數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計——典型套類零件的加工和工藝分析

1、典型套類零件的加工和工藝分析 聲 明 本人所呈交的 典型套類零件的加工和工藝分析，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨立進行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 2010年4月14日 【摘要】數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化，它加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控加工則是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求,編制出以數(shù)碼表示的程序,輸入到機床的數(shù)控裝置或控制計算機

2、中,以控制工件和刀具的相對運動使之加工出合格零件的方法。在數(shù)控機床加工之前,要對機床的運動過程,零件的工藝過程,刀具的選擇,切削用量和走刀路線等都編入程序?！娟P(guān)鍵詞】：數(shù)控加工、工藝分析、程序編制目錄引言1一、零件圖工藝分析2二、選擇設(shè)備2三、確定零件的定位基準和裝夾方式2（一）外輪廓加工2（二）內(nèi)孔加工3四、典型套類零件的數(shù)控車削加工工藝3（一）數(shù)控加工工藝分析的重要性3（二）選擇切削用量3（三）工藝線路的設(shè)定3五、刀具的選擇4（一）刀具的選擇原則4（二）加工零件的刀具卡片4六、 對刀步驟5（一）外圓刀對刀5（二）內(nèi)孔車刀（對刀時必須打好孔）5（三）內(nèi)螺紋刀6（四）切斷刀6七、 程序編制6總

3、結(jié)10參考文獻11謝辭12引言從20世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。數(shù)控技術(shù)是工業(yè)自動化的一門基礎(chǔ)技術(shù),在工業(yè)生產(chǎn)中越來越得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)控機床

4、問世以來,數(shù)控技術(shù)大幅度推進了制造技術(shù)與制造業(yè)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)應(yīng)用課程在我國已成為各大院校機電類專業(yè)的主要專業(yè)課程之一。數(shù)控技術(shù)是一門綜合性專業(yè)技術(shù),涉及到設(shè)計,工藝,機床,刀具,夾具,材料,數(shù)字控制,電機,檢測等等。特別是CAD/CAM一體化技術(shù),FMS,CIMS,它們是集設(shè)備,信息,物流與一體的綜合的自動化設(shè)計與制造系統(tǒng),而是一門綜合設(shè)計,工藝,制造及自動控制的多學(xué)科交叉型的科學(xué)技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,機械制造業(yè)正在發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命,這場革命從根本上改變了生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù),傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備和方法已逐漸被計算機控制的各種系統(tǒng)所取代,數(shù)控加工中心正以其強大的加工功能在

5、現(xiàn)代機械制造業(yè)中扮演重要的角色.我國正在成為世界的制造大國,需要大量具備扎實理論基礎(chǔ)和實踐知識的專門人才,因此,我們不能只滿足于現(xiàn)有較低水平的數(shù)控技術(shù)課程實踐現(xiàn)狀,需要結(jié)合設(shè)計自動化,使加工過程自動化在數(shù)控技術(shù)課程實驗中得到更多的體現(xiàn)。機械制造工藝是研究如何科學(xué)的,最優(yōu)秀的生產(chǎn)和使用各種機械設(shè)備,研究在機械制造中優(yōu)質(zhì),高產(chǎn),低消費的生產(chǎn)和使用機械設(shè)備的原理與方法的一門課程。機械制造過程中所涉及的問題極為廣泛,研究機床設(shè)備方面能對典型機床的工作原理,傳動系統(tǒng),典型機構(gòu),工藝特點,應(yīng)用范圍等技術(shù)要求,有一定的應(yīng)用能力和分析能力,對數(shù)控機床較先進設(shè)備亦有一定的知識和了解。在機械制造工藝方面能懂得其基

6、本理論及各類零件的加工方法,能選擇毛坯確定加工余量,計算工序間尺寸和公差,能根據(jù)圖樣及生產(chǎn)綱領(lǐng)制定出高產(chǎn),優(yōu)質(zhì),低消費的零件機械加工工藝規(guī)程和部件,設(shè)備的裝備工藝規(guī)程,能對復(fù)雜及精度較高的零件,部件在加工中出現(xiàn)的關(guān)鍵問題進行分析提出合理的工藝措施。一、零件圖工藝分析見圖1-1是由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)螺紋等表面組成的其中有多個直徑尺寸與軸向尺寸有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件圖尺寸標注完整，符合數(shù)控加工尺寸標注要求；該零件尺寸標注完整,幾何條件充分,各尺寸均未標注有公差,所有表面的表面粗糙度均為Ra3.2m,尺寸精度和表面質(zhì)量要求一般。輪廓描述清楚完整；零件材料為直徑20的毛坯；加工切削性能較好

7、，無熱處理和硬度要求。 二、選擇設(shè)備 圖1-1 零件圖根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用數(shù)控機床來操作完成。選擇機床應(yīng)與所加工的零件相適應(yīng)，即使機床的精度與加工零件的技術(shù)要求相適應(yīng)，避免盲目加大機床設(shè)備規(guī)格；機床的主要尺寸規(guī)格與加工零件的尺寸大小相適應(yīng)，即機床的精度與被加工零件在該工序中的加工精度要求相適應(yīng)。機床的生產(chǎn)率與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)，對于這些小批量生產(chǎn)和模具零件的加工中，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的機床設(shè)備，但為保證被加工零件精度要求，對一些重要零件的重要表面，也可選用某些專用機床加工。根據(jù)零件分析本設(shè)計用的是： FANUC-Oi系統(tǒng)CAK6140型落地臥式數(shù)控車床。三、確定零件的定位

8、基準和裝夾方式（一）外輪廓加工1定位基準：確定零件軸線為定位基準；2裝夾方式：用三爪自動定心卡盤夾緊.工件裝夾、找正仍需遵守普通車床的要求，圓棒料裝夾時工件要水平安放，右手拿工件稍作轉(zhuǎn)動，左手配合右手旋緊夾盤扳手，使用校正劃針校正工件，經(jīng)校正后再將工件夾緊，工件找正工作隨即完成。（二）內(nèi)孔加工1定位基準：內(nèi)孔加工時以外圓定位；2裝夾方式：用三爪自動定心卡盤夾緊；四、典型套類零件的數(shù)控車削加工工藝（一）數(shù)控加工工藝分析的重要性1. 對于一個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成，而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。2.在數(shù)控加工中無論是手工編程還是自動編程，編程以前都要對所

9、加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。3.在編程中，對一些工藝問題（如對刀點、加工路線等）也需做一些處理。因此程序編制中的工藝分析是一項十分重要的工作。（二）選擇切削用量1.背吃刀量。粗車循環(huán)時，確定其背吃刀量ap=2mm；精車時，確定其背吃刀量ap=0.2mm。2.主軸轉(zhuǎn)速和進給量。車直線和圓弧輪廓時的主軸轉(zhuǎn)速：查表并取粗車時的切削速度v=90m/min，精車時的切削速度v=120m/min，根據(jù)坯件直徑(精車時取平均直徑)，利用式n=1000v/d計算，并結(jié)合機床說明書選取。粗車時主軸轉(zhuǎn)速n=800r/min，精車時主軸轉(zhuǎn)速n=1200r/min。車螺紋時的主

10、軸轉(zhuǎn)速：按公式n1200/P-k(n為主軸轉(zhuǎn)速，P為螺距k為保險系數(shù)，一般為80)，取主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min。3.進給速度：粗車時選取進給量f = 0.3 mm/r，精車時選取f = 0.05 mm / r。車螺紋的進給量等于螺紋導(dǎo)程，即f = 2mm/r。 在選擇進給速度時，還要注意零件加工中的某些特殊因素。如在輪廓加工中，當零件輪廓有拐角時，刀具容易產(chǎn)生“超程”現(xiàn)象 。（三）工藝線路的設(shè)定1第一道工序說明 第一道工序可以將零件右端部加工出來。(1).車削右端至總長，并以此端面中心為原點建立工件坐標系。(2).采用G71功能對工件外形進行粗車，然后用G70進行精車。(3).進行切槽加工

11、。(4).外側(cè)面倒圓角，10處倒R1的圓角，8處倒R0.2的圓角。去毛刺。2第二道工序說明 先將圓柱上兩對稱面加工出來，再加工兩面的中心孔。(1).將零件裝夾好，用8的面銑刀加工兩對稱面中一面。(2).加工時保證其位置的水平度與垂直度。(3).再次裝夾，加工另一對稱面。(4).用10的鉆頭粗加工中心孔。(5).鉸刀精加工12的中心孔至公差范圍。3第三道工序說明 先粗加工出16、12的臺階內(nèi)孔，再精加工。再加工螺紋。(1).鉆頭鉆好孔。(2).采用G71功能粗車內(nèi)表面，留精加工余量。(3).再精加工，完成至規(guī)定尺寸。(4).采用循環(huán)功能車削M16x1.5的螺紋，螺紋長15mm。(5).完成后檢查

12、，達標準后取下零件。五、刀具的選擇（一）刀具的選擇原則刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)

13、保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排的性能好，同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。（二）加工零件的刀具卡片工序1的刀具選擇如表5-1工序2的刀具

14、選擇如表5-2工序3的刀具選擇如表5-3表5-1 工序1刀具卡片刀具型號刀號轉(zhuǎn)速93°外圓粗車刀R1.2T180093°外圓精車刀R0.5T21200刀寬1.5mm的切斷刀T3600表5-2 工序2刀具卡片刀具型號刀號轉(zhuǎn)速f8的銑刀T11500f10的小鉆頭T2500f12的鉸刀T3800表5-3 工序3刀具卡片刀具型號刀號轉(zhuǎn)速鉆頭T1500車刀T2800內(nèi)螺紋刀T3300六、 對刀步驟 （一）外圓刀對刀1確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。 2點動方式使刀具快速接近工件（先快進后用手輪）。 3用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件端面。 4當?shù)毒?/p>

15、接觸到工件端面時，刀具縱向卻入到軸心線后退回（Z方向保持不變），然后在刀補里輸入Z0。5確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件外圓。6當?shù)毒呓佑|到外圓后，在 Z 軸不動情況下將刀具橫向移向左方4厘米 5厘米，保持Z不變往右面移出，主軸停，測量工件外徑（精確到小數(shù)點后兩位），打開刀補界面，輸入X的數(shù)值。 7在MDI中激活刀具這樣外圓刀對好了。后面幾把刀與外圓刀對刀相似。（二）內(nèi)孔車刀（對刀時必須打好孔）1確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。 2點動方式使刀具快速接近工件（先快進后用手輪）。 3用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移

16、動工作臺使刀具貼近工件端面。 4當?shù)毒呓佑|到工件端面時（Z方向保持不變），然后在刀補里輸入Z0。5確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件內(nèi)孔的外圓。6當?shù)毒呓佑|到外圓后，在 Z 軸不動情況下將刀具橫向移向左方4厘米 5厘米持Z不變往右面移出，主軸停，測量工件外徑（精確到小數(shù)點后兩位），打開刀補界面，輸入X的數(shù)值。 7在MDI中激活刀具這樣外圓刀對好了。（三）內(nèi)螺紋刀1確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。 2點動方式使刀具快速接近工件（先快進后用手輪）。 3用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件端面。 4當?shù)?/p>

17、具接觸到工件端面時（Z方向保持不變），然后在刀補里輸入Z0。5確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件內(nèi)孔的外圓。6與一號刀對刀相同，但無須橫向左移動4厘米 5厘米碰下那面即可。保持Z不變往右面移出，主軸停，打開刀補界面，輸入剛剛測量X軸的數(shù)值。7在MDI中激活刀具這樣外圓刀對好了。 （四）切斷刀1確定主軸轉(zhuǎn)速且使主軸正轉(zhuǎn)。 2點動方式使刀具快速接近工件（先快進后用手輪）。 3用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件端面。 4當?shù)毒呓佑|到工件端面時（Z方向保持不變），然后在刀補里輸入Z0。5確定主軸轉(zhuǎn)

18、速且使主軸正轉(zhuǎn)。用手輪（選擇X100、 X10 、 X1 ）操作，移動工作臺使刀具貼近工件外圓。6與一號刀對刀相同，但無須橫向左移動4厘米 5厘米碰下那面即可。保持Z不變往右面移出，主軸停，打開刀補界面，輸入剛剛測量X軸的數(shù)值。7在MDI中激活刀具這樣外圓刀對好了。七、 程序編制（一）工序1的程序%0001主程序名N0010G50 X50 Z80N0020T0101 S800 M3主軸轉(zhuǎn)速800r/min,換1號93º菱形外圓車刀N0030G0 X50 Z80N0040X25 Z2快進到外徑粗車循環(huán)起刀點N0050G71 U1.5 R1G71 P60 Q140 U0.4 W0.2 F

19、0.2外徑粗加工循環(huán)U：徑向每次切深單邊1.5mm，R：徑向退刀單邊1mm，P60：精加工第一程序段號，Q140精加工最后程序段號，U：徑向精加工余量雙邊0.4mm，W：軸向精加工余量0.2mm，F(xiàn)：粗車進給量0.2mm/rN0060G0 X5快進N0070G1 X0 Z0進到外徑粗車循環(huán)起點N0080G1 X7.52輪N0090G1 X8.02 Z-0.5廓N0100Z-8.3加N0110X10.02工N0120Z-13.8N0130X20.02N0140Z-120N60N140外徑輪廓循環(huán)程序N0150G0 X25退刀N0160Z50 T0100取消刀補N0170M5主軸停轉(zhuǎn)N0180M0

20、0程序暫停N0190T0202 S1200 M3 F80精車轉(zhuǎn)速1200r/min，進給80r/minN0200G0 X50 Z80N0210X25 Z2進到外徑粗車循環(huán)起點N0220G70 P60 Q140精加工N0230G0 50退刀N0240Z50 T0100取消刀補N0250M5主軸停轉(zhuǎn)N0260M00程序暫停N0270T0303 S600 M3 F25轉(zhuǎn)速600r/min，進給25mm/min，換3號切槽刀N0280G0 X25 Z-1.5快進到切槽起點N0290G1 X7.5切槽N0300G0 X25退刀N0310W-1進刀N0320G1 X7.4切槽N0330W1精車槽底N034

21、0G0 X20退刀N0350M5主軸停轉(zhuǎn)N0360M00程序暫停N0370T0202 S1200 M3 F80精車轉(zhuǎn)速1200r/min，進給80r/minN0380G0 X25 Z2快進到起點N0490G1 X8 Z0N0400Z-8.3N0410X9.6R0.2圓角起點N0420G2 X10 Z-8.5 R0.2圓角N0430G1 Z-12.8R1圓角起點N0440G3 X12 Z-13.8 R1圓角N0450G1 X21N0460G0 X25退刀N0470M5主軸停轉(zhuǎn)N0480M30程序停止（二）工序2的程序（該工序在加工中心上有專業(yè)人員加工，程序略）（三）工序3的程序%0003主程序名

22、N0010M06 T01N0020M03 S500N0030G00 X0 Z5N0040G1 Z-1點孔N0050鉆頭鉆孔、退刀N0060M5主軸停轉(zhuǎn)N0070M00程序暫停N0080M06 T0202N0090M03 S800N0100G00 X20 Z5起刀點N0110G71 U1.5 R1G71 P120 Q140 U0.4 W0.2 F0.2內(nèi)徑粗加工循環(huán)U：徑向每次切深單邊1.5mm，R：徑向退刀單邊1mm，P120：精加工第一程序段號，Q170精加工最后程序段號，U：徑向精加工余量雙邊0.4mm，W：軸向精加工余量0.2mm，F(xiàn)：粗車進給量0.2mm/rN0120G1 X14 Z0內(nèi)N0130X13.8 Z-1輪N0140Z-30.5廓N0150X12加N0160Z-65工N0170GO X14 Z5N0180G28 U0 W0N0190MOO程序暫停N0200M06 T0202N0210M03 S300N0220G00 X20 Z5N0230G70 P120 Q140 F0.02精加工N0240GOO X50 Z50N0