机械轴类复合件加工工艺分析毕业设计 机电一体化优秀毕业设计.docx
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机械轴类复合件加工工艺分析毕业设计机电一体化优秀毕业设计
目录
前言1
第一章零件加工工艺分析2
第一节工艺方案分析2
一、零件图2
二、零件图分析2
三、确定加工方法3
四、确定加工方案3
第二节工件的装夹4
一、定位基准的选择4
二、定位基准选择的原则4
三、装夹方式的选择4
四、确定合理的装夹方式4
第三节刀具及切削用量5
一、刀具选择原则5
二、刀具排列顺序5
三、确定刀具6
四、刀具卡片6
五、切削用量6
六、对应编号7
第四节保证加工精度的方法7
一、刀具半径的选定7
二、采用合适的切削液7
第二章数控加工程序的编制8
第一节零件一8
一、右端8
二、左端9
第二节零件二9
第三节零件三10
第三章零件仿真加工11
第一节仿真软件介绍11
一、斯沃数控仿真软件简介11
二、斯沃界面11
第二节仿真加工过程12
一、第一段加工12
二、第二段加工16
三、第三段加工17
结论19
参考文献19
前言
一、设计目的
数控编程设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程的学习并进行实习后，进行的一个重要教学环节。
通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。
通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼：
1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。
2、提高编程能力。
根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。
3、学会使用各类设计手册及图表资料。
二、设计任务
本次设计主要是通过对零件图工艺特点，工艺安排，机械加工工艺过程几个方面对零件加工工艺进行分析，然后对零件的程序进行编制，最后用仿真加工以达到完成对零件的加工程序进行检验。
零件图如下：
图1
三、设计意义
数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。
当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。
为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大的提高，一线的生产将向机电一体化，程控化，数字化方向发展，形成迫使我们在机械加工方面不仅要会操作普通机床而且要会操作数控机床，此外，还要求我们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力；具有开拓创新能力，团队协作能力和交际能力。
通过本课题的完成，我们能够加强自己对数控知识的掌握。
第一章零件加工工艺分析
第一节工艺方案分析
一、零件图
图2
二、零件图分析
由图我们可知，该组合件由三部分组合而成，零件表面由圆柱、内孔、切槽、螺纹等表面组成，尺寸标注完整，选用毛胚铝，ф70mm*130mm，无热处理和温度要求。
该件包括螺纹配合、间隙配合。
精度GB1804-M，粗糙度Ra6.3。
三、确定加工方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度发要求，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全面考虑。
图上未对以上作太高要求，因而在总体达到符合要求即可，轮廓清晰，力求光滑、洁亮。
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，考虑该组合件为大量加工，该设备采用数控车床。
根据零件的外形和材料等条件，选用FAUNC0imate数控机床。
四、确定加工方案
①先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
②先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。
由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
③先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。
④基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。
所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。
针对此零件组合的加工
对于a件：
预备加工—车右端面—粗车右面轮廓—精车右面轮廓—切断—掉头—车端面—辅助夹紧（顶尖）—粗车轮廓—精车轮廓。
对于b件：
预备加工—车端面—粗车轮廓—精车轮廓—车螺纹。
对于c件：
车端面—钻孔—粗镗孔—精镗孔—粗车轮廓—精车轮廓—切断。
第二节工件的装夹
一、定位基准的选择
定位基准的好坏，不仅影响零件的位置精度，而且对零件整个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，还能加工工序，提高加工效率。
二、定位基准选择的原则
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同，在装夹工件时，应考虑以下原则：
1.基准重合。
2.便于装夹。
3.便于对刀。
三、装夹方式的选择
为了工件不至于切削力的作用下发生位移，使其加工过程始终保持正确位置，需要将工件压紧压牢。
常用的装夹方式
（1）三爪自定心卡盘上夹紧
（2）两顶尖之间装夹
（3）用卡盘和顶尖装夹
四、确定合理的装夹方式
图3
在该零件加工过程中，bc主要用三爪卡盘加紧，a掉头加工时需要左面三爪卡盘的加紧，右面需要的后座以及附件顶尖的装夹，这是一个需要注意的地方。
第三节刀具及切削用量
一、刀具选择原则
数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
二、刀具排列顺序
在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。
一般应遵循以下原则：
①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
三、确定刀具
针对本零件的加工
（1）为减少对刀具的磨损，去除毛胚料表层及端面选用90°硬质合金左偏刀。
（2）为减少刀具的多次更换，粗精加工选用30°偏尖刀。
（3）螺纹刀选用60°外螺纹刀。
（4）切槽刀选用宽4mm的切刀。
（5）ф30的麻花钻
（6）ф2.5的中心钻
（7）90°硬质合金镗刀
四、刀具卡片
表1
序号
刀具号
刀具名称
数量
加工表面
刀尖半径
1
01
90°外圆车刀
1
毛胚表面及端面
0.2
2
02
30°偏尖刀
1
R50,ф4,R17,R3.88,ф64
0.2
3
03
宽4的切槽刀
1
切断
0.1
4
04
60°螺纹刀
1
M4*0.7的螺纹
0.1
5
05
内孔刀
1
ф56孔
0.2
6
06
ф30的麻花钻
1
ф56孔
0.2
7
07
ф2.5的中心钻
1
ф56孔0
0.2
五、切削用量
表2
主轴转速S/（r/min）
进给量F/（mm/r）
吃刀量F/（mm/r）
粗车外圆
800
0.15
1.5
精车外圆
1000
0.1
1.
车螺纹
600
0.7
0.1
切槽及切断
400
0.05
0.05
钻孔
400
0.05
0.1
粗镗孔
800
0.15
1.5
精镗孔
1000
0.1
1
六、对应编号
a：
T0190度车刀T0290度车刀T03切槽刀
b：
T0190度车刀T0290度车刀T03外螺纹刀T04切槽刀
c：
T0190度车刀T02镗刀T03切槽刀T04钻头
第四节保证加工精度的方法
为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。
一、刀具半径的选定
1.刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。
2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。
二、采用合适的切削液
1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。
合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。
2.非水溶性切削液：
切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。
3.水溶性切削液：
水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。
故本设计加工时采用水溶液进行冷却。
第二章数控加工程序的编制
第一节零件一
数控加工的特点：
1.采用数控机床加工零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。
2.数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。
3.采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高2～3倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。
4.可以实现一机多用。
5.采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。
一、右端
M03T0101S800
G00X71.Z1.
G71U1.R1.
G71P10Q20U0.5F0.15
N10G00X10.
G01Z0F0.1
N20G01Z-93.F0.1
G00X71.Z1.
G70P10Q20
G00X100.Z100.
M03T0303S500
G00X11.Z-93.
G75R0.5
G75X0.Q2000F0.5
G00X100.Z100.
M03T0202S800
G00X71.Z1.
G01Z0F0.1
G71U1.R1.
G71P30Q40U0.5F0.15
N30G00X4.
G01Z0F0.1
Z-7.08
N40G03X50.Z-32.08R25.F0.1
G00X71.Z1.
G70P30Q40
G00X100.Z100.
M30
二、左端
M03T0202S800
G00X71.Z1.
G01Z0F0.1
G71U1.R1.
G71P10Q20U0.5F0.15
N10G00X4.
G01Z0F0.1
Z-7.08
G03X50.Z-32.08R25.F0.1
N20G01Z-69.F0.1
G00X71.Z1.
G70P10Q20
G00X100.Z100.
M04
M03T0303S400
G00X51.Z-68.
G75R0.5
G75X30.Q2000F0.5
G00X100.Z100.
M30
第二节零件二
M03T0202S800
G00X71.Z1.
G71U0.5R0.5
G71P10Q20U1.F0.15
N10G00X4.
G01Z0F0.1
Z-5.
G02X31.52Z-21.2R17.05F0.1
G03X37.38Z-25.R3.88F0.1
N20G01Z-30.F0.1
G00X71.Z1.
S1000
G70P10Q20
G00X100.Z100.
M03T0303S600
G00X5.Z1.;
G92X3.7Z-5.F0.7;
X3.5;
X3.2;
X3.;
X2.95;
G00X100.Z100.
M30
第三节零件三
M03T0404S400
G00X0Z0
G74R0.5
G74Z-30.Q2000F0.05
G00X100.Z100.
M03T0202S800
G00X29.Z1.
G71U0.5R0.5
G71P10Q20U-1.F0.15
N10G00X56.
G01Z0F0.1
N20G01Z-10.F0.1
G00X29.Z1.
S1000
G70P10Q20
M04
M03T0101S800
G00X71.Z1.
G71U0.5R0.5
G71P30Q40U1.F0.15
N30G00X64.
G01Z0F0.1
N40G01Z-10.F0.1
G00X71.Z1.
S1000
G70P30Q40
G00X100.Z100.
M30
第三章零件仿真加工
第一节仿真软件介绍
一、斯沃数控仿真软件简介
南京斯沃软件技术有限公司开发FANUC、SINUMERIK、MITSUBISHI等车铣及加工中心仿真软件，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的。
通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。
沃数控仿真软件具有FANUC、SINUMERIK、MITSUBISHI等编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息，根据学生掌握的情况进行教育，既节省了成本和时间，从而提高学生的实际操作水平。
二、斯沃界面
打开软件，选择FANUC0iT
图4
工作界面
图5
第二节仿真加工过程
一、第一段加工
1.回参考点
（1）置模式旋钮在“
”位置
（2）选择各轴“
”,按住按钮,即回参考点.
2.设置毛胚
图6
3.装入刀具
图7
4.加载程序
图8
5.对刀，输入刀补
图9
6.开始加工
（1）一头加工
图10
图11
（2）掉头加工（注意右端需要顶尖辅助）
图12
图13
图14
二、第二段加工
1．回参考点（略）
2．设置毛胚Φ70x50mm（略）
3．装入刀具
图15
4．加载程序（略）
5．开始加工
图16
图17
三、第三段加工
1．回参考点（略）
2．设置毛胚Φ70*50mm（略）
3．装入刀具并输入刀补
图18
图19
4．加载程序（略）
5．开始加工
图20
结论
通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。
结论总结如下：
1.对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。
而往往只是其中的一部分适合于数控加工。
这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
2.在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。
3.有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：
控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。
此外，程序太长会增加出错与检索困难。
因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。
参考文献
1.沈建峰，朱勤惠 《数控车床技能鉴定考点分析和试题集萃》 化学工业出版社2007
2.张思弟,贺曙新《数控编程加工技术》化工工业出版社,2005
3.蔡兰,王霄《数控加工工艺学》化工工业出版社,2005
4.余英良《数控加工编程及操作》高等教育出版社,2005
5.李正峰.《数控加工工艺》上海交通大学出版社,2004
6.陈志雄《数控机床与数控编程技术》电子工业出版社,2003
7.任国兴《数控车床加工工艺与编程操作》机械工业出版社
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