典型轴类零件范文

1、浙 江 工 业 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文（2009届）典型轴类零件在数控车床加工编程设计与工艺设计学生姓名 施松群 学 号 分 院 数字控制工程分院 专 业 数控技术 指导教师 金维法 完成日期 2009年5月 典型轴类零件在数控车床加工编程设计与工艺设计摘 要 数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。是严格按照从外部输入的程序来自动地对被加工零件进行加工的。它是综合应用计算机、自动控制，自动检测及精密机械等高技术的产物。数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合实力的水平。它随着信息技术、微电子技术、自动

2、化技术和检测技术的发展而发展。数控机床与普通机床加工的有所不同，区别在于数控机床是按照程序自动进行加工，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。数控加工不仅要考虑夹具、刀具、主轴转速、进给量、背吃刀量等常规工艺的选择。本论文有效的将理论知识运用与实践，合理有效地分析和解决了一些理论和实践中产生的问题。数控机床的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化,它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产为，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。此次毕

3、业设计的典型零件由外圆轮廓、槽、内孔、锥度和螺纹组成，通地次的毕为设计，我懂得了不仅需要掌握专业知识，还需要很多实践老师的指导，我也从老师身上学到了很多不西，使我更加深入地了解了数控机床在社会上的地位。关键词 数控 工艺设计 自动 目 录第一章 数控加工的准备工作 11.1 数控加工的基本原理1.2 机床的选用1第二章零件的加工工艺32.1 数控加工工艺概述32.1.1 数控加工工艺的基本特点42.1.2 数控加工工艺的主要内容42.2 材料的选用、尺寸及热处理分析42.3 数控加工工艺路线设计52.3.1 工序的划分52.3.2 加工顺序的安排：52.4零件的工艺步骤7第三章 零件图纸的计算

4、83.1数学处理的概念8第四章 切削用量及刀具的选择94.1切削用量的选择94.2刀具的选用10第五章 主要操作步骤及程序的编制115.1加工顺序及路线115.2机床的操作步骤:115.3零件的安装及装夹方式115.4数控加工程序的编写20结 论22致 谢23参考文献24引 言 数控机床是近代发展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床,是高度机电一体化的产品。它综合了电子计算机、自动控制、液压与气动以及精密机械等方面的技术，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点。随着数控机床的发展与普及，越来越需要那些既懂得数控加工技术，又能进行数控加工编程的技术人才。 随着现代工业的飞速发展，机械产品的结构越

5、来越合理，其性能、精度和效率日趋提高,更新换代频繁。应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。 数控技术及数控机床的应用，提高了自动化程度高、加工精度高、加工质量稳定、对加工对象的适应性强、生产效率高、易于建立计算机通信网络。成功的解决了加工自动化的问题。用数控机床加工零件，有准确地计划零件的加工工时，减少检验的必要，无需复杂夹具、减小存储空间，减少因误操作造成废品和损坏刀具的可能性。 本论文包括任务书，进度安排表，开题报告等内容，对各种刀具量具的选择和使用，对零件图纸的绘制及标注，对零件的编程操作及加工。第一章 数

6、控加工的准备工作1.1 数控加工的基本原理 数字控制简称数控,是一种自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种方法。数控技术是现代先进制造技术的核心。数字控制的对象是多种多样的，但数控机床是最早应用数控技术的控制对象，也是最典型的数控化设备。数控加工就是根据零件图样及工艺要求等原始条件，编制零件数控加工程序，并输入到数控机床的数控系统，用以控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件的加工。随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度、和效率日趋提高，更新换代频繁。 现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CADCAM，和、敏捷制造和

7、智能制造等，都是建立在数控技术之上。.2 机床的选用如图此零件由圆弧面、圆柱面、内孔、锥度、槽和螺纹组成,用普通车床加工难以控制精度,和加工表面质量好的圆弧面,适合数控机床加工。采用华中21系统6136高精密机床，卧式车床布局,可对各种轴类及盘类工件自动完成内外圆柱面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工，并能车削公制及英制螺纹、模数及径节螺纹。图第二章零件的加工工艺2.1 数控加工工艺概述 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的数控机床的加工工艺过程，就是根据被加工零件的结构特点、技术要求，在不同的生产条件下需要采用不同的加工方法及其加工设备,并能过一系列的工序组合工序组成的,而工序又由工位

8、、工步和进给、安装组成。要加工一个零件前，工艺人员必须先将做好一些准备，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序。2.1.1 数控加工工艺的基本特点 在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序，操作者按工艺卡上规定的“程序”加工零件。而在数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质（如穿孔纸 带，磁盘等）上，用它控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点：（1）自动化程度高，具有很高

9、的生产效率；（2）对加工对象的适应性强；（3）加工精度高，质量稳定；（4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。2.1.2 数控加工工艺的主要内容 对于一个零件来说，并不是全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，也许只有一小部分工艺内容适合数控加工，这就需要对零件进行加工分析，确定它的加工内容和工序等。数控加工工艺主要包括以下的内容：1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。 2)分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。 3)设计数控加工工序。 4)调整数控加工工序的程序。 5)分配数控加工中的容差。 6)处理数控机床上部分

10、工艺指令。 总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。2.2 材料的选用、尺寸及热处理分析 正确的结构设计、合理的毛坯与材料选择以及良好的加工质量是获得满意零件的三个关键问题。先择零件材料的一般原则：材料的使用性能、工艺性能和经济性，其中使用性能最重要。材料的使用性能是满足零件工作要求的根本条件，包括力学性能、物理性能和化学性能，是选材首先考虑的因素。一般在生活当中，常用的材料主要有碳钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。碳钢有足够高的强度，便于进行各种热处理及机械加工，价格低、供应充足，故应用最广。一般机器中的轴，可用很多种牌号的优质中碳钢制造,尤以45号钢经调质处理最常用。所以选用4

11、5号钢做为材料。毛坯尺寸170*60,要求是单件全面积加工，确保尺寸精度。2.3 数控加工工艺路线设计 数控加工工艺路线设计需要找出零件所有的加工表面并逐一确定各表面的加工方法,其每一步相当于一个工步。然后将所有工步内容按一定原则排列成先后顺序。再确定哪些相邻工步可以划分一个工序，即进行工序的划分。最后再将所需的其它工序如常规工序、辅助工序、热处理工序等插入,衔接于数控加工工序序列之中,就得到了要求的工艺路线。数控加工的工艺路线设计必须全面考虑，注重工序的正确划分、顺序的合理安排和数控加工工序与普能工序的衔接。加工路线有几下几点的原则： 加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。 设计加工路

12、线要减少空行程时间，提高加工效率。 简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。 据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。 合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。 合理选用铣削加工中的顺铣或逆铣方式，一般来说，数控机床采用滚珠丝杠，运动间隙很小，因此顺铣优点多于逆铣。2.3.1 工序的划分1.工序的划分 数控机床与普通机床加工相比较，加工工序更加集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式： 1）根据装夹定位划分工序 这种方法一般适应于加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其

13、中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。 2）按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。 3）以粗、精加工划分工序 对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。 在工序的划分中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控机床的性能以及工厂生产组织与治理等因素灵活把握，力求合理。2.3.2 加工顺序的安排： 加工顺序的安排应根据工件的结构

14、和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则： 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧 2）先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓 3）尽量减少重复定位与换刀次数 4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。2.4零件的工艺步骤1) 用93外圆车刀车削50、锥度38、20圆弧38带槽外圆至精度要求,先装夹毛坯左端，平右端面打中心孔。2) 用18的麻花钻钻深度为34 mm的孔，用内孔刀按先粗后精的加工工序加工内孔34的孔和150的斜度至精度要求。3) 退刀至安全点。4) 掉头装50的外圆。5) 平左端面控制好

15、总长。6) 用一夹一顶做剩余各外圆至精度要求。7) 用刀宽为4mm的切槽刀加工槽至达到精度要求。8) 螺纹刀加工30X2-6g的螺纹达到通规通止规止。9) 退刀至安全点。10) 卸零件进行精度测量。第三章 零件图纸的计算3.1数学处理的概念 编程时的数学处理主要是按照已确定的加工路线和允许的编程误差,计算工件加工轨迹的尺寸,即计算工件轮廓的基点或节点的坐标。对不具备刀具补偿功能的数控系统，还需计算刀具中心（刀位点）轨迹的基点或节点的坐标。所谓基点是指工件轮廓各几何元素之间的交点或切点。所谓节点是当采用不具备非圆曲线插补功能的数控机床加工非圆曲线轮廓的零件时,在加工程序的编制工作中,常用多个直线

16、段或圆弧去近似代替非圆曲线,这称为拟合处理。拟合线段的交点或切点称为节点。零件图纸的计算要看具体图纸的标注，对各种零件用各种不同的方法，根据已有的尺寸可以通过不同的方法 对采用直线或圆弧拟合的非圆曲线进行编程序时，应按节点划分程序段。逼近线段的近似区间越大，测切点数目越少，相应的逼近误差也就越大。节点拟合计算的难度及工作量都较大，故宜通过计算机完成;有时也可由人工计算完成，但对编程者的数学处理能力要求较高。对于具有刀尖圆弧半径补尝菌能的数控机床，刀具在切削平面内的刀具刀位点轨迹大多由数控系统根据零件的加工轮廓和设定的刀尖圆弧半径值自行计算，无需用户计算。第四章 切削用量及刀具的选择4.1切削用

17、量的选择 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等，并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。这在实际中也很难掌握，要有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。切削用量的选择原则是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。值得

18、注意的是，切削用量（主轴转速、切削深度及进给量）是一个有机的整体，只有三者相互适应，达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。（1）确定背吃刀量ap（mm）背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度允许的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，建议留少量的余量（0.20.5mm），在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性允许的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加

19、工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性（2）确定主轴转速n（r/min） 主轴转速n主要根据刀具允许的切削速度VC（m/min）确定。（3）进给量或进给速度F（mm/r，mm/min）的选择 进给速度F是切削时单位时间内零件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r或mm/min。 4.2刀具的选用序号刀具号刀具类型刀具半径数量加工表面1T0101930.4mm1外轮廓2T0202螺纹刀1外螺纹3T0303切槽刀4mm14T040493内孔刀0.4mm1内轮廓5T0505中心钻41钻中心孔6T0606麻花钻181钻孔第五章 主要操作步骤及程序的编制5.1加工顺序及路线 平端面车削工件

20、粗车外圆锥度圆弧精车外圆锥度圆弧调头平端面车槽车螺纹。 5.2机床的操作步骤: 先将机床开机回零、刀具安装上架、工件装夹好，将工件程序输入并验证程序，根据加工步骤的顺序进行对刀并设定刀具数据，偏置原点单段加工运行，程序修正后，偏置原点连续加工运行，修改刀具数据控制工件精度，程序修止，返回原点单段运行将工件加工至精度要求。程序结束，取下工件进行另端加工，步骤与上相同。5.3零件的安装及装夹方式夹具是机床的一种附加装置，工件的装夹与数控车床一般使用三爪自动定心卡盘装夹工件。在机械加工前，必须使工件在机床上或夹具中占据某一正确的位置，当工件定位后，采取一定的机构用外力将工件夹紧，使工件在加工过程中保

21、持定位位置不变，如果工件过长可按一夹一顶工艺安装。5.4数控加工程序的编写下面是零件图1-1的加工程序，采用华中系统编程。数控车床程序卡零件毛坯60X120mm编写日期零件名称螺纹配合轴图号零 件图（1）材料45车床型号CK6136S夹具名称三爪卡盘实训车间数控实训中心程序号O0001编程原点：工件左端面与中心轴线交点程 序段 号程 序说 明N10O0001文件名N200001程序名N30G90绝对编程N40M03S800主轴正转，转速800r/minN50T0101刀具选择：1号刀N60G00X62Z5快速点定位，工件加工起始点N70G71U2R5P150Q260X0.5Z0F120循环指令

22、N80G00X100退刀N90Z100退刀N100M05主轴停止旋转N110M00程序停止N120M03S1000主轴正转，转速为1000r/minN130T0101刀具选择：1号刀N140G00X62Z5循环开始，快速定位N150N1G40G00X60Z4取消刀补N160G42G00X46Z3建立刀补N170G01Z1F120开始加工，进给120mm/minN180X50Z-1车削1X45的倒角N190Z-12车削X45Z-12的台阶N200X54C0.2去毛刺N210X45.96Z-27车削X45.96Z-27的斜度N220X38Z-35.16车削X38Z-35.16的斜度N230Z-37

23、车削X38Z-37的台阶N240G03X38Z-55R20车削R20的圆弧N250G02X38Z-73R20车削R20的圆弧N260G01Z-97车削X38Z-97的台阶N270X60退刀N280N2G40G00X62取消刀补N290G00X100退刀N300Z100退刀N300M05主轴停转N310M30程序结束程序号O0002刀宽3mm,左刀点对刀程序段号程 序说 明N10O0002文件名N200002程序名N30G90绝对编程N40M03S400主轴正转，转速400r/minN50T0202刀具选择：2号刀N60G00X56Z5快速点定位，工件加工起点N70Z-78刀具移至Z-78N80

24、G01X39F120开始加工，进给120mm/minN90X33F40车削X33的槽,进给出40mm/minN100X39F120退到X39的位置,进给40mm/minN110Z-84刀具移至Z-84N120X33R40车削X33的槽,进给出40mm/minN130X39F120退到X39的位置,进给40mm/minN140Z-90刀具移至Z-90N150X33F40车削X33的槽,进给出40mm/minN160X39退到X39的位置N170G00X100退刀N180Z100退刀N190M05主轴停转N200M30程序结束程序号O0003编程原点：工件左端面与中心轴线交点程序段号程序说明N10

25、O0003文件名N200003程序名N30G90绝对编程N40M03S700主轴正转，转速700r/minN50T0303刀具选择：3号刀N60G00X20Z5快速点定位,工件加工始点N70G71U1R0.5P1Q2X0.5Z0.1F100循环指令N80G00X20退刀N90Z150退刀N100M05主轴旋转停止N110M00程序停机N120M03S1000主轴正转,转速1000r/minN130T0303刀具选择:3号刀N140G00X20Z5循环开始,快速定位在X20Z5的位置N150N1G40G00X21Z4取消刀补N160G41G00X38Z3建立刀补N170G01Z1F120开始加工

26、,进给120mm/minN180X34Z-1车削1X45的倒角N190Z-22车削X34Z-22的内孔N200X25.92Z-29车削X25.92Z-29的斜度N210X20退刀N220N2G40G00X19补消刀补N230G00Z150退刀N240M05主轴旋转停止N250M30程序结束程序号O0004编程原点:工件左端面与中心轴线交点程序段号程 序说明N10O0004文件名N200004程序名N30G90绝对编程N40M03S800主轴正转,转速600r/minN50T0101刀具选择:1号刀N60G00X62Z5快速点定位,工件加工起始点N70G71U2R5P1Q2X0.5Z0.1F12

27、0循环指令N80G00X100退刀N90Z100退刀N100M05主轴停止N110M00程序停机N120M03S1000主轴正转,转速1000r/minN130T0101刀具选择:1号刀N140G00X62Z5快速点定位,工件加工起始点N150N1G40G00X60Z4取消刀补N160G42G00X26Z3建立刀补N170G01Z1F120开始加工,进给120mm/minN180X29.85Z-1车削1X45的倒角N190Z-22车削X30Z-22的台阶N200X38C1去毛刺N210X60退刀N220N2G40G00X62取消刀补N230G00X100退刀N240Z100退刀N250M05主

28、轴停止N260M30程序结束程序号O0005编程原点:工件左端面与中心轴线交点程序段号程 序说明N10O0005文件名N200005程序名N30G90绝对编程N40M03S400主轴正转,转速400r/minN50T0404刀具选择:4号刀N60G00X38Z5快速点定位,工件加工起始点,开始切槽N70Z-22快速进刀至Z-22位置N80G01X26F40切槽N90X28退刀N100X30Z-21倒角N110G00X100退刀N120Z100退刀N130M05主轴旋转停止N140M30程序结束程序号O0006编程原点:工件左端面与中心轴线交点程序段号程 序说明N10O0006文件名N20%00

29、06程序名N30G90绝对编程N40M03S800主轴正转,转速800r/minN50T0404刀具选择：号刀N60G00X36Z5快速点定位工件加工起点N70G76C1A60K1.1X27.4Z-79U0.1V0.3Q0.5F2三角螺纹加工指令N80G00X100退刀N90Z100退刀N100M05主轴旋转停止N110M30程序结束结 论通过本次的毕业设计使我更加巩固了我的理论知识，并有效的将理论知识运用与实践，知道了理论跟实际还是有一些区别的，只有自己实践了才能发现问题，懂得了怎样合理有效地去分析和解决一些理论和实践中产生的问题，学会了怎样去更好的把这次的毕业设计零件做好。知道了数控机床在机械加工工业中占有了很重要的地位。数控机床作为一种精密加工设备，不但应用广泛，也是一种高科技、高精度、高度机电一体化产品，对国民经济的发展起到了非常重要的作用。只有把