劉新星 數(shù)控加工工藝

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1、河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院2009級機(jī)電一體化專業(yè)機(jī)數(shù)控加工工藝課程設(shè)計 課程設(shè)計實訓(xùn)報告 課程名稱：《數(shù)控加工工藝》 設(shè)計題目： 軸類零件加工 系 別： 機(jī)電工程系 專業(yè)班級： 機(jī)電一體化2班 學(xué)生姓名： 劉新星 學(xué) 號： 02043093086 指導(dǎo)老師： 周永情 設(shè)計時間： 2011年12月 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 目錄 《數(shù)控加工工藝》課程設(shè)計任務(wù)書 3 第二章 設(shè)計內(nèi)容 4 一、零件圖工藝分析： 4 二、工藝措施的擬定： 7 三、加工路線及進(jìn)給路線： 8 四、刀具選擇： 8 五、數(shù)控

2、加工刀具卡： 9 六、切削用量的選擇： 9 第三章 數(shù)控工藝卡片 11 一、數(shù)控加工工序卡 11 二、數(shù)字處理： 11 三、數(shù)控加工程序單： 12 第四章 設(shè)計個人總結(jié) 14 第五章 參考文獻(xiàn) 16 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 《數(shù)控加工工藝》課程設(shè)計任務(wù)書 班級 09機(jī)電2班 學(xué)生姓名 劉新星 指導(dǎo)教師 周永情 課程設(shè)計題目 軸類零件加工 主要 設(shè)計 內(nèi)容 1、數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選舉； 2、數(shù)控加工工藝性分析； 3、數(shù)控加工工藝線路的設(shè)計； 主要 技術(shù)指標(biāo) 和設(shè) 計要 求 1、零件圖的工藝分析 2、計算

3、編程尺寸 3、畫出加工路線圖 4、畫出刀具調(diào)整圖 5、列出數(shù)控刀具表及.編制加工工序卡 6、編寫數(shù)控加工程序 7、機(jī)床設(shè)備的選擇 8、確定工件的坐標(biāo)方式 9、主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的選擇 10、螺紋有關(guān)參數(shù)的計算 11、三維圖形算； 主要 參考 資料 及文 獻(xiàn) [1] 周虹.數(shù)控編程與操作.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2010.1 [2]張宇.數(shù)控技術(shù)實踐.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004. [3]許詳泰.數(shù)控加工編程實用技術(shù).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2002. [4]朱曉春.數(shù)控技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003. [5] 岳優(yōu)蘭，馬文鎖.機(jī)械

4、設(shè)計基礎(chǔ).開封：河南大學(xué)出版社，2009.5 第二章 設(shè)計內(nèi)容 一、零件圖工藝分析： 1、零件成型組成表面：零件有圓柱、逆圓弧、圓錐面和螺紋等幾部分組成，系數(shù)控加工可選的內(nèi)容。（首先，數(shù)控車床效率高于普通車床，數(shù)控做出來的螺紋精度高；普車要做螺紋精度就很難保證。普通車床一來設(shè)備投入較少，二來對刀具的要求相對沒那么高。數(shù)控車床的刀具要求較高（經(jīng)常換刀的不但影響效率，且每次對刀都可能造成報廢），對編程及對刀的技術(shù)要求較高，但量產(chǎn)若配以合適的夾具效率可以是普車三倍以上。綜合考慮，還是選擇數(shù)控加工為宜。） 2、通過對零件尺寸的圓錐面與圓弧面數(shù)字處理，該零件輪廓表達(dá)

5、清晰、零件結(jié)構(gòu)合理。最終計算結(jié)果如本設(shè)計書12頁(附圖)所示。 3、尺寸精度保證:圖形上尺寸均為IT8級，CAK型數(shù)控車床自身精度均可保證，編程時尺寸取基本尺寸即可。 4、材料的選取:選用45鋼，無熱處理及硬度要求。材料切削加工工藝性良好。 5、各成型表面連接復(fù)雜程度中等，加工連續(xù)時間不長，不須用可轉(zhuǎn)位刀片，用一般硬質(zhì)合金焊接刀具即可。 由零件圖分析，加工此零件擬定加工方案。 加工方案一： 加工方案： 1、在普床上完成整外圓平端面：左端36。 2、加工中，從右往左，右端設(shè)置中心孔。 3、車C5倒角。 4、車φ50×22的外圓面。 5、車C2倒角。 6、車φ4

6、2×13的外圓面。 7、車C5倒角。 8、去夾持端。 9、將對中點用油砂紙抹平。 加工方案二： 加工方案： 1、在普通機(jī)床上整外圓平端面，完成軸段φ58×100。 2、加工中，從右向左。 3、先車φ42×18軸段。 4、車φ50×24的圓錐面。 5、車φ58×25圓弧。 6、車C5、C2倒角。 7、去夾持端。 加工時選擇方案二 二、工藝措施的擬定： 1、具體加工策劃 （1）圖樣上沒有特別的精度要求，一般取表面精度為八級精度，使用中等精度數(shù)控CAK620即可，保證零件的要求，編程時不用平均值編程，直接用基本尺寸代入。 （2）選取毛坯，為符合加

7、工要求，取φ60×100的45熱軋鋼。 （3）數(shù)控加工前先在普車上完成外圓的準(zhǔn)備加工，先使之獲得φ58的外圓，從而獲得工件的回轉(zhuǎn)軸線；然后再平端面，獲得工件的長度基準(zhǔn)。 （4）裝夾方法：用三爪自定心卡盤夾持零件左端，并留有足夠的夾持長度及切割長度（12mm），右端用頂尖固定。如下圖所示： （裝夾示意圖） （5）定位基準(zhǔn)：端面基準(zhǔn)設(shè)為左端面，回轉(zhuǎn)基準(zhǔn)設(shè)為軸線；設(shè)計基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)三者要重和，以防止基準(zhǔn)不要重合，影響加工精度;在相應(yīng)加工之前基準(zhǔn)端面要先行加工。 綜上所述，在普車上先平端面，加工外圓去除表面的余量達(dá)到要求，完成坯料;然后把工件在數(shù)控車床上用三爪自定心卡盤夾持

8、左端，并留有足夠的夾持長度（12mm的夾持端），右端用頂尖固定在由工藝設(shè)計內(nèi)容依次加工圓柱、倒角，最后用割斷刀割斷即可完成。 2、選擇設(shè)備 數(shù)控機(jī)床主要規(guī)格的尺寸應(yīng)與工件的輪廓尺寸相適應(yīng)。即小的工件應(yīng)當(dāng)選擇小規(guī)格的機(jī)床加工，而大的工件則選擇大規(guī)格的機(jī)床加工，做到設(shè)備的合理使用。根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用CAK620數(shù)控車床。 三、加工路線及進(jìn)給路線： 1.零件的加工順序： 先車平面，然后遵守由粗到精，從左到右（先近后遠(yuǎn)的加工原則）加工時從左到右粗車各面，粗車時留粗車加工余量0.25mm，由于螺紋系易損面，應(yīng)后加工，最后用割斷刀切斷。 2.進(jìn)給路線： （1）CA

9、K620車床具有粗車循環(huán)及螺紋的自動加工功能，加工時依據(jù)程序去自動完成。 循環(huán)加工時，依零件外輪廓引入段及延伸尺寸要足夠。 （2）對精加工，依零件外輪廓走刀一次完成精余量0.25的切除。 （3）螺紋走刀次數(shù)的確定：分五次走刀，切削深度依次為：0.8，0.6，0.4，0.14，0.01（最后重復(fù)一次去光刀鐵屑）。 3.走刀路線圖： （1）粗車外輪廓走刀路線為沿外輪廓走刀，且留有一定的余量。 （2）精車外輪廓走刀路線為沿外輪廓走刀，并把粗車留的余量切削掉。 （3) 切割走到路線為沿左邊基準(zhǔn)邊切除。 四、刀具選擇： 1. 粗車時循環(huán)車削輪廓——粗車及平端面，選用91°硬質(zhì)合金右偏刀

10、，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角K′r不宜太小，選k′r=35°，取刀桿直徑D=20×20mm。硬質(zhì)合金焊接刀具。 2. 精 車 輪 廓 時——取硬質(zhì)合金91°右偏角，取k′r=35°，取刀桿直徑D=20×20mm，為保證刀尖圓角半徑小于結(jié)構(gòu)上最小圓弧半徑，取=0.15—0.2。硬質(zhì)合金焊接刀具。 5. 切 割 刀——切削刃寬為4mm，取刀柄D=25×25mm； 6. 將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片（如下表所示）以便編程和操作管理。 五、數(shù)控加工刀具卡： 數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn)品名稱或代號 啟動軸 零件名稱 啟動軸 零件圖號

11、 A4 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T0101 91°硬質(zhì)合金右偏刀 1 粗車外輪廓表面 20×20 2 T0202 91°硬質(zhì)合金右偏刀 1 精車外輪廓表面 20×20 3 T0303 切割刀 1 割斷 25×25 編制 審核 批準(zhǔn) 共 頁 第 頁 六、切削用量的選擇： 1.背吃刀量ap的選擇： ①輪廓粗車循環(huán)時選ap=3mm，精車余量：ap=0.25mm。 2.主軸轉(zhuǎn)速的選擇： 該零件的加工表面由圓柱、圓弧、圓錐、螺紋等表面組成，因為工件材料為45熱軋鋼，尺寸較小。為保證表面精度

12、的要求選取切削范圍為：Vc=90～120m/min。 ①外輪廓加工： 粗加工：Vc= 取Vc=90m/min n720r/min，取n800r/min 精加工：Vc= 取Vc=120m/min n955r/min，取n1000r/min ②端面，切斷： 切割加工：n=500 r/min 3.進(jìn)給速度的計算—— ①外輪廓：粗車：取f=0.4mm/r =0.4×800=320mm/min 精車：取f=0.15mm/r =0.15×1000=150mm/min ③端面，切斷：n =500mm/min 切端面時可適當(dāng)加大，f取0.5mm/r，則端

13、面=250mm/min 根據(jù)上面的計算可得結(jié)果，如下表所示： （mm） n （r/min） （m/min） f （mm/r） （mm/min） 車削 粗車 3 800 90 0.4 320 精車 0.25 1000 120 0.15 150 切割 0.4 500 0.4 300 切端面 0.4 800 0.4 300 4．綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入如下所示的數(shù)控加工工序卡。 第三章 數(shù)控工藝卡片 一、數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工工序卡 單位名稱 XXX 產(chǎn)品名稱或代號 零

14、件名稱 零件圖號 XXX 啟動軸 XXX 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 001 XXX 三爪自定心卡盤 CAK620數(shù)控車床 數(shù)控中心 工步號 工步內(nèi)容 (尺寸單位：mm) 刀具號 刀具、刀柄規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速 /r 進(jìn)給速度 背吃刀量/mm 備注 1 平端面 T0101 2020 800 300 手動 2 從右到左粗車各面 T0101 2020 800 300 3 自動 3 從右到左精車各面 T0101 2020 1000 150 0.25 自動 7 切割 T0404

15、 2525 500 300 手動 二、數(shù)字處理： 1、將編程原點選在圖形的最右端A處，避免基準(zhǔn)不重合時帶來的誤差，而且毋須進(jìn)行尺寸鏈換算。 2.由于精度要求不高，編程時直接用基本尺寸處理。 3.關(guān)于圓錐面與圓弧面的過渡。 如(附圖1)所示，根據(jù)已知數(shù)據(jù)求得e段的長度為4.954， a段的長度為10.247，然后利用勾股定理得出b段的長度為10.954，最后完成圓錐面與圓弧面過渡的最終數(shù)字處理。 附圖1 三、數(shù)控加工程序單： 數(shù)控加工程序單 零件號 零件名稱 啟動軸 編制 程序號 O0001 審核 序號 程序內(nèi)容 程序

16、說明 1 O0001 程序號 2 T0101 設(shè)定工件坐標(biāo)系建立刀具漲肚補(bǔ)償，換1號刀 3 G96 M03 S720 恒線速，主軸正轉(zhuǎn)，速度為720r/min 4 G00 X36 Z5 快速定位至循環(huán)起點A 5 G71 W3 R1 每次背吃刀量3mm，退刀量1mm 6 G71 P10 Q20 U0.15 W0.05 F0.4 粗車的進(jìn)給量為0.4mm/r 7 N10 G00 Z0 開始精車程序段，Z軸移至0 8 G01 G42 X17 F0.15 S955 定精車進(jìn)給量，切削速度，建立刀尖半徑右補(bǔ)償 9 X46 Z-5 車倒角 10

17、Z-18 Z軸進(jìn)刀至-18mm 11 X50 Z-20 車倒角 12 Z-44 Z軸進(jìn)刀至-44mm 13 X58 Z-50 車倒角 14 Z-70 Z軸進(jìn)刀至-70mm 15 N20 X65 X軸退到至65mm 17 G00 X100 Z100 退到安全點 18 T0202 換精車刀 19 G70 P10 G20 精車循環(huán) 20 G00 X100 Z100 T0303 刀具至起點，換第三把刀 21 G00 X65 Z-75 快速定位至切斷點 22 G01 X1.0 F0.3 切斷，進(jìn)給量為0.3mm 23 G04 X2

18、.0 切斷暫停2.0s 24 G01 X65 X軸退到至65mm 25 G00 X100 Z100 快速定位到安全點 26 M05 主軸停止 27 M30 程序結(jié)束 第四章 設(shè)計個人總結(jié) 經(jīng)過這次的課程設(shè)計，我對所學(xué)專業(yè)有了重新的認(rèn)識，在做課程設(shè)計的時間里，我查閱了一些相關(guān)的書籍來完善我的課程設(shè)計。對課程設(shè)計的格式以及零件的工藝編寫下了很大的功夫。數(shù)控加工工藝設(shè)計的主要任務(wù)是制定加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機(jī)床加工前的準(zhǔn)備工作從開始的零件圖繪制，再根據(jù)零件圖分析工藝，以及程序的編寫。數(shù)控加工工藝設(shè)計的主要任務(wù)是制定加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機(jī)床加工前

19、的準(zhǔn)備工作。工藝規(guī)程是規(guī)定零件、走刀路線、刀具尺寸以及機(jī)床的相對運動過程。因此，是編程人員對數(shù)控機(jī)床的性能、制造工藝過程和操作方法具有指導(dǎo)性的工藝文件。數(shù)控機(jī)床加工的程序是數(shù)控機(jī)床的指令性文件。數(shù)控機(jī)床加工程序不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量的選擇、運動方式、刀具系統(tǒng)、切削規(guī)范以及工件的裝夾方法。工藝規(guī)程定的合理與否，對程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特點認(rèn)真而詳細(xì)地制定數(shù)控加工工藝。本次課程設(shè)計我們選了五個可選的題目中的一個，該零件屬于軸類零件，由圓柱面、順圓弧面、圓錐面和螺紋等幾部分組成，是數(shù)控加工可選擇的內(nèi)容

20、。我們結(jié)合零件圖進(jìn)行了零件圖分析，從加工設(shè)備、刀具、工裝的選擇、切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量等參數(shù)的選擇，制定了零件的數(shù)控加工工藝，并根據(jù)所選機(jī)床的指令系統(tǒng)編寫了零件的加工程序。 因為我們小組所選擇的第三個圖形未做特殊的表面粗糙度要求，而一般零件取表面精度為八級精度，所以我們決定使用中等精度數(shù)控CAK620機(jī)床即可保證零件的加工要求。毛壞的選擇也很重要，零件村料的工藝特性和力學(xué)性能大致決定了毛坯的種類。零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸也是重要因素。大型且結(jié)構(gòu)簡單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；軸類零件的毛坯，若臺階直徑相差不大，可用棒料；若各臺階尺寸相差較大，則宜選擇鍛件。但是根據(jù)我們現(xiàn)在的實際情況是

21、做課程設(shè)計及現(xiàn)在的我們自身所具備的條件（因為能否上數(shù)控機(jī)車實驗尚未可知），且為符合加工要求，毛坯?60×100的45#模鍛是最好的選擇。數(shù)控加工前先在普通機(jī)床上整外圓平端面，完成軸段?58×100。 在編寫程序中一些基本的指令代碼是不可或缺的。數(shù)控程序所用的代碼，主要有準(zhǔn)備功能G代碼、輔助功能代碼、進(jìn)給功能F代碼、主軸速度功能S代碼和刀具功能T代碼。 這次課程設(shè)計讓我們對以往學(xué)習(xí)過的知識進(jìn)行了再學(xué)習(xí)和鞏固。其中涉及到多門專業(yè)課。如《機(jī)械制造》、《數(shù)控工藝》、《數(shù)控編程》等。通過這次課程設(shè)計我們真正學(xué)會了自主學(xué)習(xí)，獨立完成作業(yè)，如何學(xué)會與自己的團(tuán)隊做好協(xié)調(diào)。因為課程設(shè)計具有實踐性、綜合性、探

22、索性、應(yīng)用性等特點。本次選題的目的是數(shù)控專業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控技術(shù)專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運用數(shù)控機(jī)床實際操作的一次綜合練習(xí)。隨著課程設(shè)計的逐漸完成，使我對《數(shù)控加工工藝與裝備》這門課程以及對數(shù)控加工技術(shù)都有了更深入的理解和掌握。當(dāng)然更重要的是學(xué)習(xí)到了以前書本上沒學(xué)到的知識。 在本次設(shè)計中，個人認(rèn)為在數(shù)控工藝設(shè)計的過程中，對工藝措施的選擇與加工路線制定還是比較成功的，但還存在的未能很好解決的問題:，如設(shè)計進(jìn)度與質(zhì)量不能達(dá)到較好的水平、設(shè)計方法不是很如人意等。這些都有待于我去進(jìn)一步改善。 通過本次課程設(shè)計，我對典型軸類零件的設(shè)計又有了很深的認(rèn)識，本次設(shè)計概括了我所學(xué)的知識，加深了

23、我對本專業(yè)的認(rèn)識水平。本次設(shè)計的典型軸類零件，側(cè)重于設(shè)計該零件的數(shù)控加工工藝和編程，主要設(shè)計內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝過程卡、工序卡和數(shù)控道具卡）和主要工序的工裝設(shè)計。并繪制零件圖。用G代碼編制該零件的數(shù)控加工程序，再則學(xué)習(xí)了CAD/CAM相關(guān)知識。不管怎么說，這次課程設(shè)計給我?guī)砹撕艽蟮氖斋@，它將指導(dǎo)我去完成未來可能遇到的很多問題，因為它教會了我怎樣去多角度看待問題，并能適當(dāng)、合理地去處理問題。 第五章 參考文獻(xiàn) 1）何雪明.數(shù)控技術(shù).武漢:華中科技大學(xué)出版社,2006. 2）張宇主編.數(shù)控技術(shù)實踐.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004. 3）許詳泰主

24、編.數(shù)控加工編程實用技術(shù).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2002. 4）朱曉春主編.數(shù)控技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003. 5） 蔡南武.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005 6）李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 7）蔡南武.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005 8）蔡南武.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005 9）吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計手冊.北京：高等教育出版社，1999 10）薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 河南質(zhì)量職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系

25、課程設(shè)計綜合成績評定表 姓名 劉新星 學(xué)號 02043093086 班級 機(jī)電一體化2班 課程名稱 數(shù)控加工工藝 設(shè)計題目 軸類零件加工 指導(dǎo)教師評語 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 設(shè)計報告成績綜合評定 項 目 標(biāo)準(zhǔn) 成績 1、計算和繪圖能力 10 2、綜合運用專業(yè)知識能力 20 3、運用計算機(jī)能力和外語能力 10 4、查閱資料、運用工具書的能力 10 5、獨立完成設(shè)計能力 10 6、書寫情況（文字能力、整潔度） 10 7、表述能力（邏輯性、條理性） 10 平時考核成績（20） 設(shè)計考核成績（80） 綜合成績 教研室主任簽名： 年 月 日 17