JX01297-典型軸的數(shù)控車(chē)削加工工藝及編程,jx01297,典型,數(shù)控,車(chē)削,加工,工藝,編程 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)論文 聯(lián)接軸的數(shù)控車(chē)削加工工藝及編程 姓 名： 指導(dǎo)教師： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 2010年***月***日 目 錄 摘 要 1 關(guān)鍵詞 1 緒 論 2 1.零件的分析 3 1.1零件圖的結(jié)構(gòu)工藝性分析 3 1.2零件的形狀分析 3 1.3零件的形位公差分析 3 1.4零件的表面質(zhì)量分析 3 1.5零件的材料分析 3 2.毛坯的設(shè)計(jì) 4 2.1 毛坯的種類(lèi) 4 2.2 毛坯的種類(lèi)的選擇 4 2.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇 4 3.零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 4 3.1機(jī)床的合理選擇 4 3.2加工順序的安排 5 3.3 確定加工方案 5 3.4 切削用量的選擇 5 3.4.1進(jìn)給速度的確定 5 3.4.2進(jìn)給量 5 3.4.3?被吃刀量的確定 5 3.5刀具的選擇 6 4.加工工藝卡 6 5.數(shù)控編程 7 5.1數(shù)控編程的分類(lèi) 7 5.2數(shù)控加工程序 7 5.3程序校驗(yàn) 9 6.零件的三維圖形 9 致 謝 10 參考文獻(xiàn) 11 黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系畢業(yè)論文 聯(lián)接軸的數(shù)控車(chē)削加工工藝及編程 摘 要：軸是數(shù)控車(chē)床中最常見(jiàn)的加工零件之一，本題主要介紹了軸零件的車(chē)削加工工藝，內(nèi)容包括零件圖的工藝分析、工件的裝夾方案、零件的加工工藝分析、工藝流程、程序設(shè)計(jì)等，其中零件圖的工藝分析包括零件圖的完整性及正確性、材料、技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)工藝性等方面的分析；裝夾方案包括毛坯的選擇、機(jī)床的選擇、夾具的選擇；加工工藝分析包括加工順序的安排、刀具的選擇、切削用量的選擇等等。 關(guān)鍵詞：零件的分析、毛坯的設(shè)計(jì)、工藝的制定、數(shù)控編程 1 緒 論 數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。 本次設(shè)計(jì)的課題是軸類(lèi)零件的加工設(shè)計(jì),是對(duì)以前所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)。本次設(shè)計(jì)中，主要用到所學(xué)的機(jī)械工藝方面的知識(shí)，以及機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。著重說(shuō)明了軸類(lèi)零件的一般加工過(guò)程，即加工工藝的分析、加工方案的選擇以及零件結(jié)構(gòu)與技術(shù)條件的分析。既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加了解機(jī)械設(shè)計(jì)的意義，以及懂得如何查閱相關(guān)資料和怎樣解決在實(shí)際工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題，這為我們以后從事機(jī)械行業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。 11 1.零件的分析 零件的分析主要包括零件的結(jié)構(gòu)、形狀、性能、表面質(zhì)量、材料等方面的分析。下面我們來(lái)根據(jù)以下零件圖進(jìn)行改零件的分析。 1.1零件圖的結(jié)構(gòu)工藝性分析 軸類(lèi)零件按其結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn)，可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、凸輪軸和偏心軸等）四類(lèi)。本題零件為階梯軸，它適合于數(shù)控加工，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工過(guò)程中不易變形。 1.2零件的形狀分析 該零件為回轉(zhuǎn)型零件，裝夾方便，只要采用三爪自定心卡盤(pán)即可。 1.3零件的形位公差分析 該零件Φ16±0.02外圓對(duì)基準(zhǔn)面A有同軸度要求，且精度較高，因此在加工此兩面時(shí)需要在一次裝夾中完成。 1.4零件的表面質(zhì)量分析 該零件表面主要由圓柱面、圓錐面、圓弧、槽及螺紋構(gòu)成，表面粗糙度最高為1.6um，在數(shù)控車(chē)削中可以達(dá)到1.6—3.2um，因此可以達(dá)到此要求。 1.5零件的材料分析 45鋼是軸類(lèi)零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。 2.毛坯的設(shè)計(jì) 軸類(lèi)零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類(lèi)型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 軸類(lèi)零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類(lèi)型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。?根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。45鋼是軸類(lèi)零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。因此，我選用本零件的材料為45號(hào)鋼。 2.1 毛坯的種類(lèi) 毛坯是用來(lái)加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。 2.2 毛坯的種類(lèi)的選擇 該零件為軸類(lèi)零件，采用型材類(lèi)毛坯，材料選擇45鋼。 2.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇 選用圓柱型材，根據(jù)零件圖的尺寸，為了減少加工時(shí)間，盡可能在保證精度的情況下選擇少的粗加工余量，本題可選擇Φ27*100的圓柱型棒料。 3.零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 對(duì)于一個(gè)零件來(lái)說(shuō)，并非全部加工工藝過(guò)程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時(shí)，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問(wèn)題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。 3.1機(jī)床的合理選擇 數(shù)控機(jī)床通常最合適加工具有一下特點(diǎn)的零件 1） 多品種、小批量生產(chǎn)的零件新產(chǎn)品試制中的零件。 2） 輪廓形狀復(fù)雜，或?qū)庸ぞ纫筝^高的零件。 3） 用普通機(jī)床加工時(shí)需用昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件 4） 需要多次改型的零件。 5） 價(jià)格昂貴，加工中不允許報(bào)廢的零件。 6） 需要最短時(shí)間周期的急需零件。 本題中的零件加工精度要求在普通機(jī)床上無(wú)法完成，所以選擇數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。 3.2加工順序的安排 加工順序的選擇直接影響到零件的加工的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原則結(jié)合圖樣分析，由于此次加工工序集中，所以按照一把刀一個(gè)工序進(jìn)行了如下安排： ①裝夾毛坯外圓，向外伸出75mm，粗車(chē)外圓輪廓，留精加工余量0.25mm。 ②精車(chē)外圓輪廓。 ③切槽。 ④車(chē)螺紋。 ⑤切斷并倒角。 3.3 確定加工方案 零件上精度要求較高的表面加工，通常是通過(guò)粗加工、半精加工、精加工逐步達(dá)到的。對(duì)于這些表面，要根據(jù)質(zhì)量需求、機(jī)床情況和毛坯條件來(lái)確定最終加工方案。 確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù)主要表面精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求說(shuō)需要的加工方法，此時(shí)要考慮到數(shù)控機(jī)床使用的合理性和經(jīng)濟(jì)性，并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能，原則上數(shù)控機(jī)床僅進(jìn)行較復(fù)雜零件重要基準(zhǔn)的加工和零件的精加工。 3.4 切削用量的選擇 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度，并常被稱(chēng)為切削三要素。其確定原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 3.4.1進(jìn)給速度的確定 切削刃上的切削點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱(chēng)為切削速度。切削速度的單位為米/分（m/min）。在各種金屬切削機(jī)床中，大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動(dòng)都是機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)形成的，即都是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣就需要在切削速度與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩者的關(guān)系為：Vc =? dЛ/1000n 3.4.2進(jìn)給量 對(duì)于不同種類(lèi)的機(jī)床，進(jìn)給量的單位是不同的。對(duì)于普通車(chē)床，進(jìn)給量為工件（主軸）每轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)，刀具沿進(jìn)給方向與工件的相對(duì)移動(dòng)量，單位為mm/r；對(duì)于數(shù)控車(chē)床，由于其控制原理與普通車(chē)床不同，進(jìn)給量也可以定義為刀具在單位時(shí)間內(nèi)沿著進(jìn)給方向上相對(duì)于工件的位移量（mm/min）。其他類(lèi)型的機(jī)床則根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)給量的單位分別為刀具或工件每轉(zhuǎn)的位移量（mm/min，車(chē)床等大部分機(jī)床；或mm/r，使用多齒刀具的機(jī)床）或每行程的位移量（mm/一個(gè)行程，刨床等機(jī)床）。 3.4.3?被吃刀量的確定 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。本加工中粗車(chē)背吃刀量為2.0mm，精車(chē)被吃刀量為0.5mm。 此外，車(chē)削加工中，切削三要素是相互關(guān)聯(lián)的。在粗加工中，為提高效率，一般采用較大背吃刀量，此時(shí)切削速度和進(jìn)給量相對(duì)較?。欢诎刖庸ず途庸るA段，一般采用較大切削速度、較小進(jìn)給量和背吃刀量，以獲得加工質(zhì)量。 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類(lèi)比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 3.5刀具的選擇 切削加工離不開(kāi)刀具。刀具是整個(gè)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在各種刀具中，車(chē)刀的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，具有代表性，下面以車(chē)刀為例予以介紹。車(chē)刀由夾持部分和切削部分組成。夾持部分稱(chēng)為刀柄，用來(lái)把刀具裝夾在車(chē)床的刀架上，一般采用普通鋼材料鍛造而得；切削部分俗稱(chēng)為刀頭，在車(chē)刀上一般為單個(gè)刀片。刀片材料一般有高速鋼（俗稱(chēng)白鋼刀條）和硬質(zhì)合金兩種，用于剝離金屬材料。 本題中主要用到的刀具有T01：90°外圓粗車(chē)刀；T02：90°外圓精車(chē)刀；T03：5mm寬切槽刀；T04：60°螺紋車(chē)刀；T05：3mm寬切斷刀。 4.加工工藝卡 表1 該零件的加工工藝過(guò)程 序號(hào) 工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 設(shè)備及工裝 1 備料 制作毛坯，選用Φ27×100棒料。 2 車(chē) 裝夾毛坯外圓，進(jìn)行零件的車(chē)削加工。 數(shù)控車(chē)床 3 鉗 去毛刺。 表2 該零件的加工工序卡 夾具名稱(chēng) 三爪自定心卡盤(pán) 使用設(shè)備 數(shù)控車(chē)床 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min) 進(jìn)給速度/(mm/min) 被吃刀量/mm 程序編號(hào) 1 裝夾毛坯外圓，向外伸出75mm，粗車(chē)外圓輪廓，留精加工余量0.25m。 01 90度外圓粗車(chē)刀 500 100 1.5 O0001 2 精車(chē)外圓輪廓。 02 90度外圓精車(chē)刀 800 30 0.25 O0001 3 切槽 03 5mm寬切槽刀 300 30 O0001 4 車(chē)螺紋 04 60度螺紋車(chē)刀 300 O0001 5 切斷并倒角 05 3mm寬切斷刀 300 30 O0001 6 調(diào)頭裝夾，手動(dòng)平端面，倒角。控制總長(zhǎng)達(dá)到圖紙要求。 5.數(shù)控編程 5.1 數(shù)控編程的分類(lèi) 數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。 手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過(guò)程、數(shù)值計(jì)算、編寫(xiě)零件加工程序單、制作控制介質(zhì)到程序校驗(yàn)都是人工完成。它要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控指令及編程規(guī)則，而且還要具備數(shù)控加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力。 自動(dòng)編程是指借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)生成零件加工程序的過(guò)程。編程人員只需根據(jù)加工對(duì)象及工藝要求，借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語(yǔ)言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對(duì)加工過(guò)程與要求進(jìn)行較簡(jiǎn)便的描述，而由編程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出加工運(yùn)動(dòng)軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。 5.2、數(shù)控加工程序 O0001; T0101; M03S500; M08; G00X29Z2; G71U1.5R0.5; G71P10Q20U0.5W0.5F100; N10 G00X0; G01Z0F30; X10; X12Z-1; Z-20; X14; X16W-1； W-7.5; X24Z-43; N20 Z-71; G00X100; Z100; T0202; M03S800; G00X29Z2; G70P10Q20; G00X100Z100; T0303; M03S300; G00X27Z-20; G01X9F30; X12Z-19; G00X29; Z-55; G01X20F30; X29F100; G00X100Z100; T0404; M03S350; G00X14Z2; G76P010060Q150R0.1 G76X10.7Z-17P2600Q1300F1; G00X100Z100; T0505; M03S300; G00X29Z-65; G01X20F30; X29F100; G00Z-70; G01X17F30; X18; X20W1; W-1; X0; G00X100; Z100; M30; 5.3程序校驗(yàn) 為了安全起見(jiàn)，一般程序編制完成后需要進(jìn)行首件調(diào)試，此過(guò)程是相當(dāng)重要的。在加工首件時(shí)，一般都需要將快速運(yùn)動(dòng)達(dá)到最慢速度來(lái)進(jìn)行調(diào)試，熟練的操作者可適當(dāng)調(diào)快些，而且需要進(jìn)行單段運(yùn)行，并時(shí)時(shí)刻刻觀察機(jī)床內(nèi)的動(dòng)向，巧用進(jìn)給保持按鈕，并注意觀察機(jī)床的絕對(duì)坐標(biāo)值是否與編程坐標(biāo)值相符合。 本題零件的加工程序經(jīng)過(guò)斯沃仿真軟件驗(yàn)證，程序準(zhǔn)確無(wú)誤，其仿真后的效果圖如圖5所示。 圖5 6．零件的三維圖形 致 謝 本人在畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)了不少的新知識(shí)，體會(huì)到了學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)，感謝學(xué)校具遠(yuǎn)瞻的規(guī)劃與教育，給予我們良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供給我們對(duì)學(xué)業(yè)及個(gè)人生涯發(fā)展的多元信息，幫助我們成長(zhǎng)。 感謝三年來(lái)陪伴我們學(xué)習(xí)與生活的恩師，感謝您們對(duì)我精心的教育，感謝您們沒(méi)使我的學(xué)習(xí)變成勞作而成為一種快樂(lè)；.感謝您們讓我明白自身的價(jià)值；感謝您們幫助我發(fā)現(xiàn)了自己的專(zhuān)長(zhǎng)，而且讓我把事情做得更好。感謝您們?nèi)萑涛业娜涡排c錯(cuò)誤，不僅教會(huì)了我知識(shí)，更教會(huì)了我如何做事，如何做人。 這三年以來(lái)，經(jīng)歷過(guò)的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開(kāi)學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個(gè)起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來(lái)總會(huì)是絢爛繽紛。 參考文獻(xiàn) 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