小葫芦的数控车加工工艺设计及手动编程斯沃仿真含NX三维及CAD图
小葫芦的数控车加工工艺设计及手动编程斯沃仿真含NX三维及CAD图,葫芦,数控,加工,工艺,设计,手动,编程,仿真,nx,三维,cad
XXX数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称小葫芦共1页第1页材 料 牌 号45毛 坯 种 类型材毛坯外形尺寸30X80mm每毛坯件数每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 序设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件夹具量具1备料下料30130mm。金工锯床三爪卡盘游标卡尺2车夹住零件右边毛坯外圆,车左端外轮廓。金工数控车三爪卡盘游标卡尺工步1:车左端面端面至平整。工步2:粗车外圆各轮廓,预留0.5mm精加工余量。工步3:精车外圆各轮廓,至图纸尺寸要求。3车切断零件。金工数控车三爪卡盘游标卡尺4清洗去毛刺、清洗。金工钳工台5检检验。金工 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期 XX加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称小葫芦共2页第1页车间工序号工序名称材料牌号金工2车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数型材30X80mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车CK614011夹具编号夹具名称切削液1三爪卡盘乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1车左端面端面至平整。外圆车刀9501900.2112粗车外圆各轮廓,预留0.5mm精加工余量。外圆车刀11001100.10.513精车外圆各轮廓,至图纸尺寸要求。设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 XX加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称小葫芦共2页第2页车间工序号工序名称材料牌号金工3车45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数型材30X80mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车CK614011夹具编号夹具名称切削液1三爪卡盘乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1切断零件切槽刀10001000.10.51设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期摘 要随着科技的不断发展,数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。本设计通过对数控加工的工艺特点、加工零件工艺性等进行分析,选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程,充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计说明书以数控车床车削轴零件为例,根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床,制定加工方案,确定零件的加工顺序,各工序所用刀具,夹具和切削用量等,编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工出零件,并对零件自检数据进行分析,说明在加工过程中应注意的事项。关键词:工艺分析;刀具;切削用量;加工的程序1ABSTRACTWith the continuous development of science and technology, numerical control technology play an increasingly important role in the enterprise. Through the design process characteristics of NC machining, machining process analysis, choose the correct processing methods, design the reasonable process, give full play to the numerical control processing of high quality, high efficiency, low cost. The design specification of CNC lathe turning arc shaft parts as an example, according to the workpiece material, shape, the machining precision of the machine tool suitable for processing scheme, and determine the parts processing order, the tools used in each working procedure, fixture and cutting machining parts, written in accordance with the instructions procedures. Requirements will be processed parts, and parts of the self analysis of data to explain the process should pay attention to mattersKEYWORDS: Process analysis; cutting tools; cutting parameters;目 录摘 要1ABSTRACT2第一章 绪论31.1 数控加工技术国内外发展现状31.1.1我国数控技术发展现状31.1.2与国外的差距31.2 数控加工技术国内外现状41.3 本论文研究的目的与意义51.4 数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点51.5 数控加工工艺基本特点6第二章 零件的工艺分析72.1 零件的结构特点分析72.2 零件的技术要求分析72.3 零件的结构工艺性分析82.4 确定毛坯82.4.1毛坯类型82.4.2毛坯余量确定9第三章 零件的工艺规程设计103.1 表面加工方法的确定103.2 加工顺序的安排103.3 定位基准及装夹方式的选择103.4 制订工艺路线113.5选择加工设备机床123.6选择刀具123.7确定切削用量143.7.1、背吃刀量的确定143.7.2、切削用量的具体选择143.8数控加工工艺卡片拟订15第四章 零件的程序编制164.1 数控编程的定义及分类164.1.1 数控编程的分类164.1.2 编程方法的选择164.2 编程原点的确定164.3 数控车加工程序编写17第五章 零件的仿真加工195.1打开仿真软件选择机床195.2开机回参考点195.3安装工件205.4安装刀具205.5建立工件坐标系215.6 程序校验225.7 自动加工22设计小结24参考文献25致 谢26第一章 绪论1.1 数控加工技术国内外发展现状传统的机床延伸了人的体力,成为工作母机,而数控技术赋予机床一个大脑,使机床变得越来越“聪明”。数控技术已经从被动执行运动指令发展到能够“感知”机床的温度、振动、能耗等工况并加以调整和控制,在线测量工件尺寸、刀具破损和预测刀具寿命,以及防止刀具和运动部件干涉,甚至为操作者进行语音导航或发送短消息。数控机床具备智能化功能可以保证机床自动适应加工环境的变化,从而使机床操作更加便利,精度更加稳定,效率更加提升。数控系统的前瞻控制和轨迹平滑处理技术、位置与速度精确控制技术、工厂总线和网络技术显著提高了系统动态性能和控制精度,保证了数控机床的高速化、高精度和多轴联动的稳定性和可靠性。1.1.1我国数控技术发展现状近年来,我国数控加工技术发展迅速,国产数控车床已完全能满足国内市场需要。高性能的卧式车削中心和车铣复合中心,通过合资、引进技术和自主开发,某些产品已能满足部分国内高端用户要求。但是,卧式车铣复合加工中心、带Y轴或C轴的卧式车削中心、双主轴卧式车削中心和高精度卧式车削中心仍然主要依靠进口。1.1.2与国外的差距1 经营理念的差距国内某些企业的“市场导向”观念是短视的、狭隘的,仅仅局限于产品的销路好坏,简单地卖产品,所谓的售后服务就是修机床。以客户为中心、聚焦客户需求,提供解决方案,为客户创造价值,从产品竞争转向服务竞争还没有成为企业的核心经营理念。特别是对高端客户的需求,国内机床企业往往所供非所需,所需不能供。目前情况虽有所改善,但仍然没有从根本上改变。国内某些企业忽视技术集成的重要性,把自己局限在生产机床设备的范畴,没有认识到软、硬件集成会给客户带来创造价值的巨大潜力。国外领先的机床企业普遍将软、硬件集成作为产品结构调整的重要途径。例如,德马吉公司的Power Tool软件包,马扎克公司的Cyber Production管理系统,GF阿奇夏米尔公司的Smart Machine过程监控系统,西门子公司828D的ShopMill和Program Guide编程软件等。2 关键技术的差距与机床制造强国相较,我国数控机床在结构、技术水平、创新和研发能力等方面都还存在明显的差距。基础技术、关键技术和共性技术尚未完全掌握。聚焦客户需求,研发个性化的产品,开发专门化的数控机床,为用户提供全面解决方案的能力薄弱。特别是高性能数控系统和核心功能部件的发展滞后于主机,市场占有率很低,已成为制约我国数控机床产业发展的主要瓶颈。关键技术的差距最终反映在国产数控机床产品的可靠性和精度稳定性。即使数量较大的、我国能生产的、技术比较成熟的数控机床,如立式加工中心、中小规格卧式加工中心、数控车床等产品的市场由于可靠性和精度保持性等方面略逊一筹,外国公司也因而占有相当市场份额。3发展战略的差距国内企业在制定发展战略时往往是以开发某种产品成为主线,大多数是一种跟随和模仿外国领先企业产品的策略。有竞争力的企业应该将视线越过竞争对手而移向客户的隐现和潜在需求,跨越现有的竞争边界,从既定市场结构下的定位选择向改变市场结构转型,即“引导市场”。引导市场是一种积极主动的战略,其特征是以自主原创的新技术、新产品引导并满足市场不断发展的需求,提升客户的技术水平,为客户追求利润最大化,为自身开拓新的利润空间。它将改变市场的结构,向市场提供超前的新产品,引导客户认识新产品,使用新产品,受惠于新产品。1.2 数控加工技术国内外现状近年来,随着国防、航空、高铁、汽车和模具等重要装备制造行业需求量的大幅增长,我国数控机床也取得了快速发展。中国通过引进技术、消化吸收和科技攻关、开发自主版权数控系统两个阶段,已为数控机床的产业化奠定了良好的技术基础。数控机床新开发1300个品种,已有一定的覆盖面。新开发的国产数控机床产品大部分达到了八十年代的中期水平,部分达到国际九十年代水平,为国家重点建设提供了一批高水平的数控机床5。数控系统的开发与生产也取得了一定成果:目前已新开发出80个品种。数控系统是数控机床的核心技术,其品种多少与质量好坏直接影响到国产数控机床的发展。多年来,国外发达国家对向我进口高挡数控系统实行禁运政策。因此,自“七五”以来,国家一直把CNC系统的发展作为重中之重来支持,现已开发出具有中国版权的CNC系统,掌握了国外一直对中国封锁的一些关键技术,为中国数控系统的自行开发、生产奠定了基础。大部份数控机床配套产品已能生产,自我配套率超过60%。1.3 本论文研究的目的与意义数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大,对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分,通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。选这个题目的目的是它能体现出对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识,用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。经过这次设计,我初步具有了解数控编程以及加工知识,我们可以理解和处理的编程已经成为数控技术在现代制造系统中不可缺少的基本技术,应用程序编程和数控加工技术是制造业中越来越受欢迎的,并已成为现今制造技术的基础和重要组成部分。通过这样的设计可以使我们知道数控工艺编程更深入,目前发展中存在的问题和需要解决的问题。1.4 数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点数控加工工艺与传统加工工艺的设计过程和设计原理是相似的,但也有数控技术的特点是不同于传统的加工技术。由于计算机控制系统的数控机床和数控加工,使得数控加工具备自动化水平高、精度高、质地稳定、生成率高、周期短、装备使用费用高等特点。1.5 数控加工工艺基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同,但数控机床是自动进行加工,因而有如下特点:数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂,加工的精度高,加工的表面质量高,加工的内容较丰富。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点,这都无一例外的变成程序内容,正是由于这个特点,促使对加工程序正确性和合理性要求极高,不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。23第二章 零件的工艺分析2.1 零件的结构特点分析如图2.1所示零件图(若插图不清晰,详见附件CAD零件图),分析其加工工艺性。图2.1零件的二维平面图图2.1中所示的小葫芦零件主要由内外圆柱面、外锥面、圆弧等组成,从这些结构中更可以看出,该零件外轮廓形状复杂。2.2 零件的技术要求分析该零件的表面粗糙度要求较高,最高表面达到Ra3.2m。2.3 零件的结构工艺性分析该零件属于轴类零件,其结构主要由内外圆柱面、圆弧、倒角等特征组成,精度要求较高在普通车床上很难完成,需要在数控车床上进行加工,并且是数控车削加工中常见的形状特征。2.4 确定毛坯2.4.1毛坯类型毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯。(一)铸件 对形状较复杂的毛坯,一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造,对尺寸精度要求较高的小型铸件,可采用特种铸造,如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。(二)锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好,常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低,主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高,主要用于产量较大的中小型锻件。(三)型材型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法,又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大,精度较低,用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小,精度较高,主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。(四)焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工。(五)其它毛坯其它毛坯包括冲压件,粉末冶金件,冷挤件,塑料压制件等。2.4.2毛坯余量确定毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上,加减总加工余量得到毛坯尺寸,毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理,这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致,对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量:(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。根据该零件的图纸要求,由于零件并不是很长,因此可以直接采用型材毛坯(棒料),又零件的最大外圆为24.25mm,长度为49.13mm。长度方向要留有30mm的夹持量,确定该零件的毛坯尺寸为3080mm。第三章 零件的工艺规程设计3.1 表面加工方法的确定粗车精车切断。3.2 加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此,当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。切削加工工序的安排原则1)基准先行 选为精基准的表面,应先进行价格,以便为后续工序提供可靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等,都应安排在初始工序加工完成。2)先粗后精 各表面均应按照粗加工半精加工精加工的顺序依次进行,以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。3)先主后次 先加工主要表面(如定位基面、装配面、工作面),后加工次要表面(如自由表面、键槽、螺纹孔等),次要表面常穿插进行加工,一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。该零件的加工顺序应严格按照以上原则进行加工。3.3 定位基准及装夹方式的选择(1)定位基准的选择1)粗基准的选择:粗车时以外圆和两端面为粗基准,并加工出精基准2)精基准的选择:精加工时以粗加工时加工出的端面和外圆为基准。(2)装夹方式的选择夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程,同时要保证被加工工件的定位精度,并使装卸尽可能方便、快捷。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求:一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。1)在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的,能自动定心,一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力小,适用于装夹外形规则的中、小型工件。 2)在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件,为了保证每次装夹时的装夹精度,可用两顶尖。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3)用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住,另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全,能承受较大的切削力,安装刚性好,轴向定位基准,应用较广泛。 4)用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹,叫心轴装夹。这种方式比较安全,能承受较大的切削力,安装刚性好,轴向定位基准。根据零件的尺寸、精度要求和生产条件,选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘可以自动定心,夹持范围大,适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类中小型零件。图3.1三爪卡盘3.4 制订工艺路线最终确定零件的加工工序如下工序1:下料30130mm。工序2:夹住零件右边毛坯外圆,车左端外轮廓。工步1:车左端面端面至平整。工步2:粗车外圆各轮廓,预留0.5mm精加工余量。工步3:精车外圆各轮廓,至图纸尺寸要求。工序3:切断零件。工序4:去毛刺。工序5:检验。3.5选择加工设备机床分析零件图可知,本设计加工的零件特征包括:外圆、圆弧、圆锥,加工工序复杂。为减少换刀和对刀时间,保证良好精度和表面粗糙度要求,选择广州数控设备有限公司生产的CK61401000,该机床项目技术参数项目技术参数如下:床身上最大回转直径400mm卡盘直径250mm拖板上最大回转直径210mm主轴转速(机械)25-1600rpm变频300-2000rpmX轴最大行程250mm尾座套筒内孔锥度MT4Z轴最大行程1000mm尾座套筒移动量140mm最大加工长度800mm尾座套筒直径60mmX/Z轴快速进给速度5/10m/min刀位数4X/Z轴脉冲当量0.001mm刀方尺寸25mmx25mm定位精度0.01mm主电机功率5.5kw重复定位精度0.006mm机床外形尺寸(长宽高)2250mmx1200mmx1600mm主轴通孔直径46mm机床重量2000kg主轴内孔锥度MT3.6选择刀具与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要刚性好、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断屑和排屑性能好;同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。车削用刀具及其选择 数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。1)尖形车刀 尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成,如90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。2)圆弧形车刀 圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,应此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点:一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径,以免发生加工干涉;二是该半径不宜选择太小,否则不但制造困难,还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。3)成型车刀 成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中,常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀。通过以上分析,加工本零件选择标准刀具,以减少加工成品和提高加工效率。刀具的选择也是数控加工中重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加 工质量。编程时,选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。如下是对该零件工步顺序、刀具的选择。 该零件的数控加工中主要为车外圆、镗内孔、切槽、车螺纹,具体的刀具选择情况表3.1所示。表3.1 数控加工刀具卡片序号刀具名称刀具规格刀片材料加工表面1端面车刀(焊接式)90刀尖YT15车端面2外圆车刀(可转位)35刀尖YT15车外轮廓3外切槽刀宽度3mmYT15切断3.7确定切削用量3.7.1、背吃刀量的确定在机床功率容许的情况下,应尽量采选较大的背吃刀量,进给次数才会有所减少。当精度要求较高的零件时,半精车或精车的余量需要被留出,正常半精车的余量是0.5mm左右,精车余量在半精车之后,通常少于普通车削的余量,一般选取0.10.3mm。由于该零件精度要求相对要高,固必须至少有粗加工及精加工两种。通过表3.2来采选背吃刀量。表3.2 数控切削用量推荐表加工内容背吃刀量Ap/(mm)切削速度vc(mmin)进给量f/(mmr)粗加工23801200.20.5精加工0.10.51201500.10.2综合考虑粗车时背吃刀量选取1mm,留出精车余量为0.5mm,精车时背吃刀量为0.5mm。3.7.2、切削用量的具体选择主轴转速应根据零件上加工部位的直径,并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削学速度除了计算和查表选取外,还可以根据实践经验确定。主要根据允许的切削速度Vc(m/min)选取由公式n=来进行计算。式中Vc为切削速度;D为工件或刀具的直径(mm)1、 车外轮廓(1)粗车外圆轮廓粗车外圆时,选取Vc=60m/min,f=0.2mm/r,ap=1.5mm,粗加工时直径取值20mm。则:主轴转速:n =1000Vc/d =(100060)/(3.1420)r/min=955r/min取950r/min进给速度:F =fn =(0.2950)mm/min=190mm/min(2)精车外圆轮廓精车外圆时,选取Vc=70m/min,f=0.1mm/r,ap=0.5mm,粗加工时直径取值20mm。则:主轴转速:n =1000Vc/d =(100070)/(3.1420)r/min=1114r/min取1100r/min进给速度:F =fn =(0.11100)mm/min=110mm/min2、切断切槽时,选取Vc=50m/min,f=0.1mm/r,ap=0.5mm,加工时直径取15mm。则:主轴转速:n =1000Vc/d =(100050)/(3.1415)r/min=1061r/min取1000r/min进给速度:F =fn =(0.11000)mm/min=100mm/min3.8数控加工工艺卡片拟订详细工艺卡片见附件第四章 零件的程序编制4.1 数控编程的定义及分类4.1.1 数控编程的分类数控编程主要分为手工编程与自动编程。(1)手工编程是指,通过解析几何和代数运算等数学方法,人工进行刀具轨迹的运算,并用专门代码编织加工源程序,即所有编制加工程序的全过程(图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序校验)都是由手工来完成,这种方式比较简单,很容易掌握,适应性较大。适用与中等复杂程度程序、计算量不大的部件编程,对机床操作人员来讲必须掌握通用基本加工代码指令。(2)自动编程 对于曲线轮廓、三维曲面等复杂面部件,手工编程的计算能力有限甚至无法计算,一般采用计算机自动编程。自动编程的优点是效率高,正确性好。自动编程由计算机代替人完成复杂的坐标计算和书写程序单的工作,它可以解决许多手工编制无法完成的复杂部件编程难题,但其缺点是必须具备自动编程系统或自动编程软件,和生成的程序空刀太多,加工时间长,如果个人能力强则可以对生成的程序进行手工修改,以提高加工效率。目前为止最高效的自动编程方式是利用CAD/CAM软件进行部件的造型设计、工艺分析及加工编程。4.1.2 编程方法的选择该零件是数控车床加工的特征无复杂曲面、曲线,其结构比较规则,主要由直线等组成,可直接采用手工编程的方法进行编制。4.2 编程原点的确定在整个工件的加工过程中,数控机床的运动都是相对运动。当我们对好刀以后,机床就将对刀那一点定义为相对坐标的原点。在加工过程中,机床的动作是由数控装置来控制的,为了确定机床上的成形、运动和辅助运动,必须要建立一个坐标系来确定机床上运动的方向和距离,这个坐标系就称为机床坐标系。该零件属于轴对称零件,因此数控车加工时,可选择轴的端面中心为编程原点,加工时编程原点如下图红色标注处。图4.1 加工编程原点4.3 数控车加工程序编写程序解释说明O0001 程序号T0101;外圆车刀换1号刀,90端面车刀M03 S600;主轴正转,转速500r/minM08;切削液开G00 X32 Z0.5;快速走刀至粗车位置G01 X-1 F120;粗车端面Z2;G00 X32;Z0;快速走刀至精车位置M03 S650;主轴正转,转速800r/minG01 X-1 F70;精车端面Z2;G00 X100 Z200;快速走刀至换刀位置T0202;外圆车刀换1号刀,75外圆车刀M03 S600;主轴正转,转速为600G00 X32 Z2;快速运动至循环起点G71 U1 R1;建立外圆车削循环G71 P100 Q200 U0.3 W0.3 F120;给定循环起点和终点,给定精加工余量N100 G00 X0;快速走刀至切削起点G01 Z0 F120;靠近工件G03 X2.88 Z-1.1 R1.49;车圆弧G01 X5.35 Z-8.13车锥面G02 X9.76 Z-11.81 R6车圆弧G03 X13.91 Z-21.77 R7.9车圆弧G02 X16.38 Z-29.05 R6车圆弧G03 X9.64 Z-49.14 R12.12车圆弧N200 G00 X32;快速离开工件表面G00 X100 Z100返回换刀点T0303;换4号刀,切断刀M03 S1000;主轴正转,转速为1000G00 X35 Z2;快速运动至起点G01 Z-52.14 F100X-1 F50切槽X35退刀Z2退刀G00 X100 Z100;快速走刀至换刀位置M05;主轴停止M09;切削液关M30;程序结束第五章 零件的仿真加工5.1打开仿真软件选择机床打开数控仿真软件,进入主界面后,点选菜单栏 “选项/选择机床和系统”,进入选择机床对话框,选择“卧式车床”系统,则出现下图所示控制操作面板,它与真实机床操作面板几乎一模一样。图5.1机床5.2开机回参考点点按“系统电源”,点按并弹起急停按钮 ,则系统开机上电。点按“回零”按钮,再按 (+Z)和 (+X)按钮,各轴原点指示灯变亮,即回参考点。图5.2操作面板5.3安装工件首先在菜单栏中选择“工件操作/毛坯”,出现对话框,在该对话框中选择“新毛坯”,出现对毛坯与夹具设置话框,按照对话框提示设置毛坯参数,选择夹具后确定,出现毛坯列表对话框;在毛坯列表中选择某毛坯并点选“安装此毛坯/确定”,出现调整毛坯位置对话框, 调整好毛坯在夹具中的位置后关闭即可。此时观察视图区可以见到工件毛坯被安装到夹具上。图5.3毛坯设置5.4安装刀具在菜单栏中选择“机床操作/刀具管理”,出现所示刀具设置对话框,在此为所用各刀具选择刀具类型,设置刀具参数后确定。此时观察视图区可以见到各刀具“对号入座”,被安装到车床刀架上。图5.4添加刀具5.5建立工件坐标系假设工件坐标系原点建在工件右端面中心。打开主轴正转,选工作方式为手动,分别移动X轴Z轴,平端面、车外圆用试切法对刀。图5.5对刀切削端面后,刀具沿X方向退离工件后,点按偏置/设置键 ,再点软键“坐标系”,调出工件坐标系设定界面,将光标移到G54的“Z”之后,在命令行输入“0”,再点选软键“测量”,系统即可自动计算并显示出G54坐标系Z零点的机床坐标值。试切一段外圆,刀具沿Z方向退离工件后,在菜单栏选择“工具/选项/测量”,测量出毛坯的试切直径值。点选 键,在所示界面中,将光标移到G54的“X”之后,在命令行输入X的测量值,点软键“测量”,系统即可自动计算并显示出G54坐标系的X零点的机床坐标值。此时G54工件坐标系建立完毕,在程序中用G54调用该坐标系即可。图5.6操作页面5.6 程序校验点工作方式键为“自动” 、“机床锁住”,然后点按“循环启动”,则主轴旋转,进给运动锁住,坐标值动态显示。根据坐标值的变化情况检查刀具运动轨迹是否正确,据此修改程序。校验结束后解除“机床锁住”,确认程序无误可以进行下一步。5.7 自动加工编辑或上传NC程序,检查主轴转速和进给速度倍率旋钮无误后,点按“循环启动”按钮,机床开始自动加工。得到如下各图的仿真效果图。图5.7仿真加工设计小结本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术,从分析设计到计算、操作得到成品,同时本次选题提供了自主学习,自主选择,自主完成的机会。毕业设计有实践性,综合性,探索性,应用性等特点,通过对该零件的加工设计,使自己能够完成轴零件的仿真加工,对刀具路径有了更深一步的理解。这次毕业设计,给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。除了对编程的熟练掌握之外,还需要你掌握零件工艺方面的知识,对于夹具的选择,切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时,我们只有练习各功能键的作用,在编程时才得心应手。因此,我总结出一个结论“理论是指导实践的基础,只有不断在实践中总结验,并对先前的理论进行消化和创新,自己的水平会很快的提高”。本毕业的选题、设计内容、及设计的形成是在老师的悉心指导下完成的。在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血,因此,在论文完成之际,特向我尊敬的老师表示衷心的感谢。通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路,为今后的工作打下了基础,在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情。参考文献1 赵长旭. 数控加工工艺. 西安:西安电子科技大学出版社,2017.92 王甫茂. 机械制造基础. 上海:上海交通大学出版社,2015.3 吕思科. 机械制图. 北京:北京理工大学出版社,2017.74 艾兴. 切削用量简明手册. 北京:机械工业出版社,2017.95 顾京.数控加工编程与操作.北京:高等教育出版社,2013.96 孙已德.机床夹具图册.北京:机械工业出版社,20117 李洪.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,20108 马贤智.机械加工余量与公差手册.北京:中国标准出版社,20149 上海金属切削技术协会.金属切削手册.上海:上海科学技术出版社,201410 周永强.高等学校毕业设计指导.北京:中国建材工业出版社,201211 刘文剑,曹天河,赵维.夹具工程师手册.哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,201412 余光国,马俊,张兴发.机床夹具设计.重庆:重庆大学出版社,201513 李庆寿.机械制造工艺装备设计适用手册.银州:宁夏人民出版社,201114 廖念钊,莫雨松,李硕根.互换性与技术测量.中国计量出版社,201015 王光斗,王春福.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社,201016 乐兑谦.金属切削刀具.机械工业出版社,201517 许晓旸.专用机床设备设计.重庆:重庆大学出版社,201325致 谢经过一个多月的研究分析,我的毕业设计终于完成。作为一名数控专业的毕业生,由于本专业的特殊性,在设计过程中,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有指导的指导,以及身边朋友们的帮助,想靠一己之力完成此次设计是相当困难的。首先,向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。从最初的选题到中后期修改,再到最后定稿,指导一直给我提供了许多宝贵的建议。老师严肃的工作态度、谨的治学精神、益求精的工作作风、深地感染和激励了我。除了敬佩老师的专业水平外,其朴实无华、平易近人的人格魅力更对我影响深远,不仅使我树立了远大的学术目标、掌握基本的研究方法,还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。其次,要感谢学院所有教导老师,你们教会我的不仅仅是专业知识,更多的是对待学习、对待生活的态度,乃至做人的道理。最后,我要感谢这一路上给过我帮助的那些认识乃至不认识的朋友们,因为你们的鼓励和支持,我的毕业设计才得以顺利完成。感谢你们,在我最需要帮助和鼓励的时候,给与我的一切,我永远不会忘记我们一起奋斗过的日日夜夜,此时此刻,就让一切在记忆中封存。
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