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1、*职业技术学院毕业论文（设计） 课题名称 光滑阶梯外圆及螺纹配合件的数控加工工艺及编程 学生姓名 学 号 系 别 专 业 指导教师 完成日期 光滑阶梯外圆及螺纹配合件的数控加工工艺及编程摘 要本文主要针对光滑阶梯外圆及螺纹配合件的数控加工工艺分析及程序设计，重点为零件加工工艺分析，从而准确的选择参数，保证加工的准确性，精确性。节约加工原材料，提高生产效率。关键词: 工艺分析、刀具选择、工艺流程全套图纸，加153893706目 录摘 要I目 录II前 言1一、零件图纸分析2（一）零件图的分析3（二）零件图的完整性和正确性分析3（三）零件的技术要求分析3（四）零件的材料分析3（五）零件的结构工艺性
2、分析3二、工艺规程设计4（一）毛坯的选择4（二）工艺路线的确定41.加工顺序的安排42.工艺路线的确定4（三）机床及其工艺装备的确定51.机床的选择52.夹具的选择53.刀具的选择5（四）切削用量的确定6四、工艺卡片的制定7（一）零件一的工艺卡片71.机械加工工艺过程卡72.数控加工工序卡7（二）零件二的工艺卡片71.机械加工工艺过程卡72.数控加工工序卡8五、数控编程8（一）零件一的加工程序8（二）零件二的加工程序清单10设计小结13致 谢14参考文献15前 言数字控制机床（Numerically Controlled Machine Tool）简称数控(CNC)是控发展起来的一种自动控制技
3、术，是用数字信息实现自动控制机床运转的一种技术。数控机床是综合应用计算机，自动控制，自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现给世界带来了巨大的效益，引起了世界各国科技界和工业界的普遍重视。随着数控的发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了
4、世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。一、零件图纸分析零件图工艺性分析也是数控规划的第一步，在此基础上，方可确定零件数控加工所需的数控机床、加工刀具、工艺装备、切削用量、数控加工工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案，最终满足零件工程图纸和有关技术文件的要求。如图1.1、1.2、1.3分别所示为零件一、零件二、装配图的图纸
5、，图中有不清晰之处请参见CAD图，下面就其图纸进行逐步分析。图1.1 零件一图1.2 零件二图1.3 装配图（一）零件图的分析对零件图的分析和研究主要是对零件进行工艺审查，如检查设计图纸的视图、尺寸标注、技术要求是否有错误、遗漏之处，尤其对结构工艺性较差的零件，如果可能应和设计人员进行沟通或提出修改意见，由设计人员决定是否进行必要的修改和完善。（二）零件图的完整性和正确性分析该零件视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何要素（点、线、面）之间的关系准确，尺寸标注完整、清晰。（三）零件的技术要求分析该题中的零件部分尺寸精度要求较高，如零件一的20、25、30.050.01等；零件二的34
6、、25等等尺寸要求都比较高，在加工这些部位时，应该注意切削用量的选择及刀具的锋利性。该题中的零件无形状位置精度要求，其表面粗糙度要求最高为Ra1.6um，在数控精加工中可以达到此要求。（四）零件的材料分析该题中的零件选用的是45钢，强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火。（五）零件的结构工艺性分析该题中的零件主要由圆柱面、圆弧面、螺纹曲线、内外槽、圆锥面等特征组成，这些特性在数控加工中比较方便，是常见的特征；加工成本
7、低、效率高。二、工艺规程设计（一）毛坯的选择该题中的零件属于回转型零件，可选择圆棒料进行加工，毛坯材料为45钢，尺寸为50100mm，共两根。（二）工艺路线的确定1.加工顺序的安排在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。2.工艺路线的确定根据加工顺序的安排方法，确定其工艺路线如下：（1）零件一的工艺路线装夹毛坯外圆，向外伸出50mm，车削左端轮廓，
8、包括平端面，保证总长为97mm；M30螺纹大径车至300.01，长度为24mm；48车至48，长度为23mm。切螺纹退刀槽，槽宽4mm，深2mm。车M302螺纹，用螺纹环规进行校验，要求通规过，止规止。掉头采用螺纹套装夹螺纹面，以48左端面定位，车右端外轮廓，包括R3、R10、350.02等尺寸。手动钻16孔，孔深为34mm。镗内轮廓，25车至25.01mm，长度为15.01mm；20车至20.01mm，长度为15mm。检验。（2）零件二的工艺路线装夹零件毛坯外圆，向外伸出35mm，车外圆表面48，长度车至30mm。手动钻孔，孔深为31mm。镗螺纹底孔，直径镗至27.40.1mm。车螺纹，用螺
9、纹塞规进行检验，要求通规过，止规止。掉头采用软爪装夹48表面，以48左端面定位，车右端轮廓。切槽。检验。（三）机床及其工艺装备的确定1.机床的选择由零件图的分析可知，本设计中的零件特征包括圆柱面、圆弧面、圆锥面、螺纹、内外槽等组成，加工工序复杂，为减少换刀及对刀时间，保证加工精度和表面粗糙度要求，选择数控机床进行加工，设备为广州数控CK61401000。2.夹具的选择本题中的零件在第一次装夹时可采用三爪自定心卡盘装夹即可，由于精度要求较高，零件一在第二次装夹时需采用螺纹套进行装夹；零件二在第二次装夹时需要采用软爪进行装夹。这样才能保证表面质量及精度。3.刀具的选择由于工件材料、生产批量、加工精
10、度以及机床类型、工艺方案的不同，车刀的种类也异常繁多。根据与刀体的联接固定方式的不同，车刀主要可分为焊接式与机械夹固式两大类。l）焊接式车刀 将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上称为焊接式车刀。这种车刀的优点是结构简单，制造方便，刚性较好。缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪费。根据工件加工表面以及用途不同，焊接式车刀又可分为切断刀、外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀以及成形车刀等。2）机夹可转位车刀 可转位车刀由刀杆l、刀片2、刀垫3以及夹紧元件4组成。刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨
11、损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可继续使用。根据零件图的特性，本题两零件中的外圆表面及内孔表面采用可转位车刀进行车削，槽及螺纹，选用焊接式车刀进行切削，具体刀具选用请参照表3-2。表3-2 数控加工刀具卡工件编号刀具编号刀具规格及型号刀杆规格刀具材料零件一T010190可转位外圆车刀2020YT15T0202切槽刀，刀宽4mm2020P20T030360外螺纹车刀2020P20T040445可转位外圆车刀2020YT15T050545可转位镗刀2020YT15零件二T010190可转位外圆车刀2020YT15T020245可转位镗刀2020YT15T030360螺纹车刀2020Y
12、T15T0404外槽刀，刀宽为5mm2020YT15（四）切削用量的确定数控车削加工中的切削用量包括：背吃刀量 、主轴转速n或切削速度 （用于恒线速度切削）、进给速度或进给量。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。切削用量的选用原则车削用量（ 背吃刀量、主轴转速、进给速度）选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。车削用量的选择原则是粗车时，首先考虑选择尽可能大的背吃刀量，其次选择较大的进给量 ，最后确定一个合适的切削速度 。增大背吃刀量 可使走刀次数减少，增大进给量 有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大
13、且较均匀，因此选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量 ，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度 。表4-1是推荐的切削用量数据，供参考。表4-1 数控车削用量推荐表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度（m/min）进给量（mm/r）背吃刀量（mm）切削速度（m/min）进给量(mm/r)背吃刀量（mm）硬质合金或涂层硬质合金碳钢2200.232600.10.4低合碳钢1800.232200.10.4铸铁1200.231600.10.4不锈钢800.231200.10.4综合以上原
14、则，在实际加工中考虑到加工内孔时排屑难、冷却难、刀杆刚性差和观察困难的特点，在选择切削用量时，可参照对应外部加工切削用量的30%50%进行选取。具体如下：车外圆：粗车n=950r/min；Vf = 180mm/min；Ap=1.5mm。 精车n=1050r/min；Vf = 120mm/min；Ap=0.1mm。车内孔：粗车n=320r/min；Vf = 64mm/min；Ap=0.8mm。 精车n=450r/min；Vf = 45mm/min；Ap=0.1mm。四、工艺卡片的制定（一）零件一的工艺卡片1.机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡产品名称零件一材料45钢毛坯尺寸50100mm序号工
15、序名称工序内容车间设备工装1下料2车削车削零件外轮廓、螺纹、槽等机加车间CK6140三爪自定心卡盘3检验2.数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称零件一材料45钢毛坯尺寸50100mm工步号工步内容工艺设备主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）1装夹毛坯外圆，向外伸出50mm，粗车左端外圆轮廓CAK61408501801.52精车左端外圆轮廓CAK614010501200.13切槽CAK6140350404车螺纹CAK614040025掉头装夹螺纹面（采用螺纹套），粗车右端外圆轮廓CAK61408501801.56精车右端外圆轮廓CAK614010501200.17粗镗内
16、轮廓CAK6140320640.88精镗内轮廓CAK6140450450.1（二）零件二的工艺卡片1.机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡产品名称零件二材料45钢毛坯尺寸50100mm序号工序名称工序内容车间设备工装1下料2车削车削零件外轮廓、螺纹、槽等机加车间CK6140三爪自定心卡盘3检验2.数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称零件一材料45钢毛坯尺寸50100mm工步号工步内容工艺设备主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）1装夹毛坯外圆，向外伸出35mm，粗车左端外圆轮廓CAK61408501801.52精车左端外圆轮廓CAK614010501200.13粗镗内轮
17、廓CAK6140320640.84精镗内轮廓CAK6140450450.15车螺纹CAK614040026掉头用软爪装夹48外圆上，粗车右端轮廓CAK61408501801.57精车右端外圆轮廓CAK614010501200.18切槽CAK6140350400.8五、数控编程（一）零件一的加工程序程序解释说明O0001T0101M03 S850M08G00 X52 Z2G71 U1.5 R0.5G71 P100 Q200 U0.1 W0.1 F180N100 G00 X0 G01 Z0 F120 X26 X30 Z-2 Z-24 X42G03 X48 W-3 R3G01 Z-44G00 X52
18、N200 Z2M03 S1050G70 P100 Q200G00 X100 Z100T0202M03 S350G00 X50 Z-24G01 X26 F40X50G00 X100 Z100T0303M03 S400G00 X32 Z2G76 P020060 Q100 R200G76 X26.4 Z-22 P1200 Q800 F2G00 X100 Z100M00 (掉头装夹)T0101M03 S850G00 X52 Z2G73 U0.5 W0.5 R5G73 P300 Q400 U0.1 W0.1 F180N300 G00 X0 G01 Z0 F120 X36 G03 X40 Z-5.1 R3
19、 G02 X36.6 Z-27 R16.5 G03 X35 Z-40 R10 G01 Z-51 X46 X48 W-1 W-5 G00 X52N400 Z2M03 S1050G70 P300 Q400G00 X100 Z100T0202M03 S320G00 X14 Z2G71 U0.8 R0.5G71 P500 Q600 U-0.1 W0.1 F180N500 G00 X25 G01 Z-15 F120 X20 Z-30 G00 X14N600 Z2G70 P500 Q600G00 X100 Z100M30（二）零件二的加工程序清单程序解释说明O0002T0101M03 S850M08G00
20、 X52 Z2G90 X48.5 Z-30 F180X48.1 M03 S1050X48 F120G00 X100 Z100T0202M03 S320G00 X14 Z2G71 U1.5 R0.5G71 P100 Q200 U-0.1 W0.1 F64N100 G00 X30 G01 Z0 F45 X27.4 Z-2 Z-30 X14N200 G00 Z2M03 S1050G70 P100 Q200G00 X100 Z100T0303M03 S400G76 P020260 Q200 R400G76 X29.4 Z-26 P1200 Q800 F2G00 X100 Z100M00 (掉头)T01
21、01M03 S850G00 X52 Z2G71 U1.5 R0.5G71 P300 Q400 U0.1 W0.1 F180N300 G00 X0 G01 Z0 F120 X18 X19.99 Z-1 Z-15 X23 X24.99 W-1 Z-29.99 X33.76 X48 Z-63 W-5 G00 X52N400 Z2M03 S1050G70 P300 Q400G00 X100 Z100T0404M03 S350G00 X50 Z-63G01 X34 F40X50G00 W11G01 X34 F40X50G00 W11G01 X34 F40X45G00 X100 Z100 M30设计小结本
22、次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一次综合练习。传统的回转体工件设计是应用系统方法分析和研究产品生产的问题和需求。现代回转体类的数控加工设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础，开始强调产品尺寸精度，工艺严格性，从而更加有得于学生装的数控编程及操作的创新精神和实践能力。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并
23、快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。通过次此的分析，需要对刀具的切削参数进行计算等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。 这次毕业设计，给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。比如，我们想加快编程程度，除了对各编程指令的熟练掌握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识，对于夹具的选择，切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时，我们只有练习各功能键的作用，在编程时才得心应手。
24、因此，我总结出一个结论“理论是指导实践的基础，只有不断在实践中总结验，并对先前的理论进行消化和创新，自己的水平会很快的提高”本毕业的选题、设计内容、及设计的形成是在老师的悉心指导下完成的。在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血，因此，在论文完成之际，特向我尊敬的老师表示衷心的感谢。通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情。致 谢本课题在选题及研究过程中得到沈老师的悉心指导。老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以
25、文，而且教我做人，虽历时三载，却给以终生受益无穷之道。我对老师的感激之情是无法用言语表达的。我还感谢所有帮过我和教过我的老师。他们细心指导我的学习和做人，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有可敬的师长、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!参考文献1.任殿阁，张佩勤主编设计手册辽宁科学技术出版社1991年9月2.付铁主编计算机辅助机械设计实训教程北京理工大学出版社3.方世杰主编机械优化设计机械工业出版社2003年3月4.曹桄 高学满主编 金属切削机床挂图上海交通大
26、学出版社1984年8月5.吴宗泽 罗圣国主编 机械设计课程设计手册高等教育出版社1982年12月6.华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学机床设计图册上海科学技术出版社7.机械设计手册编写组机械设计手册机械工业出版社1986年12月8.邱宣怀主编 机械设计高等教育出版社2004年5月9.李华，李焕峰副主编 机械制造技术 机械工业出版社出版10.叶伟昌 ，林岗副主编 机械工程及自动化简明设计手册 机械工业出版社出版11.卜炎主编 机械传动装置设计手册 机械出版社出版12.徐锦康主编 机械设计 高等教育出版社出版13.大连理工大学画教研室编 机械制图 高等教育出版社出版14.隋明明主编 史艺农审 机械设计基础 机械工业出版社出版
