机械制造学课程设计-惰轮轴数控加工编程设计.doc

机制08-3 吴江 15号 综合性实验成绩：华东交通大学课程设计（论文）所属课程名称： 机械制造学 课 目： 惰轮轴综合课程设计 院 （系）： 机电工程学院 班 级： 08机制（3）班 学 生： 指 导 老 师： 辅 导 老 师： 2011年12月15日目录1、综合性实验任务书 . 12、实体建模 . 2 3、数控加工 .74、数控加工仿真 .115、CL数据的输出和NC代码的生成 .216、设计总结 .23附录一零件三维图 .24 附录二部分加工代码 .25 全套图纸，加153893706 一、实体建模过程在菜单栏选取【文件】下 拉菜单，选取【新建】选项，系统将弹出如图1-1所示的【新增】对话框，选中其中的【零件】单选按钮，使用缺省模板要去掉，选mmns_part_solid如图1-2。再单击对话框下部的按钮，进入三维建模 图1-1 新增对话框 图1-2 模板选择对话框1.绘制拉伸体1单击，绘制图示草绘形状如图1-3,点击，选择拉伸块厚度8mm，如图1-4 图1-3 草绘界面 图1-4 厚度选择2新建拉伸块2单击，绘制图示草绘形状，使用之前创建的圆柱拉伸快的地面作为草绘平面，创建如图1-5的草绘形状，并设置拉伸块得厚度为7mm图1-5 草绘形状3.倒边角单击，倒边角，零件图标明标准时C1，故按1*1倒角，如图1-6所示，选择需要倒得边，如图1-7所示 图1-6 倒角 图1-7 倒边角选择需要倒得边，如图1-7所示 4.新建拉伸体参照第一步的圆柱形拉伸块建模方法与第二步的草绘平面的选择，绘制如图1-8的拉伸块图1-8 拉伸体5.拉伸去材料使用中间块的一面作为草绘平面，绘制如图1-9的草绘平面，编辑定义如图1-10所示 图1-9 草绘 图1-10 编辑定义6.拉伸去材料如上步骤7.创建螺纹孔单击，选择螺纹孔，如下图1-11 图1-11 螺纹孔定义放置位置如图1-12和1-13所示 图1-12 螺纹孔放置位置定义 图1-13 螺纹孔放置位置8.创建螺纹孔同上理，绘制螺纹孔。9.创建孔先绘制基准面以及基准线单击，选择基准面 如图1-14所示，单击，创建基准线，如图1-15所示 图1-14 绘制基准面 图1-15 绘制基准线单击，创建孔。编辑定义如图1-16所示，放置如图1-17所示 图1-16 孔定义 图1-17 孔放置位置10创建孔照上述步骤 创建令外的孔11.旋转去材料单击，截面图如图1-18所示，设置旋转参数如图1-19所示，点击减材料方式，单击完成旋转，旋转效果图如图1-20所示。 图1-18 草绘截面图 图1-20 效果图 图1-19 编辑定义12.倒圆角单击，选择边如图1-21所示，编辑定义。如图1-22所示 图1-21 倒圆角边 图1-22 编辑定义13.最终效果如图1-23所示 图1-23 惰轮轴效果图 二、数控加工2.1 数控加工的基本过程及工艺描述数控机床的应用正在不断扩大，但不是所有的零件都适宜在数控机床上加工。而且当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并不等于要把它所有的加工内容都包下来，而可能只是选择其中的一部分内同进行数控加工。因此，在加工前必须对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些适合的且需要进行数控加工的内容和工序。数控加工与普通机床加工在方法与内容上有许多不同之处，最大的不同表现在控制方式上。以切削加工为例，用普通机床加工零件时，某一工序工步的安排以及机床运动的先后次序，位移量。走刀路线及有关切削参数的选择等。往往都是由操作者自行考虑和确定的，且都是用手工操作方式来进行控制的。在数控机床上加工之前，要把原先在普通机床上加工时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作（如工步的划分与顺序，走刀路线，位移量和切削参数等），按规定的代码格式编制成加工程序并记录在控制介质上。加工时，控制介质上的代码信息输入到数控机床的控制系统，控制系统对输入信息进行控制和运算，并不断地向直接指挥机床运动的机电功能转换部件-机床的伺服系统发送脉冲信号，伺服系统对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由驱动装置和传动机构驱动机床的进给部件按所编的程序进行运动，就可以自动加工出所要求的零件形状。由于数控加工的整个过程都是自动进行，所以数控加工工艺的内容十分具体，数控加工的工艺处理相当严密。2.2 零件的工艺分析由零件图可知，其材料为QT602，该材料为球墨铸铁，其强度、硬度较高，热处理硬度在50左右，而塑性、韧性略低。不能做冲、挤等加工零件。热锻、热压性能及被切削性能良好，冷加工变形能力及焊接性能中等。是机械行业最常用的钢号之一，通常在调质或正火状态下使用，还用于高频或火焰表面淬火处理。其收缩率小。其密度基本和铁的密度一样与普通碳素钢都差不多，和A3更是相近，是7.85g/cm*3。零件生产类型为大批量生产，初步确定工艺安排的基本思路为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主；大量采用专用工装。这样安排，生产准备工作投资较少，生产效率高，且转产容易。本设计的零件为小型零件，生产类型为大批量生产。2.3确定毛坯(1) 确定毛坯种类根据零件材料确定毛坯为铸造件。(2)确定铸件形状(3)根据铸工手册，轴可通过拔长得到，为简化铸造工艺，对直径相近的台阶适当合并(4)根据轧制圆棒料切断和端面加工余量的要求，端面加工余量确定 为3.6mm毛坯图建立如下图2-1 图2-1 毛坯图2.4加工工艺路线在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序。零件加工顺序是否合适，对加工质量、生产率和经济性有着较大的影响。1）机械加工顺序的安排 在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行的原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。2）加工阶段的划分 对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗、精加工分开进行。为此，一般将整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工家段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量、合理使用机床设备、及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处。3）热处理工序的安排 热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法、次数和在工艺路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。如图1-4所示为热处理工序安排图。毛坯-粗加工-半精加工-精加工-精磨-细磨 去应力退火 正火4）合理安排辅助工序 辅助工序种类很多，主要包括检验、划线、去毛刺、清洗、平衡、退磁、防锈、包装等，根据工艺需要穿插在工序中。5）确定个表面加工方法工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材料性质和毛坯情况等。各种加工方法的经济精度和粗糙度如下:序号加工方法经济度数（IT）表面粗糙度适用范围1粗车1113256.3适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车 8106.33.23粗车-半精车-精车 691.60.84粗车-半精车-精车-抛光 680.20.025故根据外圆表面及孔加工的经济精度与表面粗糙度要求确定外圆柱面加工方法：30mm圆柱外圆表面粗糙度RaRa3.2m，需粗车、半精车左右两个30mm的圆柱端面粗糙度为Ra6.3m，需要粗车、半精车平面加工方法：中间端面粗糙度为Ra6.3m，需粗铣、半精铣。孔加工方法：根据图纸要求直接钻孔2.5制定工艺路线由零件图确定加工方案如下： 工序号工序内容01毛坯铸造02热处理03粗车右端外圆04粗车右端面05粗车左端外圆06粗车左端面07半精车右端外圆08半精车右端面09半精车左端外圆10半精车左端面11粗铣中间凸面右端面至2mm12半精铣中间凸面右端面13粗铣中间凸面左端面至2mm14钻两10孔15钻两5孔16攻丝两6孔17加工M6螺纹孔 长度5018钻四个3销孔19去毛刺20检验，入库2.6确定切削用量 切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以ap(mm)表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度ap=0.81.5mm，进给量f=0.20.3mm/r，切削速度v取3050m/min(切钢)。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不宜过大。 粗车应留有0.51mm作为精车余量。粗车后的精度为IT14-IT11,表面粗糙度Ra值一般为12.56.3m。 精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8IT7，表面粗糙度值Ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.10.3mm和较小的进给量f=0.050.2mm/r，切削速度可取大些。 精车的另一个突出的问题是保证加工表面的粗糙度的要求。减上表面粗糙度Ra值的主要 措施有如下几点。 （1）合理选用切削用量。选用较小的切削深度ap和进给量f,可减小残留面积，使Ra值减小。 （2）适当减小副偏角Kr,或刀尖磨有小圆弧，以减小残留面积，使Ra值减小。 （3）适当加大前角0，将刀刃磨得更为锋利。 （4）用油后加机油打磨车刀的前、后刀面，使其Ra值达到0.20.1m,可有效减小工件表面的Ra值。 （5）合理使用切削液，也有助于减小加工表面粗糙度Ra值。低速精车使用乳化液或机油；若用低速精车铸铁应使用煤油，高速精车钢件和较高切速精车铸铁件，一般不使用切削液。查【数控加工工艺规划】表1-16中的国产硬质合金刀具切削用量的参考数值选择如下数据,轮廓粗车循环时选ap =3.0mm；半精车时ap =0.6 mm。2.7基本时间的确定工时定额的计算工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额其中：是指但见时间定额 是指基本时间（机动时间），通过计算求得 是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时间 是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算 是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算 是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计 N是指一批零件的个数 三、数控加工仿真3.1新建制造文件 如图点新建-选择制造nc组件，不勾选缺省模板，点确定后选择最后一个模板点。图3-1 新建对话框 图3-2 模板选择对话框3.2装配制造模型单击，装配零件，参照选择缺省，点击完成工件的调用，单击，做出毛坯图，如图3-3所示 图3-3装配效果图3.3创建坐标系单击，创建如下图3-4的坐标系 图3-4 建立坐标系3.4设置车床参数点击步骤菜单中的操作，然后弹出设置对话框如图3-5，点击弹出对话框如图3-6，加工零点选择上述做作的零点， 图3-5 制造对话框 图3-6机床选择对话框3.5车削1.粗车端面1单击，画出车削轮廓，设置如图3-6，点击草绘.绘制如图3-7的轮廓形状 图3-7 编辑定义 图3-8 草绘轮廓单击，进入菜单管理器，选择如图3-9所示，选择刀具、如图3-10所示，设置参数，如图3-11所示图3-9菜单管理器 图3-10刀具参数图3-11 参数表2.粗车外圆如上所述3.半精车端面,半精车外圆步骤如上一致，刀具参数如图3-12，参数如图3-13所示 图3-12 刀具参数 图3-13 参数表4.铣削点击如图3-14选择机床图3-15所示图3-14 工艺 图3-14 创建机床点击步骤菜单中的操作，然后弹出设置对话框如图3-15，点击弹出对话框如图3-16， 图3-15操作设置界面 图3-16 机床选择对话框其中 机床零点如上一样绘制单击粗铣体积块，进入菜单，选择如图3-17，选择刀具如图3-18，定义参数如图3-19。图3-19 参数设定 图3-17 菜单管理 图3-18 刀具选择确定之后选择体积块，单击，选择，编辑定义如图3-20所示图3-20 编辑定义最后做出体积块如图3-21所示 图3-21 体积块后面步骤一致半精铣刀具一样，参数设定如图3-22所示 图3-22 参数设定5.钻孔这里以钻螺纹孔为例，单击，进入菜单管理器如图3-23所示，确定刀具参数和参数表，如图3-24和3-25所示 图3-24 道具参数 图3-23 菜单管理器 图3-25 参数设定选择坐标系，确定需要加工的孔集如图3-26，及其退刀参数3-27所示图3-27 退刀设置图3-26 孔集选择6倒角单击，轨迹铣削，进入菜单管理，如图3-28所示，选择刀具如图3-29所示 图3-28 序列设置 图3-29 刀具选择选择轨迹，进入草绘平面，做出轨迹，如图3-30所示图3-30 轨迹图四、CL数据的输出和NC代码的生成单击菜单管理器中的【工具】|【CL数据】|【编辑】选项，在“选取特征”菜单下选择各个加工工序，点确定后出现保存副本对话框，如图4-1所示， 图4-1保存副本保存后出现菜单管理器直接点完成/返回即可，如图4-2所示。图4-2文件视图然后点击菜单管理器中的【工具】|【CL数据】|【后处理】选项，出现下列对话框，如图4-3所示， 图4-3后处理选项选择好机床后直接点enter即可完成生成nc序列的全部过程。图4-4选择机床工作目录下的nc序列文件如下图4-5所示 图4-5 工作目录中的nc序列文件五、设计总结这次课程设计历时二个星期左右，通过课程设计更加深入了解pre软件使用，也认识到自己的不足之处。学以致用，不仅是在生活中如此。在现在生活中面更加广泛，只有不断学习和熟练掌握才能更加对一件事物的理解，从上次利用者软件学习到现在将近半年，在学校中很少有机会主动去接触proe，经过这次课设，感觉比以前懂得鞥多了，因为往往一件快被忘记的事物被从新挖掘出来后感觉又能体会深一点。 用过这次课设，也增加了自己对未来的信心，我们并不是只会读书的大学生，我们会利用知识去学习知识，是自己得到更加高的层次。附录零件图： 附录二部分加工代码30%G71O0001S1061M03G00X24.699Y0.Z-1.5M08G01X.5F318.3Z.148X24.699M30%G71O0001S1061M03G00X17.Y0.Z2.74M08G01Z-26.F318.3X25.527Z1.824M30%G71O0001S1274M03G00X14.Y0.Z2.804M08G01Z-3.F191.1X15.Z-4.Z-28.X22.487Z2.707M30%G71O0001S1274M03G00X24.018Y0.Z1.101M08G01X0.F191.1Z-3.X24.018M30%G71O0001N0010T1M06S1274M03G00X1.81Y3.238G43Z30.H01M08Z2.G01Z-2.5F120.X-1.81G02X-6.391Y7.145I1.81J6.762G01X6.391X6.489Y7.375X7.977Y11.053X-7.977X-9.557Y14.96X9.557X11.138Y18.867X-11.138X-12.719Y22.774X12.719X14.299Y26.682X-14.299X-15.88Y30.589X15.88X17.46Y34.496X9.144Z30.G00X-9.144Z2.G01Z-2.5X-17.46X-19.041Y38.403X-13.766Z30.G00X13.766Z2.G01Z-2.5X19.041X20.395Y41.75X20.612Y42.31X16.275Z30.G00X-16.275Z2.G01Z-2.5X-20.612G02X-21.672Y46.218I20.612J7.69G01X-17.598Z30.G00X17.598Z2.G01Z-2.5X21.672G03X21.999Y50.125I-21.672J3.782G01X17.999Z30.G00X-17.999Z2.G01Z-2.5X-21.999G02X-21.627Y54.032I21.999J-.125G01X-17.542Z30.G00X17.542Z2.G01Z-2.5X21.627G03X20.517Y57.939I-21.627J-4.032G01X16.154Z30.G00X-16.154Z2.G01Z-2.5X-20.517X-20.395Y58.25X-18.94Y61.847X-13.552Z30.G00X13.552Z2.G01Z-2.5X18.94X17.359Y65.754X8.707Z30.G00X-8.707Z2.G01Z-2.5X-17.359X-15.779Y69.661X15.779X14.198Y73.568X-14.198X-12.617Y77.475X12.617X11.037Y81.383X-11.037X-9.456Y85.29X9.456X7.876Y89.197X-7.876X-6.489Y92.625X-6.274Y93.104X6.274X15.519Y59.118G02X-18.Y50.I-15.519J-9.118X18.Y50.I18.J0.G01Z30.G00X-6.489Y92.625Z2.G01Z-2.5X-20.395Y58.25G03X-20.395Y41.75I20.395J-8.25G01X-6.489Y7.375G03X6.489Y7.375I6.489J2.625G01X20.395Y41.75G03X20.395Y58.25I-20.395J8.25G01X6.489Y92.625G03X-6.489Y92.625I-6.489J-2.625G01X-6.274Y93.104Z-3.X6.274X6.489Y92.625X7.876Y89.197X-7.876X-9.456Y85.29X9.456X11.037Y81.383X-11.037X-12.617Y77.475X12.617X14.198Y73.568X-14.198X-15.779Y69.661X15.779X17.359Y65.754X8.707Z30.G00X-8.707Z1.5G01Z-3.X-17.359X-18.94Y61.847X-13.552Z30.G00X13.552Z1.5G01Z-3.X18.94X20.395Y58.25X20.517Y57.939X16.154Z30.G00X-16.154Z1.5G01Z-3.X-20.517G03X-21.627Y54.032I20.517J-7.939G01X-17.542Z30.G00X17.542Z1.5G01Z-3.X21.627G02X21.999Y50.125I-21.627J-4.032G01X17.999Z30.G00X-17.999Z1.5G01Z-3.X-21.999G03X-21.672Y46.218I21.999J-.125G01X-17.598Z30.G00X17.598Z1.5G01Z-3.X21.672G02X20.612Y42.31I-21.672J3.782G01X16.275Z30.G00X-16.275Z1.5G01Z-3.X-20.612X-20.395Y41.75X-19.041Y38.403X-13.766Z30.G00X13.766Z1.5G01Z-3.X19.041X17.46Y34.496X9.144Z30.G00X-9.144Z1.5G01Z-3.X-17.46X-15.88Y30.589X15.88X14.299Y26.682X-14.299X-12.719Y22.774X12.719X11.138Y18.867X-11.138X-9.557Y14.96X9.557X7.977Y11.053X-7.977X-6.489Y7.375X-6.391Y7.145X6.391G02X1.81Y3.238I-6.391J2.855G01X-1.81X12.522Y37.07G03X18.Y50.I-12.522J12.93G02X18.Y50.I-18.J0.G01Z30.G00X-20.395Y58.25Z1.5G01Z-3.G03X-20.395Y41.75I20.395J-8.25G01X-6.489Y7.375G03X6.489Y7.375I6.489J2.625G01X20.395Y41.75G03X20.395Y58.25I-20.395J8.25G01X6.489Y92.625G03X-6.489Y92.625I-6.489J-2.625G01X-20.395Y58.25Z30.M30%G71O0001N0010T1M06S2019M03G00X1.81Y3.238G43Z30.H01M08Z1.G01Z-3.5F190.X-1.81G02X-6.432Y7.237I1.81J6.762G01X6.432X6.489Y7.375X8.051Y11.237X-8.051X-9.669Y15.236X9.669X11.287Y19.235X-11.287X-12.905Y23.234X-11.161Z30.G00X11.161Z1.G01Z-3.5X12.905X13.309Y24.234G02X-13.309Y24.234I-13.309J25.766G01X-6.489Y7.375G03X6.489Y7.375I6.489J2.625G01X12.905Y23.234X-1.81Y3.238Z-4.X1.81G03X6.432Y7.237I-1.81J6.762G01X-6.432X-6.489Y7.375X-8.051Y11.237X8.051X9.669Y15.236X-9.669X-11.287Y19.235X11.287X12.905Y23.234X11.161Z30.G00X-11.161Z.5G01