国际象棋兵设计说明书

1、国际象棋“兵”的设计说明书题 目 国际象棋“兵”数控 加工工艺分析与编程 专 业 机械制造与自动化 班 级 学生姓名 指导教师 完成时间 国际象棋“兵”数控加工工艺分析与编程（贵州省贵阳市 贵州师范大学 550014）摘要：数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制实现自动工作的技术, 数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品。本设计内容主要是利用数控车床来加工零件，主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、

2、切削用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。关键词：数控技术 ；车削加工工艺； 工艺分析 一、数控机床加工分析1.1数控机床技工工艺分析 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面: (一）选择并确定零件的数控车削加工内容； (二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； (三）工具、夹具的选择和调整设计； (四）工序、工步的设计； (五）数控车削加工程序的编写、校正与修改； (六）首件加工与现场问题的处理；(七）编制数控加工工艺技术文件。总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。1.2数控车削加工工艺分析工艺分析师数控加工的前

3、提工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言机编程方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在整个机床上的装夹方式；各表面的公共顺序，刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。（1）零件图分析零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓主要要素分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准

4、。1、尺寸标注方法分析零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。2、轮廓几何要素分析在手工编程时，要计算每个节点左边。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何要素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何要素的给定条件是否充分。 1.3夹具和刀具的选择（1）工件的装夹与定位数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分待加工表面，尽量减少装夹次数，以

5、提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面为定位基准；对于套类零件，则以内空为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择。（2）刀具选择刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量就越大。所以在零件形状的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高成产率的有效措施 二、零件图纸分析2.1 零件的特征（1）零件的特征 该零件是一回转体零件（单位：mm），毛坯尺寸是直径30铝棒，长度为70mm的棒料。(2)零件特点从零件图中可以

6、看出该零件轮廓由直线、圆弧、共同构成一个复杂成型曲线回转轴。加工部分包括外圆，外圆弧面，倒圆角等 2.2数值计算数控加工是一种按照输入的数字程序信息进行自动加工，因而数值计算对于数控编程来说至关重要。在不影响加工精度情况下，通过数值计算，将图纸标注样式转换成利于数控编程相关样式。转换的结果如下图。 三、工件的定位和装夹3.1加工精度要求 加工图纸如上图，零件加工部分主要包R7 R3 R1 R6.25 R1 R7.7的圆弧径为。零件的主体尺寸长度为54.25mm，最大位置的直径为28mm3.2定位基准的选择 定位基准选择原则：（1） 基准重合原则（2） 基准统一原则（3） 便于装夹原则（4） 便

7、于对刀原则 根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。分析零件图纸结合相关数控加工方面的知识，该零件可以通过一次装夹多次走刀能够达到加工要求。零件加工时，先以直径为30mm的外圆的轴线作为轴向定位基准，加工零件；然后一零件轴线作为轴向定位基准，以轴台的端面的中心作为该轴剩余工序的轴向定位基准，并且把编程原点选在设计基准上。如图： 图31 定位图3.3 装夹方式 (1)选择夹具 夹具的作用是保证工件在机床上的正确位置和牢固的安装，即定位和夹紧，从而使数控加工循序进行，保证工件的位置精度，同时也保证工件坐标系能够建立在正确的位置上。 车削加工的零件一般是回转体，

8、对于回转体零件，一般选用三爪自定心卡盘。本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。如图： 图32 装夹图3.4 工艺过程制定由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式各有差异.考虑到加工原则的先进后远先粗后精制定加工循序如下：先粗车后精车。 为减少换刀、对刀次数以及减少辅助时间，选用的外圆车刀先用左偏和右偏的外圆车刀进行零件的粗加工、精加工和倒圆角最后用切断刀在Z=-54.25mm处切断。四、车削工艺分析4.1 选择夹具 对于回转体零件，一般选用三瓜子定心卡盘。本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。4.2 工步设计该零件从棒材开始加工，要进行粗加工、精加工和切断等工步：(1

9、）粗车外圆(2) 精车外圆(3)倒圆角(4)切断4.3刀具的选择为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率、高精度、高重复定位精度、可靠度和耐用度。选择刀具通常要考虑：（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别（3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求。精车时要选用精度高耐用度高的刀具以保证加工精度的要求。1） 粗车：T形的外圆车刀T0101和T03032） 精车：T形的外圆车刀T0101和T03033） 切

10、断：切断刀T0404表4-1零件数控加工刀具卡(车削) 序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径 /mm备注1T01T形的硬质合金外圆车刀1粗车和精车外圆轮廓0.4右偏刀2T03T形硬质合金外圆车刀1粗车和精车外圆轮廓0.4左偏刀3T04切断刀1切断0.4左偏刀编制审核批准日期2012年12月304.4 设计走刀路线 4.5 零件加工工艺卡片 表二、零件加工工序卡片 学校机械加工工序卡片产品型号 机电学院产品名称国际象棋“兵” 工序号 工序名称工序内容设备 夹具刀具量具1粗车粗加工出零件外形HNC-CK6140三爪自定心卡盘T形外圆车刀游标卡尺2精车精加工零件HNC-CK6140三爪自定心

11、卡盘T形外圆车刀游标卡尺3粗车反向粗加工出零件外形HNC-CK6140三爪自定心卡盘左偏T形外圆车刀游标卡尺4精车反向精加工零件HNC-CK6140三爪自定心卡盘左偏T形外圆车刀游标卡尺5切断将加工好的零件从底部切断HNC-CK6140三爪自定心卡盘切断刀游标卡尺编制审核批准日期2012年12月30五、切削用量的选择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。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。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：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和

12、加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。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。因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易5.1背吃刀量 根据数控车床设备、材料及只能用毛刷沾油来冷却的情况，确定：被吃刀量为0.5进给量选择1切削速度（主轴转速)的选择S3005.2 进给量的选择查车工操作技能手册知：零件轮廓粗车循环时选f=0.20.4mm/r，切断时选f=0.10.12mm/r机械加工工艺卡片1机电学院机械加工工艺卡片1工序名称零件的粗、精、切断工序号1零件名称国际象棋

13、“兵”零件号产品名称代号数控技术毕业设计同时加工工件数1夹具名称三爪自定心卡盘设备材料卧式车床HNC-CK6140牌号硬度1A97HBS70-90工步工步内容刀具刀具号背吃刀量mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min备注1选用铝30X60的毛坯T形外圆车刀T01、T0330.2300150自动换刀2粗车A-N段3精车A-N段4在M-N段倒圆角T01编制审核批准日期2012.12. 30共2页第1页机械加工工艺卡2机电学院机械加工工艺卡片2工序名称零件的粗、精、切断工序号1零件名称国际象棋“兵”零件号产品名称代号数控技术毕业设计同时加工工件数1夹具名称三爪自定心卡盘设备材料卧式车床

14、HNC-CK6140牌号硬度1A97HBS70-90工步工步内容刀具刀具号背吃刀量mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min备注1 在N处切断切断刀T0430.1300150编制审核批准日期2012.12.30共2页第1页六、数控车床的对刀6.1对刀点在进行数控加工的编程，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参考点。对刀操作就是要测出程序起点处刀具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（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。6.2待加工毛坯的对刀试

15、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轴向设定器。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测出刀具补偿菜单栏中刀偏表，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到毛坯端面角附近，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。用游标卡尺量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。七、 编程程序%1234M03 S300G92 X0Z0G00 X50Z50T0101G00 X32Z3N1 G00 X0Z0G03 X10.89Z-11.40 R7G02 X12.08Z-15.24 R3G03 X18.38z-17.5 R1G02 X18.29Z-38.60 R6.25G03 X17.5Z-40.25 R1G03 X26.25Z-49 R7.7G01 X32N2 G00