畢業(yè)設(shè)計論文齒輪軸數(shù)控加工畢業(yè)設(shè)計.doc

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1、 目 錄1. 概述31.1 數(shù)控車床的特點31.2 齒輪軸零件數(shù)控加工的目的41.3 數(shù)控編程的特點42 零件機械加工工藝分析52.1 零件圖樣分析52.1.1 結(jié)構(gòu)分析52.1.2 分析零件主要尺寸公差和技術(shù)要求52.1.3 保證尺寸公差及形位公差的工藝措施52.1.4 毛坯、余量分析62.1.5 結(jié)構(gòu)工藝性分析62.2 定位基準選擇62.3 確定切削用量62.3.1 粗、精車外輪廓62.3.2 粗鏜孔72.3.3 精鏜孔72.4 刀具選擇72.5 分析加工順序制定加工步驟82.5.1.加工零件左端部分82.5.2.加工右端面部分82.6加工順序（工藝路線）92.6.1.工序1：零件左端部分

2、1加工92.6.2 工序2：零件右端部分2加工92.7 加工設(shè)備選擇102.7.1 數(shù)控車的刀具102.7.2 數(shù)控車床的卡盤112.7.3 數(shù)控車床的尾座112.7.4 數(shù)控車的刀架112.8 數(shù)控加工編程程序112.8.1 編制數(shù)控車削程序（SIEMENS系統(tǒng)編程）112.8.2 軸零件右端的加工程序（用SIEMENS系統(tǒng)編程）133.結(jié)論15參考文獻16附錄16齒輪軸數(shù)控加工摘 要： 齒輪軸零件在現(xiàn)代生活中有十分重要和不可忽視的地位，數(shù)控生產(chǎn)的加工工藝對于我們熟練應用數(shù)控編程等相關(guān)技術(shù)有很大的幫助。在此我通過所學數(shù)控基礎(chǔ)知識和原有的加工工藝設(shè)計基礎(chǔ)上對齒輪軸零件的數(shù)控加工等工藝做出說明，

3、希望通過這畢業(yè)設(shè)計使我們在數(shù)控技術(shù)應用和產(chǎn)品的加工方面得到一定的經(jīng)驗。 關(guān)鍵詞： 齒輪軸 數(shù)控編程與加工 工藝分析1. 概述1.1 數(shù)控車床的特點數(shù)控機床是機電一體化的典型代表，與通用機床和專用機床相比，數(shù)控機床具有以下主要特點 ：（1）具有高度柔性，適于多品種、單件小批零件的加工 縮短了生產(chǎn)、技術(shù)準備時間，節(jié)省了大量工藝裝備的費用，因此，應變能力很強，適合于多品種、單件小批零件的加工。（2）加工精度高，多軸聯(lián)動可實現(xiàn)復雜輪廓的插補運動，適于高精度、形狀復雜零件的加工由于數(shù)控機床的主傳動和進給傳動采用直流或交流伺服電機，可實現(xiàn)無級調(diào)速。消除由于刀具磨損、刀具調(diào)整誤差所造成的工件尺寸誤差，提高了

4、工件加工精度。數(shù)控機床可以對結(jié)構(gòu)形狀復雜的零件進行手工編程或自動編程。機床可進行多軸聯(lián)動或多維插補。因此，數(shù)控機床適于高精度、形狀復雜零件的加工。（3）高的加工生產(chǎn)率良好的結(jié)構(gòu)剛度允許數(shù)控機床進行強力切削、高速切削。數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位采用加速與減速措施，選用了很高的空行程運動速度。配合加工中心的刀庫使用，可實現(xiàn)一次裝夾下進行多工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)率。（4）減輕勞動強度，改善勞動條件數(shù)控機床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸人程序并啟動，機床就能自動連續(xù)進行加工，直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯，裝卸零件，刀具準備，加工狀態(tài)的觀測，零件的檢驗等工作，

5、勞動強度極大降低。數(shù)控機床一般是封閉式加工，既清潔，又安全。（5）有利于實現(xiàn)機械加工的現(xiàn)代化管理數(shù)控機床加工能準確地計算出或自動記錄單件加工工時和總的加工工時，實現(xiàn)對半成品、成品的統(tǒng)計與管理；對所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理；能實現(xiàn)一臺中央計算機對幾臺、十幾臺數(shù)控機床的集中控制和管理（DNC）。實現(xiàn)計算機輔助設(shè)計( CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助質(zhì)量監(jiān)督（CAQ）等的有機結(jié)合，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。1.2 齒輪軸零件數(shù)控加工的目的 作為一名剛踏出學校走向社會的學生，在平時的工作實踐不斷的總結(jié)經(jīng)驗 學習知識是尤為重要的，數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的應用越來越廣泛，它使得

6、制造業(yè)生產(chǎn)面貌煥然一新，它所帶來的巨大效益也受到世界各國科技界的高度重視，輪軸零件的數(shù)控生產(chǎn)加工工藝對我們熟練掌握運用數(shù)控編程等相關(guān)技術(shù)具有很大的幫助。為此我們在原有的加工工藝設(shè)計基礎(chǔ)上對齒輪軸零件的數(shù)控加工等工藝在此作出較為詳細的闡述，希望通過對此設(shè)計能使我們在數(shù)控技術(shù)應用和產(chǎn)品的加工方面得到一定的經(jīng)驗。數(shù)控技術(shù)是一門全新的技術(shù)，它整合了機械技術(shù)、物理技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)等多門學科的知識。它是先進的數(shù)字控制技術(shù)與傳統(tǒng)的機床制造技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。區(qū)別于普通機械加工，數(shù)控加工技術(shù)更適合于多品種、小批量、結(jié)構(gòu)復雜、精度要求較高的零件的自動化生產(chǎn)，它具有加工精度高、加工對象適應性

7、強、自動化程度高、勞動強度低、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好、現(xiàn)代化管理程度高等特點。1.3 數(shù)控編程的特點 （1）在一個程序段中，根據(jù)被加工零件的圖樣標注尺寸，從方便編程的角度出發(fā)，可采用絕對尺寸編程，增量尺寸編程或二者混合編程。 （2）加工零件的毛坯通常為圓棒料，加工余量較大，要加工到圖樣標注尺寸，需要一層層切削，如果每層加工都編寫程序，編程工作量將大大增加。數(shù)控系統(tǒng)有毛坯切削循環(huán)等不同形式的循環(huán)功能以減少編程工作量。 （3）對于刀具位置的變化，刀具幾何形狀的變化及刀尖圓弧半徑的變化，都無須更改加工程序，編程人員可以按照工件的實際輪廓尺寸進行編程。數(shù)控系統(tǒng)具有的刀具補償功能使編程人員只要將有關(guān)參數(shù)

8、輸入到儲存器中，數(shù)控系統(tǒng)就能自動進行刀具補償。2 零件機械加工工藝分析2.1 零件圖樣分析 2.1.1 結(jié)構(gòu)分析該零件由兩部分組成分別是零件左端部分和零件右端部分，由圓柱面，螺紋（內(nèi)、外），退刀槽，圓弧面，圓錐面，鏜孔、倒角等構(gòu)成的中等復雜軸零件圖 2.1.2 分析零件主要尺寸公差和技術(shù)要求 （1）24（+0 .0210）孔的尺寸公差很小，公差等級為IT7級，但表面粗糙度要求并不高Ra=1.6um （2）68（0 -0.2）外圓表面對 24（+0.20）內(nèi)孔表面的同軸度允許差為0.05mm （3）68(0 -0.2）對80右端面的垂直度允許差為0.05mm （4）其余地方粗糙度均為Ra=3.2

9、um2.1.3 保證尺寸公差及形位公差的工藝措施 （1）22（+0.0520）鏜孔表面用精車即能滿足尺寸公差和表面粗糙度的要求，但測量時必須用內(nèi)徑千分尺。 （2）選擇 66（0-0.2）外圓表面為定位基準面，在一次裝夾加工中 80右端面（0-0.2）外圓及 22（0.052 -0.2）鏜孔，即可保證他們之間的垂直度和同軸度要求。 2.1.4 毛坯、余量分析 （1）零件采用 45120的圓柱毛坯，零件左端部分外圓面 28、 32 粗加工后留0.3的余量。（2）零件采用 45120的圓柱毛坯，零件右端部分外圓面M30、 26、 30、 34、 38 粗加工后留0.3的余量。 2.1.5 結(jié)構(gòu)工藝性

10、分析1、加工零件左端部分工藝分析工序1：用2號刀車棒料外圓 工序 2：用2號刀車 66外圓和80外圓面2、加工零件右端部分工藝分析工序1：用2號刀車棒料外圓 工序 2：用2號刀車68外圓面、54圓錐面工序3：用5號刀車退刀槽外圓面工序 4：用4、6號刀車M60和M64螺紋。2.2 定位基準選擇本文加工的零件是齒輪軸，軸類零件本身的結(jié)構(gòu)特征和主軸上各主要表面的尺寸要求都決定了以軸線為定位基準。根據(jù)粗基準選擇原則外圓為粗基準，再根據(jù)基準統(tǒng)一原則選擇主軸中心線為精基準2.3 確定切削用量2.3.1 粗、精車外輪廓 所用刀具為2，90外圓車刀，刀具尺寸2020，型號是MVJNR2020K16加工66和

11、工件左端所有外圓余量為1mm，因為加工量比較大，所以分2次走刀切除66和工件左端所有外圓的全部余量，背吃刀量為2。根據(jù)表面粗糙度要求3.2Ra/um，要求比較高，查機械加工切削數(shù)據(jù)手冊得：f=0.29mm/r查機械加工切削數(shù)據(jù)手冊得：切削速度為140mm/min，因此根據(jù)公式Vc=dn/1000求得轉(zhuǎn)速n=1100。2.3.2 粗鏜孔所用刀具為T3，鏜孔刀，刀具尺寸2020，型號是SI2K-STTCR11,加工 22余量為0.3mm。因為加工量比較小，所以可以一次走刀切除 22的剩余余量，背吃刀量為0.3。查機械加工切削數(shù)據(jù)手冊得：f=0.18mm/r查機械加工切削數(shù)據(jù)手冊得：切削速度為150

12、mm/min，因此根據(jù)公式 Vc = dvn /1000求得轉(zhuǎn)速n=9002.3.3 精鏜孔所用刀具為T3，鏜孔刀，刀具尺寸2020，型號是S12K-STTCR11，加工22余量為0.3mm,。因為加工量比較小，所以可以一次走刀切除22的剩余余量，背吃刀量為0.3。查機械加工切削數(shù)據(jù)手冊得：f=0.18mm/r查機械加工切削數(shù)據(jù)手冊得切削速度為150mm/min，因此根據(jù)公式Vc=dn/1000求得轉(zhuǎn)速n=1200。2.4 刀具選擇根據(jù)刀具的選擇原則，選擇刀具表1-1T1號刀45彎頭車刀加工內(nèi)容：車端面T2號刀90外圓車刀加工內(nèi)容：軸件左端 66的外圓面和臺階。T3號刀鏜孔刀加工內(nèi)容：粗精鏜

13、22的內(nèi)圓面T4號刀切槽刀加工內(nèi)容：車兩處退刀槽T5號刀外螺紋加工內(nèi)容：車M602的螺紋T6號刀內(nèi)螺紋加工內(nèi)容：車M2426H2.5 分析加工順序制定加工步驟 2.5.1.加工零件左端部分 1、車端面 用三爪自定義卡盤裝夾，伸出長度為大于等于50，端面車平即可。 2、車外圓 外圓尺寸為 80mm，長度為45mm。 3、車臺階面 外圓為 60（-0.2-0），長度為30（+0.5- -0.5） 4、鏜孔 22 5、倒角兩處1*452.5.2.加工右端面部分 1、車端面，掉頭裝夾 66（-0.2-0），保證長度8 2、車臺階面，外圓 68（-0.20），長度為70（+0.2-0.2） 3、車臺階面

14、，外圓 60（0.150），長度55（+0.15-0.15） 4、車臺階面，外圓 54（-0.10），長度為20（+0.1-0.1） 5、倒角3處145 6、切刀槽兩處41.5 7、車內(nèi)螺紋倒角145 8、車錐面，錐度為1:5，A/2=543。大端直徑 54（-0.10） 9、車外螺紋M6022.6加工順序（工藝路線）齒輪軸零件的加工可以分三道工序：1、第一道工序是左端部分外圓柱面、臺階面、鏜孔加工；2、第二道工序是右端外圓柱面、圓錐面內(nèi)螺紋孔、切槽加工；3、第三道工序是按零件精度檢驗表和圖樣要求全部檢驗。2.6.1.工序1：零件左端部分1加工此工序的加工內(nèi)容包括：1、先加工左端面零件伸出卡盤

15、約60毫米，找正后夾緊。2、使用1號刀粗精車零件左右端面?？焖偻嘶負Q刀點。3、用2號刀，采用G71進行工件左端面部分的輪廓循環(huán)粗加工。4、用2號刀，采用G70進行工件左端面部分的輪廓循環(huán)精加工。5、用3號刀鏜22mm的內(nèi)孔倒角。6、卸下工件用銅皮包住已經(jīng)加工過的66（0- -0.2）mm的外圓，掉頭使工件上80的臺階端面與卡盤端面緊密接觸后夾緊，準備加工工件右端。7、手動車端面控制工件總長。如果坯料總長在加工前已經(jīng)控制在85-90（mm）之間，且兩斷角平整，則不必進行此操作。2.6.2 工序2：零件右端部分2加工此工序的加工內(nèi)容包括：1、使用1號刀粗精車零件左右端面?？焖偻嘶負Q刀點2、用2號刀

16、，采用G71進行工件右端面部分的輪廓循環(huán)粗加工。3、用2號刀，采用G70進行工件右端面部分的輪廓循環(huán)精加工。4、用5號刀用G75進行切槽循環(huán)加工。5、用4號和6號刀用G76進行螺紋循環(huán)加工2.7 加工設(shè)備選擇根據(jù)數(shù)控實訓中心的數(shù)控機床切削性能，我選擇西門子臥式K6146？數(shù)控車床。其有很多優(yōu)點:1、控制精度高，可靠性好2、主軸軸承采用國外進口，噪音小，抗震能力強，旋轉(zhuǎn)精度高3、機床床身采用特殊加強筋，機床剛性好4、機床導軌采用中頻淬火處理，表面硬度搞，耐磨性好，使用壽命長；5、自動刀架采用多刀裝夾，系統(tǒng)控制，重復定位精度高；6、縱，橫向進刀采用高精度滾珠線桿，動態(tài)穩(wěn)定性可靠 2.7.1 數(shù)控車

17、的刀具1、對刀的要求數(shù)控車床能兼作粗，精加工。為使粗加工能以較大切削深度，較大進給速度地加工，要求粗車刀具強度高，耐用度好。精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高，耐用度好。為減少換刀時間和方便對刀，應可能多地采用機夾刀。數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時，刀片耐用的設(shè)定原則是以該批刀片耐用度最低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用的一致性甚至比其平均壽命更重要。 2、數(shù)控車床的刀具 數(shù)控車削用的車刀一般分為三類，即尖形車刀，圓弧車刀和成型車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時也為其刀位點）由直線形的主

18、，副切削刃構(gòu)成，如90內(nèi)，外圓車刀，左，右端面車刀，切槽（斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。用這類車刀加工零件時，其零件的輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或一條直線。2.7.2 數(shù)控車床的卡盤 液壓卡盤是數(shù)控車削加工時夾緊工件的重要附件，對一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤；對零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤；用棒料直接加工零件時需要采用彈簧卡盤。2.7.3 數(shù)控車床的尾座對軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，需要采用安裝在液壓架上的活頂尖對零件尾端進行支撐，才能保證對零件進行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾座。2.7.4 數(shù)控車的刀架 刀架是數(shù)控車床非常重要

19、的部件。數(shù)控車床根據(jù)其功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)量一般為8把，10把，12把或16把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架，可以安裝徑向車刀，軸向車刀，鉆頭，鏜刀。車削加工中心還可安裝向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。數(shù)控車床可以配備兩種刀架：1、 專用刀架 由車床產(chǎn)生廠商自己開發(fā)，所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優(yōu)點是制造成本底，但缺乏通用性。2、通用刀架 根據(jù)一定的通用標準而生產(chǎn)的刀架，數(shù)控車床生產(chǎn)廠商可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進行選擇配置。2.8 數(shù)控加工編程程序2.8.1 編制數(shù)控車削程序（SIEMENS系統(tǒng)編程）

20、%_N_JL3832_MPF$PATH=/_N_MPF_DIRG90 G94 G71 G23 G54M3 S800T1D1G0 Z2 X80G1 Z0 F50X0.5G0 Z2X100 Z150 M9M5M0M3 S600T2D1G1 X84 Z1 M7X83 F50G0 X83 Z2 M7_CNAME=“JL383201”R105=1 R106=0.25 R108=1.5 R109=R110 R111=100LCYC95X100 Z150 M9M5 M0M3 S1200T1D1 F100G0 X74 Z2 M7G0 X100 Z150 M9M5M0M3 S800T3D1G0 X21.5 Z2

21、 M7G1 X22 Z11 F100Z18X18G0 Z150 M9X100M5M2%_N_JL383201_MPF;$PATH=/_N_MPF_DIRG1 X64 Z0X66 Z1X66 Z30X78X80 Z31Z39X78 Z40X83RET2.8.2 軸零件右端的加工程序（用SIEMENS系統(tǒng)編程）%_N_JL3833_MPF;$PATH=/_N_MPF_DIRG90 G94 G71 G23 G54M3 S800T1D1G0 X84 Z0 M7G1 X0.5 F50G0 X100 Z150 M9M5M0M3 S1200T2D1G0 X83 Z2 M7JL383301G0 X100 Z1

22、50 M9M5M0M3 S600T4D1G0 X80 Z-55 F50R100=68 R101=55 R105=1 R106=0.25 R107=4 R108=2R114=4 R115=5 R116=0 R117=1 R118=0 R119=1LCYC93G90 G0 X100 Z100X65 Z2G0 X65 Z17R100=68 R101=17 R116=0 R117=1 R118=0 R119=1LCYC93G90 G0 X100 Z150 M9M5M0T5D1M3 S600G0 X65 Z51 M7R100=60 R101=51 R102=60 R103=0 R104=2 R105=1

23、 R106=0.05 R109=4 R110=2 R111=1.299 R112=0 R113=4 R114=1LCYC97G0 X100 Z150 M9M5M0M3 S600T6D1G0 X20 Z4 M7R100=24 R101=0 R102=24 R103=15 R104=2 R105=2 R106=0.05 R109=4 R110=2 R111=1.299 R112=0 R113=7 R114=1LCYC97G0 X100 Z150 M9M5M303.結(jié)論 短暫幾個月的畢業(yè)設(shè)計在匆匆忙忙中過去了，這次的畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺，學到了很多新的東西，比如工藝設(shè)計的流程，加工的方案，加工的順序

24、，刀柄刀具的選擇，切削用量的選擇，以前這些數(shù)據(jù)都是隨便定的，通過這次的實習才知道真正設(shè)計的時候都是要通過查閱相關(guān)的手冊得來的。 在幾個月的時間中，我們學習了零件的工藝分析、數(shù)控機床的選用，零件工藝方案設(shè)計，包括進給路線、加工余量、切削用量、機床夾具的選擇等內(nèi)容。最終完成零件的機械加工工藝過程卡片，數(shù)控加工工序卡片，工件的定位和夾緊方案草圖，數(shù)控刀具卡片，數(shù)控加工進給路線圖。既完成了課程，又對以往學習的知識進行了完整的復習，可以說是一舉多得。大大提高了我們的專業(yè)水平，培養(yǎng)了我們掌握有關(guān)工程設(shè)計的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計計算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力；培養(yǎng)我們掌握實驗、測試等科學研究

25、的基本方法；鍛煉我們分析與解決工程實際問題的能力。給我們樹立正確的設(shè)計思想和培養(yǎng)我們嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。我們即將踏入工作崗位，這次畢業(yè)設(shè)計為我們的未來打下堅實的基礎(chǔ)，讓我們更好的適應工作環(huán)境，同時業(yè)鍛煉了我們堅忍不拔，迎難而上的精神。鍛煉了我們發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。使我們的專業(yè)知識和水平更加的完善。我們要發(fā)揚實習期間的能力和精神，成為社會有用的人才，為自己開創(chuàng)美好的未來。在我設(shè)計過程中，我了解到什么叫工藝設(shè)計，怎么樣去完成一個工件的全部工藝流程，通過查手冊，找數(shù)據(jù)，給設(shè)計過程中的所有數(shù)據(jù)都能有一個詳細的標準，這是我的最終學習目的，現(xiàn)在的學習為的就是以后在工作當中的熟練運用，我想在這幾個月的實習中我的確學到了很多東西，為自己以后在數(shù)控技術(shù)應用方面奠定一定的基礎(chǔ)。參考文獻：1 王志平 數(shù)控編程與操作 高等教育出版社20032 金喜德 金工實習 高等教育出版社20003 趙長明 機械加工工藝及編程 機械工業(yè)出版社20014 李真峰 數(shù)控加工工藝 上海交通出版社20045 張耀宗 機械加工工藝設(shè)計實用手冊 航空公司出版社20006 黃衛(wèi) 數(shù)控技術(shù)與數(shù)控編程 上海機械工業(yè)出版社1998