机电一体化系统设计课程设计-假轴数控仿真加工说明书.doc

机电工程学院机电工程学院 机电一体化系统设计机电一体化系统设计 课程设计课程设计 设计题目：设计题目： 假轴数控仿真假轴数控仿真 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 目录 第一章 绪论2 第二章 零件的分析3 2.1 零件的作用3 2.2 零件的工艺分析3 2.3 确定毛坯3 第三章 各定位基准的设计4 3.1 选择定位基准4 第四章 数控仿真加工工艺路线的设计5 4.1 数控仿真加工工艺路线（一）.5 4.2 数控仿真加工工艺路线（二）5 4.3 工艺方案的比较与分析.6 4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定.6 第五章 假轴 proe 数控仿真加工程序9 5.1 仿真运行程序 cnc 代码9 总 结10 1 假轴数控仿真设计假轴数控仿真设计 摘要摘要 数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控 机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解 决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、 自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以 及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数 控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着社会需求个性化、 多样化的发展，生产规模沿着小批量大批量多品种变批量的方向 发展，以及以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入，渗透与融 合，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而形成了先进制造技术。 数控就是一种自动控制技术，它所控制的一般是位置、角度、速度等机械 量。数控机床，就是采用了数控技术的机床，它是一个装有程序控制的机 床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 本篇是对铣块（包含凸台、外轮廓、孔）的工艺设计，其中包括加工方法 的选择，加工顺序的安排，毛坯的选择，铣刀的类型及选用，切削用量的 选择，数控加工中数值计算等。在零件的加工过程中要注意切削用量的选 择正确，加工顺序的安排等，有关工步工序的计算相对较复杂。本设计从 数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工 件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制等内容以及数控加工时应注 意的问题做了一一的说明。关键词：数控机床；工艺设计；程序编制。 2 第一章第一章 绪论绪论 机电一体化系统设计课程设计是一个重要的教学环节，也是我们学完大学 的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后所进行的一项培养我们机械 设计与制造能力的重要实践活动。这让我们在毕业设计之前对所学的课程进行 一次深入的综合性的了解和总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它 在我们两年的大学生活中占有重要的地位。 通过课程设计使我们综合运用机电一体化系统设计课程及相关的必修课程 的知识，起到巩固、融会贯通及拓展有关机械制造方面的知识的作用，树立正 确的设计思路； 通过课程设计的实践，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力，使我 们掌握机械零件的设计、加工及检验的方法； 提高了我们的设计和分析能力，如计算能力、绘图能力、计算机辅助设计 能力等，同时，也使我们熟悉设计资料及手册的使用。 本设计的内容是“假轴数控仿真加工” 。从毛坯到成品的数控加工工艺过程， 总结其结构特点及加工表面，并制定相应的工艺规程。针对假轴零件的主要技 术要求，选择适当的夹具进行装夹以及设计。 就我个人而言，此次课程设计，需要我们熟练掌握运用机电一体化、数控 技术、制造工艺等的基本理论，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以 及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。通过绘制零件 图和工序图，提高计算机绘图能力。学会使用手册及图表资料。掌握与本设计 有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。为今后参加工作打下一个 良好的基础。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次课程设计达到了综 合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于能力所限、实践经验少， 设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 3 第二章第二章 零件的分析零件的分析 2.1 零件的作用零件的作用 假轴，是一种辅助轴，该零件的功用是支承转动轴并与之回转以传递运动、 扭矩或弯矩。 2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 由零件图可得知，该零件的材料为 45 钢。根据所学的机械工程材料可 知该材料具有良好的铸造性能、强度较高，塑性和韧性尚好，属于综合力学性 能比较好的钢。 初步确定该零件坯料为 170*120mm,主要加工面有平面、外轮廓，是一个 形状机构不太复杂的零件，可通过粗铣、精铣等来获得。 加工个参数如下： （1）铣 60h6，140h7 和 166 外圆及端面；铣 50h7mm 的孔；铣 6*30mm 的孔（选用数控铣床）。 （2）铣沉头孔 12-5.8mm 沉头孔 10mm 深 5mm（选用数控铣床）；倒角； 去毛刺。 （3）图纸分析可知，对于孔 50mmh7，140mmh7。有圆柱度，同轴度， 角度和垂直度的要求可以先加工 50h7mm 的孔。对加工表面的精度不难，但表 面粗糙度要求很高。 由机械加工工艺手册p21-42 表 2-1 、2-2 加工铸铁件不同精度孔的工 艺方案中查得有关孔的加工的经济精度机床能加工达到上述所要求的位置精度， 从而可以保证达到假轴结构的工艺性能的要求。 2.3 确定毛坯确定毛坯 根据零件所使用的材料为 45 号钢，是一种常用的辅助传动件，要求具有一 定的强度。由于零件轮廓尺寸不大，形状也不复杂，在使用过程中主要承受的 是扭矩。并且该零件为大批生产，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。 但由于此次数控仿真需求，选用圆柱形毛坯，此外应尽可能选择各种已标准化、 系列化的通用刀具、通用量检具及辅助工具加工及检验工件。初步确定该零件 坯料为 170*120mm。毛坯图的基本尺寸及加工余量如下表： 4 简图 加工表 面代号 基本尺寸 加工余量 等级 加工余量数值 端面 e117mmh4mm 端面 d17.5mmh4mm 端面 c89mmh4mm 端面 b113mmh4mm 第三章第三章 各定位基准的设计各定位基准的设计 3.1 选择定位基准选择定位基准 3.1.13.1.1 基准面的选择基准面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加 工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成 零件大批量报废，使生产无法正常进行。 3.1.23.1.2 粗基准的选择粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是合理的。140mm是以50 孔轴心线作为定位基准，所以选无定位要求的60外圆或者166外圆，但由于 166外圆不便于装夹，现选取零件上60mm为粗基准，钻铰50 mm孔。利用 50 mm孔定位，加工轴面和端面和其它孔。 3.1.33.1.3 精基准的选择精基准的选择 主要考虑的是基准的重合问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行 尺寸换算。 5 第四章第四章 数控仿真加工工艺路线的设计数控仿真加工工艺路线的设计 4.1 数控仿真加工工艺路线（一）数控仿真加工工艺路线（一） 工序1：铣端面e，倒角c0.5； 工序2：铣50h7孔，倒角c0.5； 工序3：铣外圆166 工序4：铣端面d，倒角c1.5 工序5：铣外圆140 工序6：铣端面c，倒角c1.5 工序7：铣外圆60 工序8：铣端面b，倒角c1.5 工序9：铣6x30孔，倒角c0.5； 工序10：铣沉头孔12x5.8ld10 工序11：检查； 4.2数控仿真加工工艺路线（二）数控仿真加工工艺路线（二） 工序1：铣50h7孔，倒角c0.5； 工序2：铣端面e，倒角c0.5； 工序3：铣外圆166 工序4：铣端面d，倒角c1.5 工序5：铣外圆140 工序6：铣端面c，倒角c1.5 工序7：铣外圆60 工序8：铣端面b，倒角c1.5 工序9：铣6x30孔，倒角c0.5； 工序10：铣沉头孔12x5.8ld10 工序11：检查； 6 4.3 工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析 根据上述两个工艺方案的特点：由于方案一不利于满足零件的定位要求。 方案二定位精度也比较高，使用于大批量生产。生产条件出发及生产效率相 比差不多，经比较，选择工艺路线方案二。 4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 通过零件的分析、定位基准的选择、工艺路线的确定，从而分别确定出 各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及公差。 （1）铣50h7 孔，倒角 c0.5 根据端面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-12，得可用铣、 精铣达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺 寸，余量为单侧余量 2.0mm，具体工序尺寸见表 2-1。 表 2-1 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 精铣0.05it7ra0.850 0.025 0 50 粗铣0.20it9ra3.249.90 0.062 0 49.90 （2）铣端面 e，倒角 c0.5 根根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可 用粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工 序尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-2。 表 2-2 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 半精铣1.0it9ra6.3113 0 0.087 113 粗铣3.0it11ra12.5114 0 0.22 114 （3）铣外圆 166 根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可用 粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序 7 尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-3。 表 2-3 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 半精铣1.0it9ra6.3166 0 0.1 166 粗铣3.0it11ra12.5168 0 0.25 168 （4）铣端面 d，倒角 c1.5 根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可用 粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序 尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-4。 表 2-4 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 精铣0.5it7ra1.613.5 0 0.018 13.5 半精铣1.0it9ra3.214 0 0.043 14 粗铣2.5it11ra12.515 0 0.11 15 （5）铣外圆 140 根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可用 粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序 尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-5。 表 2-5 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 精铣0.5it7ra1.6140 0 0.04 140 半精铣1.0it9ra3.2141 0 0.1 141 粗铣2.5it11ra12.5143 0 0.25 143 （6）铣端面 c，倒角 c1.5 根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可用 粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序 8 尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-6。 表 2-6 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 半精铣1.0it9ra6.385 0 0.087 85 粗铣3.0it11ra12.586 0 0.22 86 （7）铣外圆 60 根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可用 粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序 尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-7。 表 2-7 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 精铣0.2it6ra0.860 0 0.019 60 半粗铣0.5it7ra1.660.4 0 0.03 60.4 粗铣1.0it9ra3.261.4 0 0.074 61.4 （8）铣端面 b，倒角 c1.5 根据外圆面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-10，得可用 粗铣达到要求精度，外圆面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序 尺寸，余量为 4mm；具体工序尺寸见表 2-8。 表 2-8 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 半精铣1.0it9ra6.3109 0 0.087 109 粗铣3.0it11ra12.5110 0 0.22 110 （9）铣 6x30 孔 根据端面的精度要求，查机械加工工艺师手册表 4-12，得可用粗 铣达到要求精度，端面参照机械制造工艺设计简明手册，确定工序尺寸， 余量为 2.0mm，具体工序尺寸见表 2-9。 9 表 2-9 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 粗铣孔0.25it9ra6.330 0.052 0 30 铣孔 1.75it11ra12.529.5 0.13 0 29.5 （10）铣沉头孔 12x5.8ld10 毛坯为实心，5.8mm 的孔的精度为 h8（查机械设计手册 2008 软件版 标准公差数值），查机械加工余量手册表 5-31，确定工序尺寸及余量， 具体工序尺寸见表 2-10。 表 2-10 工序尺寸表 工序间 工 序 名 称 工序间 余量/mm 经济精度 /um 表面粗糙度 /um 工序间 尺寸/mm 工序间尺寸 公差/mm 粗铣孔0.2h8ra6.35.8 0.027 0 5.8 第五章第五章 假轴假轴 proe 数控仿真加工程序数控仿真加工程序 5.1 仿真运行程序仿真运行程序 cnc 代码代码 （一）铣 b 端面及与 b 面同一面的孔 o0001 n0010t1m06 g71s1800m03 g00x63.5y0. g43z10.h01m08 z4. g01z-3.f500. g02x-63.5y0.i-63.5j0. g01x-59.5 g03x-59.5y0.i59.5j0. g01x-55.5 g01x51.5 z-86.5 g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-89.5 g02x51.5y0.i-1.5j0. g02x11.5y0.i-11.5j0. g01x15.5 g02x15.5y0.i-15.5j0. g01x19.5 g02x19.5y0.i-19.5j0. x19.5y0.i-19.5j0. g01x1.5 z-44.5 g02x1.5y0.i-1.5j0. g01x3.5 g02x3.5y0.i-3.5j0. 10 g03x-55.5y0.i55.5j0. g01x-51.5 g03x-51.5y0.i51.5j0. g01x-47.5 g03x-47.5y0.i47.5j0. g01x-43.5 g03x-43.5y0.i43.5j0. g01x-39.5 g03x-39.5y0.i39.5j0. g01x-35.5 g03x-35.5y0.i35.5j0. g01x-63.5 g02x63.5y0.i63.5j0. g01x67.5 g02x67.5y0.i-67.5j0. g01x71.5 g02x71.5y0.i-71.5j0. g01x75.5 g02x75.5y0.i-75.5j0. g01x79.5 g02x79.5y0.i-79.5j0. g01x83.5 g02x83.5y0.i-83.5j0. g01x87.5 g02x87.5y0.i-87.5j0. g01x35.499 x35.5 g03x35.5y0.i-35.5j0. g01x35.499 x63.5 z-6. g02x-63.5y0.i-63.5j0. g01x-59.5 g03x-59.5y0.i59.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-92.5 g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-95. g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-98. g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-101. g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x7.5 g02x7.5y0.i-7.5j0. g01x11.5 g02x11.5y0.i-11.5j0. g01x15.5 g02x1.5y0.i-1.5j0. g01x3.5 g02x3.5y0.i-3.5j0. g01x7.5 g02x7.5y0.i-7.5j0. g01x11.5 g02x11.5y0.i-11.5j0. g01x15.5 g02x15.5y0.i-15.5j0. g01x19.5 g02x19.5y0.i-19.5j0. x19.5y0.i-19.5j0. g01x1.5 z-80.5 g02x1.5y0.i-1.5j0. g01x3.5 g02x3.5y0.i-3.5j0. g01x7.5 g02x7.5y0.i-7.5j0. g01x11.5 g02x11.5y0.i-11.5j0. g01x15.5 g02x15.5y0.i-15.5j0. g01x19.5 g02x19.5y0.i-19.5j0. x19.5y0.i-19.5j0. g01x1.5 z-83.5 g02x1.5y0.i-1.5j0. 11 g01x-55.5 g03x-55.5y0.i55.5j0. g01x-51.5 g03x-51.5y0.i51.5j0. g01x-47.5 g03x-47.5y0.i47.5j0. g01x-43.5 g03x-43.5y0.i43.5j0. g01x-39.5 g03x-39.5y0.i39.5j0. g01x-35.5 g03x-35.5y0.i35.5j0. g01x-63.5 g02x63.5y0.i63.5j0. g01x67.5 g02x67.5y0.i-67.5j0. g01x71.5 g02x71.5y0.i-71.5j0. g01x75.5 g02x75.5y0.i-75.5j0. g01x79.5 g02x79.5y0.i-79.5j0. g01x83.5 g02x83.5y0.i-83.5j0. g01x87.5 g02x87.5y0.i-87.5j0. g01x35.499 x35.5 g03x35.5y0.i-35.5j0. g01x35.499 x63.5 z-9. g02x-63.5y0.i-63.5j0. g01x-59.5 g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-104. g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-107. g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01x51.5 z-108.5 g02x51.5y0.i-1.5j0. g01x55.5 g02x55.5y0.i-5.5j0. g01x59.5 g02x59.5y0.i-9.5j0. x59.5y0.i-9.5j0. g01z-19.5 x34.18y9.589 g03x- 19.253y29.825i- 34.18j-9.589 g01x-33.855y35.355 z-26.5 g01x3.5 g02x3.5y0.i-3.5j0. g01x7.5 g02x7.5y0.i-7.5j0. g01x11.5 g02x11.5y0.i-11.5j0. g01x15.5 g02x15.5y0.i-15.5j0. g01x19.5 g02x19.5y0.i-19.5j0. x19.5y0.i-19.5j0. g01x1.5 z-86.5 g02x1.5y0.i-1.5j0. g01x3.5 g02x3.5y0.i-3.5j0. g01x7.5 g02x7.5y0.i-7.5j0. g01x11.5 g02x11.5y0.i-11.5j0. g01x15.5 g02x15.5y0.i-15.5j0. g01x19.5 g02x19.5y0.i-19.5j0. x19.5y0.i-19.5j0. g01x1.5 z-89.5 g02x1.5y0.i-1.5j0. g01x3.5 g02x3.5y0.i-3.5j0. g01x7.5 g02x7.5y0.i-7.5j0. g01x11.5 g02x11.5y0.i-11.5j0. 12 g03x-59.5y0.i59.5j0. g01x-55.5 g03x-55.5y0.i55.5j0. g01x-51.5 g03x-51.5y0.i51.5j0. g01x-47.5 g03x-47.5y0.i47.5j0. g01x-43.5 g03x-43.5y0.i43.5j0. g01x-39.5 g03x-39.5y0.i39.5j0. g01x-35.5 g03x-35.5y0.i35.5j0. g01x-63.5 g02x63.5y0.i63.5j0. g01x67.5 g02x67.5y0.i-67.5j0. g01x71.5 g02x71.5y0.i-71.5j0. g01x75.5 g02x75.5y0.i-75.5j0. g01x79.5 g02x79.5y0.i-79.5j0. g01x83.5 g02x83.5y0.i-83.5j0. g01x87.5 g02x87.5y0.i-87.5j0. g01x35.499 x35.5 g03x35.5y0.i-35.5j0. g01x35.499 x63.5 z-12. g01x-59.5 g02x- 33.855y35.355i-1.5j0. g01x-29.855 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