數(shù)控加工工藝課程設(shè)計.docx

六安職業(yè)技術(shù)學院數(shù)控加工工藝與裝備課程設(shè)計設(shè)計說明書題目軸 類 零 件 加 工班 級 姓 名 組 別 學 號 成 績 指 導 老 師 2011年6月2日目錄第一章 任務書3第二章 設(shè)計內(nèi)容4 一、零件圖分析4 二、工藝措施的擬定8 三、加工路線及進給路線10 四、刀具選擇13 五、數(shù)控加工刀具卡14 六、切削用量的選擇15第三章 數(shù)控工藝卡片17 一、數(shù)控加工工序卡17 二、數(shù)字處理18 三、數(shù)控加工程序單20第四章 小組總結(jié)22第五章 參考文獻26第六章 設(shè)計個人總結(jié)27第一章 任務書設(shè)計題目：軸類零件加工設(shè)計零件圖：材料為45鋼，熱軋，無熱處理及硬度要求及表面質(zhì)量要求。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，該零件輪廓表達清晰、零件結(jié)構(gòu)合理。最終計算結(jié)果如本設(shè)計書19頁(附圖1)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熱軋鋼，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16，切槽164(夾持端槽)， 右端38。2、加工中，從右往左，右端設(shè)置中心孔。3、車R15圓弧。4、車28.49424的圓錐面。5、車22段的164槽。6、車M201.5螺紋。7、去夾持端。8、將對中點用油砂紙抹平。加工方案二：加工方案：1、在普通機床上整外圓平端面，完成軸段38100。2、加工中，從右向左。3、先車2230軸段。4、車2428.494的圓錐面。5、車R15圓弧。6、車164槽。7、車削M201.5螺紋。8、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，為符合加工要求，取40100的45熱軋鋼。（3）數(shù)控加工前先在普車上完成外圓的準備加工，先使之獲得38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。（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：端面基準設(shè)為左端面，回轉(zhuǎn)基準設(shè)為軸線；設(shè)計基準、定位基準與工藝基準三者要重和，以防止基準不要重合，影響加工精度;在相應加工之前基準端面要先行加工。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、圓錐、圓弧、退刀槽及螺紋，最后用割斷刀割斷即可完成。2、選擇設(shè)備數(shù)控機床主要規(guī)格的尺寸應與工件的輪廓尺寸相適應。即小的工件應當選擇小規(guī)格的機床加工，而大的工件則選擇大規(guī)格的機床加工，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，應后加工，最后用割斷刀切斷。2.進給路線：（1）CAK620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（最后重復一次去光刀鐵屑）。3.走刀路線圖：（1）圖a為粗車外輪廓走刀路線圖。（2）圖b為精車外輪廓走刀路線圖。（3）圖c為切槽走刀路線圖。（4）圖d為螺紋切削走刀路線圖。（圖a）粗車外輪廓走刀路線圖（圖b）精車外輪廓走刀路線圖（圖c）切槽走刀路線圖（圖d）螺紋切削走刀路線圖四、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，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角Kr不宜太小，選kr=35，取刀桿直徑D=2020mm。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kr=35，取刀桿直徑D=2020mm，為保證刀尖圓角半徑r小于結(jié)構(gòu)上最小圓弧半徑，取r=0.150.2。硬質(zhì)合金焊接刀具。3. 切 槽 刀切削刃寬為4mm，取刀柄D=2020mm。4. 螺 紋 刀使用60外螺紋硬質(zhì)合金刀，取刀柄D=2020mm。5. 切 割 刀切削刃寬為4mm，取刀柄D=2525mm；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A4序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T010191硬質(zhì)合金右偏刀1粗車外輪廓表面20202T0202切割刀1割斷25253T030360外螺紋車刀1車螺紋20204T0404切槽刀1切4mm槽B=4mm2020編制審核批準共 頁第 頁六、切削用量的選擇：1.背吃刀量的選擇：輪廓粗車循環(huán)時選=3mm，精車余量：=0.25mm。螺紋粗車時選=0.4mm，逐刀減小，粗車=0.16mm。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。為保證表面精度的要求選取切削范圍為：Vc=90120m/min。外輪廓加工：粗加工：取90m/minn=720r/min，取n=800r/min 精加工：取120m/minn=955r/min，取n=1000r/min螺紋加工：n=1200/p-k(參照數(shù)控加工工藝與裝備式（5-1）) n=720 r/min，取n=800r/min端面，切槽： 切割加工：n=500 r/min3.進給速度Vf的計算Vf=nf外輪廓：粗車：取f=0.4mm/r Vf=0.4800=320mm/min精車：取f=0.15mm/r Vf=0.151000=150mm/min螺紋加工：Vf=nf=8001.5=1200mm/min端面，切槽：n =500mm/min切端面時可適當加大，f取0.5mm/r，則端面Vf=250mm/min根據(jù)上面的計算可得結(jié)果，如下表所示：Ap（mm）n（r/min）Vc（m/min）f（mm/r）Vf（mm/min）車削粗車3800900.4320精車0.2510001200.15150螺紋粗螺紋0.48001200精螺紋0.168001200切割0.45000.4300切槽0.45000.4300切端面0.48000.43004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001XXX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/rmin-1進給速度/mmmin-1背吃刀量/mm備注1平端面T01012020800300手動2從右到左粗車各面T010120208003003自動3從右到左精車各面T0101202010001500.25自動4切槽T020220205003001.5自動5粗車螺紋T030320208001200自動6精車螺紋T030320208001200自動7切割T04042525500300手動二、數(shù)字處理：1、將編程原點選在圖形的最右端A處，避免基準不重合時帶來的誤差，而且毋須進行尺寸鏈換算。2.由于精度要求不高，編程時直接用基本尺寸處理。3.確定M201.5mm螺紋牙底直徑及牙深。（1）計算螺紋牙底直徑及牙深的計算：牙深=0.6495p=0.64951.5=0.974mm螺紋牙底直徑=大徑-2牙深=20-20.64951.5=18.05mm（2）螺紋加工預留直徑=20-0.13P=20-0.13*1.5=19.8mm（3）螺紋走刀次數(shù)的確定：分五次走刀，切削深度依次為0.8，0.6，0.4，0.15（最后重復一次去光刀去鐵屑）（4）螺紋切削次數(shù)參考表（附表1）4.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a2+b2=c2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附表1：普通螺紋切削深度及走刀次數(shù)參考表普通螺紋 牙深=0.6495 P：螺距螺距1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598切削深度及走刀次數(shù)1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2三、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O0530審核序號程序內(nèi)容程序說明1O0530程序號2G50 X100 Z25 T0101設(shè)定工件坐標系建立刀具漲肚補償，換1號刀3G96 M03 S720恒線速，主軸正轉(zhuǎn)，速度為720r/min4G00 X45 Z3快速定位至循環(huán)起點A5G71 W3 R1每次背吃刀量3mm，退刀量1mm6G71 P10 Q20 U0.15 W0.05 F0.4粗車的進給量為0.4mm/r7W10 G00 Z0開始精車程序段，Z軸移至08G01 G42 X17 F0.15 S955定精車進給量，切削速度，建立刀尖半徑右補償9X21 Z-2車倒角10Z-20Z軸進刀至-20mm11G01X22車直徑為22的軸12Z-30Z軸進刀至-30mm13X24X軸進刀14X28.494 Z-53.469車圓錐面15Z-54.046Z軸進到至-54.046mm16G02 X38 Z-65 R15車順圓弧17N20 G40 Z3完成精車程序段，并取消刀尖半徑補償18X45 Z3刀具至循環(huán)起點A19G70 P10 G20精車循環(huán)20G00 X100 Z25 T0202刀具至起點，換第三把刀21G00 X25 Z-20快速定位至切槽點22G01 X16 F0.3切槽，進給量為0.3mm23X25X軸退刀24G00 X100 Z25 T0303刀具至起點，換第四把刀25S720設(shè)置切削螺紋轉(zhuǎn)速為720r/mm26G00 X23 Z10快速定位到B，Z10為進刀段27G92 X19.8 Z-18 F4用螺紋切削，循環(huán)螺紋第一次走刀28X19.2車螺紋第二次走刀29X18.6車螺紋第三次走刀3018.2車螺紋第四次走刀3118.05車螺紋最后精車3218.05光刀32G00 X100 Z25快速退到安全點33M30主軸停轉(zhuǎn)，程序結(jié)束并返回程序開頭第四章 小組總結(jié)經(jīng)過了一周的學習和工作，我們終于完成了數(shù)控加工工藝課程設(shè)計。從開始思考本次課程的設(shè)計到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到設(shè)計的完成，每走一步對我們來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我們在即將離開大學期間共同完成的最大的項目。在這段時間里，我們學到了很多知識也有很多感受。每一次改進都是我們學習的收獲。一、關(guān)于該工件數(shù)控加工內(nèi)容的選擇，以及尺寸和形位精度處理1.數(shù)控加工內(nèi)容的選擇數(shù)控加工前對工件進行工藝設(shè)計是必不可少的準備工作。無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的工件進行工藝分析擬定工藝路線、設(shè)計加工程序。因此，合理的工藝設(shè)計方案是編制加工程序的依據(jù)，工藝設(shè)計做不好是數(shù)控加工出差錯的主要原因之一，往往造成工作反復，工作量成倍增加的后果。編程人員必須首先搞好工藝設(shè)計，再考慮編程。數(shù)控加工是機械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一。想要充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點，實現(xiàn)數(shù)控加工中的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，編程是關(guān)鍵，而在編制數(shù)控機床程序過程中，編程思想是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，故在編制程序前必須有一個清晰的編程思想。當選擇并決定對某個零件進行數(shù)控加工后，并非其全部加工內(nèi)容都采用數(shù)控加工，數(shù)控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要對零件圖樣進行仔細分析，立足于解決難題、提高生產(chǎn)效率，注意充分發(fā)揮數(shù)控的優(yōu)勢，選擇那些最適合、最需要的內(nèi)容和工序進行數(shù)控加工。一般可按下列原則選擇數(shù)控加工內(nèi)容：(1)普通機床無法加工的內(nèi)容應作為優(yōu)先選擇內(nèi)容。(2)普通機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應作為重點選擇內(nèi)容。(3)普通機床加工效率低，工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚有加工能力的基礎(chǔ)上進行選擇。相比之下，下列一些加工內(nèi)容則不宜選擇數(shù)控加工：(1)需要用較長時間占機調(diào)整的加工內(nèi)容。(2)加工余量極不穩(wěn)定，且數(shù)控機床上又無法自動調(diào)整零件坐標位置的加工內(nèi)容。(3)不能在一次安裝中加工完成的零星分散部位，采用數(shù)控加工很不方便，效果不明顯，可以安排普通機床補充加工。此外，在選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，還要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等因素，要盡量合理使用數(shù)控機床，達到產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率及綜合經(jīng)濟效益等指標都明顯提高的目的，要防止將數(shù)控機床降格為普通機床使用。數(shù)控機床作為一種高效率的設(shè)備，欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動化的特點，除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外，還應在編程前進行詳細的工藝分析和確定合理的加工工藝，以得到最優(yōu)的加工方案。2. 加工路線的確定：確定加工路線時，主要遵循以下幾點原則:A加工路線應必須保證工件加工精度和表面粗糙度。B 應盡量縮短加工路線，以減少空行程時間，提高生產(chǎn)率。C 應盡量簡化數(shù)學處理時的數(shù)值計算工作量，以減少編程工作量。二、關(guān)于坯料的下料方案的處理該零件坯料最優(yōu)選擇方案是取40100的45熱軋，因為此次加工的零件為單件小批量生產(chǎn)，所以為便捷裝夾，應在左端留出夾持端，此方案應在普通機床上現(xiàn)車外輪廓，后平端面。三、數(shù)控工藝制定過程1.工藝措施選擇理由：根據(jù)圖樣給定的尺寸，沒有特別的精度要求。所以選取表面精度為8級精度，使用中等精度數(shù)控車床。為符合加工要求，留12mm的左夾持端，所以選取40100的45#模鍛。為保證加工精度在上數(shù)控車床前現(xiàn)在普通車床完成外圓的準備加工，使之獲得38的外圓。從而獲得工件的回轉(zhuǎn)軸線。根據(jù)走刀路線從右至左，所以選用三爪自定心卡盤夾持左端。2.工序劃分原則使用說明：由于本零件加工內(nèi)容不多，按安裝次數(shù)劃分工序，即以一次安裝完成。3.編程時有關(guān)數(shù)據(jù)及指令選?。褐鬏S轉(zhuǎn)速為720r/min，粗車循環(huán)每次=3mm，進給量為0.4mm/r切槽，切螺紋時轉(zhuǎn)速為720 r/min。編程時主要用到的指令有：G50工件坐標系的設(shè)定，恒線速G96，粗車循環(huán)G71，刀尖半徑補償G42，車倒角切槽G01，車圓弧G02，精車循環(huán)G70，切螺紋G92。4.夾具選用處理：由于本加工零件為對稱軸類零件，采用三爪自定心卡盤，可自動定心，裝夾方便，夾緊力較小，便于夾持外形規(guī)則的工件。四、關(guān)于本次設(shè)計過程中遇到的難題及解決途徑1.問題的發(fā)現(xiàn)與解決：（1）由于本加工零件為軸類加工零件，裝夾時要左端留有12mm的裝夾余量。（2）由于使用G32螺紋切削指令在切削時很難保證加工精度，在編程時應選用G92指令。（3）加工路線中加工順序應遵循先平端面，先粗后精，從右至左的加工原則。由于螺紋系易損面，應后加工，以保證加工精度。第五章 參考文獻1) 李華志.數(shù)控加工工藝與裝備.清華大學出版社.2005第六章 設(shè)計個人總結(jié)經(jīng)過這次的課程設(shè)計，我對所學專業(yè)有了重新的認識，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)計的主要任務是制定加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機床加工前的準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)計的主要任務是制定加工工藝規(guī)程，也是數(shù)控機床加工前的準備工作。工藝規(guī)程是規(guī)定零件、走刀路線、刀具尺寸以及機床的相對運動過程。因此，是編程人員對數(shù)控機床的性能、制造工藝過程和操作方法具有指導性的工藝文件。數(shù)控機床加工的程序是數(shù)控機床的指令性文件。數(shù)控機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、機床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。因此，應遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控機床的特點認真而詳細地制定數(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。我們結(jié)合零件圖進行了零件圖分析，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