球头连接件的加工毕业设计说明书.docx

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球头连接件的加工毕业设计说明书

毕业设计说明书

题目球头连接件的加工

专业数控技术

班级

学生姓名

指导教师

2011年10月3日

目录

一、绪论……………………………………………………（3）

二、毕业设计任务书………………………………………（5）

三、二维图…………………………………………………（7）

四、三维图…………………………………………………（7）

五、选择设备………………………………………………（8）

六、零件的工艺分析………………………………………（9）

七、刀具选择………………………………………………（10）

八、工艺路线的确定………………………………………（14）

九、切削用量的选择………………………………………（15）

十、数控加工工序卡………………………………………（16）

十一、数控加工工艺卡……………………………………（16）

十二、刀具轨迹路径………………………………………（16）

十三、零件装配样图………………………………………（17）

十四、数控仿真加工图……………………………………（17）

十五、手动编程……………………………………………（18）

十六、设计小结……………………………………………（20）

十七、参考文献……………………………………………（22）

十八、附录…………………………………………………（23）

一、绪论

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制实现自动工作的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。

而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大，他对归计民生的一些重要行业（IT、汽车、医疗、轻工等）的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。

在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。

数控加工工艺与编程是机械专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。

目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。

中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。

中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。

力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。

本毕业设计内容主要是利用数控车床来加工零件，主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。

主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。

运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。

二、毕业设计任务书

设计课题：

球头连接件的加工

用数控车床完成如图所示配合件的加工,毛坯外形尺寸为￠50×100㎜、￠30×55㎜，材料为45钢,按图样完成零件节点、基点计算,设定工件坐标系,制定正确的工艺方案,选择合理的刀具和切削工艺参数,完成工程图、立体图、编写数控加工程序，加工出实物。

件一：

件二：

组合件：

技术要求

1.锐边倒角C0.3。

2.未注倒角C1。

3.园弧过渡光滑。

4.未注尺寸公差按GB/T1804---m加工和检验。

三、二维图

（见附件一）

4、三维图

工件一

工件二

5、选择设备

加工球头连接件的数控车削，一般采用两轴以上联动的数控车床，因此首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在机床的允许范围以内。

其次考虑数控机床的精度是否能满足凸轮的设计要求。

第三，看轴的最大半径是否在数控系统允许的范围之内。

根据以上三条即可确定所要使用的数控机床为两轴以上联动的数控车床。

另外对于原材料的取用，则需要锯床。

车床参数：

型号：

SK100

最大工件直径×最大工件长度（mm）：

100×350

最大加工直径：

床身上220、刀架上200

最大加工长度（mm）：

350

主轴转速（r/min）：

250~1000

电动机功率/（kw）：

主电动机5.5

外形尺寸/mm（长×宽×高）：

1890×1380×1700

工件精度：

圆度/mm0.01、圆柱度/mm0.01、平面度/mm0.015

锯床参数：

型号：

GB4016

最大切料直径/mm：

160

最大锯料厚度/mm:

160

锯轮直径/mm：

280

锯带长度/mm：

2360

锯带宽度/mm：

19

切割速度/（m/min）：

22,41,66

6、零件的工艺分析

6.1零件图分析

拿到课题后我仔细分析图纸，对要加工的配合零件有个大概的了解，确定绘制的难点，特别是椭圆轮廓，以及配合件的螺纹连接。

对尺寸也要熟记，还有就是有特殊加工精度的地方也要记得为方便以后的加工工艺做好准备，再就是对公差要关注，这对以后编制程序的时候主轴的转速，进给量是有帮助的。

做好这些工作之后，我们就开始绘制二维图，我们选用的软件就是我们常用的CAD/CAM软件。

另外在绘制三维图上我选择UG，程序的编制上选择手动编程，所以只是斯沃仿真。

6.2结构分析

该零件属于球头连接件，需要工件一与工件二的配合，所以在零件的配合上要着重注意。

另外该零件也涉及到椭圆加工，内外螺纹加工，孔加工，沟槽加工，倒角。

6.3尺寸分析

该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下：

Φ46

经查表加工精度等级为IT6

Φ22

、Φ20

、Φ36

、Φ20

经查表加工精度等级为IT7

粗糙度1.6～3.2，所有的面均需要加工。

未注公差按照国家标准GB1804-f的精密级别查取公差，表面粗糙度Ra3.2在精镗、半精车阶段可达到；Ra1.6精镗、半精车、精车阶段可达到；孔φ22在精镗后可达到要求，φ46，φ20，φ36在精车后才可达到要求。

6.4材料的选择

选用45#钢

6.5毛坯的选用

毛坯尺寸选用Ф50╳100和Ф30╳55圆柱体锻件

7、刀具选择

7.1影响数控刀具选择的因素

在选择刀具的类型和规格时，主要考虑以下因素的影响：

（1）生产性质。

在这里生产性质指的是零件的批量大小，主要从加工成本上考虑对刀具选择的影响。

例如在大量生产时采用特殊刀具，可能是合算的，而在单件或小批量生产时，选择标准刀具更适合一些。

（2）机床类型完成该工序所用的数控机床对选择的刀具类型（车刀）的影响。

在能够保证工件系统和刀具系统刚性好的条件下，允许采用高生产率的刀具，例如高速切削车刀和大进给量车刀。

 （3）数控加工方案。

不同的数控加工方案可以采用不同类型的刀具。

例如孔的加工可以用钻及扩孔钻，也可用钻和镗刀来进行加工。

 （4）工件的尺寸及外形。

工件的尺寸及外形也影响刀具类型和规格的选择，例如特型表面要采用特殊的刀具来加工。

 （5）加工表面粗糙度。

加工表面粗糙度影响刀具的结构形状和切削用量。

 （6）加工精度。

加工精度影响精加工刀具的类型和结构形状，例如孔的最后加工依据孔的精度可用钻、扩孔钻、铰刀或镗刀来加工。

7.2数控刀具的性能要求 

 由于数控机床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件装夹次数少的特点，对所使用的数控刀具提出了更高的要求从刀具性能上讲，数控刀具应高于普通机床所使用的刀具。

选择数控刀具时，首先要应优先选用标准刀具，必要时才可选用各种高效率的复合刀具及特殊的专用刀具。

在选择标准数控刀具时，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等

 在选择数控机床加工刀具时，还应考虑以下几方面的问题：

（1）数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足加工要求，刀具材料应与工件材料相适应。

（2）切削性能好。

为适应刀具在粗加工或对难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量，刀具应具有能够承受高速切削和强力切削的性能。

同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理

 （3）精度高。

为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度

 （4）可靠性高。

要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性

 （5）耐用度高。

数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数，从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。

 （6）断屑及排屑性能好。

数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样能及时由人工处理，切屑易缠绕在刀具和工件上，会损坏刀具和划伤工件已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的安全运行，所以要求刀具具有较好的断屑和排屑性能。

7.3刀具的选择方法

 刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。

由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。

这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。

数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。

应考虑以下方面

（1）根据零件材料的切削性能选择刀具。

如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。

（2）根据零件的加工阶段选择刀具。

即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以自定义标保证零件的加工精度和产品质量为主，应选择耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。

如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小

 （3）根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。

数控加工刀具表

（见附表二）

8、工艺路线的确定

零件一：

该零件在数控机床上分两次用三爪夹盘装夹加工

第一次装夹加工工序为：

1　端面及Ф46外圆粗车加工，留下0.2mm精加工余量；

2　钻Ф3×3中心孔；

3　钻Ф20×40的孔；

4　镗φ22×32、Ф24×22的孔，倒2×2的角；

5　攻螺纹M24×1.5；

6　端面及Ф46外圆精车加工至Ф46×55。

第二次装夹加工工序：

1　端面及Ф36、椭圆粗车加工，留下0.2mm精加工余量；

2　椭圆、Ф36×46外圆精加工；

3　倒角1.5×1.5。

零件二：

该零件在数控机床上分两次用三爪夹盘装夹加工

第一次装夹加工工序为：

1　端面及φ24外圆、φ20外圆粗加工，留下0.2mm精加工余量；

2　Φ24×32外圆、φ20×8外圆精加工；

3　倒角1.5×1.5；

4　攻螺纹M24×1.5。

第二次装夹加工工序为：

1　端面及椭圆、φ15外圆粗加工，留下0.2mm精加工余量；

2　椭圆、φ15外圆精加工。

9、切削用量的选择

合理选择切削用量的原则是，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。

具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

9.1加工条件

工件材料：

45#钢调质处理硬度220-240HB，取220。

机床：

数控车床SK100。

9.2确定切削深度

粗车外圆，一次走刀，则ap=1.5mm。

9.3确定进给量

由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺160x25,工件最小直径为Ф20mm，则f=0.2-0.3mm/r。

再由《简明手册》表4.2-3查取f=0.22mm/r。

9.4确定切削速度VC

根据《切削用量手册》表1.27查取：

896r/min取900

9.5刀具选择

查《机械制造工艺设计简明手册》选用15高速钢锥柄标准花钻。

9.6切削用量选择：

查《切削用量手册》得：

f=0.70-0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》SK100车床进给量取f=0.76mm/r。

查《切削用量简明手册》取V=400r/min。

确定切削深度，一次走刀，则ap=2mm。

10、数控加工工序卡

加工工序卡

（见附表三）

11、数控加工工艺卡

加工工艺卡

（见附表四）

12、刀具轨迹路径

刀具轨迹

（见附表五）

13、零件装配样图

配合件

14、

数控仿真加工图

15、手动编程

零件一：

%0000

T0101

M03S800

G00X100Z100

G00X53Z3M08

G71U1.5R2P10Q20X0.2Z0.1F80

S1100

N10G00X36Z0

G03X46Z-5R5F50

G01X46Z-52

N20G00X70

G00G40X100Z100

M09

T0202

G00Z10

X0M08

G01Z-3S400F50

M09

G00Z100

X100

T0303

G00X0

Z10M08

G01Z-45S600F50

M09

G00Z100

X100

T0404

M03S800

G00X6Z3M08

G71U1.5R2P30Q40X-0.2Z0.1F80

N30G01X25S800F45

Z0

X22Z-2

G01Z-32

X20

N40Z3

G00X4M09

Z100

X100

T0505

G00X8

Z-21M08

G01X25F50

G00X18

Z-22

G01X25

G00X8M09

Z100

X100

T0606

M03S350

G00X20Z2M08

G82X22.84Z-20F1.5

X23.44Z-20

X23.84Z-20

X24Z-20

G00X10

Z100

X100

M30

掉头

%1111

T0101

M03S800

G00X100Z100

G00X53Z3M08

G71U1.5R2P10Q20X0.2Z0.1F80

N10G00X26

G01Z-20S800F50

X36Z-29

X36Z-46

X43

N20X46Z-47.5

G00X100

Z100

#1=20

#2=13

#3=90

WHILE#3GE0

#11=#2*SIN[#3*PI/180]

#12=#1*COS[#3*PI/180]

#13=20-#12

G01X28F500

Z3

G01X[2*#11]Z-[#13]

G00X28Z4

#3=#3-0.03

ENDW

G00X100

Z100

M30

零件二：

%2222

T0101

M03S800

G00X100Z100

G00X35Z3M08

G71U1.5R2P10Q20X0.2Z0.1F80

S1100

N10G00X18

Z0

G01X20Z-1F50

Z-8

X21

X24Z-9.5

Z-31

N20G00X70

G00G40X100Z100

T0202

M03S600

G00X26Z-33

M08

G01X18F50

M09

G0X100

Z100

T0303

M03S350

G00X25Z-5

M08

G82X23.2Z-31F1.5

X22.6Z-31

X22.2Z-31

X20.04Z-31

G00X30

X100Z100

M30

掉头

%3333

T0101

M03S800

G00X100Z100

G00X35Z3

M08

G71U1.5R2P10Q20X0.2Z0.1F80

S1100

N10G00X15

Z0

G03X15Z-12R10F50

G01Z-21

X21

X24Z-22.5

N20G00X50

G00X100Z100

M30

16、设计小结

经过几周的设计和操作，我成功地完成了对支承套零件的数控加工。

加工零件的各部分尺寸和表面质量要求均达到零件图样的技术要求，整个设计方案选择合理，程序编制正确，对二维和三维图的绘制也基本达到要求，并完成了对加工过程的模拟加工。

本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。

毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过本课题设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。

经过设计中对刀具的选择，我对数控机床工具系统的特点和数控机床刀具材料及使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法。

经过设计制订加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式以及定位元件的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算等有了进一步的认识。

另外，我还学会了利用自动编程软件对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床传输加工等技术和方法。

本次设计，完成了从零件图纸的分析改进、到数控车铣加工的全过程。

MasterCAM等CAD/CAM一体化软件在制造行业中的应用，大大提高了零件设计制造效率，取得了显著的经济效益。

为了最大程度提高制造效率，减少修改时间，广泛应用软件.交互式图形编程技术的学习（也就是我们常说的CAM编程的要点）可分三个方面,培养了标准化、规范化的工作习惯。

对于常用的加工工艺过程应进行标准化的参数设置，并形成标准的参数模板，在各种产品的数控编程中尽可能直接使用这些标准的参数模板，以减少操作复杂度，提高可靠性。

、重视加工工艺的经验积累，熟悉所使用的数控机床、刀具、加工材料的特性，以便使工艺参数设置更为合理。

通过本设计的实践，真切的体会到理论必须与生产实践相结合。

教材中所学到的许多内容在实践中得到了印证。

但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题。

在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调试、修改才最终完成了零件的加工。

随着现代机械化的迅速发展与使用者需求的提高，无不要求设计者从立意，策划，页面设计到后台程序的全面提高。

无论是个人还是企业都必须被要求从使用者角度出发，最大限度的满足用户的要求，这也是以后机械领域发展竞争的真正实质所在。

这次毕业设计，给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。

比如，我们想加快编程程度，除了对各编程指令的熟练掌握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识，对于夹具的选择，切削参数的设定我们必须十分清楚。

在上机操作时，我们只有练习各功能键的作用，在编程时才得心应手。

因此，我总结出一个结论“理论是指导实践的基础，只有不断在实践中总结验，并对先前的理论进行吸收和创新，自己的水平会很快的提高”。

本次设计由于设计时间较紧，且相关模块比较多，加之设计经验的不足，在零件的整体设计及工艺分析方面，有待于进一步的完善和改进。

其中错误之处在所难免，希望各位读者批评指正。

17、参考文献

1）陈洪涛主编数控加工工艺与编程，北京：

高等教育出版，2003.9

2）黄鹤汀主编机械制造基础，北京：

机械工业出版社，2004

3）忻良昌主编公差配合与测量技术，北京：

机械工业出版社，1990

4）韩春鸣主编机械制造基础，北京：

化学工业出版社，2006.6

5）姜作敬主编机械制造工艺学，武汉：

华中理工大学出版社，1989

6）刘会霞主编金属工艺学，工业出版社，2005

7）王志海主编热加工工艺基础，武汉：

武汉工业大学出版社，1996

8）王富山主编机械制造基础课程设计，北京：

机械工业出版社，2001

9）许祥泰主编数控加工编程实用技术，北京：

机械工业出版社，2001

10）黄贵东主编UG范例教程【M】，北京：

清华大学出版社，2002

11）方昆凡主编公差与实用使用手册，北京：

机械工业出版社，2007

12）吴宗泽主编机械设计师，北京：

机械工业出版社，2002

13）杨叔子主编机械加工工艺师手册，北京：

机械工业出版社，2001

十八附录

附录一：

二维图

附录二：

数控刀具卡

附录三：

机械加工工序卡

附录四：

机械加工工艺卡

附录五：

机械加工刀具轨迹