軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì).doc

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目 錄 引言 1 第一章 軸類零件的加工 2 1.1 機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)的研究對(duì)象 2 1.2 軸的類型及其功用 2 1.3 軸類零件的技術(shù)要求 3 1.4 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 4 1.5 軸類零件的加工工藝過程與工藝分析 4 第二章 零件圖樣及要求 7 2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 7 2.2 設(shè)計(jì)具體要求 7 第三章 零件圖工藝分析 8 3.1 零件幾何要素分析 8 3.2 精度分析 8 3.3 加工方案的擬訂 8 3.4 工件的定位及裝夾 8 第四章 編程尺寸的計(jì)算 9 4.1 上下偏差換算成平均尺寸 9 4.2 利用尺寸鏈解出圖中未標(biāo)注的尺寸 9 第五章 加工路線圖 10 5.1 工序一 10 5.2 工序二 10 5.3 工序三 11 5.4 工序四 13 第六章 刀具調(diào)整圖 14 6.1 加工左端臺(tái)階面及螺紋 14 6.2 調(diào)頭加工工件右端錐面、曲面，鉆孔并鏜孔 14 第七章 數(shù)控刀具表 15 第八章 數(shù)控加工工序卡 16 8.1 數(shù)控加工工序卡（一） 16 8.2 數(shù)控加工工序卡（二） 16 8.3 數(shù)控加工工序卡（三） 17 8.4 數(shù)控加工工序卡（四） 17 第九章 數(shù)控加工程序的編寫 18 9.1 工序一 18 9.2 工序二程序 18 9.3 工序三程序 19 9.4 工序四程序 20 第十章仿真驗(yàn)證 22 總結(jié) 24 致謝語(yǔ) 25 參考文獻(xiàn) 26 附：A3圖紙一張 軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì) 摘要 本文主要針對(duì)軸類零件的加工進(jìn)行工藝分析。軸類零件通常由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、臺(tái)階面、螺紋、圓弧等組成，主要用于支撐傳動(dòng)零件，承受載荷，傳遞轉(zhuǎn)矩等，有較高的精度和粗糙度要求。 為保證軸類零件的高精度要求，本設(shè)計(jì)針對(duì)零件進(jìn)行了工藝分析、尺寸計(jì)算、程序編寫以及數(shù)控仿真，制定了正確的工藝方案，包括：裝夾方案和工藝路線，選擇合理的刀具和夾具，并能利用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床的自動(dòng)化，智能化，高精度、快速度，短周期等功能。 數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用。零件加工之前，進(jìn)行工藝分析、編程設(shè)計(jì)具有非常重要的作用。本文通過對(duì)典型的軸類零件數(shù)控加工工藝的分析，給出了一般零件設(shè)計(jì)加工工藝分析的方法，對(duì)于提高制造質(zhì)量和實(shí)際生產(chǎn)，具有一定的指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞 零件圖紙分析 加工工藝 編程 仿真 引言 數(shù)字控制機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 制造自動(dòng)化技術(shù)的廣泛使用，給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來(lái)了深刻變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計(jì)。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，離開了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無(wú)本之木。因此，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。 在機(jī)械制造過程中，工藝技術(shù)水平不僅對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，而且影響著企業(yè)生產(chǎn)的物耗、能耗和效率等方面。也就是說(shuō)，企業(yè)的工藝技術(shù)水平直接決定著各種投入資源在生產(chǎn)過程中的變換效率，決定著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣。在企業(yè)工藝技術(shù)不變的情況下，盡管可以通過強(qiáng)化管理及其他手段，在一定程度上提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但這種可能性是有限的。一定的工藝技術(shù)水平?jīng)Q定了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的大致區(qū)間，要持續(xù)不斷地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，就必須不斷地開展工藝創(chuàng)新。 目前，隨著國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床用量的劇增，急需培養(yǎng)一大批各種層次的數(shù)控人才，特別是應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才及能熟練操作數(shù)控設(shè)備的技能人才。本課題以數(shù)控零件加工工藝的編制為主要內(nèi)容，重點(diǎn)掌握零件圖的分析以及工藝過程卡的制定和程序的編制。難點(diǎn)是三個(gè)相交圓弧在加工過程中不能與刀具發(fā)生干涉，另外要保證同軸度零件同軸度的要求。從此典型零件中能讓我們對(duì)所學(xué)書本知識(shí)達(dá)到鞏固與加強(qiáng)的目的，對(duì)數(shù)控零件的加工有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。 第一章 軸類零件的加工 1.1 機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)的研究對(duì)象 機(jī)械制造工藝，是指各種機(jī)械的制造方法和過程的總稱。機(jī)械制造工藝涉及的行業(yè)五花八門，產(chǎn)品的種類成千上萬(wàn)，但機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)所研究的問題可歸結(jié)為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性3大類。 1.1.1保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量 產(chǎn)品質(zhì)量包括整臺(tái)機(jī)器的裝配精度、使用性能、使用壽命和可靠性以及零件的加工精度和加工表面質(zhì)量?，F(xiàn)在，由于航空航天、精密機(jī)械、電子工業(yè)和軍工的需要，對(duì)零件的精度和表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高，相繼出現(xiàn)了新工藝和新技術(shù)。如精密加工、超精密加工和微細(xì)加工等，加工精度由1級(jí)提高到0.1級(jí)～0.01級(jí)，并正向納米（nm）級(jí)（1nm=0.001）精度邁進(jìn)。 1.1.2 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的方法如下。一是提高切削用量，采用高速切削、高速磨削和重磨削。例如，近年來(lái)出現(xiàn)的聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料，其切削速度可達(dá)1200m/min，高速磨削的磨削速度可達(dá)200m/s。重磨削是高速磨削的發(fā)展方向，包括大進(jìn)給、深切深緩進(jìn)給的強(qiáng)力磨削、荒磨和切斷磨削等。二是改進(jìn)工藝方法、創(chuàng)造新工藝。如利用鍛壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)少無(wú)切屑加工，對(duì)高強(qiáng)度、高硬度的難切削材料采用特種加工等。三是提高自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。如采用數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元（FMC）、柔性控制系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）和無(wú)人化車間或工廠等。成組技術(shù)的出現(xiàn)，能解決多品種，尤其是中、小批生產(chǎn)中存在的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低的問題，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的基礎(chǔ)。 1.1.3 降低成本 降低成本是要節(jié)省和合理選擇原材料，研究新材料；合理使用和改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，研制新的高效設(shè)備等。 對(duì)上述3類問題，要辯證地、全面地進(jìn)行分析，要在滿足質(zhì)量要求的前提下，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。能以優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產(chǎn)品的裝配，這樣的工藝才是合理和先進(jìn)的工藝。 工藝的發(fā)展不僅要依賴于生產(chǎn)的發(fā)展，還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，用科學(xué)的方法分析和研究工藝問題，解決工藝問題，提高工藝水平。工藝的發(fā)展也促進(jìn)了設(shè)備和工藝裝備的改進(jìn)和發(fā)展。 1.2 軸的類型及其功用 軸類零件主要用于支承傳動(dòng)零件（齒輪、帶輪等），承受載荷、傳遞轉(zhuǎn)矩以及保證裝在軸上零件的回轉(zhuǎn)精度。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀，軸的分類如圖所示，根據(jù)軸的長(zhǎng)度L與直徑d之比，又可分為剛性軸（L/d≤12）和撓性軸（L/d>12）2種。 圖1-1 軸的種類 （a）光軸（b）空心軸（c）半軸 （d）階梯軸（e）花鍵軸（f）偏心軸 1.3 軸類零件的技術(shù)要求 裝軸承的軸頸和裝傳動(dòng)零件的軸頭處表面，一般是軸類零件的重要表面，其尺寸精度、形狀精度（圓度、圓柱度等）、位置精度（同軸度、與端面的重直度等）及表面粗糙度要求均較高，是在制訂軸類零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)著著重考慮的因素。 1.3.1 尺寸精度和幾何形狀精度 軸的軸頸是軸類零件的重要表面，它的質(zhì)量好壞直接影響工作時(shí)的回轉(zhuǎn)精度。軸頸的直徑精度是根據(jù)使用要求通常為IT6，有時(shí)可達(dá)到IT5。軸頸的幾何形狀精度（圓度，圓柱度）應(yīng)配制在直徑公差之內(nèi)，精度要求高的軸則應(yīng)在圖上專門標(biāo)注形狀公差。 1.3.2 位置精度 配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）相對(duì)支承軸（裝配軸承的軸頸）的同軸度以軸頸與支承端面的垂直度通常要求較高。普通精度軸的配合軸頸相對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為0.01mm~0.03mm，精度高的軸為0.001mm~0.005mm，端面圓跳動(dòng)為0.005mm~0.01mm。 1.3.3 表面粗糙度 軸類零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般說(shuō)來(lái)，支承軸頸的表面精糙度要求最小，為。配合軸頸的表面精糙度次之，為。 1.4 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 1.4.1 軸類零件的材料 軸類零件材料常用45鋼，對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸，可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼；精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15等，也可選用球墨鑄鐵，對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的軸，選用20CrMnTi、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAL氮化鋼。低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、心部強(qiáng)度和耐沖擊韌度，但是熱處理變形較大。而氮化鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，有很高的心部強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，熱處理變形卻很小。 1.4.2 軸類零件的毛坯 軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件；有些大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件，毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度，故一般比較重要的軸，多采用鍛件。 1.4.3 軸類零件的熱處理 軸類零件的使用性能除與所選鋼材種類有關(guān)外，還與所采用的熱處理有關(guān)。鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理（含碳量大于=0.7%的碳鋼和合金鋼），以使用材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 對(duì)于精度要求較高的軸，在局部淬火和粗磨之后，還需安排低溫時(shí)效處理，以消除淬火及磨削中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和殘余奧氏體，控制尺寸穩(wěn)定；對(duì)于整體淬火精密主軸，在淬火粗磨后，要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的低溫時(shí)效處理；對(duì)于精度更高的主軸，在淬火之后，還要進(jìn)行定性處理，定性處理一般采用冰冷處理方法，以進(jìn)一步消除加應(yīng)力，保持主軸精度。 1.5 軸類零件的加工工藝過程與工藝分析 軸類零件的加工工藝過程隨結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、材料種類、生產(chǎn)批量等因素有所差異。日常工藝工作中遇到的大量工作是一般軸的工藝編制。 1.5.1 零件加工的裝夾方法和夾具選擇 數(shù)控車床上零件安裝方法與普通車床一樣，要盡量選用已有的通用夾具裝夾，且應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件上要加工表面都加工出來(lái)。零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對(duì)尺寸精度的影響。 數(shù)控車床多采用三爪自動(dòng)定位中心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動(dòng)力卡盤，因?yàn)樗谏a(chǎn)廠已通過了嚴(yán)格平衡，具有高轉(zhuǎn)速（極限轉(zhuǎn)速可達(dá)4000～6000r/min）、高夾緊力（最大推拉力為2000-8000N）、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機(jī)配制，可獲得理想的夾持精度。通過調(diào)整缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時(shí)，可采用液壓自動(dòng)定位中心架，其定心精度可達(dá)0.03mm。此外，數(shù)控車床加工中還有其它的夾具，它們主要分為兩大類，即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。 用于加工軸類零件的夾具有自動(dòng)夾緊撥動(dòng)卡盤、撥齒頂尖、三爪撥動(dòng)卡盤和快速可調(diào)萬(wàn)能卡盤等。數(shù)控車床加工軸類零件時(shí)，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，由主軸上的撥盤或撥齒頂尖帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。夾具在粗車時(shí)可以傳遞足夠大的轉(zhuǎn)距，以適應(yīng)于主軸的高速旋轉(zhuǎn)車削。 1.5.2 軸的加工工藝過程與工藝分析 以車床主軸加工為例 1）車床主軸加工工藝過程 通過對(duì)主軸的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，根據(jù)生產(chǎn)比量、設(shè)備條件、工人技術(shù)水平等因素，就可以擬訂其機(jī)械加工工藝過程。 2）車床主軸加工工藝過程分析 ⑴加工階段的劃分 由于主軸是多階梯帶通孔的零件，切除大量金屬后，會(huì)引起殘余應(yīng)力重新分布而變形，故安排工序時(shí)，一定要粗精分開，先粗后精。 粗加工開始前先準(zhǔn)備毛坯并正火；粗加工階段為切端面鉆中心孔、粗車外圓等；半精加工階段是半精車外圓，各輔助表面（鍵槽、花鍵、螺紋等）的加工與表面淬火；精加工階段是主要表面（外圓表面與錐孔）的精加工。 ⑵定位基準(zhǔn)的選擇 軸類零件的定位基準(zhǔn)，盡量采用兩中心孔。因?yàn)檩S類零件各外圓表面、錐孔、螺紋等表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)都是軸線，采用兩中心也定位，既符合基準(zhǔn)重合原則，又符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。因?yàn)檩S類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)重合原則。而且，由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個(gè)外圓和端面，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 但下列情況不能用兩中心孔作為定們基面。 ①粗加工外圓時(shí)，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。 ②當(dāng)軸為通孔零件時(shí)，在加工過程中，作為定位基面的中心孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后還能用中心孔作為定位基面，工藝上常采用以下3種方法。 l 當(dāng)中心通孔直徑較小時(shí)，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的內(nèi)錐面來(lái)代替中心孔。 l 當(dāng)軸有圓柱孔時(shí)，可采用1：500錐度的錐堵；當(dāng)軸孔錐度較小時(shí)，取錐堵與工作兩端定位孔錐相同。 l 當(dāng)軸通孔的錐度較大時(shí)，可采用帶錐堵的心軸，簡(jiǎn)稱錐堵心軸。 綜上所述，空心主軸零件定位基準(zhǔn)的使用與轉(zhuǎn)換，大致采用這樣的方式：開始時(shí)以外圓作粗基準(zhǔn)銑端面鉆中心孔，為粗車外圓準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)。粗車外圓又為深孔加工準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)，鉆深孔時(shí)采用一夾（夾一頭外圓）一托（托一頭外圓）的裝夾方式，之后即加工好前后錐孔，以便安裝錐堵，為半精加工和精加工外圓準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)。終磨錐孔之前，必須磨好軸頸表面，以便用支承軸頸定位來(lái)磨錐孔，從而保證錐孔的精度。 ⑶工序順序安排 安排主軸加工工序的順序時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： ①基準(zhǔn)先行 機(jī)械加工工藝安排時(shí)，總是先加工好定位基準(zhǔn)面，使零件便于定位和夾緊。主軸加工也總是首先安排銑端面鉆中心孔，以便為后續(xù)工序準(zhǔn)備好定位基準(zhǔn)。 ②深孔加工的安排 為了安排中心孔能夠在多道工序中使用，希望深孔加工安排在最后。但深孔加屬粗加工，余量大，發(fā)熱多，變形也大，會(huì)使得加工精度難以保持，故不能放到最后。一般深孔加安排在外圓粗車之后，以便有一個(gè)較為精確的軸頸作定位基準(zhǔn)用來(lái)搭中心架，這樣加工出的孔也容易保證主軸均厚均勻。 ③先外后內(nèi)與先大后小 先加工外圓，再以外圓定位加工內(nèi)孔。如上述主軸錐孔安排在軸頸精磨之后再進(jìn)行精磨；加工階梯外圓時(shí)，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣可避免過早地削弱工作的剛度。加工階梯深孔時(shí)，先加工直徑較大的，后加工直徑較小的，這樣可以便于使用剛度較大的孔加工工具。 ④次要表面加工的安排 主軸上的花鍵、鍵槽、螺紋等次要表面加工，通常均安排在外圓精車或粗磨之后、精磨外圓之前進(jìn)行。如果精車前就銑出健槽，精車時(shí)因斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動(dòng)，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制健槽的深度。這些加工也不能放到主要表面精磨之后，否則會(huì)破壞主要表面已獲得的精度。 ⑷熱處理工序的安排 軸需進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時(shí)，應(yīng)放在粗加工后，半精加工前進(jìn)行。如采用鍛件毛坯，必須首先安排退火或正火處理。如軸毛坯為熱軋鋼，可不必進(jìn)行正火處理。 ⑸主要工序加工方法 ①外圓的加工 外圓車削是粗加工和半精加工外圓表面應(yīng)用最廣泛的加工方法。成批生產(chǎn)時(shí)采用轉(zhuǎn)塔車床、數(shù)控車床；大量生產(chǎn)時(shí)，采用多刀半自動(dòng)車床、液壓仿形半自動(dòng)車床等。 磨削是外圓表面主要的精加工方法，適于加工精度高、表面粗糙度值較小的外圓表面，特別適用于加工淬火鋼等高硬度材料。當(dāng)生產(chǎn)批量較大時(shí)，常采用組合磨削、成形砂輪磨削及無(wú)心磨削等高效磨削方法。 ②螺紋的加工 為了保證螺紋大徑的精確，在螺紋加工前，在外圓的時(shí)候應(yīng)多削0.1～0.3mm。在加工螺紋的時(shí)候，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給都不能太大，背吃刀量也應(yīng)當(dāng)逐漸減小。在螺紋加工的最后一步，應(yīng)重復(fù)多走一次，這樣螺紋加工完后會(huì)更光滑一些。 ③槽的加工 槽在軸類零件經(jīng)常的遇見，槽的加工應(yīng)特別注意轉(zhuǎn)速和進(jìn)給的調(diào)整，實(shí)際的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給要根據(jù)零件的材料和刀子的質(zhì)量而定。 第二章 零件圖樣及要求 2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 以下圖軸零件為例 圖2-1 2.1.1 零件圖如圖所示： 2.1.2 技術(shù)要求如下： （1）以中批量生產(chǎn)條件編程。 （2）不準(zhǔn)用砂布及銼刀修飾表面。 （3）未注倒角1X45，銳邊倒鈍0.2X45。 （4）未注公差尺寸按GB1804—M。 （5）端面允許打中心孔。 （6）毛坯尺寸：（Φ55X150）。 （7）材料：45#，調(diào)質(zhì)處理HRC26~36。 2.2 設(shè)計(jì)具體要求 1、零件圖工藝分析 2、計(jì)算編程尺寸 3、畫出加工路線圖 4、畫出刀具調(diào)整圖 5、列出數(shù)控刀具表 6、編制加工工序卡 7、編寫數(shù)控加工程序 8、進(jìn)行數(shù)控仿真 第三章 零件圖工藝分析 3.1 零件幾何要素分析 從結(jié)構(gòu)上看該零件主要由圓柱面、圓錐面、圓弧面、內(nèi)孔及螺紋等表面組成,其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,很適合數(shù)控車床的車削加工。 3.2 精度分析 3.2.1 尺寸精度分析 該零件件精度要求較高的尺寸有: 右端內(nèi)孔直徑Φ28+0.04 0內(nèi)孔深Φ26+ -0.02、球面圓弧SΦ48+ -0.02、凹圓弧R9+ -0.02、凸圓弧左端面直徑Φ35 0 -0.03 、凸圓弧直徑Φ42 0 -0.03、左端大圓外圓柱面直徑Φ52 0 -0.03、槽寬3 0 -0.03、相鄰槽間距4+0.03 0、左端Φ30圓柱面的長(zhǎng)度33+ -0.02、零件總長(zhǎng)Φ145+ -0.08。需仔細(xì)對(duì)刀和認(rèn)真調(diào)整機(jī)床，并采用合理的加工方案。 3.2.2 形位精度分析 主要的形位精度有:外圓Φ52軸線對(duì)基準(zhǔn)軸線A的同軸度公差要求。 3.2.3 表面粗糙度分析 Φ52圓柱面、Φ35圓柱面、20圓椎面、Φ28內(nèi)孔表面，加工后的表面粗糙度為Ra1.6um，其他表面的粗糙度為Ra3.2 um。 要保證零件的加工精度和表面粗糙度,就要通過制定合適的加工工藝,合理選擇工件的裝夾方式,通過選用合適的刀具及幾何參數(shù),正確的粗、精加工路線,合理的切削用量等措施來(lái)保證。 3.3 加工方案的擬訂 由于該零件比較復(fù)雜,加工部位較多,因而采用兩次裝夾后完成粗、精加工的加工方案。 手動(dòng)鉆中心孔后，先加工工件左端外形，完成粗精加工后，掉頭加工工件右端。進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)盡可能采用沿軸向切削的方式進(jìn)行加工,以提高加工過程中工件與刀具的剛性. 3.4 工件的定位及裝夾 為了減小工件加工過程中的定位誤差，工件在CKY400型數(shù)控車床上采用三爪卡盤進(jìn)行定位與裝夾。當(dāng)?shù)纛^加工工件右端時(shí)，采用一夾一頂?shù)难b夾方式。工件裝夾過程中，應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行找正，以保證工件軸線與主軸軸線同軸。 第四章 編程尺寸的計(jì)算 4.1 上下偏差換算成平均尺寸 Φ28+0.04 0換算為Φ28.02+ -0.02 Φ35 0 -0.03換算為Φ34.985+ -0.015 Φ42 0 -0.03換算為Φ41.985+ -0.015 Φ52 0 -0.03換算為Φ51.985+ -0.015 Φ3 0 -0.03換算為Φ2.985+ -0.015 Φ4+0.03 0換算為Φ4.015+ -0.015 4.2 利用尺寸鏈解出圖中未標(biāo)注的尺寸 圖4-1 A0=A1+A2+A3+A4 解得 A3=18 ES(A0)= ES(A1)+ ES(A2)+ ES(A3)+ ES(A4) 解得 ES(A2)=0 EI(A0)= EI(A1)+ EI(A2)+ EI(A3)+ EI(A4) 圖 4-2 解得 EI(A2)=0 A2=18 A0=A7-A1-A2-A3-A4-A5-A6 解得A6=7 ES（A0）= ES（A7）- EI（A1）- EI（A2）- EI（A3）- EI（A4）- EI（A5）- EI（A6） 解得EI（A6）=-0.06 EI（A0）=EI（A7）- ES（A0）- ES（A1）- ES（A2）- ES（A3）- ES（A4）- ES（A5）- ES（A6） 解得ES（A6）=+0.06 綜上可得A6=7+0.06 -0.06 第五章 加工路線圖 5.1 工序一 手動(dòng)鉆孔：Φ4mm中心鉆 5.2 工序二 工步（一）：調(diào)用刀具T02外圓粗車刀，粗車左端面、臺(tái)階面 圖 5-1 主軸轉(zhuǎn)速600(r/min)、進(jìn)給量0.2(mm/r)、背吃刀量1.5(mm)，留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。 工步（二）：調(diào)用刀具T03外圓精車刀，精加工左端面、臺(tái)階面 圖 5-2 主軸轉(zhuǎn)速1200(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)、背吃刀量0.1(mm)，加工到標(biāo)注要求尺寸。 工步（三）：調(diào)用T04螺紋刀，車螺紋至要求尺寸 圖 5-3 主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量2.0(mm/r)、背吃刀量0.9～0.1(mm)。螺紋刀的背吃刀量應(yīng)按照螺紋加工手冊(cè)查表，逐漸減小。螺紋刀在最后一次走刀的時(shí)候，重復(fù)多走一次，確保螺紋的光滑。 5.3 工序三 工步（一）：工件調(diào)頭裝夾，調(diào)用T05粗車右端外圓錐面、曲面 主軸轉(zhuǎn)速600(r/min)、進(jìn)給量0.17(mm/r)、背吃刀量1.3（mm），圓錐面、曲面各留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。 圖5-4 工步（二）：調(diào)用T06粗精車右端外圓錐面、曲面至要求尺寸 圖 5-5 主軸轉(zhuǎn)速1000(r/min)、進(jìn)給量0.07(mm/r)、背吃刀量0.08（mm），加工到標(biāo)注要求尺寸。 工步（三）：調(diào)用T07切槽刀，切圓錐面、右端面至要求尺寸 圖5-6 主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，加工到標(biāo)注要求尺寸。切槽刀在加工到最標(biāo)注尺寸的時(shí)候，應(yīng)在底部停留幾秒，保證槽底光滑。 5.4 工序四 工步（一）：調(diào)用T08鉆頭，鉆直徑為Φ25的孔 圖5-7 主軸轉(zhuǎn)速300(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，加工到標(biāo)注要求尺寸。 工步（二）：調(diào)用T09內(nèi)孔車刀，鏜內(nèi)孔至要求尺寸。 粗車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，進(jìn)給量1.2(mm) 精車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速800(r/min)、進(jìn)給量0.08(mm/r)，進(jìn)給量0.1(mm),加工到標(biāo)注要求尺寸。 圖 5-8 第六章 刀具調(diào)整圖 6.1 加工左端臺(tái)階面及螺紋 圖6-1 6.2 調(diào)頭加工工件右端錐面、曲面，鉆孔并鏜孔 圖 6-2 圖 14 第七章 數(shù)控刀具表 產(chǎn)品名稱及代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 程序編號(hào) O0001 O0002 工步號(hào) 刀具名稱 刀具型號(hào) 刀片 刀尖半徑 (mm) 備注 型號(hào) 牌號(hào) 1 中心鉆 A型 手動(dòng)鉆中心孔 2 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 PCGCL2525-09Q CCMT097308 GC435 0.8 工序二 3 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 PCGCL2525-08Q CCMW080304 GC435 0.4 4 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位螺紋刀 SWR2020P16B RT16.01—2.00GM GC435 5 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 MDPNN2525M11 DNMG1104—DF GC435 0.8 工序三 6 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀 SWBN2020—K11 VNMG16040—PM GC435 0.4 7 機(jī)夾切槽刀 QZQ2020R03 ZQMX3N11—1E GC435 8 Φ25鉆頭 GC435 工序四 9 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位內(nèi)刀車刀 S10M—SCLCR06 CCMT060204—HF GC435 0.4 第八章 數(shù)控加工工序卡 8.1 數(shù)控加工工序卡（一） 數(shù)控加工工序卡片（一） 工廠 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車間 一 無(wú) 三爪卡盤 普通車床 1 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速(r／min) 進(jìn)給量 (mm／r) 背吃刀量 mm 1 鉆中心孔 鉆孔 T01 Φ4mm中心鉆 8.2 數(shù)控加工工序卡（二） 數(shù)控加工工序卡片（二） 工廠 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車間 二 O0001 三爪卡盤塞塊 數(shù)控車床 2 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速(r／min) 進(jìn)給量 (mm／r) 背吃刀量 mm 1 粗車Φ30外圓，臺(tái)階端面, Φ52外圓，留精加工余量 0.2mm Φ30外圓，臺(tái)階端面, Φ52外圓 T02 95左偏刀 600 0．2 1．5 2 精車Φ30外圓，臺(tái)階端面, Φ52外圓至尺寸 Φ30外圓，臺(tái)階端面, Φ52外圓 T03 95左偏刀 1200 0．1 0．1 3 車螺紋至尺寸 螺紋 T04 60螺紋刀 400 2.0 0．9、0．6、0．6、0．4、0．1 8.3 數(shù)控加工工序卡（三） 數(shù)控加工工序卡片(3) 工廠 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車間 三 O0002 三爪卡盤 (軟爪) 數(shù)控車床 2 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速(r／min) 進(jìn)給量 (mm／r) 背吃刀量 （mm） 1 粗車外圓曲面,錐面留精加工余量0.2mm 外圓曲面,錐面 T05 主副偏角62.5 600 0.17 1.3 2 精車外圓曲面,錐面至尺寸 外圓曲面,錐面 T06 主副偏角72.5 1000 0.07 0.08 3 切外圓曲面,錐面端面到尺寸 外圓曲面,錐面、右端面 T07 3mm寬切槽刀 400 0.1 8.4 數(shù)控加工工序卡（四） 數(shù)控加工工序卡片(3) 工廠 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具編號(hào) 使用設(shè)備 車間 四 O0003 三爪卡盤 (軟爪) 數(shù)控車床 2 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工面 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速(r／min) 進(jìn)給量 (mm／r) 背吃刀量（mm） 1 鉆孔 鉆孔 T08 直Φ25鉆頭 300 0.1 2 鏜內(nèi)孔至尺寸 Φ28內(nèi)孔 T09 左偏內(nèi)孔鏜刀 粗車400 0.1 1.2 精車800 0.08 0.1 第九章 數(shù)控加工程序的編寫 9.1 工序一 手動(dòng)鉆中心孔 9.2 工序二程序 %0002; T0202; （粗車端面，外圓） M03 S600; G00 X58.0Z2.0; G71 U1.5 R1.0 P10 Q20 X0.2 Z0.05 F0.2; N10 G00 X0; G01 Z0 F0.08; X26.4; X30.4 Z-2.0; Z-32.8; X50.4; X52.4 Z-34.0; N20 G01 Z-52.0; G00 X100; Z150 T0200; T0303; （精車端面、外圓） M03 S1200; G00 X26.0 Z2.0; G01 X26.0 Z0; X30 Z-2.0; Z-33.0; X49.985 Z-33.0; X51.985 Z-34; Z-52.0; G01 X58.0; G00 X100; Z150 T0300; T0404; （車螺紋） M03 S400; G00 X34.0 Z2.0; G82 X29.1 Z-25.0 F2.0; X28.5 Z-25.0; X27.9 Z-25.0; X27.5 Z-25.0; X27.4 Z-25.0; X27.4 Z-25.0; G01 X31.0; G00 X100; Z150 T0400; M05; M30 9.3 工序三程序 %0003; T0505; （粗車曲、錐面） M03 S600; G00 X58.0 Z3; G71 U1.5 R1.0 P30 Q40 X0.2 Z0.05 F0.17; N30 G00 X37.86 Z2; G41; G01 X37.86 Z0 F0.07; G03 X35.465 Z-29.27 R24; G02 X36.845 W-12.95 R9; G03 X35.385 Z-57 R8; G01 X37.04 Z-61.17; G01 X41.13 Z-65; N40 X53.985 Z-95 G40; G00 X100; Z150 T0500; T0606; （精車曲、錐面） M03 S1000; G00 X37.46 Z2; G41; G01 X37.46 Z0 F0.07; G03 X35.065 Z-29.27 R24; G02 X36.445 W-12.95 R9; G03 X34.985 Z-57 R8; G01 X36.64 Z-61.17; G01 X40.73 Z-65; X53.985 Z-95; G40; G00 X100; Z150 T0600; T0707; (切槽) M03 S400; G00 X55; Z-89; G01 X39; G04 P4; G01 X55; W7; X39; G04 P4; G01 X55; W7; X39; G04 P4; G01 X55; Z-65; X34.985; W5; X50; Z0; X0; Z3; G00 X100; Z150 T0700; M05; M30; 9.4 工序四程序 先手動(dòng)鉆孔 %0004; T0909; （鏜內(nèi)孔） M03 S400; G00 X25 Z3; G01 X26 Z0 F0.1; Z-26; G01 X10; G00 Z3; G01 X27; Z-26; X10; G00 Z3; G01 X27.8; Z-26; X10; G00 Z3; M03 S800; X30.02; G01 X30.02 Z0; X28.02 Z-1; Z-26; X10; G00 Z150 X100 T0900; T0101; M05 M30; 第十章 仿真驗(yàn)證 根據(jù)編寫出來(lái)的程序，在宇龍數(shù)控仿真軟件上驗(yàn)證，并通過實(shí)際加工，符合工藝要求，獲得合格工件。 毛坯設(shè)置：Φ55X150 材 料：45# 機(jī)床選擇：華中數(shù)控車床 工序二：程序O002仿真圖 圖10-1 工序三：程序0003仿真圖（一） 圖10-2 工序三：程序0003仿真圖（二） 圖 10-3 工序三：程序0003仿真圖（三） 圖10-4 工序四：程序0004仿真圖 圖10-5 總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們面臨畢業(yè)時(shí)的一項(xiàng)難關(guān)，同時(shí)也是一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)。本次課題貫穿本專業(yè)所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐操作技術(shù)，從分析設(shè)計(jì)到計(jì)算、實(shí)際的編程、數(shù)控仿真，同時(shí)本次選題提供了自主學(xué)習(xí)，自主選擇，自主完成的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)有實(shí)踐性，綜合性，探索性，應(yīng)用性等特點(diǎn)，本次選題的目的是數(shù)控專業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控技術(shù)專業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能的重要組成部分，是運(yùn)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作的一項(xiàng)重要準(zhǔn)備工作。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)體工件設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析和研究產(chǎn)品生產(chǎn)的問題和需求?，F(xiàn)代回轉(zhuǎn)體類的數(shù)控加工設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不拘泥于系統(tǒng)論的理論基礎(chǔ)，開始強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品尺寸精度，工藝嚴(yán)格性，從而更加有得于學(xué)生裝的數(shù)控編程及操作的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。 通過這次對(duì)零件圖的完整工藝分析和編程設(shè)計(jì)，我擺脫了以前單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓我把所學(xué)與實(shí)際緊密的相結(jié)合起來(lái)，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的各方面能力都得到了鍛煉和提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許多的麻煩，但這讓我認(rèn)識(shí)到了以前課程當(dāng)中的純粹理論知識(shí)與實(shí)際的差異，也讓我知道了如何去面對(duì)和改善理論與實(shí)際的差異。在設(shè)計(jì)過程中，各種設(shè)計(jì)合理的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種產(chǎn)品的加工方法，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。工夫不負(fù)有心人，此次的設(shè)計(jì)讓我對(duì)零件加工過程中的各工藝分析得到了很大的提高并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 數(shù)控零件的加工工藝與編程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)、機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程，所以我們只有通過多多的實(shí)踐，才能更牢固的掌握書本上的知識(shí)，通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我們很好的把過去學(xué)過的知識(shí)能夠很好的串起來(lái)，當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了很多的問題，通過與同學(xué)之間的共同討論和老師的指導(dǎo)，解決了很多問題，當(dāng)然還存在很大的不足，希望在今后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，能夠查漏補(bǔ)缺，再接再厲，把這門課程的知識(shí)學(xué)的更扎實(shí)，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致謝語(yǔ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，我的大學(xué)生涯也即將圈上一個(gè)句號(hào)。此刻我的心中卻有些悵然若失，感慨時(shí)間過的之快。 做為一名即將畢業(yè)的大學(xué)生,掌握好專業(yè)知識(shí)是我們必須要做到的。但隨著社會(huì)的發(fā)展，我已經(jīng)意識(shí)到了，我還要更進(jìn)一步的去了解關(guān)于數(shù)控的現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展方向。那樣我才能更好的適應(yīng)社會(huì)，跟上社會(huì)的發(fā)展，將來(lái)不會(huì)被時(shí)代、社會(huì)所淘汰。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我充分的認(rèn)識(shí)到了自己的所學(xué)不足之處，同時(shí)也讓我體會(huì)到了知識(shí)就是力量的真諦。 這次畢業(yè)論文能夠最終順利完成，歸功于葛衛(wèi)國(guó)老師和各位專業(yè)老師以及林先良等幾位同學(xué)這幾個(gè)月以來(lái)的熱心幫助。也正是他們不懈的支持和幫助才使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終順利完成。在本次論文設(shè)計(jì)過程中，輔導(dǎo)老師對(duì)該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)都給予細(xì)心指引與教導(dǎo)，使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識(shí)、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。這四年中除在學(xué)校向各位老師學(xué)到專業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了很多為人處事的方法。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱，評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。 此致 敬禮 致謝人：謝飛 參考文獻(xiàn) [1] 李碩，栗新.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006. 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Including the setup process and technology routes, chose right clamp and cutters. It has been checked by NC simulation software. And achieves the automation, intellectualization, high precision, rapid production, short production period of the NC Lathe. NC machining and manufacturing technology is widely applied in industrial manufactures. It is highly crucial to proceed with technology analysis and programming before machining the shaft components. Based on the typical technology analysis of NC machining of the shaft components, this paper comes up with a method about analysis of design process of the usual components, it raises products’ quality and guide actual manufacturing and has a certain level of guiding significance. KeyWord Component Analysis Machining Technology Programming Simulation