重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目 螺纹轴零件数控加工工艺及编程 分析 学生所在校外学习中心 批次 层次 专业 学 号 学 生 指 导 教 师 起 止 日 期 摘 要本文主要介绍了螺纹轴零件的数控车削加工工艺及其程序编写，开篇首先介绍了数控技术在机械加工中的应用，紧接着对其零件图纸进行分析；分析完图纸之后，对其加工工艺进行分析，内容包括定位基准、装夹方式、工艺路线、机床及刀具的选择、切削参数的确定等等；然后编写数控加工程序，在编写程序之前首先确定其编程原点，并确定各基点坐标，介绍对刀方法；最后对所编写的加工程序在仿真软件上进行验证，并加工出仿真零件，确认程序准确无误后，输入机床进行实际加工在加工首件时程序应采用单段运行方式，避免程序输入错误而导致零件报废，甚至导致机床的损坏以及人身安全事故的发生。
关键词：工艺分析 加工方案 切削用量 数控编程 仿真加工全套图纸加扣 3346389411或3012250582I目 录摘 要 I前言 11 零件图 21.1 零件的结构分析 21.2 技术要求的分析 22 毛坯的设计 23 加工设备的选择 34 工艺路线 35 刀具的选择 46 切削用量 57.编制工艺卡片 68.走刀路线及坐标点计算 68.1走刀路线的确定 68.3坐标点的计算 79.数控加工程序的编制 99.1编程方法的选择 99.2 加工程序清单 910.仿真加工 1210.1 程序的导入 1310.2 设置工件 1310.3 设置刀具 1310.4 对刀和输入刀补 1310.5 仿真加工 1411.注意事项 15总 结 16谢 辞 17参考文献 18附 件 19II前言随着科学技术的高速发展，制造业发生了根本性的变化由于数控技术的广泛应用，普通机械逐渐被高效率、高精度的数控机械所代替，形成了巨大的生产力专家们预言：二十一世纪机械制造业的竞争，其实是数控技术的竞争数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，现代的CAM/CAD，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上；数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率、提高企业的市场适应能力和竞争能力必不可少的物质手段；数控技术是国防现代化的重要战略物质，是国际技术和商业贸易的重要构成。
因而可以毫不夸张地说：数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低和拥有量是衡量一个国家工业现代化的重要标志数控技术的广泛应用，给机械制造业生产方式、产品结构、产业结构带来深刻的变化随着我国工业现代化进程逐步加快，数控技术在制造业中越来越多地得到应用目前，我国制造工业中，从事数控机床制造和生产的科技人员以及数控机床的操作员、程序员和维修人员都非常缺乏特别是在我国的经济特区，数控人才非常抢手数控人才的缺乏是制约我国数控技术推广应用的极其重要的因素1）毕业设计的作用本课题是数控专业学生在毕业时的任务，其作用主要为验证我们在学校所学的知识，并通过此课题的编写，让我们对在校所学的知识进行一次综合的应用，为今后的实践工作打下基础，在编写过程中，不断的发现问题，并解决问题培养我们独立完成零件的数控加工工艺及加工程序编制的能力2）本次课题的主要任务1）运用制图软件绘制零件二维图纸及三维图2）分析零件的技术要求，确定零件的加工方案3）合理的选择刀具、切削参数4）编制螺纹轴零件的数控加工程序并对加工程序进行仿真验证5）制定相应的工艺卡片1 零件图图1.1为一螺纹短轴，图中有不清晰之处请查阅附图，试对该零件进行工艺分析，编制工艺过程卡、工序卡，列出加工刀具卡，并编制其数控加工程序。
图1.1 零件图1.1 零件的结构分析从图1.1中可以看出，该零件属于阶梯轴，其主要特征由内外圆柱面、圆弧面、槽及螺纹等形状特征组成该零件的视图符合国家标准，位置精确，表达清楚，几何要素间的关系明确，尺寸标注完整清晰1.2 技术要求的分析该零件的尺寸精度要求较高，最高公差为0.03mm，在加工这些部位时需要进行粗精加工，并保证刀具的锋利性；零件图中表面粗糙度最高为Ra1.6um,在数控车床中可以保证此要求2 毛坯的设计根据该零件的特征，以及考虑到该零件为中批量生产，因此在选择毛坯时应该考虑到经济性，尽可能的减少加工余量，节省成本综合考虑，选择该零件的毛坯为Φ55×110mm，材料为45钢3 加工设备的选择分析零件图可知，本设计加工的零件特征包括：外圆、槽、螺纹、圆弧、圆锥，加工工序复杂为减少换刀和对刀时间，保证良好精度和表面粗糙度要求，选择温州广州数控设备有限公司生产的CK6140×1000，该机床项目技术参数项目技术参数床身上最大回转直径Φ400mm，卡盘直径Φ250mm，拖板上最大回转直径Φ210mm，主轴转速机械：25-1600rpm ，变频：300-2000rpm，X轴最大行程250mm，尾座套筒内孔锥度MT4，Z轴最大行程1000mm，尾座套筒移动量140mm，最大加工长度800mm，尾座套筒直径Φ60mm，X/Z轴快速进给速度5/10m/min，刀位数6，X/Z轴脉冲当量0.001mm，刀方尺寸25mmx25mm，定位精度0.01mm，主电机功率5.5kw，重复定位精度0.006mm，机床外形尺寸( 长×宽×高 )2250mmx1200mmx1600mm，主轴通孔直径Φ46mm，机床重量2000kg，主轴内孔锥度MT。
4 工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具部分采用专用刀具和专一量具并尽量使工序集中来提高生产率除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降综合考虑以上原则以及该零件的形状特征，确定该零件的工艺路线如下：工序1：下料；工序2：夹毛坯外圆，车左端面、左端外圆，左端内轮廓等； 工步1：粗车左端面； 工步2：精车左端面； 工步3：粗车左端外圆； 工步4：精车左端外圆； 工步5：钻底孔； 工步6：粗镗内轮廓； 工步7：精镗内轮廓；工序3：车右端外轮廓、槽及螺纹； 工步1：粗车右端面； 工步2：精车右端面； 工步3：粗车右端外轮廓； 工步4：精车右端外轮廓； 工序5：切螺纹退刀槽； 工步6：车螺纹；工序4：去毛刺；工序5：热处理；工序6：检验；工序7：入库；5 刀具的选择在金属切削加工过程中，刀具直接完成切削工作刀具切削性能的优劣，直接影响到工件被加工表面的质量、切削效率、刀具的使用寿命和加工成本的高低。
合理选择刀具切削部分的材料以及刀具几何形状和结构是十分重要的在选择刀具时，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选择刀具和刀柄通常优先选用常用刀具，对于不同材料的零件，一般都有适合其切削的刀具刀具在切削过程中，要承受切削力、高温、冲击和振动，并被磨损与普通机床相比，数控加工时对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高，在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性刀具材料应具备以下几个方面的性能：足够的硬度和耐磨性、足够的强度与韧性、高的耐热性、良好的导热性、良好的工艺性能和工艺性硬质合金是将一些难溶的、高硬度的、合金碳化物微米数量级粉末与金属粘结剂混合，经加压成形，烧结而成的粉末冶金材料合金碳化物是硬质合金的主要成分，具有高硬度、高熔点和化学稳定性好等特点，因此硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性均超过高速钢，硬质合金的常温硬度为89—93HRA，切削温度达到800—1000℃时，仍能进行切削，且切削性能比高速钢好，切削速度可提高4—10倍。
硬质合金的性能取决于化学成分、碳化物粉末粗细及其烧结工艺在满足加工要求的条件下，综合考虑该零件的加工效率，决定选用可转位刀本题零件的具体刀具如下表5.1所示：表5.1 数控加工刀具卡加工工序刀具号刀具名称刀具规格刀具材料工序2T0101外圆车刀90°YT15T0202麻花钻Φ20mm高速钢T0303车镗刀60°硬质合金工序3T0101外圆车刀90°YT15T0202切槽刀4mmYT15T0303外螺纹车刀60°YT156 切削用量与传统加工相比，数控加工的显著特点是:自动化程度高、加工质量稳定；适合复杂型面零件的加工；高速化、高精度、高效率；工艺复杂、一机多用；柔性化高工欲善其事，必先利其器”刀具的切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量，因此，数控加工中切削用量确定至关重要编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点切削用量是在机床调整前必须确定的重要参数，它对切削力、功率消耗、刀具磨损、刀具耐用度、加工精度和表面质量等均有明显的影响因此，合理选择切削用量对提高切削效率，保证加工质量和降低加工成本具有重要的作用。
所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量要确定合理的切削用量，既要从理论上充分认识切削用量，又要将理论上得出的切削用量运用到实际中去，这样才能综合机床、刀具、加工材料确定最佳的切削用量粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本它的主要目的是快速地去除工件表面的残余金属，所以在机床功率允许的前提下应尽可能的提高效率，以便提高机床的利用率在确定切削用量时，首先应该考虑切削深度，这样可以达到在短时间内快速除去金属的目的，提高单位时间内的切削量精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本它的目的是要得到加工尺寸和降低工件的表面粗糙度，理想的尺寸精度取决于机床精度和加工残余的均匀程度，因此，要避免在加工过程中受力的突然变化，使切削力均匀；工件的表面粗糙度主要取决于切削速度，切削速度的大小是由刀具直径的大小和主轴转速的高低决定的综上所述，根据该零件的工艺特性，确定该零件的切削用量如下表所示加工部位主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）切深（mm）粗精粗精粗精车外轮廓500800100801.50.5钻孔30050镗孔45065080400.80.3切槽40035。