异形轴3零件的数控工艺分析与编程任务书.docx
《异形轴3零件的数控工艺分析与编程任务书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《异形轴3零件的数控工艺分析与编程任务书.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
异形轴3零件的数控工艺分析与编程任务书
目录
1零件的工艺分析1
1.1零件图的分析：
1
1.1.1加工材料和毛坯选择2
1.1.2机床的选择3
1.1.3确定零件的定位基准和装夹方式3
1.2确定零件的工艺过程：
4
1.2.1加工方法的选择4
1.2.2加工方案的确定4
1.3确定加工顺序及进给路线4
1.3.1零件加工必须遵守的安排原则4
1.3.2进给路线4
1.4刀具的选择5
1.4.1主轴转速的确定6
1.4.2进给速度（进给量）F（mm/r，mm/min）的选择6
1.4.3背吃刀量确定7
2程序编制：
8
3程序仿真9
3.1仿真软件介绍9
3.2仿真步骤与结果10
3.2.1仿真系统10
3.2.2回零10
3.2.3毛坯尺寸11
3.2.4刀具选择12
3.2.5主轴转动13
3.2.6刀具半径补偿及对刀14
3.2.7程序输入15
3.2.8模拟加工路线15
3.2.9外轮廓16
3.2.10零件图16
4设计小结17
5参考文献18
1零件的工艺分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。
1.1零件图的分析：
如图1所示
图1零件
现对该零件进行工艺分析：
由图我们可知，该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。
其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S
50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。
零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚。
零件材料为45
钢，毛坏为
棒料。
生产要求：
小批生产编写加工程序，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，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Ra3.2，
数控加工基本工艺特点：
数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：
①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。
②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。
这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序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。
经上面的分析，我可以采用一下几点工艺措施：
（1）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。
（2）在轮廓曲线上，有3处圆弧，其中2处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。
（3）零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值。
（4）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---精加工加工方案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高。
（5）有4处基点坐标需要计算，也可以在绘图软件中直接查出，即（30，-54）、（40，-69）、（40，-99）和（56,152）。
（6）为便于装夹，毛坯件左端应预先车出夹持部分，右端面应先粗车并钻好中心孔。
毛坏选用
棒料。
1.1.1加工材料和毛坯选择
该轴零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大。
工件材料的可切削性能。
强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。
所以选择45钢为该轴类零件的材料。
45钢的化学成分中含C0.42%～0.50%，Si0.17%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P≤0.035%，S≤0.035%，Cr≤0.25%，N≤0.25%,Cu≤0.25%.45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢，压痕直径不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火钢压痕直径不小于4.4，布氏硬度不小于187HB，45钢的机械性能：
δs≥335Mpa，δb≥600Mpa，∮≥40％，Ak≥47J。
45钢相对切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件。
根据以上数据适合该轴的加工。
一般的，选择毛坯需要考虑几个方面：
A.材料的工艺B.毛皮尺寸工艺性能C.零件生产纲领，根据零件图及加工要求选择毛坯材料：
45钢棒料，尺寸：
。
1.1.2机床的选择：
（1）数控机床主要的规格和尺寸与工件的轮廓尺寸相适应，做到机床的合理使用
（2）数控机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应，根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选择精度高的机床。
（3）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。
（4）装夹方便
数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。
根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。
此类车床机构简单，价格相对较低，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。
根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。
数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件。
能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。
所以对加工时非常有利的。
1.1.3确定零件的定位基准和装夹方式
粗基准选择原则:
（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。
（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。
（3）粗基准应避免重复使用。
（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。
以便定位可靠。
精基准选择原则；
（1）基准重合原则：
选择加工表面的设计基准为定位基准；
（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。
定位基准：
确定毛坏料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。
装夹方法：
左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支撑。
1.2确定零件的工艺过程：
1.2.1加工方法的选择
加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。
在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。
因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。
在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。
1.2.2加工方案的确定
零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
该零件的加工方案：
取右边圆的圆心作为加工坐标原点：
用外圆车刀加工外轮廓，用中心钻钻中心孔，用外螺纹车刀加工外螺纹。
1.3确定加工顺序及进给路线
1.3.1零件加工必须遵守的安排原则
①先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
②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。
③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。
④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工其它表面。
例如，轴类零件顶尖孔的加工
1.3.2进给路线
在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。
编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
（1）加工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）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。
（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线：
加工顺序按由粗到精，由近到远的原则，即先从右到左进行粗车（留0.5mm精车余量），然后从右到左进行精车，最后车螺纹。
1.4刀具的选择
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：
①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥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。
综上所述：
本零件的加工：
（1）选用φ5mm中心钻钻削中心孔。
（2）粗精车及平端面选用90°硬质合金右偏刀，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=0.15～0.2mm。
表1数控加工刀具卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
程序号
序号
刀
具
号
刀具名称
刀具型号规格
刀尖
半径
mm
备注
加工表面
数量
1
T0101
外圆车刀
90
粗精车右偏
外表面、端面
1
0.4
2
T0202
螺纹车刀
60
外螺纹
螺纹
1
0.2
3
T0303
中心钻
中心孔
1
5
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
1.4.1主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500r/min,精加工选择1200r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用320r/min来车螺纹。
1.4.2进给速度（进给量）F（mm/r，mm/min）的选择
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，
粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。
精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。
进给速度Vf可以按公式Vf=f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。
粗
精
外圆
200mm/min
180mm/min
1.4.3背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量（除去精车量），这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。
本例中，背吃刀量的选择大致为
粗
精
外圆
3mm
0.2mm
螺纹
0.4mm
0.1mm
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。
合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。
切削用量的选择方法：
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。
精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保证加工精度，且在此基础上如何提高加工效率。
因此，要求精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。
综上所述，数控加工工序卡如下：
单位
数控加工工序卡片
产品名称或代号
零件名称
零件图号
异形轴3
工序简图
车 间
使用设备
数控车床加工车将
数控车床
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
三爪自定心卡盘
工步号
工 步 作 业 内 容
G
功
能
刀
具
号
主轴转速
进给速度
背
吃
刀
量
备注
1
车端面
G01
T0101
500
200
1
2
手工操作钻中心孔
T0303
950
3
粗车外轮廓
G01
T0101
500
200
3
4
精车外轮廓
G01
T0101
1200
150
0.2
5
车螺纹
G92
T0202
320
0.4
6
粗镗内表面
G01
T0202
1000
0.08
0.2
7
切断
G01
T0303
200
0.1
4
8
调头，车端面、倒角达到图纸要求
编制
审核
批准
年月日
共 页
第 页
表2数控加工工序卡
2程序编制：
O1000
N010T0101
N020G00X60Z100S500M03
N030G71U1W1R12
N040G71P50Q190U0.5W0.1F200
N050G00X26S1200
N060G42G01Z0F150
N070X30Z-2
N080Z-18
N090X26W-2
N100W-5
N110X36W-10
N120W-10
N130G02X30Z-54R15
N140G02X40Z-69R25
N150G03X40Z-99R25
N160G02X34Z-108R15
N170G01W-5
N180X56Z-152
N190Z-165
N200G70P50Q190
N210G00G40X60Z100
N220S320
N230T0202
N240G00X30Z5
N250G92X29Z-23F1.5
N260X28.6
N270X28.3
N270X28.1
N270X28.05
N270G00X60Z100
N270M05
N270M30
3程序仿真
3.1仿真软件介绍：
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、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。
斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件。
3.2仿真步骤与结果：
3.2.1仿真系统
图2
3.2.2回零
图3
3.2.3毛坯尺寸
图4
3.2.4刀具选择
图5
3.2.5主轴转动
图6
3.2.6刀具半径补偿及对刀
图7
图8
3.2.7程序输入
图9
3.2.8模拟加工路线
图10
3.2.9外轮廓
图11
3.2.10零件图
图12
4设计小结：
通过本次课程设计，进一步了解了车床的原理和操作规程，进一步提高了解决实际问题的能力；了解了数控车床的新工艺、新技术，课程设计紧扣数控应用技术专业的发展方向，具有时代性和前沿性。
个人的收获与体会：
（1）开阔视野，提高了对新知识的认识。
通过设计，对数控专业的内涵有了新的认识。
随着当今科技的飞速发展，数控应用技术专业是目前国内外非常热门的的高新技术领域。
（2）拓展了个人专业知识面，提高了操作技能。
经过课程设计后还掌握了一定的操作技能，提高了个人操作和分析能力，为今后继续学习奠定了非常好的基础。
（3）经过课程设计后，为专业发展提供了有益的指导。
几点思考：
（1）要注重基础学科的学习，学好CAD、CAM软件。
（2）注重理论与实践相结合，只有通过实践，才能将抽象、单调的逻辑知识转化为学生的感性认识可以加深知识的理解，提高学习兴趣。
（3）多了解目前机械加工专业的发展方向，用有限的学习时间学最有效的技术。
（4）专业建设需要与市场相结合。
应该利用各种渠道尽可能多的了解本专业市场对人才的需求情况，并在专业建设中及时调整和更新，使学生具备更好的知识和技能储备，更适应市场的需求。
即将毕业了，但学到了知识和技能，必将对以后的工作产生积极推动作用，这就是最大的收获！
在此次设计中各位老师给予了耐心的指导，在此一并予以感谢！
5参考文献：
1王爱玲.现代数控编程技术及应用.北京：
国防工业出版社，2005
2王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，1981
3艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：
机械工业出版社，2004
4王先逵.机械制造工艺学（第二版）.北京：
清华大学出版社，2007
5吴晓光数控加工工艺与编程。
华中理工大学出版社，2010
6陈洪涛数控加工工艺与编程高等教育出版社
7孔德顺数控加工工艺与编程基础电子工业出版社2008
8齐洪方数控编程与加工仿真北京北京理工大学出版社2010
9史新逸数控编程与加工仿真合肥中国科学技术大学出版社2011
10董代进数控编程与加工仿真重庆大学出版社
升级会员 