基于CAXA的数控加工工艺

题目：基于CAXA的数控加工工艺与仿真加工研究专业名称：学生姓名：***学号：指导老师：毕业时间：基于CAXA的数控加工工艺与仿真加工研究目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 3前言 4第一章数控机床的发展史 5第二章配合件加工工艺的基本认识 62.1配合件加工工艺的概念 62.2配合件加工工艺过程 62.3配合件工艺采用数控加工的特点 6第三章配合件的加工工艺分析 73.1零件结构分析 73.2毛配件加工余量的分析 7第四章配合件的仿真加工 94.1常用数控车床指令 94.2仿真加工软件的选用 94.3配合件1仿真编程程序 94.4配合件1仿真过程示意图 144.5配合件2仿真编程程序 184.6加工示意图2及参数设置 19总结 23致谢 24参考文献 25摘要数控技术是用数字化控制机械运动工作过程的控制技术，数控装备是以数控技术为代表的对传统制造产业进行渗透革新，即所谓的数字控制。数控技术的引进和发展不但给传统的制造业带来前所未有的革新变化，也促使制造也登上了一个新的领域，成为了工业化的助燃剂，随着数控技术的不断发展和完善，使得它对我国一些计划民生行业做出了重要贡献，并且在，IT，汽车，船舶，航天，医疗等领域发挥着越来越重要的作用。自从我国加入WTO这个大的国际新环境下，数控领域的发展成为国际影响力的综合体现，也是提高我国制造信息化和国际竞争的重要性保障，配合件的数控加工工艺与仿真分析是数控加工领域不可忽视的重要组成部分，通过毕业设计使我们学到了在学科中对具体问题的实际分析和综合运用，能过最大幅度的理解理论课程对实际问题的指导意义，从而巩固，理解，细化，深化所学知识的目的，以及培养和提高个人所学的综合能力，培养科学的研究和创新型思维。此次毕业设计所要解决的问题主要是在完成配合件的数控加工中的加工工艺分析及仿真应用，涉及的具体问题如：零件的装夹，刀具对刀操作，工艺路线的确定，工序与工步之间的划分，刀具的合理选择，切削用量的确定，制图分析，车削加工程序的编写以及车床的熟练操作。面对最困难的问题是轴类零件的掉头两次加工必须确保零件的同轴度，切削用量的参数设置，工艺路线的制定及零件表面光洁度的处理。关键词：配合件，数控加工，工艺分析，仿真编程前言数控技术是数字控制机械实现自动化控制工作的技术，它广泛运用于机械制造业和自动化领域，能够较好的完成零件的批次生产，减少企业人员的投入，高效的完成产品加工，随着科技的迅猛发展，自动化技术，数控技术，机器人控制技术更为紧密的集合在一起，同时社会经济的飞速发展，对数控设备的技术要求有了新的需要，配合件的数控加工工艺分析与仿真是整个数控加工领域不可忽视的重要组成部分，通过毕业设计使我学到了相关学科的相互联系，基本知识的综合运用，同时对本专业有了较为完整的，系统的认识，从而达到巩固，深化，探索所学知识的目的，培养和提高了综合分析能力和解决实际问题能力的运用，培养了科学的研究和创造精神。本次毕业内容主要是详细叙述在数控车床加工配合件，大致包含数控技术的特点，零件的工艺分析，加工过程中遇到的一些常见问题及所需要的解决方法等等，另外还有设计说明，参考文献，毕业设计小结，致谢等。毕业论文设计者以严谨务实的认真态度对此次设计进行讲述与分析，但由于知识水平与实践经验的不足，时间上也比较仓促，在设计中难免会出现一些错误，缺点和疏漏，诚请各位评审老师加以批评和指教。第一章数控机床的发展史20世纪中期，随着电子科技的发展，自动化信息处理，数据处理电子计算机的出现，给新技术带来了前所未有的革新，数字化信号实现对传统机器的工作控制成了当时机械加工的引领者，同时推动者机械化升级改革的进程，也奠定了数字化控制的发展基础。采用数字化控制机械加工运作，最早是在40年代初期，由美国的一个小型飞机厂派尔逊斯公司实现的，他们在对飞机机翼的制造方面首次采用数据处理的方式对机翼角度进行数字控制加工生产，在综合考量刀具加工路径对工件的影响下，使加工精度达到要求，这批零件的生产精度已经达到当时生产行业的最佳精度要求水平。在1952年，麻省理工学院在一台传统的立式铣床上安装了数据处理设备，由此展开了数控机床加工的实验性研究，并且成功的实现了三轴控制的运动轨迹，也就是这台机床被大家称为世界第一台数控机床，1954年，在派尔逊斯专利的基础上，第一台数控机床由美国本迪克斯公司正式生产使用。在此之后数控机床又经历了几次完善和发展，1960年以后，一些国家如：日本，德国等陆续开发，并投入生产使用了数控机床，当时最初采用的数控机床是数控铣床，因为数控铣床能够解决当时一些普通机床无法完成但数控铣床可以完成的复杂零件的加工。但是由于当时科技的落后，技术的不成熟，数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗也比较大，因此除了一些军工部门意外并没由投入到其它的机械制造业。1960年以后，点位控制的数控机床得到发展，因为点位控制比轮廓控制技术要简单的多，所以这段时期，数控铣床，数控冲床，数控钻床，数控镗床得以大量的发展，据相关数据表示，当时的点位控制机床占当时数控系统的85%。在整个数控领域比较有特色的加工机械非加工中心莫属，这是一种具有自动换刀功能的加工设备，在整个加工仓内，它设有自己的刀库，根据不同的刀的种类和用途划分安装在不同的刀柄上，并且每一个都会有专属于自己的代码，实现换刀的方式是由加工仓内的机械手臂代为完成，加工中心的发展解决了复杂零件的加工，使得加工更加高效，能够完成零件的批次生产。在最近的20年间，我国的数控机床设计和控制技术有了较大的提高，主要表现在这三个方面，培养了一大批的数控技术的稀缺人才，通过数控机床的发展，为我国的机械制造也带来了产品的升级与革新，缩小了与世界先进技术的差异，通过国际关系的转变学习国外的先进技术，鼓励出国留学，跨国研发，并且开始自主研发五轴数控机床，即使我国的数控技术有了一定方面的发展，但同发达国家相比，仍然存在着巨大落差，基本上是模仿它国的数控模式，是一个从仿制到自主的过程，目前我国对高素质数控技术人才还是较为紧缺的。第二章配合件加工工艺的基本认识2.1配合件加工工艺的概念配合件加工工艺是采用数控技术对配合件加工零件时所运用的各种方法的总和，它应用于加工过程中的各个工序和各个工步，同时零件的加工工艺对数控机床总是会做出新的要求，因此数控机床在处理这些问题时总要不断的创新以适应这些要求，这也是大量数控加工实践的经验总结。2.2配合件加工工艺过程配合件工艺过程是利用刀路的变化改变零件的尺寸和形状，达到需要的表面位置和表面状态，使其成为产品的过程。所需要考量和所用的辅助工具如下：选择并确定数控加工的内容对工件材料和图纸数据的确认采用数字化控制对工件数值的有效处理初步制定加工工艺对加工路线的确定选择合适的数控机床加工对材料，刀具，加工夹具的设计和选择对工作路径中参数的设置确定加工应急处理方案进行首件的试加工确认配合件工艺记录与归档2.3配合件工艺采用数控加工的特点数控机床采用数字化控制加工模式，相比于普通机床而言它的自动化程度高，精度高，工作效率高，错误率低生产周期短等特点。第三章配合件的加工工艺分析3.1零件结构分析如图1-1所示，零件的轮廓加工及倒角加工，由于零件使回转体零件，形状上比较简单，但是在工序上需要细化处理的东西比较多，在表面精度和粗糙度上也有一定质量的要求，所以首先考虑的是工件的大小是否合适零件的制造，为了保证轴类零件的同轴度，为此我采用了和零件尺寸相近的毛胚进行加工制造。在加工前要考虑零件精度上的要求，为了让工件配合的更为精密我给它的精度等级设为IT6集级，在一般的零件生产要求中是比较高的了，通过尺寸的确认之后，接下来是对工件的装夹定位了，一般定位从毛胚到产品的这一过程中至少要求两次定位，分别是粗定位和精定位，但是在这里因为精度要求比较高，所以我们采用三种定位方式，分别是粗定位，半精定位以及精定位，以此来达到零件加工的要求，加工的基本原则是基准面先主后次，先近后远，先里后外，先粗后精，先面后孔，以次按照工序进行有序加工。零件平面图1-1（注意按毕业设计实际题目修改）3.2毛配件加工余量的分析（1）毛胚分析根据零件的设计和实用范围分析，以及材料的性能要求，在对零件的选材方面我所考虑的是45钢，因为它在退火抗拉强度和屈服度上都能够满足零件加工的要求，毛胚件的尺寸为110mm*50mm的轴类回转体。（2）加工余量上的分析根据等级精度的要求，该零件的尺寸精度要求比较高，在精度计算上都是比较有严格的要求，即使是保留量和去除量的数值控制都是有要求的，在完成加工要求上需要保证的要求如下：表面粗糙度Ra材料的表面的切削深度Ta表面几何的形状误差装夹误差材料加工性能加工零件是否图纸尺寸要求加工时是否会产生内应力等第四章配合件的仿真加工4.1常用数控车床指令G00;快速定位G01;直线插补G02;顺时针圆弧方向插补G03;逆时针圆弧方向插补G04;定时暂停G05;通过中心点圆弧插补G06;抛物线插补G07;样条曲线插补G08;进给加速G09;进给减速G10;数据设置G16;极坐标编程G17;加工XY平面G18;加工XZ平面G19;加工YZ平面G20;英制尺寸M00;程序暂停M01;计划停止M02;机床复位M03;主轴正转M04;主轴反转M05;主轴停止M06;换刀M07;雾状切削液开M08;液状切削液开M09;切削液关4.2仿真加工软件的选用为了满足零件加工的准确性，方便性和高效性，在这里我使用的是mastrecamx5（要求改为CAXA）系统软件进行绘图和仿真加工过程，该软件在整个仿真系统里面是比较常用的，基本上保障在加工过程中的安全性。4.3配合件1仿真编程程序%

O0000

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G1Z-38.8

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G0Z12.854

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G1Z10.854

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G18

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G1Z8.354

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X38.4

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G1Z-39.

X42.4

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G1Z-119.212

Z-49.2

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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G1Z-49.2

X40.8

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

Z-98.2

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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G1Z-119.212

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G0Z-121.212

X12.4

G1Z-119.212

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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G0Z-121.212

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G1Z-119.212

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X0.

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X28.

Z-77.5

G0X40.828

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T4100

M30

%4.4配合件1仿真过程示意图刀具路径加工图材料为45钢110mm*50mm外轮廓粗加工示意图外轮廓精加工示意图切槽加工示意图走刀工序图4.5配合件2仿真编程程序%

O0000

(PROGRAMNAME-T)

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Z.2

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G0Z8.586

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G1Z6.586

Z.2

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G0Z8.586

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G1Z6.586

Z.2

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M01

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Z-.371

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Z-25.

X25.172Z-23.586

G0Z1.25

G28U0.V0.W0.M05

T7200

M30

%4.6加工示意图2及参数设置材料尺寸示意图走刀路线示意图刀具选择示意图

刀具参数设置示意图进刀参数设置仿真加工示意图1 仿真加工示意图2总结通过大量的实践分析，刀路对零件的加工是非常总要，尤其在选刀的问题上，每把刀的都有自己特殊的点，有的是角度的偏差，有的是刀刃的形状偏差等，他们都会影响刀具对工件的切削的加工，而做零件加工，最基础的就是看懂图纸，以及图纸上的一些要求，比如是否要淬火，是否有同轴度要求等等，这些不起眼但又很重要的字眼和符号对工件的精度要求是十分重要的，还有一些图纸没有标出但是加工时必须要考虑的，比如垂直度等，因为零件的最终目的是要与图纸无误的，这就要求在实验的过程中必须仔细谨慎的看好每一个要求，为了保证装夹定位精度的要求，在这次实验中我才用的是子母定位销，因为它能够保保证零件的同轴度，当然对于不同零件可以采用不同的定位装置，在加工过程中，我所用仿真软件自动生成的编程有时也会存在一些细微的误差，在这里尤其要注意的是加工时所采用的机床它的控制系统是什么，这点非常重要，因为每种机床它系统不一样，那么程序导入进去的时候机床控制系统是无法识别的，因此可能造成加工死机，撞刀，超程等一系列