大空間旋轉噴頭零件的數(shù)控加工工藝設計、編程與加工（全套圖紙）

1、畢 業(yè) 設 計（論 文）題目大空間旋轉噴頭零件的數(shù)控加工工藝設計、編程與加工摘要（中文）隨著科學技術的發(fā)展，自動噴水滅火系統(tǒng)的發(fā)展也是越來越快，而自動噴水滅火系統(tǒng)的發(fā)展究其實質而言就是噴頭的發(fā)展。所以此次畢業(yè)設計我們主要研究旋轉型消防噴頭的制造工藝設計與數(shù)控加工。大空間旋轉噴頭是一種應用于大空間領域的新型噴水滅火產(chǎn)品。它是利用水流在噴頭內產(chǎn)生的扭力，帶動噴頭自動旋轉，從而把水流均勻分散在保護范圍內。它可與大空間智能探測器配合使用，組成大空間智能噴水滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)自動滅火功能；也可與其它大空間探測器配合使用，實現(xiàn)滅火功能。大空間旋轉噴頭各組成零件的加工質量對灑水的范圍起著及其關鍵的作用，尤其是噴

2、頭上、下體中曲面的加工。摘要（英文)全套圖紙，加153893706 abstractwith the development of science and technology, automatic sprinkler system development is more and more quickly, and the development of the automatic sprinkler system of its essence are concerned, is the development of the shower nozzle. so the graduation de

3、sign we mainly study) fire sprinkler head spin manufacturing process design and numerical control processing.large space rotating nozzle is a kind of applied to large space new sprinkler products. it is to use the water within the shower nozzle of torque, drive automatically rotating nozzle, and tak

4、e the water equably dispersed in the protection range. it can and large space probe used together with intelligent, large space of intelligent sprinkler system, realize the automatic fire extinguishing function; also with other large space detector cooperates to use, realize the fire fighting functi

5、on. large space rotating nozzle each composition parts processing quality to the scope of the water plays and key role, especially in the shower nozzle surface processing, nakedness.key words : fire extinguishing ， sprayer ， numerical control ， machining目錄摘要（中文）- 1 -摘要（英文)- 1 -第一章 前言- 2 -第二章 畢業(yè)設計任務書

6、概述- 3 -2.1 畢業(yè)設計的主要內容- 3 -2.2 畢業(yè)設計的目的- 5 -2.3 畢業(yè)設計的要求- 5 -第三章 噴頭進水管的數(shù)控加工- 6 -3.1 噴頭進水管的零件圖- 6 -3.2、零件工藝分析：- 7 -3.3、零件毛坯選擇：- 7 -3.4、零件加工要求- 8 -3.5、零件加工方案- 8 -3.6、零件加工工藝卡- 14 -3.7、數(shù)控加工程序- 15 -第四章 畢業(yè)設計心得- 19 -參考文獻- 21 -附錄 中英文翻譯- 22 -數(shù)控技術發(fā)展趨勢- 22 -nc technology development trends- 26 -第一章 前言畢業(yè)課題設計能夠讓我們對以

7、前所學專業(yè)知識進行了一次全面的、系統(tǒng)的、規(guī)范的實踐總結。通過將所學到的知識運用到實際零件的加工中去，以鞏固我們已經(jīng)學過的知識，加深對機械加工的相關知識理解，培養(yǎng)自己在機械加工過程中獨立分析、解決問題的能力。本次設計的內容為消防噴頭的工藝分析與數(shù)控加工。 通過對該零件的工藝分析，我認識到該零件必須具備怎樣的結構要求和技術要求。要滿足其結構和技術要求，我們在生產(chǎn)中又應該怎樣生產(chǎn)和加工以保證該要求。通過制定工藝規(guī)程，我們認識到怎樣才能生產(chǎn)出合格的零件產(chǎn)品。 本設計說明書著重介紹了零件的生產(chǎn)工藝過程，工藝的分析，工藝路線的確定，加工設備的選擇，定位基準和夾具的選擇，加工方法選擇，填寫工藝文件等。 整份

8、說明書要求內容豐富，簡明扼要，清晰易懂，并附有圖紙說明。由于能力有限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多問題和不足之處，請老師給予批評指正。 第二章 畢業(yè)設計任務書概述 2.1 畢業(yè)設計的主要內容隨著社會的進步和國民經(jīng)濟的不斷增長，火災發(fā)生的頻率和對人類的生命財產(chǎn)造成的損失也就越來越大。為此，人類在防治火災上進行了各種各樣的研究，從最初的穿孔管布水方式到現(xiàn)在的自動噴水滅火系統(tǒng)，滅火的效果也越來越好，尤其是自動噴水滅火系統(tǒng)的使用，大大提高了滅火的效率，也就從一定意義上降低了人們的生命財產(chǎn)損失。而旋轉噴頭的出現(xiàn)，大大提高了滅火效率。因為火災發(fā)生時，旋轉噴頭能夠直接感應，并通過一系列電氣自動控制，快速作出反應

9、，噴水滅火。由于旋轉噴頭的水底直徑大、流量大、響應快速的特點，其被人們廣泛使用。它也在保護人們財產(chǎn)方面發(fā)揮著不可替代的作用。該旋轉型消防噴頭主要由四部分組成：噴頭上體、噴頭下體、噴頭上蓋和噴頭進水管，另外還有卡簧，m4、m5內六角螺釘和直徑4mm的滾珠等一些標準件構成。其主要零件圖和消防噴頭的結構圖如下所示。 加工部分主要是噴頭上體、噴頭下體、噴頭進水管和噴頭上蓋的數(shù)控加工。以零件圖為設計先導，綜合應用機械設計相關專業(yè)課程知識，以及結合生產(chǎn)實踐分析，解決工程實際問題，其中包括零件圖樣分析，材料的選擇，熱處理加工表面分析，加工精度、表面粗糙分析，結構工藝分析，加工工序過程卡片、刀具卡片的填寫，毛

10、坯圖、零件圖的繪制等，最終完成零件加工的所有需考慮及計算方面的內容。2.2 畢業(yè)設計的目的通過本課題的設計對以前所學專業(yè)知識進行一次全面的、系統(tǒng)的、規(guī)范的實踐總結，同時培養(yǎng)和擴展學生獨立分析、解決實際問題的能力，為進入社會打下一個良好的基礎。2.3 畢業(yè)設計的要求（1）以求實的科學態(tài)度對所學知識系統(tǒng)化、綜合化運用。（2）設計中做到可行性、可靠性、經(jīng)濟性、先進性的統(tǒng)一。（3）獨立思考，盡可能自己解決設計中出現(xiàn)的問題。（4）正確查閱手冊、國家標準、教材等相關資料。（5）制圖規(guī)范、圖面整潔、文字工整。（6）說明書能夠簡明扼要地說明設計思想、約束條件、計算結果、經(jīng)濟效果、確定依據(jù)等。論證要有必要的簡圖

11、、表格、計算公式，所引用公式、參數(shù)要注明來源，另外語句要求通順。在設計過程中，若遇到自己難以解決的問題，要及時向他人請教或大家共同討論，以得出正確的設計方案，切不可得過且過，按照錯誤的思路設計下去。以認真務實的態(tài)度對待此次畢業(yè)設計。第三章 噴頭進水管的數(shù)控加工3.1 噴頭進水管的零件圖3.2、零件工藝分析：分析零件圖可知，該零件是一個軸類零件，由外圓柱面、內孔、外部管螺紋、倒角、錐度、六方等組成。其加工主要在數(shù)控車床上完成，由于需要在外圓柱面上進行六方的加工，這需要在四軸加工中心上完成。3.3、零件毛坯選擇：1、材料制成零件必須滿足使用性能的要求，才能保證在工作中的安全可靠、經(jīng)久耐用，因此必須

12、分析零件的工作條件、受力狀況，分析零件失去工作效能的主要因素，確定零件的使用性能要求，進而確定材料應具備的主要性能，再根據(jù)主要性能去選擇材料。2、選擇材料時，還應盡量降低零件的成本，選材的原則是在滿足零件的使用性能要求的前提下，盡量使材料的加工工藝和經(jīng)濟性成本降低。3、由于該零件為消防噴頭，要長期和水進行接觸，因此要選擇不易生銹的材料，且該零件在工作時要承受不小的壓力，因此應具有較高的強度。因此，我們選擇304不銹鋼。其毛坯為管料，毛坯尺寸為，內孔尺寸為。3.4、零件加工要求零件主要加工要求為：的外圓柱面和40內孔的尺寸公差均為，尺寸要求比較高，其它尺寸要求一般，表面粗糙度要求也不高。3.5、

13、零件加工方案(1)零件卡具選擇：數(shù)控車床上的常用夾具有：三爪卡盤、四爪卡盤、頂尖類、心軸類以及卡環(huán)類裝夾。各夾具的特點及應用：a、三爪卡盤定心好，但是夾緊力小，屬于通用夾具，其優(yōu)點是自動對中好。主要適宜裝夾規(guī)則的回轉類零件，如外圓、三角、六角等。b、四爪卡盤定心差，但是夾緊力大，需要多次調整找正。其缺點主要是自動對中性差。主要應用于非圓類零件c、頂尖類徑向定位好，主要用于細長軸類零件。其分為活頂尖和死頂尖。d、心軸裝夾主要裝夾薄壁套筒類零件。e、卡環(huán)類裝夾，主要裝夾精度高的軸類零件，如套類零件且薄壁?？ň呤褂媚康模河捎谑褂脢A具工件能迅速而準確地安裝于夾具中的確定位置，夾具定位安裝于機床的確定位

14、置，因此，使用夾具加工時，能使工件迅速而準確地處于加工位置，這就是夾具在生產(chǎn)中得到廣泛應用的主要原因。一般來說，使用夾具的目的可以歸納為如下四個方面：1) 穩(wěn)定地保證工件的加工質量，減少廢品。據(jù)資料介紹，發(fā)動機缸體上曲軸軸頸的幾個軸瓦孔的同軸度，若提高0.01mm，降低發(fā)動機的耗油量就很可觀。因此，近年來，各國都十分重視對夾具設計制造精度的研究。 2) 使用夾具可以提高生產(chǎn)率，此外生產(chǎn)中大量專用夾具的采用還為生產(chǎn)過程的機械化和自動化創(chuàng)造了前提，為機械手和機器人的使用提供了條件。 3) 使用夾具可以擴大機床的工藝范圍。4) 使用夾具可以改善操作者的勞動條件。夾具的選擇由于此次產(chǎn)品加工屬于單件加工

15、，并且零件是圓柱回轉體零件所以選用三爪卡盤裝夾。但考慮到加工中的一些工序的加工方便和滿足零件的精度要求，還有為了便于在四軸加工中心上加工六方，因此我們自制了一個工裝夾具-心軸。（2）機床選擇：考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設備采用數(shù)控車床。根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用ck160數(shù)控機床。機床基本參數(shù)：零件加工的機床選擇ck160數(shù)控車床，30斜床身，適應中小零件及長軸加工，配自動排屑裝置，系統(tǒng)采用fanuc 0i系統(tǒng)。機床型號：ck160加工范圍最大旋轉直徑350，最大加工直徑160mm，最大加工長度400mm，轉速范圍200-50

16、00r/min，主電機功率5.5kw，刀具夾持方式為磚塔，刀架刀具數(shù)量8；x軸行程160mm，快速移動16m/min，伺服電機功率1.2kw；z軸行程450mm，快速移動20m/min，伺服電機功率1.2kw。選用的機床能夠滿足零件的加工。（3）定位基準選擇定位基準分為粗基準和精基準。 精基準選擇：選擇精基準應考慮如何保證加工精度和裝卡可靠方便，一般遵循以下原則:基準重合原則；基準統(tǒng)一原則；互為基準原則；自為基準原則；準確可靠原則。 粗基準選擇粗基準選擇應遵循以下原則:為了保證重要加工表面加工余量均勻，應選擇重要加工表面作為粗基準；為了保證非加工表面與加工表面之間的相對位置精度要求，應選擇非加

17、工表面作為粗基準；如果零件上同時具有多個非加工表面時，應選擇與加工面位置精度要求最高的非加工表面為粗基準；有多個表面需要一次加工時，應選擇精度要求較高，或者加工余量最小的表面做為粗基準；粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次；選擇粗基準的表面應平整光潔，有一定面積，無飛邊、澆口、冒口，以保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠。根據(jù)工件的外形，采用工件的左端面和毛坯外圓作為定位基準。（4）零件加工切削液選擇由于在切削過程中，被切削層金屬的變形、切屑與刀具前面的摩擦和工件與刀具后面的摩擦要產(chǎn)生大量的熱-切削熱。切削熱被工件吸收9%30%，切屑吸收50%80%，刀具吸收4%10%，其余又周圍介質傳出。由于熱脹冷縮

18、的原理，工件和刀具吸收了一部分的熱量，工件和刀具產(chǎn)生變形最終影響加工精度。如果大量的切削熱傳入刀具，容易使刀具損壞-造成“燒刀”的現(xiàn)象。為了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及使用壽命，在切削加工過程中必須使用冷卻液對工件和刀具進行冷卻，以避免造成“燒刀”的現(xiàn)象和零件精度的要求。在生產(chǎn)過程中我們常使用水溶液、乳化液、切削油來冷卻、潤滑、清洗。從毛坯材料考慮，硬質合金刀具一般采用乳化液作為冷卻液，其冷卻效果很好。并且乳化液還具有冷卻、潤滑、防銹的作用，價格便宜，應用廣泛。所以，噴頭進水管的加工時冷卻液我選擇乳化液。（5）零件加工刀具選擇不同的刀片形狀有不同的刀尖強度，一般刀尖角越大，刀尖強度越大，

19、反之亦然。在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應選用刀尖角較大的刀片。反之，在機床剛性和功率小、小余量、精加工應選用刀尖角較小的刀片。刀尖圓弧半徑不僅影響切削效率，而且關系到被加工表面粗糙度和加工精度，最大進給量不應超過刀尖圓弧半徑的80。通常對于小余量、小進給量車削加工應選用小的刀尖圓弧半徑，反之，應選用大的刀尖圓弧半徑。產(chǎn)品名稱或代號零件名稱典型軸零件圖號序號 刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?t01硬質合金93度外圓車刀1粗、精車外圓2t02硬質合金95度內孔車刀1粗、精車內孔左偏刀3t03硬質合金45度端面車刀1粗精車端面4t0455度硬質合金外螺紋車刀1車螺紋5t058立銑

20、刀1銑六方（6）切削用量的選擇數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)該機床性能、相關的手冊并結合實際經(jīng)驗確定，該零件的切削用量如下表：表3-3 切削用量選擇主軸轉速s/(r/min)進給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓 10000.11.5精車外圓10000.050.2車螺紋10001.50

21、.2 (7)工步劃分和加工余量選擇該零件在數(shù)控車床上分三次用三爪卡盤裝卡加工。第一次裝卡加工工序為：車端面粗車570.1外圓，留0.2加工余量粗車內錐孔留0.2加工余量精車內錐孔至尺寸第二次裝卡加工工序為：車端面，保證總長度56外圓57粗加工，留0.2精加工余量內錐孔粗加工，留0.2毫米精加工余量內錐孔精加工至尺寸第三次裝夾加工工序：(使用專用夾具)外輪廓粗加工，留0.2余量精加工外輪廓加工管螺紋在四軸加工中心上的加工工序：粗、精加工六方至尺寸要求3.6、零件加工工藝卡綜上所述，進水管的加工工序卡擬定如下：工序號工步內容刀具號刀具規(guī)格主軸轉速/(rmin-1)進給速度/(mmin-1)被吃刀量

22、/1車端面t0345外圓車刀100010012粗車570.1外圓t0193外圓車刀100010013粗車內錐孔t0295內孔車刀100010014精車內錐孔t0295內孔車刀1000600.25調頭，車端面t0345外圓車刀100010016粗車570.1外圓t0193外圓車刀100010017粗車內錐孔t0295內孔車刀100010018精車內錐孔t0295內孔車刀1000600.29使用專用夾具，粗車外輪廓t0193外圓車刀10001000.510精車外輪廓t0193外圓車刀1000600.211加工管螺紋t0455外螺紋刀1000802.30912在四軸加工中心上加工六方t058立銑刀1

23、0002000.53.7、數(shù)控加工程序數(shù)控編程方法有手工編程和自動編程兩種。對于幾何形狀復雜的零件需借助計算機使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序，經(jīng)過處理后生成加工程序，稱為自動編程。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件的加工，以及計算較簡單，程序段不多，編程易于實現(xiàn)的場合等。零件加工坐標原點設置如下圖：第一次裝夾加工程序單o1g21；t0303；s1000m03；g0x100.z150.；g0x65.z3.；g94x18.z0.f100.；g0x100.z150.；t0101；g0x62.z3.；g90x59.z-20. f100.；x58;g0x100.z150.；t0202；g0x20.z3.；g71u1.r1.p1q2x-1.z0f100s1000；n1g1x39.7f60.；x22.z-35.；z-40.；x20.；n2g40g1z3.；g70p1q2；g0x100