数控车零件工艺方案设计书及程序编制

1、题目:数控车零件工艺设计及程序编制姓名：李胜胜学院：工学院专业：机电一体化班级：09机电一体化学号：指导教师： 徐秀英职称:讲师20 年 月 日成人教育学院制摘要：本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工 技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的 加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要 刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。第 二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组 成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头

2、钻孔再镗孔，第三，早 钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位 点与换刀点重合。关键字：刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位Abstract: The desig n of the CNC machi ning process an alysis and process ing of specific parts diagram, a brief in troducti on, the first CNC machi ning tech no logy and CNC machining parts diagram analysis. Fir

3、st, according to the parts and materials process ing operati ons, the cutt ing parameters and other releva nt factors, selectio n of tools and tool holders and parts of the outline of the characteristics of seven tools to determ ine the n eed for cyli ndrical rough turning tool, Finish Turning Tool,

4、 exter nal grooving knife external thread cutter, with in bori ng knife, cut in side slot knife. Second, for the part graphics program ming, this part of the shaft parts, the outer con tour line, arc, and thread the in side of the parts to bori ng a tapered bore in the process, the work piece n eed

5、to tur n around the drill and the n bori ng third, as early drilli ng on the knife, the first back reference point to the hole center point to the knife, the tool positi on to come to this is the knife point and tool cha nge coin cide nce.Keywords: tool to determine the choice of the feed path, tool

6、 knife point, the positi oning of the work piece.目 录第1章数控机床简介 1第2章数控车削加工工艺及程序编制 32.1 零件工艺分析 32.2刀具选择 42.3刀具卡片 52.4确定工件的定位与装夹方案 52.5切削加工顺序的安排 52.6切削用量的选择 82.7数控加工工艺文件的填写 92.8保证加工精度的方法 112.9数控加工程序 11第3章加工成果 233.1仿真软件介绍 233.2 仿真加工过程 24结 论 28参考文献 29第1章数控加工基础1.1数控机床简介、数控机床特点随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、

7、铣 床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换 刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。1）具有高度柔性、适应性强2）生产准备周期短3）工序高度集中4）生产效率和加工精高、质量稳定5）能完成复杂型面的加工6）技术含量高7）减轻劳动强度、改善劳动条件8）有利于生产管理、数控机床的分类数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备和分类方法。 在机床行业, 数控机床通常从以下不同角度进行分类。1 按工艺用途分类按其工艺用途可以划分为以下四大类：（1）金属切削类指采用车、铣、镗、钻、铰、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类：普通数控机床数控加工中心(2)

8、 金属成形类指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用 的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。(3) 特种加工类主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数 控激光与火焰切割机等。(4) 测量、绘图类主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪 等。2 按控制运动的方式分类(1) 点位控制数控机床：这类数控机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控 冲床等。(2) 点位直线控制数控机床：这类机床有数控车床和数控铣床等。(3) 轮廓控制数控机床：这类机床有数控车床、铣床、磨床和加工中心等。3 按伺服系统的控制方式分类(1) 开环数控机床(2) 半闭环控制数控机床(3)

9、闭环控制数控机床此外，按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低档、中档、高档三类数 控机床。中档、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。第2章数控车削加工工艺及程序编制工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依 据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各 图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起 冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等； 构成零件轮廓的几何尺寸的

10、条件 应充分。识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合 理性，所以我们要保证良好的零件结构。工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀 具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。编制加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。2.1 零件工艺分析零件结构分析1. 如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整,合工 注 轮 清 整, 料 钢, 巾符 数控加 尺寸标 要求， 廓描述 楚完 零件材为45毛胚为60mm*122mm零件技术要求分析小

11、批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面咼精度的要 求，未注公差尺寸按GB1804-M热处理，调质处理，HRC25-35未注粗糙度部分 光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸 巾60mm*122mm加工难点及处理方案分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零 件质量，采用以下加工方案：1. 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。2. 在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮 廓曲线的准确性。本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工-超精加工方案。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度2.2刀具选

12、择数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人 机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切 削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整 方便、冈性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀 柄，以提高刀具加工的刚性。在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手 动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循 以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有 加工步骤；

13、粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣 后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应 尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。综上所诉：本零件的加工 选用 5mm中心钻钻削中心孔。用 巾20的钻头 加工左端的孔(2)粗车及平端面选用90硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工 件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选 Kr=35。(3)为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金 60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.150.2mm2.3刀具卡片号1DIFD外圖车刀2$4久中4趴中2中2航左塔诱面叮2Pl6De外囲车刀2*15.

14、血外、乃、1Ui03*1,5的申心帖1却的孔0.34041巾2D的礼D, 3S051巾2啲孔B.2505*20扩孔刀1却的孔(U7觅为*的切刀1奶巧的樺13D36D* 的10J2.4确定工件的定位与装夹方案在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹 方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工 件时，应考虑以下几种因素：1. 尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具；2. 结构设计要满足精度要求；3. 易于定位和装夹；4. 易于切削的清理；5. 抵抗切削力由足够的刚度；工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最 好选择“一

15、面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个 30的锥孔，因轴的长度不是 很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧 工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在(100.1000)处。2.5切削加工顺序的安排 先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。 先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量 小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后， 精加工之前进行。 先面后孔 对于

16、箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面 和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平 面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。 基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般 是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工 其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工综上所诉：此零件的的加工顺序如下:1.先进行右端部分的加工，右端部分首先加工主轮廓走刀路线如下螺纹加工2. 调头加工，调头之后的加工在分成 3部CD首先加工外轮廓，走刀路线如下：钻孔：钻一个巾20深度为29的孔C加工左端部分的内轮廓，走刀图如下

17、以上为整个零件的加工路线2.6切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量 和生产效率的重要因素。车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式:v= n dn/1000(m/min)式中：d工件待加工表面的直径(mmn车床主轴每分钟的转速(r/min )根据零件的结构特点，外轮廓用采用 90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm 的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000 r/min，由公式计算得：切削速度v粗加工：v=150(m/min)精加工：v=188(m/min)2.7数控加工工艺文件

18、的填写2.7.1.工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片萇西第L禹 | f慕1 f朋胳1毬朕 11锤外琳寸瓯旧I时1翻2解腳腔铺样1耕致丈拥瞪蛾旅、m H窖脈、腹爛肆常3舫駅* HR.榨科瓦也貼止厦42.7.2. 机械加工工序卡片I电斗Mi %P t i/iin荻 alaiai 釧Tni1訓卡舐soO薛几餓卡尺W0,ED,20.3!翔辛啊讷頫，肌.谢紐抑栩、喊并黔几 舗卡无千族1300D.ED.20.!V辭*5,卵0啲純邛卡比瞰牺韌將卡屁千歆2000ClE0.20.?精牲辆耐鼻潮的他至时三爪卡盘、9C卿薛几解卡艮Hft2500毗0.25耐2.5肿心铀中讹邛栢，帕踊中祐8004lB0.20.?6邛卡亀

19、*删麻酬900ClG0.20.27800O.E0.2OJB耐洲机耐姻飙至时三爪卡匕Mm800O.B0.20?g孵翊蛹舶汕驰讷純EMift,恥牌靭,崩卡&fit40,E0.!0.3w.n韓阳删m（Ei）鑼日划隣.曲iH SIKU騒 r/i:nai/nin般童 m/rM10辅轲叫辄帥加的純丁锂 睡糊轲、黠林,内跻眛1200D.B0.20.211辭忙關九戲册1了卡战、殲糰飯、黠卡他内肝朋2000asD.20.212耕轲乩幡的内畦财聽F卡钛碱外蒔刀.朋卡乩皑时尺2500U.8ij. 50.21314孵右師狗乩期、4WOI.削伽能量邛卡轨觸卡氐千分匕则卜囲輒8000.0U.S(I Ii7丰辭如辆臨帥加的

20、鏈邛卡乩赫卡氐千朕、90腿轲0.Eh.27?16解抑脳国,削In戕置邛卡盘.觸卡匕卅氐则用轲0,B0.20.?H踹轴師鮒乩机8、妳财睚时麻邛卡匕觸卡巳千施、90厢轲跚QD.Bfi.?0.2IB肌5、粗的飙駅寸蘇邛卡也诫牆韌靑辭尺800asD.?0.2I HI HIr/iin嫦 就 t/iiinmh删19邛楠、哺卡克8000.30.20.220解urn.礪驟三解乩赭卡匕eomn.中朋谕卿峽6DD0,90,20.?21辭】阻5&I皺f邛卡匕輔卡艮鹹皺儿5000o.a0.20.22.8保证加工精度的方法为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的 误差预防或误差补偿等有效的工艺

21、途径措施来直接控制原始误差或控制原始误 差对零件加工精度的影响。刀具半径的选定1. 刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。2. 刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。282采用合适的切削液1. 切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削 液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。2. 非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。3. 水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗 作用。故本设计加工时采用水溶液进行冷却。2. 9数控加工程序本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示

22、左端部分的程序O1234T0404M03 S1200M08 F1500G00 X77.917 Z13.100G00 Z6.549G01 X61.014 F5.000G01 X59.600 Z5.841G01 Z-14.200 F10.000X60.000G01 X61.414 Z-13.493 F20.000G01 X71.414G00 Z6.549G01 X60.014 F5.000G01 X58.600 Z5.841G01 Z-14.700 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-13.993 F20.000G01 X71.414G00 Z6.549G01 X59.

23、014 F5.000G01 X57.600 Z5.841G01 Z-15.200 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-14.493 F20.000G01 X71.414G01 Z-15.700 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-14.993 F20.000G01 X71.414G00 Z6.549G01 X57.014 F5.000G01 X55.600 Z5.841G01 Z-16.200 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-15.493 F20.000G01 X71.414G00 Z6.549G01 X5

24、6.014 F5.000G01 X54.600 Z5.841G01 Z-16.700 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-15.993 F20.000G01 X71.414G00 Z6.549G01 X55.014 F5.000G01 Z-17.200 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-16.493 F20.000G01 X71.414G00 Z6.549G01 X54.014 F5.000G01 X52.600 Z5.841G01 Z-17.700 F10.000G01 X60.000G01 X61.414 Z-16.993 F20.

25、000G01 X71.414G00 Z6.507G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z5.800G01 X51.600 F10.000G01 Z-18.200G01 X59.600G01 Z-36.000G01 X61.014 Z-35.293 F20.000G01 X71.014G01 X50.600 F10.000G01 Z-18.700G01 X58.600G01 Z-36.000G01 X60.014 Z-35.293 F20.000G01 X70.014G00 Z5.507G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z4.800G01 X49.600

26、F10.000G01 Z-19.200G01 X57.600G01 Z-36.000G01 X59.014 Z-35.293 F20.000G01 X69.014G00 Z5.007G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z4.300G01 X48.600 F10.000G01 Z-19.700G01 Z-36.000G01 X58.014 Z-35.293 F20.000G01 X68.014G00 Z4.507G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z3.800G01 X47.600 F10.000G01 Z-20.200G01 X55.600G01 Z-3

27、6.000G01 X57.014 Z-35.293 F20.000G01 X67.014G00 Z4.007G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z3.300G01 X46.600 F10.000G01 Z-20.700G01 X54.600G01 Z-36.000G01 X0.000 Z2.800G01 X45.600 F10.000G01 Z-21.200G01 X53.600G01 Z-36.000G01 X55.014 Z-35.293 F20.000G01 X65.014G00 Z3.007G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z2.300G01

28、X44.600 F10.000G01 Z-21.700G01 X52.600G01 Z-36.000G01 X54.014 Z-35.293 F20.000G01 X64.014G00 Z2.507G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z1.800G01 X43.600 F10.000G01 X51.600G01 Z-36.000G01 X53.014 Z-35.293 F20.000G01 X63.014G00 Z2.007G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z1.300G01 X42.600 F10.000G01 Z-22.700G01 X50.600

29、G01 Z-36.000G01 X52.014 Z-35.293 F20.000G01 X62.014G00 Z1.507G01 X1.414 F5.000G01 X0.000 Z0.800G01 X41.600 F10.000G01 Z-23.200G01 X49.600G01 Z-36.000GOO Z1.007G01 X1.414 F5.000GO1 X0.000 Z0.300G01 X40.600 F10.000G01 Z-23.700G01 X48.600G01 Z-36.000G01 X50.014 Z-35.293 F20.000G01 X71.414G00 X77.917G00

30、 Z13.100G00 X100 Z100T0404M03 S1200G00 X70.318 Z11.144G00 Z0.707G00 X59.414G01 X-1.414 F5.000G01 X0.000 Z0.000G01 X40.000 F10.000G01 Z-24.000G01 Z-36.000G01 X49.414 Z-35.293 F20.000G01 X59.414G00 X70.318G00 Z11.144G00 X100 Z100T0505M3S500G0X20.Z20G0X0.Z5.G0Z5.X100.Z100.G0 T0606G97 S3600 M03G0 X21.92

31、 Z2.5 M8G50 S3600G96 S330G99 G1 Z-23.8 F.2X20.X17.172 Z-22.386X23.84G1 Z-23.8X21.52X18.692 Z-22.386GO Z2.5X25.76G1 Z-14.341X24.6 Z-15.965Z-23.8X23.44X20.612 Z-22.386GO Z2.5X27.68G1 Z-11.653X25.36 Z-14.901X22.532 Z-13.487GO Z2.5X29.6G1 Z-8.965X27.28 Z-12.213X24.452 Z-10.799GO X19.5Z2.X30.G1 Z0.Z-9.X2

32、5. Z-16.Z-24.X20.X17.172 Z-22.586G0Z2.M9G28 U0. W0. M05T0606M30第3章加工成果3.1仿真软件介绍软件简介市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选 用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验 与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。 具有 FANUC SIEMENS(SINUMERIK)MITSUBISHl FA

33、GOR美国哈斯 HAAS PA 广州数控GSK华中世纪星HNC北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN南京华 兴WA 江苏仁和RENHE南京四开、天津三英、成都广泰 GREAT巨森数控JNC 编程和加工功能，学生通过在 PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统 数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内 唯一自动免费下载更新的数控仿真软件。斯沃界面打开软件，选择GSK980TD工作界面tfdflTD 筑比 K 0 & 口 口 寸1參*1筆 话骨 91 a 徉丨=:韦 0|卿-Q 0 匕怦济回 日j曲詔口*“i*耳h-1卩穴7宁画圃E3E3 回IQ I IBI ffllQ 1300 二 * 卜回MS9 rararanan 厂i ran qqq 刃o3.2仿真加工过程321第一段加工1. 装入刀具2. 设置毛胚,怜棒管装载工件文件工件材斜岡F低破钢匸夹具类型3. 对刀，输入刀补C5 弓 Z 980TD偏置00002 N1074NOxZRT101-473.