轴类零件的数控加工工艺设计与编程.docx

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轴类零件的数控加工工艺设计与编程

本科毕业设计（论文）

题目：

轴类零件的数控加工工艺设计与编程

系别：

机电信息系

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

学生：

学号：

指导教师：

2013年5月

轴类零件的数控加工工艺与编程

摘要

本次设计是根据被加工轴的技术要求和年生产量，进行机械加工工艺设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。

主要工作包括绘制毛坯图、零件图、夹具总的设计图。

了解零件的结构特点和技术要求；根据生产类型和生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的加工工艺规程；选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量额定工时；填写加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计制定选定的加工工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。

关键词：

轴;加工工艺;夹具;编程

AxialpartsofNumericalControlMachiningProcessPlanningandProgramming

Abstract

Thedesignisbasedontheshaftbyprocessingtechnicalrequirementsandproduction,machiningprocessdesign,thenuseoffixturedesignofthebasicprinciplesandmethods,formulatefixturedesign,completiontongsstructuredesign.Themainworkofdrawingablankdrawing,general,fixturedesign,understandingofthestructurecharacteristicsofthesparepartsandtechnicalrequirements;accordingtothetypeofproductionandproductionconditions,partsoftheanalysisofstructureandprocess;Theroughdeterminethetypeandmethodofmanufacture;makepartsoftheprocessingorderoftheprocesses;selectionofequipmentandprocessingequipment,todeterminetheprocessofmachiningallowanceandprocessdimensions,calculationoftheprocessofcuttingamountandindustrialdesignnorm;Fillinmachiningprocesscard,machiningprocesscardandprocesscard;designofselectedprocessingproceduresforthefixture,drawingassemblyassemblydrawingandthemainpartsofthemap.

KeyWords:

shaft;processing;technology;fixture;programming

符号表

——机动时间

——辅助时间

——基本时间

——切削速度

——背吃刀量

——进给量

——进给次数

——机床主轴转速

——切削加工长度

——刀具切入长度

——刀具切出长度

——刀具或工作台行程长度

——工件刀具直径

目录

摘要I

AbstractII

符号表

1绪论1

1.1研究背景和意义1

1.2设计目的2

1.3研究现状2

1.4研究内容4

2零件加工工艺分析5

2.1零件结构工艺性分析5

2.1.1零件图纸工艺分析5

2.1.2零件结构分析6

2.2零件技术要求分析6

2.3确定毛坯材料和制造形式6

2.3.1材料分析7

2.3.2毛坯分析7

2.4零件设备选择7

2.5基面选择8

2.5.1粗基准选择8

2.5.2精基准选择8

2.6确定走刀顺序和路线9

2.6.1基面先行9

2.6.2确定工序尺寸10

2.7确定切削用量及基本工时11

2.8刀具及量具选择17

2.8.1刀具选择18

2.8.2量具选择19

3专用夹具设计20

3.1设计主旨20

3.2确定夹具结构设计方案20

3.2.1数控车床常用装夹方式20

3.2.2确定合理装夹方式20

3.2.3钻孔专用夹具设计21

4数控加工程序编程及仿真23

4.1数控加工特点23

4.2数控编程分类23

4.2.1手工编程23

4.2.2自动编程23

4.3确定编程坐标系及编程原点23

4.4数值计算24

4.4.1R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算24

4.4.2圆锥大端直径计算24

4.4.3螺纹尺寸计算25

4.5程序编程25

4.5.1左端25

4.5.2右端26

4.6MasterCAM仿真27

4.6.1建立模型27

4.6.2工件及刀具设置28

4.6.3实体加工模拟过程28

5结论32

参考文献33

致谢34

毕业设计（论文）知识产权声明35

毕业设计（论文）独创性声明36

附录1MasterCAM仿真程序代码37

设计图纸和说明书联系QQ2576636538

3专用夹具的设计

3.1设计主旨

一个零件的机械制造工艺系统由机床、工件、刀具和夹具组成。

机床夹具

的用以装夹工件的一种特殊装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中这个位置不发生变化，工件夹具的设计在机械加工中占有很重要的地位，尤其是在成批生产时更是大量采用机床夹具，它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对机床或刀具获得正确的位置。

机床夹具的好坏直接影响工件加工表面的形状位置精度。

因此工件夹具设计是装配设计中的一项重要工作。

工件夹具的功用一般为：

保证加工质量；提高生产率，降低成本；平衡各工序时间，以便组织流水生产。

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。

3.2确定夹具结构设计方案

3.2.1数控车床常用装夹方式

a.在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。

该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。

b.在两顶尖之间装夹对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖。

该装夹方式适用于多序加工或精加工。

c.用卡盘和顶尖装夹当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。

这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。

d.用心轴装夹当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。

这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准。

3.2.2确定合理装夹方式

装夹方法：

先用三爪自定心卡盘夹住右端，加工左端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘夹住工件右端，在加工到工件精度要求。

使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将

机床的限位距离考虑进去）。

零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到左端的

38mm*35mm的台阶可以用来装夹，因此先加工左端，然后调头夹住

38mm*35mm的台阶加工右端。

3.2.3钻孔专用夹具设计

在加工左端面孔的时候因为有位置要求和大小要求,如果单独每次零件都来定位装夹的话,大大增加了加工时间,增大了制造成本。

所以可以对这个孔的加工设计一个专用夹具来进行快速装夹和快速定位,从而达到降低生产,提高生产效益。

夹具结构简图如下图示：

图2.3钻孔专用夹具主视图

1.V形块2.手柄3.定向键4.夹具体5.螺钉6.钻模板

7.钻套螺钉8.衬套9.可换钻套10.工件11.支承套

图2.4

钻孔专用夹具俯视图

4数控加工程序编程及仿真

4.1数控加工特点

a.采用数控机床加工

零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。

b.数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。

c.采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高2～3倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。

d.可以实现一机多用。

e.采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。

4.2数控编程分类

数控编程

一般分为两种：

一种是手工编程，另一种是自动编程。

4.2.1手工编程

由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序的输入和检验都是由工人完成的。

特点：

对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济，及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的无法编程序。

4.2.2自动编程

用计算机编制数控加工程序的过程。

特点：

计算机自动识图编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确编程来完成的。

4.3确定编程坐标系及编程原点

数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标系，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。

编程原点也称工件原点，一般用G92或G54-G59（对于数控镗铣床）和G50

（对于数控车床）设置。

根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求。

a.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单；

b.编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置；

c.引起的加工误差小；

d.一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处。

4.4数值计算

4.4.1R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算

作辅助线如下图所示，两三角形为相似三角形，运用相似三角形对应边成比例求未知边。

图4.1圆弧辅助线

将AC=26mm、CB=6.923mm代入AC²=AB²-CB²，得出AC=25.601mm。

因相似三角形对应边成比例，故DF/AC=DB/AB，将DB=6mm、AB=26mm、AC=25.601mm代入，得两段圆弧且点的坐标为（X29.44，Z-25.6）。

4.4.2圆锥大端直径计算

由公式C=D-d∕L

得1/2=D-25/10，即内圆锥的大端直径为D=30mm。