配合轴数控车加工工艺设计与编程.docx

1、配合轴数控车加工工艺设计与编程毕 业 设 计 (论文) 配合轴数控车加工工艺设计与编程（matched axis CNC lathe machining process design and programming）系 名： 机械系 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 前言5第一章 绪论 6 1.1本文的研究背景及意义 6 1.2数控编程技术的历史 6第二章 数控编程中的加工工艺分析及设计 8 2.1数控加工工艺 8 2.1.1分析零件图 8 2.1.2数控加工工艺概念与工艺过程 8 2.1.3数控车床加工工艺的主要内容 10 2.2加工方法选择及加工方案确定 1

2、1 2.2.1数控机床的合理选用 11 2.2.2加工方法的选择 11 2.2.3加工方案设计的原则 12 2.3数控加工工艺路线的设计 12 2.3.1数控车削加工零件的工序顺序 12 2.3.2按零件装夹定位方式划分工序 12 2.3.3数控车削工序的各工步顺序 13 2.4确定零件的夹紧方法和夹具的选择 15 2.4.1工件的定位与夹紧方案的确定 15 2.4.2夹具的选择 18 2.5刀具的选择 19 2.6切削用量的确定 19 2.6.1吃刀量的选择 19 2.6.2每齿进给量的选择 19 2.6.3主轴转速的确定 192.7数控加工工艺文件 19第三章 数控加工工序分析203.1分

3、析零件图203.2数控加工顺序20第四章 加工程序编写及主要操作步214.1XKNC系列小型精密数控车床简介214.1.1机床标准式样214.1.2 NC系统式样 214.2程序编写的基本步骤和内容224.3编写加工程序单224.4模拟仿真与加工校验.22结 论24致谢 25参考文献 26附录A27附录B31配合轴数控车加工工艺设计与编程专业班级 机电 学生姓名 指导教师 职称 摘要 为了能对数控车床零件进行详细而具体的加工工艺分析，并学会制定有关卡；掌握常见数控车削零件的编程，并能运用有关编程软件对复杂零件进行自动编程；同时掌握数控车床日常保养与维护等目的。因此此次的毕业设计选做了“配合轴数

4、控车加工工艺与编程”这一题目。在这次的设计中，遇到了很多的问题，本着时间是检验真理的唯一标准，在遇到问题时，都是向老师或者工作的同事，班长请教，因为他们比我有着更多的实践经验，或者是把一些程序拿到工作的车间，在机床上实验一下。在他们的帮助和自己的不懈努力下，终于完成了说明书，画了零件图，并绘制了工序卡和程序单。通过这次的设计，我明白了理论和实际结合的重要性。也纠正了一些以前的错误观点。关键词 : 加工工艺分析 工艺参数 程序编制Abstract: In order to detailed parts for CNC lathe processing and analysis, and lear

5、n to formulate relevant card, The numerical control turning parts master common programming, and can use relevant software for complex parts for automatic programming, Proficient in CNC lathe daily maintenance and maintenance, etc. Therefore the graduation design and choose matched axis CNC lathe ma

6、chining process and programming this topic. In this design, met with a lot of problems in time, is the sole criterion for testing truth, in the problem, are to the teacher or work colleague, monitor consult, because they have more than my experience, or put some procedures to work in the workshop, t

7、he experiment on the machine. In their help and unremitting efforts, finally completed specifications, painted parts graph, and painted processes and procedures. Through the design, I understand the importance of combining theory with practice. Also some before correcting the wrong idea.Key words: P

8、rocess analysis Technologial parameter NC Programming前 言毕业设计（论文）是我们在完成本专业基础课和专业课的学习之后，综合运用知识的重要的教学环节，是机械系必修的课程，在教学体系中占有重要地位。通过毕业设计（论文）使自己巩固和深化已学的专业理论知识，通过知识的运用加深对相关课程理论与方法的理解与掌握，加强对企业及其管理业务的了解，将学到的知识与实际相结合，灵活运用所学专业知识，在设计中发现并提炼问题，提出解决问题的思路和方法，提高分析问题及解决问题的能力。为了提高我的就业能力，进一步提高我的数控技术水平，让我更清楚更明白更真实地学好数控技术

9、我选择了做数控方面的毕业设计，并且设计目的是1、能对数控车床零件进行加工工艺分析，制定有关卡；2、掌握常见数控车削零件的编程，并能运用有关编程软件对复杂零件进行自动编程；3、掌握数控车床日常保养与维护。设计方式是：在实践中检验，根据实际加工来调整设计结论，让我的设计更充分和丰富，同时也更有实践意义。第一章 绪论1.1本文的研究背景及意义 我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3

10、%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达

11、国家之问的差距。数控技术是支持现代装备制造业的关键技术群，直接决定制造装备的功能和性能，是信息化带动工业化进程中装备层的关键技术，属于支持先进制造技术的重要基础技术群。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用。意义是大大的减少劳动力的浪费，并大大的提高工业产品的水平，特别在精度，生产周期等方面！随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，由于数控化加工可以让机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率方向发展

12、，最重要的一点是还可以利用现有的普通车床，对其进行数控化改造，这样可以降低成本，提高效益。1.2数控编程技术的历史为了解决复杂型面零件在数控机床上加工的编程问题，20世纪50年代，美国麻省理工学院（MIT）设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言APT(Automatically Programmed Tool)。其后MIT阻止美国各大飞机公司共同开发了APT。到了20世纪60年代，在APT的基础上研制的APT已经到了应用阶段。以后又几经修改和充实，发展成为APT，APT AC，APT/SS等。APT语言用于专用语句书写源程序，将其输入计算机，由APT处理程序 经过编辑和运算，输出刀具

13、中心轨迹，然后在经过后置处理，把通用的刀位数据转换成数控机床所要求的NC程序段格式。采用APT语言编制数控程序具有程序简练，走刀控制灵活等优点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级上升到面向零件几何元素和加工方式的高级语言级直接描述，但APT仍有许多不足之处：采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状缺乏几何直观性：缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段：难以和CADillac数据库和CAPPuccino系统有效连接；不容易做到高度的自动化、集成化。针对APT语言的缺点，1972年由美国洛克希德飞机公司开发出具有计算机辅助设计、绘图和数控编程一体化的自动编

14、程系统CADAM，由此标志着一种新型的计算机自动编程方法的诞生。1978年法国达索公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的CATIA系统随后很快出现了像EUCLID、UG、INTERGRAPH、PROENGEER、MASTRECAM等系统。这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，推动了CADillac和CAMera向一体化发展。第二章 数控编程中的加工工艺分析及设计2.1数控加工工艺2.1.1分析零件图已知该零件的毛坯为45mm*140mm，材料为45号钢。由于零件两端都需要加工，故该零件在数控车床上分两次用三爪卡

15、盘装夹加工。第一次装夹加工外圆至尺寸要求，第二次装夹加工内孔。2.1.2数控加工工艺概念与工艺过程数控加工工艺就是指选择合适的机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等，只有选择合适的工艺参数及切削策略才能获得较理想的加工效果。其过程包括:一 加工零件的工艺性分析：零件加工工艺分析决定零件进行数控加工内容，当某个零件进行数控加工时并不等于所有的加工内容都要由数控加工来完成，而进行数控加工的内容可能是其一部分。因此必须对其零件图样进行仔细的工艺分析。一般可按下列顺序考虑：（1）优先选择通用机床无法加工的内容进行数控加工。（2）重点选择通用机床难以加工或质量难以保证的内容进行数控加工。（3）采用通用机

16、床加工效率低，劳动强度大的内容，在数控机床尚存富裕能力的基础上选择数控加工。其次还有零件的结构工艺性分析，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。二：定位基准的选择：定位基准选择正确与否不仅直接影响数控加工零件的加工精度，还会影响到夹具结构的复杂程度和加工效率等。它包括粗基准的选择和精基准的选择。精基准的选择原则应遵循如下原则：（1）基准重合原则 即进可能选择设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的误差。（2）基准同一原则 即在加工工件的多个表面时尽可能使用同一组定位基准作为精基准，这样便于保证各加工表面的位置精度，避免基准变换所产生的误差，

17、并能简化夹具的设计和制造。（3）互为基准原则 当两个加工表面相互位置精度以及他们的自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采用互为基准的原则，反复多次进行加工。（4）自为基准原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。粗基准的选择 ：（1）如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，则应以不加工表面为粗基准。（2）若必须首先保证工件上某重要表面加工余量均匀，则应选择该表面作为粗基准。（3）选择粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边浇冒口等缺陷。（4）粗基准只使用一次。三 加工方法和加工方案的确定：（1）加工方法的选择 加工方法的选

18、择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。（2）加工方案的确定 确定各零件的加工方案，实际上就是依据零件要求的加工精度和表面粗糙度及零件的结构特点把每一几何表面确定下来，按合理的加工顺序排列起来，也就确定了零件的加工工艺方案。四 加工顺序的安排： 加工顺序的安排与否，将直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。在安排加工顺序时应遵循以下原则：（1）合理进行工序组合，尽量采用工序集中。（2）定位基准面应在工艺过程一开始就进行粗、精加工，然后再加工期于表面。（3）精度要求较高的主要表面的粗加工一般安排在次要表面的粗加工之前。（4）加工大表面时，内应力和热变形对工件影响较大，一般也需先加

19、工，对于较小的表面一般都把粗降价共安排在一道道工序上完成（5）加工中容易损伤的表面（如螺纹）应放在加工股显得后面（6）尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更换次数及所有空行程时间简直最少，提高加工生产效率。五 对刀点和换刀点的确定：对刀是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点（即对刀点） 来实行选择。对刀点的原则是：便于确定工件坐标系与机械坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差小。六 刀具走刀路线的确定：走刀路线是指数控加工过程中刀具（刀位点）相对于被加工工件的运动轨迹。设计好走刀路线是编制合理的加

20、工程序的条件之一。确定走刀路线的原则是：（1）保证被加工工件的精度和表面质量。（2）尽量缩短走刀路线，减少刀具的空行程，提高生产效率（3）应始数值计算简单，程序段少，以减少编程工作量。七 工件的装夹和夹具的选择：正确装夹工件必须合理的选用数控夹具，才能保证出加工高质量的产品。工件装夹的基本原则：（1）力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准同一。（2）尽量减少工件的装夹次数和辅助时间（3）避免采用占机人工调整方案，以充分发挥处数控机床的效能。选择夹具的基本原则（1）在单件小批生产的条件下，应尽量采用组合夹具、可调夹具及其它普通夹具，以缩短普通生产时间，提高生产效率（2）采用辅助时间短的夹具，即工

21、件的装卸要迅速、方便、可靠。八 刀具的选择：数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点一般应包括通用刀具通用连接刀柄及少量专用刀柄。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、其它材料刀具如金刚石刀具、立方氮化硼刀具等。2.1.3数控车床加工工艺的主要内容（1）选择适合在数控车床上加工的零件，确定数控车床加工内容。（2）对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工工艺及技术要求（3）具体设计数控加工工序，如工步的划分，工件的定位与夹具的选择，刀具的选择，切削用量的确定等。（4）处理特殊的工艺问题，如对刀点，换刀点的选择，加工路线的确定，刀具补偿等。（5）编程误

22、差及其控制。（6）处理数控车床上部分工艺指令，编制工艺文件。2.2加工方法选择及加工方案确定2.2.1数控机床的合理选用 西安北村精密机械有限公司所生产的【XKNC系列小型精密数控车床】。本设备主要是运用刀具对棒材进行切外圆，镗孔，正面切削及切螺纹等切削加工的工作机械。XKNC系列小型精密数控车床的X轴和Z轴为联动轴，属于2轴联动CNC。机床刀塔的移动方向，主轴方向称为Z方向。与主轴相对垂直的方向称为X方向。2.2.2加工方法的选择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。由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法很多，因而在时机选择时，要结合零件的结构形状，尺寸大小和热处理要

23、求等全面考虑。在件1中，由于外圆结构有规律而且简单，故采用固定循环进行粗加工，在加工外圆之前，先把端面粗车，作为粗基准。粗加工之后，在把端面和外圆进行精加工。由于图纸要求未注倒角为C1，所以最后加工倒角。 2.2.3加工方案设计的原则任何一种零件都是由平面，内外圆柱面，内外圆锥面和成型表面等简单几何表面组成的。因此，确定各种零件的加工方案，实际上就是依据零件要求的加工精度和表面粗糙度及零件的结构与特点，把每一几何表面的加工方案定下来，按合理的加工顺序排列起来，也就确定了零件的加工工艺方案。确定加工方案时，首先应根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，初步确定为达到这些要求所需要的最终加工方法，然后

24、在确定期前面的一系列的加工方法，即获得该表面的加工方案。2.3数控加工工艺路线的设计数控加工工艺设计与普通加工工艺设计相似。首先需要选择定位基准，在确定所有加工表面的加工方法和加工方案，然后确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分，最后在将需要的其他工序如普通加工工序，辅助工序，热处理工序等插入，并衔接与数控加工工序序列中，就得到了零件要求的数控加工工艺路线。2.3.1数控车削加工零件的工序顺序祥见工序卡2.3.2按零件装夹定位方式划分工序工件装夹时要注意以下几点： 1 力求设计基准，工艺基准与编程计算的基准统一。2 尽量减少工件的装夹次数和辅助时间。3 避免采用占机人工

25、调整方案。如：件1第一次装夹加工工序为：1 端面粗加工，留0.1精加工余量。2 外圆粗加工（粗车循环），留0.2精加工余量。3 端面精加工。4 外圆精加工至尺寸要求。5 外圆再次精加工及倒角。第二次装夹加工工序为：1 端面粗加工，留0.1精加工余量。2 外圆粗加工（复合循环），留0.2精加工余量3 端面精加工。4 外圆精加工至尺寸要求。5 32的槽精加工至尺寸要求。6车M24的螺纹粗精加工至尺寸要求。2.3.3数控车削工序的各工步顺序加工件1的左端(1)备料4580 (2)调质处理（去除加工时引起的内应力）（3）夹住毛坯外圆粗加工端面、30的外圆（4）精加工端面、30外圆及C1的倒角加工件1的

26、右端（5）夹持30的外圆，修夹具，夹深为25。（6）用外圆粗车刀粗加工43、36.2、27、24的外圆。（7）用外圆粗车刀粗加工43、36.2、27、24的外圆，留0.2精加工余量（8）用外圆精车刀精加工43、36.2、27、24的外圆精加工至尺寸要求。（9）用槽刀精加工至尺寸要求。（10）车M24的螺纹粗精加工至尺寸要求。加工工件2右端面（1）备料4537。（2）夹住毛坯外圆，夹持5个深度，用25的钻头钻通孔。（3）用外圆粗车刀粗加工43的外圆。（4）用内孔刀粗加工36、 27的内孔、C1倒角。（5）用内孔精车刀加工36、 27的内孔、C1倒角，至尺寸要求。（6）用外圆粗精车刀精加工端面、及

27、43的外圆，至尺寸要求。加工工件2左端面（1）夹持43的外圆，修夹具，夹深为25。（2）粗车右端面、C1倒角及36的外圆。（3）精车右端面保总长、C1倒角及36的外圆，至尺寸要求。（4）用内孔倒角刀倒27处的倒角。加工件3的左端（1）备料4517。（2）夹住毛坯外圆，夹持5个深度，用20的钻头钻通孔。（3）用外圆粗车刀粗加工43的外圆及端面，留精车余量。（4）用内孔刀粗加工M24的大径、C1.5倒角。（5）用内孔精车刀精加工M24的大径、C1.5倒角, 至尺寸要求.(6)用螺纹刀加工M24的螺纹至尺寸要求。加工件3的右端（1）夹持43的外圆，修夹具，夹深为8。（2）粗车左端面、C1倒角及36的

28、外圆。（3）精车左端面保总长、C1倒角及36的外圆，至尺寸要求。（4）用内孔倒角刀倒螺纹M24处的C1.5倒角。 2.4确定零件的夹紧方法和夹具的选择2.4.1工件的定位与夹紧方案的确定件1采用2次装夹，第一次装夹用三抓卡盘夹住毛坯，先粗车端面，留0.1精加工余量。并以此端面为外圆加工的粗基准，粗加工30，的外圆。留0.2精加工余量。然后精加工端面，并以此端面作为精加工基准。然后精加工外圆至尺寸要求掉头加工反面，用三爪卡盘夹住30外圆处，先粗加工端面，并以此端面为粗加工基准，粗加工23.85、 27、43的外圆及36.2处的锥台。留0.2精加工余量。再精加工23.85、 27、43的外圆及36

29、.2处的锥台。调用切槽刀，粗精加工32的槽。精加工之后，在按照图纸要求加工M24的螺纹。件2修夹具，夹深为5mm,用三爪卡盘夹住毛坯，先粗加工端面，并以此端面作为粗加工基准，粗加工4330，再用25的钻头钻通孔，再粗加工3625的锥面， 27的外圆及倒角。精加工端面，并以此端面作为精加工基准加工3625的锥面， 27的外圆及倒角。然后精加工4330的外圆。掉头装夹，用三爪卡盘夹住43处，先粗车端面，以此为粗加工基准加工36外圆，精加工端面，以此为精加工基准加工36外圆至尺寸要求。最后倒27处的倒角。件3采用相同方法，修夹具，夹深为5mm,用三爪卡盘夹住毛坯，先粗加工端面，并以此端面作为粗加工基准，粗加工4315，再用20的钻头钻通孔，再粗加工23.825的外圆。精加工端面，并以此端面作为精加工基准加工再精加工23.825的外圆。精加工M24的螺纹。调用精车刀光螺纹。然后精加工4310的外圆。掉头装夹，用三爪卡盘夹住43处，先