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组合件数控车加工说明书.doc
组合配件1.dwg
组合配件1工序卡片.doc
组合配件1工艺过程卡片.doc
组合配件2.dwg
组合配件2工序卡片.doc
组合配件2工艺过程卡片.doc
目录
摘 要 2
Abstract 2
前言 3
1零件的分析 4
1.1零件的工艺分析 4
1.2 图样分析 6
1.3确定毛坯种类 6
1.3确定加工余量及形状 6
1.4工艺路线设计 6
2.定位基准的选择 7
2.1. 基准 7
2.2、夹具选择 7
2.3、刀具的选择 7
3、切削用量的选择 9
3.1、主轴转速的确定 9
3.2、进给速度的确定 11
3.3、背吃刀量的确定 11
4、工艺规程设计 12
4.1、工艺路线 12
5、数控加工程序清单 13
5.1 手工编程 13
6.零件的数控车编程 19
结 论 26
参 考 文 献 27
致谢 28
摘 要
本毕业设计主要研究了双头螺纹组合配件的编程与仿真。根据组件的各个部分,流程分析,包括工艺参数,每个部分的加工流程卡和刀具,并对该工工件的外形车削进行手动编程,最后运用CAXA数控车软件对各个零件进行数控加工设计,并运用这些软件进行数控加工的仿真,并进行后处理得出程序。
文章的主要内容是分析零件的数控加工工艺的复合部件,和CAXA的虚拟仿真。在编程中使用的不同部位的外轮廓车削、内轮廓转动,螺纹车削等。
关键词: 零件工艺分析;零件CAXA仿真;数控车削;手动编程








- 内容简介:
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1毕业设计(论文)类 型: 毕业设计说明书 毕业论文题 目: 双头螺纹组合配件的编程加工与仿真学生姓名:指导教师:专 业:时 间:2目录摘 要 .2Abstract .2前言 .31 零件的分析 .41.1 零件的工艺分析 .41.2 图样分析 .61.3 确定毛坯种类 .61.3 确定加工余量及形状 .61.4 工艺路线设计 .62.定位基准的选择 .72.1. 基准 .72.2、夹具选择 .72.3、刀具的选择 .73、切削用量的选择 .93.1、主轴转速的确定 .93.2、进给速度的确定 .113.3、背吃刀量的确定 .114、工艺规程设计 .124.1、工艺路线 .125、数控加工程序清单 .135.1 手工编程 .136.零件的数控车编程 .19结 论 .26参 考 文 献 .27致谢 .283摘 要本毕业设计主要研究了双头螺纹组合配件的编程与仿真。根据组件的各个部分,流程分析,包括工艺参数,每个部分的加工流程卡和刀具,并对该工工件的外形车削进行手动编程,最后运用 CAXA 数控车软件对各个零件进行数控加工设计,并运用这些软件进行数控加工的仿真,并进行后处理得出程序。文章的主要内容是分析零件的数控加工工艺的复合部件,和 CAXA 的虚拟仿真。在编程中使用的不同部位的外轮廓车削、内轮廓转动,螺纹车削等。关键词: 零件工艺分析;零件 CAXA 仿真;数控车削;手动编程AbstractThe design is a combination of parts of the turning process analysis and NC programming. According to various parts of the integrated components, the process analysis, including the process parameters, each part machining process card and cutting tool, and the design of various parts of the machine tool, and the use of these software for numerical control machining simulation, and postprocessing CAXA.The main content of this article is to analyze the numerical control processing technology of the parts of the composite parts, and the virtual simulation of CAXA. In the various parts of the programming used in the outer contour turning, inner contour turning, thread turning, etc.Key Words :Assembly; CAXA; numerical control turning; manual programming4前言随着科技的进步与发展,精度加工要求的提高,数控机床得以普及,现代数控企业对数控编程技术的人才需求大大提高。轴套类零件多采用数控车床进行加工。本次我主要是对其设计目的在于:1 能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学习到的实际知识,正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题,从而保证零件的加工质量。2 提高结构设计能力。通过设计夹具的训练,应当获得根据被加工零件的加工要求,设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。3 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称出处、能够做到熟练运用。(1)编程方法编程方法分为两种,手工编程与自动编程。手工编程需分析零件加工路线,计算数据,编写程序,将程序输入机床,所有的步骤都是人工编写。此方法适用于加工外形规则或简单的零件,但对于外形复杂且不规则的零件,此方法难度比较大,因为编程计算工作量较大,计算容易出错,且检查不易被发现,需要采用自动编程。自动编程多采用计算机画图辅助软件完成编程工作,制图拾取轨迹自动完成编程的代码,具有速度快,精度高不易出错的优点,是未来数控编程发展的大趋势。但是机器编码也不是最完美的,需人工编程与自动编程结合,才能高效率的完成加工。(2)编程步骤获得零件图纸后,首先对图纸进行分析,制定工艺方案,拟定加工方案,选择合适的机床与刀具,夹紧方案,加工路线,加工参数(主轴转速,进给速度,切削速度,粗精加工余量等)此设计采用手动编写,然后分段编写零件的编程,采用先粗后精,先内后外。编写完检查后输入机床试加工,确定无错误后批量使用。51 零件的分析1.1 零件的工艺分析如图 1-1、1-2、1-3 所示本零件为组合件,零件总共有三个,这三个零件均为回转体曲面,工件的整体加工性能一般上车床加工,本次采用在数控车床上加工。由两个的零件零件图分析可知,零件的加工基本遵循先加工外圆后加工内孔,先加工简单的外形后加工复杂的外形。图 1-1 组合件 16图 1-2 组合件 2图 2-3 组合件装配71.2 图样分析 从图 1-1、1-2 中可以看出,这两个零件是属于双头轴套配合的组合件,选取 45钢棒料,无热处理,由圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、螺纹退刀槽等特征组成;表面粗糙度为 Ra1.6 需要选择合理的切削用量来保证粗糙度;两零件均需要二次装夹才能完成所有加工需求,因此在二次装夹一定要选择正确的装夹方案,保证粗糙度合格,以免报废。根据该零件的图纸分析(需加工面):件一(轴):外圆(54 mm、27 mm、38 mm、48 mm、56 mm) 、R3035.025.03.6503.05.圆弧、Tr586-7e 螺纹、M301.5-6G 螺纹、R10 圆弧。技术要求:1.未注倒角 1.5X45 2.锐边倒钝件二(套):56 mm 外圆、48 mm 外圆、38 mm 内孔、05.03.025.24 mm 内孔、27 mm 内孔、44 mm 外圆、R20 圆弧021.02.034.技术要求:1.未注倒角 1.5X45 2.锐边倒钝1.3 确定毛坯种类零件材料为 45 钢。整体零件均采用 45 号的圆棒料,通过切割机切割成原材料下料而成。1.3 确定加工余量及形状查机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册125 页表 1-4-7,选择外圆加工余量和端面加工余量。1.4 工艺路线设计由于是回转体的曲面,制定工艺流程基本上是车的,先车外圆后车内孔,先加工简单的,后加工复杂的特征,具体的外形比较简单,本次的组合件总共的两种零件的加工工艺规程见工艺过程卡,数控加工的刀具卡见详细的文件,本次不再过多累述。82.定位基准的选择2.1.1、 基准定位基准分粗精之分,粗基准一般选取未加工表面,后续加工使用已加工表面为定位基准,此表面为精基准。(1)粗基准的选择原则若需先保证重要表面加工余量均匀,则选择该表面为粗基准;若需加工多个表面则选取加工余量最小的表面。此零件为:回转型轴类零件,工件 1 先加工左端外圆粗基准是毛坯外圆表面,掉头装夹工件左端已加工外圆以 42mm 外圆表面为定位基准,加工工件右端内孔,外圆,退刀槽与螺纹。工件 2 先加工内轮廓,以毛坯的外圆为定位基准,后加工外轮廓以 25 mm 内孔为定位基准。021.(2)精基准的选择原则基准重合原则基准统一原则互为基准原则自为基准原则2.1.2、数控车床定位基准的选择定位基准的选择有定位方式的选择与被加工件定位面的选择。短轴类零件的定位方式通常采用一端外圆固定,工件属于短轴此处用三爪卡盘固定工件的外圆表面,需控制工件的外伸长度,工件外伸过长会在切削过程中抖动产生形变,甚至还会增大加工误差甚至崩掉。2.2、夹具选择9由零件图的分析可得知,该零件为回转型零件,装夹直接用三爪卡盘(自定心卡盘)装夹毛坯外圆即可,能自动定心,装夹后无需找正,装夹方便,省时。2.3、刀具的选择刀具性能好坏与刀具切削部分结构,材料,几何形状等有关,刀具的材料对刀具使用寿命,加工效率、质量和成本都有很大影响,因此要合理选择。刀具的材料应具备以下的性能:(1)高硬度 刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度,常温硬度要求在60HRC 以上。(2)高耐磨性 硬度越高,耐磨性越好。(3)足够的强度和韧性 承受切削力、振动和冲击,以不至于崩刃和折断(4)热稳定性 需刀具在高温下保持耐磨性、强度、硬度和韧性。(5)良好的工艺性能 刀具材料需易锻造,易焊接。常用的刀具种类有高速钢、硬质合金、图层刀具、陶瓷、人造金刚石及超硬材料。本设计的外圆内圆车刀与切槽刀均采用 YT15 牌号硬质合金,麻花钻用高速钢。本设计中所用的刀具如表 4.1 所示。4.1 刀具卡片零件名称 刀具号 刀具名称 刀具规格 刀具材料零件一 T0101 外圆车刀 93 YT15T0202 镗刀 93 YT15T0303 外切槽刀 刀宽 4mm YT15T0404 外螺纹车刀 60 YT15T0505 外沟槽车刀 刀宽 5mm YT15T0606 外螺纹车刀 30梯形刀 YT15麻花钻 20mm 高速钢零件二 T0101 外圆车刀 93 YT15T0202 内孔镗刀 93 YT1510T0303 内槽刀 刀宽 4mm YT15T0404 内螺纹车刀 60 YT15麻花钻 20mm 高速钢3、切削用量的选择数控编程时,需合理的选择切削用量,即合理的利用刀具的参数,性能和机床的动力,保证工件加工质量的前提下,再考虑生产率与加工成本。因此要选择合理的切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等等因素。3.1、主轴转速的确定主轴转速是根据零件被加工表面的直径,零件和刀具材料性能以及切削速度来确定的。因而切削速度既不能太低也不能太高,合理选用最为重要。外圆加工时主轴转速与毛坯最大直径,切削速度有关,具体如下:Vc切削速度 D毛坯最大直径 n主轴转速n = DVc10车螺纹时的主轴转速与螺距,保险系数有关,具体如下:p螺纹的螺距 k保险系数,一般取 80 n主轴转速n -k P120根据被加工零件的精度、材料和刀具的材料力学性能等因素考虑。一般 Vc 的值越大越好,既可以提高生产效率,又能避免积屑瘤的大量产生,获得较高的表面光洁度。但实际上由于机床、刀具、工件材料等因素的影响,车削时切削用量可根据表 5.3 选取。11表 5.3 车削切削用量表粗加工 精加工刀具材料零件材料切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)碳钢 220 0.2 3 260 0.1 0.4低合碳钢180 0.2 3 220 0.1 0.4铸铁 120 0.2 3 160 0.1 0.4硬质合金或涂层硬质合金不锈钢80 0.2 3 120 0.1 0.4在车削加工时,考虑到各方面因素,在选择切削用量时,可选取对应外部加工切削用量的 30%50%进行选取如下:外部轮廓加工:粗车 Vc=180m/min精车 Vc=220m/min内部轮廓加工:粗车 Vc=80m/min精车 Vc=120m/min根据以上公式与表格,毛坯直径为 60mm,螺纹导程为 1 和 6 计算可得:外轮廓加工时: 粗车 n= 800r/min;581012精车 n= 1000r/min;58201内轮廓加工时: 粗车 n= 500r/min;精车 n= 700 r/min;58120车螺纹时:n1200/P-K (K 一般取 80)n1200 /1.5-80=720r/min;综合考虑,据经验 n=400 r/min。3.2、进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,粗车选用较高的进给速度,可以快速去除余量,由于精车需要更高的表面光洁度,进给速度需选择合理的低速。进给速度 Vf 公式 Vf =fn, f 表示每转进给量,粗加工时 f =0.2mm/r,精加工时 f =0.1mm/r,计算进给速度如下:外轮廓: 粗车 Vf = 8000.2=160mm/min;精车 Vf = 10000.1=100mm/min;内轮廓: 粗车 Vf = 5000.2=100mm/min;精车 Vf = 7000.1=70mm/min;车螺纹时的进给速度为螺纹的导程。3.3、背吃刀量的确定背吃刀量根据工件、机床和刀具的力学性能来决定,根据要求,需尽可能使背吃刀量等于工件加工余量,尽量减少走刀次数,提高生产效率。为保证加工质量,需少量精加工余量,一般为 0.20.8mm,具体背吃刀量参照表进行选择,如下表所列:表 5.4 背吃刀量13粗 精外轮廓加工 12mm 0.10.4内轮廓加工 0.81.2mm 0.10.3螺纹 随进刀次数依次减少。槽 依据刀宽来选择切削次数查表,此处外圆粗车余量取 0.4mm 内圆粗车余量取-0.2mm4、工艺规程设计4.1、工艺路线(1)零件一的工艺路线:1. 下料 60X1602. 夹棒料右端,粗车工件左端3. 粗精车端面及外圆4. 车环槽5. 车外螺纹6. 掉头装夹,用百分表找正,并车端面保持总长 145mm7. 粗精车左端面及外圆8. 粗、精车椭圆9. 车梯形螺纹及退刀槽10. 检验、入库(2)零件二的工艺路线:1. 下料 60X652. 夹棒料左端,粗车工件3. 粗精车端面及外圆4. 钻 20 的孔5. 粗 精车 24 孔、27 子口146. 掉头车外椭圆7. 精车内子口孔 388. 精车内螺纹及退刀槽9. 检验入库5、数控加工程序清单该零件采用 TICON 面板手动编写加工程序,麻花钻钻孔用手动;外圆,内圆,退刀槽,内外螺纹等用程序自动走刀。5.1 手工编程一.件 1 加工程序:1.夹右端加工左端N10 T0101 M03S1500 启动主轴转速 1500r/min 换 1 号刀N20 G00 X100 Z50 快进刀外圆粗车循环起刀点15N30 X70 Z0N40 G01 X0 F0.1 切端面N50 X22N60 X24Z-1 倒角N70 X28N80 Z-25N90 X46N100 X48 Z-27 倒角N110 Z-67N120 X51N130 G03 X54 Z-70 R3 F0.03 车 R3 圆弧N140 G01 Z-75N150 G00 X80 Z5.0 退刀N160 NG28 U0 W0 返回参考点N170 M01 程序结束并复位N180 T0303 S700 M03 启动主轴转速 700r/min 换 3 号刀N190 G00 X100 Z-53 快速运动到起刀点N200 G01 X48 F0.1N210 X46 Z-55N220 X40 F0.02 切外圆槽N230 G00 X60 退刀N240 Z-61N250 G01 X40 F0.12 切外圆槽N260 G00 X80N270 Z50 退刀N280 G28 U0W0 返回参考点N290 M01 程序停止并复位N300 T0202 S1000 M03 启动主轴转速 1000r/min 换 2 号刀N310 M08 切削液开启N320 G00 X80 Z50 运动到起到点N330 X50 Z-23N340 G76 P021060 Q100R0.1 N350 G76 X47 Z-57 P975 Q400 F1.5 螺纹车削循环N360 M01 程序结束并复位N370 T0101 S1000 M03 启动主轴转速 1000r/min 换 1 号刀N380 G00 X100 Z30 运动到参考点N390 X30 Z5.0 运动到起刀点N400 G00 X28 Z2.0 N410 G01 Z-15 F0.05 N420 G00 X30 Z5.0N430 X2416N440 G01 Z-15 F0.02N450 G00 X80 N460 Z5.0N470 G28 U0 W0 返回参考点N480 M05 主轴停止快速返回安全高度N490 M30 程序结束2.夹左端加工右端N500 T0101 S1000 M03 启动主轴转速 1000r/min 换 1 号刀N510 G00 X80 Z50 N520 Z5.0N530 G01 Z0N540 X0 F0.1 车端面N550 X29.0N560 X30 Z-1 倒角N570 Z-25 车外圆N580 X56N590 Z-9017N600 G00 X80 退刀N610 Z5.0N620 M01 程序结束并复位N630 G00 X58.0 Z-25N640 G01 X56.0 F5#100=45,#101=28,#102=90N650 #100=#100*COS(#102)#111=#101*SIN(#102)#112=2*#111#113=#110+51.01N660 G01 X(#111) Z(#113) F5#102=#102+1N670 IF #102 GE 138.7 GOTO100N680 G00 X58.0N690 M30N700 T0303 S800 M03 启动主轴转速 800r/min 换 3 号刀N710 M08 开启切削液N720 G00 X80 Z50 N730 Z-25N740 G01 X26 F0.02 车外圆槽N750 G00 X80 退刀N760 Z5.0N770 G28 U0 W0 返回参考点N780 M01 程序结束并复位N790 T0303 S600 M03 启动主轴转速 600r/min 换 3 号刀N800 M08 切削液开启N810 G00 X80 Z50N820 X38N830 G01 Z-31 F0.01 车槽N840 G00 Z5.0N850 G28 U0 W0 返回参考点N860 M01 程序结束并复位N870 T0202 N880 M03 S350G00 X32 Z4G76 P021060 Q100 R0.1 G76 X28.052 Z-23 P975 Q400 F1.5 车螺纹N890 G00 X100 Z10018二.件 2 加工程序:N10 T0101 S1500 M03 启动主轴转速 1500r/min 换 1 号刀N20 M08 切削液开启N30 G00 X70 Z50 运动到起刀点N40 Z5.0 N50 G01 Z0N60 X0 F0.1 车端面N70 X48 车外圆N80 Z-7N90 X56N100 Z-40N110 G00 X70 Z5.0 退刀19N120 G28 U0 W0 返回参考点N130 M01 程序结束并复位N140 G00 X58.0 Z-7.0N150 G01 X56.0 F5N160 #100=45,#101=28,#102=90N170 #100=#100*COS(#102)#111=#101*SIN(#102)#112=2*#111#113=#110+39.0N180 G01 X(#111) Z(#113) F5#102=#102+1N190 IF #102 GE121.6 GOTO100N120 G00 X58.0N130 T0404 S1000 M03 启动主轴转速 1000r/min 换 4 号刀N140 M08 切削液开启N150 G00 X50 Z50 运动到参考点N160 X38 Z5.0 运动到起刀点N170 G01 Z-7 加工内孔N180 X31.5N190 X28.5 Z-1N200 Z-32N210 X24N220 Z-40N230 G00 X22N240 Z5.0N250 G28 U0 W0 返回参考点N260 M01 程序结束并复位N270 T0606 S600 M03 启动主轴转速 600r/min 换 6 号刀N280 M08 切削液开启N290 G00 X22 Z5.0 N300 Z-32N310 G01 X26 F0.02 车内槽N320 G00 X22 退刀N330 Z 5.0N340 G28 U0 W0 返回参考点N350 M01 程序结束并复位N360 T0505 S700 M03 启动主轴转速 700r/min 换 5 号刀N370 M08 切削液开启N380 G00 X26 Z50 N390 Z5.0 运动到起刀点N400 G76 P021060 Q100R0.1 20N410 G76 X29.5Z-28 P975 Q400 F1.5 螺纹车削循环N420 G28 U0 W0 返回参考点N430 M30 程序结束并返回程序起点6.件 1 零件的数控车编程此件 1 零件形状特征主要是外圆的特征,在使用 CAXA 数控车的时候,需要用到外轮廓车削、外螺纹、切槽加工等,先对此零件进行整体的外形车削加工。图 6-1 件 1 外轮廓的车削刀具路径相对来说,此零件整体外轮廓的刀具采用 95 度外轮廓车刀,具体的刀具设置参数如下:21图 6-2 外轮廓车削参数图 6-3 件 1 外轮廓的刀具参数对外圆各轴段车削完成后,接下来开始对两个外螺纹进行车削,两个外螺纹一个是梯形螺纹,一个是普通螺纹,本次采用 CAXA 软件中的螺纹车削方式,梯形螺纹和普通螺纹设置方式相同,只是选择的刀具不同,操作的步骤都是先确定螺纹的起点和终点,再设置螺纹的螺距,选取好螺纹车刀,进行螺纹车削的设置,具体的设22置见下:图 6-5 件 1 的两个螺纹刀具路径图 6-6 件 1 的梯形螺纹参数23图 6-7 梯形螺纹车刀参数图 6-8 普通螺纹设置参数24外螺纹加工完成后,最后还有零件的螺纹退刀槽和端面的环槽加工,两种类型的切槽设置方式相同,只是选择加工的表面类型中一个选择外轮廓,一个选择端面。本次选择 CAXA 的切槽加工方式,切槽的加工方式如下所示:图 6-9 切槽的加工刀具路径图 6-10 外螺纹退刀槽切槽的加工参数25图 6-11 外螺纹退刀槽切槽的加工刀具件 2 的数控车编程件 2 零件相对来说较为简单,主要是外形车削和内孔车削,内孔车削有内螺纹的车削,其车削的方式和件 1 的方式基本相同,设置的方式也相同,具体的设置参数见如下图所示:26图 6-12 件 2 外形车削刀具路径图 3-13 件 2 外形车削刀具参数27图 3-14 内轮廓车削路径最后以上对两个零件进行了通过 CAXA 数控车软件进行数控加工,并最终后置处理得出程序,至此组合件 1 和件 2 的所有零件加工完成。结 论本 文 我 设 计 的 组 合 件 的 数 控 工 艺 分 析 与 数 控 编 程 加 工 , 此 组 合 件 的 两 种 零 件均 为 回 转 体 曲 面 , 并 且 针 对 这 两 种 零 件 均 使 用 数 控 车 。 通 过 这 设 计 总 结 出 以 下 几个 方 面 的 内 容 :( 1) 组 合 件 各 个 零 件 的 分 析对 组 合 件 中 的 每 个 零 件 进 行 工 艺 分 析 , 分 析 在 数 控 车 床 上 加 工 的 步 骤 , 整 理出 每 个 零 件 的 工 艺 规 程 和 所 需 要 的 加 工 的 每 个 零 件 的 数 控 刀 具 , 并 制 定 工 艺 过 程卡 和 数 控 刀 具 卡 。( 2) 组 合 件 组 件 零 件 的 绘 制运 用 AUTOCAD 软 件 对 组 合 件
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