岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)PAGE21岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目起重機芯軸的設(shè)計與加工學(xué)院岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院專業(yè)數(shù)控技術(shù)班級數(shù)控高職（3）學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)老師(副教授)上交日期（星期四）摘要：數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的心技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機械一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備。本畢業(yè)論文首先介紹了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢及本專業(yè)研究的意義、背景并對課題的內(nèi)容與要求進行了綜合闡述；接著闡述了復(fù)雜零件的加工工藝，其中進行了零件圖的分析，說明了工件的定位、工序的確定、刀具的設(shè)計與選擇以及工藝路線的制定方法等；然后編寫加工程序，并對程序進行模擬仿真，數(shù)控加工和對加工結(jié)果的檢驗，運用數(shù)控銑或數(shù)控車對液壓起重機右軸承座進行加工，軸承座的加工主要包括繪制零件圖、利用數(shù)控軟件對零件進行造型、分析并生成G代碼、對G代碼進行校驗編輯、進行數(shù)控加工等等，最后針對所有的內(nèi)容進行總結(jié)。關(guān)鍵詞：編程；零件圖；數(shù)控加工；加工工藝；課題：起重機芯軸的設(shè)計與加工目錄1緒論(4)1.1零件加工程序的編制方法(4)1.2數(shù)控編程的方法(4)2零件圖樣的工藝分析(5)2.1毛坯的選擇(5)2.2零件圖的分析及設(shè)備的選擇(6)2.2.1零件圖樣的分析(6)2.2.2設(shè)備的選擇(7)2.3刀具的選擇及刀具的裝夾(7)2.3.1刀具的選擇(7)2.3.2刀具的安裝(7)2.3.3刀具及切削用量的選擇(8)2.4確定裝夾方案(10)3加工工藝卡(11)3.1加工工藝卡表(11)4手工編寫程序(12)4.1編寫數(shù)控車削加工程序(12)4.2編寫數(shù)控銑削加工程序(16)5設(shè)計體會(18)6參考文獻(19)7致謝(20)1緒論1.1零件加工程序的編制方法現(xiàn)代數(shù)控機床是綜合了多種高技術(shù)的機床，是完全新型的自動化機床。數(shù)控車床主要用于加工軸類、套筒類、盤狀類等精度要求高、表面質(zhì)量要求高、表面形狀復(fù)雜、帶特殊螺紋的零件，在加工前，操作者應(yīng)先制定加工工藝，選好要加工所需的刀具，安全規(guī)范的加工出所需產(chǎn)品。數(shù)控機床和普通機床不同，整個加工過程中不需要人工操作，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)、計算刀具中心運動軌跡及其位置數(shù)據(jù)；其次把全部工藝過程以及其他輔助功能（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)（或稱程序載體）上；最后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，以此控制數(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為止的全過程稱為零件加工程序的編制。1.2數(shù)控編程的方法數(shù)控編程一般分為手工編程和自動編程兩種。（1）手工編程。手工編程是指程序編制的整個步驟全部是由人工來完成的。于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯機會較少，這時用手工編程計及時又經(jīng)濟，因而手工編程仍被廣泛地應(yīng)用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。但是工件輪廓復(fù)雜，特別是加工非圓弧曲線、曲面等表面，或工件加工程序較長時，使用手工編程將十分煩瑣、費時，而且容易出錯，常會出現(xiàn)手工編程工作跟不上數(shù)控機床加工的情況，影響數(shù)控機床的開動率。此時必須用自動編程的方法編制程序。（2）自動編程。自動編程有倆種：APT軟件編程和CAM軟件編程。APT軟件是利用計算機和相應(yīng)的處理程序、后置處理程序?qū)α慵闯绦蜻M行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過程中，除擬定工藝方案仍主要依靠人工進行外（有些自動編程系統(tǒng)能自動確定最佳的加工工藝參數(shù)），其余的工作，包括數(shù)值計算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序檢驗等各項工作均由計算機自動完成。編程人員只需根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫出零件加工的源程序，送入計算機，由計算機自動地進行數(shù)值計算、后置處理，編寫出零件加工程序單，并在屏幕模擬顯示加工過程，及時修改，直至自動穿出數(shù)控加工紙帶，或?qū)⒓庸こ绦蛲ㄟ^直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。CAM軟件是將加工零件以圖形形式輸入計算機，由計算機自動進行數(shù)值計算、前置處理，在屏幕上形成加工軌跡，及時修改，再通過后置處理形成加工程序輸入數(shù)控機床進行加工。自動編程的出現(xiàn)使得一些計算煩瑣、手工編程困難或手工無法編出的程序都能夠?qū)崿F(xiàn)。本設(shè)計根據(jù)零件的具體加工部位和零件的結(jié)構(gòu)工藝特點，在本課題中所需加工的是一件軸類零件，屬于二維工件，由于該工件由幾部分焊接而成，又對同軸度要求較高，故要分次裝夾，以達到精度要求。該工件無曲面，可采用手工編寫程序，這樣既及時又經(jīng)濟，同時能達到預(yù)期效果。另外，為了檢驗手工編程的實際效果在這里還采用了數(shù)控仿真技術(shù)來及時校驗整個程序的加工效果。2零件圖樣的工藝分析2.1毛坯的選擇根據(jù)圖樣可知該零件為焊接件，分別由件1、件2,中間件組成，其中件1和件2為不銹鋼，中間件為純鐵，由圖可知該零件最終尺寸長226mm，最大直徑?55，件1、件2最大直徑都為?30。所以中間件毛坯?65mm×138mm、件1，?40mm×20mm、件2，40mm×75mm，焊接后總長為233mm。零件圖如圖1—1所示：1-12.2零件圖樣的工藝分析及設(shè)備的選擇：2.2.1零件圖樣的分析1.零件圖樣本課題工件的外輪廓由直線和圓弧組成，需要加工的部位有外輪廓,槽，螺紋以及鍵槽。此零件圖比較復(fù)雜。零件總長233mm，最大直徑55mm，長徑比等于4，單端夾系統(tǒng)的剛性差；工件需要切削螺紋；加工外輪廓及銑削鍵槽等加工。2零件圖的分析由本課題零件圖樣分析，可知此零件為焊接件，零件總長226mm，最大直徑55mm，長徑比等于4，單端裝夾系統(tǒng)的剛性不夠，又對零件的同軸度要去很高，因此必須改良裝夾方式，所以我們粗加工采用單端裝夾和“一頂一夾”，精加工采用“兩定一夾”的裝夾方式來保證加工的同軸度要求。本課題零件的件1和件2表面粗糙度要求很高為Ra1.6，最小尺寸公差0.017mm而數(shù)控機床可以達到這個技術(shù)要求，因此我們可以選擇數(shù)控機床來加工此零件。2.2.2設(shè)備的選擇在數(shù)控機床上加工零件時，通常有兩種情況，一是被加工零件要選擇合適的加工設(shè)備，二是有數(shù)控機床選擇適合的加工零件。是用普通機床加工，還是數(shù)控機床加工，或是選用專用機床加工，究竟如何選擇，概括起來要考慮如下幾個因素。要保證被加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。有利于提高生產(chǎn)效率。盡可能降低生產(chǎn)成本。綜上所述，根據(jù)學(xué)校的設(shè)備條件，本課題可選用華中數(shù)控車削完成；由與零件還需要加工鍵槽，故可選用華中系統(tǒng)進行鍵槽切削至達到尺寸和精度要求。2.3刀具的選擇及裝夾2.3.1刀具的選擇由圖1-1可知所要加工件的材料為不銹鋼，同時，考慮到被加工件尺寸精度、表面質(zhì)量要求以及切削載荷的大小、切削過程中有無沖擊和振動等因素，選擇相應(yīng)的刀具材料為硬質(zhì)合金刀片；刀具的類型為機械夾固式不重磨可轉(zhuǎn)位車刀，這是當前數(shù)控車床上使用最廣泛的一種車刀，這種車刀的刀片為多邊形，有多條切削刃，當某條切削刃磨損鈍化后，只需松開夾固元件，將刀片轉(zhuǎn)一個位置便可繼續(xù)使用，其最大有點是車刀幾何角度完全由刀片保證，切削性能穩(wěn)定，刀桿和刀片已標準化，加工質(zhì)量好。故選擇機夾硬質(zhì)合金刀具。2.3.2刀具的安裝車刀安裝得正確與否，將直接影響切削能否順利進行和工件的加工質(zhì)量。在這里，我們將重申安裝車刀時應(yīng)注意的事項：車刀安裝在刀架上，伸出量一般為刀桿高度的1~1.5倍。伸出過長會使刀桿剛度變差，切削時容易產(chǎn)生振動，影響工件的表面粗糙度。車刀墊鐵要平整，數(shù)量要少，墊鐵應(yīng)與刀架對齊。車刀刀尖應(yīng)與工件軸線等高，否則會因基面和切削平面的位置發(fā)生變化，而改變車刀工作時的前角和后腳的數(shù)值。車刀刀桿中心線應(yīng)與進給方向垂直，否則會使主偏角和副偏角的數(shù)值發(fā)生變化。2.3.3刀具及切削用量的選擇：根據(jù)零件的加工要求，車削與銑削刀具材料均為硬質(zhì)合金。刀具規(guī)格及切削用量確定如表1—2，1—3所列綜合零件刀具卡設(shè)計課題綜合零件序號刀具號刀具名稱及規(guī)格刀具半徑數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T010145o粗外圓車刀0.21外表面、端面2T010145o精外圓車刀0.21外表面、端面3T0202寬為3毫米的切槽刀01切寬3mm的槽4T030360o的螺紋車刀1螺紋5T0404?17的鍵槽銑刀8.51銑?17的鍵槽6T0505?12的鍵槽銑刀61銑?12的鍵槽7T0707?16的鍵槽銑刀81銑?16鍵槽表1—2 確定加工參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速：硬只合金刀具材料在車削不銹鋼件時主軸轉(zhuǎn)度：式中：V—切削速度D—刀具直徑進給速度:式中：——刀具的每齒的進給量mm/rZ——刀具的齒數(shù)N——主軸的轉(zhuǎn)數(shù)r/min經(jīng)查切削速度表、計算，切削參數(shù)表如1—3所示刀具號加工內(nèi)容刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進給速度（mm/r)類型材料T0101粗加工不銹鋼外輪廓合金刀片硬質(zhì)合金6000.15粗加工DT4外輪廓8000.20T0202精加工不銹鋼外輪廓10000.1精加工DT4外輪廓12000.15T0303車槽寬3mm車槽刀鋼3500.05T0404車M20X1.5螺紋60外螺紋車刀鋼3501.5T0606銑件2的鍵槽?6的鍵槽銑刀硬質(zhì)合金800150mm/minT0707銑DT4的鍵槽?12的鍵槽銑刀硬質(zhì)合金600200mm/min表1—32.4確定裝夾方案機床夾具是指安裝在機床上，用以裝夾工件，是工件和刀具具有正確的相互位置的關(guān)系。數(shù)控車床所使用的通用夾具就是三爪自定心卡盤，這種夾具裝夾簡單,夾持范圍大，裝夾速度快，能滿足常見的一般加工要求。因此，它主要用于數(shù)控車床裝夾一些回轉(zhuǎn)體的軸類零件和套筒類零件。而該零件圖就是軸類零件，且圖紙對零件的同軸度要求可以用三爪自定心卡盤和打中心孔裝夾來達到要去，因此在車床上選擇三爪自定心卡盤來進行裝夾。而在銑床上多數(shù)采用平口虎鉗進行裝夾工件就可以達到要求，故銑鍵槽可采用平口虎鉗裝夾達到尺寸精度。3確定加工工藝卡3.1數(shù)控加工工藝卡如下表：工序內(nèi)容（走刀路線）工序號工序名稱工序內(nèi)容（走刀路線）切削用量設(shè)備T刀具轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/r背吃刀量mm1粗車夾55的外圓，粗車件2直徑與長，留余量5mmT01016000.151.5數(shù)控車床2粗車調(diào)頭，車削件1，直徑余量為5mm，長余量為2.5mmT01016000.21.5數(shù)控車床3粗車調(diào)頭，夾件2外圓，粗車中間的材料，留余量5mmT01018000.251.5數(shù)控車床4打中心孔夾55的外圓，在件2上打定位孔中心鉆800手動數(shù)控車床5精車精車件2外圓至尺寸要求T020210000.11數(shù)控車床切削寬3mm的退刀槽T03033500.05切削M20的螺紋T04043501.56精車調(diào)頭精車55的外圓至尺寸要求T020212000.11數(shù)車7精車精車件1，至尺寸要求T020210000.11數(shù)車8銑件2鍵槽用鍵槽銑刀加工件1至尺寸要求?6銑刀800150mm/min2數(shù)銑9銑槽鍵槽銑刀加工55外圓至尺要求?12刀6002002數(shù)銑4編寫加工程序4.1.數(shù)控車的參考程序如下:1）粗車件2的.程序 O0001;程序名T0101; 換1號刀M03S600;主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)600G00X100Z100; 快速到換刀點G0X45;到起到點Z3;G90X38Z-76F0.2開始粗車X36X35G00X100退刀Z100M30程序結(jié)束2）粗車件1的程序o0002；程序名T0101;換1號刀M03S600;主軸正轉(zhuǎn)，600轉(zhuǎn)G00X100Z100;換刀點G0X45; 起刀點Z3;G90X38Z-20F0.2開始粗車X36X35G00X100Z100M30程序結(jié)束3）粗車DT4的程序O0003;程序名T0101;換1號刀M03S600;主軸正轉(zhuǎn)，600轉(zhuǎn)G00X100Z100;G00X70;Z3;G90X63Z-142F0.2開始粗車x61x59x57;x55;G0X100;退刀Z100;M30程序結(jié)束4）精車件2的程序(以兩中心孔定位，精車右端）O0004;程序名T0101;1號刀M03S800;正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)800G00X100Z100;G0X40;快速到循環(huán)起點Z3;G71U1R0.5;G71粗車復(fù)合循環(huán)G71P10Q20U0.5W0.2F0.15;循環(huán)從N10到N20N10G01X0F0.2S1000;Z0;X18;X20Z-1;G01X20Z-15;X22;Z-33;X24.958;Z-54;X25.01;Z-64;X28;W-2;X30;W-5;N20G01X40;復(fù)合 循環(huán)結(jié)束G00Z3;G70P10Q20;G70精車復(fù)合循環(huán)G00X100;Z100;T0202;（切槽刀，刀寬3mm）換2號切槽刀M03S300;正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速300G00X100Z100;X40;Z-15；G01X22F0.15;切槽第一刀G01X17F0.04;切到槽底G04X1;切槽停頓1sG01X22F0.15;退出槽G0X100;快速到換刀點Z100;T0303;(螺紋刀）換3號螺紋刀M03S300;正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速300G00X100Z100;快速到換刀點G0X25;螺紋起到點Z3;G92X19.2Z-13.5F1.5;G92簡單螺紋切削循環(huán)X18.7;X18.2;X18.01;X18.01;X18.01;G0X100;快速到換刀點Z100;M30;程序結(jié)束5）精車DT4的程序(夾件2，頂件1）O0005;程序名T0101;換1號刀M03S800; 正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800G00X100Z100;G0X65; 快速到起刀點Z4;G90X58Z-142F0.15;G90簡單外圓切削循環(huán)X56;X54.95;X59.95;G00X100;快速到換刀點Z100;M30程序結(jié)束6）精車件1的程序O0006;程序名T0101;換1號刀M03S1000;正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)1000G00X100Z100;G0X40;快速到起刀點Z4;G71U1R0.5;G71粗車復(fù)合循環(huán)G71P10Q20U0.5W0F0.15;循環(huán)從N10到N20N10G01X23F0.1;G01X25Z-1;Z-10;X28;W-2;X30;W-5;X45;G03X55W-5R5;G01W-3;X60;N20Z3;G70P10Q20,;G70精車復(fù)合循環(huán)G0X100;Z100;M30;程序結(jié)束4.2數(shù)控銑加工程序如下：1）銑寬17鍵槽程序:(對刀為件1的中心,刀的半徑R8.5)%0001程序名G54G90G17G40調(diào)坐標系M03S800正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)800G00X0Y0M08切削液開Z50Z5G01Z0F35直線插補到Z0M98P02L8調(diào)用子程序G00Z100抬刀M09切削液關(guān)M30程序結(jié)束%0002子程序名G91G01Z-2.5F35每次下刀2.5mmG01X121F120直線插補121mmG01Z-2.5F35下刀2.5mmG01X-121F120直線插補-121mmM99子程序結(jié)束返回主程序2)銑件1的鍵槽程序:(對刀為件1的端面,刀的半徑R3)%0001程序名G54G90G17G40調(diào)坐標系M03S1000正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)數(shù)1000G00X7Y0M08切削液開Z50Z5G01Z0F35M98P02L2調(diào)子程序G90G01X7Y0調(diào)絕對坐標G01Z-4F30G01X-10F100G00Z200抬刀M09切削液關(guān)M30主程序結(jié)束%0002子程序名G91G01Z-0.87F35每次下刀0.8mmG90G01X-30F100直線插補G91G01Z-0.87F30下刀0.8mmG90G01X7F100直線插補M99子程序結(jié)束返回主程序5畢業(yè)設(shè)計體會

隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過兩個月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。

在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。

總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。

在此要感謝指導(dǎo)老師對我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計過程中，通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。