数控车零件工艺设计

1、毕业设计题 目:数控车零件工艺设计及程序编制姓 名:金鑫懿学 院:机电与轨道交通学院专 业: 数控班 级:15数控（3+2）1班学 号: 2015050627 指导教师: 唐磊 20 16 年 12 月 20 日摘要：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7把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

2、的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，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。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1029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- 29 -

3、第1章 数控加工基础1.1 数控机床简介1.1.1、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、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1.1.2、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

4、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）金属成形类  指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数

5、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）闭环控制数控机床此外，按所

6、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条件应充分。识读零件：零件图纸

7、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，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为60mm*122mm零件技术要求分析小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求

8、，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

9、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、刚性好、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；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，

10、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(1) 选用5mm中心钻钻削中心孔。用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=0.150.2mm 。2.3刀具卡片2.4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

11、，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

12、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

13、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圆弧段加工切槽螺纹加工2.调头加工，调头之后的加工在分成3部首先加工外轮廓，走刀路线如下：钻孔：钻一个20深度为29的孔加工左端部分的内轮廓，走刀图如下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=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的

14、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 数控加工工艺文件的填写2.7.1.工艺过程卡片2.7.2.机械加工工序卡片 2.8 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。2.8.1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

15、工。 2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。2.8.2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。29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，这里只展示左端部分的程序O1234T0404M03 S1200M08 F1500G00 X77.917 Z13.100 G00 Z6.549 G

16、00 X71.414 G01 X61.014 F5.000 G01 X59.600 Z5.841 G01 Z-14.200 F10.000 X60.000 G01 X61.414 Z-13.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X60.014 F5.000 G01 X58.600 Z5.841 G01 Z-14.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-13.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X59.014 F5.000 G01 X57.600 Z5.841 G01 Z-15.

17、200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X58.014 F5.000 G01 X56.600 Z5.841 G01 Z-15.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X57.014 F5.000 G01 X55.600 Z5.841 G01 Z-16.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.493 F20.000 G

18、01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X56.014 F5.000 G01 X54.600 Z5.841 G01 Z-16.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X55.014 F5.000 G01 X53.600 Z5.841 G01 Z-17.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X54.014 F5.000 G01 X52.600 Z

19、5.841 G01 Z-17.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.800 G01 X51.600 F10.000 G01 Z-18.200 G01 X59.600 G01 Z-36.000 G01 X61.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.014 G00 Z6.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.300 G01 X50.600 F10.000 G01 Z-1

20、8.700 G01 X58.600 G01 Z-36.000 G01 X60.014 Z-35.293 F20.000 G01 X70.014 G00 Z5.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.800 G01 X49.600 F10.000 G01 Z-19.200 G01 X57.600 G01 Z-36.000 G01 X59.014 Z-35.293 F20.000 G01 X69.014 G00 Z5.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.300 G01 X48.600 F10.000 G01 Z-19.700 G0

21、1 X56.600 G01 Z-36.000 G01 X58.014 Z-35.293 F20.000 G01 X68.014 G00 Z4.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.800 G01 X47.600 F10.000 G01 Z-20.200 G01 X55.600 G01 Z-36.000 G01 X57.014 Z-35.293 F20.000 G01 X67.014 G00 Z4.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.300 G01 X46.600 F10.000 G01 Z-20.700 G01 X54.60

22、0 G01 Z-36.000 G01 X56.014 Z-35.293 F20.000 G01 X66.014 G00 Z3.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.800 G01 X45.600 F10.000 G01 Z-21.200 G01 X53.600 G01 Z-36.000 G01 X55.014 Z-35.293 F20.000 G01 X65.014 G00 Z3.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.300 G01 X44.600 F10.000 G01 Z-21.700 G01 X52.600 G01 Z-

23、36.000 G01 X54.014 Z-35.293 F20.000 G01 X64.014 G00 Z2.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.800 G01 X43.600 F10.000 G01 Z-22.200 G01 X51.600 G01 Z-36.000 G01 X53.014 Z-35.293 F20.000 G01 X63.014 G00 Z2.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.300 G01 X42.600 F10.000 G01 Z-22.700 G01 X50.600 G01 Z-36.000 G

24、01 X52.014 Z-35.293 F20.000 G01 X62.014 G00 Z1.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.800 G01 X41.600 F10.000 G01 Z-23.200 G01 X49.600 G01 Z-36.000 G01 X51.014 Z-35.293 F20.000 G01 X61.014 G00 Z1.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.300 G01 X40.600 F10.000 G01 Z-23.700 G01 X48.600 G01 Z-36.000 G01 X50.0

25、14 Z-35.293 F20.000 G01 X71.414 G00 X77.917 G00 Z13.100 G00 X100 Z100T0404M03 S1200G00 X70.318 Z11.144 G00 Z0.707 G00 X59.414 G01 X-1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.000 G01 X40.000 F10.000 G01 Z-24.000 G01 X48.000 G01 Z-36.000 G01 X49.414 Z-35.293 F20.000 G01 X59.414 G00 X70.318 G00 Z11.144 G00 X100 Z100T

26、0505M3S500G0X20.Z20G0X0.Z5.G99G1Z-32.F0.1G0Z5.X100.Z100.G0 T0606G97 S3600 M03G0 X21.92 Z2.5 M8G50 S3600G96 S330G99 G1 Z-23.8 F.2X20.X17.172 Z-22.386G0 Z2.5X23.84G1 Z-23.8X21.52X18.692 Z-22.386G0 Z2.5X25.76G1 Z-14.341X24.6 Z-15.965Z-23.8X23.44X20.612 Z-22.386G0 Z2.5X27.68G1 Z-11.653X25.36 Z-14.901X22

27、.532 Z-13.487G0 Z2.5X29.6G1 Z-8.965X27.28 Z-12.213X24.452 Z-10.799G0 X19.5Z2.X30.G1 Z0.Z-9.X25. 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3.1.1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)、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩