【正文】 理 ……………………………………………………… 4 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及用途 ………………………………………………………… 4 數(shù)控加工技術(shù) ……………………………………………………………………… 5 數(shù)控加工技術(shù)簡(jiǎn)介 ..................................................................................................5 數(shù)控加工的特點(diǎn) ………………………………………………………………… 5 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 …………………………………………………………… 6 數(shù)控加工工藝 ……………………………………………………………………… 7 CAD／ CAM 技術(shù) ...........................................................................................................8 3 各部分零件的工藝分析 ……………………………………………………………… 8 金屬材料的分析 …………………………………………………………………… 8 材料 ……………………………………………………………………………… 8 材料選用的原則 ..................................................................................................10 各零部件的材料選擇及工藝分析 ……………………………………………… ..11 4 主要零件的參數(shù)設(shè)置及加工路徑分析 …………………………………………… ..14 概述 ……………………………………… ……………………………………… ..14 軸類(lèi)零件的材料、毛坯及熱處理 ……………………………………………… ..14 軸類(lèi)零件的材料 ……………………………………………………………… ..14 軸類(lèi)零件的熱處理 …………………………………………………………… ..14 工藝裝備的選擇 ………………………………………………………………… ..15 夾具的選擇 …………………………………………………………………… ..15 刀具的選擇 …………………………………………………………………… ..15 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 量具的選擇 …………………………………………………………………… ..16 切削用量的選擇 ………………………………………………………………… ..16 進(jìn)給路線的確定 ………………………………………………………………… ..19 加工順序的確定 ………………………………………………………………… ..20 加工余量的確定 ………………………………………………………………… ..20 程序的確定 ……………………………………… ……………………………… ..21 數(shù)控指令的介紹 ……………………………………………………………… ..21 程序編制方法的確定 ………………………………………………………… ..21 軸的加工程序 …………………………………………………………………… ..22 軸外圓表面的加工程序 ……………………………………………………… ..23 螺紋孔的加工 ………………………………………………………………… ..27 結(jié) 論 ………………………………………………………………………………… … 28 致 謝 …………………………………………………………………………………… 29 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………… 30 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 1 頁(yè) 共 30 頁(yè) 1 緒 論 傳動(dòng)器是一種常見(jiàn)的中間傳遞機(jī)構(gòu) ,其構(gòu)成的主要零部件 ,如圖所示： 由圖可知，該傳動(dòng)器主要有以下幾部分組成：中間是箱體 ,內(nèi)部是軸 ,其左側(cè)是端蓋 ,右側(cè)分別是端蓋、調(diào)整環(huán)和齒輪。 2 概 述 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的概述 數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)是微電子技術(shù)同傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種技術(shù)密集型的產(chǎn)品和技術(shù)。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 2 頁(yè) 共 30 頁(yè) 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控技術(shù)可以應(yīng)用于各種加工機(jī)床，例如數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控沖床、數(shù)控電火花、線切割、激光加工機(jī)床等等。與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的外部造型、整體部局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)以及操作機(jī)構(gòu)等方面部已發(fā)生了很大的變 化，這些變化的目的是為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求，從而使數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)得以充分發(fā)揮。 典型 CNC裝置的構(gòu)成如圖 11所示?？偩€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間傳遞信號(hào)的渠道，一般由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等組成。 (3)直接輸入存儲(chǔ)器 直接輸入方式是采用 CNC裝置的串行通信接口等，通過(guò)對(duì)有關(guān)參數(shù)的設(shè)定，直接讀入由自動(dòng)編程機(jī)或者其它計(jì)算機(jī)編制的程序。 可編程序控制器 可編程序控制器 (PLC)是用來(lái)替代傳統(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電控制線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的切削液供給、停止、刀具的自動(dòng)交換、工作臺(tái)的自動(dòng)交換等的自動(dòng)控制功能。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 4 頁(yè) 共 30 頁(yè) (三 )伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)接收來(lái)自 CNC裝置的指令信息，嚴(yán)格按照指令信息的要求，拖動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件，完成零件的加工。 數(shù)控機(jī)床的基本工作原理 在數(shù)控機(jī)床上加工一個(gè)零件，一般包含以下幾個(gè)步驟： 根據(jù)加工零件的圖紙和工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式來(lái)編寫(xiě)加工程序； 將加工程序制作成穿孔帶； 通過(guò)紙帶閱讀機(jī)將穿孔帶上的程序輸入 CNC裝置。隨著以航天、精密儀器制造業(yè)為主的高技術(shù) 產(chǎn)品不斷的出現(xiàn)，復(fù)雜零件越來(lái)越多，精度要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)模式 難以滿足要求，柔性自動(dòng)化生產(chǎn)則應(yīng)運(yùn)而生。這樣，便非常迅速地從一種零件的加工過(guò)渡到另一種零件的加工，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。因此，數(shù)控機(jī)床具有較高的加工精度。此外，機(jī)床價(jià)格高，設(shè)備一次性投資大，為保證數(shù)控加工的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益， 同樣要求機(jī)床的使用者和維修人員應(yīng)具有較高的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。 數(shù)控加工的特點(diǎn) 自動(dòng)化程度高 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，除了手工裝卸工件外，全部加工過(guò)程都有機(jī)床自動(dòng)完成 .在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測(cè)、診斷對(duì)到、傳輸、調(diào)度、管理等也都有機(jī)床自動(dòng)完成，這樣減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機(jī)床的加工效率高，一方面是自動(dòng)化程度高，在一次裝夾中能完成 較多表面的加工，省去了 劃線、多次裝夾、檢測(cè)等工序 。 目前采用 64位微處理器的新型數(shù)控系統(tǒng)，更增強(qiáng)了插補(bǔ)運(yùn)算功能、快速進(jìn)給功能，可進(jìn)行更高速的加工，并實(shí)現(xiàn)了多軸控制功能，一般控制軸數(shù)為 3～ 15軸，最多 24軸，同時(shí)控制軸數(shù)可達(dá) 3～ 6軸。更先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床有自動(dòng)編程能力，通過(guò)鍵盤(pán)和圖像顯示可進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，可根據(jù)圖樣自動(dòng)編程并通過(guò)遠(yuǎn)距離串行接口輸入給機(jī)床，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。這些變量一般事先難以預(yù)知，編制加工程序時(shí)常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 (2)實(shí)現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 性能越來(lái)越完善，功能愈來(lái)愈豐富的現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有利地促進(jìn)了其硬件、軟件實(shí)現(xiàn)“三化”：模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，包括數(shù)控機(jī)床的主軸部件，變速箱立柱、工作臺(tái)、刀架、刀庫(kù)等都可模塊化生產(chǎn)?？梢?jiàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是 關(guān)鍵。 進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。 對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)與修改。 MIT 小組初步設(shè)想了采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、分析，并開(kāi)發(fā)了交互式圖形處理系統(tǒng)、繪制出了工程圖，從而使 CAD 由試驗(yàn)階段過(guò)渡到了實(shí)施階段。 70 年代后期， CAD／ CAM 進(jìn)人初期實(shí)用階段。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 9 頁(yè) 共 30 頁(yè) 金屬材料主要指鑄鐵和鋼，它們都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同?；诣T鐵的抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、減振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，價(jià)格便宜，但其抗拉強(qiáng)度較鋼差。 鋼的類(lèi)型很多，按用途分，鋼可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊用途鋼。按化學(xué)成分鋼可分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼的性能主要取決于其含碳量。含碳量在 %~%的高碳鋼具有高的強(qiáng)度和剛性，通常用于制作普通的板彈簧、螺旋彈簧和鋼絲繩。每一種合金元素含量高于 5%或合金元素總含量高于 10%的稱(chēng)為高合金鋼。 用碳素鋼和合金鋼澆鑄而成的鑄件稱(chēng)為鑄鋼，通常用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大的零件，但鑄鋼的液態(tài)流動(dòng)性比鑄鐵差，且其收縮率的鑄鐵件大，故鑄鋼的壁厚常大于 10ｍｍ，其圓角和不同壁厚的過(guò)渡部分應(yīng)比鑄鐵件大。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 11 頁(yè) 共 30 頁(yè) （ 2） 零件的工作條件 在腐蝕介質(zhì)中工作的零件應(yīng)選用耐腐蝕材料，在高溫下工作的零件應(yīng)選耐熱材料，在濕熱環(huán)境下工作的零件，應(yīng)選防銹能力好的材料，如不銹鋼、銅合金等。 （ 4） 經(jīng)濟(jì)性 選擇零件材料時(shí)，當(dāng)用價(jià)格低廉的材料能滿足使用要求時(shí)，就不應(yīng)選擇價(jià)格高的材料，這對(duì)于大批量制造的零件尤為重要?？紤]材料的綜合性能及經(jīng)濟(jì)性，本課題所設(shè)計(jì)的齒輪的材料選用 45 鋼，齒面硬度 220～ 250HBS。 圖 33 非合金結(jié)構(gòu)鋼 Q235 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，具有良好的塑性和焊接性能，但強(qiáng)度較低，在機(jī)械制造中主要用于制造受力不大的普通機(jī)械零件，因此本課題所設(shè)計(jì)的調(diào)整環(huán)，選用 Q235A。因此，箱體的加工質(zhì)量對(duì)機(jī)器的精度、性能和壽命都有直接的影響。 5. 軸 圖 25 通過(guò)對(duì)材料的綜合性能及經(jīng)濟(jì)性的分析，本課題所設(shè)計(jì)的軸采用 45 鋼，因其在機(jī)構(gòu)中起傳遞作用，則需要有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 其他 熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。 軸類(lèi)零件的熱處理 鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 經(jīng)綜合考慮，本課題所設(shè)計(jì)的軸采用 45 鋼，因其在機(jī)構(gòu)中起傳遞作用，則需要有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。 夾具的選擇 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)首先采用各種通用夾具和機(jī)床附件，如卡盤(pán)、機(jī)床用平口虎鉗、分度頭等；對(duì)于大批和大量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率應(yīng)采用專(zhuān)用高效夾具；多品種中、小批量生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具。刀具的類(lèi)型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)符合加工要求。加工余量大，且加工面又不均勻時(shí)，刀具直徑要選得小些，否則當(dāng)粗加工時(shí)會(huì)因接刀刀痕過(guò)深而影響加工質(zhì)量。 鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀可以進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑削毛坯表面和用于孔的粗加工。锪窩除了可以解決毛坯表面鉆孔引正問(wèn)題外，還可以代替孔口倒角。 切削用量的選擇 對(duì)于高效率的金屬切削機(jī)床加工來(lái)說(shuō)，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類(lèi)比法確定切削用量。 在確定切削用量時(shí)，要 根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進(jìn)給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。單邊加工余量為 ，粗車(chē)取 ap＝ 1~2mm，精車(chē)取 ap＝。 粗車(chē)切削速度 vc＝ 122m/min，精車(chē)切削速度 vc＝ 146m/min。 粗車(chē)切削速度 vc＝ 109m/min。 c. 切槽工步 進(jìn)給量 取 f＝ 結(jié)合刀具推薦值切削速度為 vc ＝ 100m/min ， 計(jì) 算 機(jī) 床 主 軸 轉(zhuǎn) 速 為14461592r/min。 確定數(shù)控車(chē)削進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)，主要在于確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，精加工切削過(guò)程的進(jìn)給路 線基本上都是沿其零件設(shè)計(jì)圖確定的輪廓順序進(jìn)行的。 ② 力求切削進(jìn)給路線最短。 數(shù)控銑削加工中進(jìn)給路 線對(duì)零件的加工精度和表面質(zhì)量有直接的影響，因此，確定好進(jìn)給路線是保證銑削加工精度和表面質(zhì)量的工藝措施之一。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 20 頁(yè) 共 30 頁(yè) 根據(jù)以上分析，本課題所加工的軸上的鍵槽采用右圖所示的走刀方案。這些表面加工一般不易出現(xiàn)廢品，所以盡量安排在后面工序進(jìn)行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費(fèi)工時(shí)。 數(shù)控加工工藝卡片 單位 名 稱(chēng) 產(chǎn)品名稱(chēng)或代號(hào) 零件名稱(chēng) 零件圖號(hào) 典型軸 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱(chēng) 使用設(shè)備 車(chē)間 001 O1000 三爪卡盤(pán)和活動(dòng)頂尖 數(shù)控車(chē)床 數(shù)控中心 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格㎜ 主軸轉(zhuǎn)速r/mm 進(jìn)給速度 mm/min 背吃刀量 mm 備注 1 平端面 外圓刀 25 25 500 手動(dòng) 2 鉆中心孔 鉆頭 ?16 950 手動(dòng) 3 車(chē)內(nèi)孔 內(nèi)孔刀 25 25 700 200 自動(dòng) 4 攻螺紋 絲錐 ?6 1000 300 手 動(dòng) 5 車(chē)兩端外圓 外圓刀 25 25 800 220 自動(dòng) 6 銑削鍵槽 銑刀 25