机械设计论文

说明 毕业设计 论文 模版 理工类函授学生用 燕山大学 毕业设计 论文 数控车床典型轴类零件编程 学 院 燕山大学继续教育学院 年级专业 2014 机械升本 学生姓名 吴芳海 指导教师 孙洪胜 专业负责人 答辩日期 2016 6 19 燕山大学毕业设计 论文 任务书 学院 燕山大学继续教育学院 教研室 学 号 141715 学生 姓名 吴芳海 专 业 班 级 2014 机升本 题 目数控车床典型轴类零件编程 课 题 来 源课本 主 要 内 容 一 数控车床加工概述 二 数控车床加工工艺分析 三 数控车床典型轴类零件程序编制综合实例 基 本 要 求 1 字数不能少于 4000 字 2 内容正确 清晰明了 3 图形整洁无误 参 考 资 料 数控加工工艺学 数控机床编程及操作 周 次1 4 周5 8 周9 12 周13 16 周17 18 周 应 完 成 的 内 容 查找相关资料 写出提纲 完成摘要集绪 论部分主要内 容 完成数控机 床主要编程 内容 完成数控加 工工艺的主 要内容及图 形的绘制 修改整理论文 指导教师 孙洪胜教研室审批 说明 如计算机输入 表题黑体小三号字 内容五号字 本任务书一式三份 教 务科 教师 学生各执一份 摘要 I 摘 要 通过本次毕业设计 对典型轴类零件的设计又了很深的认识 本次设计 概括了我所学的知识加深了对本专业的认识水平 本次设计就是进行数 控加工工艺设计典型轴类零件 侧重于设计该零件的数控加工工艺和编 程 主要设计内容有 完成该零件的工艺规程 包括工艺过程卡 工序 卡和数控刀具卡 和主要工序的工装设计 并绘制零件图 夹具图 用 G 代码编制该零件的数控加工程序 在则学习 CAD CAM 相关知识 并 编制其构架 关键词 典型零件 数控编程 CAD CAM II 目 录 摘摘 要要 I 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 课题背景 1 第第 2 章章 数控车床加工概述数控车床加工概述 2 2 1 数控车削加工的对象数控车削加工的对象 2 2 2 数控车床编程特点 2 第第 3 章章 数控车床加工工艺分析数控车床加工工艺分析 3 3 1 数控车床加工刀具及其选择数控车床加工刀具及其选择 3 3 2 数控车削加工的切削用量选择 3 3 3 数控车削加工的装夹与定位 3 3 4 数控车削加工中的装刀与对刀 4 3 5 数控车床的刀具补偿 4 第第 4 章章 数控车床程序编制数控车床程序编制 6 4 1 准备功能 G 代码 6 4 2 辅助功能 M 代码 7 4 3 F S T 功能指令 7 第第 5 章章 数控车床典型轴类零件编程综合实例数控车床典型轴类零件编程综合实例 8 5 1 编程实例一 8 5 2 编程实例二 10 结结 论论 12 参考文献参考文献 13 致致 谢谢 14 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 1 1 课题背景 数字控制简称数控 是近代发展起来的一种自动控制技术 是用数字 化信号对机械设备的运动及加工过程进行控制的一种方法 它所控制的一 般是位置 角度 速度等机械量 也可以控制温度 压力 流量等物理量 数控加工具有自动化程度高 加工复杂形状零件的能力 生产准备周期短 加工精度高 质量稳定 生产效率高等优点 而其中典型的轴类零件加工 是最基本的操作 数控机床的加工原理可简要概述为 在数控机床上加工零件时 要是 想根据零件的加工图样的要求确定零件的工艺过程 工艺参数和刀具参数 再按规定编写零件数控加工程序 然后通过手动数据输入方式或计算机通 信等方式将数控加工程序送到数控系统 在数控系统控制软件的支持下 经过分析处理与计算后发出相应的指令 通过伺服系统使机床按预定的轨 迹运动 从而控制机床进行零件的自动加工 现通过对数控车床的加工概述 工艺分析及具体实例编程来进一步掌 握与了解数控车床的基本程序编制及典型的轴类零件编程注意事项及方法 燕山大学函授本科毕业论文 2 第 2 章数控车床加工概述数控车床加工概述 2 1 数控车削加工的对象数控车削加工的对象 数控车床是目前使用比较广泛的数控机床 主要用于轴类和盘类回转 体工件的加工 能自动完全内外圆面 柱面 锥面 圆弧 螺纹等工序的 切削加工 并能进行切槽 钻 扩 铰孔等加工 适合复杂形状工件的加 工 与常规车床相比 数控车床还适合加工如下工件 1 轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件 2 精度要求高的零件 3 特殊的螺旋零件 如特大螺距 或导程 变螺距 等螺距与变螺 距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件 以及高精度的模数螺 旋零件和端面螺旋零件 4 淬硬工件的加工 在大型模具加工中 有不少尺寸大而形状复杂 的零件 这些零件热处理后的变形量较大 磨削加工困难 可以用陶瓷车 刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工 以车代磨 提高加工效率 2 2 数控车床编程特点 由于一般零件的径向尺寸 无论是测量尺寸还是图纸尺寸 都是以直 径值来表示的 所以数控车床采用直径编程方式 即规定用绝对值编程时 X 为直径值 用相对值编程时 则以刀具径向实际位移量的二倍值为编程 值 对于不同的数控车床 不同的数控系统 其编程基本上是相同的 个 别有差异的地方 要参照具体机床的手册 第 3 章 数控车床加工工艺分析 3 第 3 章 数控车床加工工艺分析数控车床加工工艺分析 3 1 数控车床加工刀具及其选择 在编制程序时 正确地选择数控刀具是很重要的 对数控刀具总的要 求是安装调整方便 刚性好 精度高 耐用度好 在此基础上综合考虑工 件材料的切削性能 机床的加工能力 数控加工工序的类型 切削用量以 及与机床和数控装置工作范围有关的诸多因素 在选择刀具的类型和规格时 主要考虑以下因素的影响 1 生产 性质 2 机床类型 3 数控加工方案 4 工件的尺寸及外形 5 加工 表面粗糙度 6 加工精度 7 工件材料 3 2 数控车削加工的切削用量选择 1 背吃刀量 p 的确定 背吃刀量根据机床 工件和刀具的刚度来决定 在刚度允许的条件下 应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量 这样可以减少走刀次数 提高 生产效率 为了保证加工表面质量 可留少许精加工余量 一般为 0 2 0 5mm 2 切削速度 v 的确定 切削速度是指切削时 车刀切削刃上某一点相对待加工表面在主运动 方向上的瞬时速度 m min 又称为线速度 与普通车削加工时一样 根据零件上被加工部位的直径 并按零件和 刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定 3 3 数控车削加工的装夹与定位 被加工零件在数控机床上加工的装夹方法与普通机床类似 也要合理 的选择定位基准和加紧方案 在确定定位基准和加紧方案时 应力求工艺 基准和设计基准重合 减少定位误差 在装夹工件前 一般要考虑一下两个原则 1 尽量减少装夹次数 力争做到在一次装夹后能加工出全部待加工 表面 以充分发挥出数控机床的效能 燕山大学函授本科毕业论文 4 2 定位基准要预先加工完毕 当有些零件需要 2 次装夹时 要尽可 能地利用同一基准面来加工另一些待加工表面 以减少加工误差 3 4 数控车削加工中的装刀与对刀 1 车刀的安装 在实际切削中 车刀安装的高低 车刀刀杆轴线是否垂直 对车刀角 度有很大影响 以车削外圆 或横车 为例 当车刀刀尖高于工件轴线时 因其车削平面与基面的的位置发生变化 使前角增大 后角减小 反之 则前角减小 后角增大 车刀安装的歪斜 对主偏角 副偏角影响较大 特别是在车螺纹时 会使牙形半角产生误差 因此 正确地安装车刀 是 保证加工质量 减小刀具磨损 提高刀具使用寿命的重要步骤 2 刀位点 刀位点是指在加工程序编制中 用以表示刀具特征的点 也是对刀和 加工的基准点 对于车刀 各类车刀的刀位点如图 3 1 所示 图 3 1 车刀的刀位点 3 对刀 在加工程序执行前 调整每把刀的刀位点 使其尽量重合于某一理想 基准点 这一过程称为对刀 理想基准点可以设在基准刀的刀尖上 也可 以设定在对刀仪的定位中心 如光学对刀镜内的十字刻线交点 上 3 5 数控车床的刀具补偿 数控车床刀具补偿功能包括刀具位置补偿和刀具圆弧半径补偿两方面 在加工程序中用 T 功能指定 TXXXX 中前两个 XX 为刀具号 后两个 XX 为刀具补偿号 如 T0202 如果刀具补偿号为 00 则表示取消刀补 1 刀具位置补偿 刀具磨损或重新安装刀具引起的刀具位置变化 建 立 执行刀具位置补偿后 其加工程序不需要重新编制 办法是测出每把 第 3 章 数控车床加工工艺分析 5 刀具的位置并输入到指定的存储器内 程序执行刀具补偿指令后 刀具的 实际位置就代替了原来位置 如果没有刀具补偿 刀具从 0 点移动到 1 点 对应程序段是 N60 G00 C45 X93 T0200 如果刀具补偿是 X 3 Z 4 并存入对应补偿存储器中 执行刀补后 刀具将从 0 点移动到 2 点 而不 是 1 点 对应程序段是 N60 G00 X45 Z93 T0202 2 刀具圆弧半径补偿 编制数控车床加工程序时 车刀刀尖被看作是 一个点 假想刀尖 P 点 但实际上为了提高刀具的使用寿命和降低工件 表面粗糙度 车刀刀尖被磨成半径不大的圆弧 刀尖 AB 圆弧 这必将 产生加工工件的形状误差 另一方面 刀尖圆弧所处位置 车刀的形状对 工件加工也将产生影响 而这些可采用刀具圆弧半径补偿来解决 车刀的 形状和位置参数称为刀尖方位 用参数 0 9 表示 P 点为理论刀尖点 3 刀补参数 每一个刀具补偿号对应刀具位置补偿 X 和 Z 值 和刀 具圆弧半径补偿 R 和 T 值 共 4 个参数 在加工之前输入到对应的存储 器 在自动执行过程中 数控系统按该存储器中的 X Z R T 的数值 自动修正刀具的位置误差和自动进行刀尖圆弧半径补偿 燕山大学函授本科毕业论文 6 第 4 章 数控车床程序编制 4 1 准备功能 G 代码 G00 快速定位 G01 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补 G04 暂停 G10 用程序输入数据 G11 取消用程序输入数据 G20 英制输入 G21 米制输入 G28 返回参考点 G29 从参考点返回 G31 跳步功能 G32 螺纹切削 G40 取消刀尖半径补偿 G41 刀尖半径左补偿 G42 刀尖半径右补偿 G50 设定坐标系 限制主轴最高转速 G54 选择工件坐标系 1 G55 选择工件坐标系 2 G56 选择工件坐标系 3 G57 选择工件坐标系 4 G58 选择工件坐标系 5 G59 选择工件坐标系 6 G65 调用宏程序 G66 调用模态宏程序 G67 取消调用模态宏程序 G70 精加工复合循环 第 4 章 数控车床程序编制 7 G71 外圆粗加工复合循环 G72 端面粗加工复合循环 G73 固定形状粗加工复合循环 G74 端面钻孔复合循环 G75 外圆切槽复合循环 G76 切削螺纹循环 G96 主轴恒线速控制 G97 取消主轴恒线速控制 G98 每分钟进给量 G99 每转进给量 G90 外圆切削循环 G92 螺纹切削循环 G94 端面切削循环 4 2 辅助功能 M 代码 M00 程序停止 M01 选择停止 M02 程序结束 M03 主轴正转启动 M04 主轴反转启动 M05 主轴停止转动 M06 换刀 M07 M08 切削液打开 M09 切削液停止 M30 程序结束 M98 调用子程序 M99 子程序结束 4 3 F S T 功能指令 F 进给速度指令 S 主轴转速指令 T 刀具功能指令 地址功能码 燕山大学函授本科毕业论文 8 第 5 章 数控车床典型轴类零件编程综合实例 5 1 编程实例一 编制图所示零件的加工程序 工艺条件 工件材质为 45 钢 或铝 毛坯为直径 54mm 200mm 的棒料 刀具选用 1 号端面刀加工工件端 面 2 号端面外圆刀粗加工工件轮廓 3 号端面外圆刀精加工工件轮廓 4 号外圆螺纹刀加工导程为 3mm 螺距为 1mm 的三头螺纹 3346 N1 T0101 换一号端面刀 确定其坐标系 N2 M03 S500 主轴以 400r min 正转 N3 G00 X100 Z80 到程序起点或换刀点位置 N4 G00 X60 Z5 到简单端面循环起点位置 N5 G81 X0 Z1 5 F100 简单端面循环 加工过长毛坯 N6 G81 X0 Z0 简单端面循环加工 加工过长毛坯 N7 G00 X100 Z80 到程序起点或换刀点位置 N8 T0202 换二号外圆粗加工刀 确定其坐标系 第 5 章 数控车床典型轴类零件编程综合实例 9 N9 G00 X60 Z3 到简单外圆循环起点位置 N10 G80 X52 6 Z 133 F100 简单外圆循环 加工过大毛坯直径 N11 G01 X54 到复合循环起点位置 N12 G71 U1 R1 P16 Q32 E0 3 有凹槽外径粗切复合循环加工 N13 G00 X100 Z80 粗加工后 到换刀点位置 N14 T0303 换三号外圆精加工刀 确定其坐标系 N15 G00 G42 X70 Z3 到精加工始点 加入刀尖园弧半径补偿 N16 G01 X10 F100 精加工轮廓开始 到倒角延长线处 N17 X19 95 Z 2 精加工倒 2 45 角 N18 Z 33 精加工螺纹外径 N19 G01 X30 精加工 Z33 处端面 N20 Z 43 精加工 30 外圆 N21 G03 X42 Z 49 R6 精加工 R6 圆弧 N22 G01 Z 53 精加工 42 外圆 N23 X36 Z 65 精加工下切锥面 N24 Z 73 精加工 36 槽径 N25 G02 X40 Z 75 R2 精加工 R2 过渡圆弧 N26 G01 X44 精加工 Z75 处端面 N27 X46 Z 76 精加工倒 1 45 角 N28 Z 84 精加工 46 槽径 N29 G02 Z 113 R25 精加工 R25 圆弧凹槽 N30 G03 X52 Z 122 R15 精加工 R15 圆弧 N31 G01 Z 133 精加工 52 外圆 N32 G01 X54 退出已加工表面 精加工轮廓结束 N33 G00 G40 X100 Z80 取消半径补偿 返回换刀点位置 N34 M05 主轴停 N35 T0404 换四号螺纹刀 确定其坐标系 N36 M03 S200 主轴以 200r min 正转 N37 G00 X30 Z5 到简单螺纹循环起点位置 N38G82X19 3Z 20R 3E1C2P120F3 加工两头螺纹 吃刀深 0 7 N39G82X18 9Z 20R 3E1C2P120F3 加工两头螺纹 吃刀深 0 4 N40G82X18 7Z 20R 3E1C2P120F3 加工两头螺纹 吃刀深 0 2 燕山大学函授本科毕业论文 10 N41G82X18 7Z 20R 3E1C2P120F3 光整加工螺纹 N42 G76C2R 3E1A60X18 7Z 20 K0 65U0 1V0 1Q0 6P240F3 N43 G00 X100 Z80 返回程序起点位置 N44 M30 主轴停 主程序结束并复位 5 2 编程实例二 对 4 L D 10 的轴类零件 必须在工件的一端用卡盘做夹持 在尾 端用活顶尖顶紧工件的安装方法才能保证数控车削加工的正常进行 如图 2 42 所示为一种长轴工件 工件原点设置在左端面 其数控精车程序编 写如下 图 5 2 长轴数控车削编程 00016 程序编号 00016 NO G50 x140 Z360 0 设置丁件原点在左端面 N1 G30u0w0 直接回第二参考点 N2 G50S1500T010l M08 限制最高主轴转速为 1500r min 调 01 号刀具 N3 G96S200M03 指定恒切削速度为 200m min N4 G00X63 0Z303 O 快速走到外因粗车始点 63 0 303 0 N6 G42G01x60 0Z300 0F0 15 调刀尖半径补偿 右偏 接近工件 N8 G02X60 O z250 0R36 0 车 R36mm 圆弧 N10 Z200 0 车 60mm 凹外圆面 第 5 章 数控车床典型轴类零件编程综合实例 11 N12 X98 O Z170 0 车 60mm 98 间锥面 N14 Z140 O 车 98mm 外圆面 N16 X60 0Z 110 0 车 98 60 间锥面 N18 Z30 0 车 98mm 外圆面 N20 X102 O o 车必 100nun 台阶 N22 G40 G00X140 0z360 0M09 取消刀补 快速走到点 140 0 360 0 N24 G30U0W0M05 返回第二参考点 N26 M30 程序结束 燕山大学函授本科毕业论文 12 结 论 这次设计在指导老师的大方向指引下 通过典型的轴类零件实例编程 巩固了很多曾今学到的专业知识 在对数控车床加工工艺方面有了更深的 认识 更熟练的掌握各种代码的意义及运用 同时也意识到工艺设计的各 个方面在数控加工中的重要地位及其基本注意事项 通过这次设计 使我 能将应用机械制造工艺学课程中的基本理论和在生产实习中学到的知识得 以实践 正确的解决一个零件在加工进程中的定位 夹紧和工艺线路安排 工艺尺寸肯定等问题 保证零件的加工质量 同时也学会使用图表资料和 手册 掌握与本本设计有关的各种资料的名称 出处 能够做到熟练应用 因此 它在我们的学习生活中占有重要的地位 就我个人而言 我希望能 通过这次课程设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练 从中锻炼 自己分析问题 总结问题的能力为今后参加工作打下一个良好的基础 由 于能力有限 设计当中可能会有不足的地方 恳请各位老师给予批评指正 参考文献 13 参考文献 1 陈洪涛主编 数控加工工艺与编程 北京 高等教育出版社 2003 9 2 刘跃南主编 机床计算机数控及其应用 北京 机械工业出版社 2001 6 3 李佳主编 数控机床及应用 北京 清华大学出版社 2001 7 4 赵长明 刘万菊主编 数控加工工艺及设备 北京 高等教育出版社 2003 10 5 刘雄伟主编 数控机床操作与编程培训教程 北京 机械工业出版社 2001 5 燕山大学函授本科毕业论文 14 致谢 本论文是在孙洪胜老师的悉心指导下完成的 老师渊博的专业知识 严谨的治学态度 精益求精的工作作风 诲人不倦的高尚师德 严于律己 宽以待人的崇高风范 朴实无华 平易近人的人格魅力对我影响深远 不 仅使我树立了远大的学术目标 掌握了基本的研究方法 还使我明白了许 多待人接物的道理 本论文从选题到完成每一步都倾入了老师的大量心血 在此 谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢 同时也要感