数控毕业论文：轴类零件加工工艺设计.doc

毕业论文设计任务书题目轴类零件加工工艺设计学生姓名学号班级专业系别指导教师年月日摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大数控加工技术对国计民生的一些重要行业汽车轻工医疗等的发展起着越来越重要的作用因为效率质量是先进制造技术的主体高速高精加工技术可极大地提高效率提高产品的质量和档次缩短生产周期和提高市场竞争能力而对于数控加工无论是手工编程还是自动编程在编程前都要对所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对一些工艺问题如对刀点加工路线等也需做一些处理并在加工过程掌握控制精度的方法才能加工出合格的产品论文代写本文根据数控机床的特点针对具体的零件进行了工艺方案的分析工装方案的确定刀具和切削用量的选择确定加工顺序和加工路线数控加工程序编制通过整个工艺的过程的制定充分体现了数控设备在保证加工精度加工效率简化工序等方面的优势关键词工艺分析加工方案进给路线控制尺寸目录第章前言第章工艺方案分析零件图零件图分析确定加工方法确定加工方案第章工件的装夹定位基准的选择定位基准选择的原则确定零件的定位基准装夹方式的选择数控车床常用的装夹方式确定合理的装夹方式第章刀具及切削用量选择数控刀具的原则选择数控车削用刀具设置刀点和换刀点确定切削用量第章典型轴类零件的加工轴类零件加工工艺分析典型轴类零件加工工艺加工坐标系设置手工编程第章结束语第章致谢词参考文献第章前言在机械加工工艺教学中机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术让学生了解相关工种的先进技术同时培养工作岗位的前瞻性在讲授数控知识的同时必须要求学生掌握基本的机械加工工艺增强系统意识理解手动操作与自动操作之间的联系真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手数控车工基础工艺理论及技能有机融合包括夹具的使用量具的识读和使用刃具的刃磨及使用基准定位等分类叙述了车床操作数控车床自动编程仿真操作数控车床编程与操作的初中级内容以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线常用量具识读及工件测量刀具及安装工件定位与安装金属切削过程及精加工较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径对涉及与数控专业相关的基础知识专业计算都进行了有针对性的论述目的在于塑造理论充实技能扎实的专业技能型人才本文以与切削用量的选择工件的定位装夹加工顺序和典型零件为例结合数控加工的特点分别进行工艺方案分析机床的选择刀具加工路线的确定数控程序的编制最终形成可以指导生产的工艺文件在整个工艺过程的设计过程中要通过分析确定最佳的工艺方案使得零件的加工成本最低合理的选用定位夹紧方式使得零件加工方便定位精准刚性好合理选用刀具和切削参数使得零件的加工在保证零件精度的情况下加工效率最高刀具消耗最低最终形成的工艺文件要完整并能指导实际生产第章工艺方案分析零件图图典型轴类零件图零件图分析该零件表面由圆柱顺圆弧逆圆弧圆锥槽螺纹等表面组成尺寸标注完整选用毛坯为钢无热处理和硬度要求确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多因而在实际选择时要结合零件的形状尺寸大小和形位公差要求等全面考虑图上几个精度要求较高的尺寸因其公差值较小所以编程时没有取平均值而取其基本尺寸在轮廓线上有个锥度度坐标和一处圆弧切点在编程时要求出其坐标通过以上数据分析考虑加工的效率和加工的经济性最理想的加工方式为车削考虑该零件为大批量加工故加工设备采用数控车床根据加工零件的外形和材料等条件选用数控机床确定加工方案零件上比较精密表面的加工常常是通过粗加工半精加工和精加工逐步达到的对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案毛坯先夹持左端车右端轮廓处右端加工锥度为度的外圆调头装夹已加工外圆左端加工切退刀槽加工螺纹该典型轴加工顺序为预备加工车端面粗车右端轮廓精车右端轮廓切槽工件调头车端面粗车左端轮廓精车左端轮廓切退刀槽粗车螺纹精车螺纹第章工件的装夹定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义定位基准选择的好坏不仅影响零件加工的位置精度而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提还能简化加工工序提高加工效率定位基准选择的原则基准重合原则为了避免基准不重合误差方便编程应选用工序基准作为定位基准尽量使工序基准定位基准编程原点三者统一便于装夹的原则所选择的定位基准应能保证定位准确可靠定位夹紧机构简单易操作敞开性好能够加工尽可能多的表面便于对刀的原则批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下保证对刀的可能性和方便性确定零件的定位基准以左右端大端面为定位基准装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移使其在加工过程始终保持正确的位置需将工件压紧夹牢合理的选择夹紧方式十分重要工件的装夹不仅影响加工质量而且对生产率加工成本及操作安全都有直接影响数控车床常用的装夹方式在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的能自动定心一般不需要找正该卡盘装夹工件方便省时但夹紧力小适用于装夹外形规则的中小型工件在两顶尖之间装夹对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件为了保证每次装夹时的装夹精度可用两顶尖装夹该装夹方式适用于多序加工或精加工用卡盘和顶尖装夹当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住另一段用后顶尖支撑这种方式比较安全能承受较大的切削力安装刚性好轴向定位准确应用较广泛用心轴装夹当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹叫心轴装夹这种方式比较安全能承受较大的切削力安装刚性好轴向定位准确确定合理的装夹方式装夹方法先用三爪自定心卡盘毛坯左端加工右端达到工件精度要求再工件调头用三爪自定心卡盘毛坯右端再加工左端达到工件精度要求第章刀具及切削用量选择数控刀具的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冈牲好精度高而且要求尺寸稳定耐用度高断和排性能坛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选择数控车削用刀具数控车削车刀常用的一般分成型车刀尖形车刀圆弧形车刀以及三类成型车刀也称样板车刀其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定数控车削加工中常见的成型车刀有小半径圆弧车刀非矩形车槽刀和螺纹刀等在数控加工中应尽量少用或不用成型车刀尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成如内外圆车刀左右端面车刀切槽切断车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀尖形车刀几何参数主要是几何角度的选择方法与普通车削时基本相同但应结合数控加工的特点如加工路线加工干涉等进行全面的考虑并应兼顾刀尖本身的强度二是圆弧形车刀圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖应此刀位点不在圆弧上而在该圆弧的圆心上圆弧形车刀可以用于车削内外表面特别适合于车削各种光滑连接凹形的成型面选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径以免发生加工干浅该半径不宜选择太小否则不但制造困难还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢所以在程序执行的一开始必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点所以称程序起始点或起刀点此起始点一般通过对刀来确定所以该点又称对刀点在编制程序时要正确选择对刀点的位置对刀点设置原则是便于数值处理和简化程序编制易于找正并在加工过程中便于检查引起的加工误差小对刀点可以设置在加工零件上也可以设置在夹具上或机床上为了提高零件的加工精度对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上实际操作机床时可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上即刀位点与对刀点的重合所谓刀位点是指刀具的定位基准点车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点球头铣刀是球头的球心钻头是钻尖等用手动对刀操作对刀精度较低且效率低而有些工厂采用光学对刀镜对刀仪自动对刀装置等以减少对刀时间提高对刀精度加工过程中需要换刀时应规定换刀点所谓换刀点是指刀架转动换刀时的位置换刀点应设在工件或夹具的外部以换刀时不碰工件及其它部件为准确定切削用量数控编程时编程人员必须确定每道工序的切削用量并以指令的形式写人程序中切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量切削用量的选择原则是保证零件加工精度和表面粗糙度充分发挥刀具切削性能保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能最大限度提高生产率降低成本第章典型轴类零件的加工轴类零件加工工艺分析技术要求轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度轴向一般要求不高轴颈的直径公差等级通常为几何形状精度主要是圆度和圆柱度一般要求限制在直径公差范围之内相互位置精度主要是同轴度和圆跳动保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度是轴类零件位置精度的普遍要求之一图为特殊零件径向和轴向公差和表面精度要求较高毛坯选择轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外一般采用锻件发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多如图典型轴类直径相差不大采用直径为材料钢在锯床上按长度下料定位基准选择轴类零件外圆表面内孔螺纹等表面的同轴度以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目而这些表面的设计基准一般都是轴中心线用两中心孔定位符合基准重合原则并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面因此常用中心孔作为轴加工的定位基准当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性可采用轴的外圆表面作定位基准或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准能承受较大的切削力但重复定位精度并不太高数控车削时为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性或为了端面余量均匀工件轴向需要定位采用中心孔定位时中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致以外圆定位时则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准轴类零件的预备加工车削之前常需要根据情况安排预备加工内容通常有直毛坯出厂时或在运输保管过程中或热处理时常会发生弯曲变形过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠因此在车削前需增加校直工序切断用棒料切得所需长度的坯料切断可在弓形锯床圆盘锯床和带锯上进行也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切车端面和钻中心孔对数控车削而言通常将他们作为预备加工工序安排热处理工序铸锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理以消除应力改善组织和切削性能性能要求较高的毛坯在粗加工后精加工前应安排调质处理以提高零件的综合机械性能对于硬度和耐磨性要求不高的零件调质也常作为最终热处理相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理以提高其耐磨性加工工序的划分一般可按下列方法进行刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位再用第二把刀第三把完成它们可以完成的其它部位这样可减少换刀次数压缩空程时间减少不必要的定位误差以加工部位分序法对于加工内容很多的零件可按其结构特点将加工部分分成几个部分如内形外形曲面或平面等一般先加工平面定位面后加工孔先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状先加工精度较低的部位再加工精度要求较高的部位以粗精加工分序法对于易发生加工变形的零件由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形故一般来说凡要进行粗精加工的都要将工序分开综上所述在划分工序时一定要视零件的结构与工艺性机床的功能零件数控加工内容的多少安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则要根据实际情况来确定但一定力求合理工时在加加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况以及定位夹紧的需要来考虑重点是工件的刚性不被破坏顺序一般应按下列原则进行上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑先进行内形内腔加工序后进行外形加工工序以相同定位夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行以减少重复定位次数换刀次数与挪动压板次数在同一次安装中进行的多道工序应先安排对工件刚性破坏小的工序在数控车床上粗车半精车分别用一个加工程序控制工件调头装夹由程序中的或指令控制程序暂停装夹后按循环启动继续加工走刀路线和对刀点选择走刀路线包括切削加工轨迹刀具运动到切削起始点刀具切入切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线合理确定对刀点对刀点可以设在被加工零件上但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上典型轴类零件加工工艺确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精由近到远由右到左的原则确定工件右端加工既先从右到左进行外轮廓粗车留余量精车然后从右到左进行外轮廓精车最后切槽工件调头工件左端加工粗加工外轮廓精加工外轮廓切退刀槽最后螺纹粗加工螺纹精加工选择刀具车端面选用硬质合金度车刀粗精车用一把刀完成粗精车外圆因为程序选用循环所以粗精车选用同一把刀硬质合金度放型车刀度度度因为有圆弧轮廓以防与工件轮廓发生干涉如果有必要就用图形来检验车槽选用硬质合金车槽刀刀长刀宽车螺纹选用度硬质合金外螺纹车刀选择切削用量表切削用量选择主轴转速进给量背吃刀量粗车外圆精车外圆粗车螺纹精车螺纹切槽数控加工刀具卡片表刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注硬质合金端面度车刀粗精车端面硬质合金度放型车刀粗精车外轮廓左偏刀硬质合金车槽刀切槽度硬质合金外螺纹车刀粗精车螺纹用以上数据编制工艺卡如下表数控加工工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪自定心卡盘数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度背吃刀量备注车端面度刀手动粗车外轮廓度防型刀自动精车外圆轮廓度防型刀自动切槽切槽刀自动工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪自定心卡盘数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度背吃刀量备注车端面度刀手动粗车外轮廓度防型刀自动精车外圆轮廓度防型刀自动切退刀槽切槽刀自动粗车螺纹度外螺纹刀自动加工坐标系设置建立工件坐标系图坐标系设定试切法对刀在数控加工中工件坐标系确定后还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置即通常所说的对刀问题在数控车床上目前常用的对刀方法为试切对刀法将工件安装好之后先用方式操作机床用已选好的刀具将工件端面车一刀然后保持刀具在纵向尺寸不变沿横向退刀当取工件右端面为工件原点时对刀输入为如图用同样的方法再将工件的表面车一刀然后保持刀具在横向上的尺寸不变从纵向退刀停止主轴转动再量出工件车削后的直径如图根据长度和直径既可确定刀具在工件坐标系中的位置其他各刀都需要进行以上操作从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置图轴方向对刀精车螺纹度外螺纹刀自动编制审核批准年月日共页第页图轴方向对刀选择切削用量表切削用量选择主轴转速进给量背吃刀量粗车外圆精车外圆粗车螺纹精车螺纹切槽为了螺纹容易配合螺纹在车削大径时加工到直径总背吃刀量去手工编程工件右端加工建立工件坐标系调用号刀主轴以正转到循环加工起点粗加工循环到精加工起点精加工轮廓开始倒角加工加工圆弧加工圆弧加工加工外径左端面至斜线部分加工斜线部分精车循环结束到换刀点换号切槽刀打开切削液刀具起切的安全点切槽切入点切槽切槽退刀切槽切入点切槽切槽退刀切槽切入点切槽切入点切槽退刀回换刀点关闭切削液主轴停止程序结束工件左端加工换号外圆刀主轴刀具起切的安全点外径粗精车循环精车循环开始开始加工倒角车倒角精车循环结束换刀点主轴停止程序结束换号切槽刀刀具起切的安全点切槽切入点切槽退刀回换刀点主轴停止程序结束换号螺纹刀刀具起始安全点螺纹车削循环为精车次数螺纹刀具角度为最终螺纹轴小径为最终螺纹轴长度为牙型高精加工余量最大加工量第一刀最大背吃刀量为导程退刀回换刀点主轴停止程序结束第章结束语在数控车削加工中经常遇到的轴类零件本设计论文中采用含螺纹零件进行编程设计在螺纹车削编程中要注意数控车床主轴上必须安装有脉冲编码器测定主轴实际转速从而实现主轴转一转刀具进给一个螺纹导程的同步运动从螺纹粗车到精车主轴的转速必须保持不变该特殊轴零件结构有螺纹倒角圆弧槽等该编程螺纹车削采用螺纹加工循环指令用该指令编程可以不用写那么多步程序省去了很多编程时间数控加工的基本编程方法是用点定位指令编写接近或离开工件等空行程轨迹要用插补指令编写工件轮廓的切削进给轨迹几个星期以来从开始到毕业设计完成每一步对我们来说都是新的尝试和挑战在做这次毕业设计过程中使我学到很多我感到无论做什么事情都要真真正正用心去做才会使自己更快的成长我相信通过这次的实践我对数控的加工能进一步了解并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误有能力加工出更复杂的零件精度更高的产品第章致谢词本论文在老师们的悉心指导和严格要求下已完成在学习和生活期间也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀我受益匪浅在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意不积跬步何以至千里本设计能够顺利的完成也归功于老师的认真负责使我能够很好的掌握和运用专业知识并在设计中得以体现同时我在网上也搜集了不少相关资料才使我的毕业论文工作顺利完成在此我要向学院的全体老师表示由衷的谢意参考文献邹新宇数控编程清华大学出版社年陈子银徐鲲鹏数控加工技术北京理工大学出版社年余英良数控加工编程及操作北京高等教育出版社年第一版黄卫数控技术与数控编程北京机械工业出版社年眭润舟数控编程与加工技术北京机械工业出版社年第一版詹华西数控加工技术实训教程西安电子科技大学出版社年陈富安数控机床原理与编程西安西安电子科技大学出版社年第一版李家杰数控机床编程操作与操作实用教程南京东南大学出版社年华茂发数控机床加工工艺北京机械工业出版社年黄康美数控加工实训教程北京电子工业出版社年