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1、 毕 业 论 文课题名称 典型零件设计 学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 2009年 10 月10 日引言随着数控技术的飞速发展，数控机床广泛普及和应用。数控机床作为一种高精度、高效率、高自动化的加工设备，已经成为当今机械制造业先进加工的首选设备，对国民经济的发展起到了重要的作用。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
2、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。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的并且不断发展以更适应生产加工的需要。应用范围还在不断扩大，就我个人而言，我希望通过这次毕业论
3、文的设计对自己未来将从事的工作进行进一步的适应性训练，希望自己在设计中能锻炼自己的分析问题、解决问题、查资料的能力 ，为以后的工作打下良好的基础。 第一章：典型零件工艺分析和程序编制一、设计目的数控编程设计是在完成了机械制造基础、数控加工工艺、数控编程等课程的学习并进行实习后，进行的一个重要教学环节。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
4、程能力。学生通过设计训练，能够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。查找与本设计有关的各类资料的名称及出处，并能做到正确熟练运用。二、设计要求1、设计题目：零件数控加工工艺及程序设计。生产纲领为小批，包含项目有：工艺设计(含图纸)、编程、模拟基本训练、程序调试、工艺文件编写整理2、每个课题应完成以下任务：零件图1套(不少于1张)数控加工进给路线图1套(不少于1张)数控加工工序卡片1套(不少于1张)数控加工刀具卡片1张设计说明书1份三、设计内容及步骤：零件工艺分析零件图如下所示: 1.1：零件图的审查：1、技
5、术要求1.不允许试用砂布或锉刀修正表面。 2.未注倒角C2。 3.锐边倒钝去毛刺。 4.未注公差尺寸按IT12加工和检验。2、技术要求分析在数控加工中，零件车削加工成形零件轮廓的结构比较复杂，零件的轨迹精度和尺寸精度要求也高，零件的总体结构主要包括圆柱、内孔、圆弧、沟槽、角度和螺纹等，因此零件的加工难点在于加工工艺，加工顺序也很重要。在数控车削加工中零件重要的径向加工部位有60mm圆柱段(表面粗糙度值为1.6um)、30mm圆柱段和35mm圆柱段（表面粗糙度值为1.6）及连接两者的30角和60角、零件右端的M302三角形外螺纹，以及零件左端20mm与25mm内孔，其余表面粗糙度均为Ra=3.2
6、um。1.2：零件的材料及毛坯的选择1、零件材料的选择 轴类零件材料的选取，主要根据轴的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而决定，力求经济合理。常用的轴类零件材料有 35、45、50优质碳素钢，以45钢应用最为广泛。对于受载荷较小或不太重要的轴也可用Q235、Q255等普通碳素钢。对于受力较大，轴向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金钢。如40Cr合金钢可用于中等精度；选用Cr15、65Mn等合金钢可用于精度较高，工作条件较差的情况，这些材料经调质和表面淬火后其耐磨性、耐疲劳强度性能都较好；若是在高速、重载条件下工作的轴类零件，选用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳钢或38
7、CrMoA1A渗碳钢，这些经渗碳淬火或渗氮处理后，不仅有很高的表面硬度，而且其心部强度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗冲击韧性和耐疲劳强度的性能。球墨铸铁、高强度铸铁由于铸造性能好，且具有减振性能，常在制造外形结构复杂的轴中采用。特别是我国研制的稀土镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件2、零件毛坯的选择1.零件毛坯的类型 机械零件的常用毛坯包括铸件、锻件、轧制型材、挤压件、冲压件、焊接件、粉末冶金件和注射成型件。轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件；有些大型轴或结构复杂的轴采用铸件。2.毛坯选择的原则选择毛
8、坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而且对零件的加工质量、加工方法、生产率及生产成本都有很大的影响。因此，选择毛坯要从毛坯的制造和机械加工两方面综合考虑，以求得最佳的技术经济效果。C、生产类型 大批大量生产时，应选用毛坯精度和生产率均较高的毛坯制造方法，和精密如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造。 单件小批生产时，可采用木模手工造型铸造或自由锻造。综上所述，选择材料为锻件（小批量生产）。1.3：工艺过程设计1、选择定位基准2、选择各表面的加工方法常用加工方法有：外圆车、精细车、磨、研磨、超精加工等；内孔钻、扩、铰、镗、拉、磨、光整加工等；平面铣
9、、刨、车、磨、拉、研、刮削等；曲面数控铣、线切割等；3、确定加工工艺路线1.夹紧零件毛坯，伸出卡盘35mm，加工左端；2.钻孔18mm，深度约为32；3.粗、精加工内轮廓至尺寸要求；4.精车零件的左端外轮廓，利用外径千分尺保证尺寸精度要求；5.掉头装夹，使用铜皮夹紧60mm25mm的台阶，校正，加工右端；6.粗车零件的右端外轮廓；7.精车零件的右端外轮廓，利用外径千分尺保证尺寸精度要求；8.切槽4mm3mm、3mm1mm至尺寸要求，加工螺纹未注倒角；9.车削零件的M30mm2mm三角形外螺纹，用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度。10.检测、校核。4、确定加工顺序1.工序顺序安排的原则（1） 先基面
10、，后其他原则（2） 先面后孔原则（3） 先主后次原则（4） 先粗后精原则对于精度要求较高的零件，加工应划分粗精加工阶段。这一点对于刚性较差的零件，尤其不能忽视。2.热处理工序的安排5、确定走刀路线1.换刀点。零件原点设在零件的端面，为防止换刀时刀具与零件或尾坐相碰，加工左端时换刀点可设在（X100,Z100）的位置，加工右端时换刀点可以设在（X150,Z2）的位置 2.起刀点。零件材料的毛坯尺寸为65mm90mm,为减少循环加工的次数，循环的起刀点可以设置在（X70，Z2）的位置。1.4：选择机床、工艺装备等3、选择工艺装备 主要包括夹具、刀具、量具的选择。1.夹具的选择：在单件小批生产中，应
11、尽量选用通用夹具或组合夹具。在大批大量生产中，则应根据加工要求设计制造专用夹具。由于此零件为小批量生产，故选用三爪自定心卡盘。加工此轴类零件需要的刀具有：中心钻、18mm钻头、镗孔刀、35右偏外圆车刀、切槽车刀、60外螺纹车刀。刀具卡图表如下所示：实训课题零件名称刀尖位置T零件图号序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径R数量加工表面备注1中心钻1右端面手动218mm钻头1钻孔手动3T0101镗孔刀0.1mm3mm1镗孔4T020235右偏外圆车刀0.2mm2mm1粗精车外轮廓5T0303切槽车刀B=4mm1切槽左刀尖6T040460外螺纹车刀0.2mm01外螺纹1.5：确定切削用量概念：切削用量是指
12、切削速度、进给量和被吃刀量等三个因素，表示切削过程中切削运动的大小及刀具切入工件的程度。要在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床、刀具的能力，使切削加工既快又省。1.切削速度Vc切削刃的选定点相对工件的主运动的瞬时速度。3.被吃刀量ap工件待加工表面与已加工表面之间的垂直距离。单位为毫米（mm）。1.6：填写工序卡片按加工顺序将各工序、工步的加工内容、所用刀具、切削用量等填写工序卡片。工序卡图表如下图所示:材料45钢零件图号系统工序号程序名机床设备夹具名称三爪自定心卡盘操作序号工步内容（走刀路线）G功能T刀具切削用量转速S进给量F被吃刀量ap1中心孔120032钻孔500323粗加工
13、内轮廓G71T01016000.224精加工内轮廓G70T010110000.10.55粗车零件左端外轮廓G71T02025000.226精车零件左端外轮廓G70T020210000.10.57粗车零件右端外轮廓G71T02025000.228精车零件右端外轮廓G70T020210000.10.59切退刀槽G01T03033500.05210车削外螺纹G92T040480011校核1.7：数值计算1.设定编程原点先加工左端：以零件左端端面与主轴轴线的交点为编程原点建立零件坐标系； 再加工右端：以零件螺纹右端面与主轴轴线的交点为编程原点建立零件坐标系。2.计算各基点位置坐标值 角度起点终点坐标如下： A(30,-57.67)、B(35,-62)、C(35，-70.18)、D（30，-71.62）、E（30,-75.62）F（35，-80）。 螺纹尺寸计算： 螺纹大径：d=D29.85mm 螺纹小径：d1=D1=d-1.0825P=30-1.08252=27.835 螺纹中径：d2=D2=d-0.6495P=30-0.64952=28.701 零件尺寸如下图所示：1.8:编制加工程序单程序如下：
