典型轴类零件加工工艺与编程.docx

四 川 科 技 职 业 学 院毕业设计（论文）论文题目：典型轴类零件加工工艺分析与编程 年 级:XXXX 学 号:XXXXX 姓 名:XXXX 专 业:数控技术 指导老师:XXXXX2010年02月 四川科技职业学院毕业设计(论文) 第页院 系 XXXXXX 专 业 XXXXXX 年 级 XXXX 姓 名 XXXXX 题 目 典型轴类零件加工工艺分析与编程 指导教师 唐昌建评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 四川科技职业学院毕业设计(论文) 第页毕业设计（论文）任务书班 级 XXXX 学生姓名 XXXX 学 号 XXXXXXXXXX 发题日期： 年 月 日 完成日期： 2 月 28日题 目 典型轴类零件加工工艺分析与编程 1、本论文的目的、意义 通过本论文的设计，使学生更加全面系统的掌握大学三年所学习的专业知识，把各知识有机的结合起来，更加的系统化，更具连贯性。同时，在设计过程中，学生不断查阅各种相关书籍、文献或借助网络资源扩展自身专业知识体系，达到查漏补缺，扩展知识结构的目的。在设计中学会应用各种软件以及同学之间、师生之间共同探讨共同完善。 通过对轴类零件加工工艺分析与编程，体现数控技术的现状和发展趋势、数控加工的特点、工艺分析、工艺设计方法、编程等。 2、学生应完成的任务 针对题目内容，分别完成以下内容： 1、数控基础知识的介绍； 2、数控加工工艺设计：零件图的工艺分析、工序的划分、加工顺序和走刀路线 的确定、刀具的选择、切削用量的选择等； 3、数控加工程序的编制：加工工艺分析、数学处理、加工程序清单等； 四川科技职业学院毕业设计(论文) 第页3、论文各部分内容及时间分配：（共 20 周）第一部分选题 (1周) 第二部分收集整理资料 (3周) 第三部分写出提纲 (2周)第四部分初稿 (7周) 第五部分结论 (7周)评阅及答辩 ( 周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日 四川科技职业学院毕业设计(论文) 第页摘 要随着机电一体化的加工技术的迅猛发展，数控机床的应用已日趋普及，机械制造业正在越来越多地采用数控技术来改善其生产加工方式，社会对其相应技术人才的需求也越来越高为此，我国机电产品呈现机电一体化发展的趋势，在机械设计中开始应用可靠性设计，优化设计和计算机辅助设计等现代设计方法，消化了引进先进技术和新材料，新工艺在产品设计中的推广采用技术标准向国际标准靠拢，标准化工作也有了新的发展，因而大大提高了机械设计和产品水平。数控加工的目的是让加工精度更高，效率更高，减少人为的加工失误为了满足和适应这个新的形势因此，本人概述了轴类典型零件的加工工艺及加工方案，通过自己所学专业知识和实际加工经验并把数控机床与普通机床合理的结合在一起，更好的应用到实际当中 对于企业来说，产品的质量是企业生存的基础，那么产品工艺合理性就是根本中的根本本人经过工艺编制，将普通机床与数控机床合理的结合，使现有资源合理化，从而实现低成本高收益，首先进行轴类加工方案的确定，然后选择满足图定尺寸要求的机床，从而确定加工工艺。本次毕业设计主要的内容是轴类零件的数控加工工艺设计采用普通机械加工和数控加工相结合的方式，设计编制轴类零件的普通加工工艺规程和数控加工工艺规程，并编制精加工的数控加工程序。这次对于减速机输出轴的加工采用数控车床C616A进行加工，采用线切割技术把毛坯切好进行热处理，再用车床进行粗加工，先把轴的端面车好，留下一定的余量，对加速轴的两外端进行倒角。接着对键槽用铣刀进行半精加工，最后用C616A数控车床进行精加工磨砂保证亮端面的平行度偏差不超过0.1，外圆的尺寸保证在68。让各部位尺寸都达到标准。关键词：机械加工 数控加工 加工工艺 四川科技职业学院毕业设计(论文) 第V页AbstractWith the mechanical and electrical integration of the rapid development of processing technology, CNC machine tool applications have become increasingly popular, machinery manufacturing industry is increasingly using CNC technology to improve their production and processing, and social needs of its corresponding technical personnel have an increased higher. To this end, China's mechanical and electrical integration of mechanical and electrical products showed the trend of development to start in the mechanical design applications reliability design, design optimization and computer-aided design, modern design methods, digested the introduction of advanced technology and new materials, new processes in product design The promotion of the use. Closer to international standards, technical standards, standardization work has been a new development, thus greatly improving the mechanical design and product level. CNC machining precision aim is to enable more efficient, reduce human processing errors. In order to meet and adapt to this new situation. Therefore, I outlined a typical shaft parts processing technology and processing program, have learned through their own professional knowledge and practical experience and processing of CNC machine tools and general machine tools to a reasonable combination of better applied to in practice.     For enterprises, the product quality is the basis for enterprises to survive, then the product process is the fundamental rationale of the fundamental. I through process planning, machine tools and CNC machine tools will be ordinary and reasonable combination, so that the rationalization of existing resources, to achieve low-cost, high-yield, first of all to determine the shaft processing program, and then select the map set size to meet the requirements of machine tools, to determine the processing process. The main contents of Graduation Design CNC machining shaft parts process design. Using ordinary machining and CNC machining a combination of design preparation shaft parts of the general process planning and CNC machining process planning, and preparation of finishing CNC machining process. The reducer output shaft for the processing and use of CNC lathes C616A processing, using wire cutting technology to cut a good heat-treated rough, and then lathe to rough, first-axis face a good car, leaving a certain margin of speed up the shaft 2 to the outer end chamfer. Then right Keyway milling cutter with the semi-finishing, and finally C616A CNC lathe to finish grinding to ensure bright face of the parallelism deviation is less than 0.1, the size of cylindrical ensure 68. Let each part of size are up to par. key words：Machining CNC Machining Process 四川科技职业学院毕业设计(论文) 第36页目 录第一章 绪论11.1数控起源与发展11.1.1数控（NC）阶段（19521970年）11.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）11.2 国内数控机床量的现状2第二章 数控加工工艺与分析32.1 数控加工工艺的基本特点和主要内容32.2 零件图的数控加工工艺分析42.3 数控加工工艺设计52.3.1 零件表面数控加工方案的选择62.3.2 工序的划分72.3.3 定位与夹紧方式的确定82.3.4 加工顺序的安排82.3.5 确定走刀路线和工步顺序82.3.6 对刀点与换刀点的确定9第三章 刀具的选择103.1 对数控刀具的要求103.2 刀具快换、自动更换和尺寸预调113.2.1刀具快换或自动更换113.2.2 数控刀具尺寸预调123.2.3 数控刀具的工具系统123.2.4 数控车刀的类型与选择13第四章 轴类零件加工164.1 轴类零件的功用、结构特点及技术要求16第五章 轴类零件的毛坯，材料及热处理185.1轴类零件的毛坯和材料185.1.1 轴类零件的毛坯185.1.2 轴类零件的材料185.2 轴类零件的热处理18第六章 轴的加工工艺206.1 轴类零件典型工艺路线206.2 轴类零件机械加工工艺文件的制订（对传动轴的分析）206.2.1 零件的工艺分析206.2.2 毛坯的选择216.2.3 定位基准的选择216.2.4 工艺路线的拟定22第七章 切削用量选择267.1 切削用量的选用原则267.2切削用量的选取方法26第八章 轴的实例加工与编程29第九章 展望34致 谢36参考文献37第一章 绪论1.1数控起源与发展1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床，其数控系统采用的是电子管电路。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1.1.1数控（NC）阶段（19521970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代-电子管；1959年的第二代-晶体管；1965年的第三代-小规模集成电路。1.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代-小型计算机；1974年的第五代-微处理器和1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的"数控"，实质上已是指"计算机数控"了。1.2 国内数控机床量的现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台内数控金切机床1.752万台，约占9%。 第二章 数控加工工艺与分析所谓数控加工工艺，就是采用数控机床加工零件的一种方法。在数控机床上加工零件，首先要考虑的是工艺问题。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺大体相同，只是数控机床加工的零件通常相对于普通机床加工的零件要复杂的多，而且数控机床具备一些普通机床所不可能实现的功能。为了充分发挥数控机床的优势，必须熟悉其性能，掌握其特点及使用方法，并在编程前正确的制定加工工艺方案，进行工艺设计并优化后再进行编程。2.1 数控加工工艺的基本特点和主要内容1、数控加工工艺的基本特点：数控机床加工与普通机床加工在方法和内容上有相似之处，也有许多不同，其主要区别在控制方式上。在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的加工内容，操作者按工艺卡上规定的加工内容和加工要求加工零件。而在数控机床上加工零件时，必须有编程人员把被加工零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据等编制成数控加工程序，然后将程序输入数控系统，用它控制数控机床，加工出要求的零件。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。2、数控加工工艺的主要内容：选择在数控机床上进行加工的零件，并确定加工的工序内容。分析被加工零件的加工部位形状，明确加工内容与加工要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定零件数控加工的工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排与普通加工工序的衔接等。设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位和夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。数控加工中运行轨迹各节点的计算。调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿等。合理分配数控加工中的容差。处理数控机床上的部分工艺指令。2.2 零件图的数控加工工艺分析分析零件图是工艺制订中的首要工作，它主要包括以下内容：1、零件结构工艺性分析零件结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所分析的零件结构应便于加工成型。在进行零件结构分析时，若发现零件的结构不合理等问题应向设计人员或有关部门提出修改意见。2、零件图的完整性与正确性的分析零件轮廓是数控加工的最终轨迹，也是数控编程的依据。手工编程时，要依据这些条件计算每个节点的坐标；自动编程时，则要根据这些条件才能对构成零件的所有几何元素进行定义，无论哪一条件不明确，变成都无法进行。因此，在分析零件图样时，务必要分析几何元素的给定条件是否充分，发现问题及时与设计人员协商解决。3、零件技术要求零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。只有在分析这些要求的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。精度及技术要求分析的内容：分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其他措施（如磨削）弥补的话，则应给后续工序留有加工余量。找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应尽量在一次安装下完成。对表面粗糙度要求较高的表面，应采用圆周恒线速度切削。4、零件材料分析为满足零件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料。而且，材料选择应立足国内，不要轻易选用贵重或紧缺的材料。5、零件的结构工艺分析 零件的结构工艺是指所设定的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可使零件加工容易，节省工时和材料。而较差的结构工艺性，会使零件加工困难，浪费工时和材料，有的甚至会使零件无法加工。因此，零件各部位的结构工艺性应符合数控加工特点。6、零件图的数学处理零件图的数学处理主要是计算零件加工轨迹的尺寸，即计算零件加工轮廓的基点和节点的坐标或刀具中心轮廓的基点和节点的坐标，以便编制加工程序。 基点坐标的计算内容：刀具切削过程中每条运动轨迹的起点和终点在选定的工件坐标系中的坐标值，刀具切削圆弧时的圆心坐标值。基点坐标计算的方法比较简单，一般可根据零件图样所给的已知条件用人工完成。即依据零件图样上给定的尺寸运用代数、三角、几何或解析几何的有关知识，直接计算出数值。在计算时，要注意小数点后的位数要留够，以保证在数控加工后有足够的精度。 节点坐标的计算内容：对于一些平面轮廓是非圆曲线方程Y=F（X）组成，如渐开线、阿基米德螺线等，只能用能够加工的微小直线段和圆弧段去逼近它们。这时数值计算的任务就是计算节点的坐标。节点坐标的计算难度和工作量都较大，通常由计算机完成，必要时也可由人工计算,常用的有直线逼近法（等间距法、等步长法、和等误差法）和圆弧逼近法，求出所有节点的坐标值。有人用AutoCAD绘图，然后捕获节点的坐标值，在精度允许的范围内，这也是一个简易而有效的方法。2.3 数控加工工艺设计 数控加工工艺的一般过程（如图）：2.3.1 零件表面数控加工方案的选择一般应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸和生产类型等因素来确定零件表面的车削加工方案。 数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方案的选择： 加工精度为IT7IT8级、表面粗糙度Ra1.63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 加工精度为IT5IT6级、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案进行加工； 对淬火钢等难加工材料，在淬火前可以采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。 数控车削加工内圆回转体零件加工方案的确定 加工精度为IT8IT9级、表面粗糙度Ra1.63.2m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 加工精度为IT5IT6级、表面粗糙度Ra0.20.8m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用精密型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m的除淬火钢以外的常用金属，可以采用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案进行加工； 对淬火钢等难加工材料，在淬火前可以采用粗车、半精车的方法，淬火后安排磨削加工。2.3.2 工序的划分 工序的划分可以采用两种不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。 工序集中原则 每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。其优点是：有利于采用高效的专用设备和数控机床，提高生产效率；减少工序数目、缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工作；减少机床数量、操作工人数和占地面积；减少工件装夹次数，不仅保证了各加工表面的相互位置精度，而且减少了夹具数量和装夹工件的辅助时间。但专用夹具设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。 工序分散原则 将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。其优点：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作就爱你但，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。但工艺路线较长，所需设备及工人人数多，占地面积大 工序划分方法 按所用刀具划分。以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。 按安装次数划分。以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适用于工件的加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。 按粗、精加工划分。即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、焊件或锻件。 按加工部位划分。即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点划分多道工序。2.3.3 定位与夹紧方式的确定 正确、合理地选择工件的定位与夹紧方式，是保证加工精度的必要条件。工件定位基准的选择与夹紧方案的确定，应注意下列三点。 力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重和误差和数控编程中的计算工作量。 设法减少装夹次数，尽可能做到一次定位装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。 避免采用占机人工调整式方案，以免占机时间太多，影响加工效率。2.3.4 加工顺序的安排在选定加工方法、划分工序后，接下来要做的主要内容就是合理安排这些加工方法和加工顺序。零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序（表面热处理、清洗和检验等），这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。切削加工工序的安排： 基面先行原则 先粗后精原则 按照粗加工半精加工精加工的顺序进行，逐步提高加工精度。 先主后次原则零件的主要工作表面、装配基面应先加工，次要表面可穿插进行。 先面后孔原则 先近后远原则 一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程。还利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。2.3.5 确定走刀路线和工步顺序 走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。 走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。 走刀路线确定原则： 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。 应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间或切削进给时间，提高加工效率。2.3.6 对刀点与换刀点的确定 对刀点的选择原则： 便于数字处理和简化编程。 容易找正、便于检查。 引起的加工误差小。换刀点选择原则： 换刀点应设在工件或夹具的外部，刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原则。 第三章 刀具的选择机械加工自动化生产可分为以自动生产线为代表的刚性专用化自动生产和以数控机床为主的柔性通用化自动生产。就刀具而言，在刚性专用化自动生产中，是以提高刀具专用复合化程度来获得最佳经济效益的。而在柔性自动化生产中，为适应随机多变加工零件的需求，尽可能通过提高刀具及其工具系统的标准化、系列化和模块化程度来获得最佳经济效益。本章简述对数控刀具的特殊要求：车削类、镗铣类数控刀具系统；刀具预调、