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系机电工程系学号200914450136 湖南交通职业技术学院毕业设计（论文）审核设计（论文）题目：数控激光加工与操作作 者 刘明叶 专 业 数 控 技 术 班 级 数控0901班 成 绩 校内指导教师 周永洪 校外指导教师 张同丰 2012 年 5月 4 日目 录摘要绪论一、 毕业设计任务及要求二、 毕业设计内容 三、 轴类零件的工艺分析 四、 轴类零件粗精加工手工编程 五、 轴类零件仿真操作注意事项六、 毕业设计总结 致谢摘要在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。 由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。关键词： 车削加工 刀具 零件的工艺过程 工艺参数 程序编制 绪论 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造的工艺过程和操作方法的工艺文件，他直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。 机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决与机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性，因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。 近年来，世界各国都把提高产业竞争力和发展技术、抢占未来经济制高点作为科技发展提出更高的要求，特别是制造技术更加得到了重视。所以，我们要振兴机械工业，使之成为国民经济的支柱产业。从而确定机械工业在国民经济中的重要地位，同时也向机械工业提出更高的要求。毕业设计任务一.设计的任务：1. 课题：零件的数控车削加工与编程2.设计课题的来源：学校的毕业设计任务课题3. 课题零件图：圆弧锥度螺杆4. 课题要做的零件要求：1）合金钢4.0CrNi：具有较高的机械强度，热处理性能好，淬火性好，在传递大功率，要求结紧凑，耐磨性好，采用合金钢。2）毛坏是铸件（了解铸件的相关内容）3）数控加工后形位加工公差尺寸表面粗糙度都要满足图纸要求。4）数控工艺设计的每个参数都要有据可查，并写清出处二.设计的要求：1. 课题分析，绘制零件的AutoCAD二维图，分析图样，工件的装夹，选择加工刀具，切削用量的选择，确定加工路线。2. 详细数控加工工艺分析，拟定数控加工工序卡片，数控加工刀具卡。3. 手工编写零件粗精加工的数控加工程序。4. 设计小结三. 设计的目的1. 熟悉各个零件的数控车削的加工工艺流程；2. 熟悉AutoCAD软件操作并进行绘制零件图：用CAD对所要加工的零件进行绘图；3. 熟悉数控系统：指令系统、数控系统的特点、精度与以前所学的区别。掌握简单零件的数控编程技巧；4. 会选择各个零件在数控车削加工过程中常用的刀具；5. 熟悉数控机床车削零件的加工过程。四.关键问题1. 毛坏的设定和材料的选择。2. 夹具的设计（怎样定位所加工的零件，设计出合理、简单的夹具）3. 刀具的选择（加工零件过程中要用到的刀，如外圆刀、镗刀、钻头以及刀具的参数、结构、国际）4. 切削用量的选择（车成型面主轴的转速，钻孔主轴的转速，镗空主轴的转速，切削主轴转速，进给速度的确定，背吃刀量包括粗精加工，要根据机床的自身情况决定）。5. 零件加工的顺序，先加工孔，再加工外圆面，加工零件的走刀路线。6. 零件粗精加工的手工编程。7. 零件数控机床车削零件的加工过程。8. 操作的注意事项。五：设计内容简单轴类零件的编程与加工根据下图所示的待车削零件，材料为45号钢，毛胚为45mmx302mm。在数控车床上需要进行的工序为：平端面保证总长300mm,切削40mm、32mm、20mm 和14mm 外圆；R20mm和R6mm 弧面、钻20孔、锥面、退刀槽、螺纹及倒角。要求分析工艺过程与工艺路线，编写加工程序。 图1-1 轴类零件图毕业设计轴类零件分析一零件图工艺分析 该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹、内孔、内螺纹等面组成。其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求；尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小。故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸。 在轮廓曲线上，有三处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选45棒料。二零件的定位基准和装夹方式确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。三选择设备 根据加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。四确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精由远到近（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留.精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图所示：装夹毛坯，平端面，定编程原点。 图1-1-1 精车轮廓进给路线五刀具的选择选用7中心钻钻削中心孔。粗车及平端面选用°硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选k r=29º。 精车选用90°硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.150.2。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1-1），以便编程和操作管理表1-1 数控加工刀具卡片产品名称或代号 c-11 考件名称 圆弧锥度螺杆零件图号 01序号刀具号 刀具规格名称数量 加工表面刀尖半径 备注 1 T01 F5中心钻 1 钻F5中心孔 2 T02 硬质合金90º外圆车刀 1车端面及粗车轮廓右偏刀 3 T03硬质合金60º外螺纹车刀 1精车轮廓及螺纹 0.15 编制XXX 审核 XXX 批准 XXX 共 页 第 页六切削用量的选择 背吃刀量的选择：轮廓粗车循环时选ap=3，精车ap=0.25；螺纹粗车循环时选ap=0.4，精车ap=0.1。 主轴转速的选择：车直径和圆弧时，查表选粗车切削速度vc=90m/min 精车切削速度vc=120m/min然后利用公式vc=dn/1000技术主轴转速n（粗车直径D=60，精车工件直径取平均值）；粗车500r/min 精车1200r/min。车螺纹时，参照式计算主轴转速n=320r/min 进给速度的选择 查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4/r ，精车每转进给量为0.15/r，最后根据公式Vf =nf计算粗车、进给速度分别为200 m/min和180 m/min。、 综合前面分析的各项内容，并将其填入表1-2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。表1-2 数控加工工艺卡片单位名称 衡阳技师学院 产品名称或代号 零件名称 零件图号 c-11圆弧锥度螺杆 01 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001 O1000三爪卡盘和活动顶尖 广数 98TD 衡阳技师工厂 工步号 工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/mm进给速度mm/min背吃刀量mm备注 1 平端面T0225×25 500 手动 2 钻中心孔T01F7 950 手动 3 粗车轮廓T0225×25 500 200 3自动 4 精车轮廓T0325×25 1200 180 0.25自动 5 粗车螺纹T0325×25 320 750 0.4自动 6 精车螺纹T0325×25 320 960 0.1自动 编制审核 批准年 月 日共 页第 页 轴类零件粗精加工手工编程一、 根据零件图样的要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持45mm外圆一头，使工件伸出卡盘100mm，粗精加工到40mm长度60mm，再夹持40mm外圆，试工件伸出卡盘260mm用顶尖持另一头，一次装夹完成粗精加工（注：切断时将顶尖退出）。 工步顺序 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，粗车40mm、32mm、30mm、M24mm、M20mm、14mm各外圆段以及锥长为20mm的圆锥段，留1mm的余量。 自右向左精车各外圆面：倒角车30mm内孔段螺纹段右倒角切削螺纹段内孔24mm掉头装夹车14mm圆柱段螺纹段右倒角切削螺纹段外圆20mm车32mm圆柱段车24、R6mm半圆弧段车32mm圆柱段车锥长20mm的圆锥车20mm圆柱段车R20mm圆弧段。 车9mm×15mm螺纹退刀槽，倒螺纹段左倒角。 自右向左粗车30mm、24mm内孔掉头装夹14mm、20mm、32mm、R6mm、32mm各圆柱面及30º的圆锥面。 车三角螺纹。 调头 车梯形螺纹。 二、 选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可到达要求。故选用CK630型数控卧式车床。三、 选择刀具根据加工要求，选用四把刀具，T01为粗加工刀，选60º外圆车刀，第一个T02为内镗刀，第二个T0202为内螺纹刀，T03为内槽刀，刀宽为3mm,T02为切刀槽，刀宽为4mm，T04为T型螺纹刀。 同时把四把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。四 确定切削用量 切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。五 确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件左端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。 采用手动试切对刀方法（操作与上面数控车床的对刀方法相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X70、Z30处。六 编写程序（该程序用于CK0630车床） 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下：O1000;G97G98M03S800; 取消恒线速，主轴正转T0101 外圆尖刀G0X46.0Z2.0; 快速定位到此点，绝对值指定G90X42.0Z-50.0F120;外圆切削中X40.0;G0X50.0Z10.0; 快速定位到此点T0202; 内镗刀G0X28.0Z2.0; 快速定位到此点G71U2.0R0.5; G71P10Q20U-0.8W0F120;内圆粗车循环N10G1X33.0; 直线插补到该点Z0.0; 直线插补到该点X30.0Z-2.0; 直线插补到该点Z-5.0; 直线插补到该点X22.0; 直线插补到该点Z-28.0; 直线插补到该点N20G028.0; 直线插补到该点G70P10Q20F100S1000; 内圆精车循环G0X50.0Z30.0;T0303; 转（换）成内槽刀 3mmG0X22.0;Z-27.0;G75R1.0; G75X24.0Z-28.0P1000Q1000F60S400;内圆切槽循环G0X22.0;Z10.0;T0202; 转（换）成内螺纹刀M03S800; 启动主轴G0Z2.0;G92X22.8Z-25.0F2;内螺纹切削中X23.4;X24.0;X24.4;G0X20.0;Z10.0;M05; 主轴停转调头装夹M03S800; 主轴正转T0101; G0X46.0Z2.0;G73U15R10; 外圆封闭切削循环10次G73P30Q40U0.8W0F120; x留0.8的余量 N30G1X12.0; 直线插补到该点Z0; 直线插补到该点 X14.0Z-1.0; 直线插补到该点Z-8.0; X20.0Z-11.0; 直线插补到该点Z-200.0; 直线插补到该点X32.0; 直线插补到该点Z-220; 直线插补到该点X20.0Z-240;Z-250.0; 直线插补到该点G02X40.0W-17.3R20.0; 顺圆弧插补,z方向增量指定N20G01X42.0; 循环末段G70P30Q40F100S1000; 精车循环G0X40.0Z30.0;T0404; R6圆弧刀G0X46.0; 快速定位到此点，绝对值指定Z-210.0; 快速定位到此点，绝对值指定 X34.0;G1X30.0F80; 直线插补，进给速度是80mm/minX28.0; X26.0; G04X1; 暂停一秒 G1X25.0; 直线插补G04X1; 快速定位G1X25.2; 直线插补X24.0;G04X1; 暂停一秒 G0X34.0;X40.0Z30.0;T0303; 换成外槽刀4mmG0X25.0; 快速定位Z-195.0; 快速定位G75R1;G75X15.0Z-200.0P1000Q2000F40;往复切槽进行中，x方向进1个毫米z方向2个.G0X40.0Z30.0;T0404; 梯形螺纹刀 30°G0X22.0;Z-6.0;G76P030030R200; 准备进行梯形螺纹切削 G76X15.5Z-196.0P4500Q2000F2; 正在进行梯形螺纹切削 G0X24.0Z10.0;M05;M30; 程序结束 七加工过程 此工件要经两个过程加工完成，所以调头时重新确定工件原点，程序中编程原点要与工件原点相对应。执行完成第一个程序后，工件调头执行另一个程序时需重新对两把刀的Z向原点，因为X向的原点在轴线上，无论工件大小都不会改变的，所以X方向不必再次对刀。 输入程序。 进行程序校验及加工轨迹仿真。 自动加工。 零件精度检测。 仿真操作注意事项 采用顶尖装夹方式最要注意的是刀具和刀架与尾座顶尖之间的距离。刀伸出长度要适当。 刀头宽度及起刀点离Z向距离要适当。 换刀点只能在工件正上方一适当安全位置，程序里不能用G28回参考点，以免发生碰撞。设计小结 数控实训过程可归纳为以下几步：零件图分析拟定工艺方案编程并输入对刀仿真加工零件。在首次实训中不要一味追求复杂轮廓的工件，幻想把所有的程序都用上，这样往往不易获得成功。而应选定几个有代表性表面的工件来练习，亦可在此基础上不断变换练习。通过实例实训，能够按零件图拟定工艺方案、选择刀具、编程并加工出实训工件，从而达到举一反三的目的，获得事半功倍的效果。参考文献1. 数控车床Fanuc系统编程与操作.2. 数控编程.南京： 南京大学出版社，19933. 数控技术.天津： 天津大学出版社，19904. 数控加工工艺.北京：化学工业出版社，2003 5. 数控加工工艺.上海.上海交通大学出版社，20046. 数控加工工艺与编程.北京.化学工业出版社，2004 7数控编程技术.北京.化学工业出版社，2003后记随着全球经济一体花的迅猛发展我国的制造业面临着严峻的考验数控技术作为当前一项先进的生产技术对我国的经济发展起着关键性的作用，作为高等职业教育的毕业生我们承担着提高国内数控技术水平的历史重任在即将离开大学走向社会的时刻我我完成了此项毕业设计有着重要的意义毕业设计的编写过程中参考了近年来数控技术的诸多论著与教材对参考文献的表示深刻的谢意在编写毕业设计时得到了衡阳技师学院指导老师的支持与帮助，编者在此表示衷心的感谢。限于编者的水平有限和设计中难免有错误和不妥之处恳请读者不吝指正 编者 2010年11月10日 附实体参考图：致谢三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！ 同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。最后，我最要感谢的就是湖南交通职业技术学院几点工程学院老师多年来的辛苦和教诲才有了现在的我，非常的感谢！此致敬礼 学生签名： 刘明叶 日期 2012年5月