数控毕业设计.doc

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1、目 录绪论.3摘要.4第一章 零件的分析.51.1零件的作用.51.2 零件的工艺分析.51.3 零件热处理.51.4零件材料选择.6第二章 机械加工工艺规程制定.72.1制定工艺路线.72.2机械加工余量、工序尺寸及公差.7 (1) 选择加工设备即选择机床类型.8 (2) 选择刀具.8 (3) 量具的选用.9第三章 工序设计和程序.103.1 工序设计方案一.103.2 工序设计方案二.123.3 零件程序编写.16第四章 仿真与卧式车床精度对加工质量的影响 4.1仿真.17 4.2卧式车床精度对加工质量的影响.20第五章 总结.21第六章 参考文献.22附目.23绪 论本文是有关推动架工艺

2、步骤的具体阐述。工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线，以确保零件的加工质量。据资料所示，在设计此零件机械加工工艺过程时要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩等用来提高加工精度，保证其加工质量。摘要 数控（NC,Numencal Control）技术是指用数字，文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等，机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控

3、的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1938年香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件跨时代的事件，推动了自动化发展。 第一章 零件的分析 一、 零件的作用 本零件的作用是让我们学习椭圆、圆弧、螺纹、锥度、切槽、台阶轴及内孔加工，而且还让我们了解椭圆配和螺纹配。二、 零件的工艺分析 零件是一根长170mm，直径为55mm的工件，本零件是一个两件配的典型加工轴类零件。 先将工件加在卡盘上，光端面打孔，车外圆，切断工件，长97mm的零件为

4、件，长50mm的零件为件。 加工件，先车右端，加工圆弧、螺纹、切槽、外圆。掉头装夹件，先光端面，在取总长，车外圆及内孔的圆弧和镗孔。 加工件，先车右端，先光端面，加工锥度为1：10的锥度，掉头装夹件，车左端，先光端面，在取总长，车内螺纹为M301.56H。 将件与件螺纹配合起来，将工件夹在外圆为44mm的外圆上，加工椭圆配。三、 零件的热处理 热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构，来控制其性能的一种金属热加工工艺。 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 调质一般安排在粗车

5、之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。四、 零件材料的选择 零件应根据不同的工作条件和使用要求，选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45#钢是轴类零件常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。 40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转数较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。 轴承钢GCr

6、15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 第二章 机械加工工艺规程制定一、制定工艺路线 设计工艺路线的主要内容包括选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等。1、 加工方法的选择该零件的结构形状主要由椭圆、圆弧、螺纹、锥度、切槽、台阶轴及内孔组成，根

7、据各表面的表面质量要求确定加工方法：件1和件2 的左右端面：粗车、半精车。48、44、30、23外圆：粗车、半精车26切槽：粗车1、划分阶段对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该零件加工划分为三个阶段：粗车（外圆，钻孔等），精车（各处外圆台阶，圆弧及次要表面等），各阶段划分大致以热处理为界。二、机械加工余量、工序尺寸及公差的确定1、机械加工余量确定 加工余量的确定是机械加工中很重要的内容，正确的确定加工余量具有很大的经济意义。 加工余量过大，不但浪费材料，而且增大了机械加工的工作量，从而降低劳动生产率，增加产品的成本。在某些情况下还会影响产品质量的提高。 加工余量太小，

8、会提高毛坯的制造精度要求，是毛坯制造困难，另一方面还会造成表面加工困难，甚至会因为毛坯表面缺陷未能完成切除及达到规定的尺寸要求而至使工件报废。2、工序尺寸及公差的确定 工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小和工序基准的选择有关。 （1）、工序尺寸的确定当工序基准与设计基准重合时：a、 被加工表面的最终工序的工序尺寸及公差，在一般情形下可直接按零件规定的尺寸和公差确定。b、 中间各工序的工序尺寸，由零件规定的尺寸，根据工序余量的大小采用“由后向前”推算的方法确定，一直推算到毛坯尺寸。（2）、工序尺寸公差的确定工序尺寸公差主要根据加工方法、加工进度和经济性确定。三、工序设计1、选择加工设备即选择机

9、床类型（1）机床的选择 当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本确定了。但是确定机床时还应考虑机床的工艺范围、技术规格、加工精度和表面粗糙度等，根据零件的尺寸、质量要求合格的选择机床。CA6140型卧式车床是我国机械制造类工厂使用最普通的一种车床，其通用性好，结构较先进，操作方便，外形美观，精度较高。CA6140型卧式车床的主要技术参数见参考文献车工工艺学第四版（2005年出版）杜庚星（2）定位基准与加紧方案的确定 粗基准的选择原则：a、为保证不加工表面与加工表面的之间的位置要求，应选择不加工表面为粗基准；b、为保证重要加工面的余量均匀，应选择重要加工面为粗基准；c、为保证各加工表面都有

10、足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；d、粗基比较粗糙且精度低，一般在同一尺寸方向不重复使用；e、作为粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠、装夹方便。 粗基准的选择原则：a、基准重合原则；b、基准统一原则；c、自为基准原则；d、互为基准原则。（3）夹具的选择 根据零件的生产类型选择确定夹具。该零件是小批量生产，选择组合夹具、通用夹具、可调夹具，可以节省费用，缩短生产准备时间。选择三爪自定心卡盘即可满足要求。选择刀具选择刀具时，刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求，刀具材料应与工件材料相适应，刀具的材料要与加工工件相适应。选择刀具如下：a、

11、 粗车48、44、23和M30外圆：外圆粗车刀。b、精车48、44、23和M30外圆：外圆精车刀。c、宽度为3mm的切槽刀。d、螺纹M301.5-6g的螺纹：外螺纹车刀。e、内螺纹M301.5-6H的螺纹：内螺纹车刀。f、内镗孔36的镗孔，锥度为1：10的锥度：内镗孔车刀。量具的选用小批量生产时应采用通用量具，量具的精度应与加工精度相适应。分析零件图可知，为达到尺寸精度需选用游标卡尺；零件的圆柱度需要千分表来保证。所以，该零件加工需要的量具有游标卡尺、千分表。 第三章 工序设计和程序一、设计方案一1测量毛坯尺寸2夹持工件 工件伸出卡盘80mm.（1） 光端面（2） 钻孔 深 75mm。（3）

12、车外圆 48mm 长 76mm。（4） 切断 保证件长52mm3加工件1左端（1） 光端面（2） 车外圆44mm的外圆（3） 加工内轮廓 R25，24的内轮廓4、件1掉头，夹持48的外圆，工件伸出卡盘外60mm（1）车端面 取总长 97mm（2）车外轮廓48mm，M30x1.56g,25,SR10.（3）切槽5x26（4）车螺纹M30x1.56g.（5）车半径为10的圆弧5、夹持件伸出卡盘30mm.（1） 车端面 取总长 50mm.（2） 车内锥度1：106、将件掉头，夹持48外圆上，伸出卡盘30mm（1）车内螺纹 M30*1.5-6H7、将件和件配合起来8、 夹持工件44外圆上，车外轮廓椭圆

13、。二、设计方案二 1测量毛坯尺寸2夹持工件 工件伸出卡盘80mm.(1) 光端面(2) 钻孔 深 75mm。(3) 车外圆 48mm 长 76mm。(4) 切断 保证件长52mm。3、夹持件伸出卡盘30mm.(1) 车端面 .(2) 车内锥度1：104、将件掉头，夹持48外圆上，伸出卡盘30mm（1）光端面 取总长 50mm（2）车内螺纹 M30*1.5-6H5、加工件右端（1）光端面（2）车外圆48、30x1.5-6g、23、25、SR10（3）切槽5x20（4）车半径为10的圆弧6、件掉头，夹持30的外圆，工件伸出卡盘外60mm（1）光端面 取总长97mm（2）车44的外圆（3）加工内轮廓

14、R25、24的内轮廓7、件掉头，夹持44的外圆（1）车螺纹M30x1.5-6g8、将件和件配合起来9、夹持工件144外圆上，车外轮廓椭圆。三、确定方案 选用方案一比较合适，因为方案一装夹次数少、刀具装夹次数少，节省时间(a)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16m四、程序工件1：左端1、 外圆M03 S600；（主轴正转，转速为600）T0101（90度外圆车刀）；G0 X50 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G71 U1 R1；（单边切削量1mm,退刀量）G71 P10 Q20 U0.5 F0.15

15、；（复合循环号，精加工余量，进给速度）N10 G0 X42；（程序起始）G01 X44 Z-1；（Z轴进制-1mm）G01 X44 Z-20；(X轴进制44mm，Z轴进制-20mm）G01 X48；（X轴进制48mm）G01 Z-30；（Z轴进制-30mm）N20 G0 X50 Z5；G0 X100 Z100；（X轴进制100mm，Z轴进制100mm）M02；（主轴停止）M05；（程序停止）M03 S1200 F0.1（主轴正转，转速为1200）；T0101；（90度外圆车刀）G0 X50 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G70 P10 Q20；（精车复合循环号）G0 X100 Z10

16、0；（X轴进制100mm，Z轴进制100mm）M30（程序终止）2、 内孔M03 S800；（主轴正转，转速为800）T0202；（镗孔刀）G0 X19 Z3；（刀具定位，保证安全距离为3mm）G71 U1 R1；（单边切削量1mm,退刀量）G71 P10 Q20 U-0.5 F0，15；（复合循环号，精加工余量，进给速度）N10 G0 X28.18；（程序起始）G02 X24 Z-22；（圆弧终点）N20 G0 X19 Z3；G0 Z100；（Z轴进制100mm）M02；（主轴停止）M05；（程序停止）M03 S1200 F0.1；（主轴正转，转速为1200）T0202；（镗孔刀）G0 X1

17、9 Z3；（刀具定位，保证安全距离为3mm）G70 P10 Q2O；（精车复合循环号）G0 Z100；（Z轴进制100mm）M30（程序终止）件一右端1、 外圆M03 S800；（主轴正转，转速为800）T0101；（90度外圆车刀）G0 X50 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G71 U1 R1；（单边切削量1mm,退刀量）G71 P10 Q20 U0.5 F0.15；（复合循环号，精加工余量，进给速度）N10 G0 X0；（程序起始）G01 Z3；（Z轴进制3mm）G03 X17.3 Z-5；(X轴进制17.3mm，Z轴进制-5mm）G01 X21；（X轴进制21mm）G01 Z-

18、6；（Z轴进制-6mm）G01 X23 Z-12；(X轴进制23mm，Z轴进制-12mm）G01 X28；（X轴进制28mm）G01 Z-13；（Z轴进制-13mm）G01 X30 Z-32；(X轴进制30mm，Z轴进制-32mm）G01 X48；（X轴进制48mm）G01 Z-75；（Z轴进制-75mm）N20 G0 X50 Z5；G0 X100 Z100；（X轴进制100mm，Z轴进制100mm）M02；（主轴停止）M05；（程序停止）M03 S1200 F0.1；（主轴正转，转速为1200）T0101；（90度外圆车刀）G0 X50 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G70 P10

19、 Q20；（精车复合循环号）G0 X100 Z100；（X轴进制100mm，Z轴进制100mm）M30 （程序终止）2、 外切槽M03 S600；（主轴正转，转速为600）T0303（切槽刀）；G0 X32 Z-27；（X轴进制32mm，Z轴进制-27mm）G75 R0.5；（单边余量）G75 X26 Z-32 P500 Q2000 F0.08；（终点坐标，切削余量补给，进给速度）G0 X100 Z100；（X轴进制100mm，Z轴进制100mm）M30（程序终止）3、 外螺纹M03 S800；（主轴正转，转速为800）T0404；（外螺纹刀）G0 X31 Z3；（X轴进制31mm，Z轴进制3

20、mm）G76 P020260 Q200 R0.1；（螺纹复合循环符号，进给速度）G76 X28.38 Z-30 P974 Q300 F1.5（螺纹终点坐标，螺距为1.5）G0 X100 Z100（X轴进制100mm，Z轴进制100mm）M30（程序终止）工件二：右端1、 镗孔MO3 S600；（主轴正转，转速为600）T0101（镗孔车刀）；G0 X19 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G71 U1 R1；（单边切削量1mm,退刀量）G71 P10 Q20 U0.5 F0.15；（复合循环号，精加工余量，进给速度）N10 G0 X38；（程序起始）G01 ZO；（Z轴进制0）G01 X

21、36 Z-1；（X轴进制36mm，Z轴进制-1mm）G01 X33 Z-30；（X轴进制33mm，Z轴进制-30mm）G01 X35；（X轴进制35mm）G01 Z-31；（Z轴进制-31mm）N20 G0 X19 Z5；GO Z100；（Z轴进制100mm）M02；（主轴停止）M05；（程序停止）M03 S1200 F0.1；（主轴正转，转速为1200）T0101；（镗孔车刀）G0 X19 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G70 P10 Q20；（精车复合循环号）G0 Z100；（Z轴进制100mm）M30（程序终止）2、 锥度M03 S600；（主轴正转，转速为600）T0101（

22、镗孔刀）G0 X19 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G71 U1 R1；（单边切削量1mm,退刀量）G71 P10 Q20 U-0.5 F0.15；（复合循环号，精加工余量，进给速度）N10 G0 X32；（程序起始)G01 Z0；（Z轴进制0）G01 X28.5 Z-1；（X轴进制28.5mm，Z轴进制-1mm）G01 Z-20；（Z轴进制-20mm）N20 G0 X19 Z5；G0 Z100；（Z轴进制100mm）M02；（主轴停止）M05；（程序停止）M03 S1200 F0.1；（主轴正转，转速为1200）T0101；（镗孔刀）G0 X19 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5

23、mm）G70 P10 Q20；（精车复合循环号）G0 Z100；（Z轴进制100mm）M30（程序终止）3、 内螺纹M03 S600；（主轴正转，转速为600）T0404（螺纹刀）；G0 X26 Z5；（刀具定位，保证安全距离为5mm）G76 P020260 Q200 R-0.1；（螺纹复合循环符号，进给速度）G76 X30 Z-21 P974 Q300 F1.5；（螺纹终点坐标，螺距为1.5）G0 Z100；（Z轴进制100mm）M30（程序终止）配合加工子程序：#1=26.46（椭圆的起点刀椭圆中心的距离）N20 #2=24/40*SQRT40*40-#1*#1*2G01 X84-#2+#

24、8 Z#1-44#1=#1-0.1IF #1GT-26.46GOTO20（跳至N20）GOZ-30M99主程序：M03 S800；T0101；（尖刀）G0 X50 Z5；#8=36N20 M98 P0001 F0.1#8=#8-1.5IF#8GT0.5GOTO20#8=0M03 S1200 F0.1；M98 P0001G0 X100 Z100M30第四章 仿真与卧式车床精度对加工质量的影响仿真图：（1）（2）车床的切削运动由主轴、床身、床鞍、中（小）滑板等部件完成。如果这些部件本身的精度和运动有误差，则必然会反映到工件上。卧式车床的精度主要分为几何精度和工作精度两种。一、 卧式车床的几何精度

25、卧式车床的几何精度是指卧式车床某些基础零部件本身的几何形状精度、相互位置的几何精度和相对运动的几何精度。车床的几何精度是保证加工质量最基本的条件。根据GB/T4020-1997，卧式车床几何精度要求的项目如下： 1、 床身导轨调平（1） 导轨在垂直平面内的直线度（纵向）；（2） 导轨应在同一平面内（横向）；2、 床鞍移动在水平内的直线度。3、 尾座移动对床鞍移动的平行度。4、 主轴的轴向窜动和主轴轴肩支撑面的跳动。5、 主轴定心轴颈的径向跳动。6、 主轴轴线的径向跳动。7、 主轴轴线对床鞍纵向移动的平行度。8、 主轴顶尖的径向跳动。9、 尾座套筒轴线对床鞍移动的平行度。10、 尾座套筒锥孔轴线

26、对床鞍移动的平行度。11、 主轴和尾座两顶尖的等高度。12、 小滑板纵向移动对主轴轴线的平行度。13、 中滑板横向移动对主轴轴线的垂直度。14、 丝杠的轴向跳动。15、 由丝杠所产生的螺纹累计误差。二、 卧式车床的工作精度 卧式车床的工作精度是指车床在工作状态和切削力作用下的精度。在车床处于热平衡状态下，可以用车床加工出工件的精度来评定，他综合反映了切削力、加紧力等各种因素对加工精度的影响。根据GB/T40201997，卧式车床工作精度要求的项目如下： 1、精车外圆。（1）圆度。（2）在纵截面内直径的一致性。2、经车端面的平面度。3、精车300mm长度螺纹的螺距累积误差。三、卧式车床精度对加工

27、质量的影响 在车床上加工工件时，影响加工质量的因素很多，如车床本身的精度、工件的装夹方法、车刀的几何参数、切削用量等。其中，车床的精度是影响工件加工质量的关键因素。 第五章 总结1、数控车装夹是数控车削加工一项基本内容，装夹的目的是为满足加工精度要求，本课讲述各种装夹方式。2、数控加工零件结构工艺分析是根据数控加工特点来分析，主要从尺寸标准、几何元素分析、结构合理性分析几个方面来分析。3、数控加工方案是一般根据零件加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸等因素来确定。当有多台数控车床加工时，工序划分以机床为单位进行。4、工步顺序和进给路线安排一般是先粗后精，先近后远，内外交叉，保证工件加工刚

28、度原则。确定进给路线重点在于确定粗加工及空行程的进给路线。5、数控车削加工不同的加工有不同的余量要求，它的确定方法主要根据余量表和经验。6、切削参数主要是确定背吃刀量，主轴转数，进给速度等。选择方法主要根据表与经验。通过以上程序的数控车削加工，对数控车削加工的整个过程有了较为全面的了解。通过本设计中选择刀具，对数控机床工具系统的特点、数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的使用方法；经过设计加工方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的了解；经过编制零件的加工程

29、序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序结构与格式，对数控编程前数学处理内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。另外，工艺设计、数值计算及程序编制的过程比较繁重，设计过程当中自己不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。通过本设计的实践，真切体会到理论必须和生产实践结合。教材中所学到的许多内容在实践中得到可印证，但在具体操作中也出现了一些意向不到的事情，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次试调、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出合格的零件，对自己所学的专业更加充满信心。第六章 参考文献（1） 余英良 数控铣削加工实训及案例解析 北京：化学工业

30、出版社，2007（2） 胡如祥 数控加工编程与操作 大连：大连理工大学出版社，2010（3） 余英良 数控机床加工技术 北京：高等教育出版社，2007（4） 李华志 数控加工工艺与装备 北京：清华大学出版社，2006（5） 苗志毅 刘宏伟 数控加工编程技术 郑州：河南科学技术出版社，2006（6）车工工艺学第四版（2005年出版）杜庚星 Acknowledgements My deepest gratitude goes first and foremost to Professor aaa , my supervisor, for her constant encouragement and

31、 guidance. She has walked me through all the stages of the writing of this thesis. Without her consistent and illuminating instruction, this thesis could not havereached its present form. Second, I would like to express my heartfelt gratitude to Professor aaa, who led me into the world of translatio

32、n. I am also greatly indebted to the professors and teachers at the Department of English: Professor dddd, Professor ssss, who have instructed and helped me a lot in the past two years. Last my thanks would go to my beloved family for their loving considerations and great confidence in me all throug

33、h these years. I also owe my sincere gratitude to my friends and my fellow classmates who gave me their help and time in listening to me and helping me work out my problems during the difficult course of the thesis. My deepest gratitude goes first and foremost to Professor aaa , my supervisor, for h

34、er constant encouragement and guidance. She has walked me through all the stages of the writing of this thesis. Without her consistent and illuminating instruction, this thesis could not havereached its present form. Second, I would like to express my heartfelt gratitude to Professor aaa, who led me

35、 into the world of translation. I am also greatly indebted to the professors and teachers at the Department of English: Professor dddd, Professor ssss, who have instructed and helped me a lot in the past two years. Last my thanks would go to my beloved family for their loving considerations and great confidence in me all through these years. I also owe my sincere gratitude to my friends and my fellow classmates who gave me their help and time in listening to me and helping me work out my problems during the difficult course of the thesis.