机械加工工艺分析与图纸分析.doc

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目录

目录…………………………………………………………….1
1 第一章 绪论…………………………………………………2
2 第二章 图纸分析……………………………………………3
2.1 零件特征…………………………………………………3
2.2数值计算………………………………………………….3
3 第三章 加工工艺分析………………………………….....4
3.1 加工精度要求…………………………………………….4
3.2 定为基准的选择………………………………………….4
3.3 装夹方式………………………………………………….4
3.4 工艺过程制定…………………………………………….5
4 第四章 刀具的选择………………………………………….5
4.1 刀具的选择……………………………………………….5
4.2 刀具列表………………………………………………….6
5 第五章 切削参数的确定…………………………………….8
5.1 切削用量………………………………………………….8
5.2 主轴转速的确定………………………………………….9
6 第六章 数控车床的对刀…………………………………….9
6.1 刀位点…………………………………………………….9
6.2 待加工毛坯的对刀……………………………………….9
6.3 刀偏值的测定…………………………………………….9
7 第七章 工件加工的数控编程……………………………….10
7.3 第一道工序……………………………………………….10
7.2 第二道工序……………………………………………….11
7.1 第三道工序……………………………………………….14
8 结论…………………………………………………………..15
9 参考文献………………………………………………………16
10 后记………………………………………………………….17

第一章 绪论

从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控机床, 到现在已走过了50多年历程, 在此期间得到了较大发展。特别是进入90年代以来, 由于计算机技术的飞速发展, 使数控机床进入了更快的发展时代
20世纪80年代以后, 数控机床数控系统的性能和品质得到了极大的提高, 数控机床的加工精度由过去的±0.01 mm提高到±0.005mm甚至更高
当前, 现代数控加工正在向高速化、 高精度化、 高柔韧化、 高一体化、 网络化和智能化等方向发展, 形成了独具一格的柔性制造系统FMS、 计算机集成制造系统CIMS和未来工厂自动化FA……它们的出现从根本上解放了生产力, 促使生产力飞速向前发展, 为人类文明史和生产史谱写了新的篇章。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化, 使制造业成为工业化的象征, 而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大, 它对国计民生的一些重要行业( IT、 汽车、 轻工、 医疗等) 的发展起着越来越重要的作用。数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术, 以提高制造能力和水平, 提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力, 大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、 提高综合国力和国家地位的重要途径
为此, 搞好数控专业毕业设计为我们从根本上了解认识数控机床有着重要的意义。特别是毕业设计不但能够考察我们认识事物的本事, 还能够提高我们分析问题、 解决问题的能力。经过对设计中所遇到的难题的思索, 加强自己数控技术的能力。就全社会而言, 能够促使数控技术更进一步发展。因此, 我觉得有进行数控专业毕业设计的必要性。

第二章 零件图纸分析
2.1 零件的特征
一、 零件材料
该回转轴以45#调质处理的毛坯为原材料,毛坯尺寸Φ55×150。
二、 零件特点
从图纸中我们能够看出该零件轮廓由直线、 圆弧、 螺纹共同构成一个复杂成型曲线回转轴。加工部分包括螺纹, 外圆, 三个退刀槽, 锥面, 倒角, 圆弧, 内孔等
2.2 数值计算
生活中, 我们对几何信息的认知有多种方法, 常见的有数形结合法( 解析法) 。但有时面对复杂的图形, 解析法会带来繁重的数学计算。AUTO CAD作为一套专业的绘图软件, 它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能。我们在操作界面中绘制图形后就能够打开状态栏中的捕捉、 对象捕捉按钮, 在绘图区捕捉相关的点。同时, 在状态栏中就能够看到这些点的坐标。

图 1.1材料45#调质处理复杂成
型曲线回转轴零件

第3章 加工工艺的分析

3.1加工精度要求
加工图纸如上图, 零件加工部分包括M30×2-6g×25螺纹, Φ30×8外圆, Φ52×18外圆, 三个Φ39×3退刀槽, 锥面, Φ35×8内圆, R8、 R9、 R24圆弧, Φ28×26孔等。零件的主体尺寸长度为145, 最大位置直径为Φ52,从零件上Φ52圆柱与Φ28孔的同轴度公差为Φ0.025, 表面粗糙度各为1.6。对图样上带公差的尺寸, 因公差的尺寸较小, 故编程地不必取平均取, 而取基本尺寸即可。
3.2定位基准的选择
定位基准选择原则( 1) 基准重合原则( 2) 基准统一原则( 3) 便于装夹原( 4) 便于对刀原则
根据定位基准选择原则, 避免不重合误差, 便于编程, 以工序的设计基准作为定位基准。零件加工时, 先以Φ52×18外圆的轴线作为轴向定位基准, 加工零件内孔及车削Φ52×18外圆右端外轮廓; 然后以零件轴线作为轴向定位基准, 车削Φ52×18外圆左端外轮廓, 以轴台的端面的中心作为该轴件剩余工序的轴向定位基准, 而且把编程原点选在设计基准上。
3.3装夹方式
( 1) 加工零件内孔及车削Φ52×18外圆右端外轮廓时, 用三爪自动定心卡盘夹紧工件左端
( 2) 车削Φ52×18外圆左端外轮廓时, 用三爪卡盘夹持心轴右端, 心轴左端留有中心孔并用尾座顶尖以提高工艺系统的刚性, 并减少误差。
工件的找正装夹方式:
为使工件的加工回转轴线与车床的主轴回转中心重合, 用磁力表找正工件

3.4工艺过程制定
由于每个零件结构形状不同, 各表面的技术要求也有所不同, 故加工时, 其定位方式则各有差异。一般加工外形时, 以内形定位; 加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。
考虑到零件的形状不易装夹, 故先加工零件的左边的部分, 然后以左面的零件轴线为定位基准加工右面的部分。而且考虑到加工原则中的先近后远先粗后精制定加工工艺如下:
为减少换刀, 对刀次数及减少辅助时间, 选用30°外圆车刀车左端面, 车左端Φ30×33外圆。
调头用三爪卡盘固定住左端Φ30×33外圆。留有5mm长以防刀具与夹具发生干涉并用活动顶尖顶住工件右端, 保证同轴度和精度并防止工件转动时摇晃不定。用30°外圆车刀依次镗Φ28×26孔, 车R24逆圆弧, R9顺圆弧,R8逆圆弧, 圆锥面和Φ52×18外圆; 用刀宽为3mm的切槽刀车三个槽宽分别为3, 槽距为4的退刀槽。
调头装夹Φ52×18外圆面处, 为保证外圆不被三爪自定心卡盘磨损, 用铜皮套包住Φ52×18外圆面。用螺纹车道粗、 精加工M30×2-6g×25螺纹。
第四章 刀具的选择
4.1刀具的选择
为适应数控机床加工精度高、 加工效率、 加工工序集中及零件装夹次数少的要求, 数控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重复定位精度.可靠度和耐用度 。选择刀具一般要考虑( 1) 被加工工件的材料及性能( 2) 切削工艺的类别( 3) 被加工工件的几何形状, 零件精度, 加工余量( 4) 被吃刀量, 进给速度, 切削速度考虑到以上因素故粗车时, 要选用强度高, 耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量, 大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证加工精度的要求. 由此可知加工时T01的刀具为30°菱形可转位刀片右端面外圆车刀, T02为3mm切槽刀, T03为镗刀, T04为螺纹车刀, T05为Φ6钻头。

4.2刀具列表:

零件图号
图1.1
数控加工刀具卡
使用设备
FANUC0数控车床
刀具编号

换到方式
自动
程序编号
O0001,o0002,o0003

序号
编号
刀具名称
规格
数量
备注
道具组成
1
T0101
30°菱形外圆车刀

1

2
T0202
3mm切槽刀

1

3
T0303
75°内孔镗刀

1

4
T0404
外径螺纹车刀

1

5
T0505
Φ6麻花钻头

1

6

( 1) 30°菱形外圆车刀

( 2) 刀宽3mm, 切槽刀

( 3) 75°内孔镗刀

( 4) 外径螺纹刀

( 5) Φ6麻花钻头

备注

编制: 谷晓庆
审核

批准

共1页
第1页

第五章切削参数的确定
5.1切削用量
切削用量包括切削速度,背吃刀量和进给量.对于不同的加工方法需要选择不同的切削用量。粗加工时一般以加工效率为主一般选择较大的背吃刀量和进给量,采用较小的切削速度 .精加工时一般选择较小的背吃刀量和进给量采用较高的切削速度, 对于原材料45#, 粗加工时ap取3㎜ , Vf取800m/min , f取0.4mm/r; 精加工时ap取0.25㎜ , Vf取1000m/min , f取0.2㎜/r。
对于牙型较深, 螺距较大时, 可分数次进给, 每次进给的背吃刀量用螺纹深度减速去精加工背吃刀量所得之差按递减速:

螺纹牙型深度: t=0.65P=0.65×2 = 1.3 mm
D大 = D公称-0.1P = 30-0.1×2 = 29.8mm
D小 = D公称-1.3P = 30-1.3×2 = 27.4mm
螺纹加工分为6刀, 第一刀: Φ29.0mm;第二刀: Φ28.3mm; 第三刀: Φ27.9mm; 第四刀: Φ27.6mm; 第五刀: Φ27.45mm; 第六刀: Φ27.4mm

5.2主轴转速的确定
主轴的转速是由切削刃上选定点相对于工件的主运动的线速度
主运动速度 n=1000Vc/πd 单位为r/min

第六章 数控车床的对刀
6.1 刀位点
在进行数控加工的编程时, 往往将整个刀具浓缩视为一个点, 那就是刀位点, 它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。对刀操作就是要测定出程序起点处刀具刀位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时, 常见的仪器有: 对刀测头、 千分表或对刀瞄准仪等。对刀点能够设置在零件、 夹具上或机床上面( 尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上) 。
6.2 待加工毛坯的对刀
试切端面 : 将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上, 在工件的伸出端安装Z 轴向设定器。快移刀具接近到Z 轴向设定器, 改用增量方式控制刀具工进, 至到指示灯亮时停止动作, 保持 Z轴 向不动, 取出轴向设定器。然后在机床操作面板上调出刀具补偿菜单栏中刀偏表, 在相关的试切长度填空栏中键入有关数值( 当前刀具刀位点相对于程序原点的距离) 。
试切外圆: 快速将刀具刀位点移动刀毛坯端面角附近, 然后用增量方式调节 X 、 Z 轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面, 再用MDI方式运行进行外圆车削。同时保持X轴轴向坐标不变, 退出刀具。用游标卡尺测量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。
6.3 刀偏值的测定
刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。用点动或步进方式操作移动刀具, 使基准刀具刀位点对准工件的基准点, 然后进行X轴 Z轴坐标清零, 退刀。换置刀具, 再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同以一基准点, 此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置 △Xj, △Zj .同理, 可依次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。在相应的刀偏表中依次键入选用刀具刀位点的几何补偿。

第七章 工件加工的数控编程
工件加工共需三道工序,

7.1第一道工序:
工序一
程序编号: o0001
零件名称: 回转轴( 左端)
工步号
工步内容
刀具号
主轴转速
进给速度
切削深度
备注
1
用三抓卡盘夹紧工件

2
车如图零件左端面
T0101
800
0.4
3
切掉2.5mm
3
G71粗车循环模式车Φ30×33外圆, 倒角
T0101
800
0.4
3

4
G70精车循环模式车Φ30×33外圆, 倒角
T0101
1000
0.2
0.25

编制
谷晓庆
审核

批准

第1页
共 页

程序为

o0001 程序编号
N0010 G50 X200.0 Z100.0 M03 S800 T0101; 设定工件坐标系
N0020 G00 X100.0 Z10.0; 快速点定位
N0030 G71 P0040 Q0100 U0.25 W0.25 f0.4; 粗车循环
N0040 G00 X58.0 Z-2.5; 快速点定位
N0050 G01 X-2.0 f0.4; 车如图零件左端面
N0060 W3.0;
N0070 G00 X30.0 Z0.0;
N0080 G01 Z-35.5 f0.4;
N0090 X50.0; 车Φ30×33外圆
N0091 X54.0 Z-37.5; 车倒角
N0100 G00 X60.0 Z10.0;
N0110 G70 P0040 Q0100 f0.2; 精车循环
N0120 G00 X200.0 Z100.0 M05; 刀具返回参考主轴停转
N0130 M02; 程序结束

7.2第二道工序:
工序二
程序编号: o0002
零件名称: 回转轴( 右端圆孔, 外轮廓)
工步号
工步内容
刀具号
主轴转速
进给速度
切削深度
备注
1
调头用三爪卡盘固定住左端Φ30×33外圆, 并用活动顶尖顶住工件右端

留有5mm长以防刀具与夹具发生干涉
2
车如图零件右端面
T0101
800
0.4

切掉2.5mm
3
用钻头打
T0505
800
0.4

4
用镗刀粗车Φ28×26孔
T0303
800
0.4
3
X方向余量为0.25
5
用镗刀精车Φ28×26孔
T0303
1000
2.2
0.25

6
用G71粗车循环指令车如图零件为轮廓( R24逆圆弧, R9顺圆弧,R8逆圆弧, 圆锥面和Φ52×18外圆d等)
T0101
800
0.4
3
x,z方向余量均为0.25
7
用G70精车循环指令车如图零件为轮廓( R24逆圆弧, R9顺圆弧,R8逆圆弧, 圆锥面和Φ52×18外圆)
T0101
1000
0.2
0.25

8
依次加工三个槽宽分别为3, 槽距为4的退刀槽
T0202
800
0.2

G04指令让刀具停顿4S, 以使槽底光滑
9

编制
谷晓庆
审核

批准

第 2页
共3页

程序为
o0002
N0010 G50 X200.0 Z100.0 M03 T0101 S800.0 ; 设定工件坐标系, 主轴正转
N0020 G00 X60.0 Z-2.5; 快速点定位
N0030 G01 X-1.0 f0.4; 切零件右端面
N0040 W3.0;
N0050 G00 X200.0 Z100.0; 快速点定位
N0060 T0505; 换刀
N0070 G00 X0.0 Z0.0;
N0080 G01 W-28.5; 打Φ10×26孔
N0090 W28.5; 退刀
N0100 G00 X200.0 Z100.0;
N0110 T0303; 换刀
N0120 G71 P0130 Q0170 U0.25 W0.25 f0.4; 粗车循环镗Φ28×26孔
N0130 G00 X28.02 Z0.0;
N0140 G01 W-28.5;
N0150 X0.0;
N0160 W2.0;
N0170 G00 W28.0;
N0180 G70 P0130 Q0170 f0.2; 精车循环镗Φ28×26孔
N0190 G00 X200.0 Z100.0;
N0200 T0101; 返回参考点, 换刀
N0210 G71 P0220 Q0320 U0.25 W0.25 f0.4; 粗车循环, 车零件右端外部轮廓
N0220 G00 X37.47;
N0230 Z-2.5;
N0240 G03 X25.08 Z-34.38 R24; 车R24逆圆弧
N0250 G02 X36.46 Z-46.83 R9; 车R9顺圆弧
N0260 G03 X35.0 Z-59.5 R8; 车R8逆圆弧
N0270 G01 Z-67.5; 车Φ35×8外圆
N0280 X41.82;
N0290 X51.98 Z-96.5; 车圆锥面
N0300 Z-116; 车Φ52×18外圆
N0310 G00 X60.0;
N0320 Z0.0;
N0330 G70 P0220 Q0320 f0.2; 精车循环车工件外轮廓
N0340 G00 X200.0 Z100.0; 返回参考点, 主轴停转
N0350 T0202; 换刀
N0360 G00 X52.0 Z-91.5;
N0370 G01 X39.0 f0.2; 切左起第一个槽
N0380 G04 P4; 停顿4S 以使槽底光滑
N0390 G01 X52.0 f0.2;
N0400 W4.0;
N0410 X39.0; 切左起第二个槽
N0420 G04 P4;
N0430 G01 X52.0 f0.2;
N0440 W4.0;
N0450 X39.0; 切左起第三个槽
N0460 G04 P4;
N0470 G01 X52.0;
N0480 G00 X200.0;
N0490 Z100.0 M05; 返回参考点, 主轴停转
N0500 M02; 程序结束
7.3第三道工序:

工序三
程序编号: o0003
零件名称: 回转轴( 左端螺纹)
工步号
工步内容
刀具号
主轴转速
进给速度
切削深度
备注
1
调头用三爪卡盘装夹Φ52×18外圆面处,

用铜皮套包住Φ52×18外圆面以减小磨损, 且Φ52×18外圆面露出三爪卡盘少许以防止撞刀
2
攻螺纹
T0404
800
0.4
0.8

3
攻螺纹
T0404
800
0.4
0.7

4
攻螺纹
T0404
800
0.4
0.4

5
攻螺纹
T0404
800
0.4
0.3

6
攻螺纹
T0404

0.4
0.15

7
攻螺纹
T0404

0.4
0.5

编制
谷晓庆
审核

批准

第3页
共3页

o0003
N0010 G50 X200.0 Z100.0 T0404 M03 S800.0;坐标系设定 主轴正转
N0020 G00 X35.0 Z10.0; 快速点定位
N0030 G92 X29.0 Z-25.0 f0.4; 螺纹切削循环1
N0040 X28.3; 螺纹切削循环2
N0050 X27.9; 螺纹切削循环3
N0060 X27.6; 螺纹切削循环4
N0070 X27.45; 螺纹切削循环5
N0080 X27.4; 螺纹切削循环6
N0090 G00 X200.0 Z100.0 M05; 返回参考点, 主轴停转
N0100 M02; 程序结束

第八章 结论
数控机床作为一种使用广泛、 典型的机电一体化产品, 综合应用了微电子技术、 计算机技术、 自动控制、 精密测量和机床结构等方面的最新成就, 是一种高效的自动化机床。随着科学技术的不断发展, 迄今, 国际上又出现了以一台或多台加工中心、 车削中心为主体, 再配以工件自动装卸和监控检查装置的柔韧性制造系统FMS、 计算机集成制造系统CIMS和无人化工厂FA。
由于数控机床极高效率、 高精度和高柔韧性于一身, 很好的代表了机床的主要发展方向。时代和社会生产力的不断发展, 要求数控系统与数控机床向更高的水平与层次迈进( 高精度化、 运动高速化、 高柔韧性化、 智能化) 。
近年来, 在国外的数控系统与伺服系统制造技术突飞猛进的大背景下, 经过大量的技术引进, 我过现代制造工业在飞速发展( 数控技术得到广泛的应用) 。同时, 我们还要看清现阶段中国数控业与世界先进水平的差距。中国只有拥有完全自主知识产权上的数控核心技术, 才能实现真正意义上的”世界工厂”和”制造大国”乃至”工业强国”。这使国人不得不开始重新思索中国数控在未来的发展之路…………

参考文献

[1] 陈海舟著 数控铣削加工宏程序及应用实例 北京: 机械工业出版社;
[2] 赵长明 数控加工工艺及设备 北京: 高等教育出版社;
[3] 夏凤芳 数控机床 北京: 高等教育出版社;
[4] 詹华西 数控加工与编程 西安: 西安电子科技大学出版社;
[5] 袁哲俊 金属切削刀具 上海: 上海科学技术出版社; 1993
[6] 蔡兰, 王霄 数控加工工艺学 化学工业出版社;
[7] 王爱玲 数控机床加工工艺 北京: 机械工业出版社 ;
[8]蒋建强 数控编程技术200例 科学出版社 北京希望电子出版社;
[9] 刘靖华 数控加工技术 高等教育出版社 ;
[10] 陈志雄 数控机床与数控编程技术 电子工业出版社;
[11] 王卫兵 数控编程100例 北京: 机械工业出版社;
[12] 徐宏海 数控加工工艺 化学工业出版社;
[13] 武汉华中数控系统有限公司 华中数控车床操作说明书;

后记

随着全球经济一体花的迅猛发展中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中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九江职业大学工程技术学院指导老师的支持与帮助, 编者在此表示衷心的感谢。
限于编者的水平本设计中难免有错误和不妥之处恳请读者不吝指正
编者
赵欢欢
5月22日