毕业设计（论文）-花瓶数控车加工工艺及编程设计【全套图纸】.docx

目录摘要2abstract3第一章数控加工技术概况41.1数字控制41.2数控机床4第二章零件图纸分析52.1零件图52.2 零件图的分析62.3 选定加工机床62.4 数值计算6第三章零件工艺规程设计73.1选择加工方法73.2加工阶段的划分103.3加工顺序的安排113.3.1 粗基准的选择113.3.2基准的选择11第四章定位夹紧方案以及对刀124.1定位夹紧方案124.2数控车床的对刀12第五章数控手工编程146.1 数控编程的分类146.1.1 手工编程146.1.2 自动编程156.1.3 编程方法的选择156.2数控加工程序16第六章软件仿真校验20第七章结论24参考文献25附录26致谢27摘要随着现在社会生产与科学技术的不断提高，社会对产品多样化的要求日益提高，产品更新换代越来越快，品种多小批量生产比重更大，零件形状越来越复杂，精度越高。在此，市场竞争要求产品研发周期越来越短，以前的加工设备和加工手段不能实现和适应这种变化。为解决这一些问题，一种使用、通用、高精度、高速的自动化生产设备数控机床应运而生。说明书中主要在花瓶零件加工的基础上，较详细地介绍了具体数控机床的操作、机械加工工艺方法和车削工艺及切削用量等零件加工的整体流程。关键词：花瓶、制造技术、数控编程全套图纸，加153893706abstractnow with the socialproduction andscience and technology continue to improve,increasingthesocialproduct diversificationrequirements,product updatesfaster and faster,and more varietiesof small batch productionthe proportion oflarger,more complexshape parts,the higher the accuracy.thedemands of market competition,product developmentcycle is shorter,not previouslyprocessing equipment and processingmethod to realizeand adapt to this change.for resolving these problems,ageneral purpose,high precision,high speed,automatic production equipmentof cnc machine toolsemerge as the times require.manual mainlybased onvaseparts processing,introduces in detail thewholeprocess ofthe concreteoperation of cnc machine tool,machiningprocessandcutting process andcuttingmachining.keywords:vases,manufacturing technology,nc programming第一章数控加工技术概况数控机床就是将加工所需要的各种操作（如自动停止、松夹零件、主轴加速、进刀与退刀、开车与停车等）和工序以及零件的尺寸用数字的代码表示，通过传输或手工输入等方式将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息惊醒出来与运算发出各种控制信号使机床加工出要的零件。1.1数字控制数字控制简称为nc（numerical control），指用数字指令来实现控制机械执行动作，通常是由硬件电路发出一些数字化信号,来完成。计算机数控简称cnc ，是实现数值控制的系统，主要采用存储程序的专用计算机来完成部分或全部的数控功能。1.2数控机床数控技术是为了满足各种复杂零件加工的自动化需要而生产的。采用数控技术的控制成为数控系统，装备了数控系统的机床叫做数控机床。数控机床是一种高速的加工设备，它完全可以按照加工程序，自动化的对被加工零件进行加工。从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为程序。与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，软件是用于数控系统工作控制的。第二章零件图纸分析2.1零件图2.2 零件图的分析零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据，生产中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。在零件图上标注尺寸，除要求正确、完整和清晰外，还应考虑合理性，既要满足设计要求，又要便于加工、测量。关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。零件1和零件2表面由圆弧（r55.55 r15 r1等）、外螺纹（m16）、内螺纹（m16）、内槽、等表面组成，尺寸标注完整，用的毛坯为铝的质材直径65mm200mm，表面的粗糙度为6.3，不用硬度和热处理的要求。2.3 选定加工机床根据零件图行进分析，该零件为轮廓形状复杂的回转体零件并且为单件生产。外形轮廓精度不高、表面粗糙度（ra达0.63m）的工件,通过结合工件的形状、尺寸精度和形位公差等要求各方面考虑，通过以上面的数据分析，考虑加工的速度和加工的经济性，最好的加工方式为车加工，考虑到该工件外形轮廓复杂，所以选定加工的设备使用数控车床。2.4 数值计算在图纸中发现零件图纸较为复杂，为编程加工带来了繁重的数学计算。为了减少手动编程加工繁重的数学计算，使用软件进行数值计算。auto cad是一套专业的cad软件，它强大的处理功能为零件图中复杂点的计算带来了方便。我们在操作界面中绘制图形后就可以打开状态栏中的捕捉、对象捕捉按钮，在绘图区捕捉相关的点。第三章 零件工艺规程设计拟定工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的好坏，对零件的加工质量、生产率、生产价格以及人工的劳动强度，都是有挺大的影响。在编写加工工艺时必须保证它的实际性、合理性、完善性。机械加工工艺规程的作用：指导生产；组织管理生产；扩建或改建工厂的车间及设备。设计工艺规程的原则：技术上的先进性；经济的合理性；良好的劳动条件。在正确选择定位基准后，拟定工艺路线主要解决的问题是选择加工方法，确定加工顺序，划分加工顺序。3.1选择加工方法在分析钻研零件图的基础上，选择各表面的加工方法时，首先确定零件主要表面或精度要求最高的表面最终工序的加工方法。工件是由几干个基本表面组成的。由于零件的主要表面直接影响工件和产品的好坏。主要应考虑以下几个问题：（1）加工表面的精度和表面粗糙度要求,按照这些要求，选择与这些相符合的加工经济度对应的方法。满足要求的加工方法常有多种，再结合其他条件，选择最优方案。经常使用的加工方案所能达到的经济加工精度和表面的粗糙度见表3-1.（2）零件的材料和热处理要求零件材料和热处理要求是影响加工方法选择的重要因素。比如有色金属磨削困难，通常使用精密车削或金刚镗对其精加工；钢件和铸铁可采用磨削，而一般淬火钢表面只能采用磨削。（3）工件的结构及形状（4）零件生产的类型表3. 1 各种常用的加工方法的加工经济精度以及外表面的粗糙度外圆表面加工方案的经济精度和表面粗糙度加工方法加工情况经济精度（it）表面粗糙度ra/m车粗车半粗车精车金刚石车（镜面车）12131011785610802.5101.2550.021.25铣粗铣半精铣精铣121311128910802.5101.255车槽一次行程二次行程1112101110202.510外磨粗磨半精磨精磨精密磨镜面磨8978675651.25100.632.50.161.250.080.320.0080.08研磨粗研精研精密研56550.160.630.040.320.0080.08表3.2 常用加工方法所能达到的经济加工精度以及外表面粗糙度加工表面加工方法经济精度等级it表面粗糙度ra/m外圆柱面粗车10131080半精车8112.512.5精车79512.5金刚石车560.011.25粗磨891.2510精磨670.161.25研磨50.0080.32超精加工50.010.32圆柱孔钻孔1013580扩孔9131.2540粗铰690.3210精铰50.081.25粗镗1213520半精镗11122.510精镗790.635粗磨9111.2510精磨680.080.63珩磨560.041.25研磨560.0080.63拉孔790.160.63平面粗刨、粗铣1113520半精刨、半精铣8112.510拉削690.322.5粗磨8101.2510精磨680.161.25研磨560.0080.63刮研570.041.253.2加工阶段的划分当零件的加工质量要求较高时，通常不可能在一道工序中完成全部加工的工作，必须分段来进行数控加工。根据花瓶零件图，为了保证精度和配合公差，选择通过粗加工-半精加工-精加工逐步达到图纸的要求。粗加工阶段：主要任务是切掉大部分余量，提高生产率。半精加工阶段：主要任务是为了工件主要表面的精加工做为准备，并且完成一些次要的表面的加工要求。精加工阶段：主要的任务是保证零件主要表面的尺寸精度、位置精度、形状精度以及表面粗糙度要求。划分加工阶段的原因：（1）可以时发现毛坯的缺陷，能避免损伤已加工的表面。（2）便于安排热处理加工艺。（3）利于保证加工质量。（4）合理利用设备，提高生产效率。3.3加工顺序的安排花瓶零件图中较多尺寸及形位公差是以花瓶端面以及外圆为设计基准的，所以，必须首先加工出两端面及其外圆，为后续工件作为基准。根据基准统一原则，选择两端面及外圆作为工艺基准。3.3.1 粗基准的选择粗基准的选择是否合理将直接影响到加工表面加工余量的分配以及各加工表面相互位置关系。对工件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准；选择余量最小的表面作为粗基准；选择平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗基准。尽量选择缺陷的平面作为粗基准。根据这些基准选择原则，花瓶拟定以外圆表面及左端面作为粗基准，进行机械加工成形。3.3.2基准的选择精基准选择原则：基准重合；基准统一；应尽量选择尺寸较大的表面作为精基准。第一道工序，选择产品图重要面（此时是毛坯面）作为粗基准，加工其它的面，以保证下一工序，重要的面加工余量均匀、保留组织细密的表面，且位置尺寸易保证。第二道工序，以第一道工序加工出的面做基准，加工第一道工序的粗基准面。加工顺序一般先面后孔。后面的加工精基准，尽量是产品图中的设计基准、装配基准，并遵循统一基准、统一基准的原则。壳体、盖类零件的精基准一般是一面两销。此处花瓶的精基准选择为外圆表面及左端面。第四章定位夹紧方案以及对刀4.1定位夹紧方案根据本工序的技术要求和零件结构特点，选择65圆柱面和后端面作为定位基准。本零件为轴类零件选用夹具为三爪卡盘（图1），其基础限制工件x、y、z、三个自由度。使用杠杆百分表（图2）对工件进行校正，保证其同轴度。通过卡爪将零件夹紧，夹紧力在65圆柱面上。图1 图24.2数控车床的对刀刀位点在进行数控加工的编程时，往往将整个具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。对刀操作就是要测定出程序起点处刀具刀位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时，常用的仪器有：对刀测头、千分表或对刀瞄准仪等。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。5.2待加工毛坯的对刀试切端面：将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装z轴向设器。快移刀具接近到z轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持z轴向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上调出刀具补偿栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。试切外圆：快速将刀具刀位点移动刀毛坯端面角附近，然后用增量方式调节x、z轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用mdi方式运行进行外圆车削。同时保持x轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺测量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。5.3刀偏值的测定刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。用点动或步进方式操作移动刀具，使基准刀具刀位点对准工件的基准点，然后进行x轴z轴坐标清零，退刀。换置刀具，再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同以一基准点，此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置xj,zj.同理，可依次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。在相应的刀偏表中依次键入选用刀具刀位点的几何补偿。在对刀时，将机床进给速率尽可能降低到最低，并换为手轮操作。首先，选择x轴，用手轮慢慢控制刀具沿x轴进行试切，轨迹方向如下图所示，然后，沿原路退刀，在刀具补偿中设置相关参数就完成了x轴方向对刀。接着，选择z轴，用手轮控制刀具沿z轴进行试切，轨迹方向如下图所示，并沿原路退刀，在刀具补偿中设置相关参数就完成了z轴方向刀.对刀示意图第五章数控编程6.1 数控编程的分类数控车床的编程方式分为手工编程和软件编程两种。6.1.1 手工编程(1)手工编程的定义手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。(2)手工编程的意义手工编程的意义在于加工形状简单的零件(如直线与直线或直线与圆弧组成的轮廓)时，快捷、简便；不需要具备特别的条件(价格较高的硬件和软件等)；对机床操作或程序员不受特殊条件的制约；还具有较大的灵活性和编程费用少等优点。(3)手工编程的不足手工编程既繁琐、费时，又复杂，普通车床而且容易产生错误。其原因是：1)零件图上给出的零件形状数据往往比较少，而数控系统的插补功能要求输入的数据与零件形状给出的数据不一致时，沈阳机床就需要进行复杂的数学计算，而在计算过程中可能会产生人为的错误。2)加工复杂形面的零件轮廓时，图样上给出的是零件轮廓的有关尺寸，而机床实际控制的是刀具中心轨迹。因此，有时要计算出刀具中心运动轨迹的坐标值，这种计算过程也较复杂。对有刀具半径补偿功能的数控系统，要用到一些刀具补偿的指令，并要计算出一些数据，这些指令的使用和计算过程也比较繁琐复杂，容易产生错误。3)当零件形状以抽象数据表示时，就失去了明确的几何形象，普通车床在处理这些数据时容易出错。无论是计算过程中的错误，还是处理过程中的错误，都不便于查找。6.1.2 自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，沈阳机床得到正确的程序。按输入方式的不同，自动编制程序可分为语言数控自动编程、普通车床图形交互自动编程和语音提示自动编程等等。现在我国应用较广泛的主要是图形交互式编程。6.1.3 编程方法的选择在数控机床发展的过程中，在研制出各种数控机床的同时，也研制出了各种编程方法。至今，主要有手工编程和自动编程两种方法，其他方法可视为这两种方法的扩展，它们各有其适用范围。究竟选择哪一种编程方法，通常应根据被加工零件的复杂程度、数值计算的难度与工作量大小、现有设备(相应硬件与软件)以及时间和费用等进行全面考虑，权衡利弊，予以确定。一般而言，加工形状简单的零件，沈阳机床例如点位加工或直线切削零件，用手工编程所需的时间和费用与用自动编程所需的时间和费用相差不大，因此采用手工编程比较合适。而当被加工零件形状比较复杂，如复杂的模具，若不采用自动编程，不仅在时间和费用上不合理，普通车床有时甚至用手工编程方法无法完成。本零件形状比较简单，采用手工编程即可完成所有程序的编制，无需自动编程。6.2数控加工程序数控车削加工程序单6-1学院名称宜宾职业技术学院工件名称花瓶零件图号1刀具号刀具名刀具作用刀具外形图片t01外圆车刀车外圆t02钻头钻内孔t03切断刀切断t04m16丝锥攻丝段号程序名o0001注释n10g21 g40 g97 g99程序初始化n20m3 s550 t0101粗车部分，选一号刀具，设定1号刀补及坐标系，主轴正转，转速550r/minn30g00 x66.0 z2.0刀具加工定位n40g71 u1.5 r0.2粗车循环，吃刀量1.5，退刀量0.2n50g71 p60 q130 u0.2 w0.2粗加工循环，x向余量0.5mmn60g1x22f0.2x向进刀n70g01 z0.z方向进刀n80g3x22z-3r1.5车r1.5圆弧z-3n90g2x22w-3r1.5车r1.5圆弧n100g3x22z-9r1.5车r1.5圆弧z-9n110g2x20.72w-1.68r1车r1圆弧w-1.68n120g3x55.28z-42.7r76.89车r76.89的凹圆弧n130g3x38.72w-29.82r30车r30圆弧w-29.82n140g3x26.54w-5.19r38.84车r38.84圆弧n150g2x28.16w-2.77r1.5车r1.5圆弧n160g1x30车30n170g1x22.92车22.92n180g2x19.92w-1.5r1.5回刀具换刀点n190g2x40z-103r22.36精加工循环n200g1x66退刀到66n210g70 p60 q200精加工循环n220g0x100z100回刀具换刀点n230m30程序结束数控车削加工程序单2学院名称宜宾职业技术学院零件名称花瓶零件图号2刀具号刀具名刀具作用刀具外形图片t01外圆车刀车外圆t02外螺纹车刀车螺纹t03切断刀切断段号程序名o0002注释n10g21 g40 g97 g99程序初始化n20m3 s540 t0101选一号刀具，设定1号刀补及坐标系，主轴正转，转速540r/minn30g00 x66.0 z2.0刀具加工定位n40g71 u1.5 r0.5外圆粗车循环，背吃刀量1.5，退刀量0.5n50g71 p60 q130 u0.2 w0.2粗加工循环，x向余量0.5mmn60g1x12f0.2x向进刀n70g1 z0.z向进刀n80x16w-2倒角c1.2n90z-11z向进刀11n100g2x48z-41r55.55车r55.55圆弧z-41n110g3x48z-44r1.5车r1.5圆弧n120g1x62退刀n130g70 p60 q130精加工循环n140g0x100z100回刀具换刀点n150t0202换螺纹车刀n160m3s300n170g0x16.5z2快速定位n180g82x16z-11f1.5车外螺纹m16n190g82x15.5z-11f1.5n200g82x15z-11f1.5n210g82x14.5z-11f1.5n220g0x100z100回刀具换刀点n230m30程序结束第六章软件仿真校验加工仿真系统是在90年代源自美国的虚拟现实技术，是模拟真实数控机床的操作,学习数控技术、演示讲解数控操作编程、工程技术人员检验数控程序防止碰刀提高效益的工具软件。通过在pc机上操作该软件，能在很短时间内掌握各种系统数控车、数控铣及加工中心的操作。我所使用的是斯沃数控仿真软件，它配有fanuc 0，fanuc 0i，fanuc powermate 0，fanuc 0i mate，siemens 810d，siemens 802d，siemens 802s/c，pa8000，三菱、大森、华中数控，广州数控等数控系统。在数控仿真中，对其功能进行了解在进入数控加工仿真步骤工作，首先强调三步工作：第一，输入工件坐标系位置数据，设置刀具补偿参数。第二，输入数控程序。第三，自动加工零件。围绕这三步，在仿真中，我采用了以下几步。一、介绍系统面板仿真系统的上方工具条中有多个功能选项，包括了毛坯定义与夹具，刀具定义与选用，零件基准测量和设置，数控程序输入、编辑和组成，加工仿真以及校验检测等，在选取数控系统上，重点让学生掌握fanuc系统，它的界面有操作面板和控制面板，真实的模拟了数控机床面板，其上有许多英文注释的功能键，只有熟悉它们，才能很好的应用。二、演示整个操作步骤1确定工件坐标系位置数据，设置刀具补偿参数通过机床在界面选取机床后进入该系统的界面。如：点击“机床”，在“选择机床”的界面中分别选取系统和机床类型，确定后，在屏幕上出现所选的机床，通过选择不同的视图来确定观察方向，以求最佳位置。进行模拟选取毛坯并安装在机床上，定义并安装刀具，确定工件坐标系。选择“零件/定义毛坯”可对要选取毛坯进行多方面参数修改，如：名字、形状、材料、尺寸。在数控加工仿真系统中配有丰富的刀具材料库，采用数据库统一管理刀具材料和性能参数库，刀具库含数百种不同材料和形状的车刀、铣刀，支持用户自定义刀具以及相关特征参数。在工件装卡方式确定后，对于车刀，一般选刀尖作为控制部位。对于立铣刀，选择铣刀中心线作为x、y轴方向的控制部位，铣刀底端面作为z轴方向控制部位。工件坐标系的零点位置就是控制部位与零点重合的位置，它是用机床坐标系的坐标来表示的。在仿真系统中，铣床和加工中心常用的方法是用一个圆棒作为基准工具测定毛坯的边缘，以确定x、y的基准，用刀具测定z方向的基准。车床采用试切削的方法确定x、z的基准。确定了工件坐标系位置数据，在设置刀具补偿参数界面中输入各参数。2.输入数控程序在编制和输入程序时，要求学生对编制程序的一些工艺指令，如以g为首的准备功能指令，以m为首的辅助功能指令和其他的功能指令如f指令、s指令、t指令等的功用和格式有明确的了解，并能熟记一些常用指令，这样可以提高编程的速度及准确率。同时注意提醒学生在fanuc系统中的程序格式。如：每段程序中的坐标值后应标有“.”，每段程序结束应标有“；”，虽是小标点，但如果缺少则会直接影响加工零件的准确性。3自动加工零件可通过选择轨迹显示或在机床上观察到程序执行情况，并可任意调整加工速度，加、减切削和声音等，以增加加工的直观性和仿真性。在仿真系统中还有一个“程序校验”的检测功能，这是检测程序在指导加工时的准确性，教会学生使用这一功能，通过分析了解零件加工的准确性。如：在fanuc系统中，通过点击“工艺分析”，在“测量”段中可逐段检测加工部位，通过控制面板上反映的各轴数据来判断其准确性。通过数控加工仿真的环节，使学生较好地掌握了编程方法，并通过仿真验证了程序的准确性。实践环节中，学生在实习教师的指导下，认真练习，做到胆大、心细，使大多数学生获得了优秀的实训成绩。总之，实现了数控加工过程仿真，保证了数控编程的质量，减少了试切的工作量和劳动强度，提高了编程的一次成功率，引入教学培训，在数控行业推广，都可产生巨大的经济和社会效益.1.对毛坯进行设置2.进行对刀设置3.输入程序4.进行仿真加工5.仿真加工完全仿真加工完全加工程序无误,不会对机床和工件等照成破坏,可进行实际加工，但在实际加工中还需要注意加工工艺等的安排。第七章结论数月来，从接到毕业设计课题到至今为止，经历了漫长的过程。去图书馆查阅资料，去网上查找资料，开始毕业设计到结束。这是一次综合性的大考验。将我这几年来所学的知识有了空前的融会贯通。我进一步掌握了工艺规程的制定，编写数控程序。同时提高了我的识图、绘图能力，查阅文献，利用各种参考资料和工具书的能力。通过这段时间的毕业设计，加深了我对数控加工过程的感性认识，并很好地培养了我发现问题、解决问题的能力，也深深体会到