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1、浙江广厦建设职业技术学院数控技术专业毕业设计说明书设计题目 水管接头零件的加工工艺编制与编程 学生姓名 学 号 0219080451 指导教师 专 业 数控技术 年 级 2008级 摘 要数控车床是用计算机数字化信号控制的机床，能加工复杂的零件，具有高度柔性，加工精度高、质量稳定，自动化程度高、工人劳动强度低，生产效率高，经济效益高，有利于生产管理的现代化等优点。数控车床主要用于轴类、盘类等回转体零件的加工，如完成各种内、外圆柱面、圆锥面、圆柱螺纹、圆锥螺纹、切槽、钻扩、铰孔等工序的加工；还可以完成卧式车床上不能完成的圆弧、各种非圆曲面构成的回转面、非标准螺纹、变螺距螺纹等表面加工。数控车床特
2、别适合于复杂形状的零件或中、小批量零件的加工。关键词：工艺分析；加工参数；工序卡；编程目 录1引 言11.1数控技术的发展11.2本设计的设备介绍11.3设计内容的简介12水管接头零件的加工工艺分析22.1水管接头零件的结构图22.2水管接头零件的结构工艺分析32.3水管接头零件的技术要求分析32.4选择工量具32.5选择刀具42.6加工工艺路线62.7选择合理切削用量63工前准备93.1加工准备93.2对刀93.3空运行及仿真93.4零件自动加工及精度控制方法93.5操作注意事项94编程数控加工程序104.1水管接头下端程序104.2水管接头上端程序115总 结146致 谢157参考文献16
3、1引 言1.1数控技术的发展数控现代化技术已经普遍用于机械加工制造业中，例如：数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工、加工中心等。数控车能准确地计算零件的加工工件时，有效地简化了检验和工件夹具、半成品的管理工作。其加工及操作均使用数字信息与标准代码输入，最适于与计算机联系，目前已成为计算机辅助设计、制造及管理一体化的基础。1.2本设计的设备介绍本次设计用到的加工设备型号：CK6140该数控车床性能参数如下：(1)床身上最大回转直径- 410mm(2)拖板上最大回转直径-220mm(3)最大车工件长度-750mm(4)滑板最大行程-235mm(5)主轴通孔直径-48mm(6)主轴转速范围-25
4、-1600rpm(7)主电机功率-5.5kw(8)尾架套筒锥孔-莫氏4#(9)套筒最大行程-150mm(10)定位精度-0.01 mm(11)刀位数-8(可选4或6)(12)电力需求-7KVA(13)机器重量-1700kg(14)机器外形尺寸-2080*1270*1500mm1.3设计内容的简介在这次设计中,主要介绍了水管接头零件的加工工艺编制与编程。首先分析水管街头零件的结构特点，轮廓由直线、圆弧、内孔、内槽和内螺纹组成，再分析内孔的标准，和工件表面的粗糙度，接着确定加工路线，可先加工外轮廓表面，然后加工内孔各表面。根据零件的材料、结构特征，选择合适的刀具，确定工艺参数，制作工序卡。最后是选
5、择适当的切削参数，编辑水管接头零件的加工程序。来保证加工质量、提高生产率、获得良好的经济效益。2水管接头零件的加工工艺分析2.1水管接头零件的结构图图2.1水管接头零件图图2.2水管接头下端零件图图2.3水管接头上端零件图2.2水管接头零件的结构工艺分析水管接头零件主要加工表面有：平面、孔、成型面组成。孔为主要部分，针对本工件结构，对于平面一般采用车削方式；对于孔主要采用钻削、镗削；对于特殊的成型面各段圆弧也采用车削方式。2.3水管接头零件的技术要求分析1.锐边倒角C0.3,清除毛刺。2.未注公差尺寸按GB/T1804-m。3.零件加工部位最高表面粗糙度值要求为Ra1.6，故对大平面采用数控车
6、削加工，对于各孔表面采用：粗镗精镗 加工工艺方案以达到要求精度。4.表面处理,镀彩锌。2.4选择工量具1.选择工具：配合件加工需调头装夹，装夹中分别用划线盘及百分表校正。其它工具见表2.1。2.选择量具：外径用千分尺测量，长度用游标卡尺测量，圆弧表面用半径样板测量，外螺纹用螺纹环规检测，表面粗糙度用表面粗糙度样板对比。量具规格、参数见表2.1。表2.1 零件综合加工工、量具清单工、量具清单种类序号名称规格精度单位数量工具1液压双爪卡盘个12靠山副13磁性表座副1量具1游标卡尺0-150mm0.02mm把12千分尺0-25mm25-50mm0.01mm把各14百分表0.01mm个16螺纹环规M2
7、4X2M27X2副各17表面粗糙度套12.5选择刀具选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：适用、安全、经济。适用是要求所选择的刀具能达到加工的目的，完成材料的去除，并达到预定的加工精度。如粗加工时选择有足够大并有足够的切削能力的刀具能快速去除材料；而在精加工时，为了能把结构形状全部加工出来，要使用较小的刀具，加工到每一个角落。再如，切削低硬度材料时，可以使用高速钢刀具，而切削高硬度材料时，就必须要用硬质合金刀具。安全指的是在有效去除材料的同时，不会产生刀具的碰撞、折断等。要保证刀具及刀柄不会与工件相碰撞或者挤擦，
8、造成刀具或工件的损坏。如加长的直径很小的刀具切削硬质的材料时，很容易折断，选用时一定要慎重。经济指的是能以最小的成本完成加工。在同样可以完成加工的情形下，选择相对综合成本较低的方案，而不是选择最便宜的刀具。刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高则可以使总体成本可能比使用普通刀具更低，产生更好的效益。如进行钢材切削时，选用高速钢刀具，其进给只能达到100mm/min，而采用同样大小的硬质合金刀具，进给可以达到500mm/min以上，可以大幅缩短加工时间，虽然刀具价格较高，但总体成本反而更低。通常
9、情况下，优先选择经济性良好的可转位刀具。选择刀具时还要考虑安装调整的方便程度、刚性、耐用度和精度。在满足加工要求的前提下，刀具的悬伸长度尽可能得短，以提高刀具系统的刚性。正确地确定切削用量,对保证加工质量、提高生产率、获得良好的经济效益，都有着重要的意义。在确定切削用量时，应综合考虑零件的生产纲领、加工精度、和表面粗糙度、材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。本次设计所选的刀具，粗、精加工外圆轮廓用90外圆车刀；外螺纹用外螺纹车刀切削，内孔表面加工还用到中心钻、麻花钻等；件1外轮廓表面具有凹面，所选外圆精车刀副偏角应足够小，防止副切削刃与凹槽表面发生干涉，刀具规格见表2.2表2.2 零件综合加工
10、数控刀具卡产品名称或代号数控车床综合训练零件名称零件图号序号刀具号刀具名称数量加工表面刀尖半径/mm刀尖方位1T0190硬质合金粗车刀1粗车外轮廓0.432T0290硬质合金精车刀1精车外轮廓0.233T0560硬质合金螺纹车刀1车螺纹0.24A2中心钻1钻A2中心孔安装在尾座内517mm麻花钻1钻17孔安装在尾座内6T04不通孔粗车刀20*30mm1粗车内孔0.427T06不通孔精车刀20*30mm1精车内孔0.22编制审核批准共1页第1页2.6加工工艺路线下端、上端先后加工，夹住毛坯外圆不加工出，加工接头下端外圆、喇叭孔、凹面及外螺纹表面；然后夹住毛坯外圆不加工处，加工接头上端端面、外圆、
11、内孔、外螺纹等。具体工艺过程如下：（1） 夹住毛坯外圆 车水管接头下端外圆。 粗、精车外轮廓。 粗车凹面。 钻中心孔、钻孔（手动）。 粗车喇叭孔。 精车喇叭孔。 车螺纹。 精车凹面（2） 夹住毛坯外圆不加工处 车端面。 粗车外圆。 精车外圆。 钻中心孔、钻孔（手动）。 粗车螺纹。 粗车凹面及其倒角。 精车螺纹。3 精车凹面及其倒角。 具体工序内容见加工工序卡表2.3和表2.42.7选择合理切削用量加工材料为45钢，硬度较高，切削力较大，切削用量选择小一些。具体见加工工序卡。1加工接头下端轮廓，加工工序卡见表2.3表2.3 接头下端轮廓加工工序卡单位名称实习工厂产品名称或代号零件名称零件图号数控
12、车床综合训练水管接头零件图2.1.1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统车间001O0001双爪液压自定心卡盘CK6140法那克Oi-Mate实习车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mm*mm转速r/min进给量mm/r背吃刀量备注1车端面TO120*208000.21.5自动2粗、精加工外轮廓T0120*208000.21.5自动3粗加工凹面，留0.2mm精加工余量T0220*208000.11.5自动4钻中心孔2mm8000.11.0手动6钻孔17mm4000.058手动7粗车喇叭孔，留0.4mm精加工余量T0420*208000.21.5自动8精车喇叭孔至尺寸T0620*2012000.
13、10.1自动9车螺纹T0520*206001.50.05-0.4自动10精车凹面至尺寸T0220*2010000.10.1自动编制审核批准共1页第1页2加工接头上端轮廓，加工工序卡表2.4。单位名称实习工厂产品名称或代号零件名称零件图号数控车床综合训练水管接头零件2.1.2工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统车间002O0002两爪液压自定心卡盘CK6140法那克Oi-Mate实习车间工步号工步内容刀具号刀具规格转速r/min进给量mm/r背吃刀量备注1车端面T010120mm*20mm8000.21.5自动2粗加工外轮廓，留精加工余量0.2mmT010120mm*20mm8000.21.5
14、自动3精加工外轮廓至尺寸T010120mm*20mm10000.10.1自动4钻中心孔2mm8000.11.0手动5钻孔17mm4000.058手动5粗车螺纹T05052mm8000.11.0自动动6粗车凹面T020216mm4000.058自动动7精车螺纹T050520mm*20mm5000.21.5自动8精车凹面至尺寸T020220mm*20mm7000.10.1自动编制审核批准共1页3工前准备3.1加工准备（1）检查毛坯尺寸。（2）开机、回参考点。（3）输入程序。把编写好的程序通过数控面板全部输入数控机床。（4）装夹工件。依次把毛坯料装入两爪液压卡盘，用划线盘及百分表校正并加紧。（5）装
15、夹刀具。把外圆粗车刀、外圆精车刀、螺纹车刀、内孔粗车刀、内孔精车刀按要求依次装入T01、T02、T04、T05、T06号刀位。如果数控车床只有四个刀位，则加工时用到哪些刀具就装哪些车刀，用完后拆下，且注意刀具刀位号。3.2对刀用对刀仪进行对刀，把通过对刀操作得到的零偏值分别输入到各自长度补偿中，加工时调用。3.3空运行及仿真每个程序加工前都应该进行空运行及仿真，以检测程序是否正确。3.4零件自动加工及精度控制方法空运行结束后，采用自动方式进行零件加工，加工过程中进行相关尺寸精度控制。首件加工精度控制仍采用预先设置刀具磨损量，加工过程中通过试切和试测方法进行，首件加工合格后，直接进行程序即可保证
16、零件尺寸精度。3.5操作注意事项（1）开机时需空转5分钟。（2）二次装夹时最好用铜皮包好工件，避免破坏已加工表面。（3）调头装夹时应校正工件，外圆圆跳动误差在0.03mm以内。（4） 对于内孔刀、内切槽刀、内螺纹刀，加工前应检查刀具是否发生干涉。（5）加工程序与刀具较多，调用时不能出错。（6）车接头下端后观看其喇叭口是否出现铁屑刮伤表面，若有可用砂纸打磨与修改程序。（7）车街头上端后观看螺纹是否有毛刺，若出现则修改程序。（8）车接头上端后观看螺纹是否出现振刀现象。4编程数控加工程序4.1水管接头下端程序水管接头下端轮廓表面参考程序见表4.5法那克系统程序名为O0001。表4.5 水管接头下端轮
17、廓法那克系统参考程序程序段号程序内容(法那克系统)动作说明N00G40 G99 G80 G21；设置初始状态N10M3 S800 F0.2 0101 M08；设置加工参数N20G00 X45 Z5；刀具移动到循环起点N30G71 U1 R0.5；调用毛坯外圆循环，设置加工参数N40G71 P50 Q110 U0.2W0.2F0.2；N50G01 X0；法那克系统含义：轮廓粗加工程序段N60Z0；N70X27.8；N80X29.8W-1；N90Z-18；N100X44.4；N110X45W-0.3；N120G00X900Z30；N130G70P50Q110S1000F0.1；法那克系统含义：轮廓
18、精加工程序段N140G00 X100；刀具退回至换刀点N150Z100；N160T0202；换外圆精车刀N170M3 S800 F0.1；主轴转速800 r/min,进给量0.1mm/rN180G00 X35Z-13.5；快速定位N190G01X30；粗加工凹面程序段N200X27.4W-1.5；N210W-3；N220X45；N230G00X100；刀具退回至换刀点N240Z100；N250M0；程序停，换手动钻中心孔，钻孔N260T0404 M03S800F0.2；换镗孔刀N270G00X23.2 Z2；快速定位到（23.2，2）的位置N280G01 Z0；喇叭孔粗、精加工程序段N290X
19、16.8A60；N300X15；N310G00Z50X100；N320T0606 M03S1200F0.1；N330G00Z2；N340X24；N350G01Z0；N360X17.3A60；N370X17 -0.3；N380X15；N390G00Z100；刀具退回至换刀点N400X100；N410T0505 M03S600；换外螺纹刀N420G00X35Z5；快速定位到（35，5）的位置N430G92X29.1Z-16F1.5；法那克系统含义：螺纹加工程序段N440X28.5；N450X27.9；N460X27.5；N470X27.4；N480X27.4；N490G00X100Z100；刀具退
20、回至换刀点N500T0202 M03S1000；换外圆精车刀N510G00X35Z-13.5；精车凹面加工程序段N520G01X30；N530X27W-0.5；N540W-3；N550X45；N560G00X100Z100；刀具退回至换刀点N570M30M05M09；程序结束 冷却液关闭4.2水管接头上端程序水管接头下端轮廓表面参考程序见表4.6。法那克系统程序名为O0002。表4.6 水管接头上端轮廓法那克系统参考程序程序段号程序内容(法那克系统)动作说明N00G40 G99 G80 G21；设置初始状态N10M3 S500 F0.2 T0101 M08； 设置加工参数N20G00 X50Z
21、5；刀具移动到循环起点N30G71 U1 R0.5；调用毛坯外圆循环，设置加工参数N40G71 P50 Q120 U0.2 W0.1；N50G00X0；法那克系统含义：轮廓粗加工程序段N60G01Z0；N70X24.8；N80X26.8 Z-1；N90Z-30.5；N100X44.4；N110X45W-0.3；N120X50；N130G00Z30；刀具移至（50，30）处N140G70P50Q120S1000F0.1；法那克系统含义：轮廓精加工程序段N150G00X100；X方向退刀N160Z100；Z方向退刀N170M0；程序停，换手动钻中心孔，钻孔N180T0505；换螺纹刀N190M03
22、S600；主轴转速600 r/min，进给量0.1 mm/rN200G00X27Z5；移动至（27，5）处N210G92X26.1Z-2F2；螺纹加工程序段 第一刀切削0.9第二刀切削0.6 第三刀切削0.6 第四刀切削0.4 第五刀切削0.1N220X25.5；N230X24.9；N240X24.5；N250X24.4；N260G00X100；X方向退刀N270Z100；Z方向退刀N280T0202；换尖车刀N290M03S800；主轴转速800 r/min，进给量0.1 mm/rN300G00X28Z-10.37；刀具移动至（28，-10.37）点N310G01X27；刀具移动至（27，-
23、10.37）点N320X24.2A60；60度方向切削至x向24.2处N330W-5.75；Z向移动5.75mmN340X27A-60；负60度方向切削至x向27处N350Z-26.7；Z向移动至（27，-26.7）N360X24.2A60；60度方向切削至x向24.2处N370Z-30.5；刀具移动至（24.2，-30.5）点N380G01X45；刀具移动至（45，-30.5）点N390G0X100；X方向退出刀具N400Z100；Z方向退出刀具N410T0505；换螺纹刀N420M03S600；主轴转速600 r/min，进给量0.1 mm/rN430G00X27Z5；刀具移动至（27，-
24、10.375）点N440G92X24.4Z-27F2；螺纹切削指令N450G00X100；X方向退出刀具N460Z100；Z方向退出刀具N470T0202；换尖车刀N480M03S800；主轴转速800 r/min，进给量0.1 mm/rN490G00X28Z-10.27；刀具移动至（28，-10.27）点N500G01X27；刀具移动至（27，-10.27）点N510X24.18A60；60度方向切削至x向24.18处N520G02X23.98W-0.1R0.1；切R0.1的圆弧N530G01W-5.6；Z向移动5.6mmN540G02X24.18W-0.1R0.1；切R0.1的圆弧N550
25、G01X27A-60；负60度方向切削至x向27处N560Z-26.63；Z向移动至（27，-26.63）N570X24.18A60；60度方向切削至x向24.18处N580G02X24W-0.1R0.1；切R0.1的圆弧N590G01Z-30.5；刀具移动至（24，-30.5）点N600G01X45；刀具移动至（45，-30.5）点N610G00X100；X方向退出刀具N620Z100；Z方向退出刀具N630M30M05M09；主轴停止。程序结束 冷却液关闭5总 结在本次设计中，首先分析轴套类零件的结构特点，它的外轮廓是由直线和面组成，有内孔与喇叭孔，再分析孔的标准，和工件表面的粗糙度，接着
26、确定加工路线，可先加工外轮廓表面，然后加工内孔。根据零件的材料、结构特征选择适宜的刀具，确定工艺参数，制作工序卡，以方便加工工件和完善资料。最后，编辑数控车床的程序，本设计最重要的内容就是确定加工工艺，都是长期的经验积累。掌握正确的加工工艺,对保证加工质量、提高生产率、获得良好的经济效益，都有着重要的意义。通过这次毕业设计，我深深体会到理论与实际结合的重要性，在以后的工作中我也会铭记这点。在设计时遇到了很多的困难，也培养了我们的自学能力和独立思考能力。由于本人能力有限，时间比较仓促，我的论文还不是很完美，很多内容没有深入的研究，还有很多不足的地方，希望各位老师指正。6致 谢经过半年的努力，这次
27、毕业设计已经接近尾声。虽然自己也相当的努力，但是作为一个大三的学生，对实际机械加工方面的经验相当的缺乏，如果没有老师的指导，同事及同学们的帮助，我的毕业设计是无法圆满完成的。在这里我首先要感谢我的指导老师吕君老师，他的指点和建议给了我很大的帮助，让我在迷雾中找到了方向，就像一盏指路明灯，给我照亮了前方。老师在百忙中为我多次讲解，精心点拨，引出我的思路。还有感谢给予我鼓励、帮助的同学，谢谢你们！7参考文献1吴明友.数控机床加工技术.南京.南京大学出版社.2000.62孙竹.数控机床编程与操作.北京.机械工业出版社.1996.43艾兴,肖诗.切削用量简明手册.北京.机械工业出版社.19834徐宏主.控加工工艺.北京.化学工业出版社.20035孙江宏,陈秀梅.Pro/E2001数控加工教程.北京.清华大学出版社.20016余英良.数控加工编程及操作.北京.高等教育出版社.20047刘雄伟.数控机床与编程培训教程.北京.机械工业出版社.2001.58李宏胜.机床数控技术及应用.北京.高等教育出版社.2001.89来建良.数控加工技术.浙江.浙江大学出版社.2000.210数控车床编程与操作项目教程.北京.机械工业出版社.2008.911数控加工综合实训.北京.化学工业出版社.2003.612陈洪涛.加工工艺与编程.北京.高等教育出版社.2006.11