轴类零件工艺毕业设计及程序编制Word文档格式.docx
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8、设计小结…………………………………………………19
9、参考文献…………………………………………………20
1、概述
随着经济发展和科学技术的进步，产品更新换代的周期越来越短，机械产品的性能，结构及形状不断改进，对零件加工质量和精度要求越来越高，为有效保证产品质量，提高劳动生产率和降低成本，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且要求加工过程实现自动化。
因此，发展数控机床是当前机械制造技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的发展方向。
数控机床在机械加工范围和加工精度等方面有了惊人的发展，特别是使用了小型计算机和微处理机以来，数控机床在机械加工领域的应用已相当普遍，已从开始阶段的小批量复杂性零件的加工，发展到为减轻劳动强度，提高生产率，保证产品质量，降低成本等层面。
随着航空工业，汽车工业、轻工业等需求量快速增长，对机械零件精度要求更加精密，大规模的数控应用必将取代传统加工设备，数控机床是综合运用计算机、自动控制、自动检测和精密机械等高新及时的产物。
随着数控技术的不断发展,数控机床作为现代加工中的重要设备,已广泛应用于机械加工中。
在数控车削加工前,要对所加工的零件进行工艺分析,确定正确的加工方案,将车床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的选择、切削用量和走刀路线等,按规定的代码格式编制成数控加工程序，车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。
在机械加工领域的应用已相当普遍，已从开始阶段的小批量复杂性零件的加工，发展到为减轻劳动强度，提高生产率，保证产品质量，降低成本等层面。
与传统的机床相比在加工的工艺流程先进了很多。
技术要求也越来越高。
本设计主要体现数控机床加工在车削轴类零件时的优越性。
关键词：
程序编制工艺分析刀具选择
2、绪论
机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。
工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造的工艺过程和操作方法的工艺文件，他直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。
机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决与机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性，因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。
数控加工机床是采用数控技术对工作台运动和切削加工过程进行控制的机床，是典型的机电一体化产品，是数控技术的最典型的应用。
2.1数控机床的特点
2.1.1具有高度柔性
在保证工件表面精度，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。
因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。
也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。
2.1.2精度高、质量稳定可靠
数控机床本身的精度比普通机床高，一般数控机床的定位精度为±
0.01㎜，重复定位精度为±
0.005㎜，在加工过程中操作人员不参与操作，因此工件的加工精度全部由数控机床保证，消除了操作者的人为误差；
又因为数控加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响，所以工件的精度高，尺寸一致性好，质量稳定。
2.1.3生产效率高
数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。
此外，数控机床能进行重复性操作，尺寸一致性好，减少了次品率和检验时间。
2.1.4改善劳动条件
使用数控机床加工零件时，操作者的主要任务是程序编辑、程序输入、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。
另外，机床一般是封闭式加工，既清洁，又安全。
2.1.5利于生产管理现代化
采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造条件，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。
2.2数控车削加工
车削加工是切削加工中最基本的一种加工方法，它是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来加工工件的，因此车削加工是机械加工中运用最广泛的加工方法，车床占切削加工机床总数的40﹪左右。
2.2.1数控车削加工的主要对象
数控车床主要用于加工轴类、盘状类等回转体零件，通过执行数控程序,可以自动完成外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车削、钻孔、扩孔、铰孔等工作。
根据数控加工的特点，数控车床最适合切削具有以下要求和特点的轴类零件
.精度要求高的轴类零件
．表面形状复杂或难以控制尺寸的轴类零件
．表面粗糙度要求好的轴类零件
．带螺纹的轴类零件
2.2.2数控车削中的加工工艺分析
数控加工以数控机床加工中的工艺问题为主要研究对象，以机械制造中的工艺理论为基础，结合数控机床的加工特点，综合运用多方面的知识来解决数控加工中的工艺问题。
工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率、零件的加工精度都有极为重要的影响。
2.2.3加工路线与加工余量的关系
在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。
如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。
安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。
2.2.4确定切削用量与进给量
影响切削条件的因素有：
机床、工具、刀具及工件的刚性；
切削速度、切削深度、切削进给率；
工件精度及表面粗糙度；
刀具预期寿命及最大生产率；
切削液的种类、冷却方式；
工件材料的硬度及热处理状况；
工件数量；
机床的寿命。
进给量f（mm／r）或进给速度F（mm／min）要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。
最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。
制定加工工艺是数控车削加工的前期准备工作，工艺制定的合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。
数控车削加工工艺的内容是：
分析零件图样、确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序何刀具进给路线以及切削用量的选择等。
2.3数控车床的加工程序编制
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。
数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转类零件。
通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔以及铰孔等工作。
车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。
2.3.1数控程序编制的基本方法：
1、分析零件图样和制定工艺方案.
2、编写零件加工程序.
3、程序检验.
2.3.2数控程序编制的方法：
手工编程。
2.3.3车床的工艺装备：
由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用三爪卡盘夹具。
2.3.4数控车床的编程特点：
1、加工坐标系：
机床坐标系是以机床原点为坐标系原点建立起来的Ｘ、Ｚ轴直角坐标系，成为机床坐标系。
车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。
机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。
加工坐标系与机床坐标系方向一致。
2、直径编程方式：
在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值为零件图样上的直径值。
3、进刀与退刀方式：
快速走刀。
2.4数控车床的组成和基本原理
虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。
2.4.1车床主体
是实现加工过程的实际机械部件，主要包括主运动部件（如卡盘、主轴等）、进给运动部件（如工作台、刀架等）、支承部件（如床身、立柱等），以及冷却、润滑、转位部件和夹紧、换刀机械手等辅助装置。
2.5.2数控装置和伺服系统
1、数控装置：
它的核心是计算机及运行在其上的软件，它在数控车床中起“指挥”作用。
数控庄子接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发现执行命令。
在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。
2、伺服系统：
它通过驱动电路和执行文件（如伺服电机）。
准确地执行数控装置发出的命令，成数控装置所要求的各种位移。
数控车床的进给传动系统常用进给伺服系统代替，因此也常称为进给伺服系统。
2.5控车床安全操作规程
1、开机前应对数控机床进行全面细致的检查，内容包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，认无误后方可操作。
2、数控机床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
3、输入工件坐标系和程序后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点进行认真的核对。
4、正确测量和计算工件坐标系。
并对所得结果进行检查
5、未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无“超程”
6、程序修改后，要对修改部分仔细核对。
7、必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。
8、操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。
9、紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。
3、毕业设计任务
3.1设计的任务：
3.1.1所选的课题：
轴类零件工艺设计及程序编制
3.1.2设计课题的来源：
学院的毕业设计任务课题
3.1.3课题零件图：
轴类零件图
3.1.4要做的零件要求：
1、毛坏是铝件（了解铝件的相关内容）
2、数控加工后公差尺寸表面粗糙度都要满足图纸要求。
3、数控工艺设计的每个参数都要写清楚。
3.2课题目的及关键问题
3.2.1目的：
1.熟悉各个零件的数控车削的加工工艺流程；
2.熟悉UG软件操作并进行绘制所要加工的零件零件图；
3.熟悉数控系统，掌握简单零件的数控编程技巧；
4.会选择各个零件在数控车削加工过程中常用的刀具；
5.熟悉数控机床车削零件的加工过程。
3.2.2毕业设计的关键问题
1、毛坏的设定和材料的选择。
2、刀具的选择（加工零件过程中要用到的刀，如外圆刀、结构）
3、切削用量的选择（车成型面主轴的转速，切削主轴转速，进给速度的确定，背吃刀量包括粗精加工，要根据机床的自身情况决定）。
4、零件加工的顺序，加工外圆面，加工零件的走刀路线。
5、零件粗精加工的手工编程。
6、零件数控机床车削零件的加工过程。
7、操作的注意事项。
4、简单轴类零件的工艺设计及加工
根据下图所示的待车削零件，材料为Ф40的铝件，。
在数控车床上需要进行的工序为：
切削外圆；
成形面、退刀槽、内孔、螺纹及倒角。
要求分析工艺过程与工艺路线，编写加工程序。
图1-1轴类零件图
5、轴类零件工艺分析
5.1零件图工艺分析
该零件表面由圆柱、成形面、内孔、螺纹等表面组成。
加工内容包括车端面、退刀槽、外圆、倒角、成形面、内孔和螺纹等，其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求；
尺寸标注完整，轮廓描述清楚。
零件材料为铝件。
5.2零件工艺处理
1、装夹定位方式此工件可分多次次性装夹,左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧。
2、装夹方式数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
3、工序划分常用的工序划分原则有以下两种。
1．保证精度的原则数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。
对轴类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。
2．提高生产效率的原则 数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。
同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。
实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
5.3数控刀具选择
机械加工中常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金等。
根据加工要求选用三把刀具，T01为粗精加工刀90º
外圆刀，T02为切槽刀，刀宽为2mm，T03为硬质合金60º
外螺纹车刀，T04为Ф20mm钻头。
同时把T01\T02\T03三把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中，本设计中加工的工件材料为铝。
将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1-1），以便编程和操作管理。
表1-1数控加工刀具卡片
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
刀尖半径
备注
1
T01
90º
粗精加工外圆刀
外圆、椭圆
右偏刀
2
T02
T02为切槽刀，刀宽为2mm
切槽
3
T03
硬质合金60º
外螺纹车刀
螺纹
0.15
4
T04
Ф20mm的钻头
1
钻孔
编制
XXX
审核
XXX
共页
第页
5.4切削用量的选择
合理选择切削用量的原则，可有效地提高机械加工质量和总产量，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；
半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
背吃刀量的选择：
为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。
轮廓粗车循环时选背吃刀量=3㎜，精车背吃刀量=0.25㎜；
螺纹粗车循环时选背吃刀量=0.4㎜，精车背吃刀量=0.1㎜。
主轴转速的选择：
利用公式vc=πDn/1000；
粗车600r/min精车1200r/min。
车螺纹时，参照式计算主轴转速n=320r/min
进给速度的选择：
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制，根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式Vf=nf计算粗车、进给速度分别为200m/min和180m/min。
、
综合前面分析的各项内容，并将其填入表1-2所示的数控加工工艺卡片。
此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。
主要内容包括：
工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。
表1-2数控加工工艺卡片
名称
轴类零件
产品名称或代号
零件名称
零件图号
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
%0001
三爪卡盘和活动顶尖
华中数控
实训厂房
工步号
工步内容
刀具规格㎜
主轴转速r/mm
进给速度
mm/r
背吃刀量mm
备注
车端面
T01
25×
25
600
0.1
手动
粗车轮廓
0.1
自动
精车轮廓
1200
0.05
0.25
4
车螺纹
T03
320
0.04
0.2
5
切断
T02
200
审核
批准
年月日
共页
第页
6、轴类零件粗精加工手工编程
6.1确定工艺方案及加工路线
一般根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状和尺寸等因素来确定零件表面的车削加工方案。
对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ40mm外圆一头，使工件伸出卡盘100mm，用顶尖持另一头，一次装夹完成粗精加工（注：
切断时将顶尖退出）。
6.1.1工步顺序
1、粗车外圆。
粗车φ30mm、φ22mm、Ф38mm、M16mm各外圆段以及椭圆25mmX15mm，留1mm的余量。
2、自右向左精车各外圆面：
螺纹段右倒角→切削螺纹段外圆φ16mm→车Ф22mm的圆柱段→车φ30mm圆柱段→车φ38mm圆柱段。
3、车4mm×
1.5mm螺纹退刀槽，倒螺纹段左倒角，以及5mmx1mm槽
4、车螺纹。
5、自右向左精车M16mm、φ22mm、φ30mm、φ38mm各圆柱段及25mmx15mm椭圆。
6、切断。
6.1.2选择机床设备
根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可到达要求。
故选用华中数控卧式车床。
6.1.3编写程序（该程序用于华中数控车床）
按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程。
该工件的加工程序如下：
%0000
N010G90G94
N020T0101S600M03
N040
6.1.4加工工艺过程
1、此工件要经两个过程加工完成，所以调头时重新确定工件原点，程序中编程原点要与工件原点相对应。
执行完成第一个程序后，工件调头执行另一个程序时需重新对两把刀的Z向原点，因为X向的原点在轴线上，无论工件大小都不会改变的，所以X方向不必再次对刀。
2、输入程序。
3、进行程序校验及加工轨迹仿真。
4、自动加工。
5、零件精度检测。
7、轴类零件仿真操作注意事项
1、刀头宽度及起刀点离Z向距离要适当。
2、换刀点只能在工件正上方一适当安全位置，以免发生碰撞。
8、设计小结
毕业设计是大学学习阶段一次非常难得的理论与实践相结合的机会，通过这次比较完整的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，实际设计锻炼了我综合运用所学专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料，设计手册，设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌握，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到锻炼，经验得到了丰富，并且意志力和耐力都得到了不同程度的提升。
这是我们都希望看到的也是我们进行毕业设计的目的所在。
数控实训过程可归纳为以下几步：
零件图分析→拟定工艺方案→编程并输入→对刀→仿真→加工零件。
通过实例实训，能够按零件图拟定工艺方案、选择刀具、编程并加工出实训工件，从而达到举一反三的目的，获得事半功倍的效果。
九、参考文献
1、王志平，机床数控技术应用.北京：
高等教育出版社，1999
2、杨琳，数控车床加工工艺与编程.北京：
机械工业出版社，2005
3、王爱玲，现代数控编程技术及应用，北京，化学工业出版社，2003
4、李正峰，数控加工工艺，上海，上海交通大学出版社，2004
5、宋放之，数控技术技能大赛经典加工案例，武汉，华中科技大学出版社，2004
6、张超英，数控编程技术.北京.化学工业出版社，2003
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