数控技术毕业设计典型套类零件的加工和工艺分析.docx
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数控技术毕业设计典型套类零件的加工和工艺分析
典型套类零件的加工和工艺分析
声明
本人所呈交的典型套类零件的加工和工艺分析，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：
日期：
2010年4月14日
【摘要】
数控机床给机械制造业带来了革命性的变化，它加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。
数控加工则是根据被加工零件的图样和工艺要求,编制出以数码表示的程序,输入到机床的数控装置或控制计算机中,以控制工件和刀具的相对运动使之加工出合格零件的方法。
在数控机床加工之前,要对机床的运动过程,零件的工艺过程,刀具的选择,切削用量和走刀路线等都编入程序。
【关键词】：
数控加工、工艺分析、程序编制
目录
引言1
一、零件图工艺分析2
二、选择设备2
三、确定零件的定位基准和装夹方式2
（一）外轮廓加工2
（二）内孔加工3
四、典型套类零件的数控车削加工工艺3
（一）数控加工工艺分析的重要性3
（二）选择切削用量3
（三）工艺线路的设定3
五、刀具的选择4
（一）刀具的选择原则4
（二）加工零件的刀具卡片4
六、对刀步骤5
（一）外圆刀对刀5
（二）内孔车刀（对刀时必须打好孔）5
（三）内螺纹刀6
（四）切断刀6
七、程序编制6
总结10
参考文献11
谢辞12
引言
从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。
数控加工具有如下特点：
加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。
数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。
数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。
数控技术是工业自动化的一门基础技术,在工业生产中越来越得到广泛的应用。
数控机床问世以来,数控技术大幅度推进了制造技术与制造业的发展,数控技术应用课程在我国已成为各大院校机电类专业的主要专业课程之一。
数控技术是一门综合性专业技术,涉及到设计,工艺,机床,刀具,夹具,材料,数字控制,电机,检测等等。
特别是CAD/CAM一体化技术,FMS,CIMS,它们是集设备,信息,物流与一体的综合的自动化设计与制造系统,而是一门综合设计,工艺,制造及自动控制的多学科交叉型的科学技术。
随着计算机技术的飞速发展和广泛应用,机械制造业正在发生着一场深刻的技术革命,这场革命从根本上改变了生产技术和管理技术,传统的生产设备和方法已逐渐被计算机控制的各种系统所取代,数控加工中心正以其强大的加工功能在现代机械制造业中扮演重要的角色.我国正在成为世界的制造大国,需要大量具备扎实理论基础和实践知识的专门人才,因此,我们不能只满足于现有较低水平的数控技术课程实践现状,需要结合设计自动化,使加工过程自动化在数控技术课程实验中得到更多的体现。
机械制造工艺是研究如何科学的,最优秀的生产和使用各种机械设备,研究在机械制造中优质,高产,低消费的生产和使用机械设备的原理与方法的一门课程。
机械制造过程中所涉及的问题极为广泛,研究机床设备方面能对典型机床的工作原理,传动系统,典型机构,工艺特点,应用范围等技术要求,有一定的应用能力和分析能力,对数控机床较先进设备亦有一定的知识和了解。
在机械制造工艺方面能懂得其基本理论及各类零件的加工方法,能选择毛坯确定加工余量,计算工序间尺寸和公差,能根据图样及生产纲领制定出高产,优质,低消费的零件机械加工工艺规程和部件,设备的装备工艺规程,能对复杂及精度较高的零件,部件在加工中出现的关键问题进行分析提出合理的工艺措施。
一、零件图工艺分析
见图1-1是由内外圆柱面、内螺纹等表面组成的其中有多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。
零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；该零件尺寸标注完整,几何条件充分,各尺寸均未标注有公差,所有表面的表面粗糙度均为Ra3.2μm,尺寸精度和表面质量要求一般。
轮廓描述清楚完整；零件材料为直径20的毛坯；加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。
二、选择设备
图1-1零件图
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用数控机床来操作完成。
选择机床应与所加工的零件相适应，即使机床的精度与加工零件的技术要求相适应，避免盲目加大机床设备规格；机床的主要尺寸规格与加工零件的尺寸大小相适应，即机床的精度与被加工零件在该工序中的加工精度要求相适应。
机床的生产率与被加工零件的生产类型相适应，对于这些小批量生产和模具零件的加工中，应充分利用现有的机床设备，但为保证被加工零件精度要求，对一些重要零件的重要表面，也可选用某些专用机床加工。
根据零件分析本设计用的是：
FANUC-Oi系统CAK6140型落地卧式数控车床。
三、确定零件的定位基准和装夹方式
（一）外轮廓加工
1．定位基准：
确定零件轴线为定位基准；
2．装夹方式：
用三爪自动定心卡盘夹紧.工件装夹、找正仍需遵守普通车床的要求，圆棒料装夹时工件要水平安放，右手拿工件稍作转动，左手配合右手旋紧夹盘扳手，使用校正划针校正工件，经校正后再将工件夹紧，工件找正工作随即完成。
（二）内孔加工
1．定位基准：
内孔加工时以外圆定位；
2．装夹方式：
用三爪自动定心卡盘夹紧；
四、典型套类零件的数控车削加工工艺
（一）数控加工工艺分析的重要性
1.对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。
2.在数控加工中无论是手工编程还是自动编程，编程以前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。
3.在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。
因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。
（二）选择切削用量
1.背吃刀量。
粗车循环时，确定其背吃刀量ap=2mm；精车时，确定其背吃刀量ap=0.2mm。
2.主轴转速和进给量。
车直线和圆弧轮廓时的主轴转速：
查表并取粗车时的切削速度v=90m/min，精车时的切削速度v=120m/min，根据坯件直径（精车时取平均直径），利用式n=1000v/d计算，并结合机床说明书选取。
粗车时主轴转速n=800r/min，精车时主轴转速n=1200r/min。
车螺纹时的主轴转速：
按公式n≤1200/P-k（n为主轴转速，P为螺距k为保险系数，一般为80），取主轴转速n=300r/min。
3.进给速度：
粗车时选取进给量f=0.3mm/r，精车时选取f=0.05mm/r。
车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f=2mm/r。
在选择进给速度时，还要注意零件加工中的某些特殊因素。
如在轮廓加工中，当零件轮廓有拐角时，刀具容易产生“超程”现象。
（三）工艺线路的设定
1．第一道工序说明第一道工序可以将零件右端部加工出来。
（1）.车削右端至总长，并以此端面中心为原点建立工件坐标系。
（2）.采用G71功能对工件外形进行粗车，然后用G70进行精车。
（3）.进行切槽加工。
（4）.外侧面倒圆角，Φ10处倒R1的圆角，Φ8处倒R0.2的圆角。
去毛刺。
2．第二道工序说明先将圆柱上两对称面加工出来，再加工两面的中心孔。
（1）.将零件装夹好，用Φ8的面铣刀加工两对称面中一面。
（2）.加工时保证其位置的水平度与垂直度。
（3）.再次装夹，加工另一对称面。
（4）.用Φ10的钻头粗加工中心孔。
（5）.铰刀精加工Φ12的中心孔至公差范围。
3．第三道工序说明先粗加工出Φ16、Φ12的台阶内孔，再精加工。
再加工螺纹。
（1）.钻头钻好孔。
（2）.采用G71功能粗车内表面，留精加工余量。
（3）.再精加工，完成至规定尺寸。
（4）.采用循环功能车削M16x1.5的螺纹，螺纹长15mm。
（5）.完成后检查，达标准后取下零件。
五、刀具的选择
（一）刀具的选择原则
刀具寿命与切削用量有密切关系。
在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。
复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。
对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。
对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。
车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。
大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排的性能好，同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。
数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。
（二）加工零件的刀具卡片
工序1的刀具选择如表5-1
工序2的刀具选择如表5-2
工序3的刀具选择如表5-3
表5-1工序1刀具卡片
刀具型号
刀号
转速
93°外圆粗车刀R1.2
T1
800
93°外圆精车刀R0.5
T2
1200
刀宽1.5mm的切断刀
T3
600
表5-2工序2刀具卡片
刀具型号
刀号
转速
8的铣刀
T1
1500
10的小钻头
T2
500
12的铰刀
T3
800
表5-3工序3刀具卡片
刀具型号
刀号
转速
钻头
T1
500
车刀
T2
800
内螺纹刀
T3
300
六、对刀步骤
（一）外圆刀对刀
1．确定主轴转速且使主轴正转。
2．点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。
3．用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。
4．当刀具接触到工件端面时，刀具纵向却入到轴心线后退回（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。
5．确定主轴转速且使主轴正转。
用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件外圆。
6．当刀具接触到外圆后，在Z轴不动情况下将刀具横向移向左方4厘米5厘米，保持Z不变往右面移出，主轴停，测量工件外径（精确到小数点后两位），打开刀补界面，输入X的数值。
7．在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。
后面几把刀与外圆刀对刀相似。
（二）内孔车刀（对刀时必须打好孔）
1．确定主轴转速且使主轴正转。
2．点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。
3．用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。
4．当刀具接触到工件端面时（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。
5．确定主轴转速且使主轴正转。
用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件内孔的外圆。
6．当刀具接触到外圆后，在Z轴不动情况下将刀具横向移向左方4厘米5厘米持Z不变往右面移出，主轴停，测量工件外径（精确到小数点后两位），打开刀补界面，输入X的数值。
7．在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。
（三）内螺纹刀
1．确定主轴转速且使主轴正转。
2．点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。
3．用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。
4．当刀具接触到工件端面时（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。
5．确定主轴转速且使主轴正转。
用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件内孔的外圆。
6．与一号刀对刀相同，但无须横向左移动4厘米5厘米碰下那面即可。
保持Z不变往右面移出，主轴停，打开刀补界面，输入刚刚测量X轴的数值。
7．在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。
（四）切断刀
1．确定主轴转速且使主轴正转。
2．点动方式使刀具快速接近工件（先快进后用手轮）。
3．用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件端面。
4．当刀具接触到工件端面时（Z方向保持不变），然后在刀补里输入Z0。
5．确定主轴转速且使主轴正转。
用手轮（选择X100、X10、X1）操作，移动工作台使刀具贴近工件外圆。
6．与一号刀对刀相同，但无须横向左移动4厘米5厘米碰下那面即可。
保持Z不变往右面移出，主轴停，打开刀补界面，输入刚刚测量X轴的数值。
7．在MDI中激活刀具这样外圆刀对好了。
七、程序编制
（一）工序1的程序
%0001
主程序名
N0010
G50X50Z80
N0020
T0101S800M3
主轴转速800r/min,换1号93º菱形外圆车刀
N0030
G0X50Z80
N0040
X25Z2
快进到外径粗车循环起刀点
N0050
G71U1.5R1
G71P60Q140U0.4W0.2F0.2
外径粗加工循环
U：
径向每次切深单边1.5mm，R：
径向退刀单边1mm，P60：
精加工第一程序段号，Q140精加工最后程序段号，U：
径向精加工余量双边0.4mm，W：
轴向精加工余量0.2mm，F：
粗车进给量0.2mm/r
N0060
G0X5
快进
N0070
G1X0Z0
进到外径粗车循环起点
N0080
G1X7.52
轮
N0090
G1X8.02Z-0.5
廓
N0100
Z-8.3
加
N0110
X10.02
工
N0120
Z-13.8
N0130
X20.02
N0140
Z-120
N60∽N140外径轮廓循环程序
N0150
G0X25
退刀
N0160
Z50T0100
取消刀补
N0170
M5
主轴停转
N0180
M00
程序暂停
N0190
T0202S1200M3F80
精车转速1200r/min，进给80r/min
N0200
G0X50Z80
N0210
X25Z2
进到外径粗车循环起点
N0220
G70P60Q140
精加工
N0230
G050
退刀
N0240
Z50T0100
取消刀补
N0250
M5
主轴停转
N0260
M00
程序暂停
N0270
T0303S600M3F25
转速600r/min，进给25mm/min，换3号切槽刀
N0280
G0X25Z-1.5
快进到切槽起点
N0290
G1X7.5
切槽
N0300
G0X25
退刀
N0310
W-1
进刀
N0320
G1X7.4
切槽
N0330
W1
精车槽底
N0340
G0X20
退刀
N0350
M5
主轴停转
N0360
M00
程序暂停
N0370
T0202S1200M3F80
精车转速1200r/min，进给80r/min
N0380
G0X25Z2
快进到起点
N0490
G1X8Z0
N0400
Z-8.3
N0410
X9.6
R0.2圆角起点
N0420
G2X10Z-8.5R0.2
圆角
N0430
G1Z-12.8
R1圆角起点
N0440
G3X12Z-13.8R1
圆角
N0450
G1X21
N0460
G0X25
退刀
N0470
M5
主轴停转
N0480
M30
程序停止
（二）工序2的程序（该工序在加工中心上有专业人员加工，程序略）
（三）工序3的程序
%0003
主程序名
N0010
M06T01
N0020
M03S500
N0030
G00X0Z5
N0040
G1Z-1
点孔
N0050
钻头钻孔、退刀
N0060
M5
主轴停转
N0070
M00
程序暂停
N0080
M06T0202
N0090
M03S800
N0100
G00X20Z5
起刀点
N0110
G71U1.5R1
G71P120Q140U0.4W0.2F0.2
内径粗加工循环
U：
径向每次切深单边1.5mm，R：
径向退刀单边1mm，P120：
精加工第一程序段号，Q170精加工最后程序段号，U：
径向精加工余量双边0.4mm，W：
轴向精加工余量0.2mm，F：
粗车进给量0.2mm/r
N0120
G1X14Z0
内
N0130
X13.8Z-1
轮
N0140
Z-30.5
廓
N0150
X12
加
N0160
Z-65
工
N0170
GOX14Z5
N0180
G28U0W0
N0190
MOO
程序暂停
N0200
M06T0202
N0210
M03S300
N0220
G00X20Z5
N0230
G70P120Q140F0.02
精加工
N0240
GOOX50Z50
N0250
MOO
程序暂停
N0260
M06T0303
N0270
M03S300
N0280
G00X20Z5
车
N0290
G92X13.8Z-15F1.5
N0300
X14.5
N0310
X14.8
内
N0320
X15.1
N0330
X15.4
N0340
X15.8
螺
N0350
X15.85
N0360
X15.85
N0370
X15.85
纹
N0380
G00X50Z50
N0390
M05
主轴停转
N0400
M30
程序停止
总结
这段时间有点忙，所以毕业设计做的感觉也不是很好，但是也是尽我所力了，通过毕业设计感觉和真正的懂还是有段距离的，很多方面的知识都需要补充，特别在实际操作经验上很是欠缺，毕业设计也算是检验自己的一种方式吧，很多概念还很模糊，但是至少从没做到做，也是一个过程，在设计中会遇到很多的问题，我也是尽我所能去合理的解决。
通过这一次的数控实际操作，把一些理论和实际相结合，让我更进一步的了解数控这一方面的知识，也为我们今后走上岗位打下结实的基础。
在操作过程中都是按照自己预想想好的思路一步一步继续着，偶尔因为有些错误，但能够及时的修改。
让我更进一步的意识到自己在某些方面还不完善还需继续努力。
此次设计已经圆满的成功我对此次的成果很满意。
但这是不够的，人生的道路上是永无止境的，所以要向更高的方面去发展人生就应该拼搏只有你付出努力才有回报。
参考文献
[1]王启平.机械制造工艺学.哈尔滨工业大学出版社.1990年第一版
[2]李洪.机械加工工艺手册.北京出版社.1990第一版
[3]刘守勇.机械制造工艺与机床夹具.机械工业出版社.2000第一版
[4]黄卫.数控技术与数控编程.机械工业出版社.2004第二版
[5]李华志.数控加工工艺与装备.清华大学出版社.2005第二版
[6]胡育辉.数控加工中心.化学工业出版社.2005第二版
谢辞
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