本科毕业设计定位套的数控车削加工工艺及编程.docx
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本科毕业设计定位套的数控车削加工工艺及编程
毕业设计说明书
定位套的数控车削加工工艺及编程
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目录
第1章定位套零件的车削加工工艺
第2章零件图纸的工艺性分析
2.1尺寸精度分析
2.2形状精度分析
2.3位置精度分析
第3章套类零件的加工方案设计
3.1数控车削总体方案的设计
3.2数控车床的选择
3.3夹具的选择
第4章加工顺序及走刀路线的确定
第5章刀具和切削用量设计
5.1刀具的选择
5.2量具的选择
5.3切削用量的选择
第6章零件加工程序的编制
6.1数控程序的编制方法
6.2数控程序编制的内容及步骤
6.3编程原点的选择
6.4零件加工程序的编制
总结
谢辞
参考文献
定位套的数控车削加工工艺及编程
第1章定位套零件的车削加工工艺
数控加工工艺是伴随着数控机床产生的，发展而逐步完善起来的的一种应用型技术。
是大量数控加工的实践的经验总结。
数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面形态等。
使其成为成品和半成品的过程，数控加工工艺与数控编程之间有着重要的关系，且数控加工工艺是编程的前提。
制定的数控车削加工工艺合理与否，对程序的编制，机床的加工效率和零件的加工精度都有影响。
因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细的制定好零件的数控车削加工工艺
第2章零件图样的工艺性分析
零件图的分析是制定数控车削工艺的首要内容。
该零件是一个套类零件，下面将着重对其加工工艺进行分析。
2.1尺寸精度分析
该零件图尺寸完整，精度上，零件的
Φ58：
经表查,加工的精度等级为IT8
Φ50：
经表查，加工的精度等级为IT6
Φ40：
经表查，加工的精度等级为IT7
M30*1.5-7H,加工精度等级为IT7,如上尺寸精度较高，
其他尺寸的加工精度等级为IT14.
2.2形状精度分析
该零件属于轴套类零件加工内容包括外圆柱面、外圆弧面、外倒角、内圆柱面、内链面、内沟槽、内螺纹和内倒角。
2.3位置精度分析
工件外围上有几处圆弧面，且半径较小，故加工时应注意保证精度，如图中的R4、R5,还有几处公差要求较高。
在加工时应保证尺寸的精度、表面粗糙度得要求。
第3章套类零件的加工方案设计
一般应根据零件的加工精度，表面粗超度、材料、结构形状、尺寸及生产类型确定零件表面的数控车削加工方法及加工方案。
3.1数控车削总体方案设计
（1）数控车削外回转表面及端面加工方案的确定
加工精度为IT7~9级、Ra0.8~1.6um的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。
加工精度为IT6~8级、Ra0.2~0.63um的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床。
按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。
加工精度高于IT5级。
Ra<0.08um的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床。
按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。
对淬火钢等难车削材料。
其淬火前可采用粗车、半精车的方法加工，淬火后安排磨削加工；对最终工序有必要用数控车削方法加工的难切削材料。
可参考有关难加工材料的数控车削方法进行加工。
（2）数控车削内回转表面加工方法的确定
加工精度为IT8~9级、Ra1.6~3.2um的除淬火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。
加工精度为IT6~7级、Ra0.2~0.63um的除淬火钢以外的常用金属，可采用精密型数控车床。
按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。
加工精度高于IT5级。
Ra<0.2um的除淬火钢以外的常用金属，可采用高档精密型数控车床。
按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。
3.2数控机床的选择
当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类也就基本确定了。
但是，每一类机床都有不同的形式。
其工艺范围、技术规格、加工精度、生产率及自动化程度都各不相同。
为了正确的为每一道工序选择机床，除了充分了解机床的性能之外，尚需考虑一下三点。
1）机床的类型应与工序划分的原则相适应。
数控机床较通用机床适用于工序集中的单件小批生产；对大批量生产，则应选择高效自动化机床和多刀、多轴机床。
若工序按分散原则划分，则应选择结构简单的专用机床。
2）机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应，即小工件用小规格的机床加工，大工件用大规格的机床加工。
3）机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。
粗加工工序，应选用精度低的机床；精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。
机床精度不能过低，也不能过高。
机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，会增加零件的制造成本。
应根据零件的加工精度的要求合理选择机床。
从加工工艺的角度分析，选用的数控机床功能还必须适应被加工零件的形状，尺寸精度和生产节拍等要求。
随着数控车床制造技术的不断发展，形成的产品繁多、规格不一的局面。
因而也出现了几种不同的分类方法。
（1）按数控系统功能分
1）经济型数控车床。
经济型数控车床一般是在普通车床基上改进，采用步进电动机驱动的开环伺服系统。
其控制部分采用单板机或单片机。
此类车床结构简单、价格低廉。
但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。
2）全功能型数控车床。
全功能型数控车床一般采用闭环或半闭环数控系统，具有高强度、高精度和高效率的特点。
3）车削中心。
车削中心是在全功能型数控车床的基础上发展起来的一种复合加工机床。
配备刀库、自动换刀器、分度装置铣削动力头和机械手等部件。
能完成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多工序复合加工。
4）FMC车床。
FMC车床实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。
FMC车床能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化。
（2）按主轴配置形式分类
1）卧式数控车床。
主轴轴线处于水平位置的数控车床。
2）立式数控车床。
主轴轴线处于垂直位置的数控车床。
3）双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。
具有两根主轴的数控车床。
（3）按数控系统控制的轴线分类
1）两轴控制的数控车床。
机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标轴控制。
2）四轴控制的数控车床。
机床上有两个独立的回转刀架，可实现四坐标轴控制。
依据上述各选择原则，我们选用长城机床厂生产的CK7150A型数控车床。
系统为FANUC0i,配置后置式刀架。
3.3夹具的选择
数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：
一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件与机床坐标系的尺寸。
除此之外，数控夹具的选择应着重考虑一下五点。
1）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具。
以缩短生产准备时间和节省生产费用。
2）在成批生产时，应考虑采用专用夹具，并力求夹具结构简单。
3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。
4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工。
即夹具要敞开。
其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如生产碰撞等）。
5）为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具。
依据上述原则，该零件采用三爪自动定心卡盘自定心夹紧。
第四章加工路径及走刀路线的确定
在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同，批量不同等多方面的影响，在对具体零件制定加工时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理，只有这样，才能使制定的加工顺序合理，才能达到质量优，效率高和成本低的目的。
（1）加工顺序的安排原则
1）基面先行的原则
2）先粗后精的原则
3）先主后次的原则
4）先近后远的原则
（2）走刀路线确定原则
1）保证被加工零件的尺寸精度和表面质量
2）数值计算简单、路径简短、高效率
（3）依据上述几个原则，所以本例中采用如下加工顺序及走刀路线
1）钻底孔（采用手动方式）
2）车端面
3）粗车，半精车外圆
4）精车外圆
5）粗镗内孔
6）精车内孔
7）车内退刀槽
8）车内螺纹
9）切断
第五章刀具和切削用量设计
5.1刀具的选择
数控车削刀具的分类
（1）根据加工用途分
车床主要用于回转表面的加工，如圆柱面，圆弧面，螺纹，切槽等切削加工。
因此数控车床用刀具可分为外圆车刀，内孔车刀，螺纹车刀，切槽刀等。
（1）根据刀尖形状分类
数控车刀按刀尖的形状一般分成3类，即尖型车刀圆弧形车刀和成型车刀
（2）根据车刀的结构分类
根据车刀的结构。
数控车刀又可分为整形式车刀、焊接式车刀、机械夹固式车刀3类。
外圆机夹车刀T0101，车端面，粗车，半精车，精车外圆
内孔镗刀T0202，车外表面
内槽刀（3mm）T0303;切内槽。
内螺纹车刀T0404;车内螺纹
Φ20麻花钻T0505;钻底孔。
切断刀（4mm）T0606;切断。
各刀具及参数详见表2-1定位套的数控加工刀具加工卡片
表2-1定位套的数控加工刀具卡片
数控加工刀具卡片
产品名称或代号
定位套
零件名称
定位套
零件图号
C03
序号
刀具号
刀具规格名称
刀具参数
刀具半径
刀杆规格
1
T0101
外圆车刀
0.4mm
25mm*25mm
2
T0202
内孔镗刀
0.4mm
16mm
3
T0303
3mm宽内槽刀
25mm*25mm
4
T0404
内螺纹车刀
25mm*25mm
5
T0505
Φ20麻花钻
莫式锥柄
6
T0606
4mm宽切断刀
25mm*25mm
5.2量具的选择
为了保证零件的精度，加工出符合标准的零件，所以在完成每一个工序时，都要对零件进行测量，在这里，我们选择一下量具：
量程为200mm，分度值为0.02的游标卡尺，测量长度尺寸，外圆，内径外径，深度。
测量范围是25~50。
分度值为0.001的外径千分尺。
测量零件的厚度、高度或长度。
测量范围是50~75分度值为0.001的千分尺，测量零件的厚度、高度或长度。
M30*1.5-7H塞规。
测量螺纹尺寸的正确性。
5.3切削用量的选择
定义：
切削用量是用来表示切削运动、调整机床加工参数的参量。
可用于它对主运动和进给运动进行定量表达。
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三要素。
（1）背吃刀量：
已加工表面与被加工表面之间的垂直距离，称为背吃刀量（mm）
ap=（dv-dn）/2
式中，dv—待加工表面直径，mm；
Dn—已加工表面直径，mm。
镗孔时，式中的dv与dn的位置互换一下，钻孔加工的背吃刀量为钻头的半径。
所以粗车时，确定背吃刀量为2nn，精车时，确定背吃刀量为0.5mm。
（2）切削速度：
切削刃上选定点相对于件工主运动的瞬时线速度。
回转主运动的切削速度vc（m/min）为vc=3.14dn/1000
式中，d—切削刃上选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm；
n—工件或刀具的转速r/m。
主轴转速：
粗车外圆时，确定主轴转速为800转每分钟；精车外圆时，确定主轴转速为1200转每分钟；车螺纹时，确定主轴转速500转每分钟；切槽时，确定主轴转速600转每分钟；切断时，确定主轴转速400转每分钟。
（3）进给量：
刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量，称为进给量。
用刀具或工件每转或每行程的位移量f来表示，其单位用mm/r或mm/行程（如刨削等）表示。
数控编程时，通常采用进给速度vf（F指令）表示刀具与工件的相对运动速度，单位是mm/min。
车削时的进给速度vf为vf=nf
对于铰刀、铣刀等多齿工具。
通常规定每齿进给量fz（mm），其含义是刀具每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动方向上的位移量。
进给速度vf与每齿进给量的关系为vf=nzfz
式中，z—刀齿数。
粗车外圆时，确定进给量为0.2mm/r；精车外圆时，确定进给量为0.1mm/r；切槽、断槽时，确定进给量为0.05mm/r。
上面重点分析了零件的工艺，而数控加工工艺卡片能够很完整的展现零件的工艺。
也是操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指导性文件。
工序卡片的主要内容包括，工步顺序、工步内容、各工步所用刀具及切削用量等。
当工序内容十分复杂时，也可以把工序简图画在工序卡片上。
数控车削加工工艺卡片如表2-2所示：
表2-2定位套的数控加工工序卡片
数控加工工艺卡
零件名称
定位套
零件图号
003
工序号
程序编制
材料
数量
夹具名称
使用设备
10
O3001
45钢
1
三爪卡盘
Ck7150A
数控车间
切削用量
刀具
量具
工序号
工步内容
V（m/min）
n（r/min）
F（mm/r）
ap（mm）
编号
名称
名称
1
钻孔
25
300
0.1
20
T0505
Φ20麻花钻
游标卡尺
2
车端面
150
800
0.2
1
T0101
外圆车刀
游标卡尺
3
粗车半精车外圆
150
800
0.2
1.5
T0101
外圆车刀
游标卡尺
4
精车外圆
220
1200
0.1
0.25
T0101
外圆车刀
外径千分尺
5
粗镗内孔
50
800
0.15
1
T0202
内孔镗刀
游标卡尺
6
精镗内孔
94
1000
0.08
1
T0202
内孔镗刀
游标卡尺
7
车内退刀槽
35
400
0.05
T0303
内槽刀
8
车内螺纹
68
720
1.5
T0404
内螺纹刀
M30+1.5-7h
9
切断
400
0.05
T0606
切断刀
游标卡尺
第六章零件加工程序的编制
6.1数控程序编制的一般方法
编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术，理想的数控程序不仅应该保证加工符合零件的图样要求的合格零件，还应该数控机床的功能得到合理的应用于从分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。
6.2数控程序的编制的内容
（1）分析零件图样和制定工艺方案
这项工作的内容包括：
对零件的图样的分析，明确加工的内容和要求。
确定加工方案。
选择合理的数控机床。
选择或设计刀具和夹具，确定合理的走刀路线及合理的切削用量等，
（2）数学处理
在确定工艺方案后，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。
（3）编写零件加工程序
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。
（4）程序校验
将编写好的加工程序输入数控系统，就可以控制机床的工作。
一般在正式加工之前，要对程序进行校验。
6.3编程原点的选择
从理论上讲编程原点选在零件的任何一点都可以但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少计算误差，应选择一个合理的编程原点。
车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。
Z向零点一般选在零件的右端面、设计基准或对称平面内，车削零件的编程原点选择。
编程原点选定后，就应把个点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。
为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，应按尺寸公差的中值来计算坐标值。
6.4零件加工程序的编制
编程原点选在工件的右端面的中心处，粗车外圆时，用G71编程程序如下;
O3001
主程序名
N10
T0505
换5号麻花钻
N20
M03s300
主轴正转
N30
M08
冷却液开
N40
G00x0z5
N50
G01z0
N60
z-40
钻孔
N70
Z0
N80
G00x150z150
快速退刀
N90
T0101
换1号外圆车刀
N100
M03s800
N110
G00x60z3
N120
G01z-2
N130
G01x0f0.2
车端面
N140
G00x150z150
快速退刀
N150
G00x61z5
快速定位
N160
G71u1.5r0.5
粗车循环
N170
G71p180q260u0.5w0.05f0.2
N180
G42g00x34
刀具补偿
N190
Z1
N200
X40z-2
N210
z-44
N220
G03x50z-49r5
N230
G01z-84
N240
G03x58z-88r4
N250
G01z-107
N260
G40g00x61
取消刀补
N270
M03x1200
N280
G70p180q260f0.1
精车循环
N290
G00x150z150
快速退刀
N300
T0202
换2号内孔镗刀
N310
M03s800
N320
G00x19z5
快速定位
N330
G71u1r0.5
粗车循环
N340
G71p350q420u-0.5w0.05f0.15
N350
G41g01x34.5
建立刀具补偿
N360
Z1
N370
X28.5z-2
N380
z-18
N390
X20z-30
N400
z-34
N410
X19
N420
G40g00Z0
取消刀具补偿
N430
M03s1200
N440
G70p350q420f0.1
精车循环
N450
G00z200
N460
X150
N470
T0303
换3号内切刀
N480
M03S400
N490
G00X28Z5
N500
Z-18
N510
G01X34F0.05
切退刀槽
N520
X28
N530
Z-17
N540
G01X34F0.05
切退刀槽
N550
X28
N560
G00Z150
N570
X150
N580
T0404
换4号内螺纹刀
N590
M03S720
N600
G00X25Z5
N610
G92X28.8Z-16F1.5
车削螺纹，螺距1.5MM
N620
X29.4
N630
X29.8
N640
X30
N650
G00X150Z200
N660
T0606
换6号切断刀
N670
M03S300
N680
G00X60Z5
N690
Z-106
N700
G01X1F0.05
N710
G01X60F0.2
N720
G00X150
N730
Z150
N740
M09
冷却液关
N750
M05
主轴停止
N760
M30
程序结束
总结
我所选的论文题目是“定位套零件的数控加工工艺设计与程序编程”。
之所以选择这个题目，是因为我自己感觉它具有挑战性，越是自己薄弱的环节越要去尝试，在论文写作过程中，有时感觉很辛苦
甚至有时还会产生放弃的念头。
但是我最终还是坚持了下来，出色
完成了我的毕业设计，为了自己的目标，更是为了自己的选择。
刚开始是搜集资料，在指导老师的指点下，我通过各种渠道开始毕业设计的准备工作——网络、图书馆搜集相关学术论文、外文期刊、书籍等。
通过一个月的深入学习，我搜集了一大推与毕业设计相关的资料，在杜老师的指导下，我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。
在这段期间，我几乎是天天出入图书馆，在中国知网上，搜集了一些学术论文和期刊文章，我为将来打好基础。
接下来，我开始对所搜集的资料进行整理、分析与研究，并且制作了课题研究的方案，在开题报告完成后，我随即进入了紧张而有序的写作之中，根据取其精华，去其糟糠的原，我撰写了初稿，当然其中也加入了自己的见解。
一篇优秀的论文不是写出来的，而是经过多次的修改而成。
这期间需要的是恒心和耐心。
在完成毕业设计的过程中，我遇到的问题很多，有些是在自己的能力范围之外。
每当中国时候，我就会出现浮躁不安的情绪，但是我没有放弃，而是适时地调整自己的心态，最后在老师同学的帮助下，我完成了初次的设计，越是不懂得东西才越要去学，你会发现，在学习的过程中，你会收获很多，感悟很多……
谢辞
经过三年的基础与专业知识的学习，培养了我独立做工艺设计的能力。
在老师的指导和同学的帮助下，我基本完成了这次的设计课题。
此课题设计历时约三个周，在这三个周中，我能根据设计进度的安排，按时按量的完成自己设计的任务。
在毕业设计中期，我们通过所学的基本理论、专业知识和基本技能进行我们的课程设计。
毕业设计是对三年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论应用于实际的一次锻炼。
通过毕业设计，我不仅温习了我们以前在课堂上学习的专业知识，同时我也得到了老师和同学的帮助，学习和体会到了工艺设计的基本技能和思想。
在本次毕业设计中，我为能用上三年来的学习成果而欣喜万分。
同时我深深的感觉到了基础知识的重要性。
在以前学习专业课时，老是觉得所学的东西跟实践相差太远，基本觉得没有什么用。
这可能跟当时特别想学什么就马上能用有关。
这种急功近利的思想使自己对一些专业课的学习有所放松。
在毕业设计的过程中，我感觉的那些基础知识是相当重要的。
在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了基础的夯实。
对一门系统的科学，应该扎实的学习它的每一部分知识，充分利用各种实践环节，切实做到理论联系实践，学以致用。
大学毕业后，很多同学都将开始他们人生中的第一份正式工作，这充满了激情和挑战，自己挺向往他们的，毕业了有一个新的环境，新的开始，新的历程。
但有时也不免忧伤。
因为少了一点点新奇，多了一点点乏味。
但是不管怎样，还是很希望自己能够在以后的学习、生活中，每天多一点色彩，规划好未来之路，正确地树立前进的目标，让生活目标不在沉重的氛围中度过，要有一个健全平和的心态，因为他是始终贯穿成功之路的筹码。
自信的生活，开心的笑，成功与快乐并驾齐驱；不以物喜，以己悲，面朝大海、春暖花开。
参考文献
[1]数控加工工艺与设备;高等教育出版社
[2]数控原理与典型数控技术高等教育出版社
[3]数控加工工艺与编程高等教育出版社
[4]典型零件机械加工生产实例高等教育出版社
[5]数控加工技术实训高等教育出版社
[6]机床数控技术及应用高等教育出版社
[7]机械CAD/CAM高等教育出版社
[8]数控机床与加工仿真技术高等教育出版社
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