数控加工课程设计报告说明书

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1、- 航空大学数控加工工艺与编程课程设计说明书学 院：航空制造工程学院专 业：机械设计制造及其自动化课程名称：数控加工工艺与编程课程设计学 生 姓 名：王瑞祥学 号：12031335设计题目：复杂阶梯轴的数控加工工艺与编程设计起 迄 日 期:2015年11月9日11月13日指 导 教 师:于斐上交资料要求：1、电子文档：零件的模型与工程图文档、 NC文件、设计说明书word稿等2、设计说明书纸质打印稿等与电子档一样课 程 设 计 任 务 书1设计目的：本课程设计是CAM 技术与应用课程配套的实践性教学环节，要求学生 在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计*中等复杂程度 零件的机

2、械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的容。通 过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明 书，到达一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。2设计容与要求包括原始数据、技术参数、设计要求等：2.1 原始数据：教师指定或学生自行设计一个中等复杂程度的含有数控加工要求 的零件零件构造要求包含 UG 中不少于两种不同类别的加工方式：即零件 构造中包含普通加工机床不便或不能加工的几何构造特征，并至少用到 UG 中的平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣、孔或孔系加工、车削加工中的两种加 工方法，并完成其三维建模与工程图设计工作。2.2 技术要求：数控加工的容是基于三轴数控

3、铣床或加工中心或二轴数控车床 加工为主，按照单件小批量生产纲领，默认为典型材料 45 钢允许指定其他 材料。2.3 设计要求：设计要求完成以下工作：1零件三维建模与工程图设计。2零件的加工工艺过程设计。允许在设计说明数中完成3基于 UG 的数控加工编程设计包括：工件坐标系与毛坯的设定，刀具的 设定，加工方法的设定粗、半精和精加工等，编程过程中的相关参数设定，生 成数控加工轨迹并分析，加工模拟的仿真，后处理生成 N 加工代码。4撰写设计说明书。设计说明书要求采用图文并茂的方式描述设计过程、 相关参数的设定分析与选值说明，刀路轨迹和比拟、分析与说明，NC 代码的必 要说明等3成绩评定：成绩：指导教

4、师签名：评语：摘 要数控技术又称计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。此次设计主要是介绍运用数控机床来加工轴类零件的整个工艺过程及其工艺分析，即从毛坯到所加工零件这一过程中的工艺及其相应的工艺分析，故此设计便以这一过程而展开设计，从而完成此次设计任务。本课程设计是CAM 技术与应用课程配套的实践性教学环节，要求学生 在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计*中等复

5、杂程度 零件的机械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的容。通 过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明 书，到达一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。当然，由于能力有限，设计当中可能有缺乏之处，希望教师给予批评指正。关键词：数控技术 ；工艺分析。目录1 绪论51.1.1 数控技术的概念51.1.2 数控技术的根本理论52 零件的工艺分析及规程62.1 零件的用途62.2 零件的构造形状62.3 零件的外表粗糙度72.4 零件的尺寸精度72.5 工艺规程的定义82.6 加工工序的划分82.6.1 首先 ，先明确一下加工工序划分的原则82.6.2 具体

6、加工工序划分如下83 毛坯的选择93.1 毛坯材料的选择93.1.2 选择毛坯材料的根本过程93.1.3 毛坯材料的选择结果103.2 毛坯形状及尺寸确实定104装夹方式和定位基准的选择114.1 装夹方式的选择114.2 定位基准的选择115切削参数确实定126零件三维建模137数控加工仿真14结 论14参考文献：15附 录 16绪论1.1.1 数控技术的概念数控英文名字：Numerical Control 简称:NC技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。也可以说成是数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进展控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算

7、机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(puter Numerical Control )，简称C，国外一般都称为C。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。1.1.2 数控技术的根本理论数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进展加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中

8、，从而指挥机床加工零件。2 零件的工艺分析及规程2.1 零件的用途图中所设计的零件为一复杂的轴类零件，而轴类零件又是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来连接和支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，图示的零件也不例外。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹及相应的端面所组成。根据构造形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等，图示零件则为阶梯轴。所以，图中所示零件的用途是连接其它配合件，起的作用是支承其它传动零部件，传递扭矩和承受载荷，可用于汽车、机械等行业。2.2 零件的构造形状如图2.1所示，此零件为构造较为复杂的不规则轴类零件，且右端最

9、小，左端次之，中间最大，包含着曲面、孔、螺纹及槽等一些较难加工的局部。零件的右端是一个半球面，其左边是一个螺纹台阶，再接着是一个槽。零件的左端含有一孔，且孔外沿倒有圆角。左端的第一个台阶上含有一个凹圆弧面。整体上说，此零件由左向右呈中、大、小构造分布。2.3 零件的外表粗糙度定义：外表粗糙度是指加工外表具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离波距很小在1mm以下，用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。外表粗糙度越小，则外表越光滑。外表粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，因此，要在满足零件外表功能的前提下，合理选用外表粗糙度参数。由零件图所示可知，所示零件

10、的外表粗糙度大局部需要控制在以，即轮廓的算术平均偏差Ra的上限值为1.6m。除了零件右端的半球面、螺纹及槽等要控制在以外，其余的局部都要控制在以。2.4 零件的尺寸精度由图可知，此零件的总长是88mm，最大直径是，即=4241.961mm；左端最大直径是，即=3635.961mm；孔的长为，即=20.1020mm；直径为，即=24.03624mm。由以上几个尺寸可以得知此零件有几处的尺寸精度要相当高的，这也给此零件的加工带来了一定的难度，这就需要加工者选择适宜的加工方法和熟练的加工技巧等。2.5 工艺规程的定义机械加工工艺规程简称工艺规程，是规定零件加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它是在具

11、体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式制成工艺文本，经审批后用来指导生产并严格贯彻执行的指导性文件。一般包括以下容：工件加工工艺路线及所经过的车间和工段；各个工序的容及采用的机床和工艺装备；工件的检验工程及检验方法；切削用量；工时定额及工人的技术等级等。2.6 加工工序的划分2.6.1 首先 ，先明确一下加工工序划分的原则 按工序集中划分工序的原则；按粗,精加工划分工序的原则；按刀具划分工序的原则；按加工部位划分工序的原则。2.6.2 具体加工工序划分如下一、 先加工零件的右端；二、 切端面；三、 粗车外圆；四、 精车外圆；五、 切槽；六、 车螺纹；七、 再掉头加工

12、零件的左端，切端面；八、 用麻花钻钻孔；九、 粗车外圆；十、 精车外圆；十一、 钻孔；十二、 镗孔；十三、 检验。3 毛坯的选择零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而最后形成的。毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造技术及费用，而且也与零件的机械加工技术和加工质量密切相关。为此需要毛坯制造和机械加工两方面的技术人员密切配合，合理地确定毛坯的材料、构造形状及尺寸。3.1 毛坯材料的选择3.1.1 材料选择的一般标准如下材料的力学性能。根据零件的工作条件、损坏或失效形式，选择满足力学性能的材料。材料的工艺性能。对零件加工生产有直接的影响，甚至是决定性的。材料的经济性。主要是价格比。3.1.2 选择毛坯

13、材料的根本过程 首先得从毛坯材料的服役条件开场，通过对失效形式的分析从而完成材料的预选，然而失效形式的分析又得从材料的力学性能、工艺性能和经济性着手。完成材料的预选过后就需设计计算，强度校核，主要是从材料的耐用性、构造尺寸的合理性及材料的变形和抗断裂能力三个方面考虑，进而最终选定毛坯材料。3.1.3 毛坯材料的选择结果综合上考虑，加工此零件所选用的毛坯材料为45号钢，因为45号钢为优质碳素构造用钢 ,硬度不高，易切削加工,常用来做模板、连杆、螺栓、齿轮及轴类等，且需进展热处理推荐热处理温度：正火850C，淬火840C，回火600C。3.2 毛坯形状及尺寸确实定 毛坯是根据零件所要求的形状、力学

14、性能及工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。此次设计根据工件材料、零件形状、力学性能及工艺尺寸等特性的要求，应中选择的毛坯材料为50mm的45号钢，并要尽量使各个回转外表上的余量分布均匀。由于零件图样尺寸为88mm42mm，所以，为了使毛坯尽量的最小化，毛坯材料应中选择尺寸为120mm50mm的棒状材料。综上所述，此次设计的零件毛坯材料应当是尺寸为120mm50mm的棒状45号钢，且需进展过热处理。如图3.1图3.14 装夹方式和定位基准的选择 工件的装夹和定位不仅影响零件的加工质量，而且对生产率、加工本钱及操作平安都有直接的影响。所以，选择正确的装夹方式和定位基准是很有必要的。4.1

15、装夹方式的选择定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。选择适宜的装夹方式是保证精度的前提。常用的装夹方式有悬臂支撑方式、两端支撑方式、桥式支撑法、专用夹具装夹法。对一般无特殊要求的零件，我们力求装夹方便，通常会选用两端支撑方式或桥式支撑法，可以克制由于悬臂支撑方式引起的工件变形。当要求批量生产时，为保证精度，提高效率，通常可选择专用夹具装夹法。另外还应注意的是，装夹时工件基准面应清洁，无毛刺。经过热处理的工件一定要去除热处理留下的渣物及氧化皮。此次设计所选用的装夹方式是悬臂支撑方式，即采用三爪卡盘直接装夹，因为装夹工件方便，省时省力，且工件安装后一般不需要校正，适用于装夹外形规则的中小型零件。4.

16、2 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各外表的加工顺序也有很大的影响。基准，指零件上用来确定其它点、线、面所依据的点、线、面。定位基准的选择分为粗基准和精基准。粗基准为用未加工过的外表所作的定位基准。精基准为用已加工过的外表所作的定位基准。选择粗基准时，主要考虑的问题是如何使各道工序均有足够的加工余量以及工件安装的稳定性。选择精基准时，主要考虑的问题是如何保证零件的加工精度以及安装可靠。此次设计所选用的是以工件的中心孔定位，因为轴类零件各外圆外表、螺纹外表的同轴度及端面对轴线的垂直度是

17、相互位置精度的主要工程，而这些外表的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。 5 切削参数确实定 在切削加工中，切削速度、切削深度、进给量等切削参数的合理选择对于保证加工质量、降低加工本钱、提高生产效率具有重要意义。在机床、刀具、工件等工艺条件一定的情况下，切削参数的选择具有一定的灵活性和能动性，如切削参数选择适当，则可最大限度地发挥生产潜力。5.1 切削用量确实定切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量切削深度。合理选择切削用量对于发挥数控机床的

18、最正确效益有着至关重要的关系。选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工本钱；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工本钱。具体数值应根据机床说明书、刀具说明书、切削用量手册，并结合经历而定。本设计的所选择的切削用量是：切削速度vc=50100mm/min,进给量f=0.10.2mm/r,背吃刀量ap=1.5mm。5.2 加工余量确实定加工余量是指加工过程中在工件外表所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。由毛坯转变为零件的过程中，在*加工外表上切除金属层的总厚度，称为该外表的总加工余量亦称毛坯余量；一般情况下，总加

19、工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量简称工序余量。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。确定加工余量的方法如下。计算法采用计算法确定加工余量比拟准确，但需掌握必要的统计资料和具备一定的测量手段。查表法利用各种手册所给的表格数据，再结合实际加工情况进展必要的修正，以确定加工余量。此法方便、迅速，生产上应用较多。经历法由一些有经历的工程技术人员或工人根据现场条件和实际经历确定加工余量。此法多用于单件小批生产。采用经历法可得此次设计中精加工余量为0.3mm。5.3 走刀路线确实定走刀路线就是刀具在整个加

20、工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率；为保证工件轮廓外表加工后的粗糙度要求，最终轮廓一次走刀完成；选择切入切出方向；选择使工件在加工后变形小的路线。确定本次设计零件加工走刀路线为：先用G71加工出零件左端外轮廓；再用G01和G02镗出零件左端的孔；接着用G71加工出零件右端外轮廓；再接着用G01切出零件上的槽；最后用G92加工出零件右端的螺纹。6 阶梯轴零件三维建模和工程图绘制见附录17 数控加工仿真及程序设计7.1 前端外轮廓粗车具体步骤见附录27.2 后端外轮廓粗

21、车具体步骤见附录27.3 切槽以及倒角圆角粗车7.4 车后端孔7.5 外轮廓精车7.6 钻孔及镗孔(具体步骤见附录2)结 论随着大学毕业的临近，学期也接近了尾声，经过一周周的奋战我的课程设计终于快完成了。在没有做课程设计以前，我觉得课程设计只是对这三年来所学知识的单纯总结,但是通过这次做课程设计，我发现自己的看法有点太片面了。课程设计不仅是对我前面所学知识的一种检验,也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了，原来自己所学的知识还比拟欠缺。课程设计是我们专业课程数控和加工知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。通过这次课程设计使我深深体会到了千里之行

22、始于足下这句千古名言的真正含义。参考文献：1 王丽洁，数控加工工艺与设备.清华大学.1995.20-322 建峰，数控编程200例.中国电力.2005.102-1053 梁旭坤，焦建雄.机械制造根底.中南大学.2006.77-884 康民，机械加工技术.电子科技大学.1999.99-1025 徐宏海，数控加工工艺.化学工业.2007.222-2336为国，数控加工编程技术.机械工业.2010.50-607 玉刚，数控技术.机械工业.2009.80-90 附录1 阶梯轴三维建模截图 阶梯轴零件工程图截图附录2一、外轮廓粗车仿真1、翻开模型文件进入加工环境2、创立机床坐标系3、创立部件几何体选取整

23、个部件4、指定部件边界5、创立毛坯几何体6、选择毛坯放置位置7、创立刀具8、设置刀具参数9、指定车加工工作横截面10、创立车削工序 11、 显示切削区域12、设置切削参数13、设置非切削参数14、生成刀轨并确认15、完成3D动态仿真二、 同理同样的方法完成后端的外轮廓粗车为节约纸省略过程，直接给出数控加工仿真结果刀轨如下图。三、 钻孔数控加工仿真过程 1、 更改CAM加工环境，改为钻孔加工。2、创立机床坐标系3、设置平安平面4、创立部件几何体5、创立毛坯几何体6、创立刀具7、设置刀具参数8、创立钻孔工序9、指定钻孔点10、指定顶面11、指定底面12、设置循环控制参数13、设置进给率和速度参数1

24、4、生成刀轨 15、确认刀轨并3D动态仿真 附录3 NC代码1、 钻孔 %N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 *-.4331 Y.7501 S500 M03N0050 G43 Z.2362 H00N0060 G81 *-.4331 Y.7501 Z-.9449 R-.8268 F2.N0070 *-.8661 Y0.0N0080 G81 *-.4331 Y.7501 Z-1.443 R-.8268N0090 *-.8661 Y0.0N0100 *-.4331 Y-.7501N0110 *.4331N0

25、120 *.8661 Y0.0N0130 *.4331 Y.7501N0140 G80N0150 G0 Z.2362N0160 M02%2、 外轮廓粗车%00002N0G50*110.0Z20.0；/*设置工件原点在右端面相当于G92N2G30U0W0；/*直接回第二参考点N4G50S1200T0101M08；/*限制最高主轴转速为1500rmin，调01号刀具N6G96S200M03；/*设定恒切削速度为200mm/minN8G00*63.4Z3.0；/*快速走到外圆粗车始点(63.4，3.0)N10G01*75.4Z-2.86F0.3；/以进给率0.3mm/r粗车倒角N12Z-34.8；/*粗车第一段外圆面N14*77.0；/*粗车R4mm处台阶端面N16G03*85.4Z-39.0R4.2；/*粗车R4n加圆角N18z-54.8；/*粗车第二段外圆面N19*92.28；/*粗车C5处台阶端面N20*102.2Z-59.72；/*粗车C5倒角N22Z-70.O；/*粗车第三段外圆面N24G00*104.0Z0.2；/*外圆面N26G00*76.0；/*快速走到点(76.0,0.2)N28*-1.6；/*粗车右端面N30G00Z2.0；/快速走到点(o，2o)N32G30U0W0；/返回第二参考点以进展换刀%. z.