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1、涪江机器厂职工大学2012级数控加工毕业设计（论文） 课 题 轴类零件工艺分析与数控加工仿真 姓 名 王 政 指导教师 齐 春 林 2 0 1 6 年 3 月 1 日摘 要在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如外圆柱面、外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。在各类金
2、属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其部分为卧式车床。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程
3、序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。 由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。关键词： 车削加工 刀具 零件的工艺过程 工艺参数 程序编制 目录第一章 零件加工工艺分析- 9 -1.1 零件的结构工艺性分析- 9 -1.2零件技术要求分析- 10 -1.3 零件毛坯、材料的分析- 10 -1.4 零件设备的选择- 11 -1.5确定工件的定位与夹具方案- 12 -1.6确定走刀顺序和路线- 13 -1.6.1切削加工顺
4、序的安排原则- 13 -1.7刀具与切削用量的选择- 15 -1.7.1 刀具的选择- 15 -1.7.2.切削用量的选择- 16 -1.8数控加工工序卡片- 18 -1.9数控加工刀具卡片- 19 -1.10切削用量选择- 20 -1.11数控刀具卡片- 20 -1.12 保证加工精度的方法- 21 -第二章 数控加工程序的编制- 23 -2.1确定编程坐标系及编程原点- 23 -2.2数值的计算- 24 -23.加工程序- 24 -第三章 轴类零件仿真加工及检验- 31 -3.1 仿真软件介绍- 31 -3.1.1软件简介- 31 -3.1.2 斯沃界面- 31 -3.2仿真加工过程- 3
5、3 -结论37参考文献38致39前言一、 设计目的 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。通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼： 1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。 2、提高编程能力。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。 3、学会使用各类设计手册及图表资料。二、 设计任务 本次设计主要是通过对零件图工艺特点，工艺安排，机械加工工艺过程几个方面对零件加工工艺进行分析，
6、然后对零件的程序进行编制，最后用仿真加工以达到完成对零件的加工程序进行检验。零件图如下： 三、 设计意义数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大的提高，一线的生产将向机电一体化，程控化，数字化方向发展，形成迫使我们在机械加工方面不仅要会操作普通机床而且要会操作数控机床，此外，还要求我们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力；具有开拓创新能力，团队协作能力和交际能力。通过本课题的完成，我们能够加强自己对数控知识的掌握
7、。第一章 零件加工工艺分析1.1 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。1.零件图纸的工艺分析如图所示1.2零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50mmx130mm。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
8、间值。2.在轮廓曲线上，有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。3.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值。4.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-精加工加工方案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高。5.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，将螺纹的大径值减小0.18-0.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度1.3 零件毛坯、材料的分析 1）.材料的分析该轴零件加工中，刀具与工件之间的
9、切削力较大。工件材料的可切削性能。强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴类零件的材料。45钢相对切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件。根据以上数据适合该轴的加工。2）.毛坯的分析 轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。锻件：适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。铸件：适用于形状复杂的毛坯。钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料
10、和铸钢件。根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件。本零件的毛坯宜采用锻件，由棒料锯割，模锻毛坯至40X425mm,使钢材经过锻压，获得均匀的纤维组织，提高其力学性能，同时也提高零件与毛坯的比重，减少材料消耗1.4 零件设备的选择 数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。此类车床机构简单，价格相对较低，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床具有加
11、工精度高，能做直线和圆弧插补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件。能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。所以对加工时非常有利的。1.5确定工件的定位与夹具方案1. 确定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
12、于切削的清理； 5.抵抗切削力由足够的刚度； 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，该图先加工左端，然后调头加工右端。 2. 定位基准工件的定位与基准应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20的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的左端面和50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（100.100）处。由于此零件全部表面都需加工，应
13、选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在50 mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。1.6确定走刀顺序和路线1.6.1切削加工顺序的安排原则1)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。2)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，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。3)先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件
14、，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。4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：一:先用三爪卡盘夹实55毛坯面，右侧伸出外端90mm。二：粗车50外圆面，R8圆弧面，切直径30的槽及锥度比为1:10的圆锥面，留0.5加工余量，然后精车至规定尺寸。三：镗孔直径为20mm深为20mm的孔，然后精车。四：再掉头装夹50外圆面，工件伸出外端90mm，粗车35.8mm，,19.8 mm外圆面，切直径为34mm,18mm的槽，然后精车，最后车螺纹去毛刺。(1) 工序 车左端面，将毛坯车为163mm的棒料(2）工序 左端面打中心孔 选用5mm的中心钻（手动钻孔）(3）工序 左端钻孔（钻20mm深-25mm的孔）手动钻孔加工孔20mm，刀具选用硬质合金钻头，直径为20mm，使用切削液位乳化液。机械加工工艺手册1)确定进给量f，由于孔径较大，故采用数控车床CK6132A, 查得f=0.260.40mm/r，选择f=0.35mm/
