機械系畢業(yè)論文--變速手柄軸的加工工藝及編程

1、<p>　　變速手柄軸的加工工藝及編程</p><p>　　姓 名： XXX </p><p>　　專 業(yè) 班 級 ： XX機械設(shè)計與制造X班 </p><p>　　實 習(xí) 單 位 ： </p>

2、<p>　　指 導(dǎo) 教 師 ： XXX </p><p>　　完 成 日 期 ： 2012年4月30日 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><

3、;p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1數(shù)控加工的工作原理及其發(fā)展</p><p>　　1.2數(shù)控加工工藝的特點</p><p>　　1.3軸類零件的介紹</p><p>　　第二章 數(shù)控加工工藝的制定</p><p>　　2.1零件圖加工分析</p>

4、<p>　　2.2變速手柄軸在數(shù)控車床上的夾具基本要求及選擇</p><p>　　2.3變速手柄軸的加工工藝路線的確定</p><p>　　2.4制定加工工藝卡片</p><p>　　第三章 軸的數(shù)控編程及加工</p><p><b>　　3.1編程方法</b></p><p>

5、<b>　　3.2編程步驟</b></p><p><b>　　3.3 軸的加工</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p><b>　　致 謝</b></p><p><b>　　參考文獻</b><

6、/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)代的社會生產(chǎn)中，對機械產(chǎn)品提出了高精度、高復(fù)雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對機床設(shè)備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機床。本文主要通過在數(shù)控車床實習(xí)進一步了解加工工藝并介紹了結(jié)合軸在數(shù)控車床上的加工過程，重點介紹

7、了該軸在加工時要注意的精度要求、夾具的要求及選擇、材料的選擇、軸加工工藝路線的制定、軸程序的編制、軸在數(shù)控車床上裝夾、粗車、精車外圓等一系列加工過程，從這一過程中體現(xiàn)數(shù)控車床加工精度高、直線插補等特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；直線插補；加工工藝；精度；編程。</p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　數(shù)控

8、機床是按照事先編制好的數(shù)控程序自動地對工件進行加工的高效自動化設(shè)備。數(shù)控程序除了能保證加工出符合要求的合格零件外，還應(yīng)該充分的發(fā)揮、利用數(shù)控機床的各種功能，使數(shù)控機床能安全、可靠高效地工作。</p><p>　　1.1數(shù)控加工的工作原理及其發(fā)展</p><p>　　數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機床，機床的控制系統(tǒng)對輸入信息進行計算與控制，并不斷地向直接指揮機床運動的電動機功能部件

9、——機床的伺服機構(gòu)發(fā)送脈沖信號，伺服機構(gòu)對脈沖信號進行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳送機構(gòu)驅(qū)動數(shù)控機床，從而加工零件。所以數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。</p><p>　　數(shù)控機床和普通機床不同，整個加工過程不需要人的操作，而由程序來進行控制。在數(shù)控機床上加工零件時，首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計算刀具中心的運動軌跡及其位置數(shù)據(jù)；然后把全部工藝過程以及其他的輔助功能

10、（主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開與關(guān)、變速、換刀等）按運動順序、用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過調(diào)試后記錄在控制介質(zhì)（或程序載體）上；最后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，依次控制數(shù)控機床完成工件的全部加工過程。因此把從分析零件圖樣開始到獲得正確的程序載體位置的全過程稱為零件加工的編制。</p><p>　　數(shù)控機床是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床的組成：主機、CNC、驅(qū)動裝置、數(shù)控機床的輔助裝置、

11、編制機及其他一些附屬設(shè)備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進，對機械零件的加工質(zhì)量要求也越來越高；隨著單件、小批生產(chǎn)的機械產(chǎn)品所占比重越來越大，特別是在造船、航空、航天、深潛以及國防國防工業(yè)的各個部門，加工批量少、精度要求高、形狀復(fù)雜的零件很多。像這樣的產(chǎn)品，如果采用一般的自動機床或組合機床和自動線來加工，就顯得很不經(jīng)濟、不合理，一般機床又不能加工。數(shù)控機床較好的解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的

12、、高性能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的。</p><p>　　數(shù)控銑床是機床設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的加工機床，它可以進行平面銑削、平面型腔銑削、外形輪廓銑削和三維及以上復(fù)雜型面銑削，還可以進行鉆削、鏜削、螺紋切削等孔加工。加工中心、柔性制造單元等都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。</p><p>　　1.2數(shù)控加工工藝的特點</p><p>　　數(shù)控加工是

13、根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制出以數(shù)碼表示的程序，輸入到機床的數(shù)控裝置或控制計算機中，以控制工件和工具的相對運動，使之加工出合格的零件的方法。在數(shù)控加工過程中，如果數(shù)控機床是硬件的話，數(shù)控工藝和數(shù)控程序就相當(dāng)于軟件，兩者缺一不可，數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而漸漸完善的一種應(yīng)用技術(shù)。實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。編程前必須要做好必要的準備工作，編程后還要進行必要的善后處理工作。</p><p>　　

14、數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所運用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個數(shù)控加工工藝過程。</p><p>　?。?）數(shù)控加工的工藝內(nèi)容十分明確而且具體。進行數(shù)控加工時，數(shù)控機床接受數(shù)控系統(tǒng)的指令，完成各種運動，實現(xiàn)加工要求。</p><p>　?。?）數(shù)控加工的工藝要求相當(dāng)準確而且嚴密，數(shù)控加工不能像通用機床加工那樣，可以對加工過程中出現(xiàn)的問題由操作者根據(jù)自己的經(jīng)驗自由地進行調(diào)整。

15、</p><p>　?。?）數(shù)控加工的工序相對集中。在普通機床上是根據(jù)機床的種類進行單工序加工，而在數(shù)控機床上是在工件的一次裝夾完成鉆、擴、鉸、銑、鏜、攻螺紋等多工序加工。</p><p>　　1.3軸類零件的介紹</p><p>　　軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件。傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長度大于直徑，一般由同心

16、軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。</p><p>　　第二章 數(shù)控加工工藝的制定</p><p>　　2.1零件圖加工分析</p><p>　　在數(shù)控車削加工中，零件車削加工成型輪廓的結(jié)構(gòu)為兩頭加工的零件，零件

17、的軌跡精度要求高，零件的總體結(jié)構(gòu)主要包括圓柱、圓弧、倒角、溝槽和螺紋等。</p><p>　　在數(shù)控車削加工中，零件重要的徑向加工部位有φ420-0.039mm圓柱段（表面粗糙度Ra=1.6μm）、φ320-0.033mm圓柱段（表面粗糙度Ra=1.6μm）、φ360-0.033mm圓柱段（表面粗糙度Ra=1.6μm）、φ420-0.039mm圓柱表面中間的R10mm連接圓弧面、</p><p

18、>　　φ320-0.033mm圓柱表面與φ420-0.039mm圓柱表面的R40mm過度圓弧，以及零件的右端為M28×2-6g三角形外螺紋。零件重要的軸向加工部位為R10mm和R40mm圓弧面，其軸向尺寸應(yīng)該以φ360-0.033mm圓柱面為準，其余表面粗糙度均為Ra=3.2μm。零件軸向尺寸應(yīng)該以零件右端面為準，根據(jù)尺寸精度進行加工。</p><p>　　零件材料為45鋼，毛坯規(guī)格為φ45mm&

19、#215;75mm。</p><p>　　2.2變速手柄軸在數(shù)控車床上的夾具基本要求及選擇…………………………</p><p><b>　?。?)裝夾方案 </b></p><p>　　使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓，確定零件伸出合適的長度（應(yīng)將機床的限位距離考慮進去）。零件的加工長度為75mm，零件需要加工兩端，因此需要考慮兩次裝夾的位

20、置?？紤]到左端φ36mm×15mm的臺階可以用來裝夾，采用一夾一頂?shù)难b夾方式，因此先加工左端，加工到R40mm的左端位置，加工長度35mm，考慮到刀具與卡盤的完全距離，伸出長度42mm左右，然后調(diào)頭夾住φ36mm×15mm的臺階加工右端一夾一頂。</p><p><b>　?。?）定位基準 </b></p><p>　　零件軸向的定位基準選擇：加工

21、左端時選擇在φ420-0.039mm外圓柱段的右端外圓表面，以體現(xiàn)定位基準是軸的中心線；加工右端時選擇在φ360-0.039mm外圓柱段的表面，以體現(xiàn)定位基準是軸的中心線。</p><p><b>　?。?）位置點</b></p><p><b>　　1）換刀點。</b></p><p>　　零件原點設(shè)在零件的端面，為防止

22、換刀時刀具與零件或尾座相碰，加工左端時換刀點可以設(shè)置在（Z100，Z100）的位置，加工右端時換刀點可以設(shè)置在（X150,Z2）的位置。</p><p><b>　　2）起到點。</b></p><p>　　零件材料的毛坯尺寸為φ45mm×70mm，為減少循環(huán)加工的次數(shù)，循環(huán)的起刀點可以設(shè)置在（X46,Z2）的位置。</p><p>

23、　　2.3變速手柄軸的加工工藝路線的確定…………………………</p><p>　　1）夾緊零件毛坯，伸出卡盤42mm，加工左端。</p><p>　　2）粗車零件的左端外輪廓。</p><p>　　3）精車零件的左端外輪廓，利用外徑千分尺保證尺寸精度要求。</p><p>　　4）調(diào)頭裝夾，使用銅皮夾緊φ36mm×15mm的臺階，校

24、正，加工右端。</p><p>　　5）粗車零件的右端外輪廓。</p><p>　　6）精車零件的左端外輪廓，利用外徑千分尺保證尺寸精度要求。</p><p>　　7）切槽5mm×2mm至要求尺寸，加工螺紋末端倒角。</p><p>　　8）車削零件的M28mm×2mm三角形外螺紋，利用螺紋千分尺或螺紋環(huán)規(guī)保證精度要求。&

25、lt;/p><p><b>　　9）檢測、校核。</b></p><p>　　2.4制定加工工藝卡片……………………………………………………</p><p><b>　　（1）刀具卡</b></p><p><b>　?。?）工序卡</b></p><p>

26、　　第三章 軸的數(shù)控編程及加工</p><p>　　3.1編程方法………………………………………………………………………</p><p>　　數(shù)控機床所使用的程序是按一定的格式并以代碼的形式編制的，一般稱為“加工程序”，目前零件的加工程序編制主要有以下三種。</p><p><b>　　手工編程</b></p><p&g

27、t;　　利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進行刀具軌跡的運輸，進行指令編制。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性比較大。使用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。</p><p><b>　　2.自動編程</b></p><p>　　自動編程即程序編制工作的大部分或全部有計算機完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未

28、來的發(fā)展趨勢。同時，手工編程是自動編程的基礎(chǔ)，自動編程中許多核心經(jīng)驗都來源于手工編程，二者相輔相成。</p><p>　　3.計算機高級語言編程</p><p>　　系統(tǒng)從CAD數(shù)據(jù)庫獲取零件的幾何信息，從CAPP數(shù)據(jù)庫獲取零件加工過程的工藝信息，然后調(diào)用NC源程序生成器生成數(shù)控源程序。經(jīng)后置處理后自動生成數(shù)控加工程序，并同時進行動態(tài)仿真。如果正確無誤，則將加工程序指令直接送到NC機床加工

29、。這樣不僅使計算機編程過程中減少了許多人工干預(yù)，并且使所編程序更加合理、工藝性好、可靠性高。</p><p>　　3.2編程步驟………………………………………………………………………</p><p>　　拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法（如采用的工夾具、裝夾定位方法等），加工路線（如進給路線、對刀點、換刀點等）及工藝參數(shù)（如進給速度、主軸轉(zhuǎn)

30、速、切削速度和切削深度等）。其次應(yīng)進行數(shù)值計算。絕大部分數(shù)控系統(tǒng)都帶有刀補功能，只需計算輪廓相鄰幾何元素的交點（或切點）的坐標值，得出各幾何元素的起點終點和圓弧的圓心坐標值即可。最后，根據(jù)計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確定的加工參數(shù)及輔助動作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入CNC裝置的存儲器中。</p><p>　　3.3 軸的加工 …………………………………………

31、…………………</p><p><b>　　1）設(shè)定編程原點。</b></p><p>　　先加工左端：以零件左端面與主軸軸線的交點為編程原點建立零件坐標系；</p><p>　　再加工右端：以零件右端面與主軸軸線的交點為編程原點建立零件坐標系。</p><p>　　2）計算各基點位置坐標值。</p>&l

32、t;p>　　螺紋大徑：d=D≈27.85mm；</p><p>　　螺紋小徑：d1=D1=d-1.0825P=(28-1.0825×2)mm=25.835m；</p><p>　　螺紋中徑：d2=D2=d-0.6495P=(28-0.6495×2)mm=26.701mm。</p><p>　　3）參考程序（FANUC Oi Mate-TC系

33、統(tǒng)）</p><p>　　采用絕對值和增量值混合編程，絕對值坐標用X,Z地址表示，增量值坐標用U,W地址表示，且坐標尺寸采用小數(shù)點編程。</p><p>　　○0001先加工左端</p><p>　　N10 G99 G00 X100.0 Z100.0 T0101；</p><p>　　N20 MO3 S500；</p><

34、p>　　N30 G00 X46.0 Z2.0；</p><p>　　N40 G73 U4.0 W2.0 R3.0；</p><p>　　N50 G73 P60 Q140 U0.5 W0.1 F0.2；</p><p>　　N60 G42 GOO X30.0；</p><p>　　N70 G01 X36 Z-1；</p>&

35、lt;p><b>　　N80 Z-15；</b></p><p>　　N90 X40.0；</p><p>　　N100 G01 X42.0 Z-16.0；</p><p>　　N110 Z19.0；</p><p>　　N120 G02 X42 Z-31 R10；</p><p>　　N1

36、30 G01 X42.0 Z-36.0；</p><p>　　N140 G40 G01 X46 Z-36；</p><p>　　N150 G00 X100 Z100 T0100；</p><p><b>　　N160 M05；</b></p><p><b>　　N170 M00；</b></

37、p><p>　　N180 M03 S1000 T0101；</p><p>　　N190 G70 P60 Q140 F0.1；</p><p>　　N200 G00 X100 Z100 T0100；</p><p><b>　　N210 M05；</b></p><p><b>　　N220

38、 M30；</b></p><p>　　○0002加工右端（調(diào)頭夾住φ36mm×15mm的臺階，要求包銅皮）</p><p>　　N10 G99 G00 X150 Z2 T0101；</p><p>　　N20 M03 S500；</p><p>　　N30 G00 X46 Z2；</p><p>

39、;　　N40 G71 U2 R1；</p><p>　　N50 G42 G71 P60 Q130 U0.5 W0.1 F0.2；</p><p>　　N60 G00 X19.85；</p><p>　　N70 G01 X27.85 Z-2；</p><p><b>　　N80 Z-20；</b></p>&

40、lt;p><b>　　N90 X30；</b></p><p>　　N100 GO1 X32 Z-21；</p><p>　　N110 Z-28；</p><p>　　N120 G02 X42 Z-40 R40；</p><p>　　N130 G40 G01 X46 Z-40；</p><p&g

41、t;　　N140 G00 X150 Z2 T0101；</p><p><b>　　N150 M05；</b></p><p><b>　　N160 M00；</b></p><p>　　N170 M03 S1000 T0101；</p><p>　　N180 G00 X46 Z2；</p&g

42、t;<p>　　N190 G70 P60 Q130 F0.1；</p><p>　　N200 G00 X150 Z2 T0100；</p><p><b>　　N210 M05；</b></p><p><b>　　N220 M00；</b></p><p>　　N230 M03 S3

43、50 T0202；</p><p>　　N240 G00 X30 Z-20；</p><p>　　N250 G01 X24.1 Z-20 F0.05；</p><p>　　N260 GOO X30 Z-20；</p><p>　　N270 GO1 X28 Z17；</p><p>　　N280 G01 X24 Z-19

44、；</p><p>　　N290 G01 X24 Z-20；</p><p>　　N300 G00 X30 Z-20；</p><p>　　N310 G00 X150 Z2 T0200；</p><p><b>　　N320 M05；</b></p><p><b>　　N330 M00

45、；</b></p><p>　　N340 M03 S800 T0303；</p><p>　　N350 G00 X30 Z4；</p><p>　　N360 G92 X27.85 Z-16 F2.0；</p><p>　　N370 X27.2；</p><p>　　N380 X26.6；</p>

46、<p>　　N390 X26.3；</p><p><b>　　N400 X26；</b></p><p>　　N410 X25.835；</p><p>　　N420 X25.835；</p><p>　　N430 G00 X150 Z2 T0300；</p><p><b&

47、gt;　　N440 M05；</b></p><p><b>　　N450 M30；</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過本課題的設(shè)計，對數(shù)控加工的整個過程有了較全面地了解。經(jīng)過設(shè)計中選擇刀具，對數(shù)控機床工具系統(tǒng)的特點和數(shù)控車床刀具材料的使用范圍有了較深的了解，基本掌握

48、了數(shù)控機床刀具的選用方法；經(jīng)過設(shè)計加工工藝方案，進一步了解了工件定位的基本原則、定位方式與定位原件及數(shù)控機床專用夾具的種類與特點，對教材中有關(guān)定位基準的選擇原則與數(shù)控加工夾具的選擇方法有了更深的理解；經(jīng)過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、編成的種類、程序的結(jié)構(gòu)與格式，對數(shù)控編程前數(shù)學(xué)處理的內(nèi)容、基點坐標、輔助程序段的數(shù)值計算等有了進一步的認識。另外，學(xué)會了利用自動編成軟件CAXA制造工程師對零件進行造型、加工軌跡生成

49、、后置處理及加工程序向機床傳輸加工等技術(shù)和方法，工藝設(shè)計、數(shù)值計算機程序編制的整個過程雖然任務(wù)比較繁重，但在設(shè)計過程中自己通過不斷學(xué)習(xí)和實踐，每解決一個問題，都會感到興奮與欣慰。</p><p>　　通過本設(shè)計的實踐，真正體會到理論必須和生產(chǎn)實踐相結(jié)合。教材中所學(xué)到的許多內(nèi)容在實踐中得到印證，但在具體操作中也出現(xiàn)了一些意想不到的問題，在工藝方案確定后，加工程序經(jīng)過多次調(diào)試、修改才最終完成了零件的加工。</p

50、><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　歷時三個月的畢業(yè)論文結(jié)束了，畢業(yè)論文的順利完成使我獲得了很多平時沒學(xué)到的知識。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，將三年來學(xué)到的知識逐一運用，在獲得知識的同時還將原有的功課溫習(xí)了一遍，使所學(xué)的知識更加鞏固，也是由理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的第一步。設(shè)計中我得了xx老師的悉心指導(dǎo)，她博深的知識和嚴謹?shù)淖黠L(fēng)都將在我以后的生活中影響著我。在此，我向

51、xx老師表示我最真誠的感謝！另外，在寫論文的過程中公司師傅們和同事也給了我很大的幫助，在他們的幫助下改正了許多的錯誤，對此我也非常的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]《數(shù)控技術(shù)》王道宏主編，浙江大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[2]《數(shù)控車削編程與加工》張立新、何玉忠主編，化學(xué)工業(yè)出版社，

52、2008</p><p>　　[3]《數(shù)控加工編程與操作》黃志輝主編，電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[4]《數(shù)控車床編程與操作實訓(xùn)教程》周宏主編，清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[5]《數(shù)控機床加工工藝》 華茂發(fā)主編，機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[6]《數(shù)控加工工藝及編程》劉萬菊主編，機械工業(yè)出

53、版社，2006</p><p>　　[7]《數(shù)控加工工藝》崔兆華主編，科學(xué)技術(shù)出版社，2007</p><p>　　[8] 《機床加工程序編制》社顧京主編， 機械工業(yè)出版，2003</p><p>　　[9]《數(shù)控編程與加工技術(shù)》董建國 王凌云主編，中南大學(xué)出版社，2006</p><p>　　[10]《公差配合與測量技術(shù)》黃云清主編，機械工