数控车削加工工艺的编制

经典word整理文档，仅参考，转Word此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！************毕业设计说明书课题名称:系专班姓别业级名江杰年6月31日～年6月10****摘要本课题设计的是车床尾座顶尖套筒零件的数控工艺及实施,主要设计任务是工工序卡、工装夹具的设计、绘制工装（夹具）装配图及主要零件图、重要工序走上机械专业岗位奠定了良好的基础。随着CAD/CAMCAD软件中设计完成.并与CAM软件结合使三维造型出来的产品可以直接生成ＮＣ代关键词：套筒、工艺、工装设计、数控程序第1页（共28页）****AbstractWhatthistopicdesignisthelathetailstockapexsleevecomponentsnumericalcontrolcraftandtheimplementation,themaintaskofdesignisthelathetailstockapexsleevecomponentsnumericalcontrolprocessingtechnologicaldesign,theestablishmentprocessingprogramshowedthatthecard,themainworkingprocedureprocessingtravelchart,theworkclothesjig'sdesign,drawsuptheworkclothes(jig)theassemblydrawingandthemaindetaildrawing,theimportantworkingprocedurenumericalcontrolprocessingprogramestablishment,thenumericalcontrolsimulationsimulationprocessing.Throughthistopicdesign,notonlyhassolvedintheproductionactualproblemfortheenterprise,ifonthemillingmachinethemillingmachinetailblockplaceapexsleevekeyslot'sattireclampstheplan,simultaneouslyhasalsomasteredaseriesofmachine-finishingdesignmethodandthestep,furthersharpenedthemachinedesignsynthesizingwillstepontothemachineryspecializedpostforlatertolaythegoodfoundation.AlongwiththeCAD/CAMsoftwaretechnique'sfurtherdevelopment,thenearlyallpersonalizationproductdesigndesignsintheCADsoftwarecompletes.AndenablestheproductwhichwiththeCAMsoftwareunionthethreedimensionalmodellingcomesouttobepossibletoproducetheNCcodedirectly.Likethiscausesthecyclicalbigreductionwhichtheproductdevelopmentproductproducesgoods,isthemodernmanufacturingindustrydevelopmentinevitabletrendKeyword:Sleeve,craft,workclothesdesign,numericalcontrolprocedure第2页（共28页）****目录摘要.............................................................................................................................1Abstract............................................................................................................................2目录.............................................................................................................................31绪论..........................................................................................................................41.1课题分析............................................................................................................41.2相关技术的发展现状和趋势................................................................................52机床的选用及简介........................................................................................................62.1机床的选择........................................................................................................62.2机床的组成.....................................................................................................7~82.3机床的工作原理................................................................................................102.3.1数控机床的工作原理与工作方式................................................................10~112.4机床的工作特点................................................................................................123零件的工艺分析..........................................................................................................133.1零件图的工艺分析............................................................................................133.2确定加工方按....................................................................................................143.3确定加工顺序...................................................................................................153.4确定进给路线....................................................................................................163.5切削用量选择....................................................................................................163.6刀具材料的选择.................................................................................................173.7拟定数控铣削加工工艺工序卡片...................................................................4顶尖套筒零件CAD/CAM造型..................................................................................184.1应用软件介绍...................................................................................................184.2顶尖套筒零件三维造型.....................................................................................195重要工序程序编制....................................................................................................215.1加工工艺参数设置.......................................................................................5.2加工轨迹仿真...................................................................................................225.3后置处理及NC代码生成...............................................................................6毕业设计小结...........................................................................................................277参考文献.............................................................................................................2817~1821~2223~26第3页（共28页）****1绪论1.1课题分析1.1.1课题的研究意义及其作用从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检要装备。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。由于这些零件的径向尺寸，无论是测量尺寸还是图纸尺寸，都是以直径值X为直径照具体机床的用户手册或编程手册。车削加工是机械制造业中最基本、最广泛、最重要的一种工艺方法，它第4页（共28页）****能，并在生产中取得明显效益。1.2相关技术的发展现状和趋势过去只用于航空,汽车工业的数控机床,现在已越来越广泛的成为其他制造行业的必要设备,而且技术发展也相当快速,令人惊叹。高速化－－高速机种每分钟1.5万转以上。精密化－－随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展，精密度已达到微米级。机床也朝高效能发展。系统化－－机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。复合化－－产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。其中五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密术作为一个国家工业化水平的标志。国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲零件加工而出现的。随着机制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，我国的一些机床厂也竞相推出五轴联动机床当前，国产五轴联动数控机床在品种上，已经拥有立有五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等，基本涵盖了国内市场的需求,也已获得国内市场的很大认同。第5页（共28页）****目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、向。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变.2机床的选用及简介2.1机床的选择机床的种类和型号很多，在加工冲模零件时，机床选择得正确与否，对量的稳定性。其选择的原则是：（1）机床的工作区域尺寸必须与所加工零件的外形轮廓尺寸相适应。如镗床或立式镗床上加工，以做到合理使用设备。（2）机床的功率和加工量应与零件工序的加工要求相适应。如粗加工工床。（3）选用的机床精度应与工序要求的加工精度相适应。第6页（共28页）****（4）选用机床应与现有设备条件相适应。即要充分利用现有的设备，又要充分考虑生产的发展方向规模，以及添置新设备的可能性。2.2机床的组成2.2.1数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。图1—2的实线所示为开环控制的数控机床框图。图1—2数控机床的组成为了提高机床的加工精度，在上述系统中再加入一个测量装置（即图1—2算得出进给脉冲序列（包含有上述4的方向运动。第7页（共28页）****2.2.2数控系统与数控机床的组成、操作面板、它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。b、组成：按钮站、状态灯、按键阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器；。、它是数控机床特有部件、控制介质与输入输出设备、控制介质是记录零件加工程序的媒介bCNC加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。、数控机床常用的控制介质和输入输出设备下表输入设备磁盘磁盘驱动器通讯第8页（共28页）****CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：、串行通讯（RS-232等串口）、b、自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等）、网络技术（internet，LAN等）。、CNC装置(CNC单元)、组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。b、作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件伺服单元、驱动装置和PLC等CNC个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心、伺服单元、驱动装置和测量装置、伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机b、测量装置位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。、作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）、、机床I/O电路和装置PLC(ProgrammableLogicController)I/O控制，它由硬件和软件组成；b、机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；、功能：接受CNC的、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。第9页（共28页）****、机床、机床：数控机床的主体，是实现制造加工的执行部件。b、组成：由主运动部件、进给运动部件（工作台、拖板以及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置（刀具自动交换系统工件自动交换系统）和辅助装置（如排屑装置等）。2.3机床的工作原理2.3.1数控机床的工作原理与工作方式1.数控机床的工作原理图1数控机床的工作原理图2一段曲线的1.1数控系统的工作过程1）输入：零件加工程序一般通过DNC从上一级计算机输入而来。2）译码：译码程序将零件加工程序翻译成计算机内部能识别的语言。3）数据处理：包括刀具半径补偿、速度计算以及辅助功能的处理。4）插补：是在已知一条曲线的种类、起点、终点以及进给速度后，在起点和终点之间进行数据点的密化。第10页（共28页）****5并将结果发送到伺服驱动接口中去。1.2数控系统的插补原理简介什么是插补？为什么要进行插补？(拟合)或圆弧插补。插补的任务:就是根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值。2.现代CNC系统插补的实现方法(1)由硬件和软件的结合实现；(2)全部采用软件实现。3.插补算法分类：目前应用的插补算法分两大类：脉冲增量插补、数据采样插补(1)脉冲增量插补：每次插补的结果仅产生一个行程增量，以一个个脉冲的方式输出给步进电机。如逐点比较法和数字微分分析器(DigitalDifferentialAnalyzer简称：DDA)方法图3开环数控系统(2)数据采样插补(或称：时间分割法)适合于闭环和半闭环控制系统。1)t细分为许多相等的时间间隔，即：单位时间间隔(插补周期T)。每经过T进行一次插补计算，直到加工终点(如图2所示)。2)特点：①插补运算分两步完成：第一步：粗插补，第二步：精插补。逼近给定曲线，每小段直线长度ΔL(即步长相等，并与进给速度V有关，加工第11页（共28页）****一小段直线的时间为一个插补周期，则ΔL=VT。量，边计算，边加工。数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数据等加工信息床各部分按规定有序地动作。最基本的信息和指令包括：各坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量，各状态控制的I/O信号等。数控机床的运行处于不断地计算、输出、反馈等控制过程中，从而保证刀具和工件之间相对位置的准确性。伺服计算机数控装置机驱动系统加工程序辅助控制装置反馈系统床2.4机床的工作特点与普通机床相比，数控机床具有以下特点。一、适应性强由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别数控机床只需更换零件加工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。所以，数控机床的适应性非常强。二、加工质量稳定对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。第12页（共28页）****三、生产效率高数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。还有自动换速、自所以，比普通机床的生产率高3～4倍甚至更高。数控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大。目前数控机床的最高进给速度可达到100m/min以上，最小分辨率达0.01m。一般来说，数控机床的生产能力约为普通机床的三倍，甚至更高。数控机床的时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%～50%。四、加工精度高数控机床有较高的加工精度，一般在0.005～0.1mm之间。数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比较高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。五、工序集中，一机多用数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工工序，一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。加工中心的工艺方案更与普通机床的常规工艺方案不同，常规工艺以工序分散”六、减轻劳动强度在输入程序并启动后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。这样就简而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修，但是数控机床的优点很多，它有利于自动化生产和生产管理，使用数控机床的经济效益还是很高的。3零件的工艺分析3.1零件图的工艺分析顶尖套筒零件是机床尾座的一个重要零件，并且尾座主要是用于仪表车选择的加工设备。该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、键槽、油槽及内孔等表面组成，第13页（共28页）****45钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。3.2确定加工方按制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。(1)Ra0.8此表面可做为以下工序的基准。(2)粗精加工内孔及锥面：该内表面粗糙度要求为0.8和1.6，用软卡爪夹持外圆表面，以上道工序外圆表面为定位基准。(3)粗精磨莫氏锥孔、外圆表面以及￠23H7内孔表面：经过这道工序表面粗糙度能够达到要求。(4)铣键槽6H11以及油槽R1.5：键槽的相互位置精度很高，因此需设计专用夹具，以此来保证其对称度和平行度以及键槽与油槽的180°分布。第14页（共28页）****以下是本次设计顶尖套筒零件毛坯的机械加工工艺过程：三爪自定心卡盘三爪自定心卡盘软卡爪，以外圆为精基准浮动铰削￠15H7内孔至尺寸软卡爪，以外圆为精基准两顶尖V型夹具上精研磨莫氏3号锥孔3.3确定加工顺序加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次表面，然后加工外轮廓表面。（1）工序顺序安排原则：第15页（共28页）****（a）原则：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。（b和精加工三个阶段。表面质量要求特别高时，还应增加光整加工阶段。（c这位销孔等。3.4确定进给路线由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行（见图11）图113.5切削用量选择正确地确定切削用量,精度、和表面粗糙度、材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。尾座顶尖套筒零件是中批生产，所选自动机床及多刀加工工序的切削用量，应科学地、严格地确定，确定的一般原则为：粗加工时，由于要求的加工精第16页（共28页）****个工序卡有详细说明。3.6刀具材料的选择刀具材料通常是指切削部分的材料。在切削过程中，刀具切削部分直接承担切削工作。刀具切削性能的好坏对于切削加工效率、刀具寿命、刀具消耗、加工成本、加工精度和表面质量都有着密切的关系。,根据零件加工面的要求,本零件所要用到的刀具应该是这几种:中心钻、90°车刀、深孔钻头￠12、内孔车刀、浮动铰刀、￠4铣刀、R1.5球头铣刀。目前广泛用此影响生产效率的提高。对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应选项用强度高、料有：钨钴类，钨钴钛类，通有类。从生产条件分析看，生产设备、生产批量等。本零件的加工工艺采用数降低工件在装夹中的累积误差。3.7拟定数控铣削加工工艺工序卡片3.7.1工艺卡安排原则和方法制定工艺规程定的原则是：在保证产品质量的前提下，最大限度的提高生产率和降低制造成本。求等确定的。第17页（共28页）****夹具是一种工艺装备。它的作用一是保证工件相对于机床和刀具具有正正要保证工艺系统各环节之间正确的几何位置，应保证工件在夹具中有正确的定位、夹具对机床具有正确的相互位置关系和夹具的正确调整。由于本文所加工拨叉的材料为铸铁，外形尺寸且精度要求不高，我对该项工件进行了以下的工艺安排：下料（铸出零件外型，待加工表面留余量）——粗、精铣B面——粗、精铣F面、R23.46圆弧、——钻、扩、铰φ15.81F8孔及钻模φ8.4的孔——粗精铣G、I、H面。3.7.2工序卡片安排原则机械加工工艺卡片是在工艺过程卡片的基础上，按每道工序所编制的工要求以及所用的设备和工艺装备等。机械加工工艺过程卡片是以工艺为单位的，简要说明零件机械加工过程工作，它要求技术人员从生产实际出发,理论联系实际和工人结合起来，充分利用现有的生产条件，尽可能采用国内外先进工艺，并保证良好的劳动条件。根据上述内容，拟定工艺卡工序卡见附录。4顶尖套筒零件CAD/CAM造型4.1应用软件介绍Pro/E是一款优秀的深受设计业和制造业青睐的计算机辅助设计与制造软件。Pro/E全称为Pro/EngineerPTC（ParametricTechnologyCorporation）1989年所开发的3D广的3D实体模型设计软件，操作风格简言之，以特征为基础的参数式模型结构。本次设计运用的就是该软件。第18页（共28页）****它开创了三维CAD/CAM装配、机构仿真、有限元分析、逆向工程、同步工程等功能。该软件也具有较好的二次开发环境和数据交换能力。PRO/Engineer软件的特点：1、完善的3D实体模型设计系统。Pro/E涵盖实体模型设计、曲面设计、平面绘图、零件组合、加工制造、模具设计、钣金零件设计、点数据建模设计、有限元模型格式的输出等。2到，并且可以直接在模型上设置；Pro/E系统还提供了简短的选项即时说明和完WindowsPro/E既容易学习又容易操作。3、以3D特征为基础的参数式模型结构。以最自然的思考方式进行设计，充分掌握设计意图，能随时对特征合理但不违反几何原理的重定义、顺序调整、删除、插入等操作。另一方面Pro/E视尺寸为可变的参数，修改实体模型尺寸可立即重新产生。4、数据关联性，自动更新。Pro/E设计理念是从3D实体模型产生2D绘图3D或2D的2D或3D实体模型均自动改变。产品开发过程中，用户在任何时候所做的改变，都会传送到整个设计中，自动更新所有的工程文件数据。5Pro/E通过PIC的协同工作软件包----Winchill，允许多位用户通过网络交换产品数据，同时设计一件产品。Pro/Engineer已广泛用于模具、工业设计、汽车、航天、玩具等行业，并在国CAD/CAM/CAE市场上占有较大的份额。4.2顶尖套筒零件三维造型应用Pro/E2001造型只需应用拉伸、旋转、几何运算、实体倒角等。拉伸为例：进入特征——创建——实体——加材料——选择拉伸方式——进入草绘——完成——自动生成实物。第19页（共28页）****顶尖套筒零件三维造型效果图如下：第20页（共28页）****5重要工序程序编制5.1加工工艺参数设置在Mastercam软件中，当完成零件的CAD造型后，就可以进入CAM数控编程处理，选择刀具路径，外形铣削命令，在选取加工部位后，系统将弹出“外下刀位置、参考高度等。第21页（共28页）****5.2加工轨迹仿真第22页（共28页）****5.3后置处理及NC代码生成选中所有刀具名称，然后经过后处理，导出NC代码，如下图所示：该面加工的程序：%第23页（共28页）****O0000(PROGRAMNAME-PRT0001)(DATE=DD-MM-YY-29-02-08TIME=HH:MM-16:10)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(2.BALLENDMILLTOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-2.)N104T1M6调用刀具，铣R3圆弧槽N106G0G90X144.967Y-1.504A0.S3000M3主轴正转，转速3000r/minN108G43H1Z85.2长度补偿H1N110Z42.2N112G1Z35.2F4.5N114X170.F305.5N116Y-.752N118X-.124N120X-.133Y-.737N122G2X-.315Y-.017R1.391N124G1Y0.N126X170.N128Y.752N130X-.129N132G2X.88Y1.49R1.487N134G1X168.815Y1.504N136X170.N138Y2.504N140X.794Y2.49第24页（共28页）****N142G3X-1.315Y.005R2.487N144X-1.001Y-1.233R2.391N146