毕业设计（论文）-轴类零件数控加工工艺分析（全套图纸）

摘要摘要 随着计算机技术的快速发展,传统的制造业开始了根本性的变化,各 工业发达国家投入巨资,对现代制造技术的发展的研究,提出了一种新的 制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算 机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有精度高的 特点,高效、灵活的自动化和灵活的实现生产自动化、集成、智能扮演 重要的角色。本文通过分析技术的典型的轴类零件,从图纸的分析,夹紧 方案、加工路线、刀具选择、切削参数的选择、数控车削过程的过程做 了全面的阐述。世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂。美国、 德国、韩国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代，钢 铁、机械、化工等重化工业发展中期。 由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服系统、精密 检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高的高柔性、高精度与高 度自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械制造中常规加 工技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量，特别是复杂型面零件的 加工，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的 发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供 高质量，多品种及高可靠性的机械产品。 本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首 先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分 析。 关键词：关键词： 轴类零件； 数控加工； 工艺分析； 加工程序 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 Abstract With the rapid development of computer technology, the traditional manufacturing industry began a fundamental change, the industrial developed countries invested heavily in research and development of modern manufacturing technology, and put forward a new manufacturing model. In modern manufacturing system, the numerical control technology is the key technology, which combines microelectronics, computer, information processing, automatic detection, automatic control and other high technology in one, with the characteristics of high precision, high efficiency, flexibility and automation, the manufacturing industry plays a decisive role to realize flexible automation, integrated, intelligent. In this paper, through the analysis of the typical shaft parts of the process, from the drawing analysis, the clamping scheme, processing route, cutting tool selection, cutting parameter selection, machining process and other aspects of the numerical control turning process is described in this paper. Because the technology of CNC machine tool of comprehensive application of computer, automatic control, servo system, precision detection and a novel mechanical structure and so on, with high flexibility, high precision and high automation features, therefore, by means of NC machining, solves the problem of mechanical manufacturing in the conventional processing technology is difficult to solve the single, even can not be solved small batch processing, especially for complex workpieces, a technology revolution of CNC machining technology is the machinery manufacturing industry, the development of machinery manufacturing has entered a new stage, to improve the manufacturing level of the machinery manufacturing industry, provides the high quality for the society, multi variety and high reliability of mechanical products. This design is mainly on the numerical control processing technology analysis and the specific parts of the processing, the first on the numerical control processing technology to carry on a simple introduction, and then according to the parts of the numerical control processing analysis. Key words: Shaft Parts; NC Machining; Process Analysis; Machining Program 目 录 第一章概述 . 1 1.1 国外数控发展概况 . 1 1.2 国内发展现状 . 1 第二章工艺方案分析 . 3 2.1 零件图及零件图分析 . 3 2.2 确定加工方法 . 4 2.3 确定加工方案 . 4 第三章工件的装夹 . 5 3.1 定位基准的选择 . 5 3.2 定位基准选择的原则 . 5 3.3 确定零件的定位基准 . 5 3.4 装夹方式的选择 . 6 3.5 数控车床常用装夹方式 . 6 3.6 确定合理的装夹方式 . 7 第四章刀具及切削用量 . 8 4.1 选择数控刀具的原则 . 8 4.2 选择数控车削用刀具通用点，刀具，刀具，三种圆弧刀具 . 8 4.3 设置刀点和换刀点在哪里工具开始移动到指定的位置 . 8 4.4 确定切削用量 . 9 第五章典型轴类零件加工 . 10 5.1 轴类零件加工的工艺分析 . 10 5.2 典型轴类零件加工工艺 . 11 5.2.1 根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 . 11 5.2.2 机器设备的选择 12 5.2.3 选择工具 12 5.2.4 确定切削用量 12 5.2.5 确定工件坐标系、刀具和刀具的变化点 12 5.2.6 制备过程（以 ck0630车床为例） 12 第六章数控车自动编程软件 CAXA介绍 15 6.1 CAXA数控车界面 . 15 6.2 CAXA数控车进行造型设计 . 16 6.2.1 CAXA零件造型 16 6.3 CAXA数控车加工- CAM 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3.1 加工工艺的确定 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3.2 加工模型建立 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3.3 刀具轨迹生成 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3.4 刀具轨迹的模拟加工 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3.5 生成后置代码 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.3.6 输出加工代码 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 第一章 概述 1.1 国内外数控发展概况国内外数控发展概况 目前，数控技术正经历着一个根本性的转变，它是由专用的闭环控制模式发展 到通用的开放式实时动态全闭环控制方式。基于数控系统集成超薄、超小型；基于 智能集成多学科技术的计算机、多媒体、模糊控制和神经网络，数控系统实现了高 速、高精度和高效率的控制，该过程可以自动校准、调整和补偿各种参数，在网络 的基础上，采用机械网络、集中控制处理。长期以来，我国的数控系统是传统的封 闭式结构，数控系统只能作为一种非智能运动控制器来使用。过程变量是根据经 验，在实际的加工过程中，采用手工编程或计算机辅助编程和自动编程系统来实现 的。 在整个生产过程中，没有反馈控制环节，数控机床和数控机床的反馈控制是一 个封闭的循环的执行机构。在复杂环境条件下，加工组合刀具、工件材料、主轴转 速、进给速度、刀具轨迹、刀具轨迹、切削深度余量等参数对现场环境进行动态调 整，从随机环节反馈到反馈控制，从而影响机床的数控加工效率和产品质量。这说 明传统数控系统的固定程序控制模式和封闭式的体系结构，限制了数控系统的多变 量智能控制的发展，不能再满足日益复杂的制造过程。因此，数控技术在改革中势 在必行。 1.2 国内发展现状国内发展现状 中国的数控系统，虽然起点不同，但使用不同的方式使用计算机技术，但在一 个开放的领域，尤其是开放的应用系统也是一个共同点。不能发挥我国不同单位的 优势，重点发展数控技术在我国的发展，至今还没有形成规模经济，仍分散，由军 队来守卫。值得一提的是，从战略上考虑尚未形成我国独立的数控软件，为了维护 我国数控产业的利益，我们不能不面对当前的问题，思考独立发展的问题。开放系 统不依赖于应用系统的操作系统，而是针对数字控制技术的战略特点，除了应用系 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 概述 2 统和操作平台无关，还考虑了企业利润的长远发展。考虑到应用系统的开放性，考 虑到操作系统和相关的技术规范，考虑到操作平台的基础上。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 工艺方案分析 3 第二章 工艺方案分析 2.1 零件图及零件图分析零件图及零件图分析 图 1 零件图 工件表面内外圆柱面、圆锥、圆弧、逆圆弧和外螺纹表面组成，多个直径尺寸 和轴向尺寸均具有较高的尺寸精度和表面粗糙度。零件图尺寸齐全，按照数控加工 尺寸的要求，轮廓描述清楚完成；零件的材料为 45 钢，加工性能较好，无热处理和 硬度要求。 通过以上分析，采取以下步骤： (1）零件图公差的大小，因为公差值小，所以程序不必取平均值，并且基本尺 寸可以取。 (2）左、右端面都是多个尺寸的设计依据，相应的加工前处理，应先左右端面 的小车。 (3）孔的大小是小的，有 32个锥度的孔和 15度倾斜的夹紧。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 工艺方案分析 4 2.2 确定加工方法确定加工方法 加工方法的选择原则是保证表面的加工精度和表面粗糙度的要求，由于获得相 同的精度和表面粗糙度的加工方法一般有很多，并在实际选择的形状，尺寸，形式 和位置公差的要求相结合，充分考虑。 2.3 确定加工方案确定加工方案 根据加工要求确定零件加工程序，并对数控加工线的发展。锻件一般用于轴类 零件，而球墨铸铁件通常用于发动机曲轴零件。在车削前往往需要根据毛坯的准 备、铸件、锻件毛坯的粗车应根据材料和工艺要求的安排，进行退火处理，消除应 力，提高组织和切削性能。高毛坯的性能要求，在前面的粗加工和精加工时应安排 淬火和回火，以提高零件的综合力学性能；对于具有高硬度和耐磨性的零件，淬火 和回火，往往作为最终热处理。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 工件的装夹 5 第三章 工件的装夹 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 工件在加工过程中的定位基准。它代表工件在机床或夹具上的位置。定位基准 可分为粗精度。零件表面不需要处理机械，而不是加工表面和加工表面具有一定的 相互位置精度要求，不应加工表面和加工表面的相互位置精度更高的要求，而不是 加工表面作为基准。当一个粗糙的数据被用来定位的表面，表面的加工表面是很容 易被用作后续处理的精密参考。由于基准原油应尽量避免重复使用，如果在后续处 理中，没有合适的基准选择，但也有一些基准面粗糙，这通常是不合理的，但它应 该作为进一步加工精度为基础的表面处理。因此，为了使表面粗糙表面，应该有一 些表面可以很容易地作为后续基准，以确保后续处理和加工精度，光滑的不断改 善。 3.2 定位基准选择的原则定位基准选择的原则 基准面叠加原理。为了避免不重叠的引用错误，容易编程，应该使用过程参考 作为定位基准，尝试使用的工作程序，定位基准，编程原点三统一。易于安装的原 则。定位基准应能够保证定位准确、定位可靠、夹紧、操作方便、打开、可加工尽 可能多。方便工具原理。在工件坐标系中进行批量处理时，保证了刀具的可能与方 便。 3.3 确定零件的定位基准确定零件的定位基准 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 工件的装夹 6 图 2 阶梯轴加工的粗精准选择 如图所示的阶梯轴，应选 55mm 外圆为粗基准，如果选 108mm 外圆为粗基 准加工 55mm 外圆表面，当两外圆有 3mm 的偏心时，则加工后的 50mm 外圆表 面的一侧可能会因余量不足而残留部分毛坯表面，从而使工件报废。 3.4 装夹方式的选择装夹方式的选择 为了工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的 位置，需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加 工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。 3.5 数控车床常用装夹方式数控车床常用装夹方式 三爪自定心夹紧。三爪三爪自定心盘是同步运动，自动对中，一般不需要寻找 它。卡盘夹紧工件方便、省时，但夹紧力小，适用于形状规则的工件夹紧，小。两 者之间。对于较大尺寸或以上的轴类零件的加工过程，为了保证每一次的夹紧夹具 的精度，可以用 2 个。该夹紧方法可用于多订单处理或整理。该卡和顶部夹紧。当 工件车削质量较大时，用吸盘结束，另一端用顶支撑。这种方式比较安全，能承受 较大的切削力，安装时的刚性好，轴向定位参考，适用范围更广。夹持。当夹紧面 是一个与螺杆配合的螺纹，称为主轴夹紧。这种方式比较安全，能承受较大的切削 力，安装时的刚性好，轴向定位基准。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 工件的装夹 7 3.6 确定合理的装夹方式确定合理的装夹方式 选择合适的零件安装方法，确定定位和夹紧方案，数控机床，应尽量使零件可 以安装，完成所有零件的加工表面处理。要选择合理的定位和收缩的方式来减少错 误、连接、遵循安装位置的基本原则。在数控机床上加工零件时，定位和安装的基 本原理和普通机床一样。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 刀具及切削用量 8 第四章 刀具及切削用量 4.1 选择数控刀具的原则选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削参数密切相关。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿 命，合理的刀具寿命应根据优化的目标。一般分为刀具寿命最高和刀具寿命最低的 2 个，前者根据一个工时确定的最小目标，后者根据确定的工艺流程确定最低成本 目标。 4.2 选择数控车削用刀具通用点，刀具，刀具，三种圆弧刀具选择数控车削用刀具通用点，刀具，刀具，三种圆弧刀具 也被称为建模工具，形状和大小的刀片工具的形状和大小，模具的整体尺寸。 在数控加工中，模具和小圆弧刀具、非矩形槽铣刀、螺纹铣刀。在数控加工中，应 尽量少使用或不使用模具。刀具是一种刀具的刃口。这类车刀的刀尖是主切削刃， 90 度，外圆车刀，左、右端铣刀、切槽刀具和切削倒角外圆边、内孔的工具。刀具 的几何参数（主要是几何角度的选择方法）基本上与普通车床一样，但应结合数控 加工的特点，如加工路径和加工干涉，应考虑其自身的强度。 4.3 设置刀点和换刀点在哪里工具开始移动到指定的位置设置刀点和换刀点在哪里工具开始移动到指定的位置 在程序的执行过程中，要确定刀具在工件坐标系中的位置，即程序执行工具的 位置和工件的运动是起点，因此被称为程序的起点或工具点。这个一般的工具，以 确定起点，所以这也被称为刀点。在程序中，我们应该选择正确的刀点位置。刀头 原理：易于数控加工和简化编程。在这个过程中，很容易找到一个积极的和易于检 查的过程，导致一个小的处理错误。工件可在工件上布置，也可安排在钳位或机床 上，以提高工件的加工精度，并将刀点设置为设计依据和技术标准的一部分。机 床，实际操作中的重叠，可将手刀操作的刀位转换为刀点，即“刀位斑”和“工具”， 所谓“刀”是指刀具定位参考点、刀或尖圆弧中心。手动操作，低精度，低效率的工 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 刀具及切削用量 9 具。和一些工厂使用光学工具，刀具，刀具自动设定装置，以减少设定时间和提高 精度的工具。更换刀具时应更换刀具。所谓“换刀点”指的是旋转刀具的位置，该工 具应根据工件或工件的外或夹具，来改变刀具与工件的接触不接触等零件。 4.4 确定切削用量确定切削用量 编程时，程序员必须确定每个过程的切削参数，并以指令的形式编写程序。切 削参数包括主轴转速、切削深度、进给速度等。对于不同的加工方法，需要不同的 切削参数。切削参数的选择原则是：该零件的加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀 具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产 率和降低成。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 10 第五章 典型轴类零件加工 5.1 轴类零件加工的工艺分析轴类零件加工的工艺分析 基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时， 其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属 一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此 加工路线。 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各 种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理 磨削终检。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 11 5.2 典型轴类零件加工工艺典型轴类零件加工工艺 图 3 变速手柄轴 如图所示变速手柄轴，毛坯为 25100棒材，材料为 45钢 变速手柄轴是机床的重要组成部分，主要用于机床加工过程中对机床转速的控 制，从而有效控制机床的加工精度。 5.2.1 根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 1） 对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持 25外圆 一头，使工件伸出卡盘 85，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加 工。 2） 工步顺序 手动粗车端面。 手动钻中心孔。 自动加工粗车 16、22外圆，留精车余量 1。 自右向左精车各外圆面：倒角车削 16外圆，长 35车 22右端 面倒角车 22外圆，长 45。 粗车 20.5槽、316槽。 精车 316槽，切槽 30.5槽，切断。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 12 5.2.2 机器设备的选择机器设备的选择 根据零件图的要求，可采用经济型数控车床达到要求。因此，对 ck0630 型数控 卧式车床的选择。 5.2.3 选择工具选择工具 根据加工要求，选用五刀，T01 粗刀、90外圆车刀，T02 中心钻、T03 加工工 具，90外圆车刀和 T05 刀槽，宽刀是 2 毫米，T07 切割刀，刀宽 3 毫米（刀具补偿 设置在左上角）。 同时，五刀是安装在自动换刀刀架上，所有的刀都是好刀。 5.2.4 确定切削用量确定切削用量 切割量的具体价值，应根据机床的性能和相关的手册，结合实际经验确定。 5.2.5 确定工件坐标系、刀具和刀具的变化点确定工件坐标系、刀具和刀具的变化点 确定工件的右端面与轴线的交点 O 为工件原点，xoz 工件坐标系的建立，如图 所示。 使用手动刀具的设置方法（操作和在数控车床前的刀法基本上是相同的）作为 刀。换刀点设置在工件坐标系与 Z30 x35。 5.2.6 制备过程（以制备过程（以 ck0630 车床为例）车床为例） 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程 序清单。该工件的加工程序如下： N0010 G59 X0，Z105； N0020 G90； N0030 G92 X35，Z30； N0040 M03 S700； N0050 M06 T01； N0060 G00 X20，Z1； N0070 G01 X20，Z- 34.8F80； 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 13 N0080 G00 X20，Z1； N0090 G00 X17，Z1； N0100 G01 X17，Z- 34.8F80； N0110 G00 X23，Z- 34.8； N0120 G01 X23，Z- 80F80； N0130 G28； N0140 G29； N0150 M06 T03； N0160 M03 S1100； N0170 G00 X14，Z1； N0171 G01 X14，Z0； N0180 G01 X16，Z- 1F60； N0190 G01 X16，Z- 35F60； N0200 G01 X20，Z- 35F60； N0210 G01 X22，Z- 36F60； N0220 G01 X22，Z- 80F60； N0230 G28； N0240 G29； N0250 M06 T05； N0260 M03 S600； N0270 G00 X23，Z- 72.5； N0280 G01 X21，Z- 72.5F40； N0290 G04 P2； N0300 G00 X23，Z- 46.5； N0310 G01 X16.5，Z- 46.5F40； N0320 G28； N0330 G29； N0340 M06 T07； N0350 G00 X23，Z- 47； 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 典型轴类零件加工 14 N0360 G01 X16，Z- 47F40； N0370 G04 P2； N0380 G00 X23，Z- 35； N0390 GO1 X15，Z- 35F40； N0400 G00 X23，Z- 79； N0410 G01 X20，Z- 79F40； N0420 G00 X22，Z- 78； N0430 G01 X20，Z- 79F40； N0440 G01 X0，Z- 79F40； N0450 G28； N0460 G29； N0470 M05； N0480 M02 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢 15 第六章 数控车自动编程软件 CAXA 介绍 6.1 CAXA 数控车界面数控车界面 界面是实现人机交互的窗口，用户的设计直接对用户的情感和工作效率产生重 要影响，作为学习系统尤为重要。学习系统的服务对象是学生，学生的情感和操作 效率对训练效果有重要影响，这种影响往往是消极的。因此，设计一个良好的接 口，为考生提供服务是非常重要的。CAXA数控车系