1、设 计 说 明 书专 业 班 级 ： 数 控 0701学 生 姓 名 ： 陈 绪 容学 号 ： 301070129指 导 教 师 ： 王 雪 芳题 目 : 轴 套 类 零 件 的 数 控 （ 车 或 铣 ） 加 工 程 序 编 制 与 加 工设计时间：2009 年课程设计评语:课程设计答辩负责人签字：年 月 日目录一、 设计课题二、 工艺分析（一） 、对 数 控 加 工 工 艺 的 了 解（二） 、零件结构分析及毛坯的制造（三） 、机床及刀具的选用三、 加工工艺规程设计四、 数控加工程序设计五、 精度自检六、 数控机床操作及注意事项七、 设计小结八、 主要参考文献一 、 课 题题 目 : 轴
2、套 类 零 件 的 数 控 （ 车 或 铣 ） 加 工 程 序 编 制 与 加 工 艺初 始 条 件 ： 被 加 工 零 件 图 ， 生 产 纲 领 为 小 批 量目 的 与 要 求 ：通 过 课 程 设 计 全 面 掌 握 数 控 技 术 课 程 内 容 ， 并 在 数 控 机 床 的 操 作 和使 用 上 获 得 初 步 的 实 践 训 练 。 要 求 运 用 课 程 中 所 学 习 的 数 控 加 工 程 序 编 制 的 理论 和 方 法 ， 对 较 为 复 杂 的 零 件 进 行 数 控 加 工 的 工 艺 过 程 设 计 、 编 制 出 数 控 加 工程 序 并 在 数 控 机 床
3、上 调 试 和 加 工 运 行 。要 求 完 成 的 主 要 任 务 : （ 包 括 课 程 设 计 工 作 量 及 其 技 术 要 求 ， 以 及 说 明 书 撰 写 等 具 体 要 求 ）按 照 手 工 编 程 步 骤 ， 编 制 给 定 零 件 的 数 控 程 序 ， 并 在 数 控 机 床 上 实 现 其 加 工 。1 设 计 零 件 数 控 加 工 的 走 刀 轨 迹 ； 2 计 算 走 刀 轨 迹 的 基 点 坐 标 值 ；3 编 制 数 控 加 工 程 序 单 ；4 在 数 控 机 床 上 实 现 零 件 的 加 工 ， （ 机 床 上 的 加 工 轨 迹 图 ） ；5 撰 写
4、课 程 设 计 说 明 书 ， 内 容 包 括 ：零 件 的 分 析 (阐 述 零 件 的 特 点 、 要 求 和 采 用 数 控 加 工 的 必 要 性 )， 刀 具 、 切 削用 量 的 选 择 ,走 刀 轨 迹 的 设 计 说 明 （ 附 ： 设 计 的 轨 迹 图 ）零 件 图二 、 工 艺 分 析（ 一 ） 对 数 控 加 工 工 艺 的 了 解1数控加工工艺的基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。1）数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，
5、所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。2数控加工工艺的主要内容根据数控加工的实践，数控加工工艺主要包括以下方面：1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容；2）零件图纸的数控工艺性分析；3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、
6、与非数控加工工艺的衔接等；4）数控工序的设计，如工步、刀具选择、夹具定位与安装、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等；5）调整数控加工工艺程序，如对刀、刀具补偿等；6）分配数控加工中的容差；7）处理数控机床上部分工艺指令。（ 二 ） 零 件 图 结 构 分 析 及 毛 坯 的 制 造此 次 的 零 件 如 下 图 ：零 件 图（1） 、零件的结构分析零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型，且成本低，效率高。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。在结构分析时，若发现问题，一般应通过设计人员或有关部门请示并提出修改意见。数控车
7、床车削零件时，刀具仅作平面运动，其成型运动形式比较简单，刀具轨迹不会太复杂。结构工艺性分析过程中对于像小深孔、薄壁件、窄深槽等允许刀具运动的空间狭小、结构刚性差的零件，安排工序时要特殊考虑刀具路径、刀具类型、刀具角度、切削用量、装夹方式等因素，以降低刀具损耗，提高加工精度、表面质量和劳动生产率。结构工艺性问题比较复杂，它涉及毛坯制造、机械加工、热处理和装配等各方面要求。实际中，在对零件图分析审查时若发现其上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性。该零件主要由外圆柱表面、内圆柱表面、圆弧表面、圆锥面、外螺纹、内螺纹和内孔等组成。A、 基 本 尺 寸 分 析纵轴套该图为轴套类零件，零
8、件的总长为 55mm,最大直径为 58mm，零件从左到右分析依次为：30 深为 2mm 的台阶；长 5mm 直径为 58mm的圆柱面，且上面有 6 个公称直径为 M5-6Hmm 的内螺纹； M16x1-6H,公称直径为 16，导程为 1mm 深为 18mm 的内螺纹；2x2mm 的内槽；直径为 40，高为 0.5mm 的凸台；1x1mm 的槽；大头直径为 25mm，小头直径 18的锥面；12 的内孔；2x1.5mm 槽；M18x1-6g,公称直径为 18，导程为 1mm 的外螺纹；C1 倒角。（ 2） 毛 坯 的 制 造根据零件纵轴套的性能要求，选材料 HT200，确定毛坯为铸件，其生产类型为
9、小批量生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于纵轴套零件的直径方向差值太大了，铸造成从左至右：60mm，长7mm 的圆柱面；27mm, 长 50mm 的圆柱面。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。（ 三 ） 机 床 及 刀 具 的 选 用A、 机 床 的 选 用由零件图可知，该零件为轴类零件，且表面质量要求较高，综合我院数控实训车间现有的机械加工设备情况，选择 FANUC 数控车床，具体型号及相关内容见下表：表 1 数控车床参数机床型号 机床控制系统 机床精度 机床辅件北京 FANUCCAK6136FANUC数控系统 0.001 mm 顶尖 尾座表 2 数 控 铣 床 参 数机床型
10、号 机床控制系统 机床精度 机床辅件北京 FANUC欧马 EV810FANUC数控系统 0.001 mm 立式铣床磨 床 ：B、 刀 具 的 选 用金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。也就是说，刀具切削部分是在高温，高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作。刀具切削部分的材料必须具备以下几个条件。（1）较高的硬度和耐磨性；（2）足够的强度和韧性；（3）较高的耐热性；（4）较好的导热性；（5）良好的工艺性。综合分析，刀具选用如下：（a）根据纵轴套零件图 的需要，外表面加工过程中应选择三把车刀，分别是：外圆车刀，端面车刀
11、，外螺纹刀。（b）内孔表面是零件上的主要表面之一，根据孔的结构和技术要求的分析，首先从实体上加工出孔，主要选择的刀具有：标准麻花钻，内槽刀，内螺纹车刀。表 3 刀具卡片刀具序号 刀具名称 被加工表面 刀具参数1 93外圆车刀 加工零件左端面 30凹台 刀尖角 552 45外圆车刀 加工右外轮廓3 外螺纹车刀 加工 M18X1-6g 刀尖角为 604 内切槽刀 左右端内螺纹的退刀槽 刀宽 2mm5 钻头 左端面底孔 规格为 11.90mm6 内孔镗刀 加工左端内轮廓 15mm7 内螺纹刀 加工 M16x1-6H 刀尖角为 608 螺纹铣刀 加工 6xM5-6H 牙深 0.5459 麻花钻 钻 6
12、 个工艺孔 4.85三 、 加工工艺规程设计1基准选择首先纵轴套左端面为粗基准加工出 58p9的圆柱面，然后以加工完的圆柱面为精基准进行加工。纵轴套左端面为设计基准，以左端面为粗基准加工出圆柱面，以圆柱面为精基准可以保证纵轴套零件的重要内孔及螺纹孔的位置。2制定工艺路线根据各表面的加工要求及加工的位置、精度，根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先精加工后精加工的原则，将左端面加工放在最前面，然后加工纵轴套的 58的圆柱面，再加工 12的孔和内螺纹孔 M16x1-6H，再者加工锥面轮廓外形，最后磨配合端面，现拟定加工工艺路线如下：序 号 工 序 内 容铸造人工时效10 粗加工 58外圆柱面（ 1
13、 号刀）20 车左端面及 30凹台（1 号刀）30 精车 58p9圆柱面（ 1 号刀）40 钻 12的孔（ 5 号刀）50 扩孔 12至 15深度 25mm（6 号刀）60 切内槽 2x2（4 号刀）70 车内螺纹 M16x1-6H（7 号刀）80 粗、精车锥面外轮廓（2 号刀）90 车外螺纹 M18x1-6g（3 号刀）100 钻 6 个工艺孔（9 号刀）110 攻螺纹 6xM5-6H（8 号刀）120 磨配合端面130 精度自检140 入库3 加 工 设 计夹 住 毛 坯 的 小 头 27，加工大头 58a、 58外 圆 柱 面 的 粗 加 工 （1 号刀）铸 造 纵轴套毛坯时留了 2mm
14、,该面粗糙度要高，故还需精加工。取 n=500r/minf=0.15mm/rmap5.0b、左端面及 30的凹台的加工 （1 号刀）铸 造 纵轴套毛坯时留了 1.5mm 的余量，这两个面的粗糙度的要求不高，故数控车床走一次即可。取 n=500r/minf=0.15mm/rmap2c、58 外 圆 柱 面 的 精 加 工 （1 号刀）精 加 工 主 轴 转 速 要 快 ， 二 进 给 要 慢 ， 故 ：取 n=800r/minf=0.1mm/rap5d、 钻 12的孔（5 号刀）钻孔 12，钻通，车床上用 G74.根据经验选取 n=330 r/min ，f=0.1mm/r 。e、扩孔 12至 1
15、5深度 25mm（6 号刀）根据经验选取 n=400 r/min ，f=0.15mm/r 。f、切内槽 2x2（4 号刀）取 n=500r/minf=0.1mm/rg、车内螺纹 M16x1-6H（7 号刀）取 n=400r/minf=0.1mm/r夹住半成品的大头（由于大头已加工故用软铜片包住再夹） ，用顶锥顶住小头加工锥面外轮廓h、粗、精车锥面外轮廓（2 号刀）粗车：取 n=500r/minf=0.15mm/r精车：取 n=800r/minf=0.1mm/rj、车外螺纹 M18x1-6g（3 号刀）取 n=500r/minf=0.15mm/r装夹在立式铣床上加工 6xM5-6Hk、钻 6 个
16、工艺孔取 n=800r/minF=120mm/minL、攻螺纹 6xM5-6H取 n=800r/minF=100mm/min装夹在磨床上磨配合端面，前面留了余量 0.3mm四、数控加工程序设计（一）58 的圆柱面、左端面、30 的凹台、钻 12孔、扩孔 12至15、切内槽 2x2 和 M16x1-6H 内螺纹的加工程序表：O0010；N10 T0101; 第一把刀，车左端面、30 凹台N20 M03 S500;N30 G00 X61 Z2;N40 G01 Z-7 F0.15;N50 G00 X70;N60 Z10;N70 G01 Z-1.5 F0.15;N80 X0;N90 Z5;N100 G
17、00 X30;N110 G01 Z-2 F0.15;N120 X0;N130 G00 Z5;N140 X60;N150 G01 Z-7 F0.15;N160 G00 X100 Z100;N165 M01;N170 T0505; 本程序的第二把刀，钻 12的孔N180 G0 X0 Z5; 安装在尾座上N190 G74 R1;N200 G74 Z-58Q20 F0.1;N210 G00 X200 Z200; 本程序的第三把刀换刀而N220 M01; 退远一些N230 T0606; 切内槽N240 G00 X0 Z5;N250 G00 Z-23;N260 G01 X16 F0.1;N270 X0;N
18、280 G00 Z200;N290 X200;N300 T0606; 本程序的第四把刀N310 G00 X0 Z5; 扩孔 12至 15N320 G01 Z-24 F0.1;N330 Z5;N340 G00 X200 Z200;N350 T0707; 本程序第五把刀（选择的机床N360 G00 X5 Z2; 最多装五把刀，刀架四把） N370 G92 X15 Z -23.5 F1; N380 X15.517,N390 X15.817;N400 X16.917;N410 X16;N420 G00 X200 Z200;N430 M30; （二） 、锥面外轮廓的加工O0020;N10 T0202;N
19、20 G00 X30 Z2;N30 G73 U5 W1 R5;N40 G73 P50 Q190 U0.5 W0.5 F0.18; 仿 形 粗 车N50 G00 X17;N60 G01 Z0 S800 F0.1;N70 X17.85Z-1;N80 Z-3;N90 X16.35;N100 Z-2;N110 X18;N120 X19.7 W-12 R0.5;N130 X22.8 W-18 R0.5;N140 X25 Z-48.5;N150 X25;N160 Z-1;N170 X40;N180 Z-0.2;N190 X62;N200 G00 X100 Z100;N205 M01;N210 T0100;
20、N220 G00 G42 X30 Z5 T0101;N230 G70 P50 Q190; 精 加 工N240 G00 G40 X100 Z100;N250 T0303;N260 G00 X25 Z5;N270 G92 X17.85 Z-3.75;N280 X17.35;N290 X17.0N300 X16.917;N310 G00 X100 Z100;N320 M30;(三 )、 加 工 6xM5-6H铣 床 上 加 工 。O0030;N10 G15 G17 G21 G40 G49 G69 G80; 安 全 指 令N20 M23; N30 M24; N40 G54 G90 G00 G43 H0
21、2 Z20 M03 S800 T09;N50 G16 X0 Y0;N60 G00 X24 Y0;N70 M98 P40;N80 G00 X24 Y60;N90 M98 P40;N100 G00 X24 Y120;N110 M98 P40;N120 G00 X24 Y180;N130 M98 P40;N140 G00 X24 Y240;N150 M98 P40;N160 G00 X24 Y300;N175 M98 P40;N178 G15;N170 G00 G49 Z120;N180 M01;N190 G54 G90 M03 S800 T08;N200 G16;N210 G00 X24 Y0;N
22、220 M98P50;N230 G00 X24 Y60;N240 M98 P50;N250 G00 X24 Y120;N260 M98 P50;N270 G00 X24 Y180;N280 M98 P50;N290 G00 X24 Y240;N300 M98 P50;N310 G00 X24 Y300;N320 M98 P50;N330 G15;N340 M30;子 程 序 ：O0040;N10 G81 G98 Z-7 R2 F120;N20 G80;N30 M99;O0050;N10 G89 G98 Z-6 R2 F120;N20 G80;N30 M99;(五)、精度自检将加工好的零件卸下，
23、用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度的测量仪器进行检测。看是否达到零件的技术要求即可（六） 、数控机床操作及注意事项1.正常开机后，首先应该进行回参考点操作（华中数控系统机床一般都是采用增量型的检测装置，在断电后就失去了对各坐标位置的记忆，所以在接通电源都，必须让各坐标值回零） 。2.在选择回零 方式后，手动按下+X，+Z 可完成各轴回参考点。机床回零完成后，相应方向键 指示灯亮，在机床返回参考点的过程中，不得按任何键，以免回位不准确。3.在回参考点过程中，若出现超程，可按住操作面板上的超程解除，向相反的方向手动移动该轴使其退出超程状态。4.在机床运行过程中，在危险或者紧急状况下，可按下
24、操作面板上急停按钮，解除急停 复位后，应重新执行回参考点操作，以确保各轴坐标位置的正确性。5.关机时，先按下急停 按钮，以断开伺服电源，减少设备电冲击，然后断开数控电源。6工作时应穿工作服、戴袖套，女同志应戴工作帽，将长发塞入帽子里。夏季禁止穿裙子、短裙和凉鞋上冈操作。在车床操作不准戴手套。7工作时，头不能离工件太近，以防切屑飞入眼中。为防切屑崩碎飞散，必须带防护眼睛。8工作时，必须集中精力，注意手、身体和衣服不能靠近和触。9.凡装卸工件、测量加工表面必须停机操作。10.机床工作中,若发现机床、电气设备故障，应及时申报，由专业人员检修，未修复禁止使用。不要随意拆装电气设备,以免发生触电事故。（
25、七） 、设计小结在开始做课程设计前，我认真阅读了设计指导书，对零件图进行较仔细的分析，从而在设计前有一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。开题报告完成后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先我对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的机械制造、机械制图、机械设计、公差与配合、金属工艺 CAD 绘图等专业课程，是我更好把各专业课相结合起来去完成课程设计。在这次课程设计中，给我最大的体会就是熟练的操作技能来源我们平时对专业知识的掌握程度。比如，我想加快编程速度，除了对各编程指令的熟练掌握外，还得需要你必须掌握零件的工艺方面的知识，对夹具刀具切削用量参数的设定我们必须清楚。这次课程设计为我们的毕业设计打下经验基础。（八） 、主要参考文献1周平 主编. 数控编程技术.北京邮电大学出版社， 2004 年2朱晓春 主编. 数控机床技术. 机械工业出版社，2006 年3徐学林 主编. 互换性与测量技术基础. 高等教育出版社， 2006 年4 刘小年 主编. 机械制图.高等教育出版社，2007 年5郑修本 主编. 机械加工工艺及夹具. 机械工业出版社， 2008 年
