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1、苏州市职业大学毕 业 设 计 说 明 书毕业设计题目轴类零件的加工工艺与编程 系 机电工程系 专业班级 数控4班 姓 名 朱 冰 学 号 指导教师 李振兴 年 月 日摘 要随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈产品更新速度越来越快复杂形状的零件越来越多精度要求越来越高多品种、小批量生产的比重明显增加激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高速高质量加工要求本课题来源于生产是对所学知识的应用它包括了三年所学的全部知识在数控专业上具有代表性而且提高了综合运用各方面知识的能力程序的编制到程序的调试零件的加工运用到了所学的Auto
2、CAD、 CAXA制造工程师软件、数控机床操作、子程序、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列的内容这将所学到的理论知识充分运用到了实际加工中切实做到了理论与实践的有机结合关键词：数控；加工；工艺；编程目 录1引 言11.1数控技术的发展及趋势11.2数控车削加工工艺分析的主要内容22轴类零件的加工工艺设计32.1轴类加工的内容及工艺分析32.1.1轴类零件加工的内容32.1.2轴类零件加工的工艺分析42.2轴类零件工艺路线的拟定42.2.1工艺路线的确定42.2.2辅助工序的安排62.3数控机床及其工艺设备的选择62.3.1数控机床的选择62.3.2检测量具的选择72.4轴类
3、零件切削用量参数的确定72.4.1确定主轴转速72.4.2确定进给速度82.4.3确定背吃刀量82.5拟定数控加工工艺卡82.5.1 数控加工工序82.5.2 数控加工工序表92.6刀具的选择92.6.1刀具92.6.2确定对刀点与换刀点103轴类零件夹具的选用113.1对轴类零件夹具的基本要求123.2.1 夹具的类型123.2.2零件的安装124车削零件数控加工的编程134.1数控坐标系的确定134.2走刀路线的确定134.3程序编制145结 论216致 谢227参 考 文 献231引 言1.1数控技术的发展及趋势 机床数控系统即计算机数字控制(CNC)系统是在传统的硬件数控(NC)的基础
4、上发展起来的它主要由硬件和软件两大部分组成通过系统控制软件与硬件的配合完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等使数控机床按照操作设计要求加工出需要的零件1908年穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输奠定了现代计算机包括计算机数字控制系统的基础数控技术是与机床控制密切结合发展起来的1952年第一台数控机床问世后数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展其六代是指电子管、晶
5、体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用CNC系统其中前三代为第一阶段称作为硬件连接数控简称NC系统；后三代为第二阶段乘坐计算机软件数控简称CNC系统数控加工技术是什么呢？简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工而且和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点：加工效率高 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面而加工过程是由计算机控制所以零件的互换性强加工的速度快 加工精度高 同传统的加工设备相比数控系统优化了传动装置提高分辨率减少了人为误差因此加工的效率可以得到很大的提高 劳动强度低 由于采用了自动控制方式也就是说加工的全部过程是由数控系统完成不象传
6、统加工手段那样烦琐操作者在数控机床工作时只需要监视设备的运行状态所以劳动强度很低 适应能力强 数控加工系统就象计算机一样可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式因此加工的范围可以得到很大的扩展 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展其主要研究热点有以下几个方面：高精高速高效化速度柔性化多轴化软硬件开放化实时智能化21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化如加工过程的自适应控制工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化如前馈控制、电机参数的自适
7、应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等1.2数控车削加工工艺分析的主要内容选择适合在数控机床上加工的零件确定工序内容分析被加工零件图样明确加工内容及技术要求在此基础上确定零件的加工方案制定数控加工工艺路线如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等设计数控加工工序如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等调整数控加工工序的程序如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿分配数控加工中的容差处理数控机床上部分工艺指令总之数控加工
8、工艺内容较多有些与普通机床加工相似2轴类零件的加工工艺设计2.1轴类加工的内容及工艺分析 2.1 球头轴零件图 2.1.1轴类零件加工的内容数控车床与普通车床相比具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点但是数控车床价格较高加工技术较复杂球头轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段一般分为：车削外圆车削外圆是最常见、最基本的车削方法使用各种不同的车刀车削中小型零件外圆(包括车外回转槽)的方法其中左偏刀主要用于需要从左向右进给车削右边有直角轴肩的外圆以及右偏刀无法车削的外圆车削内圆车削内圆(孔)是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面这也是常用的车削加工方法之一常见的车孔方法在车削
9、盲孔和台阶孔时车刀要先纵向进给当车到孔的根部时再横向进给从外向中心进给车端面或台阶端面 车削平面车削平面主要指的是车端平面(包括台阶端面)常见的方法是用左偏刀车削平面可采用较大背吃刀量切削顺利表面光洁大、小平面均可车削使用90左偏刀从外向中心进给车削平面适用于加工尺寸较小的平面或一般的台阶端面用90左偏刀从中心向外进给车削平面适用于加工中心带孔的端面或一般的台阶端面使用右偏刀车削平面刀头强度较高适宜车削较大平面尤其是铸锻件的大平面车削锥面锥面可分为内锥面和外锥面可以分别视为内圆、外圆的一种特殊形式内外锥面具有配合紧密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持准确对中的特点广泛用于要求中准确和需要经常拆卸的
10、配合件上在普通车床上加工锥面的方法有小滑板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法等小滑板转位法主要用于单件小批量生产内外锥面的精度较低长度较短(100mm)；尾座偏移法用于单件或成批生产轴类零件上较长的外锥面；靠模法用于成批和大量生产较长的内外锥面；宽刀法用于成批和大量生产较短(20mm)的内外锥面车削螺纹在普通车床上一般使用成形车刀来加工螺纹加工普通螺纹、方牙螺纹梯形螺纹和模数螺纹时使用的成形车刀车削台阶、槽选择数控加工内容时可按下列顺序考虑：普通机床无法加工的内容应优先选择；普通机床难加工质量难保证的内容应重点选择普通机床加工效率低手工操作劳动强度大的内容虽然数控车床加工范围广泛但是因受其自身
11、特点的制约某些零件仍不适合在数控车床上加工2.1.2轴类零件加工的工艺分析粗加工：主要是下料下料的要求是棒料的直径55长度是150并且要求下料长度的误差不能超过正负1并在棒料两端钻中心孔中心孔：A4/8.5并且要求中心应均匀一致为下一步工序做准备半精加工：半精车外圆先粗车外圆然后再半精车外圆而其他的各尺寸以及跳动的要求都要符合图纸的要求精加工：精车外圆先半精车外圆最后精车外圆而其他的各尺寸以及跳动的要求都符合图纸的要求2.2轴类零件工艺路线的拟定2.2.1工艺路线的确定图2.2是加工工序及每个步骤的注释和注意事项在程序编制中编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系因为
12、在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义手工编程时要计算出每个节点的坐标无论哪一点不明确或不确定编程都无法进行但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略常常出现参数不全或不清楚如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离所以在审查与分析图纸时一定要仔细核算发现问题及时与设计人员联系零件的外形最好采用统一的几何类型及尺寸这样可以减少换刀次数还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度零件的形状尽可能对称便于利用数控机床的镜向加工功能来编程以节省编程时间2.2.2辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、检验等检验工序是主要的辅助工序是合格证产品质量的重要措施零件的每道工序加工完成之后和零件全部加工完成之后都要进行检验工序2.3数控机床及其工艺设备的选择2.3.1数控机床的选择根据零件产量、加工要求选择生产设备（根据专业要求需要选择数控车床）我们选择SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车床数控车床常用的功能指令有准备功能G、辅助功能M、刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F由于车床种类不同系统配置也各不相同 表2.1 SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车系统的常用功能指令功能代码功能代码路径数据暂停时间
