数控机床课程设计：设计轴类零件数控加工工艺规程及数控技术仿真.docx

太原科技大学数控技术课程设计说明书太原科技大学数控技术课程设计学 院：机械工程学院 专 业：机械电子工程 班 级：机电091201班 姓 名： 崔 世 君 学 号： 200912010103 指导教师： 贾 育 秦 时 间：2013年1月15号数控技术课程设计任务书一、 课程设计题目：设计轴类零件数控加工工艺规程及数控技术仿真二、 课程设计目的：通过数控加工工艺课程设计，掌握零件的数控加工工艺的编制及加工方法。三、 课程设计内容：1.毛坯图 一张2.零件图 一张3.机械加工工艺过程卡 一张4.机械加工工序卡 四张5.仿真结果图 一张6.设计说明书 一份班级：机电091201学生：崔世君学号：200912010103指导教师：贾育秦 宋建军教研室主任：贾育秦目 录一、前言 第3页二、零件图的工艺分析 第3页1.加工内容 第4页2.毛坯的选择 第4页3.定位基准的确定 第4页4.加工顺序的确定 第4页5.加工工序、工步的确定 第5页三、机床的选择 第6页四、刀具的选择 第6页五、夹具的选择 第7页六、量具的选择 第7页七、切削用量的确定 第7页八、机械加工时间的计算 第8页九、编写数控部分程序 第9页十、数控仿真及其结果 第10页十一、总结 第13页十二、参考文献 第14页一、前 言制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是制造业实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。数控技术的广泛应用给传统制造业的生产方式、产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械、机电专业的人才带来新的机遇和挑战。随着我国综合国力的进一步加强。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心。现如今，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。这就体现了学好数控技术的重要性。这次课程设计让我们更好的熟悉数控车床、确定加工工艺、学会分析零件、学会简单的程序编程以及数控仿真，为走上工作岗位打下坚实的基础。二、零件图的工艺分析 1.加工内容该零件主要有两端面、16外圆面、20外圆面、25外圆面、槽、倒角、圆弧面等组成。 2.毛坯的选择该零件为轴类零件，强度要求不是很高，因此毛坯选择45钢锻件，锻造方法没自由锻，毛坯的尺寸精度要求为IT12级以下即可。选择30的棒料，长度为90mm。 3.定位基准的确定 该零件16外圆面、20外圆面及圆弧面的精度要求较高粗糙度值为1.6，其余各面粗糙度值为6.3。（1） 粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，选择次要加工表面为粗基准。在该零件中左端面加工精度较低，故选择毛坯左端面为轴向粗基准，毛坯的的轴线为径向粗基准。（2） 精基准的选择：按照基准重合、基准统一原则及加工要求，选择左端面为轴向精基准，25的轴线为径向精基准。4.加工顺序的确定 根据加工顺序的安排原则：（1）基面先行原则；（2）先粗后精原则；（3）先主后次原则；（4）先面后孔原则；（5）先内后外原则；（6）上道工序的加工不影响下道工序的定位与夹紧；（7）相同安装方式或用同一刀具加工的工序，最好连续加工；（8）在一次装夹中先加工破坏性较小的工序等原则安排加工顺序如下：在普通车床上加工：加工准备粗车左端面粗车25外圆面半精车左多面半精车25外圆面工件掉头粗车右端面粗车20外圆面粗车圆锥面粗车16外圆面测量各加工面尺寸在数控车床上加工：先精车右端面精车外轮廓面切槽检测已加工零件是否符合加工要求 5.加工工序、工步的确定根据工序的划分原则：（1）按定位方式划分（2）按所用刀具划分（3）按粗精加工划分（4）按加工部位划分等原则具体工序安排如下：（1） 在普通车床上粗车左端面、25外圆面；（2） 在普通车床上精车左端面、25外圆面；（3） 在普通车床上加工右端面、20外圆面、16外圆面、锥面；（4） 在数控车床上精车右端面、外轮廓面并切槽。具体工步安排如下：（1）毛坯调制处理； （2）在普通车床上粗车左端面；（3）在普通车床上粗车25外圆面；（4）在普通车床上精车左端面，保证粗糙度值为6.3；（5）在普通车床上精车25外圆面，保证径向尺寸为25mm；（6）在普通车床上粗车右端面；（7）在普通车床上粗车20外圆面；（8）在普通车床上粗车圆锥面；（9）在普通车床上粗车16外圆面；（10）测量零件尺寸以便进一步加工；（11）在数控车床上精车右端面，保证零件长度80mm；（12）在数控车床上精车外轮廓面，保证加工要求；（13）高频表面淬火；（14）检验零件是否符合加工要求。三、机床的选择根据零件样图要求，选择C6140A型卧式车床及数CK6132（FANAC系统）型数控卧式车床即可满足加工要求。四、刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，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。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。综上所述，加工端面及外圆面选择93硬质合金外圆车刀，切槽选用4mm宽的高速钢切槽刀。选择刀具安排表刀号刀具参数刀具材质使用机床T0193外圆车刀硬质合金数控车床T024mm宽切槽刀高速钢数控车床T0393外圆车刀硬质合金普通车床五、夹具的选择该工件为轴类零件，选用三爪自定心卡盘即可满足加工要求。六、量具的选择该工件为轴类零件，在加工过程中需要测量其直径及长度，考虑到该零件尺寸较小，故选择千分尺即可满足测量要求。七、切削用量的确定切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内，合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。选取切削用量的合理顺序应是：首先选取尽可能大的吃刀量；其 次根据机床动力与刚性限制条件或加工表面粗糙度的要求，选择尽可 能大的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，选取尽可能大的切 削速度，以达到吃刀量、进给量、切削速度三者乘积值最大，这一顺 序不能颠倒。根据切削用量简明手册表1.4 初步估计进给量，然后根据CA6140参数确定实际选择的进给量。依据表1.10各工序在相应进给量下的切削速度，然后根据公式n=1000v/D计算出所需要的转速，最后根据CA6140的参数确定主轴转速。根据主轴转速，工件的尺寸由公式v=nD/1000，单位为m/min ，D为工件待加工表面的最大直径。具体选择如下： （1）背吃刀量 粗车时，取背吃刀量ap为2mm；精车时，取背吃刀量ap为0.5mm。 （2）进给量 粗车时，取进给量f为0.2mm/r；精车时，取进给量f为0.1mm/r；切槽时，取进给量为0.1mm/r。 （3）主轴转速（切削速度） 粗车时，主轴转速取为600r/min，由公式v=nD/1000得最大切削速度为56.52m/min精车时，主轴转速取为1000r/min，由公式v=nD/1000得最大切削速度为78.5m/min切槽时，主轴转速取为500r/min，由公式v=nD/1000得最大切削速度为25.12m/min八、机械加工时间的计算单件时间定额主要由基本时间（机动时间）、辅助时间、布置工作的时间、休息及生理需要时间、准备与终结时间组成。本课题主要计算机动时间。车削的机动时间由公式T=L/nf 计算得出。各工序、工步的机动时间具体见工序卡。九、编写数控部分程序 编程原点设置为左端面与轴心线的交点O0001N10G00X100Z200;N20M03S1000F0.1M08;N30T01;N40G00X35Z80;N50G01X0;N60G00X35Z82;N70G71U0.5R1；N80G71P90Q140U0.01W0.05;N90G00X12Z80;N100G01X16Z78;N110G01Z60;N120G01X20Z58;N130G01Z40;N140G02X25Z15R20;N150GOOX200Z100;N160M06T02;N170G00X30Z60;N180G01X12;N190G04X2;N200G01X30;N210G00X100Z200;N220M05M09;N230M30;十、数控仿真及其结果1.数控仿真系统的开启及回原点 进入数控仿真系统界面按操控面板上得“急停”按钮按“系统启动”按“回原点”按钮按“Z”按钮按 “+”按“X”按 “+”X，Z对应的指示灯亮.即完成上述操作. 2、数控仿真工件装夹及刀具的选择安装: （1）点击工具栏上“定义毛坯”设置直径为30mmX90mm的45钢圆柱毛坯点击“放置零件”出现“选择零件”对话框点“选择毛坯”点“安装零件”出现“移动零件”对话框点击黄色“方向箭头”使毛坯外伸 75mm。 （2）外圆车刀 T01 的选择安装：点击工具栏上“选择刀具”出现“刀具选择”对话框选“1 号刀位”选择“VBMT160402 刃长为16mm刀尖半径为0.2mm的35度菱形刀片”选择刀柄为93 度外圆右向横柄点击“确定”完成操作。T02切槽车刀的选择和 T01的选择流程基本是一样的，只是刀位号是“2 号刀位”。 （3）内螺纹刀的选择安装：选择刀位号5选择60度角的菱形刀片选择“内孔刀柄”点击“确定”完成操作。 （4）外螺纹刀的选择安装：选择刀位号6选择60度角的菱形刀片选择“外圆刀柄”点击“确定”完成操作。3、数控仿真刀具的对刀按 （1）“MDI”键PROGRAM键入T0101按“EOB”键按“INSERT”键按“循环启动”键，调出T01外圆车刀。 （2）将模式调到“手动模式”按“主轴正转”按钮车刀沿“Z 轴负向以合适的背吃刀量切入”保持 X 轴不变按“主轴停止”“测量”得 X 为直径值按“编辑”键按“OFFSETSETING”键点击软键“形状”在番号01区域输入“X（ ）”点击软键“测量”完成 X 轴的对刀按“主轴正转”保持Z轴不变X 轴正向提刀按“主轴停止”点击工具栏“测量”得 Z（ ）将“Z（ ）+2=Z-k”在番号01区域输入Z-k点击软键“测量”完成Z轴的对刀。 （3）内孔车刀的对刀方式和外圆车刀是一样的，在这里不再赘述。 （4）螺纹刀的X轴的对刀方式与外圆车刀一样。在这里仅说一下Z轴的对刀：调到“手动方式”模式按“主轴正转”按钮调XZ 轴使螺纹刀靠近圆柱有端面调出手轮调XZ轴使刀尖刚好接触右端面的外圆按“OFFSETSETING”键点击软键“形状”在番号04区域输入Z2.0点击软键“测量”完成Z轴的对刀。4、数控仿真程序的导入、试运行、首件试切及自动加工 （1）按“编辑”模式键PROGRAM点击软键“操作”点击软键向右的黑色箭头点击工具栏“DNC 传送”选择保存的程序在操控面板上输入O0001点击软键“READ”点击软键“EXEC”程序被导入 NC 系统呈现在 CRT/MDI 操控面板上。 （2）按“自动运行”模式按“试运行”按“CUSTOM”键按“循环启动”键。如果不出现报警，则说明程序运行正常。可以用来加工零件。 （3）按“自动运行”模式按单段按“循环启动”键不停地按直道完成加工测量修正。 （4）按“自动运行”模式按“试运行按“CUSTOM”键按“循环启动”键自动加工。5.仿真结果十一、总结数控技术课程设计说明书的制作用到了几乎所有的本专业知识，具有很强的知识综合性，包含以前学的机械制造、机械制图、机械设计、公差与配合、金属工艺CAD绘图等专业课程，使我更好的把以前学的各专业课知识相结合起来。提高了我的综合能力，开阔了思路。通过这次系统的设计，使我摆脱了单纯的学理论知识的阶段，实际设计提高了我综合运用所学专业基础知识去解决实际问题的能力，同时也提高了我查文献资料，设计手册，设计规范以及电脑制图的等其他专业能力水平，而且对数控知识的整体掌握，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志力和耐力都得到不同程度的提高。我对数控工具系统的特点和数控机床的一般零件的加工和刀具材料和使用范围有了比较深刻的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法;经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理，定位方式与定位元件，对教材中有关定位基准的选择原则方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的基本内容及步骤，编程的种类，程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容，基点坐标，辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。工艺设计，数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中通过自己不断的学习，尤其自主学习和实践以及实验，我克服了许多的难题，这种成就感使我感到十分的喜悦和兴奋。这次课程设计对我今后的学习工作有很大帮助。十二、参考文献1.王先逵、张平宽编著.机械制造工程学基础.北京（清华）：国防工业出版社.20112.孙丽媛编著.机械制造工艺及专用夹具设计指导.北京：冶金工业出版社.20033.王光斗、王春福主编.机床夹具设计手册.上海：上海科学出版社.19884.吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：