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1、东莞职业技术学院毕业设计(论文)组合件数控车工艺设计与编程 学生姓名：刘杜潮学号：201120060233年级专业：11级机械制造与自动化2班指导教师：刘存山系部：机电工程系 广东东莞 提交日期：2013年5月指导教师评语签 名：日 期：成绩（注：成绩评定请按优、良、中、及格、不及格五级评定）开题报告毕业设计预期目标及工作方案1、配合件加工工艺分析 组合件总共由三个零件配合而成，由于零件二与零件三的长度尺寸较小，为了方便及节约加工时间，将零件二与零件三拼装成一个工件进行加工。使本次加工增加难度，切断考虑参数，（加工顺序：零件二零件三零件一）工艺如下：加工零件二的外圆、内孔、切断，零件二调头加工
2、端面槽。然后加工零件三的内螺纹、外阶梯，因为考虑到工序的配合加工，使加工时间减短，继续加工零件一的外螺纹、锥度，利用零件二配合锥度测量的大小进行修改，继续配合零件三，加工零件三的椭圆和外圆，最后调头加工零件一的椭圆。（工艺考虑到加工速度与装夹工件的重要性，）2、毕业设计构成（1）打印文档：设计说明书一份，字数不少于5000字；（2）电子文档：Word文档：设计说明书。3、工作方案（1）选择并确定零件的数控车削加工内容；（2）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；（3）工具、夹具的选择和调整设计；（4）工序、工步的设计；（5）加工轨迹的计算和优化；（6）数控车削加工程序的编写、校验与修改；4、进度
3、安排（1）绘制零件图 1周（2）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析 1周（3）工具、夹具的选择和调整设计 1周（4）数控车削加工程序的编写、校验与修改 1周目录摘要11 前言12 数控车削加工工艺分析23 零件分析3 3.1零件的特征3 3.2配合件加工工艺分析44 零件的加工方案设计5 4.1零件的加工工艺分析5 4.2数值计算6 4.3工件参考程序65 结论116 参考文献117 致谢12 组合件数控车工艺设计与编程作 者：刘杜潮指导老师：刘存山（东莞职业技术学院11级机械制造与自动化2班，东莞523320）摘 要：数控加工零件已得到广泛应用，其加工范围广大是众所周知的，为提高加工效率和工
4、件质量，正确选择数控编程技术、刀具材料、装夹方法、夹具选用和数控加工参数进行优选至关重要。本文介绍了数控车床零件的加工方法和工艺分析。数控车削加工是指在数控车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总称，工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。认真而详细地进行数控车削加工工艺分析是编制出一个合理的、实用的加工程序的基础。最后以一零件加工为例对详细阐明数控和加工方案的工艺分析方法。关键词：数控车
5、床； 车削加工； 工艺分析 1前言数控车床又称为CNC（computer numerical control）车床，即用计算机数字控制的车床，是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面：（1）选择并确定零件的数控车削加工内容；（2）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；（3）工具、夹具的选择和调整设计；（4）工序、工步的设计；（5）加工轨迹的计算和优化；（6）数控车削加工程序的编写、校验与修改；（7）首件试加工与现场问题的处理；（8）编制数控
6、加工工艺技术文件；数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。2数控车削加工工艺分析工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺，确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数控车床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路
7、线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。（1）零件图分析：零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。尺寸标注方法分析零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。轮廓几何要素分析在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有
8、几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。精度和技术要求分析对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，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。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。（2）夹具和刀具的选择：工件的装夹与定位
9、数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择 。刀具选择刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形状允许的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。3 零件图纸分析3.1 零件的特征如图（图一、图二，三）示，工件毛坯尺寸为
10、直径50mm x 105mm，共2件，材料为45号钢，完成组合件中零件一、零件二、零件三的编程与加工，试分析数控车削加工工艺和编制程序。 图一 图二 图三 零件配合件图 3.2 配合件加工工艺分析由图所示组合件总共由三个零件配合而成，由于零件二与零件三的长度尺寸较小，为了加工方便及节约加工时间，将零件二与零件三拼装成一个工件进行加工，只需选择毛坯为直径50x100mm的棒料，而零件一选择另外一件直径50x105mm的毛坯棒料。加工顺序是先加工零件一，再加工零件二与零件三。下面分别经行具体加工方案的设计和程序的编制。4 零件的加工方案设计（以零件一为例）4.1 零件的加工工艺分析该零件在数控车床
11、上用三爪自定心卡盘夹紧定位，加工完工件一端后，需调头装夹。（1）第一次装夹加工工序为：粗加工右边外轮廓（复合循环），留0.2mm精加工余量；精加工右边外轮廓；切外沟槽；车外螺纹M24。（2）第二次装夹加工工序为：粗加工左边椭圆端面；精加工左边椭圆端面。（3）下图分别为工件第一次与第二次装夹加工的走刀路线图。第一次装夹 第二次装夹（4）零件一加工的刀具卡（下表1）： 表1 刀架的装夹与参数序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面备注1T010193度粗精外圆刀0.4mm1外表面、端面2T020260度外螺纹车刀0.4mm1外螺纹3T0303B=3mm切断刀0.3mm1切断、切槽4直径28mm
12、麻花钻（5）加工工序操作清单（下表2）： 表2 加工指令与参数操作序号工步内容G功能T刀具切削用量转速S（n）（r/min）进给速度F（mm/r）切削深度（mm）主程序1夹住棒料一头，留出长度大约75mm，调用主程序1（o0001）加工1自右向左粗车端面，外圆表面G71T0101600602自右向左精车端面，外圆表面G70T0101900103切外沟槽G01T0303300104车螺纹G92T02023005切断G01T03033006检测，校核主程序2工件调头，调用主程序2（o0002）加工1自右向左加工椭圆端面G01T01018002加工直径48表面G01T01018003检测，校核4.2
13、 数值计算（1）设定程序原点，以工件右端面与轴线的交点为程序原点建立工件坐标系；（2）计算各节点位置坐标值；（3）螺纹加工前轴径的大小D=24-0.2=23.8；（4）当螺纹P=2时，差表得牙深h=1.299，则小径尺寸为21.4，分5次进给的吃刀量分别为0.9、0.6、0.4、0.1。4.3 工件参考程序（如下表）程序号o0001序号程序简要说明N1G00 X150 Z150建立工件坐标系N2M03 S600 T0101主轴正转，选择1号外圆刀N3G00 X48 Z2快速定位，距端面2mm处N4G71 U2 R0.5采用复合循环粗加工外轮廓N5G71 P6 Q17 W0.2 F60N6G01
14、 X0 Z0刀具对齐端面N7X21加工端面N8X23.8 Z-1.5加工倒角C1.5N9Z-21加工直径24mm外圆N10X28 Z-33 R2加工锥形表面N11X34 Z-43N12X38平端面N13X40 Z-44加工倒角C1N14Z-58加工直径40mm外圆N15X46平端面N16X48 Z-59加工倒角C1N17Z-98加工直径48mm外圆N18G00 X150 Z150 M05返回换刀点，停主轴N19M00程序暂停N20M03 S900 T0101换转速，主轴正转N21G70 P6 Q17调用精加工循环N22G00 X150 Z150 M05返回换刀点，停主轴N23M00程序暂停N2
15、4M03 S300 T0303换转速，主轴正转，换切槽刀N25G00 X26 Z-21快速定位N26G01 X20 F40切直径20mm的槽N27X24 F80N28W1.5 F50N29X21 W-1.5N30G00 X150 Z150 M05 T0300返回换刀点，停主轴，取消刀补N31M00程序暂停N32M03 S300 T0202换转速，主轴正转，换螺纹刀N33G00 X28 Z2快速定位至循环起点N34G92 X23.1 Z-19 F2加工螺纹N35X22.5N36X21.9N37X21.5N38X21.4N39G00 X150 Z150 M05返回换刀点，停主轴N40M00程序暂停
16、N41M03 S300 T0303换转速，主轴正转，换切断刀N42G00 X50 Z-101快速定位至切断起点N43G01 X0 F20切断N44G00 X50径向退后N45G00 X150 Z150 M05返回换刀点，停主轴N46T01001号基准刀返回，取消刀补N47M30程序停止工件调头装夹，车椭圆轮廓程序号o0002-主程序2N1G00 X150 Z150建立工件坐标系N2M03 S800 T0101主轴正转，选择1号外圆刀N3G73 U3 R3采用封闭轮廓循环指令粗加工外轮廓N4G73 P5 Q17 U0.5 W0 F60N5G00 X0 Z2加工椭圆表面N6G01 Z0N7#1=0
17、N8#2=0.1N9WHIE#1GT-90 DO1N10#3=40Sin#1N11#4=-(30-30Cos#1)N12G01 X#3 Z#4 F50N13#1=#1+#2N14END1椭圆表面加工完N15X46平端面N16X48 Z-31倒角C1N17Z-35车直径48mm外圆N18G00 X150 Z150 M05返回刀具起点，停主轴N19M00程序暂停N20M03 S900 T0101换转速，主轴正转N21G70 P5 Q17精加工椭圆表面N22G00 X150 Z150 M05返回刀具起点，停主轴N23T01001号基准刀返回，取消刀补N24M30程序停止N64M30程序停止 5. 结
18、论随着UG、MasterCAM、CAXA等先进的CADCAM软件的普及，为了提高零件的质量，精度和生产效率，根据拟定数控加工的步骤，选择加工刀具，数控加工参数，编制加工程序，是现代模具设计和数控加工的核心技术。合理选择刀具材料、切削用量和切削液，可以提高不锈钢切削加工的生产效率和加工工件质量。 因此掌握数控加工技术非常必要。本次设计通过对零件的加工工艺分析、数值计算和程序设计等环节使自己对数控车床零件加工及工艺设计有了更清晰的认识。 参考文献1 嵇宁，数控加工编程与操作，高等教育出版社，20082 赵长明，数控加工工艺及设备，北京：高等教育出版社，20033 夏凤芳，数控机床，北京：高等教育出
19、版社，20054 詹华西，数控加工与编程，西安：西安电子科技大学出版社，20045 袁哲俊，金属切削刀具，上海：上海科学技术出版社，19936 蔡兰，数控加工工艺学，化学工业出版社，20057 王爱玲，数控机床加工工艺，北京：机械工业出版社，20068 刘靖华，数控加工技术，高等教育出版社，20039陈志雄，数控机床与数控编程技术，电子工业出版社，200310 王卫兵，数控编程100例，北京：机械工业出版社，200611 徐宏海，数控加工工艺，化学工业出版社，200412 武汉华中数控系统有限公司，华中数控车床操作说明书；13 陈海舟，数控铣削加工宏程序及应用实例，北京：机械工业出版社，200
20、6致 谢这次毕业设计在我自己的努力和老师的辛勤指导下，经过一系列的工作终于完成了。通过此次设计使我感悟到了毕业设计的重要性和必要性，为我们能够更好地迈入工作岗位做了充分的准备，是我由学生向技术人员转变的重要过渡，所以我十分重视学校给我提供的这次学习和锻炼的机会。在毕业设计规定的时间内，我做了大量的调查和研究，收集了较大的技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了毕业设计当中，并在设计中进行了广泛的比例分析，研究和知道老师的耐心帮助下逐渐得到了解决，我学到了许多课本上没有学到的知识，把课本上的理论知识比较充分的运用到实践中，增强了对理论知识的理解和比较全面的掌握。在综合训练中验证了自己所学到的专业知识，从而把理性的认识与感性的认识有机的结合起来，加深了对基础知识的掌握和对自己即将从事的工作进一步认识。 这次的综合训练学习，从总体上锻炼了自己动手动脑能力，提高了业务技能，从而把数控和机制工艺的知识结合起来；更有效地提高对数控专业的知识结合起来；更有效地提高对数控专业的认识和理解。由于经验欠缺，不妥之处，恳请各位老师海涵并与予指正，以便于我以后更好的学习和工作，感谢老师给予我的指导。
