数控零件加工编程及机床夹具设计说明书

目 录 1 专用夹具设计任务 3 2 夹具设计 5 2 1 零件分析及夹具方案对比 5 2 2 定位基准的选择 5 2 3 切削力及夹紧力计算 5 2 4 定位误差分析 5 2 5 夹具设计及操作说明 6 二 手工编程 9 1 工艺分析 10 2 加工程序 11 3 机床模拟 11 1 设置毛坯 11 2 刀具选择 12 3 刀具补正设置 13 4 坐标系设置 14 5 程序输入 14 6 模拟结果 15 三 自动编程 15 1 任务来源 15 2 加工工艺分析及规划 16 3 参数设置 17 4 软件模拟 20 5 后置处理 21 6 NC 代码 部分 22 1 专用夹具设计任务 本次专用夹具设计任务是建立在被加工零件的工艺流程已经确定的前提下进行的专用夹 具设计 具体零件及工艺加工工艺过程卡片如下 此零件为 零件简要说明 其具体结构及工程图如下 夹具设计零件图 夹具设计零件工艺图 经指导老师指导了解到此零件夹具为钻夹具 其工程图如下 2 夹具设计 2 1 零件分析及夹具方案对比 采用 6 点定位原理固定零件 用一个滑动 V 型块固定他在水平方向的移动 用定位套固 定他在垂直方向的移动 滑动 V 型块是用螺纹螺旋夹紧的方式来控制的 在固定后 利用 螺纹的自锁 防止由于加工过程中受力 是滑动 V 型块滑动 造成误差和工件的损坏 2 2 定位基准的选择 零件的下端面 2 3 切削力及夹紧力计算 V 型块的加紧力和刀具进给时的切削力 根据静力学平衡原理列出静力平衡方程式 就 可以计算出夹紧力 2 4 定位误差分析 1 定位误差 dw 的计算 jb 定位基准重合 jb 0 db db 1 2 D d min 1 2 0 027 0 009 0 0 018 dw jb 和 db 相关 dw 0 018 dw 1 3 T 满足要求 孔的内壁和下底面的垂直度要求 2 5 夹具设计及操作说明 夹具底座 固定轴 轴套 轴套 滑动 V 型块 转动手柄 夹具三维装配图 二 手工编程 任务来源 已知毛坯是外径 40mm 的铝棒 割刀宽 4mm 试编写该零件的加工程序并进 行图形模拟 图 1 1 工艺分析 图中所示为阶梯轴零件 其成品的最大直径为 36mm 由于直径较小 可采用 40mm 圆柱 棒料加工后切断即可 图中尺寸18 24 36 75 有尺寸要求 因此在编程前应该分别对这些尺寸进行 数学处理为17 9923 9936 01 和 74 985 带入程序 由于阶梯轴零件径向尺寸变化较大 应注意使用恒线速度切削功能的应用 以提高加工 质量和生产效率 由于被加工零件的材料为铝件 因此在选择刀具应该选择较大的刀具前角和后角 同时 对于加工切削速度的选择 应该在机床允许的范围内选择较高的切削速度 根据零件的加工要求 轮廓粗 精车均采用可转位硬质合金 93 偏头外园车刀 切断 采用宽 4mm 机夹硬质合金切断刀 螺纹采用高速钢螺纹车刀 具体过程见下表 加工 步骤 加工内容要求刀具主轴转速 r min 或 切削速度 m min 进给量 mm r 备注 1 粗车外轮廓 留单面余量 0 2mm T01 转位硬质 合金 93 偏头 外园车刀 1200r min0 5 2 精车外轮廓至 要求 T01 转位硬质 合金 93 偏头 外园车刀 120m min0 15 G96 恒线速 度 3 切 6mm 宽退刀 槽 T02 机夹硬质 合金切断刀 120m min0 2 4 车 M30X2 螺纹T03 螺纹车刀 800r minG76 5 切断T02 机夹硬质 合金切断刀 120m min0 2 2 加工程序 车削加工程序卡车削加工程序卡 零件号 0001 零件名称阶梯轴编制日期 2008 3 30 程序号 O0001 编制人姓名 序号程序内容程序说明 N10G50 X50 Z50 工件坐标系设定 N20TO1O1 S1200 M03 F0 5 调用 T01 车刀 主轴预启动 设定工艺参数 N30G50 S2000 设定最高主轴转速 2000r min N40G00 X42 Z0 接近工件 N50G01 X 1 切断面 N60Z2 退刀 N70G00 X50 Z10 进入切削循环起点 N80G71 U1 R0 5 N90G71 P100 Q240 U0 4 W0 2 N100G00 X0 外轮廓精加工程序开始 N110G96 S120 F0 15 设定精加工恒线速度 120m min F0 15 N120Z2 N130G01 Z0 N140G03 X17 99 Z 8 995 R8 995 N150G01 Z 15 N160X21 N170X23 9 Z 37 5 N180Z 46 5 N190X27 N200X30 Z 48 N210Z 66 5 N220X36 01 N230Z 81 N240N20 X41 外轮廓精加工程序结束 N250N30 G70 P100 Q240 N260M30 3 机床模拟 1 设置毛坯 启动斯沃数控软件后选择 FUNUC 0iT 数控系统 进入主界面 考虑到工件切断及装夹要求 故选择毛坯 尺寸为 40X125 的棒料 如下图 2 刀具选择 T01 刀具 T02 刀具 T03 刀具 3 刀具补正设置 分别用 T01 T02 T03 刀具使用试切法获得刀具长度补正 其长度补正分别为 T01 X 260 Z 470 833 T02 X 260 Z 475 T03 X 260 Z 476 002 由于本程序加工使用了 G50 指令设置加工坐标系 T01 为主刀具 因此其刀具长度补偿为 0 而其它刀具 和它的差为各自的刀具长度补偿 调整刀具长度补偿分别为 T01 X 0 Z 0 T02 X 0 Z 4 167 T03 X 0 Z 5 169 并输入相应的刀具长度补偿寄存器中 如下图所示 4 坐标系设置 由于本程序加工使用了 G50 指令设置加工坐标系 因此坐标系 G54 设置为 0 0 0 5 程序输入 6 模拟结果 三 自动编程 1 任务来源 图 6 连杆连杆 要求 采用两种加工方式来进行自动编程及模拟 掌握刀具参数 切削参数 各种加工 方式的参数的修改 2 加工工艺分析及规划 本零件为一连杆模具的凸模 采用 UG 软件进行计算机辅助自动编程来加工零件的外形 其主要内容为确定从粗加工到精加工的流程及加工余量的分配 同时选择合适的刀具和加工 工艺参数和切削方式 并进行切削仿真和后置处理以生成供数控机床加工的数控代码文件 首先分析被加工零件的几何形状 被加工零件为连杆凸模 在进行 NC 加工之前应先完 成加工毛坯的预加工为 220X100X50 长方体 由该零件形状特点 可以选择机用台钳对工件 底部 20mm 的部分进行装夹 该零件的形状较为复杂 其顶部有限制刀具进入的凹槽 和球形的曲面 其凹槽部位的 最小侧边的圆角半径为 4 75mm 底部的圆角半径为 2mm 因此其形状限制了选择的精加工刀 具的最大直径为 8mm 的铣刀 同时为了加工出 2mm 的圆角 该 8mm 的铣刀必须磨 2mm 的圆角 同时对于球形的曲面为了便于加工必须选择球刀进行加工 对于粗加工 考虑到精加工的刀 具直径 选择 16mm 的铣刀 具体加工流程见下表 加工 步骤 加工内容要求刀具加工方式备注 1 粗铣加工留单 面余量 0 5mm 16mm 硬质合金 铣刀 FOLLOW PERIPHERY 型 腔铣 每层 2mm 2 半精铣留单面 余量 0 1mm 8mm 硬质合金 铣刀带 2mm 圆 角 PROFILE 型腔 铣 每层 0 5mm 3 精铣零件所有 表面 8mm 球道 FIXED CONTOUR 固定轴铣 刀轨间距 0 5mm 3 参数设置 加工坐标系设置 1 为了便于加工坐标系的找正 加工坐标系设置在零件的上表面的中心处 加工几何体的设置 2 刀具设置 3 加工余量设置 4 粗加工参数设置 5 半精加工参数设置 6 精加工参数设置 7 4 软件模拟 粗加工 1 半精加工 2 精加工 3 5 后置处理 6 NC 代码 部分 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0 0 0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X0 0 Y2 4033 S0 M03 N0050 G43 Z 3937 H00 N0060 Z 1181 N0070 Z 0472 N0080 G1 Z 0709 F9 8 M08 N0090 Y2 0018 N0100 X4 3307 N0110 G2 X4 364 Y1 9685 I0 0 J 0333 N0120 G1 Y 1 9685 N0130 G2 X4 3307 Y 2 0018 I 0333 J0 0 N0140 G1 X3 0852 N0150 Y 1 5884 N0160 G3 X3 0847 Y1 5884 I 1 1162 J1 5882 N0170 G1 X3 9506 N0180 Y 1 5884 N0190 X3 0852 N0200 Y 2 0018