08数控4班莫 兰 胜

黄冈职业技术学院毕业设计（论文）PAGEPAGE23第23页共23页黄冈职业技术学院毕业设计说明书课题名称数控加工工艺与编程综合设计系别机电工程系专业数控专业班级数控200804班姓名莫兰胜学号200803061408指导教师倪祥明、刘勇起讫时间：2010年10月20日～2010年11月20日（共4周）目录【摘要】 3【Abstract】 3第一章概述 41.1零件图纸 51.2数控程序编制的定义 5第二章零件图的工艺分析 62.1分析零件图样和制定工艺方案 62.2对零件图的工艺分析 62.3零件的精度与表面粗糙的分析 62.4毛坯选择 62.5工艺过程设计 7第三章选择机床、工艺装备 83.1加工设备的选择 83.2确定装夹方案 83.3加工刀具的选择 9第四章切削用量的确定 104.1切削深度的选择 104.2进给量的选择 104.3确定编程尺寸 104.4工序顺序的安排 11第五章填写工艺文件 115.1加工工艺路线的合理选择 115.2加工路线的确定 115.3数控加工刀具表 125.4加工进给路线 12第六章数控加工工艺卡 156.1数控加工工序卡 156.2数控加工刀具卡 16第七章编制加工程序单 177.1数控程序编制的定义 177.2零件各个基点的计算 177.3加工程序的编制 17结论 20毕业设计体会 21致谢词 22参考文献 23数控加工工艺与编程综合设计【摘要】当前高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一。机械制造业是我国近年来发展迅速的行业之一，它的崛起与先进制造技术的引入密切相关。数控机床是现代制造的核心和基础，它的普及与应用使制造业发生了巨大的变化。数控车削加工是机械制造业中最重要、最广泛的一种工艺方法，而数控加工工艺与编程是数控技术应用专业主要专业必修知识。数控加工技术与编程是有关数控机床应用的关键技术，数控技术的水平和普及程度，已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。【关键词】机械制造车削数控机床Ncmachiningprocessandprogrammingintegrateddesign【Abstract】Thecurrenthighlyadvancedmanufacturingandadvancedmanufacturingtechnologyhasbecometomeasureacountrycomprehensiveeconomicstrengthandscientificandtechnologicalleveloneoftheimportantmarks.MechanicalmanufacturingindustryisdevelopingrapidlyinrecentyearsinChinaoneoftheindustries,itsriseandtheintroductionofadvancedmanufacturingtechnology,closelyrelated.Numericalcontrolmachinetoolisthecoreandthemodernmanufacturingbase,itspopularizationandapplicationmakesthemanufacturingchangedgreatly.Thenumericalcontrolturningprocessingisthemostimportant,mechanicalmanufacturemostwidelymethod,andakindoftechnologyofncmachiningprocessandprogrammingisnumericalcontroltechnologyapplicationspecializedmainmandatorymajorknowledge.NcmachiningtechnologyandprogrammingisaboutCNCmachineapplicationofkeytechnologies,thenumericalcontroltechnologylevelandpopularity,hasbecomethemeasureofanationalcomprehensivestrengthandthemodernizationlevelofimportantsymbol.【Keywords】MachinerymanufacturingturningCNCmachine概述数控技术的发展近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺，据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5%，中级工占35%，初级工占60%。而发达国家技术工人中，高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。这表明，我们的高级技工在未来5—10年内仍会有大量的人才缺口。随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。而对于数控加工专业，不仅要求从业人员有过硬的实践能力，更要掌握系统而扎实的机加理论知识。因此，既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才。通过本次课程设计，了解并掌握利用数控机床进行加工的基本方法，巩固数控加工编程的相关知识，将理论知识与实际工作结合起来，并最终达到能够独立从事数控加工程序编制的工作能力。对零件图纸的分析，掌握如何根据零件的加工区域选择机床以及加工刀具，并根据刀具和工件的材料确定加工参数。1.1零件图纸1.2数控程序编制的定义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。

第二章零件图的工艺分析2.1分析零件图样和制定工艺方案这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择和设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。2.2对零件图的工艺分析从结构工艺分析，该零件为一带内孔的轴类零件，长度：直径=145：52≈3：1,刚性较好。而其外表面由圆柱面、圆锥面、圆弧、槽及直螺纹组成，该零件有着较高的精度和粗糙度要求，主要表面的尺寸精度为IT7，表面的粗糙度为3.2—1.6um,有三处外圆同轴度要求，有一处垂直度要求。该加工零件为轴类零件，在加工时，考虑到此零件需调头两端加工，要满足加工零件的要求，以及实际加工时的需要，所以应该先加工右端，再加工左端。在加工右端时，所加工零件总长为55mm，右端面上还要钻内孔直径为23mm，深度为30mm的深孔，并对次镗孔至Φ25mm。在加工左端时，保证零件总长度为145mm，在长度为55mm处的锥面，要考虑外圆车刀刀尖角度问题，保证刀具与零件不产生干涉。在加工直径为40mm和锥面时注意保证同轴度的要求，切槽的加工可按照图纸上的位置尺寸和精度要求加工，最后在左端处，加工M30X2-6g的螺纹。2.3零件的精度与表面粗糙的分析机械加工精度是指机械加工后零件的实际几何参数与零件理想几何参数的符合程度。符合程度越高，机械加工精度越高；符合越低，则机械加工精度越低。机械加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。显然，根据该零件图可知：在该零件加工中，该零件的重要加工部位有：内孔Φ25mm、外圆Φ45mm、Φ35mm、Φ52mm、Φ36mm、Φ40mm的圆柱段，还有两个锥面和左端长度为45mm的端面，所要求达到的表面粗糙度要求都为1.6。该零件为两端加工零件，而且要以右端内孔为定位基准，才能加工左端，以达到相应的精度要求。2.4毛坯选择该零件使用性能一般，直径差不大，由零件图纸可知，该零件加工完毕后的最终直径尺寸为φ52mm，最终长度为145mm，根据这些尺寸可以确定，该零件的毛坯选择为φ60×150mm，且毛坯材料为45钢，棒料。1）选择原则：毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工。2）毛坯选择应考虑的因素：（1）生产纲领的大小：对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。（2）现有生产条件：要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力。3）举例：（1）轴类零件：车床主轴：45号钢模锻件;阶梯轴（直径相差不大）:棒料（2）箱体：铸造件或焊接件（3）齿轮,小齿轮：棒料，大多数中型齿轮：模锻件大型齿轮：铸钢件2.5工艺过程设计工艺过程设计是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。分析零件图样和制定工艺方案数

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分析零件图样和制定工艺方案数

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验修改在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。第三章选择机床、工艺装备3.1加工设备的选择该零件是典型的轴类零件。主要加工面有内外圆柱面、外圆锥面、外螺纹的加工，故选择卧式高效的数控车床即可完成所有加工面的加工要求。具体说，加工该零件左端和右端有粗精车外形、车槽、车螺纹、镗内孔等工步，所需刀具四把。故选择国产CJKG6132型卧式数控车床即可满足上述要求。数控系统为华中系统。工件在依次装夹中即可完成外圆、车槽、车螺纹、镗孔的加工。如图所示机床外形3.2确定装夹方案机床夹具是指安装在机床上，用以装夹工件或引导工具，使工件和刀具具有正确的相互位置关系的装置。数控车床上所经常使用的夹具为三爪自定心卡盘，这种夹具具有装夹简单、夹持范围大、装夹速度快、能满足车槽、车螺纹等一般常见的加工。因此，它主要用于在数控车床装夹加工圆柱型轴类零件，而本课题设计图纸的同轴度要求完全可以用三爪自定心卡盘装夹来达到。所以，选择三爪自定心卡盘作为该零件的全程加工的夹具。3.3加工刀具的选择机械加工刀具是机械制造过程中不可缺少的重要工具，也是切削加工中影响生产率、加工质量与成本的最活跃的因素，因此，在加工过程中针对相应的零件几何形状和加工要求选择合适的刀具进行加工，是相当重要的。该零件加工需四把刀具，分别为外圆刀、切槽刀、螺纹刀和内镗孔刀。车刀安装得正确与否，将直接影响到切削能否进行和工件的加工质量。其次，安装车刀应注意的事项：（1）车刀安装在刀架上，伸出量一般为刀杆高度的1～1.5倍。伸出过长会使刀杆刚度变差，切削时易产生振动，影响工件的表面粗糙度。（2）车倒垫铁要平整，数量要少，垫铁应与刀架对齐。车刀至少要用两个螺钉压紧在刀架上，并逐个轮流拧紧。（3）车刀刀尖应与工件轴线等高，否则会因基面和切削平面的位置发生变化，而改变车刀工作时的前角和后角的数值。即当车刀刀尖高于工件轴线时，使后角减小，增大了车刀后角面和工件尖的摩檫；当车刀刀尖低于工件轴线时，使前角减小，切削力增加，切削不顺利。另外。在车端面时，车刀刀尖高于或低于工件中心时，车削后工件端面中心处会留有凸头。尤其是我们在使用的是硬质合金刀片，如果不注意这一点，车削到中心处会使刀尖崩碎。（4）车刀刀杆中心线与进给方向垂直，否则会使主偏角和副偏角的数值发生变化，特别是在加工螺纹时，一旦螺纹刀安装歪斜，则会使螺纹牙形半角产生误差。第四章切削用量的确定4.1切削深度的选择切削深度主要根据机床、刀具、夹具、零件的刚度而定。粗加工时，在系统刚性允许的条件下，尽可能选择较大的切削深度，以减少进给次数，提高生产率；精加工时，通常选取较小的切削深度，以保证加工精度及表面粗糙度。该零件粗、精加工分别选择αp=2mm、αp=0.2mm。4.2进给量的选择进给量（或进给速度）主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料和性质选取。粗加工时，一般选用尽可能大的进给；精加工时，当表面粗糙度要求较高时，宜选用较小的进给量。进给速度与进给量的关系式v=nf。该零件加工时，粗加工背吃刀量取f=2mm/r,精加工背吃刀量取f=0.2mm/r。内镗孔粗加工背吃刀量取f=0.5mm/r，内镗孔精加工取f=0.2mm/r。4.3确定编程尺寸在数控编程时,常常对零件要求的尺寸取其最大和最小极限尺寸的平均值，作为编程的尺寸依据。尺寸精度等级中值尺寸Φ50-0.021IT64.9895 24.9895Φ400-0.016IT639.992Φ360-0.02IT6-IT7 35.99Φ520-0.019IT6 52.9905Φ35+-0.08IT8-IT935Φ500-0.038TT7-IT8 49.98155+-0.08IT89-IT9 55Φ25+0.0210IT7 25.0Φ450-0.038IT7-IT8 44.98120+-0.042IT10 2010+-0.02IT9-IT10 104.2+-0.02 IT8-IT9 4.25+-0.02IT9-IT10 550-0.03IT9 4.98530+-0.025IT8-IT9 3045+-0.08 IT8-IT9 454.4工序顺序的安排（1）“先基准后其他”原则，即基准先行的原则。（2）“先主后次”原则。（3）“先粗后精”原则。第五章填写工艺文件5.1加工工艺路线的合理选择（1）下料Φ60X150mm（2）夹一端留另一端60mm长，车端面，粗精车加工出右端外形，打中心孔，得到基准A（3）钻孔（4）精车内孔及孔口倒角（5）精磨内孔至零件要求尺寸（6）调质处理（7）调头，夹Φ45mm外圆这端，取总长145mm，车端面，粗精车加工左端外形（8）粗精车三处退刀槽，粗车螺纹（9）精车螺纹5.2加工路线的确定在数控机床加工过程中，没道工序加工路线的确定都是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面粗糙度直接相关。所谓加工路线，是指数控机床在加工过程刀具中心相对于被加工工件的运动轨迹和方向。确定加工路线就是确定刀具的运动轨迹和方向。妥善地安排加工路线，对于提高质量和保证零件的技术要求是非常必要的。加工路线不仅包括切削加工时的加工路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一切系列过程的刀具运动路线。确定加工路线的原则主要有下列几点：(1)使被加工零件获得良好的加工精度和表面质量;(2)使数值计算容易，以减少编程工作量；（3）尽量使走刀路线最短，这样可使程序段数减少，缩短空走刀时间。5.3数控加工刀具表序号刀具号刀具名称刀具补偿地址刀尖半径/mm备注1T01中心钻2T0290°菱形外圆车刀020.23T03切槽刀030.1刀宽=4mm4T0460°外螺纹刀040.15T05φ23钻头6T06内镗孔刀060.15.4加工进给路线进给路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。进给路线也是编程的依据之一。加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。工步（1）零件左端端面的车削工步（2）零件左端外圆粗、精加工工步（3）零件左端切槽加工工步（4）零件左端螺纹加工工步（5）零件右端钻中心孔工步（6）零件右端直径23钻头钻孔工步（7）零件右端内孔加工工步（8）零件右端外圆粗、精车削加工第六章数控加工工艺卡编写数控加工工艺文件是数控加工工艺设计的重要内容之一。它既是数控加工、产品验收的依据，又是机床操作者要遵守和执行的规程，有时也作为加工程序的附加说明，是操作者更加明确程序的内容、安装及定位方式。数控加工工艺文件编制的好坏，直接影响零件的加工质量和生产效率，因此在编制文件之前，要全面了解工件毛坯质量、刀辅具系统、夹具及机床性能，熟悉和掌握数控加工的技术信息，编制出高质量的工艺文件。6.1数控加工工序卡数控加工工序卡（一）零件名称内外表面零件零件图号夹具名称软爪设备名称及型号CJKG6132工序名称01材料名称及牌号45#硬度25-35HRC加工内容外圆、切槽及螺纹加工工步号工步内容切削用量刀具量具vnfa编号名称编号名称1外轮廓粗加工753.64001201.5T02YT15中心钻01卡尺2外轮廓精加工1507.2800800.3T02卡尺3切槽加工94250060T03YT15外圆车刀02卡尺4螺纹加工565.23002T04YT15切槽刀03螺纹环规数控加工工序卡片（二）零件名称内外表面零件零件图号夹具名称软爪设备名称及型号CJKG6132工序名称02材料名称及牌号45#硬度25-35HRC加工内容外圆及内孔加工工步号工步内容切削用量刀具量具vnfa编号名称编号名称1外轮廓粗加工753.64001201.5T02YT15外圆车刀01卡尺2外轮廓精加工1507.2800800.3T02卡尺3内孔粗加工565.2300600.3T06YT15内镗孔刀04卡尺4内孔精加工94250020.2T06千分尺6.2数控加工刀具卡表3数控加工刀具卡序号刀具号刀具名称刀具补偿地址刀尖半径/mm备注1T01中心钻2T0290°菱形外圆车刀020.23T03切槽刀030.1刀宽=4mm4T0460°外螺纹刀040.15T05φ23钻头056T06内镗孔刀060.1第七章编制加工程序单7.1数控程序编制的定义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。7.2零件各个基点的计算零件左端外形各个基点:（260）、（30-2）、（30-20）、（39.992-21）、（39.992-45）、（50-45）、（51.995-55）、（39.992-80）、（39.992-90）、（49.981-91）、（49.981-95）。零件右端外形各个基点:（40，0）、（44.981，-15）、（44.981，-49）、（46.981，-50）、（47.981，-50）、（49.981，-51）。7.3加工程序的编制编写程序：确定加工零件所需的走刀轨迹，计算各节点坐标，给予每段轨迹相应的指令，记住各指令格式和程序格式。G71U_R_P_Q_X_Z_F_G00X_Z_G01X_Z_G82X_Z_F_1）零件左端加工程序如下：（使用华中系统的数控车床编程）%0001T0202（外圆车刀）M03S400G00X100Z3G71U1.5R0.3P10Q20X0.5Z0.5FN10G00X0S800G01Z0F80X26X30Z-2Z-20X38X39.992Z-21Z-45X50X51.9905Z-46Z-55X39.992Z-80Z-90X48X49.981Z-91N20G01Z-95G00X100Z100M03S500T0303(切槽刀)G00X45Z-20G01X24.9895F60X45W0.985G01X24.9895F60G00X100G01X45Z-34.2X35.99G00X45W0.2G01X35.99F60X55Z-90X35G01X45W0.985X35G00X100Z100M03X300T0404(外螺纹刀)G00Z3X33G82X29.1Z-18FG82X28.5Z-18F2G82X27.9Z-18FG82X27.5Z-18FG82X27.4Z-18FG00X100Z100M05M302）零件右端加工程序如下：（使用华中系统的数控车床编程）%0002T0202(外圆车刀)M03S400G00X65Z3G71U2R0.2P30Q40X-0.5Z0.5FN30GG01Z0FX40Z0X44.981Z-15X-49G03X46.981Z-50R1G01X47.981G02X49.981Z-51R1N40G01Z-55G00X100Z100T0606(内镗孔刀)M03S300G00X30Z5G71U0.5R1.0P50Q60X-0.5Z0.5F70N50GG01Z0F60G01X27.0105Z0X25.0105Z-1Z-28G03X21Z-30R2N60GG00Z100X100M05M30结论我选的课题是数控加工工艺与编程综合设计，开始是搜集资料。在指导老师的指点下，通过各种渠道开始准备工作通过网络、相关书籍等。通过半个月的淮备，搜集了一大堆与毕业设计相关的资料，在倪老师的指导下，摒弃了一些无关紧要的内容，保留了有参考价值的资料作为备用。在这段时期，我整天出入图书馆。我搜索了外文文献资料，在常见的搜索引擎中，我了解到一些相关的知识，同时特意浏览了大量的外文网站，并将这些内容列提纲，便于以后查询，以减少后期工作量。接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析研究，并制作了课题研究的方案及零件加工工艺，开题报告完成之后随即进入紧张而有序的写作及论文制作中。根据取其精华，去其糟粕的原则，我撰写了初稿，并加入了自己新颖的见解，在论文的制作过程中，我遇到的问题很多，有些是在自己技术所在范围之外，每当无法实现自己的想法或者运行不下去的时候，我就会出现浮躁的情绪，但是我没有放弃，而是适时地调节自己的心态，在同学老师的帮助下，完成了初次的设计。越是不懂的东西才要去学，在学习的过程中你会收获很多，其中一点就是互相学习是最好的学习途径，在学习之后你会感觉到很有成就感，这也是我在完成论文制作之后体会到的。通过本次课题设计，使我明白了许多东西，尤其是数控加工工艺与综合编程方面。显然，零件的加工直至完成达到要求，它主要是由两方面来决定的，一个是工艺规程，另一个是编程方面。工艺规程定得合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控机床的特点认真而详细地制订数控加工工艺。本设计进行了零件图分析，加工设备、刀具、工装的选择，切削速度、进给量、背吃刀量等参数的选择，制订了零件的数控加工工艺；根据所选择机床的指令系统编写了零件的加工程序。那编程呢？编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算能力。只要了解了这些，才能真正意义上的了解数控加工工艺与编程综合设计这个毕业设计课题。本次课题设计的主要目的是培养学生综合应用数控技术的基础理论、专业知识和基本技能的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握数控技术工程设计的一般程序、规范和方法。毕业设计体会通过本次课题设计，我进一步了解了数控车床的的工作原理和操作规程，进一步提高了解决实际问题的能力；了解了数控车床的新工