数控技术毕业设计——典型套类零件的加工和工艺分析

1、典型套类零件的加工和工艺分析 声 明 本人所呈交的 典型套类零件的加工和工艺分析，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 2010年4月14日 【摘要】数控机床给机械制造业带来了革命性的变化，它加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控加工则是根据被加工零件的图样和工艺要求,编制出以数码表示的程序,输入到机床的数控装置或控制计算机

2、中,以控制工件和刀具的相对运动使之加工出合格零件的方法。在数控机床加工之前,要对机床的运动过程,零件的工艺过程,刀具的选择,切削用量和走刀路线等都编入程序。【关键词】：数控加工、工艺分析、程序编制目录引言1一、零件图工艺分析2二、选择设备2三、确定零件的定位基准和装夹方式2（一）外轮廓加工2（二）内孔加工3四、典型套类零件的数控车削加工工艺3（一）数控加工工艺分析的重要性3（二）选择切削用量3（三）工艺线路的设定3五、刀具的选择4（一）刀具的选择原则4（二）加工零件的刀具卡片4六、 对刀步骤5（一）外圆刀对刀5（二）内孔车刀（对刀时必须打好孔）5（三）内螺纹刀6（四）切断刀6七、 程序编制6总

3、结10参考文献11谢辞12引言从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。数控技术是工业自动化的一门基础技术,在工业生产中越来越得到广泛的应用。数控机床

4、问世以来,数控技术大幅度推进了制造技术与制造业的发展,数控技术应用课程在我国已成为各大院校机电类专业的主要专业课程之一。数控技术是一门综合性专业技术,涉及到设计,工艺,机床,刀具,夹具,材料,数字控制,电机,检测等等。特别是CAD/CAM一体化技术,FMS,CIMS,它们是集设备,信息,物流与一体的综合的自动化设计与制造系统,而是一门综合设计,工艺,制造及自动控制的多学科交叉型的科学技术。随着计算机技术的飞速发展和广泛应用,机械制造业正在发生着一场深刻的技术革命,这场革命从根本上改变了生产技术和管理技术,传统的生产设备和方法已逐渐被计算机控制的各种系统所取代,数控加工中心正以其强大的加工功能在

5、现代机械制造业中扮演重要的角色.我国正在成为世界的制造大国,需要大量具备扎实理论基础和实践知识的专门人才,因此,我们不能只满足于现有较低水平的数控技术课程实践现状,需要结合设计自动化,使加工过程自动化在数控技术课程实验中得到更多的体现。机械制造工艺是研究如何科学的,最优秀的生产和使用各种机械设备,研究在机械制造中优质,高产,低消费的生产和使用机械设备的原理与方法的一门课程。机械制造过程中所涉及的问题极为广泛,研究机床设备方面能对典型机床的工作原理,传动系统,典型机构,工艺特点,应用范围等技术要求,有一定的应用能力和分析能力,对数控机床较先进设备亦有一定的知识和了解。在机械制造工艺方面能懂得其基

6、本理论及各类零件的加工方法,能选择毛坯确定加工余量,计算工序间尺寸和公差,能根据图样及生产纲领制定出高产,优质,低消费的零件机械加工工艺规程和部件,设备的装备工艺规程,能对复杂及精度较高的零件,部件在加工中出现的关键问题进行分析提出合理的工艺措施。一、零件图工艺分析见图1-1是由内外圆柱面、内螺纹等表面组成的其中有多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；该零件尺寸标注完整,几何条件充分,各尺寸均未标注有公差,所有表面的表面粗糙度均为Ra3.2m,尺寸精度和表面质量要求一般。轮廓描述清楚完整；零件材料为直径20的毛坯；加工切削性能较好

7、，无热处理和硬度要求。 二、选择设备 图1-1 零件图根据被加工零件的外形和材料等条件，选用数控机床来操作完成。选择机床应与所加工的零件相适应，即使机床的精度与加工零件的技术要求相适应，避免盲目加大机床设备规格；机床的主要尺寸规格与加工零件的尺寸大小相适应，即机床的精度与被加工零件在该工序中的加工精度要求相适应。机床的生产率与被加工零件的生产类型相适应，对于这些小批量生产和模具零件的加工中，应充分利用现有的机床设备，但为保证被加工零件精度要求，对一些重要零件的重要表面，也可选用某些专用机床加工。根据零件分析本设计用的是： FANUC-Oi系统CAK6140型落地卧式数控车床。三、确定零件的定位

8、基准和装夹方式（一）外轮廓加工1定位基准：确定零件轴线为定位基准；2装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧.工件装夹、找正仍需遵守普通车床的要求，圆棒料装夹时工件要水平安放，右手拿工件稍作转动，左手配合右手旋紧夹盘扳手，使用校正划针校正工件，经校正后再将工件夹紧，工件找正工作随即完成。（二）内孔加工1定位基准：内孔加工时以外圆定位；2装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧；四、典型套类零件的数控车削加工工艺（一）数控加工工艺分析的重要性1. 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所

9、加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。（二）选择切削用量1.背吃刀量。粗车循环时，确定其背吃刀量ap=2mm；精车时，确定其背吃刀量ap=0.2mm。2.主轴转速和进给量。车直线和圆弧轮廓时的主轴转速：查表并取粗车时的切削速度v=90m/min，精车时的切削速度v=120m/min，根据坯件直径(精车时取平均直径)，利用式n=1000v/d计算，并结合机床说明书选取。粗车时主轴转速n=800r/min，精车时主轴转速n=1200r/min。车螺纹时的主

10、轴转速：按公式n1200/P-k(n为主轴转速，P为螺距k为保险系数，一般为80)，取主轴转速n=300r/min。3.进给速度：粗车时选取进给量f = 0.3 mm/r，精车时选取f = 0.05 mm / r。车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f = 2mm/r。 在选择进给速度时，还要注意零件加工中的某些特殊因素。如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角时，刀具容易产生“超程”现象 。（三）工艺线路的设定1第一道工序说明 第一道工序可以将零件右端部加工出来。(1).车削右端至总长，并以此端面中心为原点建立工件坐标系。(2).采用G71功能对工件外形进行粗车，然后用G70进行精车。(3).进行切槽加工

11、。(4).外侧面倒圆角，10处倒R1的圆角，8处倒R0.2的圆角。去毛刺。2第二道工序说明 先将圆柱上两对称面加工出来，再加工两面的中心孔。(1).将零件装夹好，用8的面铣刀加工两对称面中一面。(2).加工时保证其位置的水平度与垂直度。(3).再次装夹，加工另一对称面。(4).用10的钻头粗加工中心孔。(5).铰刀精加工12的中心孔至公差范围。3第三道工序说明 先粗加工出16、12的台阶内孔，再精加工。再加工螺纹。(1).钻头钻好孔。(2).采用G71功能粗车内表面，留精加工余量。(3).再精加工，完成至规定尺寸。(4).采用循环功能车削M16x1.5的螺纹，螺纹长15mm。(5).完成后检查

12、，达标准后取下零件。五、刀具的选择（一）刀具的选择原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应

13、保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排的性能好，同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。（二）加工零件的刀具卡片工序1的刀具选择如表5-1工序2的刀具

14、选择如表5-2工序3的刀具选择如表5-3表5-1 工序1刀具卡片刀具型号刀号转速93°外圆粗车刀R1.2T180093°外圆精车刀R0.5T21200刀宽1.5mm的切断刀T3600表5-2 工序2刀具卡片刀具型号刀号转速f8的铣刀T11500f10的小钻头T2500f12的铰刀T3800表5-3 工序3刀具卡片刀具型号刀号转速钻头T1500车刀T2800内螺纹刀T3300六、 对刀步骤 （一）外圆刀对刀1确定主轴转速且使主轴正转。 2点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。 3用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。 4当刀具

15、接触到工件端面时，刀具纵向却入到轴心线后退回（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。5确定主轴转速且使主轴正转。用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件外圆。6当刀具接触到外圆后，在 Z 轴不动情况下将刀具横向移向左方4厘米 5厘米，保持Z不变往右面移出，主轴停，测量工件外径（精确到小数点后两位），打开刀补界面，输入X的数值。 7在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。后面几把刀与外圆刀对刀相似。（二）内孔车刀（对刀时必须打好孔）1确定主轴转速且使主轴正转。 2点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。 3用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移

16、动工作台使刀具贴近工件端面。 4当刀具接触到工件端面时（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。5确定主轴转速且使主轴正转。用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件内孔的外圆。6当刀具接触到外圆后，在 Z 轴不动情况下将刀具横向移向左方4厘米 5厘米持Z不变往右面移出，主轴停，测量工件外径（精确到小数点后两位），打开刀补界面，输入X的数值。 7在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。（三）内螺纹刀1确定主轴转速且使主轴正转。 2点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。 3用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。 4当刀

17、具接触到工件端面时（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。5确定主轴转速且使主轴正转。用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件内孔的外圆。6与一号刀对刀相同，但无须横向左移动4厘米 5厘米碰下那面即可。保持Z不变往右面移出，主轴停，打开刀补界面，输入刚刚测量X轴的数值。7在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。 （四）切断刀1确定主轴转速且使主轴正转。 2点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。 3用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。 4当刀具接触到工件端面时（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。5确定主轴转

18、速且使主轴正转。用手轮（选择X100、 X10 、 X1 ）操作，移动工作台使刀具贴近工件外圆。6与一号刀对刀相同，但无须横向左移动4厘米 5厘米碰下那面即可。保持Z不变往右面移出，主轴停，打开刀补界面，输入刚刚测量X轴的数值。7在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。七、 程序编制（一）工序1的程序%0001主程序名N0010G50 X50 Z80N0020T0101 S800 M3主轴转速800r/min,换1号93º菱形外圆车刀N0030G0 X50 Z80N0040X25 Z2快进到外径粗车循环起刀点N0050G71 U1.5 R1G71 P60 Q140 U0.4 W0.2 F

19、0.2外径粗加工循环U：径向每次切深单边1.5mm，R：径向退刀单边1mm，P60：精加工第一程序段号，Q140精加工最后程序段号，U：径向精加工余量双边0.4mm，W：轴向精加工余量0.2mm，F：粗车进给量0.2mm/rN0060G0 X5快进N0070G1 X0 Z0进到外径粗车循环起点N0080G1 X7.52轮N0090G1 X8.02 Z-0.5廓N0100Z-8.3加N0110X10.02工N0120Z-13.8N0130X20.02N0140Z-120N60N140外径轮廓循环程序N0150G0 X25退刀N0160Z50 T0100取消刀补N0170M5主轴停转N0180M0

20、0程序暂停N0190T0202 S1200 M3 F80精车转速1200r/min，进给80r/minN0200G0 X50 Z80N0210X25 Z2进到外径粗车循环起点N0220G70 P60 Q140精加工N0230G0 50退刀N0240Z50 T0100取消刀补N0250M5主轴停转N0260M00程序暂停N0270T0303 S600 M3 F25转速600r/min，进给25mm/min，换3号切槽刀N0280G0 X25 Z-1.5快进到切槽起点N0290G1 X7.5切槽N0300G0 X25退刀N0310W-1进刀N0320G1 X7.4切槽N0330W1精车槽底N034

21、0G0 X20退刀N0350M5主轴停转N0360M00程序暂停N0370T0202 S1200 M3 F80精车转速1200r/min，进给80r/minN0380G0 X25 Z2快进到起点N0490G1 X8 Z0N0400Z-8.3N0410X9.6R0.2圆角起点N0420G2 X10 Z-8.5 R0.2圆角N0430G1 Z-12.8R1圆角起点N0440G3 X12 Z-13.8 R1圆角N0450G1 X21N0460G0 X25退刀N0470M5主轴停转N0480M30程序停止（二）工序2的程序（该工序在加工中心上有专业人员加工，程序略）（三）工序3的程序%0003主程序名

22、N0010M06 T01N0020M03 S500N0030G00 X0 Z5N0040G1 Z-1点孔N0050钻头钻孔、退刀N0060M5主轴停转N0070M00程序暂停N0080M06 T0202N0090M03 S800N0100G00 X20 Z5起刀点N0110G71 U1.5 R1G71 P120 Q140 U0.4 W0.2 F0.2内径粗加工循环U：径向每次切深单边1.5mm，R：径向退刀单边1mm，P120：精加工第一程序段号，Q170精加工最后程序段号，U：径向精加工余量双边0.4mm，W：轴向精加工余量0.2mm，F：粗车进给量0.2mm/rN0120G1 X14 Z0内N0130X13.8 Z-1轮N0140Z-30.5廓N0150X12加N0160Z-65工N0170GO X14 Z5N0180G28 U0 W0N0190MOO程序暂停N0200M06 T0202N0210M03 S300N0220G00 X20 Z5N0230G70 P120 Q140 F0.02精加工N0240GOO X50 Z50N0