轴类零件的加工及工艺分析毕业设计.doc

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1、 轴类零件的加工及工艺分析设计说明书 前言数控加工是机械制造中的先进的加工技术是一种高效率，高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应了现代化生产的需要，制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，其核心技术是数控技术，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它的出现及所带来的巨大利益，已引起了世界各国技术与工业界的普遍重视，目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，随着数控加工的日益普及，越来越多的数控机床用户感到，数控加工工艺掌握的水平是制约手工编程与CAD/CAM集成化自动编

2、程质量的关键因素。数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量发挥数控机床的前提条件，从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在介绍数控加工切削基础，数控机床刀具的选用，数控加工的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识的基础上，分析了数控车削的加工工艺。课程设计分工名单：曹阳 ：说明书的汇总与制作（前言、第一章、小结）赵志城：零件数控仿真、生成NC代码程序及单说明（二、四、五章）郭川 ： PPT幻灯片的制作雷路 ：零件工艺分析与加工工艺卡片的制作（第三章）目录前言第一章 设计概要. 1第一节 设计题目及目的 1第二节 选用设计软件.

3、1第二章 实体设计.2第一节 CAXA平面图的绘制.2第二节 零件实体的构造. 4第三章 工艺分析.7第一节 零件工艺分析. 8第二节 刀具的选择. 9第三节 刀具卡片.10第四节 确立工件的定位与夹具方案.10第五节 确定走刀顺序和路线.11第六节 切削用量的选择.15第七节 数控加工工艺文件的填写.16第八节 保证加工精度的方法17第四章 数控加工程序18第五章 零件仿真加工23第一节 仿真软件简介. 23第二节 仿真加工过程 25结论 30参考文献.31摘要：本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，

4、根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。关键字：刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。30 第一章 设计概要第一节 设计题目及目的设计题目：轴类零件的加工及工艺分析设计目的：本次毕业综合实训实践项目为轴类零件的加

5、工及工艺 分析，用所学理论知识和实际操作知识，在工作中分析问题、解决实际问题的能力同时达到对我们基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、及其加工精度、刀具机床的选用、刀具补偿，工件的定位与装夹的分析等。同时提高我们编写技术文件、编写数控程序、仿真数控机床操作的独立工作能力。第二节 选用设计软件本课题二维图选用：CAXA电子图表 实体图选用：CAXA制造工程师2008 仿真加工用:斯沃仿真软件第二章 实体设计 第一节 CAXA平面图的绘制1. 软件简介我们采用CAXA电子图版2007绘制，CAXA电子图板200

6、7打造了全新软件开发平台，多文档、多标准以及交互方式上带来全新体验，而且在系统综合性能方面进行了充分改进和优化，对于文件特别是大图的打开、存储、显示、拾取等操作的运行速度均提升100%以上，Undo/Redo性能提升了十倍以上，动态导航、智能捕捉、编辑修改等处理速度的提升，给用户的设计绘图工作带来流畅、自如的感受。而且依据中国机械设计的国家标准和使用习惯，提供专业绘图工具盒辅助设计工具，通过简单的绘图操作将新品研发、改型设计等工作迅速完成，提升工程师专业设计能力。2. 软件界面介绍CAXA电子图版工作界面3.利用该软件作此图的平面图 第二节 零件实体 一、零件主体的实体化我们这里使用CAXA数

7、控车2008来进行实体，首先选择工作界面，打开软件后，点击软件的左下角的命令，然后出现一个界面如下 然后右键点击平面XY，创建草图，绘制如下图的封闭图形完成上图之后，点击菜单栏里的 按钮，完成实体创建。如下图： 二、在右端创建螺纹利用公式曲线来创建螺纹，点击 按钮，出现如下图所示的界面 将参数X=12*sin(t)Y=12*cos(t)Z=0.239*t设置好之后点击按钮，完成如图的曲线，单击，在曲线的一端创建一个平面，在此平面内绘制一个等边三角形，如图：，退出草绘，选择导动除料，完成实体创建，如下图：至此，整个零件的实体完成。 第三章 工艺分析工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重

8、要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件应充分。识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合理性，所以我们要保证良好的零件结构。工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。编制

9、加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。 第一节 零件工艺分析零件结构分析1.如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为60mm*122mm零件技术要求分析小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸60mm*122mm。加工难点及处理方案分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有

10、内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案：1. 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。2. 在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工-超精加工方案。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度第二节 刀具选择数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是

11、：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻 ；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。综上所诉：本零件的加工(1) 选用5mm中心钻钻削中心孔。用20的钻头加工左端的孔(2) 粗车及平端面选用

12、90硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr=35。(3) 为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.150.2mm 。第三节 刀具卡片第四节 确定工件的定位与装夹方案 在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素： 1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力由足够的刚度；工件的定位与基准应

13、与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。 由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.1000）处。第五节 切削加工顺序的安排：先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主

14、要表面的半精加工之后，精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工综上所诉：此零件的的加工顺序如下：1.先进行右端部分的加工，右端部分首先加工主轮廓走刀路线如下圆弧段加工切槽螺纹加工2.调头加工，调头之后的加工在分成3部首先加工外轮廓，走刀路线如下：钻孔：钻一个20深

15、度为29的孔加工左端部分的内轮廓，走刀图如下以上为整个零件的加工路线第六节 切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000 r/min，由公式计算得：切削速度v粗加工：v=150(m/min) 精加工：

16、v=188(m/min)第七节 数控加工工艺文件的填写1.工艺过程卡片2.机械加工工序卡片 第八节 保证加工精度的方法为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。一、刀具半径的选定 1.刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。 2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。二、采用合适的切削液1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。2.非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润

17、滑作用。3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。故本设计加工时采用水溶液进行冷却。 第4章 数控加工程序本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示左端部分的程序O1234T0404M03 S1200M08 F1500G00 X77.917 Z13.100 G00 Z6.549 G00 X71.414 G01 X61.014 F5.000 G01 X59.600 Z5.841 G01 Z-14.200 F10.000 X60.000 G01 X61.414 Z-13.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G

18、01 X60.014 F5.000 G01 X58.600 Z5.841 G01 Z-14.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-13.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X59.014 F5.000 G01 X57.600 Z5.841 G01 Z-15.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X58.014 F5.000 G01 X56.600 Z5.841 G01 Z-15.700 F10.

19、000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X57.014 F5.000 G01 X55.600 Z5.841 G01 Z-16.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X56.014 F5.000 G01 X54.600 Z5.841 G01 Z-16.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.993 F20.000 G01 X71.4

20、14 G00 Z6.549 G01 X55.014 F5.000 G01 X53.600 Z5.841 G01 Z-17.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X54.014 F5.000 G01 X52.600 Z5.841 G01 Z-17.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.800 G01

21、X51.600 F10.000 G01 Z-18.200 G01 X59.600 G01 Z-36.000 G01 X61.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.014 G00 Z6.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.300 G01 X50.600 F10.000 G01 Z-18.700 G01 X58.600 G01 Z-36.000 G01 X60.014 Z-35.293 F20.000 G01 X70.014 G00 Z5.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.800 G01 X49.600

22、F10.000 G01 Z-19.200 G01 X57.600 G01 Z-36.000 G01 X59.014 Z-35.293 F20.000 G01 X69.014 G00 Z5.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.300 G01 X48.600 F10.000 G01 Z-19.700 G01 X56.600 G01 Z-36.000 G01 X58.014 Z-35.293 F20.000 G01 X68.014 G00 Z4.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.800 G01 X47.600 F10.000

23、G01 Z-20.200 G01 X55.600 G01 Z-36.000 G01 X57.014 Z-35.293 F20.000 G01 X67.014 G00 Z4.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.300 G01 X46.600 F10.000 G01 Z-20.700 G01 X54.600 G01 Z-36.000 G01 X56.014 Z-35.293 F20.000 G01 X66.014 G00 Z3.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.800 G01 X45.600 F10.000 G01 Z-21

24、.200 G01 X53.600 G01 Z-36.000 G01 X55.014 Z-35.293 F20.000 G01 X65.014 G00 Z3.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.300 G01 X44.600 F10.000 G01 Z-21.700 G01 X52.600 G01 Z-36.000 G01 X54.014 Z-35.293 F20.000 G01 X64.014 G00 Z2.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.800 G01 X43.600 F10.000 G01 Z-22.200 G01

25、 X51.600 G01 Z-36.000 G01 X53.014 Z-35.293 F20.000 G01 X63.014 G00 Z2.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.300 G01 X42.600 F10.000 G01 Z-22.700 G01 X50.600 G01 Z-36.000 G01 X52.014 Z-35.293 F20.000 G01 X62.014 G00 Z1.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.800 G01 X41.600 F10.000 G01 Z-23.200 G01 X49.600

26、 G01 Z-36.000 G01 X51.014 Z-35.293 F20.000 G01 X61.014 G00 Z1.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.300 G01 X40.600 F10.000 G01 Z-23.700 G01 X48.600 G01 Z-36.000 G01 X50.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.414 G00 X77.917 G00 Z13.100 G00 X100 Z100T0404M03 S1200G00 X70.318 Z11.144 G00 Z0.707 G00 X59.414 G01 X

27、-1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.000 G01 X40.000 F10.000 G01 Z-24.000 G01 X48.000 G01 Z-36.000 G01 X49.414 Z-35.293 F20.000 G01 X59.414 G00 X70.318 G00 Z11.144 G00 X100 Z100T0505M3S500G0X20.Z20G0X0.Z5.G99G1Z-32.F0.1G0Z5.X100.Z100.G0 T0606G97 S3600 M03G0 X21.92 Z2.5 M8G50 S3600G96 S330G99 G1 Z-23.8 F.2X20

28、.X17.172 Z-22.386G0 Z2.5X23.84G1 Z-23.8X21.52X18.692 Z-22.386G0 Z2.5X25.76G1 Z-14.341X24.6 Z-15.965Z-23.8X23.44X20.612 Z-22.386G0 Z2.5X27.68G1 Z-11.653X25.36 Z-14.901X22.532 Z-13.487G0 Z2.5X29.6G1 Z-8.965X27.28 Z-12.213X24.452 Z-10.799G0 X19.5Z2.X30.G1 Z0.Z-9.X25. Z-16.Z-24.X20.X17.172 Z-22.586G0Z2.

29、M9G28 U0. W0. M05T0606M30 第五章 零件仿真加工第一节、仿真软件介绍1. 软件简介市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。具有FANUC、SIEMENS(SINUMERIK)、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、

30、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、 江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件2.斯沃界面打开软件，选择GSK980TD工作界面第二节 仿真加工过程（一）第一段加工1.装入刀具2.设置毛胚，3.对刀，输入刀补4.开始加工第一段加工完成（二）第二段加工1.调头加工另一端，因为有内部轮廓的加工，我们这里

31、选择透明模式，便于观察,对刀方式和第一段方法相同车外轮廓钻孔 钻一个20深度为29的孔完成内轮廓加工 至此整个零件仿真加工完成结论通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。 结论总结如下：1. 对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。2 在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。3. 有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑

32、到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。致谢 非常感谢各位指导老师，没有你们交给我们知识，我们是不可能完成这项毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能，从而让我们在这个社会上更好的立足，让我们的人生更加丰富多彩，在这里我们全组成员（曹阳，赵志城，雷露，郭川）向你们致敬！参考文献：1陈洪涛. 数控加工工艺与编程. 高等教育出版社，20032罗学科. 数控机床编程与操作实训. 北京化学工业出版社，20023李佳. 数控机床及应用. 北京清华大学出版社，20014姜爱国. 数控机床技能数实训. 北京理工大学出版社，20065汪建安. CAXA自动编程与训练 化学工业出版社 20086 钟日铭. CAXA实体设计2009基础教程 清华大学出版社2009