定位销轴的设计(论文).doc

河南质量工程职业学院 毕业设计（论文）

简述定位销加工

题 目
定位销轴的设计
系 别
机电工程系
专 业
机电一体化
班 级
08机电XX
学生姓名
XXX
学 号
XXX
指导教师
XXX
定稿日期
2011年1月10日

河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）任务书
专业
班级
08机电XX
姓名
XXX
学号
XXX
指导
教师
XXX
设计（论文）题目
定位销轴的设计
主要
研究
内容

1. 零件的工艺分析
2. 毛坯的选择
3. 工件走刀路线的确定
4. 加工工序卡的编制
5. 数控仿真加工
主要
技术
指标
或研
究目
标
1. 分析加工零件图纸
2. 确定毛坯
3. 刀具的选择
4. 确定切削用量
5. 工序加工余量的确定

基本
要求
能在数控加工软件上运行
主要
参考
资料
及文
献
[1]金捷、刘小菡. 机械制造技术与项目训练.上海[M]. 复旦大学出版社．2010.2
[2]周虹 数控加工工艺设计与程序编制[M]..北京：人民邮电出版社．2010.5
[2]孙建东、程光. 机械制图[M].西安：西安电子科技大学出版社．2007.4
[4]黄应勇 数控机床[M]..北京：北京大学出版社．2008.5

摘 要
本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要4把刀具分别为外圆车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内圆车刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，在钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。
关键字：刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。

目 录
1.绪论 3
1.1前言: 3
2.数控加工技术 3
2.1 数控加工技术的概论 3
2.1.1 数控技术 3
3.数控加工工艺 5
3.1 数控加工工艺内容的选择 5
3.1.1选择适合数控加工的零件 5
3.2 数控加工工艺的主要内容 5
3.4 切削用量的选择 7
4.零件加工工艺分析 7
4.1 零件工艺性分析 7
4.1.1 结构分析 7
4.1.2 表面粗糙的分析 8
4.2 制定机械加工工艺方案 8
4.2.1. 确定生产类型 8
4.2.2. 拟定工艺路线 8
4.4.1.编织机械加工工艺过程卡 11
4.4.2.编制数控加工工序卡 11
4.4.3.编制刀具调整卡 12
4.4.4.编制数控加工程序卡 13
5.数控仿真模拟加工 15
5.1输入零件加工程序 15
5.2进行对刀操作 16
5.3在自动方式下自动加工并测量修调 16
5.4仿真加工出成型实体 17
总结 18
致谢 19
参考文献 20

1.绪论
数控加工是机械制造中先进的加工技术，它是一种高效率、高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应了现代化生产的需要，制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，其核心技术是数控技术，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它的出现及所带来的巨大利益，已引起了世界各国技术与工业界的普遍重视，目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，随着数控加工的日益普及，越来越多的数控机床用户感到，数控加工工艺掌握的水平是制约手工编程与CAD/CAM集成化自动编程质量的关键因素。
数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量发挥数控机床的前提条件，从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在介绍数控加工切削基础，数控机床刀具的选用，数控加工的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识的基础上，分析了数控车削的加工工艺。
2.数控加工技术
2.1 数控加工技术的概论
2.1.1 数控技术
数控技术是本世纪中期发展起来的机床控制技术，是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术，对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。
1）数控与数控车床
数控是数字控制的简称，英文为 Numerical Control，简称NC。数控(Numerical Control,NC 数字控制)是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
现在，数控技术也叫计算机数控技术(Computer Numerical Control )
数控机床（Numerical Control MACHINE TOOLS)技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。简单地说就是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际定义为：数控机床是一种有程序控制的机床。该系统能逻辑地处理具有特定代码和其他的符号编码指令规定的程序。
2）数控系统
数控系统是数字控制系统简称，英文名称为Numerical Control System，早期是由硬件电路构成的称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。
3）数控加工
数控加工是根据零件图样及工艺要求等原始条件编制零件数控加工程序，输入数控系统，控制数控机床中刀具与工件的相对运动，从而完成零件加工。
4）数控程序
数控程序或零件是输入数控系统中的，使数控机床执行一个确定加工任务的具有特定代码和编程的一系列指令。
5）数控编程
数控编程是指生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。
3.数控加工工艺
3.1 数控加工工艺内容的选择
3.1.1选择适合数控加工的零件
虽然数控机床具有高精度、高柔性、高效率等优点。但不是所有的零件都适合数控机床加工的。一般可分为三类：
1） 最适合类
1.形状复杂，加工精度要求高通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件；
2.具有复杂曲线或曲面轮廓的零件；
3.具有难测量，难控制进给，尺寸行腔的壳体或盒型零件；
4.必须在一次装夹中完成镗，绞或攻丝等多道工序的加工零件。
2）较适合类
1.零件价值高，在普通机床上加工容易受人工因素干扰而影响质量，从而造成较大经济损失的零件；
2.在通用机床上加工时必须制造复杂专用工装的零件；
3.在通用机床上需要做长时间调整的零件；
4.需要多次更改设计才能定型的零件。
3）不适合类
1.生产大批量的零件；
2.装夹困难的零件；
3.加工余量不稳定，而且数控机床上无法在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件；
4.必须用特定的加工工艺装备协调加工的零件。
3.2 数控加工工艺的主要内容
1．选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。
2．分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等等。
3．调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿。
4．分配数控加工中的容差。
5．处理数控机床上部分工艺指令。
3.3加工路线的确定
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。进而确定出最佳的加工路线，使零件的加工效率提高。根据制定加工方案的一般原则：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。
1、 先粗后精
为了提高生产效率并保证轴承套零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。
当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。
在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，轴承套零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。
2 、先近后远
这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。
3.4 切削用量的选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量。
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
根据零件的结构特点，被吃刀量：粗车时，确定被吃刀量为1mm，半精车时，确定被吃刀量为0.5mm。主轴转速：粗车时，确定主轴转速为800r/min，半精车时，确定主轴转速为1200r/min，切槽时，确定主轴转速为400r/min，车螺纹时，确定主轴转速为720r/min。
进给量：粗车时，确定进给量为0.2mm/r，半精车时，确定进给量为0.1mm/r，切槽时，确定进给量为0.05mm/r。
4.零件加工工艺分析
4.1 零件工艺性分析
4.1.1 结构分析
如图4-1所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹较复杂其中多个直径尺寸有较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为直径50mmX110mm。

图4-1
4.1.2 表面粗糙的分析
全部表面的表面粗糙为3.2。
根据分析，定位销轴的所有表面都可以加工出来，经济性能良好。
4.2 制定机械加工工艺方案
4.2.1. 确定生产类型
零件数量为1件，属于单件小批量生产
4.2.2. 拟定工艺路线
（1）确定工件的定位基准。确定坯料轴线和断面为定位基准。
（2）选择加工方法。该零件的加工表面均为回转体，加工表面的最高加工精度等级为IT8,表面粗糙度为3.2。采用加工方法为粗车、半精车。
（3）拟定工艺路线
①按Ф50x110下料。
②车削各表面。
③去毛刺。
④检验。
4.3 设计数控车床加工工序
（1）选择加工设备。选用长城机床生产的CK7150A型数控车床，系统为FANUC 0i，标准后置式刀架。如图所示。

（2）选择工艺装备。
①该零件采用三爪自动定心卡盘自定心夹紧。
②刀具选择如下。
外圆机夹车刀T0101：车端面、粗车、半精车各外圆。
切槽刀（宽5mm）T0202：用于切槽。
螺纹刀T0303：用于车螺纹。
内圆机夹车刀T0404: 用于粗车、半精车各内圆。
③量具选择如下。
量程为200mm，分度值为0.02的游标卡尺。
测量范围是25-50，分度值为0.001的外径千分尺。
测量范围是25-50，分度值为0.001的内径千分尺。
M30X1.5的环规。
（3）确定工步和走刀路线。按加工过程确定走刀路线如下：车端面→粗车各内圆→半精车各内圆。

外圆的走刀路线如下：车端面→粗车各外圆→半精车各外圆→切槽→车螺纹。

4.4.1.编织机械加工工艺过程卡
编织机械加工工艺过程卡，见表1
定位销轴的机械加工工艺过程卡
机械加工工艺过程卡
产品名称
零件名称
零件图号
材料
毛坯规格

定位销轴
C01
#45
Ф55x150
工序号
工序名称
工序简要内容
设备
工艺装备
工时
5
下料
按Ф50X110下料
锯床

10
车
车削各表面
CK7150A
三爪卡盘、游标卡尺、外径千分尺、外圆机夹车刀、切断刀
15
钳
去毛刺

钳工台

20
检验

编制
XXX

审核

批准

表1
4.4.2.编制数控加工工序卡
定位销轴的数控加工工序卡
数控加工工序卡
产品名称
零件名称
零件图号

定位销轴
C01
工序号
程序编号
材料
数量
夹具名称
使用设备
车间
10
O0001
#45
1
三爪卡盘
CK7150A
数控加工车间
工步号
工步内容
切削用量
刀具
V
（m/min）
N
(r/min)
F
(mm/r)
Ap
(mm)
编号
名称
1
车端面

150

800

0.2

1

T0101
外圆机夹车刀
2
粗车各外圆

150

800

0.2

2

T0101
外圆机夹车刀
3
精车各外圆

50

1200

0.1

0.5

T0101
外圆机夹车刀
4
切槽
60
300
0.05

T0202
切断刀
5
车螺纹

720
2

T0303
外螺纹刀
6
粗车各内圆

150

800

0.2

2

T0404
内圆机夹车刀
7
精车各内圆
50
1200
0.1
0.5
T0404
切断刀
编制
XXX
审核

批准

表2
4.4.3.编制刀具调整卡
编制刀具调整卡，见表3
定位销轴的车削加工刀具调整卡
产品名称或代号

零件名称
定位销轴
零件图号
C01
序号
刀具号
刀具规格名称
刀具参数
刀补地址
刀尖半径
刀杆规格
半径
形状
1
T0101
外圆机夹车刀

25mmX25mm

01
2
T0202
切断刀
5
25mmX25mm

02
3
T0303
螺纹刀
5
25mmX25mm

03
4
T0404
内圆机夹车刀

25mmX25mm

04
编制
XXX
审核

批准

表 3
4.4.4.编制数控加工程序卡
编程原点选择在工件右端面的中心处。
数控加工程序卡
程序内容 程序说明
O0838
N10 T0101
N20 M03 S800
N30 G00 X52.0 Z0
N40 G94 X0 F0.2
N50 G00 X52.0 Z2.0
N60 G71 U1.5 R0.5
N70 G71 P80 Q180 U0.5 W0.05 F0.2
N80 G42 G01 X16.0 Z2.0
N90 X24.0 Z-2.0
N100 Z-30.0
N110 G02 X28.0 W-14.0 R15.0
N120 G01 W-8.0
N130 X30.0
N140 G03 X40.0 W-5.0 R5.0
N150 G01 W-7.0
N160 X46.0
N170 X48.0 W-1.0
N180 W-10.0
N190 G40 G00 X52.0
N200 G70 P80 Q190 F0.15
N210 G00 X100.0 Z100.0
N220 T0202
N230 M03 S300
N240 M08
N250 G00 X52.0 Z2.0
N260 Z-25.0
N270 G01 X20.0 F0.05
N280 X52.0 F0.2
N290 M09
N300 G00 X100.0 Z100.0
N310 T0303
N320 M03 S720
N330 M08
N340 G00 X30.0 Z6.0
N350 G76 P011060 Q100 R0.1
N360 G76 X22.5 Z-22.0 P900 Q300 F1.5
N370 G00 X100.0 Z100.0
N380 M09
N390 M05
N400 M30
调头加工：
O0008
N10 T0101
N20 M03 S600
N30 G00 X52.0 Z0
N40 G01 X0 F0.2
N50 G00 X52.0 Z2.0
N60 G71 U1.0 R0.1
N70 G71 P80 Q130 U0.5 W0.05 F0.2
N80 G00 X33.0 Z2.0
N90 G01 X40.0 Z-1.5
N100 Z-24.0
N110 X46.0
N120 X48.0 W-1.0
N130 Z-40.0
N140 G70 P80 Q130 F0.15
N150 G00 X100.0 Z100.0
N160 M05
N170 T0404 M03 S600
N180 G00 X19.0 Z2.0
N190 G71 U1.0 R0.1
N200 G71 P210 Q280 U-0.5 W0.05 F0.1
N210 G00 X33.0
N220 G01 Z0 F0.1
N230 X30.0 Z-1.5
N240 Z-9.0
N250 X25.0 W-7.0
N260 W-8.0
N270 X20.0
N280 Z-29.0
N290 G70 P220 Q290 F0.15
N300 G00 X50.0 Z50.0
N310 M03
N320 M30
5.数控仿真模拟加工
5.1输入零件加工程序
（1）机床的开机 开机先检查，一切没有问题后在打开机床总电源，然后打开数控系统的电源，在显示屏上应出现机床的初始位置坐标，再检查面板上的按钮指示灯是否正常，若一切正常，就进行其他操作。
（2）回零操作 开机正常后，机床应首先进行回零操作。
（3）对刀操作 机床回零后，对各把刀具进行对刀，并输入相应的位置。
（4）加工程序的输入 按下主功能键（如PROGRAM），进行加工程序编辑，在此状态下可通过手动数据输入方式或程序导入方式将加工程序输入机床，可对程序进行编辑和修改。
（5）将数日的程序仔细校对检查。
5.2进行对刀操作
设定工件坐标系，进行试切对刀或机外对刀，并按下主功能的补偿键，进行参数设置状态，将所用各把刀具的刀偏量X，Z输入刀具的参数数据库里面。
5.3在自动方式下自动加工并测量修调
（1）选择主功能的自动执行状态。
（2）选择要执行零件程序。
（3）显示工件坐标系。
（4）按下数控启动键。
（5）在自动加工中如遇到非法事件，应立即按下急停键。
（6）加工完毕，取下工件，清洁机床。
5.4仿真加工出成型实体
最后的加工出的实体零件如下，经测量，符合设计标准。

总结
通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。
结论总结如下：
对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。
有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。

致谢
本文是在尊敬的导师XXX精心指导下完成的，导师高尚的品德，渊博的学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着学生。导师的教诲是学生宝贵的精神财富，并将使学生受益终生。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！
在课题的审查过程中，XXX老师给予了大力的支持和帮助。对此，我表示深深的感谢！
最后，本人还要深深地感谢默默支持本人完成学业的父母、亲友们，感谢他们为我所做出的无私奉献和巨大支持！
谨向所有在本文的完成中给予本人关怀和帮助而在此无法一一提及的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！

参考文献
[1] 金捷、刘小菡. 机械制造技术与项目训练[M].上海： 复旦大学出版社．2010.2
[2] 周虹 数控加工工艺设计与程序编制[M].北京：人民邮电出版社．2010.5
[3] 孙建东、程光. 机械制图[M].西安：西安电子科技大学出版社．2007.4
[4] 黄应勇 数控机床[M].北京：北京大学出版社．2008.5

河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）评审表一
（指导教师用）

班级：08机电XX 姓名：XXX 学号：XXX
评价内容
具 体 要 求
分值
评分
调查论证
能独立查阅文献和调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
10

实验方案设计与实验技能
能正确设计实验方案，独立进行实验工作。
20

分析与解决问题的能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
20

工作量、
工作态度
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。
20

质 量
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结构严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。
20

创 新
工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
10

成 绩
100

指导教师评语：

指导教师签名：

年 月 日

注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。

河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）评审表二
（评阅人用）
班级：08机电XX 姓名：XXX 学号：XXX
评价内容
具体要求
分值
评分
资料利用
查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力和自己的见解。
15

论文质量
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结果严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。
50

工作量、难度
工作量饱满，难度较大。
25

创 新
对前人工作有改进或突破，或有独特见解。
10

成 绩
100

评阅人评语：

评阅人签名：

年 月 日

注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。

河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）答辩情况记录
（答辩委员会或答辩小组用）

班级：08机电XX 姓名：XXX 学号：XXX
答 辩 题 目
对学生回答问题的评语
正确
基本正确
经提示回答
不正确
未回答

答辩委员会（或小组）评语：

成绩： 答辩负责人签名：

年 月 日

河南质量工程职业学院
毕业设计（论文）总成绩评定表

班级
08机电XX
姓名
XXX
学号

设计（论文）题目

成 绩
指导教师评分
评阅人评分
答辩评分
总成绩

系毕业设计（论文）领导小组审核意见：

小组组长签名：

年 月 日

注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。

24