连接杆数控加工工艺设计及编程样本.doc

学生毕业论文

题目： 连接杆数控加工工艺设计及编程

姓 名
学 号
系 (部) 机电工程系
专 业 数控技术及应用
指引教师
开题时间
完毕时间

毕业设计任务阐明书
一、设计课题

连接杆数控加工工艺设计及编程

二、设计任务及规定
规定：独立完毕设计中各项内容。
任务：
1、设计阐明书一份
2、设计零件数控加工工艺
3、典型工序工装设计
4、数控加工工序卡片
5、数控加工程序
6、用CAD/CAM软件绘制接合子轴零件图
三、本课题作用及意义
连接杆作用是起连接两个运动单元、传递很大扭距力。在动力旋转带动下获得传动力矩，并能保证反向传动精度和轴向刚度。由于连接杆精度级别较高，普通为8级，在构造方面含平面、孔以及对称构造，因而，以连接杆为加工对象，通过度析其加工工艺并编写数控加程序，设计夹具，可以使设计者全面地理解数控加工工艺设计及编程全过程，提高学生理论知识和实践能力，为国内数控技术发展和工业中发展培养人。

四、参照资料
1、《数控加工工艺与编程》
2、《机械零件课程设计》
3、CAD/CAM软件书籍
4、《机械零件设计手册》
5、《机械制造工艺学》等

目 录
前言
摘要 9
第1章 绪论 10
1、数控加工工作原理 10
2、数控编程及其发展 11
2.1 手工编程 11
2.2 自动编程 11
第2章 加工方案拟定 12
1、材料毛坯选取 12
1.1 毛坯材料选取 12
1.2 毛坯类型选取 12
2、机床选用 12
3、装备选取 13
3.1 夹具选取 13
3.2 量具选取 14
3.3 切削液选取 15
3.4 定位与夹紧 15
4、切削用量选取 16
第3章 零件加工 17
1、工艺分析 17
3.4零件功用分析 17
3.4零件技术条件分析 17
2、零件机械加工工艺过程卡片 18
3、零件加工工序卡片 23
4、程序编写 30
5、铰链式钻模夹具图
6、零件图
7、立体图
设计总结 38
参照文献 39
谢辞 40

连接杆加工工艺设计及编程
摘要：连接杆加工技术演变是一种持续不断过程，成功解决方案取决于对许多要素细致且广泛分析，例如零件工艺分析、加工工艺过程、设备规定、毛坯选取、精度规定等等，没有一种单一原则方案可以满足所有应用规定，所有方案都是依照不同应用领域量身定制。连接杆需要通过几种不同工序才干完毕，锻件毛坯或铸件毛坯对加工工艺也有不同规定。制造商对工艺满意度取决于她对连接杆单位生产成本、产量和投资成本评估。
连接杆自身是机床－夹具－零件－刀具所构成工艺系统中最薄弱环节，零件不稳定性总是会影响到最小工序时间和加工质量一致性。这对开发和设计刀具、刀片以及相应应用技术带来了很高规定。它意味着优化切削刃分布以实现切削力平衡、优化提高针对不同类型表面切削参数，从而使切削平顺而无振动等等。
核心词：零件工艺分析；机加工工艺路线拟定；连接杆加工工艺过程

第1章 绪论
数控机床是按照事先编制好是数控程序自动地对工件进行加工高效自动化设备。数控程序除了能保证加工出符合图样规定合格零件外，还应当充分地发挥、运用数控机床各种功能，使数控机床能安全、可靠、高效地工作。
1、数控加工工作原理
数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床控
制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动电动机功能部件—机床伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换和放大解决，然后又传动机构驱动数控机床，从而加工零件。因此数控加工核心是加工数据和工艺参数获取，即数控编程。
2、数控编程及其发展
数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人操作，而由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，一方面要分析零件图样规定、拟定合理加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把所有工艺过程以及其她辅助功能（主轴正转与反转、切削液开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定指令代码及程序格式编制成数控加工程序，通过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；最后输入到数控机床数控装置中，以此控制数控机床完毕工件所有加工过程。因而，把从分析零件图样开始到获得对的程序载体为止全过程称为零件加工程序编制。

2.1 手工编程
手工编程是指程序编制整个环节几乎所有是由人工来完毕。对于几何形状不太复杂零件，所需要加工程序不长，计算也比较简朴，出差机会较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简朴点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，并且容易出错，常会浮现手工编程工作跟不上数控机床加工状况，影响数控机床开动率。此时必要用自动编制程序。
2.2 自动编程
自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是运用计算机和相应解决程序、后置解决程序对零件源程序进行解决，以得到加工程序编程办法。在详细编程过程中，除拟定工艺方案仍重要依托人工进行外（有些自动编程系统能自动拟定最佳加工工艺参数），别的工作，涉及数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检查等各项工作均由计算机自动完毕。编程人员只需要依照图样规定，使用数控语言编写出零件加工源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置解决，编写出零件加工程序单，并在屏幕模仿显示加工过程，及时修改，将加工程序直接通过DNC方式送入数控机床，指挥机床工作。

第2章 加工方案拟定
1、毛坯选取
1.1 毛坯材料选取
轴类零件毛坯通惯用圆钢和锻件。阶梯轴直径较大时，多采用锻件，以节约材料，阶梯轴直径较小时，可采用圆钢。当需要毛坯有较高综合机械性能时，应采用锻件。由于连接杆阶梯轴直径较大，因此使用锻件。连接杆毛坯依照批量大小、尺寸、构造及材料品种来决定。批量较大小型曲轴，采用模锻;单件小批中大型曲轴，采用模锻；本课题连接杆采用大批量生产，因此用模锻件。
2、机床选取
由于连接杆是机械加工中一种常用轴类零件，一方面应当选取数控车床加工，机床型号选定为C6140、CK7150、摇臂钻床、4轴加工中心
CK7150车床高速性能好，工作未稳定可靠，定位精度和重复精度较高，合用于加工轴类，套类和盘类等精度规定较高零件。
重要参数：车床床身最大回转直径φ500mm
滑板上最大回转直径φ350mm
最大车削直径φ400mm，最大车削长度1000mm
X轴最大行程220mm.Z轴最大行程1030mm
主轴转速范畴40-3300r／min;刀架刀位数8
迅速移动速度：X轴16m／min,Z轴20（40）m／min
主电机功率15KW，定位精度X轴0.008mm,Z轴0.015mm
重复定位精度X轴0.006mm,Z轴0.008mm
配套数控系统为FANUC—OTC
3、装备选取
3.1 夹具选取
硬三爪卡盘、软三爪卡盘、短心轴、分度头、可卸式钻模夹具。
3.2 刀具选取
刀具选取是数控加工中重要工艺内容之一，它不但影响机床加工效率，并且直接影响加工质量。编程时，选取刀具普通要考虑机床加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与老式加工办法相比，数控加工对刀具规定更高。不但规定精度高、刚度高，耐用度高，并且规定尺寸稳定、安装调节以便。这就规定采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。通过查表本加工刀具如表格所示。
加工刀具表格
序号
刀具编号
刀具规格名称
加工表面
1
T01
外圆车刀
粗精车外圆表面和端面
2
T02
25m麻花钻
钻孔
3
T03
3mm面槽刀
加工端面槽mm
4
T04
内孔车刀
车孔
5
T05
4mm切槽刀
加工59mm槽
6
T06
端面车刀
加工182槽
7
D07
17mm钻头
钻定位孔4X17mm
8
T08
40mm端面铣刀
加工六面
9
T09
中心钻
钻中心孔

3.2 量具选取
依照上连接杆尺寸规格，所需要量具要游标卡尺、游标深度尺、内外径千分尺。
游标卡尺如图所示

游标深度卡尺如下图所示

3.3 切削液选取
切削液具备：能及时而迅速减少切削区温度；润滑液能湿润到刀具与工件及切削之间，减少摩擦和粘结，减少切削阻力；使切屑或磨料粒子被冲洗而离开刀具和工件加工区，以防它们互相粘结及粘附在工件，刀具和机床上妨碍；也有一定防锈性能，可某些取代工序间防锈。依照零件技术规定，选取乳化液来作为冷却液。
3.4 定位与夹紧
在粗车加工时，都用软三爪卡盘夹紧外圆，在精车时为了提高精度，先是精车右端端面，由于连接杆精度规定较高是mm尺寸精度规定IT8，尚有mm与mm同轴度，因此在精车右端面后钻中心孔。在精车右端面使采用一夹一顶办法来保证她们精度，在精车左端时，由于右端外圆表面比较短，不利于夹紧，因此在精加工左端面时，专心轴和顶尖办法来加工。
4、切削用量选取
切削用量涉及主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。切削用量大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有明显影响。对于不同加工办法，需选取不同切削用量，并应编入程序单内。
合理选取切削用量原则是：粗加工时，普通以提高生产率为主，但也考虑经经性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量前提下．兼顾切削效率、经济性和加工成本。详细数值应依照机床阐明书、切削用量手册，并结合经验而定。
拟定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合盒铣刀加工铸铁(190—260HB)时切削速度为45一90m∕min，取=70m∕min，然后依照铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡片中(若机床为有级调速，应选取与计算成果接近转速)。
n＝1000／πD
拟定进给速度时，依照铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
==
背吃刀量选取应依照加工余量拟定。粗加工时，一次进给应尽量切除所有余量。在中档功率机床上，背吃刀量可选8～10mm。半精加工时，背吃刀量取为0 5～2mm。精加工时，背吃刀量取为0.2～0.4。通过查表本加工切削用量参数如表格所示。

切削用量参数表格
刀具编号

加工内容

主轴转速S/（r/min）
进给量f/( mm /r)
背吃刀量/mm
T01
粗精车外圆表面和端面
800
0.25
1
T09
钻中心孔
800

T03
加工端面槽mm
600
0.2
1
T08
铣六方
500
0.1
1
T02
钻25mm孔
500
0.15
1
D07
钻定位孔4X17mm
500
0.15
1
T04
车35mm25mm孔
600
0.15
1
T06
车端面槽
500
0.1
3

第三章 零件加工
1、零件工艺分析
1.1 零件功用分析
连接杆作用是起连接两个运动单元、传递很大扭距力。在动力旋转带动下获得传动力矩，并能保证反向传动精度和轴向刚度。由于连接杆精度级别较高，普通为8级，在构造方面含平面、孔以及对称构造，因而，以连接杆为加工对象，通过度析其加工工艺并编写数控加程序。
1.2 零件技术条件分析
1）连接杆是为支撑传动零件，传动扭矩，承受载荷，以及保证装在主轴上工件或刀具具备一定回转精度。同轴外圆公差级别IT8，其表面粗糙度Ra3.2μm。
2）台阶孔公差级别达到了IT8。
3）以A为基准外圆与左端面垂直度规定为0.04mm。
4）以B为基准右端面与左端面平行度规定为0.04mm。
5）以A为基准外圆与右端面垂直度规定为0.04mm。
6）以A为基准外圆与同轴度为φ0.05mm。
7）以A为基准外圆与4Xφ17位置度为0.3mm。
8）此外此零件有多处倒角和倒圆角，分别位于工件两端以及孔内。
9）5度锥面规定与基准A同轴，同轴度误差不大于0.03mm。
10）锐边到钝，表面镀锌0.008-0.012mm。

零件机械加工工艺过程卡片

工厂名

机械加工工艺过程卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共
5
页
第
1
页
材料牌号

毛坯种类

模锻件
毛坯外形尺寸
257mm和83mm
每毛坯可制作数

1
每台件数

1
备注

1

工序号

工序名称

工序内容

车间

定位

夹紧

工艺装备
工 时
准终
单件
1
下料
模锻余量为4mm

2
热解决
正火

3
车
车右端面见平

外圆
三爪卡盘
C6140

10S
4
钻孔
钻2５mm孔、倒内角

外圆
三爪卡盘
C6140

6min
5
车
车外圆mm，车台阶mm、mm，倒角

外圆
三爪卡盘
C6140

1min
6
车
车端面mm槽

外圆
三爪卡盘
C6140

28S

零件机械加工工艺过程卡片

工厂名

机械加工工艺过程卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共
5
页
第
2
页
材料牌号

毛坯种类

模锻件
毛坯外形尺寸
257mm和83mm
每毛坯可制作数

1
每台件数

1
备注

1

工序号

工序名称

工序内容
车间
定位

夹紧
工艺装备
工 时
准终
单件
5
车
车右端面定长、车外圆79.5mm

外圆

软三爪卡盘
CK7150

2min
6
粗车
车35mm内孔尺寸

外圆

软三爪卡盘、
CK7150

1min
7
粗车
车外圆59.5mm

外圆
软三爪卡盘、顶尖
CK7150

2min
8
粗车
车端面槽179mm尺寸

外圆

软三爪卡
盘、顶尖
CK7150

1min

零件机械加工工艺过程卡片

工厂名

机械加工工艺过程卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共
5
页
第
3
页
材料牌号

毛坯种类

模锻件
毛坯外形尺寸
257mm和83mm
每毛坯可制作数

1
每台件数

1
备注

1

工序号

工序名称

工序内容

车间
定位

夹紧

工艺装备
工 时
准终
单件
９
精车
车mm台阶孔并倒角

CK7150

40S
1０

精车
车外圆，精车端面到合格尺寸并倒直角、圆角

外圆
软三爪卡盘、顶尖

CK7150

3min

零件机械加工工艺过程卡片

工厂名

机械加工工艺过程卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共
5
页
第
4
页
材料牌号

毛坯种类

模锻件
毛坯外形尺寸
257mm和83mm
每毛坯可制作数

1
每台件数

1
备注

1

工序号

工序名称

工序内容

车间
定位

夹紧

工艺装备
工 时
准终
单件
1１

铣削

铣六方

心轴
分度头、顶尖
加工
中心

10min
1２

钻孔

钻4X17mm孔

钻模夹具
摇臂
钻床

8min

零件机械加工工艺过程卡片

工厂名

机械加工工艺过程卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共
5
页
第
5
页
材料牌号

毛坯种类

模锻件
毛坯外形尺寸
257mm和83mm
每毛坯可制作数

1
每台件数

1
备注

1

工序号

工序名称

工序内容

车间
定位

夹紧

工艺装备
工 时
准终
单件
1３
钳
去毛刺

虎钳
锉刀

1４
检查
按图纸规定检查

1５
镀锌
按图只规定镀一层0.008-0.012锌

１６
入库

机械加工工序卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共

页
第

页

车间
工序号
工序名称
材 料 牌 号

1
检查
45号钢
毛 坯 种 类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
文献编号
模锻件

HNXX-SK5-34
设备名称
设备型号
设备编号
工序工时 (分)

夹具编号
夹具名称
切削液

工步号
工 步 内 容
工 艺 装 备
主轴转速
切削速度
进给量
被吃刀量
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
检查：对毛坯进行综合检查，与否合乎图纸工艺规定

多次

2

3

4

5

设 计（日 期）
校 对（日期）
审 核（日期）
原则化（日期）
会 签（日期）

机械加工工序卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共

页
第

页

车间
工序号
工序名称
材 料 牌 号

2
车
45号钢
毛 坯 种 类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
文献编号
模锻件

HNXX-SK5-34
设备名称
设备型号
设备编号
工序工时 (分)
C6140

40min
夹具编号
夹具名称
切削液

工步号
工 步 内 容
工 艺 装 备
主轴转速
切削速度
进给量
被吃刀量
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
车右端面
C6140
600
60
0.25
2
多次

2
打中心孔
C6140
800
60
0.1
1

3
钻２５mm孔
C6140
600
60
0.1
1

4
车台阶倒角、倒内孔角、切槽
C6140
800
50
0.25
1

设 计（日 期）
校 对（日期）
审 核（日期）
原则化（日期）
会 签（日期）

机械加工工序卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共

页
第

页

车间
工序号
工序名称
材 料 牌 号

3
车
45号钢
毛 坯 种 类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
文献编号
模锻件

HNXX-SK5-34
设备名称
设备型号
设备编号
工序工时 (分)
CK7150

60
夹具编号
夹具名称
切削液

工步号
工 步 内 容
工 艺 装 备
主轴转速
切削速度
进给量
被吃刀量
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
调头、车端面定长
CK7150
600
60
0.2
2
多次

2
车34.5mm内孔
600
60
0.2
2

3
车外圆79mm和59mm尺寸并倒角
500
60
0.25
2

4
采用端面车刀车端面宽槽
500
60
0.25
3

5
车孔到合格尺寸并倒角、车外圆和端面到合格尺寸并倒角
500
40
0.2
1

设 计（日 期）
校 对（日期）
审 核（日期）
原则化（日期）
会 签（日期）

机械加工工序卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共

页
第

页

车间
工序号
工序名称
材 料 牌 号

4
铣
45号钢
毛 坯 种 类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
文献编号
模锻件

HNXX-SK5-34
设备名称
设备型号
设备编号
工序工时 (分)
加工中心

40
夹具编号
夹具名称
切削液

工步号
工 步 内 容
工 艺 装 备
主轴转速
切削速度
进给量
被吃刀量
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
铣六方
加工中心
600
60
0.25
2
多次

设 计（日 期）
校 对（日期）
审 核（日期）
原则化（日期）
会 签（日期）

机械加工工序卡片
产品型号

零件图号

产品名称

零件名称
连接杆
共

页
第

页

车间
工序号
工序名称
材 料 牌 号

4
钻
45号钢
毛 坯 种 类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
文献编号
模锻件

HNXX-SK5-34
设备名称
设备型号
设备编号
工序工时 (分)
摇臂钻

夹具编号
夹具名称
切削液

工步号
工 步 内 容
工 艺 装 备
主轴转速
切削速度
进给量
被吃刀量
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
钻4X17mm孔
可卸式钻模夹具
500
60
0.15
2
多次

设 计（日 期）
校 对（日期）
审 核（日期）
原则化（日期）
会 签（日期）

四 数控加工程序
O0001;
N10 G40 G99 M03 S600;
N11 G00 X100 Z100;
N12 T0101 M08;
N13 G00 X85 Z2;
N14 G01 Z0 F0.2;
N15 X0;
N16 G00 Z100;
N17 X100;
N18 T0100;
N19 T0404;
N20 G00 X30
N21 Z2;
N28 G01 Z-6 F0.1;
N29 G00 X28;
N30 Z2;
N31 X33;
N32 G01 Z0 F0.1;
N33 X35 Z-1;
N34 Z-6;
N35 G00 X32;
N36 Z100;
N37 X100;
N38 T0400;
N39 M05;
N40 M09;
N41 M30
O0002
N10 G40 G99 M03 500;
N11 G00 X280;
N12 Z100;
N13 T0101 M08;
N14 G00 Z2;
N15 X80;
N16 G01 Z-125 F0.25;
N17 X260;
N18 G00 Z2;
N19 X77;
N20 G01 Z0 F0.1;
N21 X79 Z-1;
N22 Z-125;
N23 X260;
N24 G00 Z100 X280;
N25 T0100;
N26 T0505 S400;
N27 G00 X85;
N28 Z-121;
N29 G01 X80 F2.5;
N30 G75 R1;
N31 G75 X69 Z-16 P Q F0.05;
N32 G00 X85;
N33 Z-121;
N34 G01 X80 F2.5;
N35 G75 R1;
N36 G75 X59.5 Z-16 P Q F0.05;
N37 G00 X85;
N38 Z-121;
N39 G01 X59 F0.05;
N40 Z-16;
N41 X79 Z-15.125;
N42 Z2;
N43 G00 X280;
N44 Z100;
N45 T0500;
N46 T0606 S500;
N47 G00 X182;
N48 Z-124;
N49 G01 Z-125 F0.1;
N50 X176 Z-128;
N51 X64;
N52 G02 X59 Z-125 R5;
N53 G01 Z-120 F0.2;
N54 G00 Z100;
N55 X100;
N56 T0600;
N57 M05;
N58 M09;
N59 M30

可卸式钻模夹具图

ＣＡＤ三视图

参照文献
【1】 管文华，梁旭坤主编.《utoCAD中文版教程》中南大学出版社
【2】 李健跃主编.《械制造基本II》中南大学出版社
【3】 叶蓓华.《字控制技术[M]》北京：清华大学出版社
【4】 美国可切削性数据中心.《械加工切削数据手册（第一卷）M]》第三版.北京：机械工业出版社
【5】 周济，周艳红主编.《数控加工技术》[M].北京：国防工业出版社
【6】 艾兴，肖诗钢.切削用量简要手册[M].第三版.北京：机械工业出版社
【7】 董建国，王凌云主编.数控编程与加工技术.中南大学出版社
【8】 刘守勇主编.《机械制造工艺与夹具》，机械工业出版社
【9】 陈日曜主编.《金属切削原理》.机械工业出版社
【10】 周四新，和青芳主编.《ProIE wildfire3.0综合培训教程》.电子工业出版社

谢辞
本课题在选题及研究过程中得到了王林超教师悉心指引，王林超教师多次询问研究过程，并为我作指引，协助我开拓研究思路，精心点拨。这次毕业论文完毕让我在专业知识领域中又更上了一层楼。
为此，我还要感谢我辅导员，王林超教师等对我教诲培养。感谢我同窗邓力等在学习过程中对我协助。