椭圆手柄的加工工艺设计毕业设计说明书.docx
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椭圆手柄的加工工艺设计毕业设计说明书
毕业设计说明书
题目椭圆手柄的加工工艺设计
专业数控技术
班级
学生姓名
指导教师
2011年11月2日
目录
一绪论
（一）数控加工技术概况
（二）毕业设计前言
二毕业设计任务
三二维图
四三维图
五椭圆手柄加工工艺设计
（一）零件图分析
（二）结构分析
（三）尺寸分析
六确定毛坯及材料
（一）确定材料
（二）确定毛坯
七工序内容拟定
（一）机床的选定
（二）手工编程
八工艺路线设计.....................................................
九切削用量的选择
（一）切削速度
（二）背吃刀量的确定
十刀具选择
（一）影响数控刀具选择的因素
（二）数控刀具的性能要求
（三）刀具的选择方法
十一粗精基准的选择.................................................
（一）粗基准选择...........................................
（二）精基准选择............................................
十二数控加工走刀路线图卡
十三机械加工工艺卡
十四机械加工工序卡
十五数控仿真报告
十六设计小结
十七参考文献
十八附录
附录一：
综合工艺过程卡
附录二：
机械加工工艺卡
附录三：
机械加工工序卡..............................................
附录四：
三维立体图
附录五：
二维立体图…………………………………………………………………
附录六：
数控刀具卡………………………………………………………………….
一绪论
毕业设计是大学教学的最后一个环节，旨在考查学生对理论知识的综合运用的能力，加深学生对专业知识的理解，启发学生设计创造思维，提高学生分析、解决问题的能力，增强学生在机械制造方面的实践能力，加强学生对语言的逻辑组织能力。
毕业设计也是对大学生在校三年知识的一个较为全面的考核。
本次毕业设计是在我们学完《机械制造基础》、《机械制造工艺学》、《金属切削机床与夹具》、《机械制图》等主要专业课程的前提下，应用所学的基础知识、专业知识与技能，在指导老师的指导下，小组独立分析和解决轴的加工工艺规程以及编程设计
通过毕业设计，提高解决实际问题的能力，巩固、深化所学的知识与技能；学会调查研究，收集资料，熟悉有关技术文件，正确运用国家标准、手册、资料等工具书进行机械零件设计和加工（如工艺分析，毛坯设计，编程等）、编写技术文件，提高独立工作能力。
在设计中培养理论联系实际，建立正确的科学思想，认真负责、实事求是的科学态度和严谨求实作风，为毕业后工作打下一个良好的基础。
（一）数控加工技术概况
数字控制简称数控，是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信号对机械设备的运动及加工过程进行控制的一种方法，它所控制的一般是位置、角度、速度等机械量，也可以控制温度、压力、流量等物理量。
一般而言，数控加工技术涉及数控机床加工工艺与编程技术两个方面。
零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节。
对于产品质量的控制有着重要的作用。
数控编程所追求的目标是如何更有效地获得满足各种零件加工要求的高质量数控加工程序，以便充分发挥数控机床的性能，获得更高的加工效率和质量。
数控加工具有自动化程度高、加工复杂形状零件的能力、生产准备周期短、加工精度高、质量稳定、生产效率高等优点。
数控加工是一种可编程的柔性加工方法，但其设备费用相对较高，数控加工是根据被加工零件的图样和要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。
数控加工目前主要应用于加工：
零件形状比较复杂，加工精度要求高或用数学方法定义的复杂曲线、曲面轮廓；公差带小、互换性高、要求精确复制的零件；用通用机床加工时要求设计制造复杂的专用工装或需很长调整时间的零件；价值高和小批量生产的零件。
目前的数控加工主要应用于常规零件和复杂零件的加工。
数控加工中心铣削是数控加工中应用最多的方法之一，其具有加工精度高，能做直线和圆弧插补以及加工中能进行自动变速等特点，适合于轮廓较复杂的各类零件，精度要求高的各类零件，表面粗糙度高带横向加工的各类零件。
数控机床的加工原理可简要概述为：
在数控机床上加工零件时，要是想根据零件的加工图样的要求确定零件的工艺过程、工艺参数和刀具参数，再按规定编写零件数控加工程序，然后通过手动数据输入方式或计算机通信等方式将数控加工程序送到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过分析处理与计算后发出相应的指令，通过伺服系统使机床按预定的轨迹运动，从而控制机床进行零件的自动加工。
数控加工原理及加工过程：
零件图→阅读零件图→工艺分析→制定工艺→数控编程→程序传输→数控机床
数控编程的内容包括：
分析零件图，确定工艺过程；数学处理；编写程序单；制作程序戒指并输入程序信息；程序校验和试切削。
当前，世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下方面：
高速、高效化、高精度化、高可靠性、模块化、高柔性化、复合化、出现新一代数控加工工艺与装备。
（二）毕业设计前言
为了对大学三年来所学的知识总结，也为了我们将来工作的需要，在临近毕业之时对知识做一个系统的规划。
我所选择的课题是“椭圆手柄的加工工艺设计”，因为该课题涉及的内容包含我们在大学三年来所有所学的知识。
这样不仅可以检验自己对所学知识掌握的程度，也是在温故所学提升能力。
在学校我们的实践机会很多，但是理论基础有些不足，因此我们要通过此次课题研究来实现理论实践相结合的目的，相信这对我们高职生来说很重要。
我所选的这个课题主要的加工工具是数控车床，所以我们必须要知道选择那种数控车床精度高，而且经济实惠。
因为我们所接触机械设备很少，再加上操作难度关系，我选择华中世纪新数控系统，这样方便我们编程和操作。
再次是对课题的研究画出二维图，三维图以确定毛坯尺寸，毛坯材料，材料的性质，加工工艺，加工工序，编制加工程序，确定重点，难点及可能遇到的问题。
通过对这些的了解我们就能很好对所学知识加以总结并巩固提升，并且可以顺利的完成课题的要求。
毕业设计任务书
课题名称零件机加工工艺及数控编程
学生姓名
专业数控技术
班级
时间
指导教师
2011年9月10日
课题
名称
零件机加工工艺及数控编程
任务与要求
二.设计要求：
1、完成零件二维和三维造型，对零件进行加工工艺分析，合理确定加工方法，制定装夹方案，选择刀具和加工用量，拟订加工工艺规程，填写零件数控加工工艺卡或CAM加工参数表，数控加工刀具卡.建立加工坐标系，编写或生成加工程序，进行零件加工或仿真。
2、设计说明书一份，篇幅应在5000字左右；内容包括上述全部的设计过程，及相应的设计图纸、表格、仿真截图等。
3、说明书按照系里的统一格式要求排版，用A4纸打印。
除纸质文件外，还上交同内容的电子文档（word）一份，文档中采用的图形文件、NC文件另外再单独保存在一个文件夹中。
4、各小组分工合作抓紧时间进行毕业设计工作。
根据进程安排，每阶段的工作要及时和老师联系，以保证毕业设计的顺利进行。
全部工作在11月15日之前完成。
零件图：
（附件）
设计任务与安排
设计任务与安排：
1、布置任务
2、上机绘出二维图，标注尺寸和技术要求（使用CAD或CAD/CAM软件完成）并绘出和打印三维立体图
3、零件图工艺分析
4、确定加工顺序
5、选择加工用刀具
6、合理选择切削用量
7、拟定数控车削卡片加工工序
8、根据加工工序步骤编写加工程序（手工编程．自动编程均可）
9、完成工件的加工和数控仿真加工
10、编写整理毕业设计说明书
11、答辩
涉及的主要知识
工业造型设计、机械制造基础、金属工艺学、AUTOCAD、Mastercam、Pro/e、UG及数控加工编程与操作
参考文献
1.艾兴肖诗刚主编.切削用量简明手册.北京：
机械工业出版社1993
2.余英良主编.数控加工编程及操作.高等教育出版社。
3．部分通过网上资料查得
毕业设计起止时间
2011/09———2012/05
毕业设计说明书基本要求
1、说明书篇幅应在5000字左右；
2、应有与课题相适应的设计图纸及图表，提倡用计算机绘图；
3、说明书统一用A4纸打印；
4、指导教师可依据课题情况另提具体要求。
教研室主任审核意见
系部审核意见
备注
毕业设计任务书是学生展开毕业设计的基本依据。
指导教师在毕业设计开始时应向学生下达毕业设计任务书，并将毕业设计任务书存档系部。
毕业设计开题报告
题目椭圆手柄加工工艺设计及编程
专业数控技术
班级
学生姓名
指导教师
2011年9月25日
毕业设计开题报告书
机械制造工程系数控技术专业
学生姓名
班级
学号
课题名称
椭圆手柄加工工艺设计
课题
准备
情况
为了好的运用大学所学的专业知识，同时也为了检验自己对所学知识的掌握程度，因此我选择了与专业密切相关的课题——椭圆手柄加工工艺设计
为了课题的顺利有效开展，必要的准备工作死不可少的。
首先，课题必备的资料要求，包括《机床夹具设计手册》、《机械制造工艺设计简明手册》等；其次，课题所需要的制图软件和仿真软件，CAD\Mastercam.、斯沃数控仿真软件等；最后就是确定加工此零件所用的机床——华中数控车床
现在，数控技术也叫计算机数控技术（CNC，ComputeNumericalControl），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。
本课题的设计是综合运用《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程与加工》、《公差配合与测量技术》、《机械制图》、《CAD/CAM等技术》等课程的学习内容，进行的一个重要的实践应用环节。
通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。
要完成好这次设计任务，我们必需做到以下几点：
阅读任务书，明确设计任务及要求；合理选择材料、刀具、夹具、加工路线。
通过这次设计来巩固自己的专业理论知识，熟练掌握查阅资料的能力，提高自己的动手设计能力，为以后的工作打下坚定的基础。
思
路
和
方
法
思路
1．全面考虑机械零部件的强度、刚度、工艺性、经济性和维护等要求。
保证零部件尺寸，除去考虑它的强度、刚度外，还应该综合考虑零件本身及整体部件的工艺要求，经济性要求，使用要求等，才能确定
2.设计时应尽量使用国家标准、规范设计，这样有利于零件的互换性和工艺性，同时也可以减少设计的工作量，节约设计时间，对于国家标准或部门规范，应积极遵守
3．设计时尽量做到独立思考，独立完成设计任务书，当然我们也可以查阅相关资料，对一些好的方法我们可以借鉴，但不能全部抄袭，要做到一些创新，这样才有利于提高，学习到更多的知识
方法
1.分析零件图，定毛坯尺寸材料和加工工艺
2.上机绘出二维图，标注尺寸和技术要求（使用CAD或CAD/CAM软件完成）并绘出和打印三维立体图
3.编制零件的机械加工工艺卡片
4.数控编程并进行数控仿真加工，生成报告文件
5.加工零件外形
6.编写整理毕业设计说明书
拟重点解
决的问题
1.根据零件的设计要求进行数控编程，编程时要选择好加工路线、刀具号、切削用量并按照数控机床规定的使用功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序；由于编程时会出现太多的不确定因素，因此要根据加工情况合理进行编程加工。
2.刀具、夹具的选择
3.加工工序的安排，工艺的具体分析
4.利用卡盘等夹紧工具对工件进行夹紧。
5.根据工件的表面等要求合理选择基准面。
6.对工件进行数控加工时数控机床出现的一些故障应及时排除。
计
划
进
度
起止日期：
2011年9月20日至2012年5月15日。
分为二个阶段：
1、准备阶段：
（2011年9月20日～2011年10月14日）。
明确毕业设计的具体任务，阅读有关文献，确定毕业设计完成任务所采取的初步方案.并完成开题报告。
2、任务完成阶段（2011年10月14日～2012年15月15日）。
此阶段在指导教师的指导下，具体完成毕业设计的任务，并撰写毕业设计计算说明书。
3．11月16日--11月20日毕业论文答辩
参考文献
《切削用量简明手册》艾兴肖诗刚主编.北京：
机械工业出版社1993
《数控加工工艺与编程》余英良主编.高等教育出版社。
《机械制造工艺》张绪祥主编北京：
机械工业出版社。
《机械设计手册》机械设计手册编委会
《机械制造基础》韩春鸣主编化学工业出版社
《机械设计基础》石固欧主编高等教育出版社
《互换性与测量技术基础》马宵主编机械工业出版社
《机械制图》（第二版）刘力主编高等教育出版社
《机床夹具设计》肖继德陈宁平编（第二版）机械工业出版社
《MastercamX》何满才主编人民邮电出版社
《UG范例教程》【M】，黄贵东主编北京：
清华大学出版社。
指导教师
意见
签名：
年月日
三二维平面图
见附录
四三维图
见附录
五.椭圆手柄加工工艺设计
1.工艺设计零件分析
1.1分析零件画图
首先我们拿到课题后仔细的看一遍，对要加工的零件有个大概的了解，确定绘制的难点，特别是椭圆轮廓，对尺寸也要熟记，还有就是有特殊加工精度的地方也要记得为方便以后的加工工艺做好准备，再就是对有公差地方也要注意，这对以后编制程序的时候主轴的转速，进给量是有帮助的。
做好这些工作之后，我们就开始绘制二维图，我们选用的软件就是我们常用的CAD/CAM软件，这个对我们来说太熟悉了，用起来也方便。
我们选用的Mastercam,三维制图软件CAD、UG及斯沃仿真等。
1.1.1结构分析
该零件属于轴类零件
加工内容包括：
圆柱、椭圆、沟槽、倒角、车螺纹
1.1.2尺寸分析
该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下。
Ф30上偏差0、下偏差-0.084，经查表加工精度等级为IT8
Ф24上偏差0.084、下偏差0，经查表加工精度等级为IT8
其他的加工精度等级为IT14
根据分析，定位销轴的所有表面都可以加工出来，经济性能良好
六．确定毛坯及材料
2.1确定材料
选用45#钢
2.2确定毛坯
毛坯尺寸选用Ф32╳80圆柱体锻件
七．工序内容拟定
（一）机床的选定：
华中数控系统主要性能：
1.选用120MHZ的CAK6136的嵌入式工艺PC。
2.可自由配置各种型号的脉冲接口，模拟接口以交流伺服驱动单元或步进电动机驱动单元。
3.采用国际标准G代码编码与各种流行的CAD/CAM系统兼容，且具有直线、圆弧、螺纹切削、刀具补偿、宏程序等功能。
4.反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能。
5.以国内模块方式提供给用户包含CNC单元、伺服驱动器，交流伺服驱动器和其他选件，如软驱单元，以太网接口，手持单元等。
6.有功能最佳的控制，刀尖圆弧半径补偿，刀具偏置补偿和刀具磨损补偿，丰富的加工图形显示，恒线速切削，车削复合循环，车削固定循环，宏程序等功能。
（二）手工编程
%0001
G54G00X35Z3
T0202
M03S800
G00X0Z3
G01Z-34
G00Z3
X80Z80
T0303
G00X11Z3
G71U2R1P10Q20X-0.5Z-0.1F150
N10G00X28Z1
G01X24Z-1
Z-6
X20
X17Z-7.5
Z-22
N20G00X11
Z3
X80Z80
T0404
G00X15Z3
G01Z-24
X21
Z-22.373
G00X15
Z3
X80Z80
T0505
G00X20Z3
G82X17.8Z-22R-1.5E-1F1.5
X18Z-22
X18.6Z-22
X19.2Z-22
X19.7Z-22
X20Z-22
G00X10
Z3
X80Z80
T0101
G00X28Z1
G01X30Z-1
Z-30
G00Z3
X80Z80
M00
T0101
X36Z2M08
G71U1W1P10Q20E0.05F120
N10X0
G01Z0
#1=0
#2=30
#3=15
WHILE#1LE46.59
#4=#3*SQRT[1-[[#1-30]*[#1-30]]/[#2*#2]]
G01X[2*#4]Z[-#1]F150
#1=#1+0.05
ENDW
G02X30Z-58R16
N20G00X40
Z50X50
G00X50Z50
M05
M30
八工艺路线的设计
1）为了方便装夹我们先加工如上图的左端部分，车外圆、钻孔、镗孔、倒角、割槽以及车内螺纹，然后掉头娤夹再加工右端椭圆及圆弧外形
2）粗加工的被吃刀量为3mm，主轴的转速是800转|分，进给量为200mm|min；精加工x轴方向的加工余量为0.2mm，z轴的精加工余量为0.05mm，主轴的转速1500转|分,进给量为80mm|min。
车内螺纹的转速500转|分。
粗加工的刀具是主偏角为90度的外圆车刀，精加工的刀具为35度菱形外圆车刀
九切削用量的选择
合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
8.1加工条件
工件材料：
45#钢调质处理硬度220-240HB，取220。
机床：
数控车床CA6140。
8.2确定切削深度
粗车外圆，一次走刀，则ap=1mm。
8.3确定进给量
由《切削用量手册》，HT200，刀杆尺160x25,工件最小直径为Ф24mm，则f=0.2-0.3mm/r。
再由《简明手册》表4.2-3查取f=0.22mm/r。
8.4确定切削速度VC
根据《切削用量手册》表1.27查取：
896r/min取900
8.5刀具选择
查《机械制造工艺设计简明手册》选用15高速钢锥柄标准花钻。
8.6切削用量选择：
查《切削用量手册》得：
f=0.70-0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》CK6140车床进给量取f=0.76mm/r。
查《切削用量简明手册》取V=400r/min。
确定切削深度，一次走刀，则ap=1mm。
十刀具选择
（一）影响数控刀具选择的因素
在选择刀具的类型和规格时，主要考虑以下因素的影响：
（1）生产性质。
在这里生产性质指的是零件的批量大小，主要从加工成本上考虑对刀具选择的影响。
例如在大量生产时采用特殊刀具，可能是合算的，而在单件或小批量生产时，选择标准刀具更适合一些。
（2）机床类型完成该工序所用的数控机床对选择的刀具类型（车刀）的影响。
在能够保证工件系统和刀具系统刚性好的条件下，允许采用高生产率的刀具，例如高速切削车刀和大进给量车刀。
（3）数控加工方案。
不同的数控加工方案可以采用不同类型的刀具。
例如孔的加工可以用钻及扩孔钻，也可用钻和镗刀来进行加工。
（4）工件的尺寸及外形。
工件的尺寸及外形也影响刀具类型和规格的选择，例如特型表面要采用特殊的刀具来加工。
（5）加工表面粗糙度。
加工表面粗糙度影响刀具的结构形状和切削用量。
（6）加工精度。
加工精度影响精加工刀具的类型和结构形状，例如孔的最后加工依据孔的精度可用钻、扩孔钻、铰刀或镗刀来加工。
（二）数控刀具的性能要求
由于数控机床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件装夹次数少的特点，对所使用的数控刀具提出了更高的要求。
从刀具性能上讲，数控刀具应高于普通机床所使用的刀具。
选择数控刀具时，首先要应优先选用标准刀具，必要时才可选用各种高效率的复合刀具及特殊的专用刀具。
在选择标准数控刀具时，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等。
在选择数控机床加工刀具时，还应考虑以下几方面的问题：
（1）数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足加工要求，刀具材料应与工件材料相适应。
（2）切削性能好。
为适应刀具在粗加工或对难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量，刀具应具有能够承受高速切削和强力切削的性能。
同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。
（3）精度高。
为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度。
（4）可靠性高。
要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。
（5）耐用度高。
数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数，从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。
（6）断屑及排屑性能好。
数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样能及时由人工处理，切屑易缠绕在刀具和工件上，会损坏刀具和划伤工件已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的安全运行，所以要求刀具具有较好的断屑和排屑性能。
（三）刀具的选择方法
刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。
由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。
这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。
数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。
应考虑以下方面：
（1）根据零件材料的切削性能选择刀具。
如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。
（2）根据零件的加工阶段选择刀具。
即粗加工阶段以去除余量为主，应选择刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以自定义标保证零件的加工精度和产品质量
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