機(jī)電工程畢業(yè)論文

1、摘 要本文主要針對(duì)軸類(lèi)零件的加工進(jìn)行工藝分析。軸類(lèi)零件通常由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、臺(tái)階面、螺紋、圓弧等組成，主要用于支撐傳動(dòng)零件，承受載荷，傳遞轉(zhuǎn)矩等，有較高的精度和粗糙度要求。 為保證軸類(lèi)零件的高精度要求，本設(shè)計(jì)針對(duì)零件進(jìn)行了工藝分析、尺寸計(jì)算、程序編寫(xiě)以及數(shù)控仿真，制定了正確的工藝方案，包括：裝夾方案和工藝路線(xiàn)，選擇合理的刀具和夾具，并能利用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)化，智能化，高精度、快速度，短周期等功能。數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用。零件加工之前，進(jìn)行工藝分析、編程設(shè)計(jì)具有非常重要的作用。本文通過(guò)對(duì)典型的軸類(lèi)零件數(shù)控加工工藝的分析，給出了一般零件設(shè)計(jì)加

2、工工藝分析的方法，對(duì)于提高制造質(zhì)量和實(shí)際生產(chǎn)，具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞: 零件圖紙分析 ; 加工工藝 ; 編程 引 言數(shù)字控制機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過(guò)程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。 制造自

3、動(dòng)化技術(shù)的廣泛使用，給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來(lái)了深刻變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計(jì)。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，離開(kāi)了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無(wú)本之木。因此，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。 在機(jī)械制造過(guò)程中，工藝技術(shù)水平不僅對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，而且影響著企業(yè)生產(chǎn)的物耗、能耗和效率等方面。也就是說(shuō)，企業(yè)的工藝技術(shù)水平直接決定著各種投入資源在生產(chǎn)過(guò)程中的變換效

4、率，決定著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣。在企業(yè)工藝技術(shù)不變的情況下，盡管可以通過(guò)強(qiáng)化管理及其他手段，在一定程度上提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但這種可能性是有限的。一定的工藝技術(shù)水平?jīng)Q定了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的大致區(qū)間，要持續(xù)不斷地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，就必須不斷地開(kāi)展工藝創(chuàng)新。目前，隨著國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床用量的劇增，急需培養(yǎng)一大批各種層次的數(shù)控人才，特別是應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才及能熟練操作數(shù)控設(shè)備的技能人才。本課題以數(shù)控零件加工工藝的編制為主要內(nèi)容，重點(diǎn)掌握零件圖的分析以及工藝過(guò)程卡的制定和程序的編制。難點(diǎn)是三個(gè)相交圓弧在加工過(guò)程中不能與刀具發(fā)生干涉，另外要保證同軸度零件同軸度的要求。從此典型零件中能讓我們對(duì)所學(xué)書(shū)本知識(shí)達(dá)到鞏固與

5、加強(qiáng)的目的，對(duì)數(shù)控零件的加工有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。第一章 零件圖樣及要求1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求1.1.1 零件圖如圖所示：圖2-11.1.2 技術(shù)要求如下：（1）以中批量生產(chǎn)條件編程。（2）不準(zhǔn)用砂布及銼刀修飾表面。（3）未注倒角1X45，銳邊倒鈍0.2X45。（4）未注公差尺寸按GB1804M。（5）端面允許打中心孔。（6）毛坯尺寸：（55X150）。（7）材料：45#，調(diào)質(zhì)處理HRC2636。第二章 零件圖工藝分析2.1 零件幾何要素分析從結(jié)構(gòu)上看該零件主要由圓柱面、圓錐面、圓弧面、內(nèi)孔及螺紋等表面組成,其結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜,很適合數(shù)控車(chē)床的車(chē)削加工。2.2 精度分析2.2.1 尺寸精度分析該零件件精

6、度要求較高的尺寸有: 右端內(nèi)孔直徑28+0.04 0內(nèi)孔深26+ -0.02、球面圓弧S48+ -0.02、凹圓弧R9+ -0.02、凸圓弧左端面直徑35 0 -0.03 、凸圓弧直徑42 0 -0.03、左端大圓外圓柱面直徑52 0 -0.03、槽寬3 0 -0.03、相鄰槽間距4+0.03 0、左端30圓柱面的長(zhǎng)度33+ -0.02、零件總長(zhǎng)145+ -0.08。需仔細(xì)對(duì)刀和認(rèn)真調(diào)整機(jī)床，并采用合理的加工方案。2.2.2 形位精度分析主要的形位精度有:外圓52軸線(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)軸線(xiàn)A的同軸度公差要求。 表面粗糙度分析52圓柱面、35圓柱面、20º圓椎面、28內(nèi)孔表面，加工后的表面粗糙度為

7、Ra1.6um，其他表面的粗糙度為Ra3.2 um。要保證零件的加工精度和表面粗糙度,就要通過(guò)制定合適的加工工藝,合理選擇工件的裝夾方式,通過(guò)選用合適的刀具及幾何參數(shù),正確的粗、精加工路線(xiàn),合理的切削用量等措施來(lái)保證。2.3 加工方案的擬訂由于該零件比較復(fù)雜,加工部位較多,因而采用兩次裝夾后完成粗、精加工的加工方案。 手動(dòng)鉆中心孔后，先加工工件左端外形，完成粗精加工后，掉頭加工工件右端。進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)盡可能采用沿軸向切削的方式進(jìn)行加工,以提高加工過(guò)程中工件與刀具的剛性.2.4 工件的定位及裝夾為了減小工件加工過(guò)程中的定位誤差，工件在CKY400型數(shù)控車(chē)床上采用三爪卡盤(pán)進(jìn)行定位與裝夾。當(dāng)?shù)纛^加工

8、工件右端時(shí)，采用一夾一頂?shù)难b夾方式。工件裝夾過(guò)程中，應(yīng)對(duì)工件進(jìn)行找正，以保證工件軸線(xiàn)與主軸軸線(xiàn)同軸。第三章 編程尺寸的計(jì)算3.1 上下偏差換算成平均尺寸28+0.04 0換算為28.02+ -0.0235 0 -0.03換算為34.985+ -0.01542 0 -0.03換算為41.985+ -0.01552 0 -0.03換算為51.985+ -0.0153 0 -0.03換算為2.985+ -0.0154+0.03 0換算為4.015+ -0.015圖4-13.2 利用尺寸鏈解出圖中未標(biāo)注的尺寸A0=A1+A2+A3+A4 解得 A3=18ES(A0)= ES(A1)+ ES(A2)+

9、ES(A3)+ ES(A4) 解得 ES(A2)=0圖 4-2EI(A0)= EI(A1)+ EI(A2)+ EI(A3)+ EI(A4) 解得 EI(A2)=0 A2=18A0=A7-A1-A2-A3-A4-A5-A6 解得A6=7 ES（A0）= ES（A7）- EI（A1）- EI（A2）- EI（A3）- EI（A4）- EI（A5）- EI（A6） 解得EI（A6）=-0.06EI（A0）=EI（A7）- ES（A0）- ES（A1）- ES（A2）- ES（A3）- ES（A4）- ES（A5）- ES（A6） 解得ES（A6）=+0.06 綜上可得A6=7+0.06 -0.06第

10、四章 加工路線(xiàn)圖4.1 工序一 手動(dòng)鉆孔：4mm中心鉆4.2 工序二工步（一）：調(diào)用刀具T02外圓粗車(chē)刀，粗車(chē)左端面、臺(tái)階面主軸轉(zhuǎn)速600(r/min)、進(jìn)給量0.2(mm/r)、背吃刀量1.5(mm)，留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。圖 5-1 工步（二）：調(diào)用刀具T03外圓精車(chē)刀，精加工左端面、臺(tái)階面主軸轉(zhuǎn)速1200(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)、背吃刀量0.1(mm)，加工到標(biāo)注要求尺寸。圖 5-2工步（三）：調(diào)用T04螺紋刀，車(chē)螺紋至要求尺寸圖 5-3主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量2.0(mm/r)、背吃刀量0.90.1(mm)。螺紋刀的背吃刀量應(yīng)按照螺紋加工手

11、冊(cè)查表，逐漸減小。螺紋刀在最后一次走刀的時(shí)候，重復(fù)多走一次，確保螺紋的光滑。4.3 工序三工步（一）：工件調(diào)頭裝夾，調(diào)用T05粗車(chē)右端外圓錐面、曲面 主軸轉(zhuǎn)速600(r/min)、進(jìn)給量0.17(mm/r)、背吃刀量1.3（mm），圓錐面、曲面各留精加工余量X0.2mm、Z0.2mm。圖5-4 工步（二）：調(diào)用T06粗精車(chē)右端外圓錐面、曲面至要求尺寸圖 5-5主軸轉(zhuǎn)速1000(r/min)、進(jìn)給量0.07(mm/r)、背吃刀量0.08（mm），加工標(biāo)注要求尺寸。工步（三）：調(diào)用T07切槽刀，切圓錐面、右端面至要求尺寸圖5-6主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，加工到標(biāo)注要求

12、尺寸。切槽刀在加工到最標(biāo)注尺寸的時(shí)候，應(yīng)在底部停留幾秒，保證槽底光滑。4.4 工序四工步（一）：調(diào)用T08鉆頭，鉆直徑為25的孔圖5-7主軸轉(zhuǎn)速300(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，加工到標(biāo)注要求尺寸。工步（二）：調(diào)用T09內(nèi)孔車(chē)刀，鏜內(nèi)孔至要求尺寸。粗車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，進(jìn)給量1.2(mm)精車(chē)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速800(r/min)、進(jìn)給量0.08(mm/r)，進(jìn)給量0.1(mm),加工到標(biāo)注要求尺寸。圖 5-8第五章 刀具調(diào)整圖5.1 加工左端臺(tái)階面及螺紋圖6-15.2 調(diào)頭加工工件右端錐面、曲面，鉆孔并鏜孔圖 6-2圖 14第六章 數(shù)控加工工序卡

13、6.1 數(shù)控加工工序卡（一）數(shù)控加工工序卡片（一）工廠(chǎng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間一無(wú)三爪卡盤(pán)普通車(chē)床1工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(rmin)進(jìn)給量(mmr)背吃刀量mm1鉆中心孔鉆孔T014mm中心鉆6.2 數(shù)控加工工序卡（二）數(shù)控加工工序卡片（二）工廠(chǎng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間二O0001三爪卡盤(pán)塞塊數(shù)控車(chē)床2工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(rmin)進(jìn)給量(mmr)背吃刀量mm1粗車(chē)30外圓，臺(tái)階端面, 52外圓，留精加工余量 0.2mm30外圓，臺(tái)階端面, 52外圓T0295°左偏刀60002152精車(chē)30外圓，臺(tái)階端面, 52外圓至

14、尺寸30外圓，臺(tái)階端面, 52外圓T0395°左偏刀12000101 3車(chē)螺紋至尺寸螺紋T0460°螺紋刀4002.009、06、06、04、016.3 數(shù)控加工工序卡（三）數(shù)控加工工序卡片(3)工廠(chǎng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間三O0002三爪卡盤(pán)(軟爪)數(shù)控車(chē)床2工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(rmin)進(jìn)給量(mmr)背吃刀量（mm）1粗車(chē)外圓曲面,錐面留精加工余量0.2mm外圓曲面,錐面T05主副偏角62.5º6000.171.32精車(chē)外圓曲面,錐面至尺寸外圓曲面,錐面T06主副偏角72.5 º10000.070.083切外圓曲面

15、,錐面端面到尺寸外圓曲面,錐面、右端面T073mm寬切槽刀4000.16.4 數(shù)控加工工序卡（四）數(shù)控加工工序卡片(3)工廠(chǎng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間四O0003三爪卡盤(pán)(軟爪)數(shù)控車(chē)床2工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(rmin)進(jìn)給量(mmr)背吃刀量（mm）1鉆孔鉆孔T08直25鉆頭3000.12鏜內(nèi)孔至尺寸28內(nèi)孔T09左偏內(nèi)孔鏜刀粗車(chē)4000.11.2精車(chē)8000.080.1第七章 數(shù)控加工程序的編寫(xiě)7.1 工序一手動(dòng)鉆中心孔7.2 工序二程序%0002;T0202; （粗車(chē)端面，外圓）M03 S600;G00 X58.0Z2.0;G71 U1.5 R1.0 P10

16、 Q20 X0.2 Z0.05 F0.2;N10 G00 X0;G01 Z0 F0.08;X26.4;X30.4 Z-2.0;Z-32.8;X50.4;X52.4 Z-34.0;N20 G01 Z-52.0;G00 X100;Z150 T0200;T0303; （精車(chē)端面、外圓）M03 S1200;G00 X26.0 Z2.0;G01 X26.0 Z0;X30 Z-2.0;Z-33.0;X49.985 Z-33.0;X51.985 Z-34;Z-52.0;G01 X58.0;G00 X100;Z150 T0300;T0404; （車(chē)螺紋）M03 S400;G00 X34.0 Z2.0;G82

17、X29.1 Z-25.0 F2.0;X28.5 Z-25.0;X27.9 Z-25.0;X27.5 Z-25.0;X27.4 Z-25.0;X27.4 Z-25.0;G01 X31.0;G00 X100;Z150 T0400;M05;M307.3 工序三程序%0003;T0505; （粗車(chē)曲、錐面）M03 S600;G00 X58.0 Z3;G71 U1.5 R1.0 P30 Q40 X0.2 Z0.05 F0.17;N30 G00 X37.86 Z2;G41;G01 X37.86 Z0 F0.07;G03 X35.465 Z-29.27 R24;G02 X36.845 W-12.95 R9;

18、G03 X35.385 Z-57 R8;G01 X37.04 Z-61.17;G01 X41.13 Z-65;N40 X53.985 Z-95 G40;G00 X100;Z150 T0500;T0606; （精車(chē)曲、錐面）M03 S1000;G00 X37.46 Z2;G41;G01 X37.46 Z0 F0.07;G03 X35.065 Z-29.27 R24;G02 X36.445 W-12.95 R9;G03 X34.985 Z-57 R8;G01 X36.64 Z-61.17;G01 X40.73 Z-65;X53.985 Z-95;G40;G00 X100;Z150 T0600;T0

19、707; (切槽)M03 S400;G00 X55;Z-89;G01 X39;G04 P4;G01 X55;W7;X39;G04 P4;G01 X55;W7;X39;G04 P4;G01 X55;Z-65;X34.985;W5;X50;Z0;X0;Z3;G00 X100;Z150 T0700;M05;M30;7.4 工序四程序 先手動(dòng)鉆孔%0004;T0909; （鏜內(nèi)孔）M03 S400;G00 X25 Z3;G01 X26 Z0 F0.1;Z-26;G01 X10;G00 Z3;G01 X27;Z-26;X10;G00 Z3;G01 X27.8;Z-26;X10;G00 Z3;M03 S8

20、00;X30.02;G01 X30.02 Z0;X28.02 Z-1;Z-26;X10;G00 Z150X100 T0900;T0101;M05M30;結(jié)束語(yǔ)畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們面臨畢業(yè)時(shí)的一項(xiàng)考驗(yàn)，同時(shí)也是一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)。本次課題貫穿本專(zhuān)業(yè)所學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐操作技術(shù)，從分析設(shè)計(jì)到計(jì)算、實(shí)際的編程、數(shù)控仿真，同時(shí)本次選題提供了自主學(xué)習(xí)，自主選擇，自主完成的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)有實(shí)踐性，綜合性，探索性，應(yīng)用性等特點(diǎn)，本次選題的目的是數(shù)控專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)及專(zhuān)業(yè)技能的重要組成部分，是運(yùn)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作的一項(xiàng)重要準(zhǔn)備工作。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)體工件設(shè)計(jì)是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析和研究產(chǎn)

21、品生產(chǎn)的問(wèn)題和需求?，F(xiàn)代回轉(zhuǎn)體類(lèi)的數(shù)控加工設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不拘泥于系統(tǒng)論的理論基礎(chǔ)，開(kāi)始強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品尺寸精度，工藝嚴(yán)格性，從而更加有得于學(xué)生裝的數(shù)控編程及操作的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。通過(guò)這次對(duì)零件圖的完整工藝分析和編程設(shè)計(jì)，我擺脫了以前單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓我把所學(xué)與實(shí)際緊密的相結(jié)合起來(lái)，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的各方面能力都得到了鍛煉和提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到

22、了許多的麻煩，但這讓我認(rèn)識(shí)到了以前課程當(dāng)中的純粹理論知識(shí)與實(shí)際的差異，也讓我知道了如何去面對(duì)和改善理論與實(shí)際的差異。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，各種設(shè)計(jì)合理的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種產(chǎn)品的加工方法，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。工夫不負(fù)有心人，此次的設(shè)計(jì)讓我對(duì)零件加工過(guò)程中的各工藝分析得到了很大的提高并積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。數(shù)控零件的加工工藝與編程是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)械工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課程，所以我們只有通過(guò)多多的實(shí)踐，才能更牢固的掌握書(shū)本上的知識(shí)，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我們很好的把過(guò)去學(xué)過(guò)的知識(shí)能夠很好的串起來(lái)，當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了很多的問(wèn)題，通過(guò)與同學(xué)之間的共同討論和老師的指導(dǎo)，解決了很多問(wèn)題，當(dāng)然還存在很大的不足，希望在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，能夠查漏補(bǔ)缺，再接再厲，把這門(mén)課程的知識(shí)學(xué)的更扎實(shí)，為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致 謝本論文在高世明老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。三年的讀書(shū)生活在這個(gè)季節(jié)即將劃上