轴零件的数控车加工工艺设计与编程含三维及CAD图
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轴零件的加工工艺设计摘 要本次设计内容介绍了数控加工的特点与发展、加工工艺分析、数控加工程序、数控加工仿真的编制。并通过较复杂零件的实例详细地介绍了数控加工工艺的分析方法、数控编程,本文主要适用法拉克的具体操作为基础,阐述零件从制订数控加工方案、刀具选择、程序编制、走刀路线、对刀、自动加工的全过程,穿插实际应用的经验和策略,强调实例的可参考型号和可操纵性,也强化了对实际操作的现场意识,对培养个人动手动脑以及对较丰富加工工艺知识有了很好的温习。 本课题来源于生产,是对所学知识的应用,它包括了3年所学的全部知识,在数控专业上具有代表性,而且提高了综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试,零件的加工运用到了所学的AutoCAD、 Pro/E、机床操作、子程序、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列的内容。这将所学到的理论知识充分运用到了实际加工中,切实做到了理论与实践的有机结合。关键词:数控车削;数控加工;工艺分析 目 录1 绪论52 零件图纸分析52.1 读图62.2 零件图分析62.3 零件结构工艺分析72.4 数控加工内容要求83 工装的选择103.1 机床的选择103.2 工具、量具的选择104 零件加工工艺方案134.1 毛坯选择134.2 定位基准的选择134.3 装夹方案134.3.1 夹具选择144.3.2 装夹方案的确定154.4 加工方案154.5 加工顺序的安排165 切削用量的选择175.1 确定背吃刀量175.2 确定主轴转速175.3 确定进给速度176 切削液的选择217 工艺文件的制作227.1 工艺过程卡227.2 工序卡227.3 走刀轨迹分析247.4 刀具选择288 零件程序的生成309 实体仿真349.1 CAXA数控车仿真349.2 宇龙仿真35总 结36致 谢37参考文献3840 1 绪 论数控加工就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床,用来控制机床的计算机不管是专用计算机,还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。在数控机床上加工零件与在普通机床上加工零件,其加工方法并无多大差异,但是在机床的运动控制上却有很大的区别。在普通机床加工时,机床的运动受控于操作工人。如机床的开启、主轴转速的变换、走刀路径、运动部件的位移量,以及机床的停止等都是依靠操作工人来控制的。在数控机床上加工零件时,机床的运动和辅助动作的实现均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式编制的。编写加工指令的过程就称为编程。所谓编程,就是把加工零件的工艺过程、工参数、运动要求用数字指令形式记录在介质上,并输入数控系统。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运动或终断信息来控制机床的各种运动。当零件的加工程序结束时,机床便会自动停止。任何一种数控机床,在其数控系统中若没有输入程序指令,数控机床不能工作。要提高加工效率,首先必须提高切削和进给速度,同时,还要缩短加工时间;要确保加工质量,必须提高机床部件运动轨迹的精度,而可靠性则是上述目标的基本保证。为此,必须要有高性能的数控装置作保证。2 零件图纸分析2.1 读图一般来说,图纸及其技术条件,是生产制造对象的技术要求。在技术图纸中应包括:构形要有必要的投影、剖视或剖面等,必须使零件或构件定形。另外,还须有确定构形大小的全部尺寸。这里除了要求设计的技术图纸按国家和企业相关的标准和规范绘制图纸以外,还要求合理地选择视图、投影、剖视、剖面、局部、向视图等手段,清楚明了的表示构形的形状和特征要求。技术要求有关尺寸、形状和位置关系允许的偏差,表面粗糙度以及某些特殊的技术要求。材料有关材料的牌号、毛坯类型、热处理方法及检验等级、表面保护要求和材料的无损探伤等要求。另外,所有不能用图形和符号表示的要求和说明,一般可以用文字写在图纸的技术说明或技术要求栏目中。读图必须看清图纸个尺寸及要求,尺寸是否完整,是否存在缺尺寸,或者尺寸冲突等因素,仔细阅读尺寸公差,明确零件的加工难点在什么部位,必须阅读技术要求,对于未明确的公差需要查阅相关国家标准。2.2 零件图分析根据零件图分析,本零件设计的主要形体为回转体零件,可以直接选择直径50*155棒料为毛坯调制后进行加工。图纸具体要求如下图:。 图2-2 轴零件2.3 零件结构工艺分析零件的结构工艺性,是指零件的形状、尺寸是否符合对质量、生产率高的要求。它是评价零件结构设计优劣的重要指标。零件的结构工艺性:在保证零件使用性能的前提下,制造该零件的可行性和经济性。在产品设计的工艺性要求中,应注意企业现有的技术能力、加工手段和设备条件以及产品生产类型(试制、单件、小批量、大批量)等因素,对图纸中构形的优化,精度及表面粗糙度的确定,材料及毛坯的选择进行工艺成本的分析,在确保产品质量和功能特性的基础上,尽可能采用模块化、通用化、标准化的设计,以降低生产制造成本,提高生产效率。同时,还应注意产品加工工艺性的分析。提高构形的设计工艺性,可以大大提高机械加工的质量、生产率和经济性。简化外形尺寸及加工表面,使各部分形状的统一及标准化,使形状能适应高生产率的加工方法等,另外,需要提高尺寸及精度方面的设计工艺性。合理地选择设计基准和尺寸系统,确定合适的精度及粗糙度要求。因此,对图纸进行工艺性审查时,应做到:从构形的工艺性方面考虑,尽量满足统一化与规格化,使工具、刃具、量具能采用标准通用的规格,方便生产。注意留出与加工相关的工艺尺寸和部位,如轴上的转接圆弧半径、空刀槽、越程槽、退刀槽等。零件的外形要便于加工,便于提高生产率。尽量减少加工的安装次数,便于多件加工并提高零件的结构刚强度,使加工时能采用较大的用量等。从设计基准和尺寸系统的工艺性方面考虑,在零件图上,位置尺寸的尺寸系统与设计基准的选择有关,主要尺寸的标注要考虑工作性能的要求,尺寸系统应和加工相适应,避免多尺寸保证而造成尺寸换算。2.4 数控加工内容要求数控加工,也称之为NC(Numerical Control)加工,是以数值与符号构成的信息,控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点:一是可以极大地提高精度,包括加工质量精度及加工时间误差精度;二是加工质量的重复性,可以稳定加工质量,保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点:1) 提高生产效率;2) 提高加工精度并且保持加工质量;3) 可以减少工装卡具;4) 缩短加工周期,提高生产效率;5) 容易进行加工过程管理;6) 可以减少检查工作量;7) 可以降低废、次品率;8) 容易实现操作过程的自动化,一个人可以操作多台机床;9) 机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;10) 可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件; 此零件由外圆柱面、圆弧面、球形以组成,由于形状比较复杂,又必须掉头装夹,故而增加了加工难度。为了保证加工精度,在数控加工时,对所要加工的内容要求的充分了解有利于数控加工的顺利进行。面是该零件的加工内容要求:(1)粗车右端面; (2)粗车右端外圆;(3)精车右端的外圆;(4)切槽;(5)车螺纹;(6)掉头装夹,平左端面(7)粗车外圆;(8)精外圆。3 工装的选择3.1 机床的选择选择加工机床,首先要保证加工零件的技术要求,能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率,降低生产成本。选择加工机床一般要考虑到机床的结构、载重、功率、行程和精度。还应依据加工零件的材料状态、技术状态要求和工艺复杂程度,选用适宜、经济的数控机床,综合考虑以下因素的影响。(1)机床的类别(车、铣、加工中心等)、规格(行程范围)、性能(加工材料)。(2)数控机床的主轴功率、扭矩、转速范围,刀具以及刀具系统的配置情况。(3)数控机床的定位精度和重复定位精度。(4)零件的定位基准和装夹方式。(5)机床坐标系和坐标轴的联动情况。(6)控制系统的刀具参数设置,包括机床的对刀、刀具补偿以及ATC等相关的功能根据上述原则,所以选择机床为CAK1626普通型数控机床,数控系统是FANUC 0i。其该数控机床的主要参数见表3.2 工具、量具的选择加工零件图所选用加工工具、量具见表3-2。表3-2 工具、量具的选择序号名称规格精度/mm数量1游标卡尺0150mm0.0213外径千分尺1001250.0114半径规R5R14.50.515螺纹通止规M2416计算器函数计算器17其他辅助工具标注垫铁若干、油石等其他铣工常用工具4 零件加工工艺方案4.1 毛坯选择毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比较重要大的阶段,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难易,工序数量的多少有直接影响,因此,合理选择毛坯在生产占相当重要的位置,同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用,材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性,毛坯的制造方法主要有以下几种:1、锻造2、铸造3、型 材4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料,推荐用型材或锻件,但从经济方面着想,如用型材的棒料,加工余量太大,这样不仅浪费材料,而且还增加机床,刀具及能源等消耗。 45号常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具有较高的强度和较好的切削加工性,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性,材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊,不太适合于气焊。焊前需预热,焊后应进行去应力退火。正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。该钢经调质处理后,其综合力学性能要优化于其他中碳结构钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为1217mm,水淬时有开裂倾向。当直径大于80mm时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性,而大型零件,则以正火处理为宜,所以,此钢通常在调质或正火状态下使用。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,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。4.2 定位基准的选择定位基准的选择 选择工件的定位基准,实际上是确定工件的定位基准面。根据选定的基面加工与否,又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中,只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准,这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准,则称为精基准。在选择定位基准时。这种基准称为粗基准。用于加工过的表面作为定位基准,则称为精基准。在选择定位基准时,是从保证精度要求出发的,因此分析定位基准选择的顺序就应为精基准到粗基准。1. 粗基准的选择选择的原则是:(1) 非加工表面原则 (2) 加工余量最小原则 (3) 重要表面原则(4) 不重复原则 (5)便于装夹原则。2. 精基准的选择选择的原则是:(1) 基准重合原则 (2) 基准统一原则 (3) 自为原则 (4) 互为基准原则 (5) 便于装夹原则、根据以上选择的原则,我们就可以选择端面的中心孔作为精基准。 由于该零件存在二次装夹,中间存在一次基准的转换,粗基准直接选择毛坯外圆,使用三爪卡盘夹持毛坯外圆,加工零件右端,后掉头装夹夹持右端凸台以此基准为精基准加工工件的左端面。4.3 装夹方案4.3.1 夹具选择 夹具是加工时用来迅速紧固工件,使机床、刀具、工件保持正确相对位置的工艺装置。也就是说工装夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展 数控车床加工中还有其他相应的夹具,它们主要分为两大类,即用于轴类工件的夹具和用于盘类工件的夹具。 (1)用于轴类零件的夹具 用于轴类工件的夹具有自动夹紧拨动卡盘、拨齿顶尖、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。数控车床加工轴类零件时,坯件装夹在主轴顶尖和尾座顶尖之间,由主轴上的拨盘或拨齿顶尖带动旋转。这类夹具在粗车时可以传递足够大的转距,以适应于主轴的高速旋转车削。 (2)用于盘类零件的夹具 用于盘类零件的夹具主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。这类夹具适用于无尾座的卡盘式数控车床上。 此零件为轴类零件,因此必须选择轴类零件夹具。4.3.2 装夹方案的确定 工件在开始加工前,首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置,这个过程称为定位。为了使定位好的工件不致于在切削力的作用下发生位移,使其在加工过程始终保持正确的位置,还需将工件压紧夹牢,这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。轴类工件的装夹方法1) 三爪自定心卡盘(俗称三爪卡盘)装夹特点: 自定心卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力没有单动卡盘大,用途: 适用于装夹外形规则的中、小型工件。2) 四爪单动卡盘(俗称四爪卡盘)装夹特点: 单动卡盘找正比较费时,但夹紧力较大。用途: 适用于装夹大型或形状不规则的工件。3) 一顶一夹装夹特点: 为了防止由于进给力的作用而使工件产生轴向位移,可在主轴前端锥孔 内安装一限位支撑,也可利用工件的台阶进行限位.用途: 这种方法装夹安全可靠,能承受较大的进给力,应用广泛。4) 用两顶尖装夹特点: 两顶尖装夹工件方便,不需找正,定位精度高。但比一夹一顶装夹的刚度低,影响 了切削用量的提高。用途: 较长的或必须经过多次装夹后才能加工好的工件,或工序较多,在车削后还要铣削或磨削的工件。该零件为单件下批量生产应选用通用夹具,夹紧棒料,有利于零件的加工,该零件属于棒料类零件,形状较简单、尺寸较小、所以只需选择三爪自定心卡盘即可。4.4 加工方案加工方案又称工艺方案,而对具体零件制定加工方案时,应该进行具体分析和区别对待,灵活处理。这样,才能使所制定加工方案合理,达到质量优、效率高和成本低目。方案一:下料粗车右端面精车右端粗车右端外圆精车右端外圆切螺纹退刀槽车螺纹掉头装夹平端面粗车左侧外圆精车左侧外圆。方案二:料粗车左端面精车左端粗车左端外圆精车端外圆掉头装夹粗车右端面精车右端粗车右端外圆精车右端外圆切螺纹退刀槽车螺纹综上所述,考虑到方案2 在掉头装夹后由于夹持直径过小,悬升太长,导致工件刚性减弱,可能会出现振刀现象,经过两种方案的对比,选择方案一为加工方案。4.5 加工顺序的安排加工路线是否合理,决定了零件的加工质量与生产效率。在确定加工路线时,应综合考虑在保证加工精度的前提下,应尽可能的缩短加工工艺路线。所以数控加工工艺路线应遵循以下原则:1) 加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度。2) 尽量减少进、退刀时间和其它辅助时间,尽量使加工路线最短。3) 进、退刀位置应选在不大重要的位置,并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀,避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。4) 先基准面后其它 应首先安排被选作精基准的表面的加工,再以加工出的精基准为定位基准,安排其它表面的加工。5) 先粗后精 这是指先安排各表面粗加工,后安排精加工。6) 先主后次 主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。7) 先面后孔5 切削用量的选择数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n或切削速度vc(用于恒线速度切削)、进给速度vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。(1)切削用量的选择原则 粗车时,应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap,其次根据机床动力和刚性的限制条件,选取尽可能大的进给量f,最后根据刀具耐用度要求,确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少,增大进给量f有利于断屑。(2)精车时,对加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础土尽量提高生产率。因此,精车时应选用较小(但不能太小)的背吃刀量和进给量,并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数,以尽可能提高切削速度。5.1 确定背吃刀量 粗加工时,除留下精加工余量外,一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小,可一次切除。在中等功率机床上,粗加工的背吃刀量可达810mm;半精加工的背吃刀量取0.55mm;精加工的背吃刀量取0.21.5mm。5.2 确定主轴转速切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中,也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时,宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时,宜选用较高的切削速度。切削速度vc确定后,可根据刀具或工件直径(D)按公式 n=l000vc/D 来确定主轴转速n(r/min)。表2-2 硬质合金刀具切削用量推荐表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度mm/min进给量(mm/r)被吃刀量mm切削速度mm/min)进给量(mm/r)被吃刀量mm硬质合金或涂层硬质合金碳钢2200.232600.10.4低合金钢1800.20.2332202200.10.10.4高合金钢1200.231600.10.4铸铁800.20.2331401400.10.10.4不锈钢800.221200.10.2钛合金400.30.21.51.560600.10.10.4灰铸铁1200.30.3221501500.150.150.5球墨铸铁1000.20.321201200.150.150.5铝合金 16000.21.516000.10.5 表2-3 常用切削用量推荐表工件材料加工内容背吃刀量apmm切削速度vcmmin-1进给量f/mmr-l刀具材料碳素钢b600MPa粗加工5-760800.20.4YT类粗加工2-3801200.20.4精加工2-61201500.10.2碳素钢b600MPa钻中心孔500800rmin-1W18Cr4V钻孔25300.10.2切断(宽度5mm)701100.10.2YT类铸铁HBS200粗加工50700.20.4YG类精加工701000.10.2切断(宽度5mm)50700.10.2通过图与表的结合我们最终确定:车削端面:背吃刀量ap:粗加工为5mm,精加工为0.2mm进给量f:粗加工为0.3mmr;精车0.1mmr主轴转速n=500r/min车削外圆:背吃刀量ap:粗加工为5mm,精加工为0.2mm进给量f:粗加工为0.3mmr;精车0.1mmr主轴转速n=800r/min车削螺纹:背吃刀量ap:第一刀0.5mm接着逐级递减0.2mm进给量f=0.6mm主轴转速n=450r/min5.3 确定进给速度 给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制,确定进给速度的原则:a. 当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。b. 在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在2050mm/min,范围内选取。c. 当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在2050mm/min范围内选取。d. 刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。 轴:切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度,材料,刀具的材料和刀具的耐用度等因素: 式中:切削速度,单位为mm/min;刀具的直径或工件的直径,单位为mm。参数、都由实验确定,也可参考有关切削用量手册选用。车直线和圆弧轮廓时。通过查表和计算以及零件分析确定其粗车切削速度 =100mm/min,精车的切削速度=123mm/min。综上可以得出(机床有的或较接近的转速取百位近似值)详见表5-3。表5-3 切削参数表刀具格式车削背吃刀量mm进给速度mm/min主轴转速r/min外圆车刀粗车1.5100800精车0.51201300切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整,以获得最佳切削状态。6 切削液的选择切削液(cuttingfluid,coolant)是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成,同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病,对车床漆也无不良影响,适用于黑色金属的切削及磨加工,属当前最领先的磨削产品。切削液各项指标均优于皂化油,它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点,并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点通过查表,将常用三种切削液列表,如下表6-1:表6-1 常用冷却液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、复合油润滑从工件材料上看,45钢不适于用水溶液,而从经济成本角度来参考,乳化液较切削油而言,成本较低,但同样能满足刀具和加工的需求。故,综合上述条件考虑,我最终选择的切削液为:乳化液。它在加工过程中的主要作用是:冷却、润滑和清洗。切削有色金属和铜、铝合金时,为了得到较高的表面质量和精度,可采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的加工选用乳化液。7 工艺文件的制作7.1 工艺过程卡对零件的加工制定重要工艺过程,如表7-2是车削件圆形轴的加工工艺过程卡。表7-2 车削件加工工艺卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号图2-3产品名称“轴零件零件名称轴材料牌号45毛坯种类45钢毛坯外形尺寸65mm30mm工序号工序名称工序内容设备工艺装备10备料下一尺寸为直径50mm150mm的棒料锯床20车削1粗、精车零件右端,切槽,车螺纹数控车床三爪卡盘30车削2粗、精车零件左端40钳工去毛刺锉刀检验测量各部分尺寸、形状精度检测游标卡尺编制审核共一页第一页7.2 工序卡用来具体指导工人加工的工艺文件,卡片上有工步内容、刀具型号、切削用量等加工过程中所需要的参数,多用于大批量生产和成批生产中的重要零件。通过工序卡可清楚明了的得知该零件的花形底座及轴的工步内容及加工顺序。以下是该零件的数控加工工序卡片,表7-4是圆形轴类的数控加工工序卡片。表7-4 圆形轴数控加工工序卡数控加工工序卡片产品型号零件图号图2-2产品名称“轴零件零件名称轴毛坯外形尺寸65mm30mm工序号20材料牌号45毛坯种类45每台件数1设备名称设备型号CK6132夹具名称三爪卡盘切削液乳化液工步号工步内容工艺设备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量mm/r切削深度mm进给次数1粗车右端面,保留0.5mm的余量三爪卡盘8001000.12212精车右端面,达到加工要求三爪卡盘13001200.10.513粗车右端外圆,保留0.5mm的余量三爪卡盘8001000.12214精车右端外圆三爪卡盘13001200.10.515切槽三爪卡盘8001000.12216车螺纹三爪卡盘13001200.10.51编制审核共一页第一页数控加工工序卡片产品型号零件图号图2-2产品名称“轴零件零件名称轴毛坯外形尺寸65mm30mm工序号20材料牌号45毛坯种类45每台件数1设备名称设备型号CK6132夹具名称三爪卡盘切削液乳化液工步号工步内容工艺设备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量mm/r切削深度mm进给次数1粗车左端面,保留0.5mm的余量三爪卡盘8001000.12212精车左端面,达到加工要求三爪卡盘13001200.10.513粗车左端外圆,保留0.5mm的余量三爪卡盘8001000.12214精车左端外圆三爪卡盘13001200.10.51编制审核共一页第一页7.3 走刀轨迹分析走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。包括切削加工的路线及刀具切入、切出等非切削空刀行程路线。走刀路线与零件的加工精度和表面粗糙度是密切相关的,因此编程之前,走到路线的合理选择是非常重要的。3.1.2走刀路线的确定原则是1) 保证零件的加工精度要求。2) 方便数值计算,减少编程工作量。3) 寻求最短加工路线,减少空刀时间以提高加工效率。4) 尽量减少程序段数。5) 保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求,最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。6) 刀具的进退刀(切入与切出)路线也要认真考虑,以尽量减少在轮廓处停刀(切削力突然变化造成弹性变形)而留下刀痕,也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。 轴右端的走刀路径图7-9 轴左端的走刀路径7.4 刀具选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一,不仅影响机床的加工效率,而且直接影响零件的加工质量。由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床,而且主轴输出功率较大,因此与传统加工方法相比,对数控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高,而且要求尺寸稳定,安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一,它的选用取决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面:1) 根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件,建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。2) 根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主,应选择刚性较好、精度较低的刀具,半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主,应选择耐用度高、精度较高的刀具,粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具,建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具,因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损,涂层磨损修光,继续使用会影响精加工的加工质量,但对粗加工的影响较小。3) 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在加工薄壁零件时应该选择径向力较小的切削刀具,如90度外圆车刀。零件名称零件图号图2-3程序编号序号刀具号刀具规格和名称规格刀具数量刀具半径/mm1T01外圆车刀粗车刀2T02外圆车刀精车刀3T03切槽刀4mm外圆切槽刀4T04钻头直径165T05螺纹车刀8 零件程序的生成 此零件程序由caxa数控车处理生成,所用刀具为90度左偏车刀。O1234(NC0098,10/07/15,16:48:00)G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 X68 Z7 G00 Z0 G00 X63 G42 G98 G01 X61 F300 G01 Z-79 F100 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X59 F300 G01 Z-79 F100 G01 X61 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X57 F300 G01 Z-79 F100 G01 X59 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X55 F300 G01 Z-79 F100 G01 X57 G01 X61 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X53 F300 G01 Z-79 F100 G01 X55 G01 X59 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X51 F300 G01 Z-79 F100 G01 X52 G01 X57 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X49 F300 G01 Z-79 F100 G01 X51 G01 X55 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X47 F300 G01 Z-59 F100 G01 X49 Z-59 G01 Z-68 G01 Z-79 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X45 F300 G01 Z-58 F100 G01 X47 Z-59 G01 X49 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X43 F300 G01 Z-58 F100 G01 X45 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X41 F300 G01 Z-58 F100 G01 X43 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X39 F300 G01 Z-58 F100 G01 X41 G01 X45 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-58 F100 G01 X39 G01 X43 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X35 F300 G01 Z-36 F100 G03 X36 Z-38 R2 G01 Z-58 G01 X41 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X33 F300 G01 Z-36 F100 G01 X37 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X31 F300 G01 Z-36 F100 G01 X32 G01 X35 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X29 F300 G01 Z-36 F100 G01 X31 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-18 F100 G01 Z-31 G01 Z-36 G01 X29 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-18 F100 G01 X29 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X25 F300 G01 Z-17 F100 G01 X27 Z-18 G01 X29 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X23 F300 G01 Z-17 F100 G01 X24 G01 X27 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X21 F300 G01 Z-17 F100 G01 X23 G01 X25 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X19 F300 G01 Z-6 F100 G03 X21 Z-10 R10 G01 Z-17 G01 X25 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X17 F300 G01 Z-4 F100 G03 X19 Z-6 R10 G01 X21 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X15 F300 G01 Z-3 F100 G03 X17 Z-4 R10 G01 X19 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X13 F300 G01 Z-2 F100 G01 X17 Z-3 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X11 F300 G01 Z-1 F100 G03 X13 Z-2 R10 G01 X15 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X9 F300 G01 Z-1 F100 G03 X11 Z-1 R10 G01 X13 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X7 F300 G01 Z-0 F100 G03 X9 Z-1 R10 G01 X11 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X5 F300 G03 X7 Z-0 R10 F100 G01 X9 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X3 F300 G03 X5 Z-0 R10 F100 G01 X7 F500 G01 X1 F300 G01 X5 F500 G01 X0 F300 G01 X29 F500 G00 G40 Z-18 G42 G01 X27 F300 G01 Z-31 F100 G01 Z-36 G01 X32 G01 X34 F500 G00 G40 Z-31 G42 G01 X27 F300 G01 X25 Z-32 F100 G01 Z-36 G01 X27 G01 X31 F500 G00 G40 Z-32 G42 G01 X25 F300 G01 Z-36 F100 G01 X63 F500 G00 G40 X68 G00 Z7 M01G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 X72 Z0 G42 G98 G01 X0 F300 G03 X20 Z-10 R10 F100 G01 Z-17 G01 X24 G01 X27 Z-18 G01 Z-31 G01 X24 Z-32 G01 Z-36 G01 X32 G03 X36 Z-38 R2 G01 Z-58 G01 X45 G01 X48 Z-59 G01 Z-68 G01 Z-79 G01 X52 G01 X62 G01 X72 F500 G00 G40 X68 Z7 M09M30此程序为右端零件程序。左端程序见附件9 实体仿真9.1 CAXA数控车仿真CAXA数控车是一款强大绘图及编程软件,专业用于数控车床编程,操作方便。CAXA 数控车具有 CAD 软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口,可以绘制任意复杂的图形,可通过DXF、IGES等数据接口与其它系统交换数据。CAXA 数控车具有功能强大,使用简单的轨迹生成及通用后置处理功能。该软件提供了功能强大、使用简洁的轨迹生成手段,可按加工要求生成各种复杂图形的加工轨迹。通用的后置处理模块使CAXA 数控车可以满足各种机床的代码格式,可输出G代码,并可对生成的代码进行校验及加工仿真。CAXA 数控车为您的二维绘图及数控车加工工作提供了一个很好的解决方案,将CAXA 数控车同 CAXA 专业设计软件与 CAXA 专业制造软件结合起来将会全面地满足您的任何 CAD/CAM 需求。零件右端面在caxa数控车中的仿真刀具轨迹图。零件左端面在caxa数控车中的仿真刀具轨迹图。9.2 宇龙仿真对于车削件轴的加工,选择宇龙仿真软件,对轴进行编程,仿真加工,如图9-3:图9-3 宇龙仿真总 结这次的设计是我们离开学校前对所学的内容进行的总结,同时让我们对零件的数控加工有了一个更完整的了解,也提高了自己对于分析解决问题的能力。毕业设计有实践性、综合性、探索性和应用性等特点,是运用数控机床实际操作和理论学习的一次综合练习。通过这次的毕业设计,使自己在理论与实际应用能力方面得到了综合的提高,熟练了操作技能,收获了经验和技巧,为以后的工作奠定了良好的基础。几个星期以来,从开始到毕业设计完成,每一步对我们来说都是新的尝试和挑战,在做这次毕业设计过程中使我学到很多,我感到无论做什么事情都要真真正正用心去做,才会使自己更快的成长。我相信,通过这次的实践,我对数控的加工能进一步了解,并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误,有能力加工出更复杂的零件,精度更高的产品。致 谢这次毕业设计说明书及其零件工艺分析的完成,获得了很多人的帮助。首先要感谢我的指导老师伍倪燕老师,在毕业设计书编制及零件工艺分析过程中,给予了我精心的指导,并讲解了各项专业要领,提出了宝贵的专业意见。也要感谢曾经的科任老师张德红、廖璘志、代艳霞、王渝平、曾鹏、曾晗、白绍斌、郭超等老师,是他们教给了我毕业设计这个大题中许多有用的知识,感谢学院实验室和图书室提供的设备条件和实验场所,并且给予我们这么好的机会和大力支持。同时也感谢同学们的无私帮助。最后,当然也要感谢百忙之中抽空参加毕业答辩的评审老师们。参考文献1钱可强.机械制图.北京:高等教育出版社,2011.52 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,2008.83 顾京.数控加工编程与操作.北京:高等教育出版社,2008.64 赵宏立.机械加工工艺与装备.北京:人民邮电出版社,2009.25 徐茂功.公差配合与技术测量.北京:机械工业出版社,2012.126 王甫茂,李正峰.机械制造基础.北京:科学出版社,20117教务处.毕业论文(设计)指导手册.M.宜宾:宜宾职业技术学院印刷厂,2010.48陈立德.机械设计基础课程设计.北京:高等教育出版社,2012.12 附件O1234(NC0099,10/07/15,17:04:24)G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 X61 Z9 G00 Z0 G00 X53 G42 G98 G01 X51 F300 G01 Z-77 F100 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X49 F300 G01 Z-77 F100 G01 X51 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X47 F300 G01 Z-76 F100 G01 X48 Z-77 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X45 F300 G01 Z-76 F100 G01 X46 G01 X49 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X43 F300 G01 Z-76 F100 G01 X45 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X41 F300 G01 Z-76 F100 G01 X43 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X39 F300 G01 Z-69 F100 G03 X40 Z-71 R2 G01 Z-76 G01 X45 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-50 F100 G03 Z-60 R15 G01 Z-69 G01 X41 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-50 F100 G01 X39 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X35 F300 G01 Z-47 F100 G03 X37 Z-50 R15 G01 X39 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X33 F300 G01 Z-46 F100 G03 X35 Z-47 R15 G01 X37 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X31 F300 G01 Z-21 F100 G01 X33 Z-22 G01 Z-36 G01 Z-46 G01 X35 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X29 F300 G01 Z-21 F100 G01 X30 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-21 F100 G01 X29 G01 X31 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X25 F300 G01 Z-1 F100 G01 Z-21 G01 X27 G01 X31 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X24 F300 G01 X25 Z-1 F100 G01 X39 F500 G00 G40 Z-50 G42 G01 X37 F300 G03 Z-60 R15 F100 G01 Z-69 G03 X40 Z-71 R2 G01 X42 F500 G00 G40 Z-60 G42 G01 X37 F300 G03 X35 Z-62 R15 F100 G01 Z-69 G01 X36 G01 X39 F500 G00 G40 Z-62 G42 G01 X35 F300 G03 X33 Z-64 R15 F100 G01 Z-69 G01 X35 G01 X37 F500 G00 G40 Z-64 G42 G01 X33 F300 G01 Z-69 F100 G01 X53 F500 G00 G40 X61 G00 Z9 M01G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 Z0 G42 G98 G01 X23 F300 G01 X25 Z-1 F100 G01 Z-21 G01 X30 G01 X32 Z-22 G01 Z-36 G01 Z-46 G03 Z-64 R15 G01 Z-69 G01 X36 G03 X40 Z-71 R2 G01 Z-76 G01 X46 G01 X48 Z-77 G01 X52 G01 X62 F500 G00 G40 Z9 M09M30
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