定位销轴的三维造型及数控加工程序设计

1、毕 业 设 计（论 文） 题 目定位销轴的三维造型及数控加工程序设计系 别机电工程系专 业机电一体化班 级学生姓名学 号指导教师定稿日期2011年4月10日毕业设计（论文）任务书专业班级08级机电一体化姓名学号指导教师设计（论文）题目定位销轴的三维造型及数控加工程序设计主要研究内容1、根据零件图写出加工工艺画出三维图2、零件工艺性分析、零件工艺规程分析、加工设备及刀具、量具、夹具的选择、确定切削用量、选用半精加工车削用量、设计总结3、编制程序、加工出图形主要技术指标或研究目标1、 根据零件图进行工艺分析2、 根据工艺分析写出加工工艺3、加工出三维图基本要求1、根据具体零件图编写加工工艺,从而了

2、解数控机的各个功能,达到灵活运用所学的基本知识；2、能够熟练的独立操作数控机床；3、明白和讲解其内容。主要参考资料及文献1、周虹数控编程与操作西安电子科技大学 20032、寇世瑶机械制图北京：高等教育出版社 20023、吴勤保、南欢PRO/E 实例操作清华大学出版社 20014、马素玲机械制造基础北京：中国轻工业出版社 20065、陈于萍、高晓康互换性与测量技术高等教育出版社 2001摘 要明确要求和设计的目的。按照所需绘制出零件的零件图，根据具体要去和内容设计出定位销轴。以Pore/E软件为平台进行零件的三维造型，展示Pore/E软件多样化的制图优越性 。根据三维图具体要求具体分析。根据具体

3、要求对定位销轴进行具体分析，根据需要选出机床的刀具、切削用量、主轴转速、进给速度、加工工艺。编制出程序，选择毛坯在数控仿真软件上加工出实体。关键词：Pro/E、数控加工、程序编程、仿真AbstractClear requirements and design purposes. In accordance with the necessary mapped parts graph, according to the concrete going and content designed positioning pin shaft. With Pore/E software for the pl

4、atform of components of the three-dimensional modelling, display Pore/E software diversified cartography superiority. According to the specific requirements of 3d graph concrete analysis. According to the specific requirements in positioning pin shaft undertake concrete analysis, according to the ne

5、ed of the machine tool, select cutting dosages, spindle speed and feed rate, processing technology. Formulate procedures, choose blank in the nc machining simulation software on the entity. keywords ：Pro/E, CNC machining, programming, simulation 目 录摘 要Abstract 1 绪论 11.1 前言 11.2 设计目的与要求 11.2.1设计目的11.

6、2.2设计的具体要求22 零件图分析32.1加工具体分析32.2 定位销轴的零件图33三维建模44 加工工艺分析及加工方案拟定44.1 定位基准44.2 表面粗糙度44.3 拟定工艺路线55加工前的准备65.1 零件加工确定 65.2 毛坯确定 65.3 机床选择75.4 选择工艺设备75.4.1夹具确定85.4.2刀具选择85.4.3背吃刀量ap95.4.4主轴转速n95.4.5进给速度f105.5工步和走刀路线106 程序的编制117加工实体及验证走刀路线127.1 加工实体图127.2 走到路线图128结论139 结束语 13 致谢13参考文献14第一章 绪论1.1 前言随着计算机技术的

7、迅猛发展，工业设计与制造领域中，Pro/E也的到前所未有的发展，各种三维软件应运而生且各具特色。其中以美国PTC公司开发的Pro/E软件十分突出。Pro/E软件参数化及单一数据库的设计理念使产品的设计与更改更加简易灵活。现以定位销轴为例，阐述Pore/E软件在数控加工中的具体作用与应用。Pro/E等先进的。1.2设计的要求和目的1.2.1设计目的根据具体零件图编写加工工艺,从而了解数控机的各个功能,达到灵活运用所学的基本知识；能够熟练的独立操作数控机床；明白和讲解其内容。使自己成为一名合格的毕业生。1.2.2设计的要求根据零件图写出加工工艺画出三维图。零件工艺性分析、零件工艺规程分析、加工设备

8、及刀具、量具、夹具的选择、确定切削用量、选用半精加工车削用量、编制程序、加工出图形、设计总结。自己在老师的帮助下完成。第二章 零件图分析2.1加工具体分析零件图样如图所示，由于零件为轴类零件，多用优质碳素钢，它具有较好的机械性能，对应力集中敏感性较低，能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后再回火，表面硬度可达52HRC-45HRC.三价格便宜，应用广泛，经过调制或正火处理可用于定位销轴的材料。故选用45号钢。轴类零件易受到应力在角处集中，应加工倒角或倒圆。圆锥形轴端面更好的使轴上零件与轴保持较高的同心度，通常加工出一段30的导向锥端面。加工与制造的方便通常加工一段槽退刀槽。保持轴与孔

9、的装配也得加工一段圆柱面。所加工的内容包括：圆柱、圆锥、沟槽、倒角等。轴的精度根据使用要求通常为IT9，有时可达IT8。轴类零件的各个加工面均有粗糙度的要求。一般来说回转体表面的粗糙度Ra=3.2左右，定位销轴的表面精度要求一般，其表面粗糙度均为3.2。2.2定位销轴的零件图定位销轴零件图1-1第三章 三维建模由于计算机技术的迅速发展，制图领域也得到巨大的发展，各种CAD/CAM软件也应运而生。autocad，三维的UG ，Pro/E，Solidworks，流程图coredraw。但它们各有特点。autocad是很好的二维软件，虽然可以画三维但很不好用，无数的开关，无数的设定，无数的概念阻碍了

10、学习掌握。给写书的人不尽的生财之道。没有重点，劣质的三维部分与二维部分混在一块，杂乱无单，干什么都不快。菜单混乱，从来没有优化过，只是增加，占用了大量的制图空间。字体庞杂不能有效管理，移机混乱。制图前和过程中没有比例概念，制图宇宙中画而不地纸上，到了要出图打印前才考虑，导致字体也有了比例，调比例产生好多混乱，要打印标准一致的图形真是一种奢望。这种落后的概念AUTOCAD显然要坚持到底，给我们这些以制图为生的人不尽的麻烦。布局概念也很繁。对于UG最明显的,也是最让UG族遗憾的一点:UG的打印功能形同虚设,简直不能用.(希望借鉴Solidworks)变换功能不能有参,要是能像CATIA那样做变换也

11、有参就好了.进入草图模块后,画圆不能快速定位到坐标轴的交叉点.必须手动绘制两条中心线与坐标轴重合后才能找到交点.构建曲面时不能实时地预览曲面的动态生成情况,必须等到命令完成后才能看到曲面生成的情况,这样有些不直观.(希望借鉴Pro/E)。曲面上的曲线不能捕捉到点.这样这个命令也形同虚设.要是曲面上的曲线能捕捉到点来构建,那么Pro/E的Styles的优势就黯然无光.现在Pro/E唯一对UG鼓吹的就是它的Styles造型模块,说实在的,确实比UG好用.对于已经连接好的曲线,只能凭直觉去观察它的连接情况,例如G1或G2,要是能有如Pro/E那样的单箭头和双箭头来分别表示G1和G2那就很好了.唉.U

12、G这方面很差.导致有些时候都不能确定曲线间的连接情况倒底是什么级别。增加一些结构中常用到命令,例如加强筋,现在的加强肋简直是摆设,在中文环境下更是不能用,只能预览,而在英文环境下,它做出来也是三角形的,希望能改进如Pro/E的加强筋,以提高效率。另外,要是还能增加一些诸如止口特征(同Pro/E中的唇)那就更好了.UG的一大优点就是可参可无参.但是要是UG所有的命令都是有参的那该多好呀,同时保留去参功能.这样才可真正做到有参与无参之间只需一键搞定。而Solid works装配约束不能自动求解。运动仿真功能比较简单。曲面和实体造型的功能相对独立。工作组级的PDMWORKS软件需另外购买。sw做比较

13、简单的零件还行，一做复杂件就有点力不从心了。CorelDRAW作为世界一流的平面矢量绘图软件，被专业设计人员广泛使用，集成环境为平面设计提供了先进的手段和最方便的工具。但用于机械零件的制作比较。Pro/E比较突出。首先打开Pro/E软件，按照命令提示在草绘平面内作图。先做中心线，再做其的投影。用旋转或拉伸命令就可以。得到其图。定位销轴的三维图1-2第四章 加工工艺分析及加工方案拟定4.1定位基准 粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。精基准选择：要

14、符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该螺纹轴的几个主要配合表面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆45号钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆45号钢的毛坯外圆，车端面。故以坯料轴线和左端面为定位基准。由于定位销轴是关于轴线对称的规则零件，其对称线也是其中心，故选用坯料

15、的轴线和左端面为定位基准。4.2表面粗糙度 因零件的加工表面均为回转体，加工回转体的表面糙度等级IT8表面粗糙度Ra为3.2切定位销轴对其要求不十分严格。故其粗糙度均为3.2。4.3 拟定工艺路线 i3 e& Z F/ L% y* C三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge3 l 4 B, / ( Y9 N3 X三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa工件在加工第一道或最初几道工序时，一般选毛坯上未加工的表面作为定位基准，这个是粗基准，该零件选用5

16、8外圆柱面作为粗基准来加工外圆柱面和右端面。以上选择符合粗基准的选择原则中的余量最小原则、便于装夹原则，在以后的工序中，则使用经过加工的表面作为定位基准，40的外圆柱面和右端面作为定位基准，这个基准就是精基准。在选精基准时采用有基准重合，基准统一。这样定位比较简单可靠，为以后加工重要表面做好准备。. f V Y- A$ 3 M1 ! J三维网技术论坛 5 j5 m; G. V 0 e4 Z三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目的，同样的加工

17、方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现场的加工条件来确定最佳的加工方案。: G4 M% z5 j6 z三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况和我们学校的具体加工条件，一般我们按加工顺序来阐述加工方案： 1、备料锻造毛坯按5880下料 0 E. |* L2 h$ d; ha( L: S:

18、v三维网技术论坛2、6 Z) F- Y% 6 V4 M g% p- b三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa热处理退火（消除内应力）三N# _) Q T3 f5 e) 4 D( 3、. W+ & N( C. _- a三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江普车3 ?9 m( 4 D# o! p8 3 f3 U三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,i

19、nventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江粗、精车右端面 三维, 4、+ C+ v C2 L2 3 . y7 T; s% 1 R普车0 ( of& X/ H三维网技术论坛粗、外圆柱面 倒角% B. |6 U, q+ o& N0 p8 _( C三维,cad,机械,技术,汽车,catia,pro/e,ug,inventor,solidedge,solidworks,caxa,时空,镇江5、o普车8 U; E# s2 c$ c+ W% Hg三维网技术论坛粗车各外圆柱面留半精车、精车余量，左端面% a; _% O9 9 s9 z8 R6

20、、 M热处理$ M& M- b5 t( , n9 t% ?8 p2 g3 G0 + 调质5 - v8 N% a) $ LE$ ! x三维网技术论坛7、 G0 H数控车; |1 h0 y9 B$ A半精车、精车各外圆柱面到要求 倒角 8、, O; b5 d3 s1 B O& w# t三维网技术论坛 b; M& P z2 ?8 F- b, I 8 F/ d awww.3dportal.c9 Y& ; J+ v K7 l D1 J7 w; 去毛刺、检验 3 n2 * 表1-11 定位销轴的数控加工工艺卡机械加工工艺卡产品名称零件名称零件图

21、号材料毛培规格定位销轴C0145号钢58*100工序号工序名称工序简要内容设备工艺装备工时5下料58*80车床10车车削各表面CK7150A三爪卡盘、游标卡尺、千分尺、M42*2-6g环规、外圆机夹粗车刀、外圆机夹半精车刀、螺纹刀、切断刀15钳去毛刺钳工台20检验第五章 加工前的准备5.1零件加工确定 零件数量为50，属于单件小批量生产。5.2毛坯确定毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重

22、要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量，所以综上所叙选择锻件中的模锻毛坯（锻件）图是根据产品零件设计的，经查机械加工工艺手册金属机械加工工艺人员手册知精车-半精车-粗车各余量,从而可得毛坯余量或查表得到。毛坯选45号钢按5880下料。

23、毛坯图1-35.3机床选择 零件加工起来不是分复杂，根据现有设备，选择型号为CK7150A 数控机床，系统为FANUC 0i配后置式刀架，其具有自动换刀功能，减少辅助，从而可以提高生产效率。机床图1-45.4 选择工艺设备5.4.1 夹具确定在三爪自定心卡盘上装夹工件三爪自定心卡盘的结构形状。三爪自定心卡盘是用连接盘安装在车床主轴上的。当扳手方榫插入小锥齿轮2的方孔l转动时，小锥齿轮2就带动锥齿轮3转动。大锥齿轮3的背面是一平面螺纹4，三个卡爪5背面的螺纹与平面螺纹啮合，因此当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪同时作向心或离心移动。因三爪自定心卡盘能自动定心，工件的位置可以不必校正。但是。当装夹较

24、长的工件时，远离卡盘的那一端的中心就可能和数控车床的轴心不重合，这时就需要用划线盘来校正工件的位置。此外，当夹爪磨损后，定心就不准了，用它来装夹有较高同轴度要求的工件时，也需要进行校正。所以三爪白定心卡盘适用于装夹大批量的中小型规则零件。三爪自定心卡盘一般有正反两副卡爪或一副正反都可使用的卡爪，各卡爪都有编号，在装卡爪时应按顺序安装一还有一种装配式卡爪只要拆下卡爪上的螺钉，即可调向或换装软爪：必须注意，用正爪装夹工件时，工件直径不能太大，卡爪伸出卡盘圆周一般不超过卡爪长度的l3。否则卡爪与平面螺纹啮合很少，受力时容易使卡爪上的螺纹碎裂而产生事故。所以装夹大直径工件时，应尽量用反爪，因夹具的坐标

25、方向与数控机床的坐标方向要求相对固定，零件加工批量不大，该零件采用三抓自动定心卡盘自定心抓紧。可缩短准备时间和节省生产费用。5.4.2 刀具选择数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。尖形车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要有一个独立的刀尖或一条直线形主切削刀位移后得到。圆弧形车刀可以用于车削内外圆表面，特别适宜于车削精度要求较高的凹曲面或外圆弧面。成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定故第一把刀选用90偏刀。既保证了刀头有足够的强度，又利于主副车削刃车削锥面不发生加工干涉。切槽和切断的刀具因要求槽宽为3mm故选用刀刃宽3mm外圆弧切槽

26、切断。故外圆机夹车刀选T1010，车端面、粗车、半精车各外圆。切断刀用T0202用于切槽盒切断。刀具图1-55.4.3背吃刀量ap在车床主体夹具刀具零件这一系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率，当零件的精度要求较高时，则应考虑留出精车余量。一般粗加工背吃刀量可取810mm,半精加公时背吃刀量0.52mm,精加工时背吃刀量取0.20.4mm.故粗车时确定背吃刀量为2mm。半精车时确定背吃刀量为0.5 mm5.4.4主轴转速n光车时，主轴转速的确定应根据零件上加工部位的直径，并按零件和刀具材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在实际生产中主轴转速可用公

27、式：n=1000Vc/d n主轴转速d工件或刀具直径Vc切削速度粗车时确定主轴转速为800mm/r半精车时确定主轴转速为1200mm/r切槽切断时确定主轴转速为400mm/r。5.4.5进给速度f当工件质量要求能够得到保证时，为提高生产效率可选择较高的进给速度一般在100200mm/r范围内选取。在切断时宜选用较低的进给速度一般在2050mm/r范围内。当加工精度、表面粗糙度要求较高时，应选取较低的进给速度，一般在2050mm/r范围内。当刀具空行程时，特别是回零时，可选择数控机床系统给定的最高进给速度。粗加工时确定进给速度为0.2mm/r半精车时确定进给速度为0.1mm/r切槽切断时，确定进

28、给速度为0.05mm/r5.5 工步和走刀路线按加工过程确定走刀路线如下：车端面粗车各外圆半精车各外圆切槽、切断。 车端面的路线为: 0pq0，如图： 粗车各外圆:12341，15671，如图： 粗车锥面:abca,adea,afga, 如图： 精加工路线：ABCDEF, 如图： 切槽、切断:ABA,CDC, 如图：第六章 程序的编制表1-12 切削用量卡加工内容主轴转速S（r/min）进给速度F（mm/r）车端面8000.5粗车外圆8002.0精车外圆12000.1切槽及切断5000.1表1-13 编制数控加工程序卡程 序说 明O0001N10 T0101N20 M03 S800N30 G0

29、0 X68.0 Z5.0N40 G94 X0 Z0 F0.2N50 G90 X56.0 Z-40.0N60 X54.0 X-37.0N70 G00 X56.0 Z5.0N80 X56.0 Z-9.27 R-6.0N90 X56.0 Z-16.23 R-6.0N100 X56.0 Z-23.19 R-6.0N110 M03 S1200N120 G00 X37.6 Z4.0N130 G01 X52.0 Z-20.0 F0.1N140 Z-40.0N150 X54.0N160 X58.0W-2.0N170 Z-53.0N180 G00 X64.0N190 X150.0 Z100.0N200 T020

30、2N210 M03 S400N220 G00 X65.0 Z-40.0N230 G01 X36.0 F0.05N240 X65.0N250 G00 Z-53.0N260 G01 X1.0N270 X65.0N280 G00 X150.0 Z100.0N290 M05 N300 M30换外圆机夹车刀主轴正转切端面粗车外圆精车外圆切槽编程原点选择在工件右端面的中心处。第七章 加工实体及验证走刀路线7.1 加工实体图定位销轴实物图1-117.2 走到路线图定位销轴走刀路线图1-12第八章 结论随着信息化技术的飞速发展，产品开发设计加工制造的周期越来越短，这就要求企业必须采用先进的CAM技术。Pro/

31、E等先进的CAD/CAM软件的应用为产品研发和制造提供了强有力的技术支持，可以发挥其优势，找到最佳的设计和加工方案。提高产品设计与加工的品质效率。本文中的实例只涉及到Pro/E的一部分，针对不同的零件和加工要求进行工艺分析，从而得到最佳的方案。第九章 结束语致谢通过这次对螺纹轴的设计与制作，让我了解了设计轴类的程序，也让我了解了关于螺纹轴的原理与设计理念，要设计一个轴总要先用仿真，仿真成功之后才实际操作。但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际中有着各种各样的条件制约着。通过这次学习，让我对轴类零件有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行，对于这些零件还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。我希望老师在我们动手操作之前应先告诉我们一些关于所做轴的资料、原理。这样会有助于我们进一步的进入状况，完成设计。参考文献【1】寇世瑶机械制图北京：高等教育出版社，2002.【2】吴勤保、南欢.PRO/E 实例操作清华大学出版社，2004.【3】马素玲机械制造基础北京：中国轻工业出版社，2006.【4】管殿柱.AutoCAD机械制图北京：高等教育出版社，2005.【5】周虹.数控加工工艺设计与编程人民邮电出版社，200