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轴类零件数控车加工编程设计【三维UG】【含CAD图纸终稿】

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三维UG 含CAD图纸终稿 零件 数控 加工 编程 设计 三维 UG CAD 图纸
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毕业设计说明书 题 目 轴零件数控车加工编程设计 专 业 班 级 学生姓名 指导教师 XXXX年XX月XX日摘 要:轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用。在汽车领域起着连接动力装置和运动装置的部位,在重型机械领域,起着传动动力,吊卸重物的重要组成部分等。阶梯轴作为轴类零件的一种,在整个轴类零件中也扮演着重要角色。现根据其零件特性,对其加工过程作详细分析,具体过程将在正文中得以说明,确定了加工过程中所选刀具的种类、型号及其注意事项,并总结出该轴类零件的加工过程。关键词:数控车床加工;加工刀具;加工工艺;数控编程Abstract: Axis class components play an important role in the manufacturing industry. As a link between the power device and moving device parts in the automotive field, in heavy machinery field, plays a driving power, hoisting and unloading weight is an important part of. Stepped shaft as a shaft, the shaft also plays an important role. According to the characteristics of parts, make detailed analysis on the machining process, the process will be described in the text, to determine the types and models, the selected tool machining process matters needing attention, and summarizes the process of the shaft parts.Keywords: CNC lathe; machining; machining; NC programming目 录第一章 绪论11.1数控车床加工概述11.2数控车削加工特点21.3数控车削的主要应用31.4 本课题任的任务4第二章 轴零件的工艺分析52.1零件的技术要求分析52.1.1 尺寸精度分析62.1.2 表面粗糙度分析62.2 零件的结构工艺性分析62.3 毛坯的材料分析及尺寸的确定7第三章 轴零件的三维造型93.1 软件的选用93.2 绘制草图93.3 生成实体93.4 实体渲染10第四章 轴零件的数控加工工艺规程114.1 机床的合理选择114.2 夹具的选择134.3 加工顺序的安排134.4 工艺路线的拟定144.5 刀具的选择154.6 确定切削用量的选择16第五章 轴零件的数控编程185.1 数控程序编制的一般方法185.2 数控程序编制的内容及步骤185.3 编程原点的选择195.4 加工程序的编写195.4.1 工序2的加工程序195.4.2 工序3的加工程序21总 结24参考文献25致 谢26附件1:加工工艺过程卡27附件2:数控加工工序卡28第一章 绪论制造业是将可用资源(包括物料、能源等)通过相应过程转化为可供人们使用的工业品或生活消费品的产业,是我国国民经济的支柱。国际生产工程学会认为,制造业涉及制造工业中产品设计、物资选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作。在这个大制造的概念下,制造包括了产品整个生命周期过程。因而先进的制造技术从广义上而言包括了现代的设计理论和方法、先进的加工技术、先进的制造自动化技术和先进的生产管理模式。而数控加工技术正是先进的制造自动化技术最核心的技术之一,它的出现给传统的制造技术带来了革命性变化。1.1数控车床加工概述现代数控车床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物,是典型的机电一体化产品,是完全新型的自动化机床。数控车床是车削加工功能较全的数控机床。它可以把车削、铣削、螺纹加工、钻削等功能集中在一台设备上,使其具有多种工艺手段。数控车床没有旋转刀架和旋转刀盘,在加工过程中由程序自动选用刀子具和更换刀位。采用数控车床进行加工可以大大提高产品质量,保证加工零件的精度,减轻劳动强度,为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用,提高企业产品的竞争能力。数控加工与普通机械加工有很大的不同。数控机床加工前,我们要把原先在通用机床上加时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作,例如,工步的划分与顺序、走刀路线、位移量和切削参数等,按规定的数码形式编成程序,记录在数控系统存储器或磁盘上,它们是实现人与机器联系起来的媒介物。加工时,控制介质上的数码信息输入 数控机床的控制系统后,控制系统对输入信息进行运算与控制,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机构发送脉冲信号,伺服机构对脉冲信号进行转换和发大处理,然后由传动机构驱动机床按所编程序进行运动,就可以自动加工出所要求的零件形状。不难看出,实现数控加工的关键在编程。但光编程还不行,数控加工还包括编程前必须要做的一系列准备工作及编程后的善后处理工作。1.2数控车削加工特点(1)适应能力强,适用于多品种、小批量零件的加工在传统的自动或半自动车床加工一个新零件,一般需要调整机床或机床附件,以使机床适应加工零件的要求;而使用数控车床加工不同零件时,只需要重新编制或修改加工程序(软件)就可以迅速达到加工要求,大大缩短了更换机床硬件的技术准备时间,因此适用天多品种、单件或小批量加工。(2)加工精度高,加工质量稳定由于数控机床集机、电等高新技术为一体,加工精度普遍高于普通机床。数控机床的加工过程是由计算机根据预先输入的程序进行控制的,这就避免了因操作者技术水平的差异而引起产品质量的不同。对于一些具有复杂形状的工件,普通机床是几乎不可能完成,而数控机床只是编制较复杂的程序就可以达到目的,必要时还可以用计算机辅助编程或计算机辅助加工。另外数控机床的加工过程不受体力、情绪变化的影响。(3)减轻劳动强度,改善劳动条件数控机床的加工,除了装卸零件、操作键盘、观察机床运行外,其他机床动作都是按加工程序要求自动、连续地进行切削加工,操作者不需进行繁重的重复手工操作。所以普通机床需要人工全过程进行手工操作,包括工件装夹、切削进给等;而数控车床加工时,编制好程序后,只需装夹工件,大大降低了劳动强度。(4)具有较高的生产率和较低的加工成本机床生产率主要是指加工一个零件所需要的时间,其中包括机动时间和辅助时间。数控车床的主轴转速和进给速度变化范围很大,并可无级调速,加工时可选用最佳的切削速度和进给速度,可实现恒转速和恒切速,以使切削参数最优化,这样就大大提高了生产率,降低了加工成本,尤其对大批量生产的零件,批量越大,加工成本越低。1)批量生产。对于批量生产,特别是大批量生产,在保证加工质量的前提下要突出加工效率和加工过程的稳定性,其加工工艺与单件、小批量不同。例如,夹具选择、进给路线安排、刀具排列位置和使用顺序都有仔细斟酌。2)单件生产。与指生产相对的是单件生产。单件生产的最大特点是要保证一次合格率,物别是具有复杂形状和高精度要求的工件。在单件生产中合格率相比,效率退居其次。单件生产所使用的数控工艺在进给路线、刀具安排、换刀点设置等方面不同于生产。与批量生产相比,单件生产要避免过长的生产准备时间。1.3数控车削的主要应用数年车削是数控加工中用的最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及加工过程中能自动变速的特点,因此,其工艺范围较普通机床宽的多,下面几种零件最适全数控车削加工。(1)精度要求较高的回转体零件由于数控车床刚性好,制造和对刀精度高,以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿,所以能加工尺寸精度较高的零件。在有些场合可以以车代磨,此外,数控车削的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的,再加上机床的性好和制造精度高,所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。对于圆弧以及其他曲线轮廓,加工出的形状与图样上所要求的几何形状的接近度比用仿形车床要高得多。数控车削对提高位置精度还特别有效。不少位置精度要求高的零件用普通车床车削时,因机床制造精度低、工件装夹次数多而达不到要求,只能在车削后用磨削或其他方法弥补。(2)表面粗糙度要求较高的回转体零件数控车床具有恒线速切削功能,能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。在材质、精车余量和刀具已定的情况下,表面的粗糙度取决于进给量和切削速度。在普通车床上车锥面和端面时,由于转速恒定不变,致使数控车床的恒线速功能,就可选用最佳线速度来切削锥面和端面,使车削后表面度值既小又一致。数控车削还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度值要求大的部位选用大的进给量,要求小的部位选用小的进给量。(3)表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能,所以可以车削由任意直线和曲线组成形状复杂的回转体零件。组成零件轮廓的曲线可以是数学议程式描述的曲线,也可以是列表曲线。对于由直线和圆弧组成轮廓,直接析直线或圆弧去逼近,然后再利用直线或圆弧插补功能进行插补切削。(4)带特殊螺纹的回转体零件普通车床所能车削的螺纹相当有限,它只能车等导程的直锥面米制、英制螺纹,而且一台车床只能限定加工若干中导程。数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹,能车增导程、减导程,以及要求等导程与变导程之间滑过渡的螺纹。车床车削螺纹时,主轴转向不必像普通机床那样交替变换,它可以一刀又一刀不停顿地循环,直到完成,所以它车螺纹的效率很高。数控车床可以配备精密螺纹切削功能,再加上一般采用硬质合金成型刀片,以及可以使用较高的转速,所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度值小。1.4 本课题任的任务(1)零件二维图 1张 (2)零件三维图 1张(3)数控加工工艺卡1套 (4)数控加工刀具卡一份(5)程序一套(6)设计说明书1份第二章 轴零件的工艺分析制定的数控车削加工工艺合理与否,对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。因此,应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点,认真而详细地制定好零件的数控车削加工工艺。图2.1 轴二维零件图2.1零件的技术要求分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等,这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析,主要是分析这些技术要求的合理性,以及实现的可能性,重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求,为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格,因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂,加工难度大,增加不必要的成本。2.1.1 尺寸精度分析(1)48外圆的尺寸精度等级为IT8级。(2)42外圆的精度等级为IT8级。(3)30外圆的精度等级为IT9级。(4)30内孔的精度等级为IT7级。(5)26内孔的精度等级为IT7级。2.1.2 表面粗糙度分析在机械学中,粗糙度指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它是互换性研究的问题之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的,例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同,被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系,对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。(1)48外圆的表面粗糙度为Ra1.6um。(2)42外圆的表面粗糙度为Ra1.6um。(3)30外圆的表面粗糙度为Ra1.6um。(4)30内孔的表面粗糙度为Ra3.2um。(5)26内孔的表面粗糙度为。(6)其余加工面的表面粗糙要求均为Ra3.2um。2.2 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,在能够满足使用性能要求的前提下制造的可行性和经济性。好的结构工艺性会使零件加工容易,节省成本,节省材料;而较差的结构工艺性会使加工困难,加大成本,浪费材料,甚至无法加工。通过对零件的结构特点、精度要求和复杂程度进行分析的过程,可以确定零件所需的加工方法和数控机床的类型和规格。轴类零件按其结构形状的特点,可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴(包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等)四类。本题零件为阶梯轴,它适合于数控加工,结构简单,加工过程中不易变形。2.3 毛坯的材料分析及尺寸的确定毛坯材料选用45号钢。45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45。45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板、梢子、导柱等,但须热处理。45号钢广泛用于机械制造,这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢,淬火性能并不好,45号钢可以淬硬至HRC42-HRC46。所以如果需要表面硬度,又希望发挥45号钢优越的机械性能,常将45号钢表面渗碳淬火,这样就能得到需要的表面硬度。(1)45号钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。(2)45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质加表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件,其耐磨性比调质加表面淬火高。其表面含碳量0.8%1.2%,芯部一般在0.1%0.25%(特殊情况下0.35%)。经热处理后,表面可以获得很高的硬度(HRC58-HRC62),芯部硬度低,耐冲击。如果用45号钢渗碳,淬火后芯部会出现硬脆的马氏体,失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部强度已经可以达到很高,应用上不多见。0.35%从来没见过实例,只在教科书里有介绍。可以采用调质加高频表面淬火的工艺,耐磨性较渗碳略差。GB/T6991999标准规定的45号钢推荐热处理制度为850正火、840淬火、600回火,达到的性能为屈服强度355MPa。GB/T6991999标准规定的45号钢抗拉强度为600 MPa,屈服强度为355 MPa,伸长率为16%,断面收缩率为40%,冲击功为39J。综合上述45号钢的优越机械性能,及其广泛用于机械制造的特点,所以毛坯黑选用45号钢。根据其结构工艺性,确定该零件的毛坯为棒料毛坯,留余量单边3.5mm。故确定该零件的毛坯为55mm107mm棒料。29第三章 轴零件的三维造型3.1 软件的选用本设计采用UG三维实体设计软件对曲轴进行三维造型,使用该软件的建模模块、制图模块,目的使自己在原有学习的基础上强化三维造型软件使用的熟练程度并适当的提高绘图技巧为今后走上工作岗位奠定良好的设计基础。3.2 绘制草图打开UG,新建文件名为3D,注意:不能在中文文件夹中新建。点击建模,然后点击草图。在草图栏中绘制如图3.1所示草图。图3.1 旋转草图3.3 生成实体(1)轮廓的生成:选择工具栏中的旋转功能,根据状态栏中的提示,依次选择草图指定选择轴XC确定。完成后得到的实体如图3.2所示。图3.2 选择后生成的三维图(2)螺纹生成:选择工具栏中的螺纹工具,根据提示拾取螺纹创建曲面,然后将弹出如图3.3所示对话框,并设置如图3.3所示的参数。确定后将得到如图3.4所示三维。图3.3 参数设置图3.4 三维模型3.4 实体渲染实体渲染的目的主要是为了让零件的样式更加逼真,接近实物。首先选中实体,然后右键单击,选择“视图”“真实着色”,然后选择钢进行着色,最后得到如图3.5所示的渲染效果图。图3.5 轴渲染后的三维图第四章 轴零件的数控加工工艺规程对于一个零件来说,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析,选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在考虑选择内容时,应结合本企业设备的实际,立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率,充分发挥数控加工的优势。适于数控加工的内容在选择时,一般可按下列顺序考虑:(1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容; (2)通用机床难加工,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容;(3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。不适于数控加工的内容一般来说,上述这些加工内容采用数控加工后,在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下,下列一些内容不宜选择采用数控加工:(1)占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准,需用专用工装协调的内容;(2)加工部位分散,需要多次安装、设置原点。这时,采用数控加工很麻烦,效果不明显,可安排通用机床补加工;(3)按某些特定的制造依据(如样板等)加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难,易于与检验依据发生矛盾,增加了程序编制的难度。本文所研究的轴零件适合在数控车床上进行加工。4.1 机床的合理选择当工件表面的加工方法确定之后,机床的种类也就基本上确定了。但是,每一类机床都有不同的形式,其工艺范围、技术规格、加工精度、生产率及自动化程度都各不相同。为了正确地为每一道工序选择机床,除了充分了解机床的性能外,尚需考虑以下三点。1)机床的类型应与工序划分的原则相适应。数控机床或通用机床适用于工序集中的单件小批生产;对大批量生产,则应选择高效自动化机床和多刀、多轴机床。若工序按分散原则划分,则应选择结构简单的专用机床。2)机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应,即小工件用小规格的机床加工,大工件用大规格的机床加工。3)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。粗加工工序,应选用精度低的机床;精度要求高的精加工工序,应选用精度高的机床。机床精度不能过低,也不能过高,机床精度过低,不能保证加工精度;机床精度过高,会增加零件的制造成本。应根据零件的加工精度的要求合理选择机床。从加工工艺的角度分析,选用的数控机床功能还必须适应被加工零件的形状、尺寸精度和生产节拍等要求。随着数控车床制造技术的不断发展,形成了产品繁多,规格不一的局面,因而也出现了几种不同的分类方法2。(1)按数控系统的功能分1)经济型数控车床。经济型数控车床(如图2-2所示)一般是在普通车床基上进行改进,采用步进电动机驱动的开环伺服系统,其控制部分采用单板机或单片机。此类车床结构简单,价格低廉,但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。2)全功能型数控车床。全功能型数控车床(如图2-3所示)一般采用闭环或半闭环控制系统,具有高强度、高精度和高效率的特点。3)车削中心。车削中心是在全功能型数控车床的基础上发展起来的一种复合加工机床,配备刀库、自动换刀器,分度装置、铣削动力头和机械手等部件,能完成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多工序复合加工。4)FMC车床。FMC车床实际上是一个由数控车床、机器人等构成的柔性加工单元。FMC车床能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调整准备的自动化,如下图所示: 图4-1经济型数控车床 图4-2 全功能型数控车床 图4-3 FMC车床(2)按主轴配置形式分类 1)卧式数控车床。主轴轴线处于水平位置的数控车床。 2)立式数控车床。主轴轴线处于垂直位置的数控车床。 3)双轴卧式数控车床或双轴立式数控车床。具有两根主轴的数控车床。(3)按数控系统控制的轴数分类 1)两轴控制的数控车床。机床上只有一个回转刀架,可实现两坐标轴控制。 2)四轴控制的数控车床。机床上有两个独立的回转刀架,可实现四坐标轴控制。 依据上述各选择原则,我们选用长城机床厂生产的CK7150A型数控车床,系统为FANUCoi,配置前置式刀架。4.2 夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求:一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外,数控夹具的选择应重点考虑一下5点。 1)单件小批量生产时,优先选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具,以缩短生产准备时间和节省生产费用。2)在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求夹具结构简单。3)零件的装卸要快速、方便、可靠、以缩短机床的停顿时间。4)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工,即夹具要敞开,其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。5)为提高数控加工的效率,批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液压夹具。依据上述原则,该零件采用三爪自动定心卡盘自定心夹紧,如图4-4所示。 图4-4 三爪自动定心卡盘4.3 加工顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行:(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑;(2)先进行内腔加工,后进行外形加工;(3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加工,以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数; 该零件需要二次装夹即可加工完成,在程序编制的过程中按照先粗后精、从左至右的顺序进行。4.4 工艺路线的拟定零件上精度要求较高的表面加工,通常是通过粗加工、半精加工、精加工逐步达到的。对于这些表面,要根据质量需求、机床情况和毛坯条件来确定最终加工方案。确定加工方案时,首先应该根据主要表面精度和表面粗糙度的要求,初步确定为达到这些要求说需要的加工方法,此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性,并充分发挥数控机床的功能,原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。经过细致分析,最终确定该轴承套零件的工艺路线如下:工序1:下料,制造毛坯55107mm的45钢棒料。工序2:夹毛坯外圆,车左端面、车左端外轮廓、钻底孔、镗内孔。 工步1:车左端面; 工步2:粗车左端外轮廓,预留0.2mm精加工余量; 工步3:精车左端外轮廓; 工步4:钻底孔; 工步5:粗镗内孔; 工步6:精镗内孔;工序3:夹42外圆垫铜皮,以48左端面定位,车右端外轮廓、外槽、螺纹等。 工步1:车右端面,控制总长度100; 工步2:粗车右端外轮廓,预留0.2mm精加工余量; 工步3:精车右端外轮廓; 工步4:车外槽5*2; 工步5:车外螺纹;工序4:去毛刺。工序5:检验。工序6:入库。4.5 刀具的选择切削加工离不开刀具。刀具是整个机械加工工艺系统中的一个重要环节。在各种刀具中,车刀的结构相对比较简单,具有代表性,下面以车刀为例予以介绍。图1-4为普通外圆车刀的示意图。车刀由夹持部分和切削部分组成。夹持部分称为刀柄,用来把刀具装夹在车床的刀架上,一般采用普通钢材料锻造而得;切削部分俗称为刀头,在车刀上一般为单个刀片。刀片材料一般有高速钢(俗称白钢刀条)和硬质合金两种,用于剥离金属材料。根据刀具切削部分与夹持部分(即刀片与刀柄)连接方式的不同,车刀可以分为焊接刀具和机夹刀具两大类。车刀切削部分的主要构成为:(1)前刀面(A) 切削加工而得的切屑经过的刀片表面(2)主后刀面(A) 刀具片上与过渡表面相对的表面(3)副后刀面(A) 刀具片上与已加工表面相对的表面(4)主切削刃(S)前刀面与主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的过渡表面,完成主要的金属切除。主切削刃是主要的加工刃。(5)副切削刃(S) 前刀面与副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃,完成金属材料的剥离工作,形成工件已加工表面(6)刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处。根据刀具所使用的场合不同,刀尖有倒角刀尖和倒圆刀尖两种。从以上的分析中,我们可以了解到:车刀的各个组成部分之间都有着密切的联系。实际上,在十几至几十平方毫米的区域内,若干个部分形成了一些角度。这些角度对加工质量和刀具的使用寿命有极大的影响。对刀具进行角度的分析,是刀具设计者和使用者的重要工作内容。与刀具的组成一样,刀具材料也分为刀柄材料和刀片材料。刀柄一般采用45#钢锻造,经过铣削加工而得。随着数控机床的日益普及,对机床刀具的要求也越来越高,越来越广,对于刀具的刀柄的要求也日益提高。现在对车刀刀柄的公差要求也提高了很多。我们现在谈论的刀具材料主要是指刀具切削部分(即刀片)的材料。刀具切削性能的优劣,主要取决于刀片的材料,其次取决于刀具几何参数和刀具结构的设计,再次取决于刀具切削用量的选用和刀具的安装情况。刀片在切削加工时,要承受很大的切削力,还要承受切屑变形时产生的高温。要是刀具能在这样的条件下工作而不致很快地变钝或损坏,保持其切削能力,刀片必须具备各种特殊的性质。根据该零件的加工特性,确定其所需刀具如表4-1所示。表4-1 刀具卡片刀具名称刀具规格刀片材料加工表面刀具数量外圆粗车刀90刀尖YT15外圆面及端面1外圆精车刀35刀尖YT15精车外圆1麻花钻15mm高速钢钻底孔1车镗刀60YT15镗内孔1外切槽刀5mm刀宽高速钢车外5*2mm槽1外螺纹车刀60YT15车外螺纹14.6 确定切削用量的选择切削用量是说明机床在进行切削加工时的状态参数。不同类型的机床对切削用量参数的表述也略有不同,但其基本的含义都是一致的。1)切削速度(Vc) 切削刃上的切削点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。切削速度的单位为米/分(m/min)。在各种金属切削机床中,大多数切削加工的主运动都是机床主轴的运动形成的,即都是回转运动。这样就需要在切削速度与机床主轴转速之间进行转换,两者的关系为:Vc = d/1000n式中: Vc 切削速度(m/min)d 工件直径(mm)n 主轴转速(rpm)2)进给量(f) 对于不同种类的机床,进给量的单位是不同的。对于普通车床,进给量为工件(主轴)每转过一转,刀具沿进给方向与工件的相对移动量,单位为mm/r;对于数控车床,由于其控制原理与普通车床不同,进给量也可以定义为刀具在单位时间内沿着进给方向上相对于工件的位移量(mm/min)。其他类型的机床则根据其结构不同,进给量的单位分别为刀具或工件每转的位移量(mm/min,车床等大部分机床;或mm/r,使用多齿刀具的机床)或每行程的位移量(mm/一个行程,刨床等机床)。3)切深(ap) 已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。在切削加工中,切削速度(Vc)、进给量(f)和切深(ap)这三个参数是相互关联的。在粗加工中,为了提高效率,一般采用较大的切深(ap)。此时切削速度(Vc)和进给量(f)相对较小;而在半精加工和精加工阶段,一般采用较大的切削速度(Vc)、较小的进给量(f)和切深(ap),以获得较好的加工质量(包括表面粗糙度、尺寸精度和形状精度)。 综上所述,该零件的切削用量请查看附件中的数控加工工序卡片。第五章 轴零件的数控编程5.1 数控程序编制的一般方法编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术,理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件,还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥,使数控机床能安全、可靠、高效的工作。编制的方法分为手工编程和自动编程两大类。(1)手工编程整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则,而且还必须具备有机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件,数控编程计算较简单,程序段不多,手工编程即可实现。(2)自动编程用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序,就是说数控编程的大部分工作有计算机来实现。5.2 数控程序编制的内容及步骤(1)分析零件图样和制定工艺方案这项工作的内容包括:对零件图样进行分析,明确加工的内容和要求;确定加工方案;选择合适的数控机床,选择或设计刀具和夹具;确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。(2)数学处理在确定工艺方案后,就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等,计算刀具中心运动轨迹,以获得刀位数据。(3)编写零件加工程序在完成上述工艺处理及数值计算工作后,即可编写零件加工程序。(4)程序检验将编写好的加工程序输入数控系统,就可控制数控机床的工作。一般在正式加工之前,要对程序进行检验。5.3 编程原点的选择从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以,但实际上,为了换算尺寸尽可能简便,减少计算误差,应选择一个合理的编程原点。车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。车削零件的编程原点选择见图5-1。图5-1 车削加工的编程原点5.4 加工程序的编写5.4.1 工序2的加工程序程序程序解释说明T0101;换1号刀,(外圆粗车刀)M03 S500;主轴正转,转速500r/minM08;切削液开G00 X57 Z0;快速运动至端面车削位置G01 X-1 F120;车端面Z2;退刀G00 X57;G71 U1.5 R0.5;调用G71复合车削循环G71 P100 Q200 U0.2 W0 F120;设定参数N100 G00 X34;快速运动至切削起点G01 X42 Z-2 F80;车倒角C2Z-22;车42外圆X46;车48端面X48 W-1;车倒角C1X57;N200 G00 Z2;G00 X100 Z200;快速运动至换刀点T0202;换2号刀,外圆精车刀M03 S800;G00 X57 Z2;快速运动至循环起点G70 P100 Q200;精车外轮廓G00 X100 Z200;T0303;换3号刀,麻花钻M03 S300;G00 X0 Z10;快速运动至切削起点G01 Z-22.5 F30;钻底孔Z10 F50;退刀G00 X100 Z200;T0404;换4号刀,车镗刀M03 S450;G00 X12 Z2;快速运动至循环起点G71 U1 R0.5;调用G71复合车削循环G71 P300 Q400 U-0.2 W0 F80;设定参数N300 G00 X32;G01 Z0 F30;靠近工件X30 Z-1 F60;车倒角C1Z-10;车30内孔X26;车台阶面Z-22;车26内孔X13;N400 G00 Z2;退刀M03 S600;G70 P300 Q400;精车内孔G00 X100 Z200;M05;主轴停止;M09;切削液关;M30;程序结束;5.4.2 工序3的加工程序程序程序解释说明T0101;(外圆粗车刀)换1号刀,并调用1号刀补;M03 S500;主轴正转,转速500r/min;M08;切削液开;G00 X57 Z0.5;快速运动至端面粗车位置G01 X-1 F120;粗车右端面Z2;退刀G00 X57;Z0;快速运动至端面精车位置M03 S800;G01 X-1 F80;精车右端面Z2;G00 X57;M03 S500G71 U1.5 R0.5;调用G71复合车削循环G71 P100 Q200 U0.2 W0 F120;设定参数N100 G00 X25.85;快速运动至切削起点G01 Z0 F30;靠近工件X28 Z-1;车倒角X30 Z-15;车锥面Z-22;车30外圆X32;车台阶面Z-45;X39.2#1=20宏程序车椭圆WHILE#1GE-15DO1#2=13*SQRT1-#1*#1/400G01 X2*32-#2 Z#1-51#1=#1-0.3END1G01 X48 Z-70车锥面Z-75车48外圆X57N200 G00 Z2退刀G00 X100 Z200;快速运动至换刀点T0202;换2号刀,外圆精车刀M03 S800;G00 X57 Z2;快速运动至循环起点G70 P100 Q200;精车外轮廓G00 X100 Z100;快速运动至换刀点T0303;换3号刀,5mm宽外槽刀M03 S300;G00 X41 Z-45;快速运动至切槽点G01 X31 F30;切槽X41;退刀G00 X100 Z100;快速运动至换刀点T0404;换4号刀,外螺纹车刀M03 S500;G00 X37 Z-20;快速运动至循环起点G76 P020060 Q100 R200;调用G76螺纹复合车削循环G76 X33.05 Z-42 P900 Q400 F1.5设定参数G00 X100 Z200;快速运动至换刀点M30;程序结束总 结通过短短三个月论文的设计,对数控技能操作以及理论知识有了一定得了解,为之得到了很多以前在学校难以解决得答案。这段时间通过与同伴们仔细研究与探讨,了解到了数控专业在当今社会的发展以及所在地区的热点信息。通过论文让我对数控有了一定的了解以及需要掌握的基础知识。根据以上参考文献及书籍让我从中了解了一下基本知识,使我对机械方面的知识也产生了一定的兴趣。例如:1.在加工零件的工艺分析时应当选择数控加工零件及其加工的主要内容,应该对零件的数控加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析。主要内容包括产品得零件图样分析、结构工艺分析和零件安装方式的选择等内容。数控加工工艺性分析涉及的知识面很广。换句话来说他又是被“机械”这个大家话所涵盖。2.我们在加工零件时通常对表面加工比较精确,他时通过从粗加工到半精加工再到精加工这一过程中逐步形成的,对那些表面形成仅仅只是根据质量的要求选择相应的的加工过程和步骤,这样才能确认我们最终所加工出来的零件是否合样!3.在做零件加工时我们应当确认加工方案,根据主要的表面精度和粗糙度的要求确认零件的加
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