机械毕业设计（论文）椭圆曲线组件数控编程与加工仿真【全套图纸】

1、摘 要本设计是组合件零件的加工工艺规程及数控编程与仿真加工,组合件零件的主要内容就是加工平面及内孔。数控编程均采用fanuc语言，外椭圆曲线、梯形螺纹采用宏程序进行编程。利用caxa软件，对零件进行仿真加工。基准的选择以配合件外圆柱面作为粗基准。关键词: 宏程序、仿真加工、外椭圆曲线加工、梯形螺纹全套图纸，加153893706abstractthis paper is to design the craft processes of making cheveril spare parts and some specialized tongs in the process. therefore,

2、 this design follows the principle that surface first and then the bore, and definitely divides the process of flat surface and bore into coarse processes and precise processes to guarantee the bore processes. the bottom is first processed out to be fixed position basis, and process the bore using t

3、he bottom as the precise basis. the whole processes choose the machine bed. in the aspects of tongs choosing, specialized tongs are used. in consideration of the simple construction size of the spare parts, clipping by hands is adopted. it is simple, and the organization design is simple, and can sa

4、tisfy the design request. outside the elliptic curve machining、 macroprogram、 the simulation process、trapezoidal thread目录摘要.abstract.目录 .1 概述.11.1 数控系统的介绍.12 加工工艺规程设计12.1 零件的工艺分析.12.2 确定毛坯.42.3 拟定生产路线.42.4 机床、夹具、刀具、量具和切削液的选择.102.5 确定工序的加工余量.112.6 确定工序的切削用量及工时定额.112.7 本章小结.143 数控程序设计.143.1 概述.143.2 数

5、控程序.144 自动编程.214.1 caxa软介绍.214.2 仿真轨迹图.224.3 总结.324.2自动编程与手动编程的比较.32参考文献.33致谢.34附录1 机械加工工艺过程卡片、加工工序卡片和刀具卡片.附录2 三张auto cad图纸.1 概述1.1数控系统的介绍 数控系统一般由输出/输入（i/0)装置、数字控装置、驱动控制装置、机床电器逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。数控就是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很广，包括（1）机械制造技；（2)信息处理、加工及传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；

6、(6）软件技术等。效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率、提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现在制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。2 加工工艺规程设计2.1 零件的工艺分析 图2-1 件1图2-2 件22.1.1零件结构形状分析由图可知，件1和件2是配合件，是通过内螺纹与外螺纹旋合,加工时需要考虑其配合关系。该零件表面由圆柱、逆圆弧、梯形螺纹、椭圆等组成结构较为复杂，故选用数控加工。2.1.2 零件技术要求分析因为该零件在尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度均作要

7、求，所以我们将轴线作为我们的对称中心。零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:各工件之间主要是对配合尺寸在加工时需要考虑其配合关系。我们可以先加工一端，采用三爪卡盘装夹进行加工，还能保证位置精度要求。技术要求：1 锐边倒棱c0.32 圆弧过渡光滑3 螺纹配合松紧适中4 未注公差按it12等级加工5 圆柱圆锥槽配合间隙均小于0.05mm6 锐边倒棱去毛刺7 未注倒角为c1，未注圆角为r12.1.3 加工（技术）难点1.椭圆曲线的加工方法在编制椭圆曲线加工程序时，根据椭圆曲线的方程，取椭圆解析方程：椭圆参数方程：所以进而修改机床某一进给轴相应部分的机床数据，即可实现在此轴方向的放大或压缩，完

8、成圆到椭圆的变换，实现椭圆形零件的数控加工。2.加工梯形螺纹的方法梯形螺纹的计算根据公式计算，梯形螺纹牙型角=30螺距p=6，牙顶间隙=0.5大径d=48中径=d-0.5p=45小径d3= d-2x(0.5p+)=44.5牙高=0.5p+ac=3.5牙顶宽=0.366p=2.196牙槽底宽w=0.366p-0.536=1.928螺纹升角tan=2.4312.2确定毛坯该零件毛坯选用45号钢。机械加工余量小，零件没有热处理，故选择毛坯尺寸件1为60x150mm、件2为60x60mm。2.3拟定工艺路线2.3.1确定装夹方案1.（1）粗基准的选择因为配合可归为轴类零件，一般以平面作为粗基准。同时以

9、未加工表面作为粗基准，但本零件各面均需加工，所以应以加工余量最小的面为粗基准，利用三爪卡盘夹紧可削除五个自由度，再以右圆柱面定位可削除自由度。（2）精基准的选择想要保证零件的加工精度以及装夹准确方便，就要按照“基准重合”原则和“基准统一”原则去做。2具体装夹件1工序一：以左端毛坯外圆为粗基准，加工右端，采用三爪卡盘装夹参考图2-1。件1工序二：以左端56外圆为精基准，加工左端，采用三爪卡盘装夹参考图2-1。件1工序三：以梯形螺纹为精基准，钻中心孔，采用三爪卡盘装夹参考图2-1。图2-1件1工序四：以右端56外圆为精基准，加工左端，采用三爪卡盘装夹参考图2-2。 图2-2件2工序一：以右端毛坯为

10、粗基准，加工左端，采用三爪卡盘装夹参考图2-3。件2工序二：以右端56外圆为精基准，钻通孔，采用三爪卡盘装夹参考图2-3。图2-3件2工序五:件1和件2旋合，以梯形螺纹为精基准，加工件2外圆，采用三爪卡盘装夹参考图2-4。图2-42.3.2 确定各表面的加工方法，划分加工阶段1.在拟定零件的加工工艺路线的同时要确定构成零件各个表面的加工方法。（ 1 ）选择加工方法的具体做法就是按照被加工表面的加工要求、材料性质等，选择合适的加工方法及加工路线进行加工。（ 2 ）所选择的加工方法要能确定加工表面的几何形状精度和表面相互位置是否达到要求。2.该零件结构简单，所以将整个工艺路线划分为以下二个阶段：（

11、1）粗加工阶段 任务是切除毛坯的大部分余量（毛坯大致已经成型），并制出精基准。（2）精加工阶段 任务是达到各主要表面达到图样规定要求。这一阶段的主要问题是确保加工质量。 件1的外轮廓、梯形螺纹，需要粗精加工，槽直接加工。 件2外轮廓、内孔、内螺纹，需要粗精加工，内槽直接加工。2.3.3.件1与件2加工的工序（1）件1的加工工序图2-5工序：1 夹棒料左端，伸出约100mm，百分表找正2粗车右端面和46、56外圆80mm3精车右端46、56外圆至尺寸要求4车退刀槽(梯形两边)，矩形槽5钻底孔20至尺寸要求6粗镗26、38内孔7精镗26、38内孔至尺寸要求8车右端梯形螺纹tr52x6至尺寸要求图2

12、-6工序：9 掉头装夹56外圆，用百分表找正10车左端面保持总长11粗车左端面m30外圆、34外圆12精车左端面m30外圆、34外圆至尺寸要求图2-713将件2旋合在件1上（m30螺纹）14粗车件2和件1的椭圆曲面15精车件2和件1的椭圆曲面（1）件2的加工工序图2-8工序：1夹右端外圆用百分表找正2钻20底孔至尺寸要求3粗镗m30内孔及34内孔4精镗m30内孔及34内孔5车退刀槽至尺寸要求6车m30内螺纹至尺寸要求图2-9工序：7将件2旋合在件1上（m30螺纹）8粗车工件右端面9车件2右端外圆26和5610车件2右端56端面上的退刀槽11粗车件2和件1的椭圆曲面12精车件2和件1的椭圆曲面2

13、.4机床、夹具、刀具、量具和切削液的选择2.4.1 机床的选择根据我校实际情况可以选用ckg40t数控车床。2.4.2 夹具的选择三爪卡盘、顶尖、2.4.3 刀具的选择（1） 加工件1的刀具选择：1) 切削端面：选用93外圆车刀。2) 外圆柱面车削：选用93外圆车刀。3) 切槽加工：采用刀宽为4mm的切槽刀。4) 切梯形螺纹：选用高速钢梯形螺纹刀。5) 中心孔加工：选用3mm的中心钻。6) 掉头装夹：右端外圆柱面车削，选用93外圆车刀。7) 切槽加工：采用刀宽为4mm的切槽刀。8) 切端面槽：采用刀宽为4mm的切槽刀。9) 切螺纹：选用外螺纹车刀。（2） 加工件2的刀具选择1）切削右端面：选用

14、93外圆车刀。2）钻通孔加工：选用20mm麻花钻，利用尾座手动完成。3）切削左端面：选用93外圆车刀。4）粗镗左端孔：选用内孔镗刀。5）精镗左端孔：选用内孔镗刀。6）切槽加工：采用刀宽为4mm的内切槽刀。7）切螺纹：选用60内螺纹车刀。8）调头：粗镗右端孔，选用内孔镗刀。9）精镗右端孔：选用内孔镗刀。10)外圆柱面车削：选用93外圆车刀。2.4.4 量具的选择（1） 游标卡尺1把：规格0-150mm 精度0.02mm 来测量所需加工零件的尺寸（2）半径规1副：规格r6 （3）千分尺1把：规格0-100mm 精度0.001mm 来测量所需加工零件的尺寸（4）外径百分表1个:用来矫正需加工零件轴件

15、的长度（5）内径百分表1个：来测量所需加工零件的内径的尺寸（6）三根量针、公法线千分尺1个:用于测量梯形螺纹2.4.5 切削液的选择合理选用切削液，可以有效地减小切削过程中的摩擦阻力，加快散热速度，减少切削力、切削温度和延缓刀具磨损，提高刀具耐用度和切削效率，使已加工表面质量得到提高并且能降低产品的加工成本。 本零件的加工的切削液采用水溶液。2.5确定工序的加工余量2.5.1 加工余量的确定 件1和件2外轮廓粗加工时加工余量为单边0.50mm。2.6 确定工序的切削用量及工时定额切削用量一般包括切削深度，进给量及切削速度三项，确定方法是先确定切削深度、进给量在确定切削速度。2.6.1切削用量的

16、选择 对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择应先确定零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，提高切削效率，保证合理的刀具耐用度； 粗、精加工时切削用量的选择原则如下： (1）.粗加工时 首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 (2).精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量。具体见表2-1，2-2表2-1 件1刀具及切削用量的选择序号加工面工艺装备主轴转速进给速度1夹棒料左端，伸出约100mm，百分表找正三爪

17、卡盘、百分表2粗车右端面和46、56外圆80mm外圆车刀、端面车刀8000.23精车右端46、56外圆至尺寸要求外圆车刀、端面车刀10000.14车退刀槽(梯形两边)，矩形槽4 mm槽刀4000.055钻底孔20钻头206006粗镗26、38内孔内孔镗刀、内径百分表5000.27精镗26、38内孔至尺寸要求内孔镗刀、内径百分表10000.18车右端梯形螺纹tr52x6至尺寸要求梯形螺纹车刀3001.59掉头装夹56外圆，用百分表找正三爪卡盘、百分表10车左端面保持总长粗车左端面m30外圆、34外圆93外圆车刀93外圆车刀8000.28000.211精车左端面m30外圆、34外圆至尺寸要求93外

18、圆车刀10000.112车退刀槽4mm的槽刀4000.0513车m30螺纹至尺寸要求60内螺纹刀3001.5表2-2 件2刀具及切削用量的选择序号加工面工艺装备主轴转速进给速度1夹右端外圆用百分表找正三爪卡盘、内径百分表2钻20底孔至尺寸要求20麻花钻6003粗镗m30内孔及34内孔内孔镗刀、内径百分表5000.24精镗m30内孔及34内孔内孔镗刀、内径百分表10000.15车退刀槽至尺寸要求4mm的槽刀4000.056车m30内螺纹至尺寸要求60内螺纹刀3001.57将件2旋合在件1上（m30螺纹）粗车工件右端面三爪卡盘93外圆车刀8000.28车件2右端外圆26和5693外圆车刀8000.

19、29车件2右端56端面上的退刀槽4mm的槽刀4000.0510粗车件2和件1的椭圆曲面93外圆车刀8000.211精车件2和件1的椭圆曲面93外圆车刀10000.12.7 本章小结 本章节主要从零件的结构和外型入手进行有效的分析，得出所选毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯工序。在工艺规程的制定上，将方案进行比较，选取一个高效和节约成本的加工方案。3 数控程序设计3.1 概述数控编程是指从零件图样到获得数控加工程序的全部工作过程。编程工作主要包括:分析零件图样和制订工艺方案；数学处理；编写零件加工程序；程序检验。3.2 数控程序1.件1 加工程序夹右端加工左端图3-1件1工序简图（

20、1） 外表面加工程序 o0001t0101 s1500 m03; 启动主轴转速1500r/min换1号刀m08; 开启切削液g00 x100 z50; 快进刀外圆粗车循环起刀点x70 z0;g01 x0 f0.1; 切端面x27;x28 z-1.5; 倒角z-25;x46;x48 z-27; 倒角z-67;x51;g03 x54 z-70 r3 f0.03; 车r3圆弧g01 z-75;g00 x80 z5.0; 退刀g28 u0 w0; 返回参考点m01; 程序结束并复位t0303 s700 m03; 启动主轴转速700r/min换3号刀m08; 切削液开启g00 x100 z-53; 快速

21、运动到起刀点g01 x48 f0.1;x46 z-55;x40 f0.02; 切外圆槽g00 x60; 退刀z-61;g01 x40 f0.12; 切外圆槽g00 x80;z50; 退刀g28 u0w0; 返回参考点m01; 程序停止并复位t0202 s1000 m03; 启动主轴转速1000r/min换2号刀m08; 切削液开启g00 x80 z50; 运动到起到点x50 z-23;g92 x47 z-57 f6; 单一螺纹切削循环 导程6;x.y轴终点坐标（47，-57）x46.5;x46.3;x46.1;x45.5;(2)切槽 o0002;g28 u0 w0; 返回参考点m01; 程序结

22、束并复位t0101 s1000 m03; 启动主轴转速1000r/min换1号刀m08; 开启切削液g00 x100 z30; 运动到参考点x30 z5.0; 运动到起刀点g00 x28 z2.0; g01 z-15 f0.05; g00 x30 z5.0;x24;g01 z-15 f0.02;g00 x80; z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m05; 主轴停止快速返回安全高度m30; 程序结束（2） 内孔加工 o0003t0101 s245 m03; 启动主轴转速245r/min换1号刀m08; 切削液开启x80 z50; 运动到起刀点z5.0; g00 z0;x0; 车端面g01

23、 x48 z-42 f0.1; 加工内孔x28 z-52;x15;z-70;g00 x10; 退刀z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并返回程序起点夹左端加工件1的右端图3-2件1工序简图（4）外表面加工程序 o0004t0101 s1000 m03; 启动主轴转速1000r/min换1号刀m08; 开启切削液g00 x80 z50; z5.0;g01 z0;x0 f0.1; 车端面x29.0;x30 z-1; 倒角z-25; 车外圆x56;z-90;g00 x80; 退刀z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位夹左端加工件2旋合在件1上的右端

24、图3-3配合件的工序简图（3） 件2旋合在件1上外表面加工程序 o0005t0101 s1000 m03; 启动主轴转速1000r/min换1号刀m08; 开启切削液g00 x80 z50; z5.0;g01 z0;x0 f0.1; 车端面x29.0;x30 z-1; 倒角z-25; 车外圆x56;z-90;g00 x80; 退刀z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位g00 x58.0 z-25;g01 x56.0 f5;#100=45,#101=28,#102=90; 椭圆参数n100 #100=#100*cos(#102); #111=#101*sin(#102

25、); #112=2*#111; #113=#110+51.01;g01 x(#111) z(#113) f5;#102=#102+1;if #102 ge 138.7 goto100;g00 x58.0;m30;t0303 s800 m03; 启动主轴转速800r/min换3号刀m08; 开启切削液g00 x80 z50; z-25;g01 x26 f0.02; 车外圆槽g00 x80; 退刀z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m01; 程序结束并复位t0303 s600 m03; 启动主轴转速600r/min换3号刀m08; 切削液开启g00 x80 z50;x38;g01 z-31

26、f0.01; 车槽g00 z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位2.件2 加工程序夹右端加工左端内孔图3-4件2工序简图（4） 内孔加工程序 o0001t0101 s1500 m03; 启动主轴转速1500r/min换1号刀m08; 切削液开启g00 x70 z50; 运动到起刀点z5.0; g01 z0;x0 f0.1; 车端面x48; 车外圆z-7;x56;z-40;g00 x70 z5.0; 退刀g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位t0404 s1000 m03; 启动主轴转速1000r/min换4号刀m08; 切削液开启g00 x50 z

27、50; 运动到参考点x38 z5.0; 运动到起刀点g01 z-7; 加工内孔x31.5;x28.5 z-1;z-32;x24;z-40;g00 x22;z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位t0606 s600 m03; 启动主轴转速600r/min换6号刀m08; 切削液开启g00 x22 z5.0; z-32;g01 x26 f0.02; 车内槽g00 x22; 退刀z 5.0;g28 u0 w0; 返回参考点夹左端加工件2旋合在件1上的右端图3-5配合件的工序简图（5） 件2旋合在件1上外表面加工程序 o0002t0101 s1000 m03; 启动主轴转速

28、1000r/min换1号刀m08; 开启切削液g00 x80 z50; z5.0;g01 z0;x0 f0.1; 车端面x29.0;x30 z-1; 倒角z-25; 车外圆x56;z-90;g00 x80; 退刀z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位g00 x58.0 z-25;g01 x56.0 f5;#100=45,#101=28,#102=90; 椭圆参数n100 #100=#100*cos(#102); #111=#101*sin(#102); #112=2*#111; #113=#110+51.01;g01 x(#111) z(#113) f5;#102=

29、#102+1;if #102 ge 138.7 goto100;g00 x58.0;m30;t0303 s800 m03; 启动主轴转速800r/min换3号刀m08; 开启切削液g00 x80 z50; z-25;g01 x26 f0.02; 车外圆槽g00 x80; 退刀z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m01; 程序结束并复位t0303 s600 m03; 启动主轴转速600r/min换3号刀m08; 切削液开启g00 x80 z50;x38;g01 z-31 f0.01; 车槽g00 z5.0;g28 u0 w0; 返回参考点m30; 程序结束并复位4.1 caxa软件介绍ca

30、xa制造工程师不仅是是一款高效易学，具有很好工艺性的数控加工编程软件，而且还是一套windows原创风格，全中文三维造型与曲面实体完美结合的cadcam一体化系统。caxa制造工程师为数控加工行业提供了从造型设计到加工代码生成、校验一体化的全面解决方案。 2、支持高速加工本系统支持高速切削工艺，以提高产品精度，降低代码数量，使加工质量和效率大大提高。3、参数化轨迹编辑和轨迹批处理4.2 仿真加工1 件1左端仿真图4-1-1件1左端粗车轮廓参数如图4-1、4-2、4-3、4-4。 图4-1粗车参数表加工参数 图4-2粗车参数表切削用量 图4-3粗车参数表进退刀方式 图4-4粗车参数表轮廓车刀件1

31、左端精车参数如图4-5、4-6、4-7、4-8。 图4-5精车参数表加工参数 图4-6精车参数表进退刀方式 图4-7精车参数表切削用量 图4-8精车参数表轮廓车刀2 件1右端仿真图4-1-2件1右端槽参数如图4-9、4-10、4-11。 图4-9切槽参数表切削加工参数 图4-10切槽参数表切削用量 图4-11切槽参数表切槽刀具 图4-12切槽参数表切削加工参数 图4-13切槽参数表切削用量图4-14切槽参数表切槽刀具件1右端梯形螺纹参数如图4-15、4-16、4-17、4-18、4-19。 图4-15螺纹参数表螺纹参数 图4-16螺纹参数表螺纹加工参数 图4-17 螺纹参数表进退刀方式 图4-18螺纹参数表切削用量图4-19螺纹参数表螺纹车刀3 件2左端内孔仿真图4-1-3件2左端内孔参数如图4-20、4-21、4-22、4-23、。 图4-20精车参数表加工参数 图4-21精车参数表进退刀方式 图4-22精车参数表切削用量 图4-23精车参数表轮廓车刀4 件2右端仿真图4-1-3件2右端精车轮廓参数如图4-23、4-24、4-25、4-26。 图4-23精车参数表加工参数 图4-24精车参数表进退方式 图4-25 精车参数表切削用量 图4-26精车参数表轮廓车刀4.2 自动编程与手动编程的比较 手工编程对于外形较简单的零件简便易行，但对于很多复杂的零件，如：非圆外轮廓