端面齿盘的设计与加工【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 现代制造业飞速发展 ,以数控机床为技术代表的新型制造技术已几乎覆盖了普通机床 ,编程已由手工编程发展到计算机编程 ,它是制造业进一步向智能化方面的过度 ,它不仅提高了生产效率还保证了加工质量。对于加工拥有纵多相同或以一定规律变化的工位的零件，传统的手工编程十分烦琐而且容易出错。例如计算机显示器的模具加工、分度盘的加工、端面齿盘的加工等。由于端面齿盘拥有纵多的齿而且在同一平面 ,一般编程很难完成零件的加工，所以我们采用了宏程序编程 ,从工件造型到计算机模拟加工 ,再到计算机处理 ,刀具的选择等等 ,都可以比较简单 的完成。并且工件的质量也可以得到保证。 宏程序与普通程序的区别在于 :在宏程序中，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转；而普通程序中，只能指定常量，常量之间不能运算，程序只能按顺序执行，不能跳转，因此功能是固定的，不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能，在相类似工件的加工中巧用 宏程序 将起到事半功倍 的效果。 宏程序是加工编程的重要补充 。 宏程序属于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。它可以很轻松的完成分度盘的加工。 关键词 ： 分度盘 数控机床 宏程序 切削参数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 第一章 引言 1 控机床的特点 1 计采用的方法 1 第二章 分度盘的加工与编程 2 工任务分析 2 艺处理 4 坯准备 4 夹 4 艺设计 5 控刀具 7 程序编程 9 拟 仿真 11 义机床 11 义毛坯 12 择夹具 13 装工件 13 义刀具 13 立工件坐标系 14 入代码 输入宏程序代码 进行准备模拟 14 运行 14 拟加工 14 拟三维工件和刀具 15 结 16 第三章 主要参考文献 18 第四章 结束语 19 附零件图 1 张 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第一章 引言 控机 床的特点 在数控技术中，所谓的加工程序，就是把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、切削参数以及辅助动作等，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把程序中的内容通过控制介质或直接输入到数控机床的数控装置中，从而控制机床加工零件。 数控编程分为手工编程和自动编程。手工编程是从零件图样确定工艺路线，计算数值和编写零件加工程序单，制备控制介质到校验程序都由人工完成。对于形状简单零件的加工，计算比较简单，程序较短，采用手工编程可以完成，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的 零件，用手工编程相当困难，必须用自动变成完成 行参数选择和设置，由计算机自动地进行数值计算，后置处理，编写出零件加工程序单，直至将加工程序通过直接通信的方式进入数控机床，控制机床进行加工。 随着数控技术的发展，数控机床得到了广泛的应用。目前，在机械行业中，单件小批量生产所占有的比例越来越大 。 这对工件的加工要求也提高了，目前在数控加工中比较广泛的应用了手工编程，它是按照事先编制好的加工程序，根据加工程序自动的对被加工零件进行加工，我们把零件的加工工艺路线，工艺参数，刀 具轨迹，切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及编写成的加工程序单，然后输入到数控机床中，从而控制机床完成对零件的加工，但这种手工编程只能加工一些简单的面。面对具有复杂曲面的点位关系是无法完成的。例如在分度盘的加工过程中，孔的数量相当多，而且加工精度要求高，在加工中还有很多变量，一般编程很难完成，但我们可以采用宏程序来完成。宏程序结构类似于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。它可以很轻松的完成分度盘的加工。 计采用的方法 本设计采用宏程序进行加工程序的编制，在 分度盘的实际运用中比较适用，在运用过程中还可以采用算术运算和逻辑运算，能够多次转移和循环，极大的简化了我们的操作过程，与普通加工相比，也减轻了编程人员的劳动强度和工作时间。 在这次设计分度盘的过程中，我们要感受到计算机在工业生产中的重要辅助作用。有些复杂的曲面和多孔零件在加工中必须要通过电脑软件的帮助才能完成工件的加工，人工计算是很难得到的，而通过自动编程和宏程序就可以简单快速的完成 。通过这次毕业设计，使我能更熟练的应用宏程序进行设计、加工等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第二章 分度盘的加工与编程 务分析 在加工编程前 ，必须按照加工工艺要求先对该零件进行详细的加工工艺分析，这是编程人员编辑程序的重要依据之一。由于分度盘的加工较复杂，如果用普通机床加工，必须先进行人工画线，打样冲，钻孔，再扩孔等工艺，而操作过程中需要人为干涉，不仅费时而且误差较大，使其加工精度底，产品质量不高，同时生产效率也大大降低。分度盘示意图如图一所示 ： 图一 分度盘 采用数控机床加工，因数控机床对工件的加工是按事先编好的程序自动完成的，工件加工过程中不需要人为干涉，加工完成后自动停止，消除了操作者人为产生的误差，提高了加工精度高，同时也减少了划线 ，打样冲等时间，提高了生产效率。 数控加工编程分为自动编程和手工编程，手工编程无法完成具有较多变量的加工，而宏程序可以完成有较多变量的编程，所以我们选择了宏程序编程，它是一固定功能，避免多次编程的繁琐，减少了编程时间，提高了加工效率，并且其结构类似于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。 按照工件的加工及实际应用的基本要求，可以将该工件的加工主要分为三个部分： 外轮廓加工：外轮廓加工主要完成将工件毛坯加工到需要的尺寸精度，外轮廓加工一般需要经过粗加工、半精加工、精加工等步骤才能达 到需要的精度要求。由于本设计的分度盘零件对外圆没有加工要求，因此这里只进行买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 了一次加工，即能满足实际要求。 上表面加工：由于需要在上表面上进行大量的孔加工，再加上钻削过程中所产生的切削抗力较大以及较大的振动，因此在孔加工之前需要将上表面加工光整。 孔加工：孔加工是本设计的一个重点加工部位，本设计采用了两个子程序的办法来完成该加工，并作出了一个标准孔加工宏程序，在设计中通过反复调用即可完成。在调用宏程序时，只要改变其中任意一个参数，就可完成不同厚度，不同大小，不同孔数的分度盘或类似扇形的分度盘多孔的加工。在孔加 工中，主要经过了中心钻钻引入孔、麻花钻钻底孔等步骤。 艺处理 由于加工分度盘较复杂，精度要求高，所以选择数控加工中心进行加工，这就可以保证较高的加工精度并满足加工要求。 加工中心加工选择定位基准的基本要求： 1、所选基准与各加工部位见的各个尺寸计算简单。 2、保证各项加工精度。 3、选择定位基准应遵循的原则： 尽量选择分度盘的设计基准为准，选择设计基准做为定位基准不仅可以避免因基准不重合而引起的定位误差，保证加工精度，可以简化程序编制。当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要 考虑所选择基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工。 由于加工分度盘较复杂，精度要求高，所以选择数控加工中心进行加工，这就可以保证较高的加工精度并满足加工要求。 2 2 1 毛坯准备 毛坯如图二所示 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图二 毛坯示意图 2 2 2 装夹 对夹具的基本要求： 夹紧结构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面在外，夹具要开敞。 为保持分度盘安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上事项定向安装，还要求能使零件定位 面于机床之间保持一定的坐标联系。 夹具的刚性和稳定性要好，在考虑夹紧方案时，夹紧力应靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内，靠近切削部位及刚性好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。 加工中心夹具的选择要根据零件精度等级，结构特点，产品批量及机床精度等情况综合考虑。在单件生产或产品研制中，应广泛采用通用夹具。我们在这次分度盘的设计中所选用的是通用夹具三爪卡盘。 为使其定位和装夹准确可靠，由于毛坯中已经有中心空，不需要再加工中心孔。所以我们只需要限制零件的 X 轴的移动与转动， Y 轴的移动与转动，Z 轴的移动就可以保证 零件的定位精度要求。能满足这种要求的夹具就是三爪卡盘 ，所以采用三爪卡盘进行定位安装，数控加工工件和零件设定，见表一： 1、 08F 低碳钢材料 2、淬火后回火至 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 表一 工件安装卡片 零件图号 控加工工件安装卡片 工序号 零件名称 分度盘 装夹次数 一次 装夹零件 分度盘 钻 铣夹具 制（日期） 审核（日期） 批准（ 日 期） 第 1 页 表 一 三爪卡盘 0010 2007/6/20 2007/6/20 共 4 页 序 号 夹具 名称 夹具 图号 2 2 3 工艺设计 先对零件毛坯在热处理，热 处理可以减少加工过程中内应力的产生，提高加工精度。然后再进行粗加工，为数控铣削加工工序提供了可靠的工艺基准，用三爪卡盘装夹零件时，零件的各孔，外圆，及端面均留 调质处理后对零件的内孔进行半精铣加工，量，其中数控加工工艺卡片详见表二： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 表二 工 序 卡 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 分度盘 车 间 使用设备 数控车间 工艺序号 程序编号 005 夹具名称 夹具编号 三爪卡盘 工步号 工 步 作 业 内 容 加工面 刀 具 号 刀 补 量 主轴转速 进给速度 背 吃 刀 量 备注 1 铣轮廓 X，Y 51200 2 铣平面 02 10 1200 3 铣平面 03 25 1800 4 钻孔 Z 20 600 5 倒角 Z 0 1600 6 绞孔 Z 20 230 编制 杨 闯 审核 批准 07 年 6 月 20 日 共 4页 第2页 控刀具 刀具是机械制造系统中重要的组成部分之一，机械工业的生产过程 中要涉及大量的金属切削。数控机床于普通机床相比较，对刀具提出了更高的要买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 求，不仅要精度高，刚性好，装夹调整方便，而且要求切削性能强，耐用度高，因此数控加工中刀具的选择是非常重要的内容，刀具选择合理于否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工余量，选择刀具通常要考虑机床的加工能力，工序内容，工件材料等多中因素。 数控刀具通常应考虑的因素有： （ 1）被加工工件的材料及性能，如材料的硬度，耐磨度，韧性。 （ 2）切削工艺的类别。 （ 3）加工的几何形状，零件精度，加工余量等因素。 （ 4）要求刀具能承受的背吃刀量，进给 速度，切削速度等切削参数。 铣刀主要参数的选择：粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，选小直径铣刀可减少切削按扭；精铣时，铣刀直径要大些，尽量包容工件整个加工宽度，一提高加工精度和效率并减小相邻两次刀具的接刀痕迹。根据工件的材料，刀具材料及加工性质的不同来确定铣刀的几何参数。 刀柄的选择是根据零件的加工工艺，尽量选用加工效率较高的刀柄和刀具，选用模块式刀柄或复合刀柄要综合考虑。 1、 由于分度盘的加工精度要求较高、并且加工过程需要进行多次换刀，因此对刀具的要求 十分严格， 刀具安装时， 一般要在机外对刀仪上预先 调整刀具直径 和位置，这样才能保证刀具的安装精度要求 。刀具卡反映 了 刀具编号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见表 三 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 表三 数控铣削刀具卡片 零件图号 控 刀 具 卡 片 使用设备 刀具名称 铣刀 加工中心 刀具编号 刀方式 自动 程序编号 刀 具 组 成 编号 刀具名称 规格 数量 备注 7013960 拉钉 1 390 140柄 1 391 35刀杆 1 448刀体 1 刀头 1 拉钉 刀柄 铣刀杆 铣刀体 铣刀头 编制 杨 闯 审校 批准 共 4 页 第 3 页 2、分度盘加工中所用刀具和刀具尺寸、半径长度补偿。如表四 ： 文字说明？ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 表四 刀具卡片 序号 刀具编号 刀具名称 尺寸 半径补偿 长度补偿 1 廓铣刀 铣刀 0 铣刀 5 头 角铣刀 刀 4 程序编制 宏程序是数控加工编程的特殊功能。 M 数控系统变量表示形式为 # 后跟 1 4 位数字，变量种类有三种： （ 1）局部变量： #1 #33 是在宏程 序中局部使用的变量，它用于自变量转移。 (2) 公用变量：用户可以自由使用，它对于由主程序调用的各子程序及各宏程序来说是可以公用的。 #100 #149 在关掉电源后，变量值全部被清除，而 #500 #509 在关掉电源后，变量值则可以保存。 (3) 系统变量：由 # 后跟 4 位数字来定义，它能获取包含在机床处理器或 存中的只读或读 /写信息，包括与机床处理器有关的交换参数、机床状态获取参数、加工参数等系统信息。 根据宏程序编制程序程序，先经过轮廓加工，再加工表面，最后进行钻孔加工。 本设计主要靠调用子程序来进行加 工，先进行三次轮廓铣削，再进行两次平面加工，然后再经过三次钻孔，从而完成分度盘的加工。具体流程图如图三所示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 下面就根据图三的流程图进行详细的程序设计。 1、 主程序 文字说明？ 图三 流程图 #101=300； X 坐标 #102=Y 坐标 #103=340； Y 坐标 #104=3； Z 坐标 #105=140； X 坐标 建立机床坐标系 主轴旋转 调用子程序 X #101 Y #102； Z #104； 建立刀具半径补偿 调用子程序铣轮廓 40 X#101 Y#102；， 快速定位 65 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 00 X#105 Y#102； Z#104； 65 C-#103 D-#105 V#104；粗铣平面 65 ； 00 Z#104 ； 65 C-#103 D-#105 V#104； 精铣平面 65 换刀 00 Z#104； 98 钻孔 0085 Z#104 取消刀具长度补偿 65 00 Z #104； 98 倒角 49 Z#104； 65 98 绞孔 60120 G 00 Z#104； 92 30 2、换刀子程序 因为在加工中需要调用多把刀具，因此这里编制一换刀子程序以简化编程。另外，该子程序作为标 准字程序，也可作为在加工其他零件是调用，这是对加工中心编程中比较重要的一个子程序。 111=#1 ；变量 #111；刀具号 28 06；换刀 29 43 长度补偿 99； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 3、铣轮廓子程序 这是本设计编制的铣削圆形轮廓类零件的子程序，这一程序同样可以用于以后任何圆形轮廓的铣削 。 112=#7； Z 坐标（铣削深度） 113=#8； X 坐标 114=#9； Y 坐标 01 Z#112 03 I#113 J #114 铣外圆 49 ； 99； 4、铣平面子程序 这是本设计编制的铣削平面零件的子程序，这一程序同样可以用于以后任何大小平面的铣削。 115=#1；铣削深度 117=#3； 118=#7； 121=#22；退刀高度 01 Z#115； Y #117； X #118； Y-#117； X-#118； 49 Z #121 ； 99； 5、钻孔子程序 该钻孔程序通过 用标准孔加工宏程序（ 以后在加工同类零件进 行加工时，只需要修改其中的孔深、孔数、分布半径、起始 /中止角度买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 等即可。 65 12 140 ； Z 孔深， D 起始角， B 半径， V 终止角， U 孔数 6、孔加工宏程序 本设计完成孔加工宏程序，可作为一个加工中心的标准子程序，为以后加工同类零件提供编程方便。 #100=0； X 坐标 #101=0； Y 坐标 #109=#26； Z 坐标 #102=#7；起始角 #103=#2；半径 #105=#22；终止角 #106=#21；每一圈的孔数 #104=#105 #102/#106；两孔之间的 夹角 #100=#103*102；孔的 X 坐标 #101=#103*102；孔的 Y 坐标 X#100 Y#101 Z#109 钻孔循环 #102=#102+#104； 角度增加 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 #110=#106 10610 0110； #106#110 条件转移 2 5 模拟仿真 零件的数控加工程序完成后，我们需要对零件的的加工走刀轨迹有个大致了解，采用模拟软件就可以解决问题了。我们可以清楚的知道刀具的走刀轨迹和零件的成型状况。目前我们普遍采用斯沃 件进行加工模拟，此软件能够根据所选择的机床以及所定义的刀具毛坯，然后输入宏程序进行自动化模拟仿真，能够让我们清楚的看见刀具路径和零件的成型情况，此软件能够让我们掌握现实机床中所遇见的所有问题，避免我们在现实操作着中冒的风险，所以我们在这次毕业设计中选择了此软件来模拟仿真 ， 具体操作过程如下： 2 5 1 定义机床 运用 北京第一机床厂 B 的 统 进行模拟加工。 性能、技术要求？ 2 5 2 定义毛坯 圆柱形 08F 低碳钢材料，高为 90径 305毛坯，如图四所示： 图四 定义毛坯 2 5 3 选择夹具 用长为 75 50 25三爪卡盘装夹工件，如图五所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 图五 夹具 2 5 4 安装工件 对高为 90径为 305毛坯进行安装，如图六所示： 图六 安装工件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 2 5 5 定义 刀具 本设计选择了直径为 10轮廓铣刀，直径为 180 170盘铣刀和直径为 456钻头加工。 2 5 6 建立工件坐标系 由于分度盘的加工要求较高，为了提高零件的加工精度，在刀具安装时，需要进行对刀，对刀时，先把工件毛坯装夹在工作台夹具上，用手动方式分别回 X 轴 ， Y 轴和 Z 轴到机床参考点。将百分表安装在刀柄上，移动工作台使主轴中心轴线大约移到工件的中心，在使百分表的触头接触工件的外圆周，用手慢慢转动主轴观察百分表指针的偏移情况，慢慢移动工作台的 X 轴和 Y 轴 ， 反复多次后，若转动主轴时百 分表的指针基本在同一位置，这时主轴的中心就是X 轴和 Y 轴的原点。在将机床工作方式转换成手动数据输入方式，输入并执行程序段“ 0 ”。这时刀具中心 X 轴坐标和 Y 轴坐标已设定好，都为零。 Z 轴的坐标值同理可得。这样就可以通过对刀建立设置工件坐标系。 2 5 7 输入代码 输入宏程序代码进行准备模拟 根据分度盘的所编程序输入代码，如图八 ： 图八 输入代码 2 5 8 空运行 在程序完成后，利用模拟仿真软件进行加工，但是在没有工件的前提下，掌握了工件的加工路径，进行的完整的运行过程。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 2 5 9 模拟加工 运用宏程序所编程序和模拟加工软件进行模拟加工。作用是可以预先知道工件的加工路线，可以预先看到会出现什么问题。例如，在加工中出现了撞刀，加工路线的错误等。 2 5 10 模拟三维工件和刀具 利用宏程序编程后模拟加工后的分度盘三维实体和刀具，如图九所示 ： 图 九 分度盘三维实体 2 6 总结 使用宏程序时，因数字可以直接指定或者用变量指定，当用变量时，变量值程序或者用 板操作改变，所以在分度盘的实际运用中比较适用，在运用过程中还可以采用算术运算和逻辑运算，能够多次转 移和循环，极大的简化了我们的操作过程，与普通加工相比，也减轻了编程人员的劳动强度和工作时间。因此我们选用宏程序进行分度盘的加工。 通过以上工序的完成，我们已达到分度盘成型的效果，能够应用宏程序的加工，达到我们设计中的理想效果。以上的逐步分析与加工模拟基本符合分度盘的各个方面的要求。运用宏程序也可以对类似的圆形或弧形零件进行加工。对于子程序我们可以多次调用，为更多的类似加工带来方便，但是在设计中也有不足之处，对于程序的编制有些过于复杂化，其中一些程序不太明了，以至于对分析和改动带了诸多不变。我们所运用的 统中能够通过修改一些参数和程序段，将宏程序自定义为一些 G 代码，比如 能够给我们在以后的类似运用中提供简便可行的方法。这就是我对这次运用宏程序设计分度盘的设计过程总结。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 第三章 主要 参 考文献 1 严烈 具设计超级宝典 ， 冶金工业出版社 ， 2000. 2 柳迎春 手