南京工程学院毕业设计作者：张赛健学号：07系部：机械制造系专业：数控技术与机械加工题目：酒杯与葫芦的设计及加工指导者：王磊评阅者：年月南京毕业设计说明书摘要目录第一章前言 (4)第二章零件图的分析2.1.1、心轴二维图的绘制 (5)2．1.2、心轴实体图生成 (6)2.2、零件的结构及其工艺性分析 (7)第三章毛坯的选择3.1、选择毛坯时考虑的因素 (8)3.2、毛坯种类的选择 (9)3.3、心轴毛坯的结构形状与外形尺寸的选择 (9)第四章加工心轴时定位与夹紧方式的选择4.1心轴定位基准的选择 (9)4.2、心轴的设计基准 (10)4.3、心轴的工艺基准 (10)4.4、心轴的定位方法 (10)4.5、定位误差的产生、计算 (11)第五章拟定机械加工工艺路线5.1、加工方法的确定 (11)5.2、机床与工艺设备的选择 (12)5.3、切削用量的选择 (14)第六章完成心轴的加工6.1、心轴的切削加工 (15)6.2、加工程序 (15)6.3、工艺卡片 (17)第七章小结 (21)致谢 (22)参考文献 (22)第一章前言数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。
它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。
具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。
数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。
立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。
卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。
卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。
1)经济型数控车床：采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。
成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。
(2)普通数控车床：根据车削加工要求在结构上进行专门设计，配备通用数控系统而形成的数控车床。
数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。
这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。
车削中心(3)车削加工中心：在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。
由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。
第二章零件图的分析2.1.1 酒杯造型酒杯二维图（技术要求：未注倒角C0.5）酒杯实体图2.1.2 葫芦造型葫芦二维图（技术要求：未注倒角C1）葫芦实体图2.2零件的结构及其工艺性分析：1．酒杯零件主要由直线、圆弧及曲线组成。
酒杯零件属于薄壁、细长的悬伸件。
自身结构刚性差，易产生振动变形；承受切削和加紧能力差，易引起热变形。
所以在切削过程中，必须采取适当的措施，如正确选择刀具和切削余量，合理安排加工工序，以减小和补偿形变，保证加工精度。
酒杯零件的加工,可按先进行零件内表面的粗、精车加工,后进行外轮廓的粗、精车加工的方式进行切削加工。
加工时,相关参数的选择,直接关系零件的加工质量。
主要参数有主轴转数、进给速率、刀具切入时的S进给速率、步距宽度和切削深度等精度及技术要求分析：通过以上对零件的分析，初步确定酒杯的加工方案：机床采用CYNC-400TA 数控车床，系统为FANUC Series oi Mate-TC。
刀具选择：外圆车刀、30°成形车刀、内孔车刀、切槽刀及中心钻、Ф20mm钻头。
夹具为三爪自定心卡盘。
加工工序为先进行零件内表面的粗、精车加工，后进行外轮廓的粗、精车加工。
进给路线采用G00快速引刀，G01切点切入。
内表面加工结束采用轴－径向退刀，避免撞刀；编程选择手工编程。
2．葫芦零件主要由直线，圆弧组成。
考虑到加工所使用的数控车床没有曲线插补功能，所以设计时酒杯杯身的曲线部分采用圆弧相切的方式连接而成，各切点坐标已知。
零件中各节点的坐标都已知，便于手工编程。
葫芦零件的加工可按外轮廓的粗、精车加工的方式进行切削加工。
加工时,相关参数的选择,直接关系零件的加工质量。
主要参数有主轴转数、进给速率、刀具切入时的S 进给速率、步距宽度和切削深度等精度及技术要求分析：通过以上对零件的分析，初步确定葫芦的加工方案：刀具选择：外圆车刀、30°成形车刀、切槽刀。
夹具为三爪自定心卡盘。
加工工序为外轮廓的粗、精车加工。
进给路线采用G00快速引刀，G01切点切入。
退刀注意工件的碰撞。
第三章毛坯的选择3.1选择毛坯时的考虑因素1）、零件加工的工艺性能及心轴加工对材料组织和性能的要求;2）、零件的结构形状与外形尺寸;3）、零件的生产纲领；4）、现有加工生产条件3.2毛坯种类的选择毛坯的种类分为四种，铸件、锻件、焊接件和型材。
上述零件为形状简单，精度要求高，加工余量小，并且为单件小批生产、生产周期短的小型零件。
综合考虑，应选择型材作为加工零件的毛坯。
3.3心轴毛坯的结构形状与外形尺寸的选择为了尽量减少零件的机械加工切除量、劳动量和生产费用，节约能源与金属材料，我们可以选择一种与该心轴零件的外形尺寸相接近的毛坯，从上面的零件图中我们可以看出，酒杯可以选择Ф60的圆钢做毛坯。
因该工件最后要切断，所以毛坯要长一点，毛坯长度尺寸为130mm。
葫芦可以选择Ф50的圆钢做毛坯，该工件同样要进行切断，所以选择毛坯长度为120 mm。
综上：酒杯毛坯为Ф60×130mm的棒料。
葫芦毛坯为Ф50×120mm的棒料第四章加工心轴时定位与夹紧方式的选择4.1 心轴定位基准的选择：粗基准选择原则：（1）为了保证加工表面与不加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面作为定位基准;（2）粗基准的选择应使各加工表面的余量合理分配；（3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次；（4）用作粗基准的表面应平整、光洁，要避开锻造飞翅和铸造浇冒口、分型面等缺陷，以保证定位准确，夹紧可靠；从加工酒杯选择的毛坯来看，该毛坯结构简单，加工可在车床上利用三爪自定心卡盘装夹外圆后来加工，因而粗基准可以选择毛坯的左端外圆面或毛坯的右端外圆面，由酒杯的零件图可看出，左端的加工量较小，而右端的加工量相对较多，容易产生较大的误差，为了尽量减少误差，可以选择左端外圆为粗基准。
而葫芦同样以上面的原则来定位。
精基准选择原则：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则4.2心轴的设计基准：酒杯和葫芦的设计基准为心轴的左端面。
4.3心轴的工艺基准：酒杯和葫芦的工艺基准为心轴的左端面。
4.4心轴的定位方法：三爪卡盘定位。
零件为简单的轴类零件，加工面为外圆、端面、倒角，零件只在x，z二个方向上有加工精度要求，根据定位的基本原理可知，零件的毛坯在机床上用三爪卡盘定位时应限制5个自由度，即沿x，y轴方向上的移动和绕x，y轴转动的4个自由度和沿z轴方向移动的一个自由度。
1）、限制x轴方向上的移动是为了减小心轴加工时，在切削力的作用下，由于心轴的定位基准面与三爪卡盘的限位基准面不重合而产生的基准位移误差；2）、限制x轴方向上的转动是为了减小心轴在车外圆面时，在切削力的作用下，各个外圆面之间的同轴度误差；3）、限制z轴方向上的移动是为了减小心轴在车削时，由于心轴左右移动而产生的长度方向上的尺寸精度误差；4）、限制y轴方向上的移动是为了减小心轴在车削时，由于心轴上下移动而产生的圆度误差和同轴度误差；5）、限制y轴方向上的转动是为了减小心轴在车削时，由于心轴绕y轴转动而产生的同轴度误差；零件加工时用安装在数控车床上的机用三爪卡盘装夹，装夹时，毛坯的表面应与三爪卡盘的内爪面贴合，利用三爪卡盘的自定心特性定位，由此可知，毛坯的定位方式为：三爪卡盘限制毛坯的4个自由度，共限制工件的5个自由度。
4.5心轴定位误差的产生：该心轴的定位误差是由基准不重合误差和基准位移误差两部分组成的。
基准不重合误差是由于心轴的定位基准与设计基准不重合而产生的。
零件的设计基准和定位基准均为左端面，因此，上述零件的定位误差主要为基准位移误差。
产生误差的原因是由于心轴在夹具中定位时，心轴的定位基准面与三爪卡盘的限位基准面的制造公差和间隙配合的影响，导致定位基准与限位基准不能重合，从而使心轴的位置发生改变，给加工尺寸造成误差。
第五章拟定机械加工工艺路线5.1 加工方法的确定工艺参数工艺参数5.2机床与工艺设备的选择：加工机床的选用：根据心轴的加工精度和加工要求，以及现有的加工设备，可以选择FANUC系统的数控车床；加工内容机床铣削端面数控车床粗车数控车床半精车数控车床精车数控车床数控车刀的选择：根据零件的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度、表面粗糙度、生产率和经济性等因素，可以选择标准刀具。
加工中使用刀具夹具的选择：由于加工对象为轴类零件，加工时选三爪卡盘作夹具。
三爪卡盘量具、检具和量仪的选择：加工对象属于单件小批生产，可以采用游标卡尺和千分尺作量具。
游标卡尺千分尺5.3 切削用量的选择：1、切削速度的选择：在车削过程中，车刀在使用过程中发生磨损快慢主要取决于车削速度，为了保证车刀耐用度和使用寿命的要求，在车削时所用的车削速度不得超过其允许的最高车削速度。
在心轴精加工时，为了提高加工质量，应使用较高的车削速度，但应低于刀具允许的最高速度Vcmax。
由于大多数车床的主运动都是由机床主轴旋转完成的，因此，车削速度的确定实际上就是主轴转速的确定，即 n=1000vc/лdn------主轴转速，r/min;vc------切削速度，m/min;d-------回转体的直径，mm即车刀的切削速度为600=1000vc/3.14×40 vc=75.36mm/min=1.256mm/min; 由于车削该心轴所用刀具为硬质合金刀具，查表可得切削速度取120m/min2、背吃刀量的选择：背吃刀量的选择可根据切削速度来选择，在该心轴零件的粗加工阶段中，在机床刚度、功率和刀具强度以及切削速度允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数，提高效率。