零件的机械加工及数控编设计程序毕业设计说明书.docx
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零件的机械加工及数控编设计程序毕业设计说明书
毕业设计（论文）说明书
设计（论文）题目零件的机械加工及数控编设计程序
系机电工程系
专业班级10z数控技术6班
姓名
学号
指导教师
2012年4月29日
前言
在本设计说明书中,我通过对零件的图形分析,零件的结构工艺性，技术要求进行仔细分析，所设计的零件结构应便于成型，并且成本低，效率高，它的涉及面广，因此这一环节是技术的关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的措施。
材料分析,选好了加工毛坯,了解常用的毛坯种类：
锻件.型材.焊接件.冷压件等，还有毛坯是根据零件要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的进一步加工使用的生产对象。
在制订零件的工艺规程时，正确的选择工件的基准有着很重要的意义，应划分阶段一般分粗加工.半精加工和精加工三个阶段。
选择的机床型号是Ck6140普通车床，CJ6032A教学型数控车床。
另外还对加工的工序.工艺进行分析,从而手工将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据等以规定的代码、程序格式写出,编制出了适合所选车床的程序，并用ugnx4.0和AutoCAD软件分别绘出零件图的三维和二维图。
关键词：
结构工艺性、工件的基准、Ugnx4.0、AutoCAD
前言······································································Ｉ
第一章零件的分析·······················································1
1.１零件结构工艺性的概念··············································1
1.1.1合理选择切削用量············································1
1.1.2有利于减少加工劳动量···················································1
1.２合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度·····························3
1.３零件要素的工艺···············································3
1.４零件整体结构的工艺性············································3
第二章图形的绘制················································4
2.2.1.法兰盘的绘制··················································5
2.2.2.本体的绘制····················································6
2.2.3转轴的绘制····················································8
第三章数控加工程序的编制································11
3.1.数控加工的特点·························································11
3.1.1零件装夹方法的确定与夹具选择·································11
3.2加工顺序的安排·················································11
3.3数控加工刀具卡及工序卡················································13
3.3.1本体的加工····················································14
3.4转轴加工·······················································18
3.5法兰盘的加工···················································23
结论····················································27
参考文献···························································28
第一章零件的分析
1.1零件的结构工艺性分析
零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和零件的整体结构等三方面来阐述。
-零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。
为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。
主要考虑如下几方面。
1.1.1有利于达到所要求的加工质量
①合理确定零件的加工精度与表面质量
加工精度若定得过高会增加工序，增加制造成本，过低会影响机器的使用性能，故必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地确定，尽可能使零件加工方便制造成本低。
②保证位置精度的可能性
为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度
1.1.2有利于减少加工劳动量
尽量减少不必要的加工面积减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，而且还可以减少刀具的损耗，提高装配质量
数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面:
1.1.2.1合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。
这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。
经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。
切削用量的三要素：
切削速度、进给量和被吃刀量。
伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。
切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。
进给量是切屑用量中的一个重要参数。
粗加工时，进给量在保证刀杆、刀具、车床、零件刚度等条件的情况下，选用尽可能大的进给量。
但进给量大，切削温度上升，刀具磨损大。
它比切削速度对刀具的影响小。
被吃刀量对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。
用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。
最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。
有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。
然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。
在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。
对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。
1.1.2.2.合理选择刀具
1）粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。
2）精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
3）为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
1.1.2.3.合理选择夹具
1）尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；
2）零件定位基准重合，以减少定位误差。
1.1.2.4.确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
1）应能保证加工精度和表面粗糙要求；
2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。
1.1.2.5.加工路线与加工余量的确定
目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，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，则需注意程序的灵活安排。
1.2．合理标注零件的尺寸、公差和表面粗糙度
1.按照加工顺序标注尺寸，避免多尺寸同时保证
2.由定位基准或调整基准标注尺寸，避免基准不重合误差
3.由形状简单和易接近的轮廓要素为基准的标准尺寸避免尺寸运算
1.3．零件要素的工艺，零件要素的切削加工工艺性归纳起来有以下三点要求：
1.3.1.各要素的形状应尽量简单，面积应尽量小，规格应尽量标准和统一。
1.3.2.能采用普通设备和标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。
1.3.3.加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。
1.4．零件整体结构的工艺性，具体有以下五点要求：
1.4.1.尽量采用标准、通用件、借用件和相似件。
1.4.2.有便于装夹的基准。
1.4.3.有位置要求或同方向的表面能在一次装是中加工出来。
1.4.4.零件要有足够的刚性，便于采用高速和多刀切削。
1.4.5.节省材料，减轻质量
第二章图形的绘制
2.1零件图的绘制
对数控加工零件的工艺性分析，主要包括产品的零件图样分析和结构工艺性分析两部分。
零件图的分析陈述如下：
零件图的绘制（平面图）打开Auto-CAD，设置图纸大小，单击“完成”，出现如下图2-1所示界面:
图2-1零件图的绘制（平面图）
上图是用AutoCAD平面绘图软件打开的，按照国标绘制图形时粗实线用0.6毫米，细实线用0.15毫米，完成图形以后并加上了必要的技术要求。
２．１．１.法兰盘的绘制
按照上面的叙述绘制法兰盘零件：
先使用AutoCAD软件绘制平面图如图2-2所示：
图2-2平面图
依照平面图的尺寸和公差精度在NX4.0草图界面下绘制三维实体，
如下图2-3所示：
图2-3三维实体图
２．１．２.转轴的绘制，通过Auto-CAD绘制平面图如图2-4所示：
图2-4平面图
上图形中有一段是圆弧部分，如下图2-5中所示：
图2-5圆弧
图2-5所示，一个半径为5毫米的圆弧和渐开线一部分,此段渐开线的方程为：
X=0.4*[cos（t）-t*sin（t）]+39.6；
Z=0.4*[sin（t）+t*cos（t）]
（-32.722≤t≤0）
画出转轴一半图形即可通过NX4.0回转如下图2-6所示：
图2-6转轴
２．１．３.本体的绘制，平面图如图2-7所示：
图2-7平面图
上图形中有圆形部分是一段双头左旋梯形螺纹，如下图2-8中所示：
图2-8双头左旋梯形螺纹图
另外左端曲线为渐开线与转轴的渐开线方程一样只是自变量范围有所变化。
X=0.4*[cos（t）-t*sin（t）]+39.6；
Z=0.4*[sin（t）+t*cos（t）]
（0≤t≤32.722）
带*号的尺寸需根据装配图尺寸的精度要求，自行制定偏差精度。
按照上图中的尺寸绘制如下图2-9所示三维实体图，图中右边内孔螺纹是一般的普通螺纹。
图2-9（注该图形中间黄色部分有一处是双头左旋梯形螺纹）
以上图2-3、图2-6、图2-9为三个零件图，将其进行装配组合，得到装配图如下图2-10所示：
图2-10装配图
第三章数控加工程序的编制
3.1数控加工的特点
数控加工柔性好，自动化程度高，特别适宜加工轮廓形状复杂的曲线，曲面零件，以及具有大量孔、槽加工的复杂箱体，棱体零件，在多品种、小批量生产情况下，使用数控机床加工能获得较高的经济效益。
数控加工工艺问题的处理与普通加工基本相同，但又有其特点。
因此，在设计零件的数控加工工艺时，既要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，又要考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。
3.1.1零件装夹方法的确定与夹具选择
数控机床上被加工零件的装夹方法与一般机床上一样，也要合理选择定位基准和夹紧方案。
在选择精基准时，也要遵循“基准统一”和“基准重合”等原则，除此之外，还应考虑一几点：
3.1.1.1听尽量在一次定位夹紧中完成所有能加工的各表面的加工
为此要选择便于各个表面都可被加工的定位方式。
如对箱体零件，宜采用一面两销的定位方式，也可采用以某侧面为导向基准，带工件夹紧后将导向元件拆去的定位方式。
3.1.1.2对于工件一次装夹可完成工件上各个表面的加工
也可直接选用毛面作定位基准，只是这时毛坯的制造精度要求要高一些。
3.1.1.3对于加工中心
工件在工作台上的安放位置的确定要兼顾各个工位的加工，要考虑刀具长度及其刚度对加工质量的影响。
如进行单工位单面加工，应将工件靠工作台一侧放置在工作台的正中位置。
这样可减少刀杆伸出长度，提高具刚度。
3.1.1.4数控加工中使用的夹具
其结构大多比较简单，并应尽可能选用由通用元件拼装的组合可调节夹具，以缩短生产准备周期。
为了简化定位、编程和对刀，保证工件能在正确的位置上按程序加工，必须协调工件、夹具与机床坐标系之间的尺寸关系。
3.2加工顺序的安排
除了因按照“先面后孔”“先粗后精”等基本原则安排加工顺序外，还应注意遵循以下原则：
3.2.1为了减少换刀次数和时间
通常应按刀具集中工序。
即在一次装夹中，用同一把刀具加工完工件上所有需要压该刀具加工的各个部位后，在换下一把刀具进行加工。
对于加工中心，若换刀时间较工作台转位时间，则应采用相同工位集中加工完毕所有可以加工的待加工表面，然后在转动工作台去加工其他表面。
3.2.2对于同轴度要求很高的孔系
应在一次定位后（同一工位下），通过顺序连续换刀，顺序连续加工完该孔系的全部孔后，在加工其他坐标位置的孔，以消除重复定位误差的影响，提高孔系的同轴度。
3.2.3对刀点和换刀点的确定
对刀点是数控加工时刀具相对于工件运动的起点。
由于程序也是从这一点开始执行，所以对刀点也称作程序起点或起刀点。
编程时应首先考虑对刀点位置的选择。
加工精度要求不高时，可直接用工件上或夹具上的某些表面作对刀面；加工精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的零件，取孔的轴心作为对刀点就比较合适。
对刀点必须与工件的定位基准有一定坐标关系，这样才能确定机床标系与工件坐标系之间的关系。
对刀点的选择应便于坐标值的计算，并使对刀方便。
对刀时，应是使对刀点与刀位点重合。
所谓刀位点，对于平底立铣刀是指刀具轴线与刀具底面的交点；对于球头铣刀是指球头部分的球心；对于车刀是指刀尖；对于钻头是指钻尖；对于线电极切割机床，则是指线电极轴心与零件面的焦点。
加工过程中需换刀时，应规定换刀点，换刀点的位置应根据换刀时不得碰伤工件、夹具以及机床的原则而设定。
3.2.4刀具进给路线的规划
进给路线是指数控加工过程中刀具（刀位点）想对于被加工零件的运动轨迹，规划进给路线时应遵循的原则是：
1）保证被加工零件获得良好的加工精度和表面质量。
2）使数值计算工作简单。
3）使进给路线最短。
3.2.5刀具选择
数控加工台时费用高，为提高效益，数控加工对刀具提出了更高要求，不仅要刚性好，精度高，而且要尺寸稳定、耐用度高。
调整方便。
因此凡加工情况允许选用硬质合金刀具时，就不应选用高速钢具刀。
应尽量选用可转位刀片以减少刀具磨损后的更换和预调时间，选用涂层刀具以提高耐磨性。
精密镗孔应选用性能更好更耐磨的金刚石和立方氧化硼刀具。
3.3数控加工刀具卡及工序卡
3.3.1．本体的加工
3.3.1.1．加工方案
根据零件的工艺特点和毛坯尺寸φ85×92.36mm，确定加工方案：
a.采用三爪卡盘夹持毛坯外圆，找正夹牢。
粗、精车右端外圆。
b.加工内孔和内螺纹。
c.调头粗精车左端外圆。
d．加工内孔。
3.3.1.2．加工刀具卡
序号`
刀具号
刀具名称
刀具材质
数量
加工表面
刀尖半径R/mm
刀具形状
1
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
车端面
0.4
2
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
粗精车右端外圆
0.4
3
φ2中心钻
P20
1
钻中心孔
安装与尾座
4
φ20中心钻
P20
1
钻孔
5
T03
内孔镗刀
P10
1
粗精镗右端内孔
0.4
6
T03
内孔镗刀
P10
1
调头粗精镗左端内孔
0.4
7
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
粗精车左端外圆
0.4
8
T04
梯形螺纹车刀
P10
1
车外梯形螺纹
无
3.3.1.3．加工工序卡
工步号
工步内容
刀号
刀具规格/mm
转速n/（r/min）
进给量f/（mm/r）
背吃刀量ap/mm
备注（程序号）
1
粗精车右端外圆
T01
25×20
400
0.2
1.5
自动（O0001）
2
钻中心孔
手动
3
钻孔
手动
4
粗精镗右端内孔
T03
25×20
800
0.2
1.5
自动（O0003）
5
调头粗精镗左端内孔
T03
25×20
400
0.2
1.5
自动（O0002）
6
粗精车左端外圆
T01
25×20
500
0.2
1.5
自动（O0004）
7
车外梯形螺纹
T04
25×20
300
6
0.1
自动
3.3.1.4．编制加工程序
O0001;
G97G99G40G21;
T0101;
S500M03;
G00X82.0Z2.0;
G71U2.0R1.0;
G71P10Q20U0.4W0.2F0.2;
N10G00G42X30.98Z0;
G01X32.98Z-1.0;
Z-29.214;
X40.32;
X50.0W-4.84;
W-3.0;
X55.0;
W-5.0;
X58.0;
X64.0W-5.196;
W-15.15;
X80.0;
N20G00G40X82.0;
G70P10Q20;
G00X100.0Z100.0;
M30;
O0002;
T0101;
S500M03;
G00X82.0Z2.0;
G71U2.0R1.0;
G71P30Q40U0.4W0.2F0.2;
N30G00G42X80.0;
G01Z0;
#1=0;
N30#2=0.4*[sin（#1）+#1*cos（#1）];
#3=0.8*[cos（#1）-#1*sin（#1）]+79.2;
#=#-0.5;
IF[#1GE-32.722]GOTO30;
G01W-11.877;
X80.0;
N40G00G40X82.0;
G70P30Q40;
G00X100.0Z100.0;
M30;
O0003;
T0101;
S400M03;
G01X4.0Z2.0;
G71U1.5R1.0
G71P80Q160U-0.5F0.2;
N80G00G42X50.0Z2.0;
G01W-17.5;
U-4.826;
W-8.0;
U-8.174;
U-2.544W-4.74;
W-15.761;
U-10.456;
W-6.0;
N160G40X4.0;
G00Z100.0;
X100.0;
M30;
O0004;
T0303;
S400M03;
G00X24.0Z2.0;
G71U2.0R0.05;
G71P10Q20U-0.5F0.5;
N10G00G42Z0;
G01X22.3Z-1.0;
W-24.0;
U-2.3;
W-50.0;
N20G40X4.0;
M03S800F0.06;
G70P10Q20;
G00Z100.0;
X100.0;
M05;
T0101;
S400M03;
G00X20.0Z3.0;
G76P021060Q20R0.02;
G76X24.0Z-12.0P0.975Q20F2.0;
G00Z100.0;
X100.0;
M30;
3.4．转轴的加工
3.4.1．加工方案
根据零件的工艺特点和毛坯尺寸φ85×125.5mm，确定加工方案：
a.采用三爪自定心卡盘夹持毛坯外圆，找正夹牢。
b.手动钻中心孔及打孔。
c.粗精车右端外圆及内孔。
d.粗精车左端外圆及内孔。
3.4.2．加工刀具卡
序号`
刀具号
刀具名称
刀具材质
数量
加工表面
刀尖半径R/mm
刀具形状
1
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
车端面
0.4
2
φ2中心钻
P20
1
钻中心孔
手动
3
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
粗精车右端外轮廓
0.4
4
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
调头粗精车左端大端φ20.481外圆
0.4
5
T03
3mm切槽刀
1
切槽
6
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
调头粗精车φ29外圆
0.4
7
T01
35°硬质合金偏刀
P10
1
粗精车φ16外圆
0.4
3.4.3．加工工序卡
工步号
工步内容
刀号
刀具规格/mm
转速n/（r/min）
进给量f/（mm/r）
背吃刀量ap/mm
备注（程序号）
1
粗精车右端外圆
T01
25×20
500
0.2
1.5
自动（O0001）
2
钻中心孔
手动
3
钻孔
手动
4
粗精镗右端内孔
T03
25×20
500
0.2
1.5
自动（O0002）
5
调头粗精镗左端内孔
T03
25×20
500
0.2
1.5
自动（O0003）
3.4.4编制加工程序
O0001;
G97G99G40G21;
T0101;
S500M03;
G00X81.0Z2.0;
G71U2R1;
G71P10Q20U0.4W0.2F0.15;
N10G00G42X24.0;
G01Z-5.0F0.1;
X25.512;
X41.321Z-34.985;
X49.98;
Z-52.0;
X80.036;
N20G00G40X81.0;
G70P10Q20;
G00X100.0Z100.0;
M30;
O0002;
T0101;
S500M03;
G00X81.0Z2.0;
G71U2.0R1.0;
G71P30Q40U0.4W0.2F0.15;
N30G00G42X57.5;
G01Z-2.501F0.1;
X69.68Z-7.34;
W-5.246;
X80.0;
N40G00G40X82.0;
G70P30Q40;
G00X100.0Z100.0;
M05;
T0202;
S500M03;
G00X81.0Z-12.586;
G01X65.0F0.05;
G00X100.0Z100.0;
M30;
O0003;
T0101;
S500M03;
G00X82.0Z-20.586;
G01X60.356F0.15;
X82.0;
G00X100.0Z100.0;
T0202;
#1=0;
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