车床 盛健

毕业设计说明书目录一.绪论1.1数控车床加工概述1.2数控车床加工特点1.3数控车削得主要功能应用二.加工路线的确定2.1分析零件图样2.2毛坯和机床的选择2.3工艺分析2.3.1确定装夹方案，定位基准，编程原点，加工起点，换刀点。2.3.2制定加工方案及加工路线2.3.3刀具的选用2.3.4确定加工参数2.4编写加工程序三.毕业设计体会四.仿真加工五.参考资料一．绪论制造业是将可用资源（包括物料。能源等）通过相应过程转化为可供人们使用的工业品或生活消费品的产业。是我国国民经济的支柱。国际生产工程学会认为，制造业涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作。在这个大制造的概念下，制造包括了产品整个生命周期过程。因而先进的制造技术从广义上而言包括了现代的设计理论和方法、先进的加工技术、先进的制造自动化技术和先进的生产管理模式。而数控加工技术正是先进的制造自动化技术最核心的技术之一，它的出现给传统的制造技术带来了革命性的变化。1.1数控车床加工概述现代数控车床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床。数控车床是车削加工功能较全的数控机床。它可以把车削、铣削、螺纹加工、钻削等功能集中在以台设备上，使其具有多种工艺手段。数控车床没有旋转刀架和旋转刀盘，在加工过程中由程序自动选用刀具和更换刀位。采用数控车床进行加工可以大大提高产品质量，保证加工零件的精度，减轻劳动强度，为新产品的研制和改型换代节约大量的时间和费用，提高企业产品的竞争能力数控加工与普通机械加工有很大的不同。数控机床加工前，我们要把原先在通用机床上加工时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作，例如，工步的划分与顺序、走刀路线、位移量和切削参数等，按规定的数码形式编成程序，记录在数控系统存储器或磁盘上，它们是实现人与机器联系起来的媒介物。加工时，控制介质上的数码信息输入数控机床的控制系统后，控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床的机电功能转换部件——机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换和发大处理，然后由传动机构驱动机床按所编程序进行运动，就可以自动加工出所要求的零件形状。不难看出，实现数控加工的关键在编程。但光编程还不行，数控加工还包括编程前必须要做的一系列准备工作及编程后的善后处理工作。1.2数控车削加工特点1）适应能力强，适用于多品种、小批量零件的加工在传统的自动或半自动车床上加工一个新零件，一般需要调整机床或机床附件，以使机床适应加工零件的要求；而使用机床加工不同零件时，只需要重新编制或修改加工程序（软件）就可以迅速达到加工要求，大大缩短了更换机床硬件的技术准备时间，因此适用于多品种、单间或小批量加工。2）加工精度高，加工质量稳定由于数控机床集机、电等高新技术为一体，加工精度普遍高于普通机床。数控机床的加工过程是由计算机根据预先输入的程序进行控制的，这就避免了因操作者技术水平的差异而引起产品质量的不同。对于一些具有复杂形状的工件，普通机床是几乎不可能完成，而数控机床只是编制较复杂的程序就可以打到目的，必要时还可以用计算机辅助编程或计算机辅助加工。另外数控机床的加工过程不受体力。情绪变化的影响。3）减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床的加工，除了装卸零件、操作键盘、观察机床运动外，其他机床动作都是按加工程序要求自动、连续地进行切削加工，操作者不需进行繁重的重复手工操作。所以普通机床需要人工全过程进行手工操作，包括工件装夹、切削进给等；而数控车床加工时，编制好程序后，只需装夹工件，大大降低了劳动强度。4）具有较高的生产率和较低的加工成本机床生产率主要是指加工一个零件所需要的时间，其中包括机动时间和辅助时间。数控机床的主轴转速和进给速度变化范围很大，并可无级调速，加工时可选用最佳的切削速度和进给速度，可实现恒转速和恒切速，以使切削数最优化，这样就大大提高了生产率，降低了加工成本，尤其对大批量生产的零件，批量越大，加工成本越低。1.3数控车削的主要应用数控车削是数控加工中用的最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高、能做直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，因此，其工艺范围较普通机床宽的多，凡是能在普通车床上装夹的回转体零件都能在数控车床上加工，针对数控车床的特点，下面几种零件最适合数控车削加工。1.精度要求较高的回转体零件2.表面粗糙度要求较高的回转体零件3.表面形状复杂的回转体零件4.带特殊螺纹的回转体零件二.加工工艺路线的确定1.零件图样零件图样如附图所示，零件包括内外圆柱面、内孔圆锥面、外螺纹和圆弧的加工。2.精度分析本课题零件精度要求较高的尺寸有外圆Ф50mm、Ф52mm长度35mm3.表面粗糙度本课题零件中，加工后的外圆Ф52mm、Ф78mm表面粗糙度要求为Ra1.6μm，切槽与其他表面的粗糙度为Ra3.2μm2.2毛坯的选择毛坯材料选用45号钢。45号钢，是GB中的叫法，JIS中称为：S45C，ASTM中称为1045，080M46，DIN称为：C45。45号钢为优质碳素结构钢，硬度不高易于切削加工，模具中常用来做模版、销子、导柱等，但须热处理。45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不怎么好，45号钢可以淬硬至HRC42～HRC46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45号钢优越的机械性能，常将45号钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度（1）45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格.（2）45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺.调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交荷下工作的连杆ˎ螺栓ˎ齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质较表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨ˎ芯部耐冲击的中载零件，其耐磨性比调制加表面淬火高。其表面含碳0.8%-1.2%，芯部一般在0.1%-0.25%（特殊情况子阿采用0.35%）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58~HRC62），芯部硬度低，耐冲击。如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30%芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35%从来没见过实例，只在教科书中有介绍。可采用调质加高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。综合上述45号钢的优越机械性能，及其广泛用于机械制造的特点，所以毛坯材料选用45号钢。根据图纸所示零件特点以及尺寸，毛坯尺寸为Ф82×110。机床的选择这种套筒类零件，主要加工面有外圆柱面、外圆锥面、外螺纹、圆弧槽和锥孔的加工，故选择卧式高效数控车床即可完成所有加工面的加工要求。具体说，加工此零件有粗精车外形、车槽、车螺纹、镗内孔等工步。所需刀具不超过四把。故选择国产GSCK980TD型卧式数控机床即可满足上述要求。该机床规格为360mm650mm.2.3工艺分析2.3.1确定装夹方案，定位基准，编程原点，加工起点，换刀点。由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。（1）定位基准：加工起点和换刀点可以设为一点，放在Z向距坐标原点150mm，x向距坐标原点150mm的位置。（2）装夹方式:采用三爪自定心卡旁夹紧定位。2.3.2制定加工方案及加工路线根据工件形状及加工要求，选用数控机床进行本工件的加工。数控系统选用广州数控980-TD。此为套筒类零件，毛坯为棒料，考虑到既要编程简单，又要提高加工效率，所以决定采用两边分别加工的方法。加工路线如下图所示。以上图片依次为一ˎ二ˎ三ˎ四图加工步骤:1.先用粗ˎ精车刀按图一的路线将左端外轮廓加工出来，然后用中心钻和Ф26mm的麻花钻打出通孔。2.换上内孔车刀将内孔车出如图2的内孔3.将工件调到用粗.精车刀加工出外轮廓，然后用60度螺纹刀车出M45X1.5的螺纹4.换上93度的内孔车刀按图四的路线加工出内孔2.3.3刀具的选用序号刀具号刀具规格名称刀尖半径备注1T010193°外圆0.225x25偏刀2T020293°内孔车刀0.220x203T030360°外螺纹车刀0.125X254Ф5mm中心钻5Ф26mm麻花钻——数据出自《切削用量简明手册》2.3.4确定加工参数（1）本课题设计中，考虑到粗车时精度要求不是很高，切削用量可大些，而精车时要求零件达到的精度值高，切削用量小些，故被吃刀量粗车循环时ap=4mm，精车时ap=0.25mm——《机械加工工艺手册》P290表11-5（2）主轴转速车直线和圆弧时的主轴转速转速计算推荐公式：n=1000v/（πD）查表粗车Vc=90m/min，精车的切削速度为Vc=120m/min,根据坯料直径计算，并结合机床说明书选取：粗车转速n=350r/min；精车时，主轴转速为470r/min。②车螺纹时的主轴转速在切削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距大小和驱动电机的计算机升降频率特性及螺纹插补运动速度等多种因素的限制，故对于不同的数控系统，使用不同的转速范围。转速计算推荐公式：N=1200/p-k式中p——工件螺纹螺距或导程，单位为mm；k——保险系数，一般取80；取n=100r/min（3）进给速度。粗车时，选取进给量f=0.4mm/r；精车时，f=0.15mm/min；车螺纹时f=2mm/r。（4)制定加工工艺经过上述分析，本课题的加工工艺如下表所示。综合零件工艺卡工步号工步内容G功能T刀具转速/（mm/r)进给速度/（mm/r）被吃刀量1夹住帮料1/3，调用主程序加工2自右向左粗车端面，外圆表面G71T01013500.443自右向左精车端面，外圆表面G70T01014700.150.254由内向外，由左向右，粗车内孔G90T02023500.445精车内孔G01T02024700.150.256工件掉头7自左向右粗车端面，外圆表面G71T01013500.448自左向右精车端面，外圆表面G70T01014700.150.259车削螺纹G92T03031000.1510由内向外，由左向右粗车内孔G90T02023500.4411精车内孔G01T02022000.150.2512检验，校核2.4编写加工程序工件的参考程序如下:左端加工O1234T0101选择1号外圆刀GOOX100Z100建立工件坐标系M03S350主轴正转,转速为350r/minG00X80Z5快速到循环起点G71U1R.01FG71粗车复合循环G71P1Q2U0.6W0.3粗加工循环体从N10到N20N10GOOX46Z2快速定位G01Z0快速定位X50Z-2加工倒角Z-30加工Ф50mmX58加工Ф58mm左端面G02X33.85Z-35R5加工R5的圆弧G01X74加工Ф74左端面X78Z-37加工倒角N20Z-70加工Ф70mmG70P10Q20精加工循环体从N10到N20G00X100Z100退刀M05主轴停止T0202选择2号刀具M03S350主轴正转,转速为350r/minG00X26Z5快速到循环起点G71U1R0.1FG71粗车复合循环G71P30Q40U0.6W0.3粗加工循环体从N30到N40N30G00X37.36快速定位G01Z0快速定位X32Z-10加工长度为10的斜孔Z-25加工Ф32的内孔X30加工倒角N40X28.1Z-36.5G70N30Q40G70内孔精车循环G00X100Z100退刀M05主轴停止M30主程序结束右端加工T0101选择1号外圆刀G00X100Z100建立工件坐标系MO3S350主轴正转,转速为350r/minG00X80Z5快速到循环起点G71U1R.01F0.4G71粗车复合循环G71P1Q2U0.6W0.3粗加工循环体从N1到N2N1G00X41Z2快速定位G01Z0快速定位X45Z-2加工C2倒角Z-30加工Ф45mmX41.82Z-31.59加工斜面G02X44.66Z-35