机械数控专业毕业论文

分类密级公开

UDC 编号

云南XXXX学院

毕业论文

题目外螺纹配合件加工工艺与分析系（部）机械工程系

专业名称数控技术

学生姓名XXX 学号XXX6

第一指导老师姓名XX 职称讲师

第二指导老师姓名XX 职称高级工程师

2012年06月

声明

本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成

果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云南机电职业技术学院或其他教育机构的学历或证明而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学生签名：日期：

论文使用和授权说明

本人完全了解云南机电职业技术学院有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文和论文电子版；允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文；授权学校将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。

（保密的论文在解密后应遵循此规定）

学生签名：导师签名：

摘要

随着改革开放的进一步深入，中国的制造行业得到了迅速发展，特别是数控加工的应用呈突飞猛进之势，自从我国进入WTO后，社会上对数控加工技术的要求也更高了。我所设计和加工的螺纹配合零件时一种集合各种工艺设计在内的综合型零件。它能够有效地把我们所学的各类知识综合在一起运用。

我从数控加工工艺分析，设备的选择，螺纹配合精度，刀具，夹具的选择，切削用量的选择，工艺卡片的制作，都经过了慎重考虑。为使零件经过数控加工得到最佳的精度和工艺设计要求，我还查阅了辅导设计与辅助制造（CAD/CAM）、《数控加工工艺》、数控刀具等书籍。确定了该零件的合理的数控加工工艺方案，最终才完成的零件的加工。

关键词工艺分析螺纹配合精度刀具选择数控加工

序言 (5)

1数控机床概述 (6)

1.1数控机床的组成...............................................................1.2数控机床的分类 (8)

1.21按工艺用途分类……………………………………………………

1.22按数控机床的运动轨迹分类………………………………………

1.23按伺服系统的控制方式分类 (9)

1.24按数控装置分类 (10)

2数控加工工艺分析………………………………………………………

2.1加工方法和加工方案的选择 (11)

2.2加工顺序的安排 (12)

2.3辅助工序的安排 (13)

2.4工序设计 (14)

2.5螺纹配合 (15)

2.51零件工艺分析…………………………………………………

2.52确定加工方案 (17)

2.53 加工顺序………………………………………………………

2.531粗车外表面…………………………………………………

2.532精车外表面 (18)

2.533切槽…………………………………………………………

2.534切螺纹 (19)

2.535切断………………………………………………………

2.6确定切削用量 (20)

2.7填写工艺文件 (21)

3程序编制…………………………………………………………………

3.1外螺纹配合件程序编制 (23)

4结果分析 (26)

4.1零件精度与尺寸检验………………………………………………

4.2产生误差的主要因素 (27)

5结论 (28)

6参考文献 (29)

7致谢 (30)

近年来，数控加工技术的应用呈突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对数控加工技术的人才需求量更大，而数控设备的高精度，高效率决定数控设备是当前我国机械制造业的基础，也是未来工厂自动化的基础。

本课题主要是螺纹配合的设计与加工，是根据仔细查阅相关资料文献及网上查阅资料进行设计。利用手工编织零件程序，在数控机床进行零件车削加工。对零件尺寸和形状进行设计时，考虑到是一组配合件，要求精巧，配合精度高，形状美观，尺寸设计较大，选择钢件作为加工材料，要求对零件图形进行工艺分析，选择机床，刀具，确定加工方案，涉及到内螺纹与外螺纹轴的配合，尺寸设计较大，加工起来在进给量，转速，背吃刀量等有一定的难度，所以要合理选择，虽然两个零件选择的是数控机床炯性加工，但是切削用量的选择原则与通用机床加工相似。螺纹配合轴零件加工的切削用量的选择是按零件材料和刀具材料以及加工经验等确定的。还得分析进给速度的选择，应与主轴转速和背吃刀量相适应。

第一章数控机床概述

1.1 数控机床的组成

数控机床是一个装有程序控制系统的机床是通过数字化信号进行控制的，它能够逻辑地处理编码指令规定的程序。

数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。

（1）控制介质：在人和机床之间建立联系的媒介物，称作为控制介质。它可以是穿孔纸带，也可以是磁带、磁盘或其他可存物质。

（2）数控装置：由常规输入/输出设备、接口电路、计算机系统存储器和中央处理器组成。

（3）伺服系统：它的作用是把来自数控装置的插补脉冲信号转换成为机床移动部件的移动。伺服系统主要由调节放大单元、执行单元、检测单元和控制对象组成。

（4）机床主机：在数控机床中，数控装置通过伺服系统和机床进给传动元件最终控制机床的运动部件作准确说我位移。

数控机床机械部分的要求如下：

a）刚度和抗振性能要好，能适应灵敏度高的测量系统的要求，在重切削条件下也能正常工作；

b）采用无间隙的齿轮传动副，消除传动装置反向时的空程死区；

c）采用传动率高的精密滚珠丝杆螺母副等传动元件；

d）导轨采用摩擦系数很低的滚动导轨、静压导轨或塑料导轨，以提高机床运动的灵敏性；

e）工作台驱动单元采用大功率的电动机；

f）采用先进的标准刀具，提高切削用量和减少刀具磨损带来的误差

g）位置检测转换元件的安装位置合理；

h）采用多主轴、多刀架的结构，工序集中，提高生产率；

i）刀具和工件的装夹安排合理，采用自动换刀和自动更换工件装置，以减少停机时间；

j）采用自动排屑、自动润滑装置等。

1.2 数控机床的分类

1.2.1按工艺用途分类

1一般数控机床

2 数控加工中心数控机床

3特种数控机床

1.2.2 按数控机床的运动轨迹分类

1 点位控制数控机床

它是指数控系统控制刀具和机床工作台从一个点准确移动到另一点，而点与点之间的轨迹不需要严格控制的系统，移动过程中刀具不进行切削

2点位／直线控制数控机床

数控系统不仅控制刀具和机床工作台从一点准确移动到另一个点，而且还保证两点之间的轨迹必须是一条直线，在移动过程中刀具要进行切削

3 轮廓控制数控机床

数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴连续控制的系统，不仅要能够控制移动部件从一点准确移动到另外一点，而且还要控制整个加工过程中每一点的速度及位移量，将零件加工成一定轮廓形状，加工过程中刀具要进行切削

1.2.3按伺服系统的控制方式分类

1 开环控制数控机床

数控装置中装不带任何检测检测装置的系统

特点：结构简单、工作稳定、维修方便、价格便宜、成本低、加工精度低

2闭环控制数控系统

数控系统中装有直线位移检测装置的系统

特点：结构复杂、调试维修困难、加工精度最高

3半闭环控制数控机床

数控系统中装有角位移检测装置的数控系统

特点：调试方便、稳定性好、精度介于开环和闭环之间，应用广泛

1.2.4 按数控装置分类

数控机床若按其实现数控逻辑功能控制的数控装置来分，有硬线数控和软线数控两种

数控机床的特点和应用

①加工精度高

②具有较高的生产率

③可加工形状复杂的零件表面

④有利于现代生产管理

⑤减轻了工人的劳动强度

⑥实现一机多用

⑦成本高

⑧对操作、维护、维修人员的技术要求高

第二章数控加工工艺分析

2.1 加工方法和加工方案的选择

在选择加工表面的加工方法和加工方案时，应考虑一下因素：

（1）加工表面的技术要求

（2）工件材料的性质

（3）工件的形状和尺寸

（4）生产类型

（5）具体生产条件

2.2 加工顺序的安排

零件表面的加工方法和加工方案确定后，就要安排加工工序。

当零件的加工质量要求比较高时，往往不可能在一道工序中完成全部加工的内容，而必须分几个阶段来进行加工。

（1）加工阶段

①个加工阶段的主要任务

a）粗加工阶段

b）半精加工阶段

c）精加工阶段

d）光整加工阶段

（2）划分加工阶段的目的

①保证技术质量

②合理使用设备

③便于及时发现毛坯缺陷

④便于安排热处理工序

3、工序的划分

（1）工序划分原则

1）工序集中原则它有利于采用高效的专用设备和数控机床

2）工序分散原则

（2）工序划分方法

它主要考虑了生产纲领、所用设备及零件本身的结构和技术要求等因素，在数控机床上结构的零件，一般按工序集中的原则来划分。有以下三种：

①按所用刀具划分

②按安装次数划分

③按粗、精结构划分

4）按结构部位划分

4、加工顺序的安排

（1）切削加工工序的安排

①基面先行原则

②先粗后精原则

③先主后次原则

④先面后孔原则

（2）热处理工序的安排

①预备热处理

②消除残余应力热处理

③最终热处理

2.3辅助工序的安排

辅助工序主要包括：检验、清洗、去毛刺、去磁、防锈和平衡等。检验工序是主要辅助工序，是保证产品质量的主要措施之一。它通常安排在：

①粗加工全部结束后，精加工之前

②重要工序前后

③工件从一个车间转向另外一个车间前后

④全部加工结束之后

（4）工序的衔接

2.4工序设计

1）机床的选择

①机床的类型应与工序的划分原则相适应。

②机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸想适应。

③机床的精度与工序要求的加工精度相适应。

2）定位基准与夹紧方案的确定

3）夹具的选择

4）刀具的选择

①切削性能好

②精度高

③可靠性高

④耐用度高

⑤断屑及排屑性能好

5）量具的选择

6）进给路线的确定和工步顺序的安排

7）工序加工余量、工序尺寸及偏差的确定

8）切削用量的确定

9）时间定额的确定

2.5螺纹配合

2.51 零件工艺分析

1、实体图

2、cad图

图3.1 的形状图

该零件图3.1所示，零件是96m m×ψ60mm，所以，经过考虑，最终选择的零件毛坯为160m m×ψ62mm的45钢，它是由圆弧、圆柱面、螺纹、退刀槽、端面等连接而成，结构形状复杂，加工部位多，对槽的右端外螺纹尺寸精度，位置精度和形状精度要求高，这类零件有一定的加工难度，非常适合数控车床加工。

2.52 确定加工方案

这个零件从图纸上可以看出，对于加工装夹上还是比较好装夹的，为了使工序基准与定位基准重合，便于加工所有的需加工部位，将毛坯的任意端用三爪卡盘装夹固定就可以，利用这样一种简单的装夹方法，可以有效保证零件在加工中的定位，达到加工效果。

2.53 确定工序顺序、进给路线和所用刀具

在这个零件加工过程中，所需要的工序很少，对加工刀具形状的要求不是很高，只是在加工中注意到几个处圆弧，所以选用一把刀尖角为30度的硬质合金尖刀和一把硬质合金的5mm切断刀，就可以解决零件的加工，但因加工的材料是钢件，同时也得注意刃磨刀具。根据工步顺序和切削加工进给路线的确定原则，本工序具体的工步顺序，进给路线及所用刀具具体确定如下：

2.531粗车外表面

选用刀尖角为30度的硬质合金尖刀对外表面进行粗车，走刀路线及加工部位如图3-2所示。

由于粗车的外表面是通过递增且具有圆弧，加工零件的材料又是钢件。可以采用这把刀尖角为30度的硬质合金尖刀直接将工件车削成型，在编制加工程序的时候采用的是G71外圆循环加工指令，所以在进行这段加工的时候，走刀路线和一般的加工不同。

加工步骤：切端面---切圆弧---切外圆---切圆弧---切外圆---退刀---回到起点

2.532精车外表面

选用刀尖角为30度的硬质合金尖刀对零件进行精加工，其加工步骤及走刀路线如图3-3所示：

图3-3 走刀路线图

2.533切槽

选用刀尖宽度为5mm的切槽刀，加工部位及走到路线如图3-4所示：

图3-4 切槽部位走刀路线图

2.534 切螺纹

选用刀尖角度为60度的硬质合金材料的螺纹刀，在编制螺纹加工程序时，为了能使与内螺纹完全配合的得当，加工时应使外螺纹小于图纸尺寸的0.1mm—0.2mm，其加工部位及走刀路线如图3-5所示：

图3-5 切螺纹走刀路线

2.535切断

在精车削完毕后，将进行零件的切断，选用5mm切断刀，其走刀路线如图3-6所示：

图3-6 切断走刀路线

2.6确定切削用量

数控加工的切削用量包括：背吃刀量，主轴转速、进给速度。切削用量的选择原则与普通机床加工相似，具体数值应根据数控机床使用说明书和金属切削原理中规定的方法及原则，结合实际加工经验来确定。在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。车时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在程序设计时，必须确定每道工序的切削用量，选择切削用量时一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理的确定切削用量，可以有效地提高机械加工的质量和效率。

根据加工要求确定切削用量，具体确定如下：

（1）粗车外表面

车削端面时主轴转800r/min

（2）精车外表面

车削端面时主轴转速1000r/min

（3）切断

主轴转速S=300r/min，进给量f=0.12mm/r.

(4)数学计算

M30×2螺纹计算：

牙深（直径）：t=1.3p×2=2.6

螺纹大径：D

大+=D

公称

-0.1P=30-0.1×2=29.8

螺纹小径：D

小=D

公称

-1.3P=30-1.3×2=27.4

2.7填写工艺文件

（1）将选定的各工部所用刀具的刀具型号、刀片型号及刀剑圆弧半径等填入3—1数控加工刀具卡片中。

(2)按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及用量等填入表3—2数控加工工序卡片中。

表3-2数控加工工序卡片