機械設(shè)計制造及其自動化畢業(yè)論文(完整版)

1、.目錄摘要-3關(guān)鍵詞-3第一章 任務(wù)介紹-31.1軸的零件圖-31.2零件圖的分析-31.3選擇加工設(shè)備（題目給定用數(shù)控車）-3第二章 數(shù)控車床的簡介-42.1概述-42.1.1數(shù)控車床的特點及應(yīng)用-42.1.2數(shù)控車床的發(fā)展前景-62.1.3數(shù)控車床加工軸類零件的優(yōu)勢 -7第三章軸類零件的分析-73.1該零件的功能分析-73.2該零件的結(jié)構(gòu)分析-73.3該零件材料及受力分析-83.4該零件的精度分析 -9第四章 軸的加工工藝方案-94.1零件圖工藝分析-94.2選擇毛坯-104.3確定加工順序-104.4選擇夾具及確定裝夾方案-114.5選擇加工刀具-114.6確定進給路線-124.7合理選

2、著切削用量-124.8 編寫工藝卡-134.9 編寫加工程序-144.10調(diào)試模擬運行程序，無誤后加工-164.11完成零件加工并進行精度檢測-16第五章 總結(jié)-17參考文獻-18致謝-18摘要數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用,對零件進行編程加工之前,工藝分析具有非常重要的作用。本文通過對典型的軸類零件數(shù)控加工工藝分析,給出了對于一般軸零件數(shù)控加工工藝分析的方法,對于提高制造質(zhì)量、實際生產(chǎn)具有重要意義。關(guān)鍵詞 數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控車床 軸類零件 外圓車刀第一章 任務(wù)介紹1.1軸的零件圖設(shè)計選用的零件圖圖1-1圖1-1 加工零件圖1.2零件圖的分析該零件為典型軸類零件，零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧

3、、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S480.02的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼鍛件，無熱處理和硬度要求。1.3、選擇加工設(shè)備（題目給定用數(shù)控車）根據(jù)題目給定的要求，該零件是回轉(zhuǎn)體類，且有內(nèi)外圓柱面、外圓槽、螺紋。零件毛坯規(guī)格150*55是中小型零件，易于拆卸、安裝。該零件的精度等級為7級，且形狀復(fù)雜。在普通車床上加工較為困難，因數(shù)控車床具有較好的柔性加工性能，適合加工形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體類零件。該零件設(shè)計為中小批量生產(chǎn)，結(jié)合實習車間的實際情況，故選用CK6140數(shù)控車床進行加工。第二章

4、 數(shù)控車床的簡介2.1概述數(shù)控車床與普通車床一樣，也是用來加工回轉(zhuǎn)體零件的。但是由于數(shù)控車床是自動完成內(nèi)外圓柱面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以，數(shù)控車床的別適合加工形狀復(fù)雜、精度要求較高的軸類或盤類零件。數(shù)控車床具有加工靈活，通用性強，能自動適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點，能夠滿足新產(chǎn)品的的開發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動化的要求，因此被廣泛用于制造業(yè)。2.1.1 數(shù)控車床的特點及應(yīng)用數(shù)控車床用于加工回轉(zhuǎn)體零件，它集中了臥式車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀車床、仿形車床、自動和半自動車床的功能，是數(shù)控機床中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品之一。數(shù)控車床不需人工操作，而在保護罩的保護下自動工作。結(jié)構(gòu)：CK614

5、0(圖2-1)數(shù)控車床切削速度很高，可充分發(fā)揮刀具的切削性能。床身左端固定有主軸箱，床身中部為刀架溜板，分為兩層，底層為縱向溜板，可沿床身軌道作縱向（z向）移動，上層為橫向溜板，可沿縱向溜板的上軌道作橫向（x向）移動。刀架溜板上裝有轉(zhuǎn)塔刀架，刀架有4個工位，可裝4把刀具。在加工過程中，可按照零件加工程序自動轉(zhuǎn)位，將所需的刀具轉(zhuǎn)到加工位置。傳動系統(tǒng)：主電動機可以是直流電動機，也可以是交流變頻調(diào)速電動機。主電動機經(jīng)帶輪副和四級變速機構(gòu)驅(qū)動主軸。4個工位轉(zhuǎn)塔刀架的轉(zhuǎn)位由液壓馬達經(jīng)聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動凸輪軸。軸上裝有圓柱凸輪機構(gòu)，凸輪轉(zhuǎn)動時，撥動回轉(zhuǎn)輪上的柱銷，使回轉(zhuǎn)輪、軸和轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)。數(shù)控車床全部工作循環(huán)是在微

6、機數(shù)控系統(tǒng)控制下實現(xiàn)的，許多功能通過軟件實現(xiàn)。車削對象改變后，只需改變相應(yīng)的軟件，就可適應(yīng)新的需要。圖2-1 CK6140臥式數(shù)控車床外觀圖詳細簡介見表2-1：表2-1車床規(guī)格表型號 Model CK6140CK6240 床身上最大工件直徑 Max. Swing over bed400mm400mm刀架上最大工件直徑 Max. Swing over carriage210mm210mm馬鞍槽最大工件直徑 Max. Swing in gap630mm馬鞍槽有效長度 Effective gap length210mm最大工件長度 Max. Length of work piece500mm or

7、750mm or 1000mm or 2000mm床身寬度 Width of bed400mm刀桿截面 Section of turning tool25X25mm主軸 Spindle主軸轉(zhuǎn)速范圍 Spindle speeds111600 r/min (24 steps)主軸內(nèi)孔 Hole though spindle52mm(80mm)主軸孔錐度 Spindle taperMorse No.6 (莫氏6號)重復(fù)定位精度 Repeatability error0.01mm快移速度X/Z rapid traverse3 /6 m /min床尾 Tailstock床尾主軸最大行程 Max tail

8、stock spindle travel150mm床尾主軸直徑 Tailstock spindle diameter75mm床尾主軸孔錐度Morse No.5 (莫氏5號)主電機 Main motor7.5KW(10HP)外形尺寸Overall dimensions for 500mm2550*1120*1700 mmOverall dimensions for 750mm2800*1120*1700 mmOverall dimensions for 1000mm3300*1120*1700 mmOverall dimensions for 2000mm3800*1120*1700 mm2.1

9、.2 數(shù)控車床的發(fā)展前景數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。 數(shù)控機床是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設(shè)備,是綜合應(yīng)用計算機、自動控制、自動檢測及精密.加工精度高,質(zhì)量容易保證,發(fā)展前景十分廣闊,因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。

10、高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數(shù)控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然然向模塊化方向發(fā)展。圖2-2 圖2-2 九軸五聯(lián)動車銑復(fù)合加工中心2.1.3 數(shù)控車床加工軸類零件的優(yōu)勢 數(shù)控車床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動化機床，尤其對于約占機械加工總量80%的單件、小批量零件的加工，更顯示出其特有的

11、靈活性。概括起來，采用數(shù)控機床有以下幾方面的好處： 提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；提高生產(chǎn)效率，一般約提高效率3-5倍，使用數(shù)控加工中改善了勞動條件；有利于生產(chǎn)管理和機械加工綜合自動化的發(fā)展。心機床則可提高生產(chǎn)率5-10倍；可加工形狀復(fù)雜的零件；減輕了勞動強度。第三章 軸類零件的分析及加工工藝3.1該零件的功能分析 根據(jù)零件圖1-1可知該零件左端有螺紋，中間部分是溝槽，右端為球形軸頭。該零件能承受中等載荷，起支撐作用的階梯軸。用45號鋼制作，該軸有良好的力學性能。 3.2該零件的結(jié)構(gòu)分析軸是組成機器的重要零件之一。用于支承作回轉(zhuǎn)運動或擺動的零件來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)或擺動

12、，使其有確定的工作位置。 按照軸線形狀分類：軸可分為直軸、曲軸和軟軸 。 直軸：直軸按外形不同可分為光軸、階梯軸及一些特殊用途的軸，如凸輪軸、花鍵軸齒輪軸及蝸桿軸等。 曲軸：曲軸是內(nèi)燃機、曲柄壓力機等機器上的專用零件，用以將往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，或作相反轉(zhuǎn)變。圖3-1 圖3-1 曲軸 軟軸：軟軸主要用于兩傳動軸線不在同一直線或工作時彼此有相對運動的空間傳動，也可用于受連續(xù)振動的場合，以緩和沖擊。圖3-2 圖3-2軟軸按照所受載荷性質(zhì)分類：軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動軸。心軸：通常指只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸。如自行車前、后輪軸，汽車輪軸。 轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸。轉(zhuǎn)軸在各種機器中最為常見。

13、傳動軸：只受轉(zhuǎn)矩不受彎矩或受很小彎矩的軸。車床上的光軸、連接汽車發(fā)動機輸出軸和后橋的軸，均是傳動軸。根據(jù)圖1-1零件圖可知，該零件圖尺寸標注完整清晰，分布均勻合理。軸的右端是球形與圓弧相切，球形頭內(nèi)有28的孔用于固定、支撐軸。中間部分是有錐度的三個溝槽，尺寸相同均勻分布，用于安放固定件。左端是梯形軸頭，帶有螺紋，用于固定軸的左端。該軸是異形軸，設(shè)計合理，用45號鋼制作，有良好的力學性能。3.3該零件的材料與受力分析軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材

14、料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。軸類零件的材料 軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面

15、高頻淬火后，表面硬度可達5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。45號鋼廣泛用于機械制造，這種鋼的機械性能很好。但是這是一種中碳鋼，淬火性能并不好， 45號鋼可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望發(fā)揮45鋼優(yōu)越的機械性能，常將45鋼表面滲碳淬火，這樣就能得到需要的表面硬度。從軸的受力分析可知，它受扭轉(zhuǎn)與彎曲復(fù)合作用力，由于

16、其承受中等載荷，工作又較平穩(wěn)，沖擊力很小，所以材料可采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的45號鋼，坯料用熱軋圓鋼。3.4該零件的精度分析該零件是異形階梯軸，如圖1-1。其加工精度設(shè)計的非常合理，易于加工制造。軸的左端是M30*2-6g的螺紋，階梯形52表面粗糙度值1.6微米。中間部分是在錐形軸上切三個溝槽，錐形段表面粗糙度值1.6微米。連接錐形段與圓弧段的一段軸表面粗糙度值1.6微米。右端由兩段圓弧與球形組成，R8段沒有公差要求，R9段公差范圍是0.02，S48段公差范圍是0.02。其余表面粗糙度均為3.2微米，該軸公差等級介于6-8級，屬于較精密的軸。第四章 軸的加工工藝方案4.1零件圖工藝分析該零件表面由

17、圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S480.02的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。左端是螺紋，精度等級為6級，其余加工精度均在6-8級之間。表面粗糙度為1.6微米、3.2微米兩種。該工件精度設(shè)計較為合理，易于加工制造。通過上述分析，可采用以下幾點工藝措施；對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可；在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應(yīng)進行機

18、械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性；車削時應(yīng)預(yù)先車削對應(yīng)的基準面，以保證加工精度。4.2選擇毛坯 題目已給出零件圖1-1與零件的材料45號鋼。根據(jù)題目要求，該零件選用45號鋼棒料150*55，可以滿足使用要求。4.3確定加工順序軸類零件，零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S480.02的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼鍛件，無熱處理和硬度要求。首先加工零件右端：車工件右端面；車工件右端外圓與圓弧至圖紙要求；手工鉆削內(nèi)孔20mm；車工件右端內(nèi)孔至圖紙要求。圖4

19、-1圖4-1 右端刀具進給路線 掉頭加工工件左端：車工件端面至總長尺寸；車工件外圓至圖紙要求；車螺紋；拆下工件檢驗。圖4-2圖4-2 左端刀具進給路線4.4 選擇夾具及確定裝夾方案定位基準；確定坯料軸線和左右端大端面（設(shè)計基準）為定位基準。裝夾方法；左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊時加工右端面，右端面用三爪自定心卡盤定心夾緊時加工左端面。4.5 選擇加工刀具 選用刀具如圖；圖4-3、圖4-4、圖4-5、圖4-6、圖4-7.圖4-3 45外圓車刀圖4-4 切槽刀圖4-5 麻花鉆圖4-6 75內(nèi)孔車刀圖4-7 60外螺紋車刀刀具選擇圖刀具參數(shù)選擇T0100外輪廓加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深2m

20、m，粗加工時主軸轉(zhuǎn)速800r/min,進給速度150mm/min；精加工時主軸轉(zhuǎn)速1000r/min,進給速度80mm/min。T0200切槽：刀寬3mm，主軸轉(zhuǎn)速500r/min,進給速度20mm/min。6 m Bg g0鉆孔：鉆頭直徑16mm，主軸轉(zhuǎn)速450r/min。5l3u /h S L0T0300內(nèi)輪廓加工：刀尖圓弧半徑0.8mm,切深1mm，粗加工時主軸轉(zhuǎn)速600r/min,進給速度100mm/min，精加工時主軸轉(zhuǎn)速1000r/min,進給速度50mm/min。T0400加工螺紋：刀尖角60，主軸轉(zhuǎn)速200r/min,進給速度2mm/r（螺距）。4.6 確定進給路線進給路線；平

21、右端面-車右端外圓S48mm、9mm、42mm、35mm、35mm、52mm -切溝槽-鉆孔20-車削內(nèi)孔28*26 調(diào)頭；車外圓-車螺紋。4.7 合理選著切削用量吃刀深度：粗車時a p =3mm；精車時a p= 0.15mm 主軸轉(zhuǎn)速：車削直線和圓弧輪廓時，根據(jù)零件材料與加工要求，粗車切削速度Vc=90m/min，精車切削速度Vc=120m/min，按公式Vc=dn/1000，計算粗車主軸轉(zhuǎn)速n=800r/min，精車主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min。車削螺紋主軸轉(zhuǎn)速：按公式n1200/p-k，計算主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min，切槽刀主軸轉(zhuǎn)速n=200r/min?！?進給速度：根據(jù)零件材料與加

22、工要求，粗車時進給速度f=0.4mm/r，精車時進給速度f=0.15mm/r, 經(jīng)換算得進給速度：粗車Vf=200mm/min，精車Vf=180mm/min。根據(jù)圖紙加工要求，螺紋車削進給速度f=2mm/，切槽刀進給速度Vf=100mm/min。4.8 編寫工藝卡工藝卡片如圖4-8；工藝卡詳圖4-8工序號工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1下料棒料150*55帶鋸2裝夾用三抓自定心卡盤定心裝夾CK61403粗車外圓夾毛胚右端外圓，平端面見平即可，粗車外圓至36.57mmCK61404精車外圓精車右端外圓至圖紙要求，保證尺寸S48mm、9mm、42mm、35mm、35mm、52mm及圓錐20度、各槽的尺寸

23、與位置精度CK61405切槽換寬度為3mm的切槽刀切槽，3 mm*3mm并保證位置精度CK61406手動鉆孔20mm麻花鉆鉆孔至20mmCK61407粗車內(nèi)孔粗車內(nèi)孔至尺寸27.2mm、長度25.7mmCK61408精車內(nèi)孔精車內(nèi)孔至尺寸28mm、長度26mmCK61409調(diào)頭裝夾用三抓自定心卡盤定心裝夾CK614010粗車外圓粗車外圓至尺寸30.4mm、長度32.6mmCK614011精車外圓精車外圓至尺寸30mm、長度33mmCK614012車螺紋用螺紋車刀車螺紋M30*2-6g至圖紙要求CK614013檢驗按圖紙要求檢驗工件各部千分尺、百分表、游標卡尺14入庫涂防銹油入庫4.9 編寫加工

24、程序毛坯（150*55）一O0001（程序1車右端外圓、圓弧與切槽）s800m03（設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向）T0101（選用1號刀具、45外圓車刀）G0x57Z4G73U9.5W1.0R8（G73循環(huán)粗車）G73P10Q20U0.5W0F0.15N10G0x37.47G01Z0G03X35.0796Z-31.3815R24.0G02X36.4634Z-44.3334R9.0G03X35Z-57R8.0G01W-8X44.5942X51.985W-29W-12N20X57G0Z20S1000M03T0101G0X57Z5G70P10Q20F0.1（G70精車循環(huán)）G0Z100S500M03T0202

25、(切斷刀 刀寬3mm)G0X54Z-75G1X39F0.06G0X54W-7G1X39F0.06G0X54W-7G1X39F0.06G0X54Z100M05M30（程序結(jié)束）二O0003（程序2車削內(nèi)孔）S600M3（設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向）T0303（選用3號刀具、75 內(nèi)孔車刀）G0X25Z5G71U0.8R1.0（G71粗車循環(huán)車內(nèi)孔）G71P10Q20U0.4W0F0.15N10G0X32Z1G1X28.02Z-1Z-26N20X25G0Z20S1000M3T0303G0X57G0Z3G70P10Q20F0.1（G70精車循環(huán)）G0Z100M05M30（程序結(jié)束）三O0004（程序3調(diào)頭車

26、外圓、外螺紋）S800M3T0101（選用1號刀具、45外圓車刀）G0X57Z5G71U0.8R1.0（G71粗車循環(huán)車外圓）G71P10Q20U0.4W0F0.15N10G0X24Z1G1X30Z-2Z-33X49.985X51.985Z-34Z-52N20G0X57S1000M3T0101G0Z20.G0Z3G70P10Q20F0.1（G70精車循環(huán)）G0Z100S300M3T0404（選用4號刀具、60外螺紋車刀）G0X40Z5G76P021060Q60R0.05（G76螺紋車削循環(huán)）G76X28Z-25P(543.1*2)Q200F2G0Z100M05M30（程序結(jié)束）4.10 調(diào)試模擬運行程序，無誤后加工程序調(diào)試首先將程序調(diào)入仿真系統(tǒng)，利用仿真系