数控加工技术课程设计.docx
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数控加工技术课程设计
数控加工技术课程设计
1前言1
2课程设计任务书
2.1设计目的
2.2设计任务
2.3设计要求
3零件图的工艺分析3
3.1零件图分析5
3.2零件的加工精度和表面质量分析5
4毛坯的选择5
5基准的选择6
5.1定位基准的原则6
5.2心轴配合件定位基准的选择6
6工艺方案的制定6
6.1心轴加工方案6
6.2圆锥轴套加工方案7
6.3螺母加工方案7
7工艺装备的选择7
7.1机床的选择7
8刀具的选择8
8.1螺母的刀具选择8
8.2心轴部分刀具选择9
8.3圆锥轴套的刀具选择9
8.4量具的选择9
9切削用量的选择9
9.1螺母切削用量的确定
9.1.1背吃刀量的确定
9.1.2确定主轴转速10
9.1.3进给量的确定10
9.2心轴切削用量的确定10
9.2.1背吃刀量的确定
9.2.2主轴转速的确定11
9.2.3进给量的确定11
9.3圆锥轴套切削用量的确定11
9.3.1背吃刀量的选择11
9.3.2主轴转速的确定11
9.3.3进给量的确定11
10对刀点和换刀点的位置的确定11
10.1对刀点选择11
11零件的加工路线图12
10.2心轴加工路线图
10.3螺母加工路线图
10.4圆锥轴套加工路线图14
12冷却液的选择
13工艺文件的编制15
13.1
15
工艺过程卡片
13.2工序卡
13.2.1心轴左端部分
13.2.2心轴右端部分
13.2.3圆锥轴套右端外圆部分
13.2.4圆锥轴套右端内孔部分
13.2.5圆锥轴套左端部分
13.2.6螺母左端外圆部分
13.2.7螺母左端内孔部分
13.2.8螺母右端
14程序的编制17
14.1零件程序的编写
14.1.1心轴加工程序17
14.1.2圆锥轴套加工程序21
14.1.3螺母加工程序23
总结
昔误！
未定义书签。
参考文献30
附录31
附录1三维立体图31
附录2零件仿真截图33
附录3零件仿真毛坯和刀具截图
制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力。
大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。
数控技术的广泛应用给传统制造业的生产方式、产品结构带来了深刻的变化。
也给传统的机械、机电专业的人才带来新的机遇和挑战。
随着我国综合国力的进一步加强。
我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心。
现如今，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。
数控技术课程设计用到了几乎所有的本专业知识，具有很强的知识综合性，使我更好的把以前学的各专业课知识相结合起来，提高了我的综合能力，开阔了思路。
2课程设计任务书
2.1课程设计目的
（1）复习和巩固已经学过的“数控编程与操作”理论知识与操作技能，适当拓展“数控编程与操作”的深度与广度。
（2）培养学生运用“数控编程与操作”技能，综合学过的机床、工艺、装夹具等专业知识，完成零件编程和加工的综合能力。
（3）学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能。
2.2课程设计要求
完成指定的课程设计课题，达到以下基本要求：
（1）课题分析：
明确加工内容和加工要求。
（2）工艺规划：
制定工艺方案；选定工艺参数；完成零件、刀具。
（3）夹具的选择、定位和安装；编制工序卡、刀具卡等技术文件。
（4）程序编制：
建立工件坐标系；编写数控加工程序单。
（5）刀轨模拟：
检验加工程序准确无误。
（6）仿真加工：
检验零件加工尺寸的基本信息。
（7）打印输出：
正确反应模拟、仿真等加工信息。
编写能够体现整个设计思想、设计要求、设计过程的课程设计的说明书，并装订成册。
准备课程设计答辩
2.3课程设计内容
复习、巩固学过并将要学到的专业基础知识和“数控编程与操作”知识，做好各项准备工作；完成课题各项要求。
编写课程设计说明书，说明参考格式：
（1）封面
（2）目录
（3）课程设计任务书
（4）课程设计课题
（5）课程设计说明
（6）课程设计小结
（7）课程设计参考书目
课程设计答辩，交课程设计说明书。
2.4程设计评分标准
工作表现30%
说明书质量50%
答辩情况20%
3课程设计说明
3.1零件介绍
心轴配合件有三部分组成。
其中心轴如图1所示，心轴部分由圆锥面、阶梯轴、螺纹组成。
圆锥轴套如图2所示由内圆锥面和内圆面组成。
螺母如图3由外圆面、内螺纹、倒角组成。
三部分在数车加工中有一定的代表性，综合考察了我运用大学所学知识解决实际问题的能力。
零件如下图所示：
省0%寸0
图1心轴零件图
图2圆锥轴套零件图
E2W
32/
其余\7
未注倒角为C1
图3螺母零件图
3.2零件图分析
为使零件图样符合数控加工的要求，图样的尺寸标注应符合数控加工的特点。
对数控加工来说，零件图上应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。
保持设计基准、工艺基准、测量基准与编程原点设置一致。
制定工艺规程时，首先应分析零件图及该零件所在部件的装配图。
通过分析零件图样和部件的装配图，明确被加工零件在产品中的位置与作用；找出该零件上有多少加工表面；找出该零件主要的技术要求和加工中的关键要求，有针对性的解决这些问题。
3.2.1零件的加工精度和表面质量分析
该配合件三部分的加工精度等级都为IT14级，外轮廓四周、内孔及螺纹要求表面粗糙度为Ra1.6m,其余Ra3.2m,要求都很高，粗糙度不容易保证，而且公差要求较高，加工精度和表面质量要求较高，这就是加工该零件的难度。
精度要求是机械加工中考验操作者技术水平的重要指标。
3.2.2毛坯的选择
毛坯的选择主要是确定毛坯的种类、制造方法和制造精度等级。
该配合件由三部分组成。
三部分所需材料都一样。
要考虑毛坯的种类、形状与尺寸、现有的生产条件。
毛坯的种类有铸件、锻件、压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。
选择原则有：
（1）根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯；
（2）根据零件的功能选择毛坯；
（3）根据生产类型选择毛坯。
（4）根据具体生产条件选择毛坯。
轴类零件的材料一般为碳素结构钢和合金结构钢两类，这次课程设计毛坯选择根据以上四条原则本次选择碳素结构钢类，其中以中碳钢45钢应用最多，该零件材
料为45钢，轴类零件的常用毛坯是型材圆棒料和锻件，直径相差不大的阶台轴常采用热轧或冷拉的圆棒料。
由于毛坯大小主要考虑加工余量、加工装夹方面情况来选择，加工余量根据机械加工手册计算机械加工余量，按零件图轮廓尺寸计算，心轴零件图最大尺寸直径小43mm长度为78mm圆锥轴套零件图最大尺寸直径小43mm长度35mm螺母零件图最大尺寸直径小43mm长度15mm考虑到粗加工和精加工的切削量。
粗加工时切削量较大，而且零件的加工精度要求较高，因此粗加工需要循环加
工两次，每次粗加工时背吃刀量选择3mm精加工时背吃刀量为0.5mm所以心轴毛坯大小定为直径小45mm£度为80mm勺棒料。
圆锥轴套件毛坯大小定为直径小45mm长度70mnm勺棒料。
螺母件毛坯大小定为直径小45mm长度30mm勺棒料。
3.3基准的选择
3.3.1定位基准的原则
选择定位基准主要应从保证工件的位置精度和装夹方便这两方面来考虑。
因此基准的选择应从精基准到粗基准。
精基准的选择原则有基准重合、基准统一、自为基准、互为基准、精准可靠，便于装夹。
粗基准的选择原则有非加工表面原则、加工余量最小原则、重要表面原则、不重复使用原则、便于工件装夹原则。
3.3.2心轴配合件定位基准的选择
选择定位基准时，保证工件精度要求，分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准。
加工心轴配合件的三部分时粗基准以左端面为准，加工外圆柱面及外圆锥面时，以左端面及轴心线作为精基准，在加工内螺纹及内链孔加工时，以外圆作为精基准。
心轴配合件的三部分加工时选择定位基准的原则都一样因此在装夹毛坯时都是以三爪自定心卡盘为定位基准。
心轴配合件三部分定位基准简图如图4所示
图4心轴配合件定位基准的选择
3.4工艺方案的制定
拟定加工工艺路线是制定加工工艺过程中的关键环节。
其主要工作是选择各加工表面的加工方法，拟定多套加工方案，通过对比最终确定工艺方案。
3.4.1心轴加工方案
根据零件图综合分析，制定了以下加工方案。
下面分析这套工艺方案
先加工心轴左端再加工右端
心轴左端：
车端面I—倒角C1—粗车①30mm一倒角C1—掉头装夹—倒角C1.5—粗车①24mm一倒角C1—^1粗车①27mm一粗车圆锥面①36.2mm—倒角C1--精车①30mm■一精车①24mm~~精车①27mk~^精车圆锥面①36.2mm一一切槽3mmX2mm
此设计采用先粗后精，程序段最少，走到路线最短的加工要求
3.4.2圆锥轴套加工方案
根据零件图综合分析，制定了以下加工方案
加工方案：
装夹右端外圆一车端面I一M①2mm^心钻打中心孔|—M①25mnm禾花钻钻孔一^粗链内圆锥面①36mm一粗镇内孔①27mm—―精链内圆锥面①36mm-^精镇内孔①27mm~・粗车外圆①36mm■一粗车①43mm=粗车R1mm_pr精车①36mm-精车①43mm—车左端面—倒角C1—粗镇内孔①27mm・精镇内孔①27mm切断
3.4.3螺母加工方案
根据零件图综合分析，制定了以下加工方案
装夹左端外圆〜车端面——I①3mm中心钻打中心孔〜①20mm麻花钻钻孔一粗车内螺纹M24mme精车内螺纹M24mm=倒角C1.5一^粗车①36mm~^倒角C1一粗车①43mm倒角C1一〜精车①36mk^精车①43mk~^切断
此设计采用先粗后精，程序段最少，走到路线最短的加工要求，选择该方案为该零件的加工方案。
以上就是心轴配合件的加工方案，满足加工精度要求
3.5工艺装备的选择
3.5.1机床的选择
根据心轴、圆锥轴套、螺母的直径尺寸、加工精度要求及生产类型不同，应采用不同的机床进行加工，此配合零件形状较复杂，又是轴套类零件，根据学校的实际情况考虑，我们学院数控基地有数控加工中心、数控铳床、数控车床、电火花切割。
根据加工的需要因此都选择用数控车床加工。
如图5所示。
图5JCL-4250车床
3.5.2夹具的选择
三部分零件图尺寸要求所需的精度适中，普通夹具可以满足需要。
所加工的零件为轴套类零件，所选择的材料为棒料。
因此在加工此零件时，以三爪自定心卡盘和尾座顶尖这两种车床中最常用的夹具来装夹毛坯，同时完成粗精加工。
3.5.3刀具的选择
本次课程设计任务材料为45钢，故选取硬质合金作为刀具材料。
（1）螺母的刀具选择
1）粗精车外圆面时，选用900外圆车刀，副偏角35°;
2）①3mm勺中心钻；
3）钻通孔，用①20mm勺钻头；
4）粗精链内圆柱面是用内孔链刀；
5）600的螺纹车刀；
6）3mmi勺切断刀
（2）心轴部分刀具选择
1）粗精车外圆面，选用900外圆车刀，副偏角35°;
2）3m碗的切槽刀；
3）60°的螺纹车刀。
（3）圆锥轴套的刀具选择
1）粗精车外圆面，选用90°外圆车刀，副偏角35°;
2）选择小3mn^心钻，钻中心孔以利于钻削底孔时刀具找正；
3）小20mnm勺标准麻花钻头，钻内孔底孔；
4）粗、精链内孔选用内孔链刀；
5）3mm宽的切断刀。
3.5.4量具的选择
根据所给零件图，本次加工中所选的量具是游标卡尺、千分尺、直尺。
3.5.5切削用量的选择
切削用量的选择主要是根据工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求进行，同时还要兼顾刀具的耐用度、工艺系统的刚度和机床功率等条件。
（1）螺母切削用量的选择
1）粗加工时，在留下精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除；若余量过大不能以此切除，也应该先多后少的不等余量法加工；当冲击载荷或工艺系统刚度较差，可适当降低ap,使切削力减小。
2）精加工时，背吃刀量应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低ap的方
法，逐步提高加工精度和表面质量。
一般精加工时，取ap=0.05〜0.8mm
根据以上内容分析得，在车外轮廓时，粗加工时背吃刀量选择2mm,精加工时背吃刀量选择0.5mm在加工内轮廓时，粗加工时背吃刀量选择2mm精加工时背吃刀量选择0.5mm在加工内螺纹时，背吃刀量选择按表1进行选择。
公制螺纹
螺距
1.0
1.5
2.0
2.5
牙深
0.649
0.947
1.299
1.624
背吃刀量及进给次数
1次
0.7
0.8
0.9
1.0
2次
0.4
0.6
0.6
0.7
3次
0.2
0.4
0.6
0.6
4次
0.16
0.4
0.4
5次
0.1
0.4
6次
0.15
表1常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量
3）确定主轴转速
①车外圆时的主轴转速：
1000（r/min）
②车外轮廓及内圆面的主轴转速：
粗车:
800（r/min）
精车:
1000（r/min）
由于车内孔比车外圆困难，内孔车刀刀杆细而长，刚性差，车削时弹性变形大，而且排削容易、便于观察，因此主轴转速应比车外圆时稍快，粗链内孔时的主轴转速定为1000r/min,精链内孔时的主轴转速定为1400r/min,车螺纹时的主轴转速为400r/min。
2）进给量的确定
①粗加工时f一般选取为（0.3〜0.8）mm/r。
②精加工时f一般选取（0.1〜0.3）mm/r。
根据以上原则，选择粗车外圆时每转进给量为0.5mm/r,精车时每转进给量
0.2mm/r,粗链内圆时每转进给量为0.3mm/r,精链时每转进给量为0.15mm/r。
（2）心轴切削用量的确定
轮廓粗车循环时选背吃刀量为2mm精车循环时选背吃刀量为0.5mm
1）主轴转速的确定
①粗车：
800（r/min）
②精车：
1200（r/min）
③车螺纹时的主轴转速：
400r/min。
2）进给量的确定
先取进给量，粗车f=0.5mm/r,;精车f=0.15mm/r。
（3）圆锥轴套切削用量的确定
1）背吃刀量的选择
粗车外轮廓时ap1.5mm精车外轮廓时ap0.5mm粗链内孔时的ap1mm精链内孔时ap0.15mm
2）主轴转速的确定
①粗车：
800（r/min）
②精车：
1200（r/min）
由于车内孔比车外圆困难，内孔车刀刀杆细而长，而且排削容易、便于观察，因此主轴转速应比车外圆时稍快，粗链内孔时的主轴转速定为1000r/min,精链内孔
时的主轴转速定为1400r/min。
3）进给量的确定
首先是进给量的确定，粗车时一般选取为（0.3〜0.8）mm/r,精车时一般取（0.1〜0.3）mm/r,粗车时每转进给量0.5mm/r,精车时每转进给量0.2mm/r。
粗链内圆时每转进给量为0.3mm/r,精链时每转进给量为0.15mm/r。
3.6对刀点和换刀点的位置的确定
3.6.1对刀点选择
以数控机床加工为例，选择对刀点的如图6所示：
图6对刀点选择
3.7零件的加工路线图
根据上述的加工方案、工艺文件等作出数控加工走刀路线如图7、8、9、10、11、
12所示。
3.7.1心轴加工路线图
图7心轴左端走刀路线
图8心轴右端走刀路线图
3.7.2螺母加工路线图
图9螺母右端走刀路线图
图10螺母左端走刀路线图
3.7.3圆锥轴套加工路线图
图11圆锥轴套左端走刀路线图
图12圆锥轴套右端走刀路线图
3.8工艺文件的编制
3.8.1工艺过程卡片
根据前面的工艺方案制定心轴、螺母、圆锥轴套主要工艺过程如表2、表3和表4所示。
表2心轴加工工艺过程卡
厅P
工序名称
工序内容
设备及工装
1
下料
45:
小45mrK100mm
车床
2
热处理
正火
3
车削
粗精车左端面粗车的外圆间①30mm掉头装夹，车右端面，①27mm①36.2mm留余量0.5mm精车至尺寸，切3mme2mm勺槽；粗车外圆柱回，留余量0.5mm精车外圆柱而至尺寸，车螺纹M24mrft证总长为78mm
数控车床
（JCL-4250
）
4
调质
5
检验
编制
李兆梅
审核
王海艳
批准
王海艳
共1页
第1页
表3圆锥轴套加工工艺过程卡
厅P
工序名称
工序内容
设备及工装
1
下料
45:
《
）45mrK70mm
车床
2
热处理
正火
3
钻孔加工
钻①3mn^心孔，钻①20mm勺通孔，深
度35mm
3
车削
粗精车左端面，粗镀内圆锥面、内孔，冉精镜内圆锥面、内孔至尺寸；
粗车外轮廓，精车余量0.5mm精车外轮廓；
切断，保证工件长35mm；
车右端面，粗精键内孔①27mm
数控车床
（JCL-4250
）
4
调质
5
检验
编制
李兆梅
审核
王海艳
批准
王海艳
共1页
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表4螺母加工工艺过程卡片
厅P
工序名称
工序内容
设备及工装
1
下料
45:
《
）45mme30mm
车床
2
热处理
正火
3
钻孔
①3mm^心钻定位，①20mm不花钻钻孔
24mm
4
车削
车右端面，粗精链内孔，粗车M24mrmJ螺纹，精车内螺纹；
粗车外圆柱回、倒角、,留余量0.5mm精车外圆柱面、倒角至尺寸；
切断，保证工件长15mm
数控车床
（JCL-4250
）
5
调质
6
检验
编制
李兆梅
审核
王海艳
批准
王海艳
共1页
第1页
3.9程序的编制
3.9.1零件程序的编写
本次的设计因为零件形状简单，采用手工编程。
具体包括心轴、锥形轴套、螺母三部分的加工程序
（1）心轴加工程序
O1234;
T0101S1000M03;
G00X46Z2;
G71U3R1;
G71P10Q20U0.5W0.5F0.5;
N10G00X28;
G01Z0;
X30Z-1;
Z-20;
X41;
X43W-1;
W-8;
N20X46;
G70P10Q20;
G00X100Z100T0100;
M05;
M30;
O2345;
T0202S1000M03;
G00X46Z-22;
G01X0;
调用外圆车刀，主轴转速1000r/min
设置循环起点
轴向粗车循环，切削深度3mm退刀量1mm
设置精加工余量0.5mm进给速度0.5mm/r
定位到X28
定位到Z0
加工直径30mmz卜圆的1mm到角
加工长度20mmi勺轴
移动到X41处
加工直径43mmz卜圆1mmMI角
向前移动8mm加工直径43mm£8mnW
抬刀到X46处
精加工循环
移动到换刀点
主轴停转
程序接续
调用3mmH刀，主轴转速1000r/min
道具移动到此点
去除轴向长度为22mmi勺余料
W1;
X46;
W-16;
X20;
X46;
G00X100Z100;
T0101S1000M03;
G00X46Z-21;
G71U2R0.5;
G71P10Q20U0.5W0.5F0.5;
N10G00X21;
G01W-1;
X24W-1.5;
W-13.5;
X25;
X27W-1;
W-9;
X31.5;
X36.2W-25;
X41;
X43W-1;
N20X46;
移动距工件1mmfct
抬刀至X46处
移动到槽为3X2处的上方
加工出深度为2mm勺槽
抬刀
移动到换刀点
调用外圆车刀，主轴转速1000r/min
刀具快速移动到此点
定义粗车循环
精加工轨迹结束
精车循环
G70P10Q20;
G00X100Z100;
T0303S1000M03;
G00X46Z-21;
G92X23.1W-14F2;
X22.5;
X21.9;
X21.5;
X21.4;
G00X100Z100T0300;
M05;
M30;
移动到换刀点
调用螺纹刀，主轴转速为1000r/min
设置循环起点
设置螺纹程序，螺距为2mm终点坐标
移动到换刀点，结束力补
主轴停转
程序结束
（2）圆锥轴套工程加序
O0123
T0101s1000M03;
G00X41Z1;
G01Z0;
X43Z-1;
Z-35;
G00X100Z200;
T0303S1200M03;
G00X0Z2;
G74R1;
G74Z-50Q5000F0.15;
G00X100Z100;
T0202S1200M03;
G00X12Z2;
G72W1.5R1;
G72P10Q20U0W0F0.5;
N10G00Z-35;
G01X27;
W9;
X29W1;
调用1号刀，主轴止转，转速1000r/min
快速趋近工件
缓慢趋近工件开始加工
快速返回换刀点
调用3号刀，主轴正转，转速1200r/min
快速趋近工件
定义钻孔循环G74
返回换刀位置
调用2号刀，主轴正转，转速1200r/min
快速趋近工件
定义粗车循环G72
定义精车轨迹
X31;
X36Z0;
N20Z1;
G70P10Q20;
G00X100Z100T0200;
M05;
M30;
O0124
T0404S1000M03;
G00X46Z-35;
G01X0;
G00X100Z100;
T0101S1000M03;
G00X46Z-34;
G71U2R0.5;
G71P10Q20U0.5W0.5F0.5;
N10G00X34;
G01W-1;
X36W-1;
W-5;
精车轨迹结束
定义外圆轮廓精加工循环
返回换刀点，取消2号刀具
主轴停转
程序结束
调用4号刀具，主轴正转转速1000r/min
快速趋近工件
缓慢接近工件开始加工
快速返回换刀点
调用1号刀具，主轴正转转速1000r/min
快速趋近工件
定义粗车循环
定义精车轨迹
X41;
N20X43W-1;
G70P10Q20;
G00X100
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