軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì)機(jī)械制造畢業(yè)論文

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1、軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)針對軸類零件的加工工藝及程序的編制，通過大量的軸類零件圖紙繪制分析，工廠實(shí)際加工過程調(diào)查，和老師同學(xué)悉心分析討論，眾多相關(guān)資料的整合，并在在認(rèn)真總結(jié)了前人成果的基礎(chǔ)上，對軸類零件（套筒類）展開了仔細(xì)的分析。 首先，對軸類零件的特征，類型等作了簡要的介紹。在此基礎(chǔ)上，對其加工工藝進(jìn)行了闡述，接著就對其進(jìn)行分析。從分析簡單的零件圖到裝假方案的確定，再到刀具的選擇以及切削用量、背吃刀量、進(jìn)給速率、編程設(shè)計(jì)等一系列問題的探討，較全面地把軸類零件的加工工藝及編程方案進(jìn)行了論證。 關(guān)鍵詞 走刀路線；夾具；加工用量；

2、進(jìn)給速率；工藝 目 錄 第一章 概論 1 1.1 本文的研究背景及意義……………………………………………………………….....1 1.2 軸類零件的功用 1 1.3 軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 1.4 軸類零件的主要技術(shù)要求……………………………………………………………….1 1.5 軸類零件的材料毛坯及熱處理………………………………………………………….2 第二章 軸類零件的加工工藝 3 第三章 軸類零件的加工工藝分析 4 3.1 空心軸加工工藝分析 4 3.2

3、 軸類零件加工中的工藝問題 5 3.3 確定裝夾方案 6 3.4 確定加工路線及進(jìn)給路線 6 3.5 刀具的選擇 7 3.6 選擇切削用量 8 3.7 主軸轉(zhuǎn)速的確定 8 3.8 進(jìn)給速度的確定 8 3.9 背吃刀量確定 9 第四章 軸類零件的編程 10 4.1編程技巧 10 4.2編程特點(diǎn) 12 4.3編程方法 12 4.4編程步驟 12 設(shè)計(jì)總結(jié) 13 參考文獻(xiàn) 14 致 謝 15 前 言 本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為：軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì)。借助AutoCAD軟件，先設(shè)計(jì)繪制圖形，然后編制設(shè)計(jì)和制造工藝，通過數(shù)控車床

4、進(jìn)行加工，從而實(shí)現(xiàn)零件的設(shè)計(jì)、制造一體化的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和圖紙制造，具有相當(dāng)大的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展空間。由于設(shè)計(jì)的需要，我仔細(xì)研究了零件圖，但在設(shè)計(jì)過程中，因自己經(jīng)驗(yàn)不足，遇到了很多實(shí)際問題，使我體會到了在現(xiàn)場實(shí)習(xí)調(diào)研僅證明可不可以實(shí)干，而不能代表能不能干好。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我真正認(rèn)識到理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要性，并培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識和實(shí)際操作知識去理性的分析問題和解決實(shí)際工作中的一般技術(shù)工程問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計(jì)思想，掌握了工藝設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法，并進(jìn)一步鞏固、深化地吸收和運(yùn)用了所學(xué)的基本理論知識和基本操作技能。還有，它提高了我設(shè)計(jì)計(jì)算、繪圖、編寫技術(shù)文件、編寫數(shù)控程序、數(shù)控機(jī)

5、床操作、實(shí)際加工零件和正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書的獨(dú)立工作能力，更培養(yǎng)了我勇于創(chuàng)新的精神及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)及工作作風(fēng)。由于本人能力有限，缺少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中漏誤在所難免，敬請各位老師批評指正。 第一章 概 論 軸，支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類

6、。根據(jù)軸的承載情況，又可分為： 1 轉(zhuǎn)軸 工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見的軸，如各種減速器中的軸等。2心軸 用來支承轉(zhuǎn)動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動，如支承滑輪的軸等。 3傳動軸 主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機(jī)移動機(jī)構(gòu)中的長光軸、汽車的驅(qū)動軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動穩(wěn)定性。 1.1本文的研究背景及意義 在機(jī)械制造業(yè)當(dāng)中，軸類零件的加工占了很大的比例，為此，軸類零件的加工工藝也變得很重要了。 1.2 軸類零件的功用

7、 軸是組成機(jī)械的重要零件，也是機(jī)械加工中經(jīng)常遇到的典型零件之一，它支撐著其它轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，同時(shí)又通過軸承與機(jī)器的機(jī)架連接。在機(jī)器中，主要用來支承傳動零件如齒輪、帶輪，傳遞運(yùn)動與扭矩，如機(jī)床主軸；有的用來裝卡工件，如心軸。 1.3 軸類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，通常由外圓柱面、圓錐面、螺紋、花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等表面構(gòu)成。按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類有：光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、半軸、凸輪軸、偏心軸、十字軸和花鍵軸等）四類。 1.4 軸類零件的主要技術(shù)要求 ⑴尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，

8、用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5~IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6~IT9。 ⑵幾何精度 軸類零件一般是用兩個軸頸支撐在軸承上，這兩個軸頸稱為支撐軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。除了尺寸精度外，一般還對支撐軸頸的幾何精度（圓度、圓柱度）提出要求。對于一般精度的軸頸，幾何形狀誤差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，要求高時(shí)，應(yīng)在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差值。 (3) 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 (4)表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的

9、可能性和經(jīng)濟(jì)性來確定。支承軸頸常為0.2~1.6μm，傳動件配合軸頸為0.4~3.2μm。 - 2 - 1.5 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 ⑴ 軸類零件材料 軸類零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟(jì)合理。常用的軸類零件材料有 35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以45鋼應(yīng)用最為廣泛。對于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼。如40Cr合金鋼

10、可用于中等精度，轉(zhuǎn)速較高的工作場合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)性能；選用Cr15、65Mn等合金鋼可用于精度較高，工作條件較差的情況，這些材料經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火后其耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度性能都較好；若是在高速、重載條件下工作的軸類零件，選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼，這些港經(jīng)滲碳淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強(qiáng)度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強(qiáng)度的性能。 球墨鑄鐵、高強(qiáng)度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在制造外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸中采用。特別是我國研制的稀土——鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時(shí)還

11、具有減摩、吸振，對應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，已被應(yīng)用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床上的重要軸類零件。 ⑵ 軸類零件的毛坯 軸類零件的毛坯常見的有型材（圓棒料）和鍛件。大型的，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸也可采用鑄件。內(nèi)燃機(jī)中的曲軸一般均采用鑄件毛坯。 型材毛坯分熱軋或冷拉棒料，均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。 鍛件毛坯經(jīng)加熱鍛打后，金屬內(nèi)部纖維組織沿表面分布，因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，一般用于重要的軸。 (3) 軸類零件的熱處理 鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，

12、以獲得良好的物理力學(xué)性能。 表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。 精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。 第二章 軸類零件的加工工藝 軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精

13、度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，主要要求如下： 1 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。軸類零件中支承軸頸的精度要求最高，為IT5～I(xiàn)T7；配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為IT6～I(xiàn)T9。 2 形狀精度高。 3 位置精度高，其一般軸的徑向跳動為0.01～0.03，高精度的軸為0.001～0.005。 4 表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度Ra常為0.1～0.8um，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度Ra為0.8～3.2um。 第三章 軸類零件的

14、加工工藝分析 3.1 空心軸加工工藝分析 空心軸的加工工藝根據(jù)其功用、結(jié)構(gòu)形狀、材料和熱處理以及尺寸大小的不同而異。就其結(jié)構(gòu)形狀來劃分，大體可以分為短空心軸和長空心軸兩大類。它們在加工中，其裝夾方法和加工方法都有很大的差別，以下分別予以介紹。 空心軸加工工藝分析加工 如圖3－1所示的空心軸，材料為ZQSn6-6-3，每批數(shù)量為200件。 圖3－1空心軸 1．空心軸的技術(shù)條件和工藝分析 該空心軸屬于短空心軸，材料為錫青圖3－1空心軸簡圖銅。其主要技術(shù)要求為：Φ34js7外圓對Φ22H7孔的徑向圓跳動公差為0.01mm；左端面對 Φ22H7孔軸線的垂直度公差為0.01mm。

15、軸承套外圓為IT7級精度，采用精車可以滿足要求；內(nèi)孔精度也為IT7級，采用鉸孔可以滿足要求。內(nèi)孔的加工順序?yàn)椋恒@孔－車孔－鉸孔。 由于外圓對內(nèi)孔的徑向圓跳動要求在0.01mm內(nèi)，用軟卡爪裝夾無法保證。因此精車外圓時(shí)應(yīng)以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，使空心軸在小錐度心軸上定位，用兩頂尖裝夾。這樣可使加工基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)一致，容易達(dá)到圖紙要求。 車鉸內(nèi)孔時(shí)，應(yīng)與端面在一次裝夾中加工出，以保證端面與內(nèi)孔軸線的垂直度在0.01mm以內(nèi)。 2．空心軸的加工工藝 表3-1為空心軸的加工工藝過程。粗車外圓時(shí)，可采取同時(shí)加工五件的方法來提高生產(chǎn)率。 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 定位基

16、準(zhǔn) 1 備料 棒料，按6件合一下料 2 鉆中心孔 1、車端面，鉆中心孔 2、掉頭，車另一端面，鉆中心孔 外圓 3 粗車 車外圓42，長度6.5，車外圓34js7至35，車退刀槽20.5，總長40.5，車分割槽203，兩端倒角C1.5；6件同時(shí)加工，尺寸均相同。 中心孔 4 鉆 鉆22H7孔至20成單件 42外圓 車、鉸 1、車端面，總長40至尺寸； 2、車內(nèi)孔22H7，留0.04～0.06鉸削余量； 3、車內(nèi)槽2416至尺寸； 4、鉸孔22H7至尺寸 42外圓 精車 精車34js7至尺寸 22H7孔心軸 鉆 鉆徑向4油孔

17、34js7外圓及端面 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)入庫 表3-1空心軸加工工藝過程 3.2 軸類零件加工中的主要工藝問題 一般軸類零件在機(jī)械加工中的主要工藝問題是保證內(nèi)外圓的相互位置精度（即保證內(nèi)、外圓表面的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求）和防止變形。 1．保證相互位置精度 要保證內(nèi)外圓表面間的同軸度以及軸線與端面的垂直度要求，通?？刹捎孟铝腥N工藝方案： （1）在一次安裝中加工內(nèi)外圓表面與端面。這種工藝方案由于消除了安裝誤差對加工精度的影響，因而能保證較高的相互位置精度。在這種情況下，影響零件內(nèi)外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機(jī)床精度。該工藝方

18、案一般用于零件結(jié)構(gòu)允許在一次安裝中，加工出全部有位置精度要求的表面的場合。為了便于裝夾工件，其毛坯往往采用多件組合的棒料，一般安排在自動車床或轉(zhuǎn)塔車床等工序較集中的機(jī)床上加工。 （2）全部加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先加工孔，然后以孔為定位基準(zhǔn)加工外圓表面。用這種方法加工空心軸，由于孔精加工常采用拉孔、滾壓孔等工藝方案，生產(chǎn)效率較高，同時(shí)可以解決鏜孔和磨孔時(shí)因鏜桿、砂輪桿剛性差而引起的加工誤差。當(dāng)以孔為基準(zhǔn)加工套筒的外圓時(shí)，常用剛度較好的小錐度心軸安裝工件。小錐度心軸結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，心軸用兩頂尖安裝，其安裝誤差很小，因此可獲得較高的位置精度。 2．防止變形的方法 薄壁空心軸在加工過程中

19、，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁空心軸，如果熱處理工序安排不當(dāng)，也會造成不可校正的變形。防止薄壁空心軸的變形，可以采取以下措施： （1）減小夾緊力對變形的影響 ①夾緊力不宜集中于工件的某一部分，應(yīng)使其分布在較大的面積上，以使工件單位面積上所受的壓力較小，從而減少其變形。例如工件外圓用卡盤夾緊時(shí)，可以采用軟卡爪，用來增加卡爪的寬度和長度，如圖7－72所示。同時(shí)軟卡爪應(yīng)采取自鏜的工藝措施，以減少安裝誤差，提高加工精度。②采用軸向夾緊工件的夾具。由于工件靠螺母端面沿軸向夾緊，故其夾緊力產(chǎn)生的徑向變形極小。 （2）減少切削力對變形的影響

20、 常用的方法有下列幾種： ①減小徑向力，通?？山柚龃蟮毒叩闹髌莵磉_(dá)到。 ②內(nèi)外表面同時(shí)加工，使徑向切削力相互抵消，見圖7－75所示。 ③粗、精加工分開進(jìn)行，使粗加工時(shí)產(chǎn)生的變形能在精加工中能得到糾正。 （3）減少熱變形引起的誤差 工件在加工過程中受切削熱后要膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對加工精度的影響，應(yīng)在粗、精加工之間留有充分冷卻的時(shí)間，并在加工時(shí)注入足夠的切削液。 熱處理對空心軸變形的影響也很大，除了改進(jìn)熱處理方法外，在安排熱處理工序時(shí)，應(yīng)安排在精加工之前進(jìn)行，以使熱處理產(chǎn)生的變形在以后的工序中得到糾正。 3.3 確定裝夾方案

21、由于夾具確定了零件在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，因而根據(jù)要求夾具能保證零件在機(jī)床的正確坐標(biāo)方向，同時(shí)協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。因此數(shù)控機(jī)床的夾具應(yīng)定位可靠、穩(wěn)定，一般采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭。分析本工件為外輪廓加工，外表面可以依次加工，無內(nèi)孔，可采用一次裝夾完成粗、精加工。 為了保證在加工螺紋時(shí)確保工件不來回晃動,減少誤差,一般以軸線和左端面為定位基準(zhǔn),左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊,右端采用活動頂尖支撐裝夾方案。 3.4 確定加工路線及進(jìn)給路線 (1)軸類零件加工的工藝路線 1)基本加工路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 ①

22、 粗車—半精車—精車 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。 ② 粗車—半精車—粗磨—精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時(shí)，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 ③ 粗車—半精車—精車—金剛石車 對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因?yàn)橛猩饘僖话惚容^軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 ④ 粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工 對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 2)典型加工工藝路線

23、 軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法。 對普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下： 毛坯及其熱處理—預(yù)加工—車削外圓—銑鍵槽—（花鍵槽、溝槽）—熱處理—磨削—終檢。 以帶有中心孔的錐堵作為定位基準(zhǔn) 在加工空心軸的外圓表面時(shí)，往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準(zhǔn)加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。因此在本設(shè)計(jì)中加工路線是按先粗車（給精車留余量1mm），然后再精車，按先主后次的加工原則盡量使“刀具集中”，即用一把刀

24、加工完相應(yīng)的部位，在換另一把刀加工其他部位。以減少空行程和換刀時(shí)間，因此： 1 車外圓：自右向左加工，起加工路線為：先倒角——切削螺紋的實(shí)際外圓Φ28——側(cè)角——切削錐度部分——撤消圓弧部分——車削Φ66。 2 切槽：考慮到槽不太寬，可采用一把刀一刀完成，選擇刀具寬度與槽寬相等，分多刀步進(jìn)切削。步進(jìn)深度為1mm。 3 車螺紋：分析螺紋深度不深，采用兩刀完成螺紋加工。 4 切斷：零件加工結(jié)束后，選擇切斷刀將工件從棒料上分離出來完成一個零件的加工。 3.5 刀具的選擇 與普通機(jī)床相比，數(shù)控加工時(shí)對刀具提出了更高的要求，不僅要求剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能

25、好，同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機(jī)床的高效率。因此，刀具的選擇是數(shù)控車削加工工藝中的重要內(nèi)容之一,它不僅影響機(jī)床加工效率而且直接影響零件的加工質(zhì)量。在編程時(shí)選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、被加工零件材料等因素。數(shù)控加工刀具材料要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料，一般原則是盡可能選擇硬質(zhì)合金精密加工時(shí)還可選擇性能更好、更耐磨的陶瓷立方氮化硼和金剛石刀具并優(yōu)選刀具參數(shù)。一般來說需將所選定的刀具參數(shù)填入表軸承套數(shù)控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。 （2）切槽選擇硬質(zhì)合金切槽刀，刀尖寬度為5mm； （3）精車倒角、外圓、圓錐、圓弧。車M28Χ1.5螺紋，應(yīng)選用硬質(zhì)合金60外螺紋刀，取刀尖半徑

26、為0.15～0.2mm。 刀具選擇完畢、工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點(diǎn)來確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開始運(yùn)動的起點(diǎn)。程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱為對刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是： （1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制； （2）易于找正并在加工過程中便于查找； （3）引起的加工誤差小; (4)對刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上。 綜上所述在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣泳幊虝r(shí)要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行

27、定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)核算，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。 零件的外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時(shí)間。 3.6 選擇切削用量 數(shù)控編程時(shí)，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(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度

28、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(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 3.7 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本次加工的實(shí)際情況選擇主軸轉(zhuǎn)速為：車直線、圓弧和切槽時(shí)其粗車主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速900r/min，車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min。 3.8 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進(jìn)度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度

29、受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進(jìn)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，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，得出下表 粗 精 外圓 0.15min/r 0.08min/r 內(nèi)孔 0.05min/r 0.04min/r 槽 0.04 min/r 在本例中選擇進(jìn)給速度為：粗車時(shí)，選取進(jìn)給量為0.14mm/r，精車時(shí)，選取進(jìn)給量為0.08mm/r，車螺紋時(shí)，進(jìn)給量等于螺紋導(dǎo)程，選為1.5mm/r。 3.9 背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣

30、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(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的選擇大致為如下表4.3.3： 如表4.3.3： 粗 精 外圓 1.5-2(mm) 0.2-0.4(mm) 內(nèi)孔 1-1.5(mm) 0.1-0.3(mm) 螺紋 隨進(jìn)刀次數(shù)依次減少 槽 根據(jù)刀寬，分兩次進(jìn)行 注意：背吃刀量的選擇因粗、精加工而有所不同。粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)；精加工時(shí)，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l~0.4 mm較為合適。故在本例中粗加工時(shí)：切削深度為4

31、mm，精車時(shí)切削深度為0.4mm。 第四章 軸類零件的編程 數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進(jìn)行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。 4.1 編程技巧 數(shù)控車床與普通車床相比，一個顯著的優(yōu)點(diǎn)是：對零件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，更換零件只需改變相應(yīng)的程序，對刀具進(jìn)行簡單的調(diào)整即可做出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機(jī)。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用，不僅要有良好的硬件

32、，（如：優(yōu)質(zhì)的刀具、機(jī)床的精度等），更重要的是軟件：編程，即根據(jù)不同的零件的特點(diǎn)，編制合理、高效的加工程序。 　　數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。 　　1)靈活設(shè)置參考點(diǎn) 　一般來說，數(shù)控車床共有二根軸，即主軸Z和刀具軸X。棒料中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)，各刀接近棒料時(shí)，坐標(biāo)值減小，稱之為進(jìn)刀；反之，坐標(biāo)值增大，稱為退刀。當(dāng)退到刀具開始時(shí)位置時(shí)，刀具停止，此位置稱為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)是編程中一個非常重要的概念，每執(zhí)行完一

33、次自動循環(huán)，刀具都必須返回到這個位置，準(zhǔn)備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調(diào)整刀具及主軸的實(shí)際位置與坐標(biāo)數(shù)值保持一致。然而，參考點(diǎn)的實(shí)際位置并不是固定不變的，編程人員可以根據(jù)零件的直徑、所用的刀具的種類、數(shù)量調(diào)整參考點(diǎn)的位置，縮短刀具的空行程。從而提高效率。 　　2)化零為整法 在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為2~3，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質(zhì)量。如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個零件，由于軸向尺寸較短，造成機(jī)床主軸滑塊在床身導(dǎo)軌局部頻繁往復(fù)，彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)動作頻繁。長時(shí)間工作之后，便會造成機(jī)床導(dǎo)軌局部

34、過度磨損，影響機(jī)床的加工精度，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓹C(jī)床報(bào)廢。而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的頻繁動作，則會導(dǎo)致控制電器的損壞。要解決以上問題，必須加大主軸送進(jìn)長度和彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動作間隔，同時(shí)不能降低生產(chǎn)率。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個零件，則主軸送進(jìn)長度為單件零件長度的數(shù)倍，甚至可達(dá)主軸最大運(yùn)行距離，而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動作時(shí)間間隔相應(yīng)延長為原來的數(shù)倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時(shí)間分?jǐn)傇跀?shù)個零件上，每個零件的輔助時(shí)間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計(jì)中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個子程序中，而將有關(guān)機(jī)床控制的命令字段及切

35、斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個零件時(shí)，由主程序通過調(diào)用子程序命令調(diào)用一次子程序，加工完成后，跳轉(zhuǎn)回主程序。需要加工幾個零件便調(diào)用幾次子程序，十分有利于增減每次循環(huán)加工零件的數(shù)目。通過這種方式編制的加工程序也比較簡潔明了，便于修改、維護(hù)。值得注意的是，由于子程序的各項(xiàng)參數(shù)在每次調(diào)用中都保持不變，而主軸的坐標(biāo)時(shí)刻在變化，為與主程序相適應(yīng)，在子程序中必須采用相對編程語句。 　　3)減少刀具空行程 　 在數(shù)控車床中，刀具的運(yùn)動是依靠步進(jìn)電動機(jī)來帶動的，盡管在程序命令中有快速點(diǎn)定位命令G00，但與普通車床的進(jìn)給方式相比，依然顯得效率不高。因此，要想提高機(jī)床效率，必須提高刀具的運(yùn)行效率。

36、刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完畢后退回參考點(diǎn)所運(yùn)行的距離。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運(yùn)行效率。（對于點(diǎn)位控制的數(shù)控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對工件的運(yùn)動路線是無關(guān)緊要的。）在機(jī)床調(diào)整方面，要將刀具的初始位置安排在盡可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時(shí)彼此盡可能分散，在很接近棒料時(shí)彼此就不會發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實(shí)際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對刀具的參考點(diǎn)位置進(jìn)行修改，使之與實(shí)際情況相符，與此同時(shí)再配合快速點(diǎn)定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內(nèi)從而提高機(jī)床加工效率。

37、 4)優(yōu)化參數(shù)，平衡刀具負(fù)荷，減少刀具磨損 由于零件結(jié)構(gòu)的千變?nèi)f化，有可能導(dǎo)致刀具切削負(fù)荷的不平衡。而由于自身幾何形狀的差異導(dǎo)致不同刀具在剛度、強(qiáng)度方面存在較大差異，例如：正外圓刀與切斷刀之間，正外圓刀與反外圓刀之間。如果在編程時(shí)不考慮這些差異。用強(qiáng)度、剛度弱的刀具承受較大的切削載荷，就會導(dǎo)致刀具的非正常磨損甚至損壞，而零件的加工質(zhì)量達(dá)不到要求。因此編程時(shí)必須分析零件結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度、剛度較高的刀具承受較大的切削載荷，用強(qiáng)度、剛度小的刀具承受較小的切削載荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大體相近的壽命，減少磨刀及更換刀具的次數(shù)。 4.2 編程特點(diǎn) 1)在一個程序

38、段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或二者混合編程。 2)由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時(shí)，都是以直徑值表示。所以直徑方向用絕對值編程時(shí)，X以直徑值表示，用增量值編程時(shí)，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號(正向可以省略)。 3)為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半。 4)由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。 5)編程時(shí)，常認(rèn)為車刀刀尖是一個點(diǎn)，而實(shí)際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，

39、當(dāng)編制圓頭刀程序時(shí)，需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補(bǔ)償功能(G41、G42)這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。對不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能的數(shù)控車床，編程時(shí)，需先計(jì)算補(bǔ)償量。 4.3 編程方法 數(shù)控編程方法有手工編程和自動編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場合等。但對于幾何形狀復(fù)雜的零件，以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯，

40、程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動編程。所謂自動編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢。 4.4 編程步驟 拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法，加工路線及工藝參數(shù)。其次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計(jì)算輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)終點(diǎn)和圓弧的圓心坐標(biāo)值即可。最后，根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動軌跡坐標(biāo)值和已確定的加工參數(shù)及輔助動作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標(biāo)指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CN

41、C裝置的存儲器中。 12 設(shè)計(jì)總結(jié) 以上就是本次設(shè)計(jì)的全過程。這次設(shè)計(jì)不僅使我對所設(shè)計(jì)的零件有了更深的了解，還使我學(xué)到了許多在書本上學(xué)不到的東西，這對我以后走上社會，走向工作崗位都有十分重要的意義。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐的環(huán)節(jié)，對我在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行調(diào)查研究的能力、觀察問題、分析問題能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我完善和復(fù)習(xí)了以前所學(xué)知識，同時(shí)從老師同學(xué)那里學(xué)到了在課本上學(xué)不到的知識，在工廠里領(lǐng)會了許多以前不懂的內(nèi)容。它們將對我以后的工作、學(xué)習(xí)和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?？傊?，一句話，畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺！ 但是，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我分析的軸類零件加工工藝以及編程設(shè)

42、計(jì)中，由于自己學(xué)識疏淺，未能更深層次地發(fā)掘和研究，這些仍需進(jìn)一步地補(bǔ)充和完善。 本次設(shè)計(jì)是在謝凡導(dǎo)師耐心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，他對我們的高度責(zé)任心，給我的學(xué)習(xí)、生活和工作有很大的影響，并將激勵我永遠(yuǎn)奮發(fā)向上。 參考文獻(xiàn) 1．鄭文偉，吳克堅(jiān)．機(jī)械原理．北京：高等教育出版社，1997 2．盧玉明．機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)．北京：高等教育出版社，1998 3．華大年．機(jī)械原理．北京：高等教育出版社，1994 4．濮良貴，紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2001 5．楊有君．?dāng)?shù)控技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 6. 周虹.數(shù)控加工工藝與編程.人民郵電出版社，2004 7. 劉雄偉.數(shù)控機(jī)床操作與編程培訓(xùn)教程.機(jī)械工業(yè)出版社，2001 8. 楊仲岡.數(shù)控加工技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2001 9. 顧京.數(shù)控機(jī)床加工程序編制.機(jī)械工業(yè)出版社，1999 - 14 -