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1、黑龙江农业经济职业学院毕业论文数控车削楼梯栏杆柱的工艺分析姓 名： 指导教师： 专 业： 模具设计与制造 班 级： 1 0 1 2012年10月19日目 录摘要1前言21 零件图工艺分析31.1 零件图分析31.2 结构工艺性分析31.3 尺寸标注方法的分析31.4 精度及技术要求的分析31.5 轮廓几何要素分析32 数控加工工艺路线的制定4 2.1 数控机床典型表面加工方法及加工方案简介42.2 加工阶段划分42.3 工序的划分4 2.4 加工顺序安排53 数控加工工序设计53.1 机床的选择53.2 工件的定位与夹紧方案的确定和夹具的选择53.3 数控刀具的选择53.4 走刀路线的确定和工
2、步顺序的安排63.5 切削用量的确定63.6 加工余量63.7 工序尺寸及其公差的确定63.8 测量方法的确定54 加工程序的编辑7结论8参考文献9谢辞10数控车削楼梯栏杆柱的工艺分析 摘 要: 数控车削加工是机械加工中最重要的数控加工方法之一。车削加工是指工件旋转作主运动和车刀作进给运动的切削加工方法。其主要加工对象是回转体零件。本课题围绕数控车削栏杆柱时所选择的设备、工艺、编程与操作等核心内容，系统地概述了工件的整个加工过程。 关键词:工艺分析，程序编制，车削加工，工件检验，楼梯行业前 言 科学技术的高速发展，使制造业发生了根本性的变化。由于数控技术的广泛应用，数控车床比普通车床具有了较大
3、的优势，实现了机器自动操作，普通机床逐渐被高效率、高精度的数控机床所代替，形成了巨大的生产力。数控技术是关系国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低和具有数控技术的设备的拥有量是衡量一个国家工业现代化的重要标志。 目前国内外木制楼梯扶手弯头加工技术与设备发展现状的基础上,提出了木制楼梯扶手弯头加工技术应朝着数控化、规模化、柔性化的方向发展.大力发展木梯制造业中数控专用加工机床在满足国内外市场需求和实现经济效益的同时,能够提升我国木制品加工产业的自动化程度. 本课题就数控车床加工木质工件进行简单论述，阐明数控车削加工的流程，说明了数控车床在楼梯制造业中的优势。1. 零件图的
4、工艺分析1.1 零件图分析 该工件是木梯栏杆的一段，其表面组成简单，但其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；被加工材料为榉木，切削加工性能符合加工条件，与钢件不同之处在于有无后续处理要求。1.2 结构工艺性分析工艺性是指工件对加工方法的适应性，即所设计的形状结构在材料硬度满足车削加工的同时便于加工成型。在数控车床上加工木质物件时，应该根据数控车削和木材的特点，认真审视被加工物结构的合理性。本次研究课题就应该使用多把车刀，以及其它辅助装置来完成被加工材料的车削加工。1.3 尺寸标注方法分析零件图上尺寸标注方法应适应车床加工
5、的特点。本零件图的尺寸标注能够直观的分析出各部分的尺寸，尺寸标注没有不合理的部分。1.4 精度及技术要求分析对被加工物件的精度及技术要求进行分析，是工艺分析的重要内容，只有在分析物件尺寸精度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。精度及技术要求分析的主要内容如下： 1）分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需要采取其它措施弥补时，则应给后续工序留有余量。3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速度切削。1.5 轮廓几何要素分析在分析零件图
6、时，要分析几何要素的给定条件是否充分。本零件图几何要素充分，圆弧与直线相切，总长度等于各段长度，符合轮廓几何要素要求。2.数控加工工艺路线的制定2.1数控机床典型表面加工方法及加工方案简介 其实在木质工件的结构形状是多种多样的，但它们都是由平面、外圆面和内孔或曲面、成型面等基本表面主成。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据物件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等，选择相应的加工方法和加工方案。选择零件的加工方法和加工方案，实质上是选择表面的加工方法和加工方案。下面介绍各基本表面常见的加工方法和加工方案：2.1.1 平面加工平面的加工常用的有：刨削、铣削、磨削、车削和
7、拉削等。精度较高的平面还需经过研磨或刮削加工。2.1.2 外圆面加工外圆面加工方法常用的有车削和磨削。当表面粗糙度要求较高时，还要经过光整加工。1）车削是加工外圆的主要方法。2）磨削是精加工外圆表面的重要方法。3）对于精度要求高的加工表面一般要在光整加工前进行研磨。4）最终工序为精细车或金刚车的加工方案，适用于要求较高的有色金属的加工。不适用与本物件加工。5）对表面粗糙度要求高，而尺寸要求不高的外圆，可采用砂纸打磨的方法。 2.1.3 内孔加工孔分为通孔、阶梯孔、不通孔、交叉孔等。孔的精度一般取决于所用刀具的精度和机床的精度。2.1.4 平面轮廓和曲面轮廓的加工1） 平面轮廓常用的加工方法有数
8、控铣削及磨削等。2） 立体曲面轮廓加工方法主要是数控铣削、多用球头铣刀，以“行切法”加工。 2.2 加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，往往不能在一道工序内完成一个或几个表面的全部加工阶段。必须把整个加工过程按工序性质的不同划分为几个阶段：1）粗加工阶段2）半精加工阶段3）精加工阶段4）超精密加工阶段 2.3 工序的划分安排了物件的各表面的加工顺序后，就要根据各表面所选用的加工方法的特点、定位基面的选择和转换以及所划分的加工阶段等，把各加工表面按工序划分组合成若干工序。工序的划分可采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。1）工序集中原则：就是指每道工序包括尽可能多的内容，将工件集
9、中在少数几道工序内完成。2） 工序分散原则：就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容较少，最少的即每道工序仅完成一个简单的工步。2.4 加工顺序安排在选定加工方法、划分工序后，工艺路线拟定的主要内容是合理安排这些加工方法和加工工序的顺序。零件的加工顺序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序，这些工序的安排直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。因此在设计工艺路线时要安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题。本课题研究的配合零件加工应遵循切削加工顺序的安排原则，即：1） 基面先行原则2） 先粗后精原则3） 先主后次原则4） 先面后孔原则5） 先
10、内后外原则6） 上道工序的加工不能影响到下道工序的定位于夹紧原则7） 以相同方式或同一刀具加工的工序，最好连续完成，以减少重复定位次数8） 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序3. 数控加工工序设计3.1 机床的选择当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本上确定了。但是每一类机床都有不同的形式，它们的工艺范围、技术规格、加工精度和表面粗糙度、生产率和自动化程度都各不相同。本课题选择机床类型是：FANUC CKA6150数控车床。3.2 工件的定位与夹紧方案的确定和夹具的选择3.2.1 工件的定位与夹紧方案的确定在确定工件的定位与夹紧方案时，应考虑以下几点： 1）
11、力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准统一。2）尽量减少装夹次数。3）避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。3.2.2 夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调工件与机床坐标系的尺寸关系。3.3 刀具的选择数控车刀一般分为四类：一、外圆车刀。二、内孔车刀。三、螺纹车刀。四、切断刀。本课题将所选择的刀具参数填入表2-1配合零件数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。注意：车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。3.4 走刀路线的确定和工步顺序的安排在数控加工
12、中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线，也称走刀路线。它不但包括了工步内容，而且也反映出了工步的顺序（工步顺序是指同一道工序中各个表面加工的先后次序）。确定走刀路线时，主要遵循以下几点原则：1）加工路线应保证工件的精度和表面粗糙度。2）应使加工路线最短，以减少空行程时间，提高加工效率。3）尽量简化数学处理时的数值计算工作量，提高加工效率。4）当某段进给路线重复使用时，为了简化编程，缩短程序长度，应使用子程序。此外，确定加工路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小，机床与刀具的刚度情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，先完成对刚度破坏较小的工步，后完成对刚性破坏较大的工步，以
13、免工件刚性不足，影响加工精度及设计刀具的切入切出方向等。结合本零件的结构特征，可先粗加工，然后精加工外轮廓表面。3.5 切削用量的确定根据被加工工件表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度。3.6 加工余量加工余量是指当对被加工物件进行加工时从工件表面上切取的木料厚度。加工余量分为工序余量和总加工余量。1）工序余量：工序余量是指某一表面在一道工序中被切除的木料厚度，即为前后相邻两工序的工序尺寸之差。2）总加工余量：总加工余量是指由毛坯加工成成品的过程中，从某一加工表面切除的木料总厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸与成品零件图
14、的设计尺寸之差，就称为总加工余量。3.7 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸是指工件在加工过程中各工序应保证的加工尺寸，与之相应的公差即工序尺寸的公差。工序尺寸及其公差的确定，不仅取决于设计尺寸、加工余量及各工序所能达到的经济精度，而且还与定位基准、工序基准、测量基准、编程原点的确定及基准的转换有关。所以计算工序尺寸及公差时，应根据不同情况采用不同方法。3.8 测量方法的确定一般情况下，数控加工木质工件的测量方法与普通机床加工钢质工件的测量方法几乎相同：单件小批量生产应采用通用工具，如游标卡尺、百分表等；大批量生产时应采用各种规和一些提高生产率的专用检具与量仪等。量具的精度必须与加工的精度相适应。
15、在特殊情况下，如加工面积较大的工件，其腹板中间的厚度，用通用量具已无法检测，加工后和加工中的测量都存在问题，此时应用特殊测量工具（超声波测量仪）来进行检测。加工较复杂工件时，为了在加工中能随时掌握质量情况，应安排几次计划停机。用人工介入方法进行中间检测。4. 加工程序的编辑如图所示为一种楼梯栏杆柱一段工件，工件原点设置在左端面，其数控车削程序编写如下：00016 NO G50x140. Z360.0；N1G30u0w0； N2G50S1500T010l M08； N3G96S200M03; N4G00X63.0Z303.O； N6G42G01x60.0Z300.0F0.15； N8G02X60
16、.O z250.0R36.0； N10Z200.0； N12X98.O Z170.0； N14Z140.O； N16X60.0Z 110.0； N18Z30.0； N20X102.O； N22G40 G00X140.0z360.0M09； N24G30U0W0M05； N26M30；结 论数控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控机床具有高精度、高速度、高效率及高柔性决定等特点。本课题就是以数控技术简单研究木质工件的数控车削加工的加工全过程。总结了木质工件在数控机床上的操作过程，包括工件的工艺分析、加工程序与操作步骤、数控刀具工艺卡及数控加工工艺卡的填写。充分体现了数控技术在木质工件加
17、工领域的先进性，当今楼梯行业在国内是个新兴行业，在整个制造过程中，数控技术扮演着越来越重要的角色，相信伴随着数控技术的突飞猛进，楼梯这一新兴行业也必定会越走越成熟。 参考文献1 毕承恩数控技术北京：机械工业出版社，19862 王启平机械制造工艺学哈尔滨：工业大学出版社，19953 陈洪亮数控加工工艺与编程北京：高等教育出版社，20034 蒋建强数控加工技术与实训北京：电子工业出版社，20045 宾鸿赞，曾庆福机械制造工艺学北京：机械工业出版社，19906 赵长明，刘万菊数控加工工艺及设备北京：高等教育出版社，20037 田 萍数控机床加工工艺及设备北京：电子工业出版社，20058 王丽洁数控加
18、工工艺与装备北京：清华大学出版社，20069 孙自力，姜晶机械制造技术大连：大连理工大学出版社，200510 李 超FANUC 数控加工实例辽宁：辽宁科学技术出版社，200511 杨江河，程继学精密加工实用技术北京：机械工业出版社，200612 宗国成数控车工技能鉴定考核培训教程北京：机械工业出版社，200613 傅有保国外木工机械的现状与发展趋势北京：世界林业研究，199614 南生春，傅万四浅谈数控技术在木材加工机械上的应用北京：木材加工机械，200415 王国才木制品加工机床(上册)哈尔滨：东北林业大学出版社，199516 叶明亮，任长清木制楼梯扶手弯头数控加工技术的发展哈尔滨：东北林业
19、大学出版社，2006谢 辞当我以学子的身份踏入黑龙江农业经济职业学院校门那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美的青春年华。提笔写下“谢辞”我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷，尽管不舍，却更珍惜，因为我生命中有那么多的人值得感激。他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获还是遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。饮其流时思其源，成吾学时含吾师。在此论文完成之际，向我尊敬的指导老师 致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在模具设计的整个阶段，闫老师将他丰富的知识，经验心得毫无保留的传授给我，给我做耐心指导，并给我搭建了良好的学习平台。感谢机电工程学院的 老师。他们严谨教学和教书育人的教学精神让我们全体同学都由衷的敬佩。另外，向在工作之余还抽出时间对我的论文进行评阅及考核并提出宝贵意见的各位专家及教授致以最衷心的感谢。感谢我的学校培养了我，让我学到了专业文化知识的同时也提高了我的人格。使我在未来的人生道路上能够更加信心百倍的走下去。感谢我的父母，我的家人。你们始终如一的支持和关爱是我人生道路不断前进的强大动力。祝你们永远健康快乐。这是我最大的心愿和牵挂。在此，祝我的老师、同学、朋友，工作顺利，心情愉悦，幸福平安。
