复杂轴类零件的加工毕业设计

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1、 XXXXXX学院 设计题目： 复杂轴类零件的加工 系 别： 创意设计系 专业年级： 10级机电一体化 学 号： O3 学生姓名： 指导教师：

2、 目录 第一章前言-------------------------------------------1 第二章工艺方案分析-----------------------------------2 （一）零件图----------------------------------------2 （二）零件图分析------------------------------------2 (三)确定加工方法-----------------------------

3、------2 （四）确定加工方案----------------------------------3 第三章工件的装夹-------------------------------------4 （一）定位基准的选择--------------------------------4 （二）定位基准选择的原则----------------------------5 （三）确定零件的定位基准----------------------------4 （四）确定装夹方案------------------------------

4、----4 第四章复杂轴类零件的加工-----------------------------4 （一）复杂轴类零件的加工工艺------------------------4 （二）选择刀具--------------------------------------5 (三)选择切削用量-----------------------------------5 (四）加工坐标系设置--------------------------------6 （五）手工编程--------------------------------------8

5、 第五章结束语-----------------------------------------10 第六章致谢词-----------------------------------------10 参考文献---------------------------------------------11 复杂轴类零件的加工 摘要:数控系统与被控制的机床本体结合被称为数控机床，像数控

6、车床，数控铣床等。数控系统由输入/输出装置，数控装置，伺服驱动装置和辅助电器控制装置四部分组成。 数控系统按运动轨迹分类可分为；点位控制系统，直线数控系统，轮廓数控系统。按伺服系统分类可分为；开环数控系统，半闭环数控系统，闭环数控系统。按功能水平分类可分为；经济型，普及型和高级型3中。分类的参考指标主要包括：CPU性能，分辨率，进给速度，伺服性能和联动轴数等。它的系统功能有；控制功能，G功能，插补功能，主轴功能，M功能，刀具功能，补偿功能，显示功能。 关键词 轴类零件 加工方案 工艺分析 数控编程

7、 第一章 前 言 数控专业培养与我国社会主义现代化建设要求相适应，德、智、体、美、劳等全面发展，具有综合职业能力，面向企事业单位，从事数控设备及自动生产线的操作、调试、维护、和保养工作，也可从事生产现场工艺实

8、施、数控软件使用、数控编程、数控改造、设备管理、质量检测和产品销售的工作人员。 　本专业毕业生知识结构、能力结构：掌握数控设备工作原理和结构的基本知识，具备数控设备的中级操作技能，具备调试、维护、保养数控设备和对设备实施数控改造的初步能力；掌握现代制造技术的基本知识，具备使用CAD/CAM/CAPP等软件、实施工艺、数控编程、设备管理、质量检测和产品销售的基本能力；具备阅读本专业英文资料的初步能力；具有继续学习和适应职业变化的能力。 数控专业毕业生的职业能力具有很强的针对性，所培养的中等数控人才主要面向实际生产。数控专业教育妥善把握人才培养的规格和方向，专业的适应面宽窄适宜，从数控操

9、作规范的要求出发，面向某一行业企业单位的数控操作的具体岗位，培养数控理论和操作都精通的一体化人才。在专业设置上，把重点放在把握数控专业的专门化方向方面；在课程设计上，不过于强调知识体系的完整性，而且加强了知识和技能的针对性和有效性；在实践教学中，大胆融入行业生产工艺与管理内容，走生产实现自动化的道路。 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，刀具的选择的确定，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

10、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量，使得零件的加工在保证零件精度。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。 第 2 页 第二章 工艺方案分析 （一） 零件图 （二）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。其中对个直径有较严格的尺寸精度和表面粗糙度的要求，球面SΦ48的尺寸公差还兼有控制该球面形状误差的作用。尺寸标注完整，选用毛坯为4

11、5#钢，Φ55mm×170mm，无热处理和硬度要求。 （三） 确定加工方法 对图样上给定的几个精度（IT7----IT8）要求较高的尺寸。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。因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，全部取基本尺寸即可。 1 数值计算 为方便编程，可利用CAD2008中文版画出零件图形，然后取出必要的基点坐标值；利用公式对螺纹大径，小径进行计算。 2基点计算：上图以工件原点为坐标，则A点坐标为X=43(直径量），Z=-54.4。 3螺纹大径，

12、小径计算； d1=d-0.2165p=30-0.2165*2=29.567 d2=d1-1.299p=29.567-1.299*2=26.969 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CA6140数控机床 （四）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

13、工、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115mm处，右端加工Φ37mm、SΦ48mm、 R18mm、Φ35mm、锥度为51度的外圆，Φ52mm.调头装夹已加工Φ52mm外圆，左端加工Φ30mm×35mm、切退刀槽、加工螺纹M30mm*2mm. 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

14、 第三章 工件的装夹 （一）定位基准的选择 在各加工工序中，被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务，而定位基准的作用主要是保证工件之间的相互位置精度。因此在研究和选择各类工艺基准时，首先应选择定位基准。 (二) 定位基准选择的原则 1应保证定位基准的稳定行和可靠性，以确保工件表面之间相互位置的精度。 2力求与设计基准重合，也就是尽可能地从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准，以避免因基准不重合而引起的误差

15、。 3选择的定位基准，因使设计的夹具结构简单，工件装卸和夹紧方便。 （三）确定零件的定位基准 以左右端大端面为定位基准。 （四）确定装夹方案 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；工件再调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ52，再加工左端达到工件精度要求。 第四章 复杂轴类零件的加工 (一)复杂轴类零件加工工艺 （1）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0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切

16、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。 （二）选择刀具 1车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。 2 粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30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. 3车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm） 4车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀. （三）选择切削用量 1背吃刀量;粗车循环时，确定其背吃刀量a=2mm

17、;精车时，其背吃刀量a=0.2mm。车螺纹时a=0.4mm 2进给量；粗车时f=0.1mm/r，精车是f=0.05mm/r，螺纹；f=2mm/r，切槽；f=0.04mm/r 3主轴转速；精粗加工转速n=800r/min；螺纹转速n=80r/min；切槽转速n=120r/min。 表1 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 1 T01 硬质合金端面45度车刀

18、1 粗、精车端面 2 T02 硬质合金90度放型车刀 1 粗、精车外轮廓 左偏刀 3 T03 硬质合金车槽刀 1 切槽 4 T04 60度硬质合金外螺纹车刀 1 粗车螺纹 表2 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 复杂轴 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001 0001 三爪自定心卡盘 CA6140 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 主轴转速r/min 进给速度mm/r 背吃刀量mm 备注 1 车端面 T01 45度刀 500

19、 0.1 手动 2 粗车外轮廓 T02 90度防型刀 800 0.1 2 自动 3 精车外圆轮廓 T02 90度防型刀 800 0.05 0.2 自动 4 切槽 T03 切槽刀 115 0.04 自动 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 002 0002 三爪自定心卡盘 CA6140 5 粗车螺纹 T04 60度外螺纹刀 80 2 0.4 自动 编制 审核 批准 年 月 日 共 页 第页 （四）加工坐标系设置 1

20、建立工件坐标系 图1-3坐标系设定 2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MDI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（Z）尺寸不变，沿横向（x）退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为Z0，如图3-4（a）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3-4（b）根据长度和直径，既可确定刀具在工件坐标系

21、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3-4（a） Z轴方向对刀 图3-4（b） X轴方向对刀 3选择切削用量 表3切削用量选择 主轴转速s/(r/min) 进给量f/(mm/r) 背吃刀量ap/mm 粗车外圆 800 0.1 2 精车外圆 800 0.05 0.2 粗车螺纹 80 2 0.4 切槽刀 120 0.04 （五）手工编程 工件右端加工 0001；

22、 M06 X200 Z100； 建立工件坐标系 T0202； 启动主轴，换2号刀 M03 S800； 主轴以800r/min正转 G00 X60 Z5； 到循环加工起点 G71 U1.5

23、 R1 P01 Q02 X0.2 Z0.08 F80； 粗加工循环 N01 G00 X37 Z2； 到精加工起点 G01 X37 Z0 F40； 精加工轮廓开始 G01 X37 Z0 C2； 倒角C2 Z-26； 加工Φ39 G03 X43 Z-54.4 R24；

24、 加工SΦ48圆弧 G02 X35 Z-70 R18； 加工R18圆弧 G01 Z-75； 加工Φ35 GO1 U17 W-18； 加工Φ52圆锥面 Z-22 C2； 加工圆柱部分 NO2 U70 P01 Q02； 精加工复合循环

25、 G00 X55 Z100 M09； 回换刀点,关闭切削液 M05； 主轴停止 M30； 程序结束 调头装夹 工件左端加工， O002 T0202 M03 S800； 换2号外圆刀 主轴 G00 X55 Z2；

26、 刀具起切的安全点 G71 U1.5 R1 P03 Q04 X0.2 Z0.08 F80； 外径粗精车循环 N03 G00 X52 Z2； 精车循环开始 G01 X0 Z0 F40； 开始加工 G01 X30 Z0 C2； 倒角 G01 Z-35；

27、 车Φ35 N04 U70 P01 QO2； 精车循环结束 G00 X100 Z100； 换刀点 M05； 主轴停止 M30； 程序结束 T0303 M03 S120 ； 换3号切槽刀 G0

28、0 X30 Z2； 刀具起切的安全点 G00 Z-28； 切槽切入点 G01 X26 F5 ； 切槽 G01 X30 F20； 退刀 GOO X55 Z-135 切槽切入点 GO1 X33 F5；

29、 切槽 GO1 X55 F20； 退刀 G00 X50 Z100； 回换刀点 M05； 主轴停止 M30 ； 程序结束 T0404 M03 S80； 换4

30、号螺纹刀 G00 X30 Z2 ； 刀具起始安全点 G92 X28.667 Z-28 F2 螺纹第1刀 X28.067 螺纹第2刀 X27.467 螺纹第3刀

31、 X27.067 螺纹第4刀 X26.969 螺纹第5刀 G01 X40； 退刀 G00 X100 Z100； 回换刀点 M05；

32、 主轴停止 M30； 程序结束 第五章 结束语 在数控车削加工中经常遇到一些复杂的轴类零件,本设计涉及到含螺纹零件进行编程设计,在螺纹车削编程中没有涉及到精加工的要求,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,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G76,用该指令编程可以不用

33、写那么多步程序，省去了很多编程时间。在粗加工时采用G71粗加工循环指令和精加工G70精加工循环指令。 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。 一个月以来，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我查了很多相关的书籍，同时学到很多，我感到无论做什么事情都要用心去做，才会使自己更充足，体验不同的感觉。我相信，通过这次的实践，我对数控的加工能进一步了解，并能使我在以后从事这行业的加工过程中打下了基础，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。

34、 第六章 致谢词 本论文在黄老师们的细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.在此我要向黄老师表示由衷的谢意。 参考文献 【1】杜国臣《数控机床编程》科学出版社.2007年8月第一版

35、【2】杨可桢、程光蕴.李仲生《机械设计基础》.北京交通大学出版社、2007年5月第1版 【3】大连理工大学工程图学教研室《机械工程制图》.大连理工大学工程图学教研室出版、 2008年第一出版 【4】邹新宇《数控编程》.清华大学出版社、2006年7月第一版 【5】华茂发《数控机床加工工艺》.北京机械工业出版社、2000年8月第一版 【6】张梦欣《机械制造工艺基础》.中国劳动社会保障出版社第五版2003年7月第一版 【7】黄卫.《数控技术与数控编程》.北京机械工业出版社、2004年第一版 第 12 页