毕业设计说明书1

1、毕业设计说明书题 目 国际象棋“象”数控 加工工艺分析与编程 专 业 机械制造与自动化 班 级 机自0801班 学生姓名 张 欢 欢 指导教师 林 利 芬 2010年12月9日目录 第一章 绪论 第二章 零件图分析 2.1 零件的特征2.2 数值计算 第三章 工件的定位与装夹 3.1加工精度要求 3.2 定位基准的选择 3.3 装夹方式 3.4 工艺过程制定 第四章 车削工艺分析 4.1 选择夹具 4.2 工步设计 4.3刀具的选择 4.4 设计走刀路线 4.5 零件加工工艺卡片 第五章 切削用量的选择 5.1被吃刀量 5.2 进给量的选择 5.3 切削速度（主轴转速）的选择 第六章 数控车床

2、的对刀 6.1刀位点 6.2待加工毛坯的对刀 6.3刀偏值的测定 第七章 编程及仿真加工 7.1程序 7.2仿真加工 第八章 结论摘 要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制实现自动工作的技术, 数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征, 它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大，他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起

3、着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势. 同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。数控加工工艺与编程是机械专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的

4、基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有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新能力。本毕业设计内容主要是利用数控车床来加工零件，主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便

5、，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。关键词：数控车床 车削加工工艺 工艺分析 国际象棋”车”第一章 绪论1.1数控机床技工工艺分析 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面: (一）选择并确定零件的数控车削加工内容； (二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； (三）工具、夹具的选择和调整设计； (四）工序、工步的设计； (五）数控车削加工程序的编写、校正与修改； (六）首件加工与现场问题的处理； (七）编制数控加工工艺技术文件。 总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。 1.2数控车削加工工艺

6、分析工艺分析师数控加工的前提工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言机编程方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在整个机床上的装夹方式；各表面的公共顺序，刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。 （一）零件图分析零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓主要要素分析以及精度和技术要求分析。此

7、外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。1、尺寸标注方法分析零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。2、轮廓几何要素分析在手工编程时，要计算每个节点左边。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何要素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何要素的给定条件是否充分。3、精度和技术要求的分析对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺分析的重要内容

8、，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方法、夹具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方法弥补时，应给后续工序留有加工余量；对图纸上有位置精密要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速切削（注意：在切削端面是，应限制主轴最高转速）。 1.3夹具和刀具的选择（1）工件的装夹与定位数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分待加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身

9、的外圆柱面为定位基准；对于套类零件，则以内空为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择。（2）刀具选择刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量就越大。所以在零件形状的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高成产率的有效措施 第二章 零件图纸分析2.1 零件的特征1、零件的特征 该零件是一回转体零件（单位：mm），以45#调质处理的毛坯，毛坯尺寸是直径22mm长度为100mm的棒料。2、零件特点 从零件图中可以看出该零件轮廓由直线、圆弧、共

10、同构成一个复杂成型曲线回转轴。加工部分包括外圆，外圆弧面，倒圆角等 2.2数值计算数控加工是一种按照输入的数字程序信息进行自动加工，因而数值计算对于数控编程来说至关重要。在不影响加工精度情况下，通过数值计算，将图纸标注样式转换成利于数控编程相关样式。转换的结果如下图。图21 节点分布表表21 节点坐标表 Z X A 0 7.25 B 0.5 7.75 C 7.5 7.75 D 8 7.25 E 8 7 F 12 7 H 15.61 4.82 L 16 4.32 M 22 7 N 26 7 S 32.5 9.5 Q 36.5 9.5 W 40 9.5 第三章 工件的定位和装夹3.1加工精度要求

11、加工图纸如上图，零件加工部分主要包R4.05 R6.48 R0.5 R7.56 R6.71 R5.32 R4.1 R3.3的圆弧和直径为14.5的外园。零件的主体尺寸长度为40mm，最大位置的直径为19mm3.2定位基准的选择 定位基准选择原则：（1） 基准重合原则（2） 基准统一原则（3） 便于装夹原则（4） 便于对刀原则 根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。分析零件图纸结合相关数控加工方面的知识，该零件可以通过一次装夹多次走刀能够达到加工要求。零件加工时，先以直径为22mm的外圆的轴线作为轴向定位基准，加工零件；然后一零件轴线作为轴向定位基准，以轴

12、台的端面的中心作为该轴剩余工序的轴向定位基准，并且把编程原点选在设计基准上。如图： 图31 定位图3.3 装夹方式 1选择夹具 夹具的作用是保证工件在机床上的正确位置和牢固的安装，即定位和夹紧，从而使数控加工循序进行，保证工件的位置精度，同时也保证工件坐标系能够建立在正确的位置上。 车削加工的零件一般是回转体，对于回转体零件，一般选用三爪自定心卡盘。本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。如图： 图32 装夹图3.4 工艺过程制定由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式各有差异.考虑到加工原则的先进后远先粗后精制定加工循序如下：先粗车后精车。 为减少换刀、对刀次数以

13、及减少辅助时间，选用T形刀片的外圆车道和割刀。先用T形的外圆车刀进行零件的粗加工、精加工和倒圆角最后用割刀在Z=43mm处割断。第四章 车削工艺分析4.1 选择夹具 对于回转体零件，一般选用三瓜子定心卡盘。本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。4.2 工步设计该零件从棒材开始加工，要进行粗加工、精加工和切断等工步：1）粗车外圆2) 精车外圆3) 倒圆角4) 切断4.3刀具的选择为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率、高精度、高重复定位精度、可靠度和耐用度。选择刀具通常要考虑：（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别（3）被加工工件

14、的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求。精车时要选用精度高耐用度高的刀具以保证加工精度的要求。1） 粗车：T形的外圆车刀T01012） 精车：T形的外圆车刀T01013） 切断：割刀T0202 表4-1零件数控加工刀具卡(车削) 序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径 /mm备注1T01T形的硬质合金外圆车刀1粗车和精车外圆轮廓0.4右偏刀2T02割刀1切断0.4左偏刀编制张欢欢审核张欢欢批准日期4.4 设计走刀路线 （1）粗车循环 粗车的主要任务是去除余量，可用复合循环指令

15、来设定。如图;起刀点(30，3)为安全位置，切深d=3，退刀量 r=1，精车余量X=0.2、Z=0.05。 图41 粗车的走刀路线（2）精车循环 图42 精车走刀路线 （3）切断 图43切断走刀路线4.5 零件加工工艺卡片 武汉软件工程职业学院机械加工工艺卡片产品型号国际象棋“车”产品名称 工 序 号 工 名 序 称工 序 内 容机床 夹具刀具量具1粗车粗加工出零件外形HNC-CK6140三爪自定心卡盘T形外圆车刀游标卡尺2精车精加工零件HNC-CK6140三爪自定心卡盘T形外圆车刀游标卡尺3倒圆角倒圆角HNC-CK6140三爪自定心卡盘T形外圆车刀4切断切断HNC-CK6140三爪自定心卡盘

16、 高速钢切断刀游标卡尺编制张欢欢审核张欢欢批准日期 第五章 切削用量的选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较

17、容易5.1背吃刀量 查车工操作技能手册知：零件轮廓粗车循环时选ap=3m，切断时选ap=3mm5.2 进给量的选择查车工操作技能手册知：零件轮廓粗车循环时选f=0.20.4mm/r，切断时选f=0.10.12mm/r5.3 切削速度（主轴转速）的选择查机械设计基础知：45钢的抗拉强度为b=600MPa 查数控加工工艺与编程知：切削速度 零件轮廓粗车循环时选S=100150m/min切断时选S=2228 m/min机械加工工艺卡片1武汉软件工程职业学院机械加工工艺卡片1工序名称零件的粗、精、切断工序号1零件名称国际象棋“车”零件号产品名称代号数控技术毕业设计同时加工工件数1夹具名称三爪自定心卡盘

18、设备材料卧式车床HNC-CK6140牌号硬度45HBS190220工步工步内容刀具刀具号背吃刀量mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min备注1选用45#22X100的毛坯T形外圆车刀T0130.2300150自动换刀2粗车BW段3精车BW段4在AB段倒圆角编制张欢欢审核张欢欢批准日期共2页第1页机械加工工艺卡2武汉软件工程职业学院机械加工工艺卡片2工序名称零件的粗、精、切断工序号1零件名称国际象棋“车”零件号产品名称代号数控技术毕业设计同时加工工件数1夹具名称三爪自定心卡盘设备材料卧式车床HNC-CK6140牌号硬度45HBS190220工步工步内容刀具刀具号背吃刀量mm进给量m

19、m/r主轴转速r/min切削速度m/min备注1 在W处切断割刀T0230.1300150编制张欢欢审核张欢欢批准日期共2页第1页第六章 数控车床的对刀6.1刀位点在进行数控加工的编程，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参考点。对刀操作就是要测出程序起点处刀具位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时，常用的仪器有：对刀测头.千分表或对刀瞄准仪等。对刀点可以设置在零件.夹具上或机床上（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。6.2待加工毛坯的对刀试切端面：将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装Z轴向设定器。快移刀具接近到Z

20、轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持Z轴向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上测出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。试切外圆：快速将刀具刀位点移动到毛坯端面角附近，然后用增量方式调节X.Z轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用MDI方式运行外圆车削。同时保持X轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。6.3刀偏值的测定刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。用点动或步进方式操作移动刀具，使基准刀具刀位点对准工件的基准点，然后进行X轴Z轴坐标清零，退刀

21、。换置刀具，再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同一基准点，此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置Xj, Zj。同理，可以次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。在相应的刀偏表中依次键入选用道具刀位点的几何补偿。第七章 编程及仿真加工7.1程序程序（车削）O0010 程序号G50X150Z200T0100S300G96M03S25T0101M08G00X30Z3 确定起始点 粗车循环，被吃刀量3mmN10G00X15.5 精加工程序起始段G01G42Z-7.5 建立刀具半径补偿 加工R=0.5的圆弧G01X14.5 加工R=6.48的圆弧 加工R=0.5的圆弧 加工R=7.56

22、的圆弧 加工R=6.71的圆弧 加工R=5.32的圆弧 加工R=4.1的圆弧 加工R=3.3的圆弧G01X19Z-43N20G40X30 精加工程序结束Z3X0G00G42X0Z0 G01X14.5 倒圆角G00G40X50Z100M06T0202G00Z-43G01X10 切断G00X30Z100M30 7.2仿真加工打开仿真软件进入仿真系统，将程序输入仿真系统对程序进行仿真，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，检查仿真出的工件图形与要加工的工件有多大出入，并不断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正确为止。(这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影

23、响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患)。仿真结果如下图：图71 仿真加工的成型图第八章 设计总结三年的校园生活即将结束，我们即将踏入社会，在社会的大舞台里去更好的历练自己。在此我非常感谢各位老师的关心和培养，是你们让我掌握了知识。毕业设计是我们在学校的最后一个任务，毕业设计对我们来说的确是一个不小的考验。在课堂上我们主要以理论为主，实践为辅，而现实生活中不论是做什么事情都是以理论为辅，实际行动为主。比如：我们的毕业设计就是要以理论知识为原则来设计自已的数控车削加工过程，然后再根据你的设计步骤来进行加工验正，看实践操作是否满足工艺和技术要求，若不行则要进行多次修改直到合格为止。在这

24、里我学到了做任何事情要细心、认真、有耐心，考虑每一个细节问题要全面周到。通过本课题的设计，我对机械加工的整个过程有了较全面的理解。在开始做毕业设计前，我认真阅读了毕业设计指导书，对零件图进行仔细的分析，在设计前得到一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。完成开题报告后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了。首先我们对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法；在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的专业课程，使我更好把各专业课相结合起来去完成毕业设计；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。