毕业设计（论文）-数控车削零件的加工及仿真.doc

2013届机械设计制造及其自动化本科毕业论文设计 本科毕业论文（设计） 题 目 数控车削零件的加工及仿真 学 院 理工学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年 级 2009级 学 号 姓 名 指 导 教 师 成 绩 年 月 日第 2 页 共 13 页目 录 摘要5关键词51 工艺方案分析61.1零件图61.2零件图分析61.3毛坯的确定61.4零件毛坯图72 工件的装夹72.1定位基准的选择72.2定位基准选择的原则72.3确定零件的定位基准82.4装夹方式的选择82.5数控车床常用装夹方式82.6确定合理的装夹方式83 零件加工的分析以及确定93.1加工工艺性分析93.2加工顺序方案的分析93.3加工顺序方案的确定103.4加工工艺过程卡104刀具及切削用量的选择114.1选择刀具114.2切削选择切削用量115程序的编制125.1工件右端程序的编制125.2工件左端程序的编制156数控加工仿真18参考文献24致谢25数控车削零件的加工及仿真摘要：数控技术是先进制造技术的基础，它的普及与应用，使制造业发生了巨大的变化。数控技术的水平和普及程度，已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。数控技术的高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。关键词：工艺分析 加工方案 进给路线 刀具选择 数控加工 Abstract：Numerical control technology is the foundation of advanced manufacturing technology, and its popularization and application, causes the manufacturing industry to great changes have taken place. Numerical control technology level and popularity, has become the measure of a nations comprehensive power and the important symbol of the levels of modernization. Numerical control technology of high speed, high precision machining technology can greatly improve efficiency, improve the quality and grade of the products, shorten production cycle and improve the market competition ability. For the numerical control (nc) machining, whether manual programming or automatic programming, enrolled ChengQian are to the processing parts process analysis, draws up the processing plan, choose the right tool, determine the cutting dosage, for some technology problems (such as the knife point, processing route, etc.) also need some treatment. And in the process of the master control accuracy method, can work out qualified products.Key Words：industrial analysis, working scheme, Feed line, Tool selection, numerical control machining1 工艺方案分析1.1零件图绘制零件图如图1.1所示图1.1零件图1.2零件图分析该零件表面主要由圆柱面、螺纹、内孔、圆锥面组成，尺寸标注完整。图中以的轴线为基准，考虑到22内孔的加工所以必须以圆柱二端分别为基准进行二次装夹加工。工件材料为45钢，毛坯为铸件。机械加工前应进行正火处理来保证毛坯的质量。从图纸上看，零件加工的关键是22内孔和的同轴度位置精度和外圆的表面粗糙度，应该进行多次加工，以保证加工精度。1.3毛坯的确定零件20内孔精度和粗糙度要求比较低，所以选择内孔为20的铸件，尺寸为50mm80mm。1.4零件毛坯图绘制毛坯零件图如图1.2所示。 图1.2毛坯图2 工件的装夹2.1定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。2.2定位基准选择的原则1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 2.3确定零件的定位基准从零件图可以看出，该零件的加工以圆柱的轴线为基准，又考虑螺纹加工和22内孔的加工则必须以圆柱二端面分别为基准面进行二次装夹加工，但主要是以圆柱的轴线为基准的统一的标准。2.4装夹方式的选择为了工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。2.5数控车床常用装夹方式1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准。2.6确定合理的装夹方式第一次装夹在左端30mm处，用三爪自定心卡盘夹持棒料，棒料的一端留出50mm圆柱，然后一次完成圆柱、槽、螺纹的粗车和精车加工。第二次装夹用软爪，夹在右端20mm处，然后一次完成圆柱、圆锥、内孔的粗车和精车加工。3 零件加工的分析以及确定3.1加工工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，它包括零件整个工艺过程的工艺性，如铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等的工艺性，其涉及面广，具有综合性。在不同的生产类型和生产条件下，同一种零件制造的可行性和经济性可能不同，所以，在对零件进行工艺性分析时，必须根据具体生产类型和生产条件，全面、具体、综合性分析。在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件的切削加工工艺性分析，它主要涉及如下几点：1) 工件应便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。2) 刀具易于接近加工部位，便于走刀、退刀、越程和测量。3) 便于观察切屑情况。4) 尽量减少刀具调整和走到次数。5) 尽量减少加工面积及空行程，提高生产效率。6) 改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀、多件加工。综上所述，根据加工工艺分析，从图样上看出，该零件加工内容为圆锥面、圆柱面、螺纹且都集中在外表面上。尺寸精度、表面粗糙度不算高，但是在能达到加工方案要求且不浪费材料的情况下尽量做好每一步。3.2加工顺序方案的分析零件上表面比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。加工方案的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。由于零件的加工内容为圆柱、圆锥、螺纹等，是常见的车削结构，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为批量生产，加工设备采用数控车床，选用装有广州数控系统的GSK-980T机床。3.3加工顺序方案的确定1） 工序1，制造毛坯，50mm80mm，内孔20为的铸件。2） 工序2，热处理硬度为2832HRC。3） 工序3，车削（第一次装夹）。三爪自定心卡盘夹住棒料，棒料的一端留出50mm长度的圆柱，校平端面3mm，见光即可。1 粗车30mm20mm、3625mm。2 精车20，精车3625mm，并倒角C1。3 切槽434 加工M362-6g的长16mm的螺纹。4） 工序4，车削（第二次装夹）：用软爪夹住30mm20mm的圆柱棒料，校平端面保证总长。1 粗车400+0.03915，R3圆弧面，460+0.0625，42到36圆锥面，镗220+0.062内孔2 精车400+0.03915，R3圆弧面，460+0.0625，42到36圆锥面，镗220+0.062内孔，并倒角C15） 工序5，检验。按图要求检查各部。6） 工序6.，入库。涂油入库。4刀具及切削用量的选择4.1选择刀具粗、精车外圆：（因为程序选用G71循环，所以粗、精选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度，Kr=60度；E=30度，（因为有圆弧轮廓）以防于零件轮廓发生干涉，如果有必要就用图形来检验。镗孔：选用90度硬质合金镗刀。槽刀：选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽4mm）。螺纹刀：选用60度硬质合金外螺纹车刀。其加工参数详情见表4-1、4-2。 表4-1左端刀具表产品名称或代号零件名称用途序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金90度放型车刀1粗、精车外轮廓左偏刀2T04硬质合金镗刀1精镗孔表4-2右端刀具卡片产品名称或代号零件名称用途序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金90度放型车刀1粗、精车外轮廓左偏刀2T02硬质合金车槽刀1切槽43T0360度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹4.2切削选择切削用量其参数详情见表4-3.表4-3切削用量选择主轴转速S/(r/min)进 给 量F/(mm/r)吃 刀 量F/(mm/r)背 吃 刀 量ap/mm粗车外圆80010011.5精车外圆9001000.050.2精镗孔9001000.050.2外退刀槽350250.040粗车外螺纹1000.750.10.4精车外螺纹1500.750.050.1 5程序的编制 5.1工件右端程序的编制 5.1.1粗加工路线图见图5.1所示图5-1右端粗加工路线图 5.1.2程序的数学处理基点位置顺序如图5-2所示图5-2右端基点顺序位置点1坐标：X=14.0 Z=0.0点2坐标：X=15.0 Z=-1.0点3坐标：X=15.0 Z=-20.0点4坐标：X=17.0 Z=-20.0点5坐标：X=18.0 Z=-21.0点6坐标：X=18.0 Z=-36.0点7坐标：X=15.0 Z=-36.0点8坐标：X=15.0 Z=-40.0点9坐标：X=18.0 Z=-40.0点10坐标：X=18.0 Z=-45.0 5.1.3加工程序加工程序单见表5-1.5-1右端加工程序单O0101N1G54 X100 Z100设置工件坐标系N2M03 S800 T0101主轴正转，换一号刀N3G00 X50 Z2 M03快速移动到加工起始点N4G01 Z0 F0.1车端面N5X0N6G00 X50 Z2回到起到点N7G71 U2 R0.5外圆粗车循环N8G71 P9 Q15 U0.5 W0.1 F0.3N9G00 X28 Z2N10G01 Z0N11X30 Z-1倒30外圆C1角N12Z-20N13X34N14X36 Z-21倒36外圆C1角N15Z-45N16G70 P9 Q15 S1200 F0.1精车外圆各尺寸N17G00 X100 Z100 M05回到换到点、主轴停止N18T0202 M03 S500换2号刀，主轴正转N19G00 X40 Z-36刀具快速移动到加工起始点N20G01 X36 F0.05加工43退刀槽N21Z-40N22X40N23G00 X100 Z100 M05刀具返回到加工起始点，主轴停止N24T0303 M03 S500指定3好刀具螺纹刀、主轴正转N25G00 X40 Z-18刀具快速移动到加工起始点N26G92 X35.1 Z-36 F2螺纹加工第一次进刀N27X34.5螺纹加工第二次进刀N28X33.9螺纹加工第三次进刀N29X33.5螺纹加工第四次进刀N30X33.4螺纹加工第五次进刀N31G00 X100 Z100 M05刀具返回到加工起始点，主轴停止N32MO2程序结束5.2工件左端程序的编制 5.2.1粗加工路线图见图5-3所示图5-3左端粗加工路线进给图5.2.2程序的数学处理基点顺序如图5-4所示图5-4左端基点顺序位置点1坐标：X=19.0 Z=0.0点2坐标：X=20.0 Z=-1.0点3坐标：X=20.0 Z=-15.0点4坐标：X=23.0 Z=-18.0点5坐标：X=23.0 Z=-23.0点6坐标：X=21.0 Z=-23.0点7坐标：X=18.0 Z=-30.0点8坐标：X=13.0 Z=0.0点9坐标：X=11.0 Z=-2.0点10坐标：X=11.0 Z=-20.0 5.2.3加工程序加工程序单见表5-25-2左端加工程序单O0202N1G54 X100 Z100设置工件坐标系N2M03 S800 T0101换一号刀，主轴正转N3G00 X50 Z2刀具移动到加工起始点N4G01 Z0 F0.1车端面N5X0N6G00 X50 Z2回到起刀点N7G71 U2 R0.5外圆粗车循环N8G71 P8 Q16 U0.5 W0.1 F0.3N9G00 X44 Z2N10G01 Z0N11X40 Z-1N12Z-15N13G02 X46 Z-18 R3N14G01 Z-23N15X42N16X36 Z-30N17G70 P9 Q16 S1200 F0.1精车外圆尺寸N18G00 X100 Z100 M05回到换到点、主轴停止N19T0404 M03 S500换四号刀，主轴正转N20G00 X50 Z2快速到加工起刀点N21G71 U0.5 R0.5内孔粗镗循环N22G71 P23 Q26 U0.5 W0.5 F100N23G00 X26 Z2N24G01 Z0 F0.2N25G02 X22 Z-2 R2N26G01 Z-20N27G70 P23 Q26精镗内孔尺寸N28G00 X100 Z100 M05回到换到点、主轴停止N29M02程序结束6数控加工仿真1.选择机床见图6.12定义毛坯见图6.23.放置零件见图6.34.选择刀具见图6.45.一号刀对刀见图6.5、6.6、6.76.二号刀对刀见图6.8、6.9、6.107.三号刀对刀见图6.11、6.128.四号到对刀见图6.139.右端粗加工见图6.1410.右端精加工见图6.1511.左端粗加工见图6.1612. 左端精加工见图6.17图6.1选择机床 图6.2定义毛坯图6.3放置零件 图6.4选择刀具图6.5一号刀X方向对刀 图6.6一号刀适切数据图6.7一号刀Z方向对刀图6.8二号刀X方向对刀 图6.9适切数据图6.10二号刀Z方向对刀图6.11三号刀X对刀 图6.12适切数据图6.13四号刀对刀图6.14右端粗加工 图6.15右端精加工图6.16左端粗加工 图6.17左端精加工参考文献1王先逵.机械制造工艺学第2版 M.机械工业出版社，2006年. 2陆建中，孙家宁.金属切削原理与刀具第4版 M.机械工业出版社，2005年.3龚仲华.