套类零件数控加工工艺分析编程及数控仿真毕业论文.docx
《套类零件数控加工工艺分析编程及数控仿真毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《套类零件数控加工工艺分析编程及数控仿真毕业论文.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
套类零件数控加工工艺分析编程及数控仿真毕业论文
毕业设计（论文）
题目：
套类零件数控加工工艺分析、编程及数控仿真
毕业论文（设计）原创性声明
本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：
日期：
毕业论文（设计）授权使用说明
本论文（设计）作者完全了解**学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。
有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。
学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。
保密的论文（设计）在解密后适用本规定。
作者签名：
指导教师签名：
日期：
日期：
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
3）其它
摘要
由于现代化工业的飞速发展，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求，取而代之的是数控机床。
如今在我国数控机床已得到越来越广泛的应用。
数控机床具有刚度、抗震性、热变形小、无间隙、低摩擦、高速下运行平稳、定位精度高、跟踪性好等一系列特点。
现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。
掌握现代数控技术知识是现代机械类专业学生必不可少的。
本次设计介绍了数控加工的特点、加工工艺分析及零件程序的一般步骤。
详细介绍了数控加工工艺的分析方法。
在设计中应用AutoCAD进行绘图设计并用数控仿真软件进行仿真。
大大提高生产效率。
本设计还介绍数控加工技术概述、数控加工的切削基础、数控加工工艺设计及数控加工工艺文件、数控加工的工具系统、数控加工夹具、零件的数控加工工艺、数控车削。
关键词：
工序确定，数控编程，工艺分析，数控加工
Abstract
Becauseoftherapiddevelopmentofmodernindustry,moreandmoregeneralalreadycannotsatisfythetoolsofmodernprocessingtechnologyandimprovelaborproductivity,insteadofNCmachinetools.NowadaysinChinahasbeenCNCmorewidely.CNCmachinehasthestiffnessandextent,thermaldeformationofsmall,noclearance,lowfriction,smoothoperation,highspeed,highprecisionandsoonaseriesoffeaturesgoodtracking.ModernCAD/CAM,FMS,CIMS,agilemanufacturingandintelligentmanufacturingtechnology,arebuiltinthenumericalcontroltechnology.MasteringmodernCNCtechnologyknowledgeismodernmechanicalmajors.
ThisdesignisintroducedNCmachiningfeaturesareintroduced,theprocessingandanalysisofgeneralstepsprogramparts.IntroducedtheanalysismethodofNCmachiningprocess.InthedesignofAutoCADapplicationforgraphicdesignandnumericalsimulationsoftwaresimulation.Greatlyimprovetheproductionefficiency.
Thisdesignalsointroductionnumericalcontrolprocesstechnologyoutline,numericalcontrolprocessingcuttingfoundation,numericalcontrolprocessingtechnologicaldesignandnumericalcontrolprocessingtechnologicaldocument,numericalcontrolprocessingtoolsystem,numericalcontrolprocessingjig,componentsnumericalcontrolprocessingcraft,numericalcontrolturning.
Keyword:
Theworkingproceduredetermined,numericalcontrolprogramming,processstudy,numericalcontrolprocessing
目录
第一章绪论...............................
1.1数控机床的概念....................
1.2数控机床的组成.................
1.3数控机床的分类.............................
1.4数控系统的发展趋势................................
1.5数控车床的概述................................
第二章零件图分析..............................
2.1零件分析.................................
2.2分析图形.................................
2.3绘制实体图....................................
第三章零件加工工艺分析
3.1零件材料分析.................................
3.2零件尺寸标注分析.................................
3.3零件技术要求分析.................................
3.4零件结构工艺分析.................................
第四章数控加工工艺分析
4.1数控机床的选择.................................
4.2毛坯的选择及工艺性分析.................................
4.3制定工艺方案与加工方法.................................
4.4选择刀具.................................
4.5装夹方案与选择夹具.................................
4.6切削用量的选择.................................
4.7零件的加工工艺卡
第五章数控编程....................................
第六章数控仿真..................................
附录....................................................
附录1常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量...............
附录2FANUC0i系统的指令代码..........................
附录3切削速度的参考表...............................
结束语.................................................
致谢...............................................
参考文献..............................................
.
第一章绪论
1.1数控机床的概念
数控机床是指应用数控技术对其加工过程进行自动控制的机床。
国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定义：
数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能逻辑地处理具有特定代码或其他符号编码指令规定的程序。
它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。
1.2数控机床的分类
1.2.1按控制功能分类
（1）点位控制数控机床数控机床只控制刀具从一个点到令一个点的准确位置，而不控制运动轨迹，各坐标轴之间的运动是不相关的，在运动过程中不对工件进行加工。
这类控制机床主要有数控钻床、数控坐标镗床和数控冲床等。
（2）直线控制数控机床数控系统除了控制点与点之间的准确位置外，还要保证两点间的移动轨迹为一条线，并且对移动速度也要进行控制，也称为点位直线控制。
这类数控机床主要由比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。
（3）轮廓控制数控机床数控系统能够对两个或两个以上的运动左边的位移和速度同时进行连续相关的控制，它不仅要控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且要控制整个加工过程的每一点的速度、方向和位移量，也称为连续控制数控机床。
这类数控机床主要由数控车床、数控铣床、数控线切割机床、加工中心等。
1.2.2按伺服控制方式分类
（1）开环数控机床开环进给伺服系统没有位置测量反馈装置，信号流是单一的，故系统稳定性好。
但由于无位置反馈，精度不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和精度。
（2）半闭环数控机床半闭环数控系统的位置检测点是从驱动电动机或丝杆端引出，通过检测电动机和丝杆旋转角度来间接检测工作台的位移量，而不是直接检测工作台的实际位置。
由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内，因此可获得较稳定的控制特性。
其控制精度虽不如闭环控制数控机床，但调试比较方便，因而被广泛采用。
（3）闭环数控机床这类数控机床带有位置检测反馈装置，其位置检测反馈装置采用直线位移检测元件，直接安装在机床的移动部件上，将测量结果直接反馈到数控装置中，通过反馈可消除从电动机到机床移动部件整个机械传动链中的传动误差，最终实现精确定位。
1.2.3按工艺用途分类
（1）切削加工类
即具有切削加工功能的数控机床。
（2）成形加工类
此类事指具有通过物理方法改变工件形状功能的数控机床，如数控折弯机、数控冲床等
（3）特种加工类
此类是指具有特种加工功能的数控机床，如数控电火花线切割机床、数控电火花成形机床、数控激光割机床等。
（4）其他类型
是指一些在广义上的数控设备，如数控装配机、数控测量机、机器人等。
1.3数控车床的概述
数控机床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
1.3.1数控车床的分类
（一）按数控系统的功能分
（1）全功能型数控车床
（2）经济型数控车床
（二）按主轴的配置形式分类
（1）卧式数控车床
（2）立式数控车床
1.3.2数控车削的主要加工对象
一、要求高的回转体零件
1.精度要求高的零件
由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。
一般来说，车削七级尺寸精度的零件应该没什么困难。
在有些场合可以以车代磨。
此外由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。
对圆弧以及其它曲线轮廓的形状，加工出的形状与图纸上的目标几何形状的接近程度比仿形车床要好得多。
车削曲线母线形状的零件常采用数控线切割加工并稍加修磨的样板来检查。
数控车削出来的零件形状精度，不会比这种样板本身的形状精度差。
数控车削对提高位置精度特别有效。
不少位置精度要求高的零件用传统的车床车削达不到要求，只能用尔后的磨削或其它方法弥补。
车削零件位置精度的高低主要取决与零件的装夹次数和机床的制造精度。
在数控车床上加工如果发现位置精度较高，可以用修改程序内数据的方法来校正，这样可以提高其位置精度。
而在传统车床上加工是无法作这种校正的。
2.表面粗糙度好的回转体
数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。
在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进刀量和切削速度。
在传统的车床上车削端面时，由于转速在切削过程中恒定，理论上只有某一直径处的粗糙度最小。
实际上也可发现端面内的粗糙度不一致。
使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。
数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。
粗糙度小的部位可以用减小走刀量的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。
3.超精密、超低表面粗糙度的零件
磁盘、录象机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度，它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工，以往很难加工的塑料散光用的透镜，现在也可以用数控车床来加工。
超精加工的轮廓精度可达0.1μm，表面的粗糙度可达0.02μm，超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01μm。
超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。
二、表面形状复杂的回转体零件
由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件，如具有封闭内成型面的壳体零件
三、带横向加工的回转体零件
带有键槽或径向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等，这类零件宜选车削加工中心加工。
当然端面有分布的孔系、曲面的盘类零件也可选择立式加工中心加工，有径向孔的盘套或轴类零件也常选择卧式加工中心加工。
这类零件如果采用普通机床加工，工序分散，工序数目多。
采用加工中心加工后，由于有自动换刀系统，使得一次装夹可完成普通机床的多个工序的加工，减少了装夹次数，实现了工序集中的原则，保证了加工质量的稳定性，提高了生产率，降低了生产成本。
四、带一些特殊类型螺纹的零件
传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能车等节距的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种节距。
数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。
数控车床车削螺纹时主轴转向不必象传统车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停地循环，直到完成，所以它车削螺纹的效率很高。
数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上采用机夹硬质合金螺纹车刀，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度较高、表面粗糙度小。
可以说，包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。
第二章零件图的分析
2.1零件分析
该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。
零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。
通过上述分析，采用以下几点工艺措施。
①对图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取平均值，而取基本尺寸即可。
②左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。
③内孔尺寸较小，镗内螺纹左右的内部表面时需掉头装夹。
2.2分析图形
该零件为套类回转体零件，所以采用全剖视图，即可清晰表达出该零件的外部形状结构，，又可清楚的表达出内腔的内部结构。
腔内有一个螺纹孔，此螺纹为内螺纹M32ⅹ3（P1.5），大径为32mm，右旋中等旋合长度，导程为3mm，螺距为1.5mm。
所给材料为直径65长度为70的棒料；外表面的圆柱及圆弧面的表面粗糙度要求为1.6，内腔Φ36的圆柱面及逆圆弧的表面粗糙度也为1.6，其他的表面粗糙度要求都为3.2；内螺纹的右端还有一退刀槽，退刀槽的尺寸可根据实际情况来确定，在此图中我们确定的尺寸为直径34mm，宽度为3mm。
2.3绘制实体图
该零件为回转体零件，所以只要绘制出其中心轴所在的一个全剖图，回转即可得到其实体图。
内腔有一个螺纹孔，此螺纹为内螺纹，在安装的时候可起到固定作用。
实体图如图所示：
第三章零件加工工艺分析
3.1零件材料分析
该零件选择的材料是45钢，45号优质碳素钢：
抗拉强度≥600（MPa）；屈服强度≥355（MPa）；延长率≥16%；断面收缩率≥40%；布氏硬度≤197
特性及应用：
未热处理时：
HB≤229；热处理：
正火；冲击功：
Aku≥39J
强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。
水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油中淬火，焊接性差。
3.2零件尺寸标注分析
在零件图上，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。
在分析尺寸时，首先看清尺寸基准，抓住主要尺寸，按形体分析的方法，逐一认清各部分结构的定位尺寸和定型尺寸。
该零件的主要基准无疑为两端面，套类零件各表面的设计基准一般是轴的中心线，其加工的定位基准，最常用的是法兰凸台端面，内孔。
采用法兰凸台端面，内孔作为互为基准可保证各外圆轴线的同轴度以及端面与轴线的垂直度要求，并符合基准重合和基准统一的原则。
3.3零件技术要求分析
零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热效应。
尺寸公差：
允许尺寸的变动量，简称公差。
从零件图可知该零件外表面圆柱的直径为620±0.03，尺寸精度要求较高，尺寸精度为0.03，最大极限尺寸为62.03，最小极限尺寸为62。
表面粗糙度：
表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。
其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。
表面粗糙度越小，则表面越光滑。
它的产生就是由于机床震动、材料的塑性变形、刀痕等原因。
内螺纹、退刀槽、Φ24的内圆柱面、腔内顺时针弧面表面粗糙度为Ra3.2μm，需粗加工，半精加工；外表面顺圆弧、内Φ36圆柱面、外圆柱面及内逆圆弧面表面粗糙度为Ra1.6μm，要求较高，需粗加工，半精加工，精加工。
3.4零件结构工艺分析
该零件有内、外圆柱面、螺纹、平面及圆弧等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。
经零件分析，该零件为轴套类零件，该类零件的结构由孔、外圆、端面、沟槽和螺纹等组成。
各表面除尺寸、形状精度外，其位置精度一般可能有外圆对内孔轴线的径向圆跳动（或同轴度）、端面对内孔轴线的端面圆跳动（垂直度）以及两端面的平行度等项要求。
轴套类零件和轴类零件同属回转体零件，因此，轴套类零件的外圆、端面、沟槽，一般都可以通过车削来进行加工。
但是，轴套类零件多数均带有“中孔”，这些孔常有不同的尺寸与技术要求。
数控车床上除车孔外，还可以采用钻孔、扩孔、镗孔等加工方法。
根据该零件的结构与孔的尺寸及技术要求，选用先钻孔，后镗孔的工艺方法。
第四章数控加工工艺分析
4.1数控机床的选择
该零件有内、外圆柱面、螺纹、平面及圆弧等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。
4.2毛坯的选择及工艺性分析
4.2.1毛坯的选择原则
由课题的要求该零件材料选用45#钢，调质处理HRC26~36，45#钢是优质碳素结构钢，强度较好，塑性和韧性尚好，用于承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。
并且调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛的用于各种重要的结构零件，经过调质处理后，提高了零件的表面硬度。
经图纸所示零件特点及给出的尺寸，毛坯为Ф65×70mm的棒料。
4.3制定工艺方案与加工方法
4.3.1分析图样，选择加工内容
由零件图可知，主要加工内容：
（1）车削两端面；
（2）车削外圆柱表面及顺弧面；
（3）钻孔及车削内圆柱面、内顺圆弧面和内逆圆弧面；
（4）加工退刀槽及螺纹。
4.3.2选择加工方法
1.数控车削外回转表面及端面的加工方案的确定
1）加工精度为IT7~IT8级、Ra0.8~1.6μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用普通型数控机床,按粗车、半精车、精车的方案加工。
2）加工精度为IT5~IT6级、Ra0.2~0.63μm的除淬火钢以外的常用金属,可采用精密型数控机床,按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。
3）加工精度高于IT5级、Ra<0.08μm的除淬火钢以外的常用金属和一些非金属材料，可用高档精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车的方案加工。
2.数控车
升级会员 