程》.北京機(jī)械工業(yè)出版社、2004年第一版 第 12 頁