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1、毕业设计说明书题目轴套零件的数控车削加工工艺及编程专业班级学生指导教师 / 轴套零件的数控车削加工工艺及编程摘 要本文主要讲述轴套零件的数控车削加工工艺及其数控编程,开篇首先介绍了数控车床在车削加工中的应用,紧接着对轴套零件图进行分析,再确定其毛坯类型和尺寸、所选用的机床、选择夹具、刀具、量具；在做好这些前期准备后,制定出零件合理的加工工艺路线,确定其切削参数；然后编制出零件的数控加工程序,并用仿真软件对程序的正确性进行验证,再对零件加工中可能出现废品的原因进行分析；最后写出本次毕业设计总结。关键词：零件分析 毛坯 工艺路线 编程 仿真目 录引 言51.零件的分析61.1零件的尺寸标注分析71
2、.2零件的几何要素分析71.3零件的技术要求分析72.毛坯及夹具的确定82.1毛坯的确定82.1.1常见的毛坯种类82.1.2毛坯选择时应考虑的因素82.1.3毛坯的确定92.2夹具的选择92.2.1数控车床工装夹具的概念92.2.2零件基准与加工定位基准92.2.3常见的夹具102.2.4夹具的确定123.刀具的选择123.1刀具材料的选择123.2常用的车刀选用133.2.1外圆、端面车刀的选用133.2.2孔加工刀具的选用143.2.3切槽刀具的选用153.2.4螺纹加工刀具的选用153.3该零件加工所用的刀具154.工艺路线及其工艺卡片164.1工艺路线的确定164.1.1表面加工方法
3、的选择164.1.2加工顺序的安排164.1.3工艺路线的确定174.2工艺卡片的制定185.数控编程205.1数控编程的定义及分类205.1.1数控编程的定义205.1.2数控编程的分类205.1.3编程方法的选择205.2编程原点的确定205.3加工程序清单215.3.1工序的加工程序清单215.3.2工序的加工程序清单215.3.3工序的加工程序清单236.仿真加工257.可能出现废品的原因分析267.1废品的定义267.1.1表面粗糙度偏大277.1.2工件夹伤及夹紧变形277.1.3形位公差超差277.1.4尺寸精度超差277.2质量超差的解决方法27结束语28致 29参考文献30引
4、 言数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足
5、轻重的地位,将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。现今,数控机床的种类也是越来越多,有数控车床、铣床、磨床、刨床、插床、冲床、钻床、镗床等等,下面详细介绍数控车床在机械加工中的应用。数控车削加工零件的类型车床车削的主运动是工件装卡在主轴上的旋转运动,配合刀具在平面的运动可加工出的工件是回转体零件。回转体零件分为轴套类、轮盘类和其他类几种。轴套类和轮盘类零件的区分在于长径比,一般将长径比大于1的零件视为轴套类零件,长径比小于1的零件视为轮盘类零件。轴套类零件：轴套类零件的长度大于直径,轴套类零件的加工表面大多是外圆周面。圆周面轮廓可以是与z轴平行的直线,切削形成台阶轴,轴上可有螺纹和退
6、刀槽等；也可以是斜线,切削形成锥面或锥螺纹；还可以是圆弧或曲线,切削形成曲面。轮盘类零件：轮盘类零件的直径大于长度,轮盘类零件的加工表面多是端面,端面的轮廓也可以是直线、斜线、圆弧、曲线或端面螺纹、锥面螺纹等。其他类零件：数控车床与普通车床一样装上特殊卡盘就可以加工偏心轴或在箱体、板材上加工孔或圆柱。数控车床加工的主要对象数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补,还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插朴功能以及在加工过程中能自动变速等特点,因此其工艺围较普通车床宽得多。针对数控车床的特点,下列几种零件最适合数控车削加工。精度要求高的回转体零件：
7、由于数控车床刚性好,制造和对刀精度高,蹦及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿。所以能加工尺寸精度要求较高的零件,在有些场合可以车代磨。此外,数控车削的刀具运动是通过高精度捕补运算和伺服驱动来实现的,再加上机床的刚陛好和制造精度高,所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。对于圆弧以及其他曲线轮廓加工出的形状与图纸上所要求的几何形状的接近程度比用仿形车床要高得多。对于精度要求高的零件用普通车床车削时,因机床制造精度低,工件装夹次数多,而达不到要求,只能在车削后用磨削或其他方法弥补。若采用液压半自动车床和液压仿形车床加丁,需多次装夹,会造成较大的壁厚差,达不到图纸要求。若采用
8、数控车床加工一次装夹即可完成滚道和孔的车削,壁厚差大为减小,而且加工质量稳串。表面粗糙度要求高的回转体零件：在材质、精车余量和刀具已选定的情况下,表面粗糙度取奂于进给量和切削速度。数控车床具有恒线速切削功能,能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。在普通车床上车削锥面和端面时由于转速恒定不变,致使车削后的表面粗糙度不一致。使用数控车床的恒线速切削功能,就可选用晟佳线速度来切削锥面和端面,使车削后的表面粗糙度值既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度值要求大的部位选用大的进给量,要求小的部位选用小的进给量。轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件：由于数控车床具有直线
9、和圆弧插补功能,部分车床数控装置还有某些非圆曲面插补功能,所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件。难于控制尺寸的零件如具有封闭腔的成型面,口小肚大,在普通车床上是无法加工的,而在数控车床上很容易加工出来。带特殊螺纹的回转体零件：普通车床所能车削的螺纹相当有限,它只能车等导程的直锥面公英制螺纹,而且一台车床只能限定加工若干种导程的螺纹。数控车床不但能车削任何等导程的直锥面螺纹和端面螺纹,而且能车增导程、减导程及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹,还可以车高精度的模数螺旋零件和端面螺旋零件等。数控车床还可以配备精密螺纹切削功能,再加上一般采用硬质台金成型刀具以及可以使用较高的
10、转速,所以车削出来的螺纹精度高,表面粗糙度小。程序编制、机床的加工教率和零件的加工精度都有重要影响。因此,应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点,认真而详细地制订好零件的数控车削加工工艺。其主要容有分析零件图纸、确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序和刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。1.零件的分析如图1.1所示为轴套零件三维模型图,图1.2所示为轴套二维零件图图中有不清晰之处请参加CAD图,试制定出该零件的加工工艺方案,编制其数控加工程序,并对程序进行仿真加工。图1.2 零件三维图图1.1 零件二维图1.1零件的尺寸标注分析零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据,生产
11、中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。在零件图上标注尺寸,除要求正确、完整和清晰外,还应考虑合理性,既要满足设计要求,又要便于加工、测量。关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。该零件图说标注的尺寸均完整,符合国家要求,位置准确,表达清楚。1.2零件的几何要素分析从图1.1分析得知,该零件的结构主要由圆柱面、圆弧面、圆锥面、螺纹头、螺纹孔、槽等特征组成,这些特征在普通车床上难以完成,需要在数控车上加工。1.3零件的技术要求分析该零件的尺寸精度要求有：尺寸52的尺寸精度等级为IT7级、尺寸35的尺寸精度等级为IT7级、尺寸36的尺寸精度等级为IT10
12、级、尺寸20的尺寸精度等级为IT7级、尺寸S50的尺寸精度等级为IT8-9级、尺寸3-4的尺寸精度等级为IT9级、尺寸3-3的尺寸精度等级为IT9级,其余未注尺寸精度公差按IT12进行控制。各轴段的位置精度有：145的精度为IT10级、73的精度等级为IT9-10级、30的精度等级为IT8-9级、26的精度等级为IT9-10级、20的精度等级为IT9-10级、19的精度等级为IT9-10级。表面粗糙度要求有：35外圆、S50圆弧面、20与45圆锥面、20孔的表面粗糙度为Ra1.6um,其余未注表面粗糙度为Ra3.2um。综上所述,该零件的加工精度较高,应设计比较合理的加工方案,选择合适的刀具,
13、合适的切削参数等等。2.毛坯及夹具的确定2.1毛坯的确定2.1.1常见的毛坯种类 铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。 锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。 型材型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。 焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件。 冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求,在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。2.1.2毛坯选择时应考虑的因素 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛
14、坯的种类。 零件的结构形状与外形尺寸 生产纲领的大小 现有生产条件 充分利用新工艺、新材料为节约材料和能源,提高机械加工生产率,应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用。2.1.3毛坯的确定综合考虑,根据以上因素及零件的技术要求,确定该零件的毛坯为棒料,其尺寸为55155mm,材料为45钢。2.2夹具的选择2.2.1数控车床工装夹具的概念1数控车床夹具的定义和分类在数控车床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹具,例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹
15、具是专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具。2夹具作用在数控车削加工过程中,夹具是用来装夹被加工工件的,因此必须保证被加工工件的定位精度,并尽可能做到装卸方便、快捷。选择夹具时应优先考虑通用夹具。使用通用夹具无法装夹、或者不能保证被加工工件与加工工序的定位精度时,才采用专用夹具。专用夹具的定位精度较高,成本也较高。专用夹具的作用为：1保证产品质量2提高加工效率3解决车床加工中的特殊装夹问题4扩大机床的使用围使用专用夹具可以完成非轴套、非轮盘类零件的孔、轴、槽和螺纹等的加工,可扩大机床的使用围。2.2.2零件基准与加工定位基准1基准1设计基准设计基准是设计工件时采用的基准。例如轴套类和轮盘类零件的中心线。轴套类和轮盘类零件都是属于回转体类,通常将径向设计基准设置在回转体轴线上,将轴向设计基准设
