轴类零件工艺分析及程序设计毕业设计

1、烟台工程职业技术学院数控技术 系 机械制造与自动化 专业 12 级毕业设计（论文）题 目: 轴类零件工艺分析及程序设计姓名 郑志斌 学号 2012140028 指导教师（签名） 2014 年11月19日 烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文） 轴类零件工艺分析及程序设计 是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生(签名)： 2014年 11 月 19 日 数控技术系毕业设计（论文）任务书设计题目：轴类零件工艺分析及程序设计 学生

2、姓名： 郑志斌 系别：_数控技术系_专业：_数控技术_班级：机制12301指导老师姓名：_周红珠_职称：_讲师_课题来源：_教师指定_1、毕业设计主要内容：绘制零件的二维图 、进行零件的工艺分析、选择设备、切削用量的确定 、刀具选择 、数控加工工艺卡 、零件粗精加工手工编程 、刀具轨迹路径模拟、设计小结 和参考文献2、毕业设计的主要技术指标：（1）加工零件内孔公差满足要求、 (2)未标注尺寸公差按照gb/t1804-m加工检验（3）粗糙度要求3.2um (4)未标注倒角为c13、毕业设计基本要求：（1）培养学生综合运用所学职业基础知识、专业知识和技能提高解决实际问题的能力从而达到巩固、深化所学

3、的知识与技能。 （2）培养学生建立正确的科学思想培养学生认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风。 （3）培养学生调查研究收集资料，熟悉有关技术文件运用国家标准、手册、资料等工具书进行加工设计计算数据处理工程制图等、编写技术文件等独立工作能力4、进度计划：序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排123456与毕业设计指导教师见面，发放任务书完成任务书，查找相关专业资料列出提纲，明确论文整体思路完成毕业论文初稿，指导教师审论文修订完成毕业论文终稿，打印上交2014.6.102014.7.52014.7.252014.9.142014.9.202014.10.30 毕业设计（论文）指导检查工作记录表

4、学生姓名郑志斌专业班级机制12301指导教师周红珠单位数控技术课题名称轴类零件的工艺分析与加工时间（学期、周次）内容及指导记录2014.7.102014.9.52014.9.20 2014.10.82014.10.25论文中的图纸稍作修改审阅论文初稿，对以下内容进行修改：摘要部分言简意赅，删掉不必要的词句本论文中的图纸要求标准，注明技术要求等零件的加工步骤做了修改，要求书面语言表述清楚，所使用的刀具规范对于零件的装夹的定位内容要求简单介绍修改目录中的页码，要求正文从第1页开始论文格式要求按照规范完成有些加工工序不合理，通过讨论确定正确的工序检查程序内容扩充加工部分再次修改格式：段落、字体等补充

5、刀具卡、工序卡补充参考文献论文内容从头阅读，格式基本正确，语言比较通顺，按要求打印 摘要：随着社会的进步，制造业的发展越来越迅速，数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。生产实际中，零件的结构千差万别，但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面

6、加工方法的综合应用。我设计的是典型轴类零件的加工，其中涉及了刀具、毛坯、定位基准等的选择。关键词：数控加工工艺、数控编程、定位基准、轴类零件 前 言近年来，我国对数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量更大。本设计书是根据数控加工与编程综合设计的，数控机床已成为国家先进制造技术的基础设备，并关系到国家发展的战略地位，从20世纪中叶数控技术出现以来，现代数控加工正向高速化，高精度化，高柔性化，高一体化和智能化方向发展。通过毕业设计使我们更深了解了相关学

7、科中的基本理论、基本知识，以及理论实践相结合，同时对本专业有了较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。本毕业设计内容主要是如何加工分析轴类零件，包适了工艺分析过程、数控编程、机床操作与零件自检过程等，基本含概了我们所学到的所有专业知识，完成毕业设计对于我们来说是一种挑战。我以严谨务实的认真态度进行了此次毕业设计的编写，并且本设计在编写过程中得到老师和同学的支持与帮助，而且周红珠老师对本设计进行认真的审阅，提出了许多宝贵的修改意见，在此一并表示衷心的感谢。由于编者水平有限，设计中难免存在一些错误，恳请

8、老师和同学批评指正。 轴类零件工艺分析及程序设计目录一 零件加工工艺分析.1（一）机床的选择.1（二）零件工艺分析.1（三）确定装夹方案.4（四）刀具的选择.4（五）确定切削用量.4（六）准备工作.6（七）确定加工工艺和加工路线.6二 程序的设计.8（1） 数控编程及其原理.8（二）程序的编辑及说明.8（三）程序编辑.10（四）程序检验.15三 总结.16四 结束.17五 参考文献.18轴类零件工艺分析及程序设计郑志斌一 、零件加工工艺分析（一）机床的选择根据图纸的要求和学院现有数控车床的型号我选择较全功能的fanac 0i系统,因为fanic 0i可以加工普通机床可以加工的圆柱体、圆锥体及以

9、零件表面为母线的各种曲面的内形、外形，具有加工精度高、轨迹控制准确的特点，fanic 0i数控机床完全可以加工这个零件，这个系统本身具备了路线模拟功能，可以比较安全的运行程序，具有加工精度高轨迹控制准确的特点，所以这个工件的加工精度及其他要求完全可以通过fanac 0i系统的数控车床得到保证。（二）零件工艺分析1.零件图纸工件1 工 件22. 技术要求分析从图纸来看，这是个典型轴套类配合件，零件表面由外圆、沟槽、圆弧及套组成，对于一般轴类零件，无非是调头加工，保证双头各外圆的同轴度及及表面粗糙度的一致。但是，套的加工无疑给零件的加工增加了难度，并且部分尺寸精度要求相对较高，这就要求我们在工艺安

10、排、程序的编写及零件加工时特别细心，综上所述，加工步骤应为：（1）用25麻花钻钻通孔。（2）用g71粗加工工件1的通孔，用g70精加工工件1的通孔。（3）用g90加工套件的外圆。 （3）用g73粗加工工件2的左端，用g70精加工工件2的左端，平端面，控制总长，再用同样的方法加工工件2的右端。3. 加工注意事项数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但应注意以下几个方面：（1）合理选择切削用量对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接

11、引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切

12、削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。（2）合理选择刀具 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。（3）合理选择夹具 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具。 零件定位基准重合，以减少定位误差。（4）确定加工路线加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。 应能保证加工精度和表面粗糙要求。 应尽量缩短加工路线，减少刀具空

13、行程时间。（5）加工路线与加工余量的联系目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。（3） 确定装夹方案 内孔加工时以外圆定位，用三爪自定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证同轴度要求和便于装夹，根据零件图的要求和装夹的难易选择先加工工件2左端部分，然后加工右端部分。加工工件1时，应夹住一端，加工外圆、钻孔和加工内孔，然后再调头夹住另一端，切断多余的部分，最后把件1套在件2上确定加工尺寸，控制配合间隙。（四）刀具的选择（1）1号刀：93°菱形外圆车刀，刀尖圆角r0.2

14、（2）2号刀：最小加工直径22mm、最大加工长度45mm内孔车刀，刀尖圆角r0.2（3）3号刀：刀宽5mm机夹式外挖槽刀（4）4号刀：45°外圆刀（）25mm 麻花钻表格1 刀具卡片工步号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径（mm） 备注1中心钻12麻花钻1通孔253外圆车刀1外圆、锥面、圆弧、倒角等0.24车内孔1内孔0.25外槽刀1外槽刀宽5645°刀倒角、平端面（五）确定切削用量当我们在数控编程时，我们首先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

15、，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。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；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。根据被加工表面质量要求、刀具和工作材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后根据公式： n=1000×vc/3.14×dn为工件转速，单位r/min；vc为切削速度，单位m/min，可查表得出；d为切削刃选定处对应工件的回转直径，单位m

16、m 。可求得工件转速n。被吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时在机床和刀具的允许的情况下，尽可能取最大被吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度的要求，被吃刀量一般按见表格2选取。计算结果见表3工序卡中。表格2 背吃刀量 直径工件长度50050010001000200020001811.21.5 18501.51.52.02.0501201.51.52.02.01202602.02.03.03.02604103.03.03.03.0 表格3切削用量选择序号工步内容刀具规格mm主轴转速r/minn进给量mm/r背吃刀量mm/min备注1麻花钻钻孔25300手动2粗扩内孔22

17、x455000.20.8自动3精加工内孔22x458000.080.25自动4粗车外圆93°外圆粗车刀8000.21.5自动5精车外圆93°外圆精车刀12000.20.25自动6外槽5mm3500.05自动（六）准备工作1机床准备：系统为fanic 0i半闭环数控机床。默认为g99模态。2工件准备：工件一(50*65的毛坯)、工件二（50*110的毛坯）。3刀具准备：（1）1号刀：93°菱形外圆车刀，刀尖圆角r0.2 。（2）2号刀：最小加工直径22mm、最大加工长度45mm内孔车刀，刀尖圆角r0.2。（3）3号刀：刀宽5mm机夹式内挖槽刀。（4）25mm麻花钻。

18、4着装准备：穿好工作服、戴好工作帽、戴好防护眼镜。5测量准备：准备游标卡尺、千分尺、塞规。6计算准备：纸、笔。（七）确定加工工艺和加工路线 1.先加工工件1 （1） 将毛坯夹在卡盘上，伸出约50mm。（2） 加工工件1外圆。（3）打中心孔。（4）用25mm麻花钻打通孔。（5）用g71指令，用内孔车刀粗加工。（6）用g70指令，精加工。（7）切断工件，调头平端面，定总长，倒角。工件12.加工工件2（1）用卡盘夹住，伸出约50mm。（2）用g71指令，先粗加工左端。（3）用g70指令，精加工。（4）用卡盘夹住左端。（5）用g73指令，加工右端。（6）用g70指令，精加工。（7）用挖槽刀挖5*4mm

19、槽。工件2 二、程序的设计（一）数控编程及其原理数控机床与普通机床不同，整个加工过程由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具的运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴地正传和反转、切割液的开与关、变速、切刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工作的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程成为零件的编制。编程原点作为编程坐标的起始点和终止点,它的正确选择直接影响到零件的加工

20、精度和坐标点计算的难易,在选择编程原点时应注意以下原则:1编程原点最好与图样上的尺寸基准(设计基准与工艺基准)相重合; 2. 编程原点的选择应有利于编程和数值计算简便;3. 编程原点所引起的加工误差应最小;4. 编程原点应易找出,而且测量位置也较为方便。（二）程序的编辑及说明 在编辑程序前，必须充分的了解各个代码的适用场合，以便于合理的选择指令代码对工件进行加工。下面就简述一下本次加工我们要用的指令代码。1 应用代码说明2 工件在加工过程中主要使用了以下指令： g00： 快速进给 g01： 直线进给 g02： 圆弧插补（顺时针） g03: 圆弧插补（逆时针） g41： 半径补偿（左补偿） g4

21、2： 半径补偿（右补偿） g40: 取消半径补偿 g71： 粗加工循环指令 g73： 粗加工循环指令 g70: 精加工循环指令 2加工过程中必须注意这些指令中圆弧插补、半径插补的使用:（1）在圆弧插补时，对于小于四分之一圆用r编程，当使用r时，小于或等于180为正，反之为负，也可以用i、k代替， i、k为圆心在x轴、z轴上相对始点的坐标增量，当i、k为0时可以省略；如果i、k和r同时出现在程序段上，则以r优先，i、k无效。（2）半径补偿g41（左补偿）、g42（右补偿），其代码的使用取决于刀具的进给方向。因为我们选择前置刀架的fanic 0i数控机床，所以，顺着刀具的运动方向看，工件在刀具的右

22、边为g42，反之为g41，同时，刀具半径补偿的建立与取消只能用g01或g00指令，不能用g02或g03.（3）g71 u(d) r(e)g71 p(ns) q(nf) u(u) w(w) f(f)其中：d为每次车削背吃刀量，以半径值表示；e为每次切削结束的退刀量；ns为精车开始程序段的顺序号；nf为精车结束程序段的顺序号；u为x轴方向精车余量，以直径值表示；w为z轴方向精车余量； f为粗车时的进给量。（4） g73 u（i） r（d） g73 p(ns) q(nf) u(u) w(w) f(f) 其中：i为x轴上的总退刀量（半径值）； d为粗加工重复加工次数； ns为精车开始程序段的顺序号；

23、nf为精车结束程序段的顺序号；u为x轴方向精车余量，以直径值表示；w为z轴方向精车余量； f为粗车时的进给量。（三）程序编制1.刀具号t0101为硬质合金的93°外圆车刀，刀尖圆弧半径为0.2mm。t0303为内孔车刀，刀尖圆角r0.2。t0404选择刀宽为5mm的硬质合金切槽刀，以左刀尖为定位基准点。2.程序（1）加工工件1工件1o0001 ;t0303 ; （内孔车刀）m03 s500 ;g00 x100. z100. ;g00 x24. z2. ;g99 g71 u1. r0.5 f0.2 ;g71 p10 q110 u-1.5 w0 f0.2 ;n10 g41 g00 x40

24、. ;g01 x40. z0 ;g01 x38. z-1. ;g01 x38. z-9.5 ;g01 x29. z-9.5 ;g01 x27. z-10.5 ;g01 x27. z-45. ;n110 g01 x24. ;g00 x100. z100. ;m05 ;m00 ;t0303 ;m03 s800 ;g00 x24. z2. ;g70 p10 q110 ;g40 g00 x100. z100. ;m05 ;m30 ;2.加工工件2左端o0002 ;t0101 ;m03 s800 ;g00 x100. z100. ;g00 x52. z2. ;g99 g71 u1. r0.5 f0.2

25、;g71 p10 q100 u1.5 w0 f0.2 ;n10 g42 g00 x23. ;g01 x23. z0 ;g01 x25. z-1 ;g01 x25. z-17. ;g01 x35.998 z-17. ;go1 x37.9978 z-18. ; g01 x37.998 z-37. ;g01 x46. z-37. ;g01 x48. z-38. ;n100 g01 x48. z-45. ;g00 x100. z100. ;m05 ;m00 ;t0101;m03 s1200 ;g00 x52. z2. ;g70 p10 q100 ;g40 g00 x100. z100. ;m05 ;m

26、30 ; 工件2加工工件2右端o0003 ;t0101 ;m03 s800 ;g00 x100. z100. ;g00 x52. z2. ;g99 g73 u11. w0 r10 f0.2 ;g73 p10 q100 u1. w0 f0.2 ;n10 g42 g00 x26. z2. ;g01 x26. z0 ;g01 x30. z-2. ;g01 x30. z-20. ;g01 x32. -20. ;g01 x32. z-31.2;g02 x36. z-37.2 r10. ;g03 x38.4 z-53.6 r15. ;g03 x36. z-58.1 r10. ;g01 x36. z-63.

27、 ;g01 x46. z-63，;g01 x52. z-63. ;n130 g00 x52. z2. ;m05 ;m00 ;t0101 ;m03 s1200 ;g00 x52. z2.;g70 p10 q130 ;g40 g00 x100. z100. ;m05 ; m30 ;加工槽o0004 ;t0404 ;m03 s450 ;g00 x100. z100. ;g00 x52. z2. ;g00 x32. z-18. f0.02;g01 x30. z-18. ;g01 x26. z-20. ;g01 x22. z-20. ;g01 x52. z-20. ;g00 x52. z2. ;g00

28、x100. z100. ;m05 ;m30 ;（四）程序检验1. 新编制的程序必须经过认真校验才允许试运行，以免发生不必要的事故，初次编好的程序单要进行下叙内容的初步单项校验。（1） m、g代码是否有误，正确选择机床的正反转。（2） 刀具及编程是否有误，选择正确的刀具号。（3） 刀具半径偏置方向g41、g42是否有误。（4） g00、g01是否使用合理。（5） f、s代码使用是否合理。（6）g70 、g71、g73循环起点是否正确。（7）小数点是否有漏写。（8）走刀路线是否合格，能否撞刀。2程序单段运行校验 利用机床单段运行功能，逐段校验程序参数。这样可以及时的发现错误并及时修改。3 试切校验

29、 试切校验有时也是最后校验，借以检查加工精度和表面质量，只有程序检验无误后才可自动加工。试切时按循环启动让车刀切一下工件后按循环停止，让主轴继续旋转，退出刀具，然后让主轴停止，用千分尺测量工件，看是否合格，如果不合格修改程序或刀补都可以，然后继续加工即可。三、总 结通过此次毕业设计使我更深了解了相关学科中的基本理论、基本知识，以及理论实践相结合，同时对本专业有了较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。更重要的是，通过我对此次综合零件的加工让我对零件的的工艺设计及加工过程有了更深的印象，因为只有合理的

30、分析零件才能让我对零件加工的更加透彻。并且，通过指导老师的细心教导，经过不断的修改，终于完成了本次毕业设计。结束语本次论文的编写，由于经验和知识的欠缺，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有周红珠老师的督促指导，以及同学们的帮助，我自己是很难大都完成这个毕业设计的。在这里首先感谢我的指导老师周红珠老师。周红珠老师平日工作很忙，但在我做毕业论文的每个阶段，从最初的选择题材到论文的完成，周红珠老师给了我很大的帮助。不但认真给我讲解在写论文时遇到的一些难题，还不定时的检查并改正其中的错误。她的严谨治学和认真负责的精神也是我学习的榜样。最后，还要感谢大学三年来所有的老师，陪伴我走过即将踏上社会的日子，我的论文因为老师的重视和关心，才能顺利完成。谢谢老师！祝老师工作顺利！六、参考文献1 姚瑛. 公程编差配合与测量技术m. 北京：机械工业出版社,2002. 2 张木青. 机械技术基础实践m. 北