赵晋伟特殊零件的编程及加工新.doc

个人收集整理 勿做商业用途设 计 任 务 书毕业设计(论文、专题实验)任务书姓 名赵晋伟专业数控技术班级数控09指导教师徐再贵题 目特殊零件的编程设计及加工说明书（论文、实验)主要内容阐述数控机床在当今社会的影响及意义,提出特殊零件的加的控制方案，进行零件加工的设计，分析特殊零件的加工工艺，绘制特殊零件的轴测图，写出特殊零件编程。图纸要求1、A4纸2将图纸和论文都赋予A4纸对学生综合训练方面的要求1、 论文前要仔细研究设计题目、认真阅读任务书，明确具体论文任务和内容，备好设计相关资料.2、 仔细分析、准确比较、认真阅读、保证质量.3、充分发挥主动能动性，独立完成论文任务。完成期限 自 2011 年 12 月5 日至 2011 年 12 月 22 日备 注：毕业论文的任务书可对原始数据及图纸要求两项不作要求、专题实验可对图纸一项不做要求.签发： 日期: 2011年 12 月26摘要 数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控的加工过程是是自动进行的。数控加工的工序内容比普通机床的加工工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控车床上通常加工较复杂的工序，甚至是在普通机床上难以完成的工序.数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂.这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，之一切都无例外的变成了固定的程序内容，正由于这个特点促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。关键词:轴类零件;数控车削；工艺设计;目录设 计 任 务 书0摘要1符号说明3第一章 零件工艺分析41.零件图分析42.工艺分析53.编程原点选择5第二章选择零件毛坯6二、 加工方法的选择6（一)数控车削加工方法拟订61。 数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方法的选择62。 数控车削加工内圆回转体加工方法的确定73 。数控车削加工螺纹加工方法的确定7第三章刀具的选择及刀具卡7（1)刀具的选择7第四章定位与夹紧方式的确定8(一)定位与夹紧方式8第五章 加工顺序的安排9（一）加工顺序的安排9第六章确定走刀路线和工步顺序10(一） 确定加工顺序和走刀路线101。 工步顺序的确定102. 走刀路线的确定11第七章切削用量的选择12（一) 切削用量的选择12（二) 数控加工工艺卡片拟订15第八章 对刀点与换刀点的确定16（一） 对刀点16（二) 换刀点17第九章 程序的编制17(一） 零件各结点尺寸的计算17（二）程序的编制18第十章 操作步骤23致谢：25参考文献：26符号说明指令功能M03主轴正转M05主轴停止M07切屑液开M08切屑夜关M30主程序结束G00快速定位G01直线插补G02圆弧插补（顺时针）G03圆弧插补（逆时针)G04暂停延时G71（内）外圆复合循环指令G80固定循环G82螺纹循环 图1-1第一章 零件工艺分析1.零件图分析图1-1所示零件从结构图来看该零件包括内外的加工.内表面主要是孔,外表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成.其中多个直径以及宽度尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求，适合数控车削加工；球面S48的尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，该材料具有较高的强度以及较好的韧性塑性，可在供应状态和正火状态下使用，制照力学性能要求不高的零件；进行调质处理后，制造要求良好力学性能的零件。无热处理和硬度要求。零件生产批量为单件小批量。2.工艺分析(1)图样上给定的内孔直径28，圆柱尺寸3542和52，宽度尺寸4和3，取中值作为编程的尺寸依据。其他尺寸皆取基本尺寸作为编程尺寸依据;（2）52的圆柱与28的孔有较高的同轴度要求,加工时必须以同一个定位基准进行加工；(3）28的表面粗糙度Ra为1。6,宜采用钻扩进行加工以保证尺寸和表面粗糙度的要求。（4)零件中有比较大的圆弧需要进行加工，为了不使加工过程中出现过切现象选择较大副偏角的车刀进行加工.3.编程原点选择零件在加工中需要二次掉头装夹，从图纸上进行尺寸坐标分析，应设置两个编程原点。两个工件坐标系的编程原点均应选在零件装夹后的右端面，如图12所示。 第一次装夹工件原点 第二次装夹工件原点 图12第二章选择零件毛坯 该零件为45钢，生产类型为单件小批量生产。 根据上述原始资料以及加工工艺，确定毛坯尺寸如下： 该零件最大外圆直径为52mm，加工时应考虑到精度问题所以毛坯直径应为55mm。长度尺寸为145mm二、 加工方法的选择 （一）数控车削加工方法拟订加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。 1. 数控车削加工外圆回转体零件与端面加工方法的选择（1)5242和35的尺寸精度等级为IT7，并且52和35外圆柱表面粗糙度Ra为1.6，加工这些圆柱时宜采用粗车半精车精车三步加工；(2)零件左端外圆尺寸精度以及表面粗糙度要求不高所以可以采用粗车精车进行加工以缩短工时,由于零件左端有螺纹需要加工并且螺纹精度要求较高,而为了达到螺纹加工的精度要求所以在加工零件左端外圆时须将外圆尺寸加工为29。8mm；2. 数控车削加工内圆回转体加工方法的确定28+00.04 盲孔:参考数控加工工艺简明教程表3-16获知宜采用钻扩进行加工，以保证尺寸和表面粗糙度的要求。确定工序尺寸及余量为钻孔：26.0mm 扩孔：28mm .3 。数控车削加工螺纹加工方法的确定 由于该零件中螺纹加工精度要求较高,为了保证其螺距和牙深的精度故采用G82螺纹加工指令进行加工.第三章刀具的选择及刀具卡 （1）刀具的选择将所选刀具参数填如表3-1数控加工刀具卡片中,以便于编程和操作管理。注意:车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大副偏角，必要时可以作图检验。图3-1所示，为一圆弧面过渡到圆柱面时交点的切线与圆柱面的夹角,由图可知在加工这一过渡表面时kr最小为560。同时，为了使粗加工时候能够切除更多的毛坯余量参考图32确定粗加工刀具最小后角kr=430 。 图3-1 图3-2 表31数控加工刀具卡产品名称或代号零件名称零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径备注1T0190硬质合金外圆车刀1车端面及粗车外轮廓0.5刀具后角432T025中心钻1钻5mm中心孔3T0325钻头1钻孔4T04扩刀1扩孔5T05绞刀1绞刀6T0690硬质合金外圆车刀1半精车外轮廓0。3刀具后角为567T0793硬质合金外圆车刀1 精车外轮廓0。2刀具后角为568T08宽度为3mm切槽刀1切槽9T0960外螺纹车刀1车M30螺纹0。1刀尖角为5930第四章定位与夹紧方式的确定(一）定位与夹紧方式此工件必须分两次装夹。由于左端外表面为螺纹，不适于做装夹表面，所以第一次装夹工件左端,加工右端，为了防止由于切削力的作用而产生轴向位移， 必须在卡盘内装一限位支撑，或者利用工件的台阶面进行限位。此处利用工件台阶面进行定位.使用三爪自定心卡盘夹持,考虑到此工序需要加工的零件较长所以需要在右端面加一顶尖,采取一夹一顶的方式进行装夹,如图41a所示。第一次装夹完成S48球面R48圆弧R9圆弧R8圆弧35外圆52外圆圆锥面槽28内孔1X45倒角的粗精加工。第二次装夹如图41b所示，完成30外圆、螺纹2X45倒角1X45倒角的粗精加工. 图4-1a 零件的第一次装夹 图4-1b 零件的第二次装夹 第五章 加工顺序的安排（一）加工顺序的安排 按照加工内容确定加工顺序如下：第一次装夹时第一步: 装夹55圆柱表面,钻5中心孔；第二步:用顶尖顶紧工件右端面，粗车S48球面R9外圆R8外圆35圆柱圆锥面52圆柱；第三步：半精车外圆表面；第四步：钻26孔；第五步：扩孔至27.8；第六步：铰孔至尺寸要求;第七步：精车外圆表面.调头装夹第二次装夹时第一步：粗车30外圆表面，加工2X450和1X450倒角；第二步：从左至右精车外圆表面；第三步：车削M30X2-6g螺纹.以上工艺过程详见表7-1“数控加工工序卡”。第六章确定走刀路线和工步顺序（一） 确定加工顺序和走刀路线1. 工步顺序的确定在第一次装夹时，工步顺序的确定按照由内到外由粗到精由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面.结合本零件的结构特征，可以先粗、半精加工外圆各表面(考虑到粗加工刀具为了保证刀具的耐用度副角不宜过大，为了避免粗加工时候刀具后刀面与零件发生干涉，使得零件报废，造成不必要的浪费从而确定如图61所示粗加工零件轮廓图,调整后尺寸如图所示,其它基本尺寸不变），再加工内孔各表面至尺寸以及表面粗糙度要求，然后再进行外圆各表面的精加工。在第二次装夹时,结合零件的结构特征,首先对零件外圆进行粗、精加工再车M3026g螺纹.图6-12. 走刀路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动轨迹称为走刀路线。编程时，走刀路线的确定原则主要有以下几点：（1)走刀路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率高；（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；（3)应使走刀路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。（4）此外,确定走刀路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀，还是多次走刀来完成加工等。 由于该数控车床具有循环功能，只要编程正确，数控系统就会自动确定粗车以及螺纹车削路线. 因此，该零件的粗车以及螺纹车削路线不需要人为确定进给路线，我们只要指定零件的精车路线。本工件的精车路线如图6-2所示.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.图6-2 a 图6-2 b 说明：图6-2 a示为第一次装夹时外圆精车走刀路线,图中点A(250。0，150.0)为换刀点点B（ 55.0,7.0)为精车起刀点,点C（12.735，4.543）为切入点，为切了避免切入时损坏工件故采取圆弧切切入。图62 b 示为第二次装夹时外圆精车走刀线，图中a点为换刀点（100.0，100。0）， 点b为精车起刀点(55。0，5.0）, 精车切入点c(53。985,35).第七章切削用量的选择(一） 切削用量的选择切削用量的选择根据被加工表面质量要求刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度和每转进给量然后根据式1-1和1-2 计算主轴转速与进给速度，VC=dn/1 000 （1-1） n1200/pk (12) 式中 VC切削速度,单位m/min； d-切削刃上选定点处所对应的工件或刀具的回转直径,单位mm; n-工件的转速，单位为r/min； P被加工螺纹螺距，单位为mm； K保险系数,一般为80.计算过程如下：第一次装夹 钻孔28+00。04mm钻孔26 （1） 切削深度 ap=13mm. （2） 进给量 查有关方面表得出 f=0.5mm/r。 (3) 主轴转速 经查表取 n=250r/min扩孔27。8mm: 铰孔28+00。04mm: 粗车外轮廓 （1）进给量 查有关方面表得出 f=0.5mm/r. 半精车外轮廓 （2）进给量 由于在粗车外轮廓时留了1。1mm的余量,考虑 到还 需 要对零件进行精加工并取精加工余量为0。25mm ， 半精车外轮廓进给量为0。85mm，显然进给量过大。综合加工效率方面问题考虑最后取进给量 f=0。85/2=0。425mm/r。 精车外轮廓 进给量 由于在半精车外轮廓时留了0。25mm的精加工余量，综合加工效率方面问题考虑最后取进给量 f=0。25/2=0.125mm/r。第二次装夹 车30mm外圆柱面 粗车时 （1）切削深度ap=5mm。 (2） 进给量选用f=0。5mm/r。 (3） 切削速度 根据数控加工工艺简明教程表4-1，选用Vc=100m/min。 精车时 (1）切削深度选用ap=0.25mm。 （2） 进给量 选用f=0。2mm/r。 （3） 切削速度 根据数控加工工艺简明教程表4-1，选用Vc=140m/min。 (4) 主轴转速 经查表取 n=1500r/min车螺纹M3026g（1)车削螺纹用G82循环指令，需进行5次切削，每次切削深度如下： 第一次 ap=0。45mm 第二次 ap=0.3mm 第三次 ap=0。3mm 第四次 ap=0.2mm 第五次 ap=0。05mm (2）主轴转速 根据式12 得 n1200/2-0。8 求出n1000 因该数控车床具有循环功能,只要编程正确，数控系统就会自动确定螺纹车削路线进给量以及切削速度以及车外圆时的主轴转速。因此,该零件的螺纹车削路线不需要人为确定进给量和切削速度，外圆车削不需要给定每次进刀时的主轴转速。将计算结果填入表71中.注意：切削深度的选择因粗精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下,尽可能取较大的切削深度，以减少进给次数;精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，切削深度一般取0。10。4mm较为合适.（二) 数控加工工艺卡片拟订将前面分析的各项内容综合成表7-1所示的数控加工工艺卡片,此表是数控加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件，主要内容包括：工步顺序工步内容各工步所用的刀具及切削用量等。 表7-1 数控加工工序卡工厂数控加工工序卡 产品名称或代号零件名称 材料零件图号工序号程序编号夹具名夹具编号使用设备专用夹具车间工步号工步内容刀具号刀具规格/ mm主轴转速/ rmin1进给速度/mm min1切削深度/mm备注1车削端面0125523005手动2钻5中心孔252002。5手动3粗车外表面X方向留1。1mm余量0125254001005自动4半精车外表面X向留0.25mm的精加工余量0625255002003自动5钻孔03262504013自动6扩孔0427.82504013。9自动7铰孔至尺寸要求0528502014自动8精车外表面至尺寸要求072525600300 0.25自动9切槽0835001500。2自动10调头装夹手动11粗车外表面X向留0。25mm 的精加工余量0125253001005自动12精车外表面至尺寸要求0725256003000。25自动13车削M30X26g螺纹925251000150自动第八章 对刀点与换刀点的确定(一) 对刀点“对刀点”就是在数控机床上加工零件时,刀具相对于工件运动的起点.由于程序段从该点开始执行,所以对刀点心也叫做“程序起点”或“起刀点”。选择对刀点的原则是:（1）要便于数学处理和简化程序编制（2）在机床上找正容易（3）加工过程中检查方便(4)引起的加工误差小对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）.但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系.这样才能确定机床坐标系和工件坐标系的关系。刀具的位置则以此孔来找正,使“刀位点”与“对刀点”重合。所谓“刀位点”是指车刀、镗刀的刀尖;钻头的钻尖;立铣刀、端铣刀刀头底面的中心。对刀点既是程序的起点,也是程序的终点.因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值来校核。（二） 换刀点由于在第一次装夹中需要加工的工件毛坯尺寸为115X55mm，为了避免换刀时发生刀架与毛坯相撞以及考虑到刀具的空行程问题所以工序一换刀点选定为(100.0，200。0)。 在第二次装夹时需要加工的工件毛坯尺寸为38X55mm,同样为了避免换刀时发生刀架与毛坯相撞以及考虑到刀具的空行程问题所以工序二换刀点选定为（100.0，100。0）。 第九章 程序的编制（一） 零件各结点尺寸的计算在计算零件各接点计算时可以采取比较直观便捷的画图法来计算出编程时各接点的尺寸坐标值如图111所示。作图时应注意将零件精度高的基本尺寸换算为平均尺寸。 图11-1 图中点A（0，18。735）为S48mm的球面右端的起始点，点B(35.047,38.385）为S48mm的球与R=9的圆弧的交点，点C(36.452，44。35）为R=8的圆弧与R=9的圆弧的交点，点H（0，30。415）为钻头钻孔时刀尖点所处的位置，期于各点D（41。758,65 )、E（45。305，75。06）、F（47.763，82.03）、G（50.221，-89）. （二）程序的编制第一次装夹O0001N10 G54 G00 X100 Z100;设置换刀点N20 T0101;粗加工外圆刀具N30 M03 S400；N40 G42 G0 X60 Z5加刀具补偿N50 G71 P60 Q140 U1.1 W0.4 F0。25;粗加工循环N60 G00 X18。735 Z0；N70 G03 X35。0478 Z38.384 R24F0。3;N80 G02 X36。452 Z-44.35 R9；N90 G03 X41.758 Z65 R8； N100 G01 Z-65 F0.2；N110 X37.687;N120 X52 Z-94;N130 Z-115；N140 X58；N150 G40 G00 X100 Z100；取消刀补，返回换刀点N160 T0606 S500；外圆半精车刀N170 G42 G00 X55 Z7；加刀具补偿N180 G73 P190 Q260 U0。25 W0。1 F0.25；半精车循环N190 G00 X12.735 Z4.5430；N200G03 X35.0478 Z-38。384 R24F0.3；N210 G02 X36。4522 Z-44.35 R9；N220 G03 X34.885 Z57 R8； N230 G01 Z65 F0。2；N240 X37.687；N250 X52 Z94；N260 Z-115；N270 X58;N280 G40 G00 X100 Z200；取消刀补，返回换刀点N290 T0303 S250；钻头N300 G00 X0 Z2;N310 G74 R1；钻孔循环N320 G74 X0 Z30.415 Q10 F0.4; N330 G00 X100 Z200；N340 T0404 S250；扩孔刀N350 G00 X0 Z2；N360 G74 R1;扩孔循环N370 G74 X0 Z-30。415 Q10 F0.4；N380 G00 X100 Z100;N390 T0505 S50；铰刀 G00 X0 Z2；N400 G74 R1；铰孔循环N410 G74 Z-26 Q10 F0。5；N420 G00 X100 Z100；N430 T0707 S600；精车外圆刀具N440 G42 G00 X55 Z5；N450 G70 P190 Q260；精车外圆N460 G40 G00 X100 Z100；N470 T0808 S500; 切槽刀具N480 G00 X50 Z75。06;N490 X47；切槽N500 G01 X39 F0.2;N510 X50；N520 Z82.03；N530 G01 X39；N540 X53；N550 G00 Z-89；N560 G01 X39；N570 X53；N580 X100 Z100；M30；第二次装夹O002N10 G54 G00 X100 Z100;N20 T0101；外圆粗车刀N30 M03 S400；N40 G42 X60 Z5;N50 G71 U4 R1；粗车外圆循环N60 G71 P70 Q140 U0。25 W0。1 F0。25;N70 G01 Z5；N80 G01 X2 F0.2；N90 Z2；N100 G00 X22N110 G01 X30 Z-2；N120 Z-33;N130 X49.985N140 X53。985 Z35；N150 G40 G00 X100 Z100； 取消刀补，返回换刀点N160 M30；N170 T0707 S600;外圆精车刀N180 M03 S1500；精车外圆N190 G41 G00 X53。985 Z-35；N200 G01 X49.985 Z33 F0.2；N210 X29.8；N220 Z2；N230 X21.8 Z2;N240 G40 G00 X100 Z100；取消刀补，返回换刀点N250 T0909；螺纹车刀N260 G00 X32 Z2； N270 G82X29.1 Z-25 F2；加工螺纹循环N280 X28。5；N290 X27。9;N300 X27。5；N310 X27。4；N320 G00 X100 Z100；N330 M30；第十章 操作步骤1。先开机床接同通CNC和机床电源，系统启动后进入“加工”操作区打开急停运行方式。2。检查机床开启后发现机床会出现报警信号，这时需旋开急停按钮。3.回参考点回参考点只能在手动的方式下运行。用机床控制面板上“回参考点键”启动回参考点.在“回参考点窗口中显示该坐标轴是否必须回参考点：如出现“报警”,则说明未回参考点，如果机床坐标系x、z都为0，则说明已回参考点.4。参数设定在CNC进行工作前，必须对一些参数进行设定,对机床和刀具进行调整:（1)输入刀具参数及刀具补偿参数(2）输入/修改零点偏置（3）输入设定数值刀具参数包括刀具几何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。有些参数如R参数则一般不需修改。5.装夹工件按照前面指定的装夹方式装夹工件.6。对刀T0101刀(外圆)对刀手动模式 试切工件端面 Z方向不动，沿X方向退出 进入刀偏表，按光标移至“试切长度” 输入0 按“enter” T0101刀Z轴对到完毕。 其他刀具对刀方式和上述方法一样7.输入程序把自己编的程序输入机床定一个名字，对程序进行检查确保程序本身没有错误以及也没有输入错误.8. 程序校验按下MDI键，按扩展键，再按编程仿真进入程序校验，对程序进行程序校验，检查校验出的工件图形与要加工的工件的形状有多大出入，并不断对程序进行修改，直到校验的图形与工件完全一样为止。9。实际加工退出程序校验，直接按下循环启动，刚开始时可进行单步加工，按下步加工键。这时要一手按启动键，一手按停止键,如发现常情况应立即停止。直到确定程序无误后方可按自动加工键，加工完成后取下工件，加工完成。10测量工件对已加工零件进行关键部位的测量，看是否符合要求,如不符合,修改磨损值等，保证其精度。致谢:本设计在徐再贵老师的悉心指导和严格要求下完成.从开始思考论文题目到系统的实现，再到论文设计的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，在这段时间里,我学到了很多知识也有很多感受。我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍,让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获。最后，我要感谢徐老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激。.徐老师认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学院机电工程系的全体老师表示由衷的谢意。还有许多人，他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留下了深刻的印象。在此无法一一罗列,但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！参考文献：1徐嘉元主编机械加工工艺基础 北京 机械工业出版社1989。92吴宗泽 罗圣国主编机械设计课程设计手册 北京 高等教育出版社1996.43 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书 北京 机械工业出版社 2000年10月 4罗春华 刘海明数控加工工艺简明教程 北京 北京理工大学出版社，2007年3月5倪森寿机械制造工艺与装备习题集和 课程设计指导书 北京 化学工业出版社，2003年6月 ，49846李益民 机械制造工艺设计简明手册 北京 机械工业出版社 1993年6月7徐宏海 数控加工工艺 北京 化学工业出版社 2003年11月 8罗春华数控加工工艺简明教程 北京理工大学出版社 2007。3