機(jī)電工程畢業(yè)論文

1、摘 要本文主要針對軸類零件的加工進(jìn)行工藝分析。軸類零件通常由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、臺階面、螺紋、圓弧等組成，主要用于支撐傳動零件，承受載荷，傳遞轉(zhuǎn)矩等，有較高的精度和粗糙度要求。 為保證軸類零件的高精度要求，本設(shè)計針對零件進(jìn)行了工藝分析、尺寸計算、程序編寫以及數(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，選擇合理的刀具和夾具，并能利用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行了驗證。實現(xiàn)了數(shù)控車床的自動化，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)控加工工藝的分析，給出了一般零件設(shè)計加

2、工工藝分析的方法，對于提高制造質(zhì)量和實際生產(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)簡稱數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(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，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。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題，是一種柔性的、高效能的自動化機(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)、管理方式帶來了深刻變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，離開了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無本之木。因此，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。 在機(jī)械制造過程中，工藝技術(shù)水平不僅對企業(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，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，就必須不斷地開展工藝創(chuàng)新。目前，隨著國內(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，重點掌握零件圖的分析以及工藝過程卡的制定和程序的編制。難點是三個相交圓弧在加工過程中不能與刀具發(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所學(xué)書本知識達(dá)到鞏固與

5、加強(qiáng)的目的，對數(shù)控零件的加工有一個全新的認(rèn)識。第一章 零件圖樣及要求1.1 設(shè)計技術(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)控車床的車削加工。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圓柱面的長度33+ -0.02、零件總長145+ -0.08。需仔細(xì)對刀和認(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軸線對基準(zhǔn)軸線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,就要通過制定合適的加工工藝,合理選擇工件的裝夾方式,通過選用合適的刀具及幾何參數(shù),正確的粗、精加工路線,合理的切削用量等措施來保證。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)控加工時盡可能采用沿軸向切削的方式進(jìn)行加工,以提高加工過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程中的定位誤差，工件在CKY400型數(shù)控車床上采用三爪卡盤進(jìn)行定位與裝夾。當(dāng)?shù)纛^加工

8、工件右端時，采用一夾一頂?shù)难b夾方式。工件裝夾過程中，應(yīng)對工件進(jìn)行找正，以保證工件軸線與主軸軸線同軸。第三章 編程尺寸的計算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 加工路線圖4.1 工序一 手動鉆孔：4mm中心鉆4.2 工序二工步（一）：調(diào)用刀具T02外圓粗車刀，粗車左端面、臺階面主軸轉(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外圓精車刀，精加工左端面、臺階面主軸轉(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、冊查表，逐漸減小。螺紋刀在最后一次走刀的時候，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)孔車刀，鏜內(nèi)孔至要求尺寸。粗車時主軸轉(zhuǎn)速400(r/min)、進(jìn)給量0.1(mm/r)，進(jìn)給量1.2(mm)精車時主軸轉(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）工廠工序號程序編號夾具編號使用設(shè)備車間一無三爪卡盤普通車床1工步號工步內(nèi)容加工面刀具號刀具規(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）工廠工序號程序編號夾具編號使用設(shè)備車間二O0001三爪卡盤塞塊數(shù)控車床2工步號工步內(nèi)容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(rmin)進(jìn)給量(mmr)背吃刀量mm1粗車30外圓，臺階端面, 52外圓，留精加工余量 0.2mm30外圓，臺階端面, 52外圓T0295°左偏刀60002152精車30外圓，臺階端面, 52外圓至

14、尺寸30外圓，臺階端面, 52外圓T0395°左偏刀12000101 3車螺紋至尺寸螺紋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)工廠工序號程序編號夾具編號使用設(shè)備車間三O0002三爪卡盤(軟爪)數(shù)控車床2工步號工步內(nèi)容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速(rmin)進(jìn)給量(mmr)背吃刀量（mm）1粗車外圓曲面,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)工廠工序號程序編號夾具編號使用設(shè)備車間四O0003三爪卡盤(軟爪)數(shù)控車床2工步號工步內(nèi)容加工面刀具號刀具規(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4000.11.2精車8000.080.1第七章 數(shù)控加工程序的編寫7.1 工序一手動鉆中心孔7.2 工序二程序%0002;T0202; （粗車端面，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)束語畢業(yè)設(shè)計是我們面臨畢業(yè)時的一項考驗，同時也是一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會。本次課題貫穿本專業(yè)所學(xué)到的理論知識與實踐操作技術(shù)，從分析設(shè)計到計算、實際的編程、數(shù)控仿真，同時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。畢業(yè)設(shè)計有實踐性，綜合性，探索性，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(yùn)用數(shù)控機(jī)床實際操作的一項重要準(zhǔn)備工作。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)體工件設(shè)計是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析和研究產(chǎn)

21、品生產(chǎn)的問題和需求。現(xiàn)代回轉(zhuǎn)體類的數(shù)控加工設(shè)計理論已經(jīng)不拘泥于系統(tǒng)論的理論基礎(chǔ)，開始強(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)新精神和實踐能力。通過這次對零件圖的完整工藝分析和編程設(shè)計，我擺脫了以前單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓我把所學(xué)與實際緊密的相結(jié)合起來，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(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)計的目的所在。雖然在畢業(yè)設(shè)計過程中，我遇到

22、了許多的麻煩，但這讓我認(rèn)識到了以前課程當(dāng)中的純粹理論知識與實際的差異，也讓我知道了如何去面對和改善理論與實際的差異。在設(shè)計過程中，各種設(shè)計合理的適用條件，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)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。工夫不負(fù)有心人，此次的設(shè)計讓我對零件加工過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。數(shù)控零件的加工工藝與編程是一門實踐性很強(qiáng)的課程，是機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、機(jī)械工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)課程，所以我們只有通過多多的實踐，才能更牢固的掌握書本上的知識，通過這次的畢業(yè)設(shè)計，是我們很好的把過去學(xué)過的知識能夠很好的串起來，當(dāng)中也發(fā)現(xiàn)了很多的問題，通過與同學(xué)之間的共同討論和老師的指導(dǎo)，解決了很多問題，當(dāng)然還存在很大的不足，希望在今后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，能夠查漏補(bǔ)缺，再接再厲，把這門課程的知識學(xué)的更扎實，為今后的工作打下堅實的基礎(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。三年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上