参考案例-凸轮盘零件工艺规程及数控编程.doc

北京劳动保障职业学院 毕业综合作业题目：凸轮盘零件工艺规程及数控编程系 别： 机电工程系 专 业： 数控技术 班 级： 数控2班 姓 名： 张晨 学 号： 1101063228 指导教师： 张军 2014年 4 月 15 日毕业综合作业任务书 2014 届 机电工程 系别 数控技术 专业 2011数控2 _班级, 姓名 张晨 学号 1101063228 一、综合作业题目:凸轮盘零件工艺规程及数控编程二、综合作业要求及依据：要求：1绘制凸轮盘类零件图2制定加工工艺规程3完成数控编程程序4完成设计说明书依据：1. 凸轮盘零件图2. 生产纲领：小批量 3. 使用数控机床，通用或组合卡具三、综合作业期限：自 2014 年 2 月 15 日 起至 2014 年 4 月 10 日 止四、指导教师：姓名 张军 工作单位 北京劳动保障职业学院 职称 讲师 学校负责人： 2014年 4 月 15 日内 容 摘 要此毕业设计的内容为：凸轮盘零件工艺规程及数控编程此凸轮盘类件为机械制造中一般零件，但内型为对称图形，对加工用机床和编程有一定要求，要能熟练实用机床以及进行编程。1、 零件的分析，有句话叫“不打无准备之仗”，因此做任何事前都要对所做的事情有一定了解，进行可行性分析等。这次毕业设计是从零件的结构、精度等方面去分析，从而明确加工内容，确定工艺路线。2、 零件的工艺路线分析，工艺路线的分析包括毛坯分析、毛坯制造方法、工件的加工步骤、工序的选择、工件的装卡、工件的加工方法、刀具的选择、工序尺寸的计算方法等方面考虑。3、 数控的编程，通过编程用加工中心把零件加工完成，以达到加工目的，同时完成刀具卡片的填写。4、 毕业设计小结，通过对零件的加工、对编程的温习，使我对数控的了解更深了一些。151、 零件分析零件结构、精度的分析该零件为一般零件，材料为45钢材，其成分为含碳（C）量是0.420.50%，Si含量为0.170.37%，Mn含量0.500.80%，Cr含量0.25%，Ni含量0.30%。， Cu含量0.25%。密度7.85g/cm3，弹性模量210GPa。力学性能为正火：850 淬火：840 回火：600 抗拉强度：不小于600Mpa 屈服强度：不小于355Mpa 伸长率：16% 收缩率：40% 冲击功：39J 钢材交货状态硬度：不大于 未热处理：229HBS 退火钢：197HBS。综上所述，加工此零件时，同时用冷却液冷却，防止因其伸缩率而影响精度，表面粗糙度3.2，孔的进度根据孔的大小进行加工，16的孔加工到H7。二、工艺路线的分析1、 毛坯常见的毛坯种类有以下几种：（1）铸件，对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。（2）锻件，锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。（3）型材，型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。（4）焊接件，焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。从零件的结构形状和外轮廓尺寸考虑，此零件尺寸较小，直径相差较大，所以直采用锻件，形状复杂尺寸较大的零件直采用铸造。2、 工件的装夹同普通机床一样，在数控铣床、加工中心上加工时，零件的装夹仍遵守6点定位原则。另外，选择定位基准时应尽量减少装夹次数，一次装夹要尽可能完成较多表面的加工；定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响；定位基准要能保证多次装夹后零件各加工表面之间相互位置精度，避免因定位基准的转换引起定位误差；定位基准的选择应有利于提高工件的装夹刚性，以减小切削变形；定位基准应能保证工件定位准确、迅速，装卸方便，夹压可靠；要全面考虑零件各工位的加工情况，保证其加工精度。对于本次工件，属于平面板类零件，除上部有外形以外，还有一个孔，因此采取平口钳装夹，之后进行对刀，找到基准面。3、 工件的加工经过研究和分析，这类平面板形的工件，加工的工序比较集中，一次装夹便可进行所有的加工，内容也相对较少，难度不高，使用一般的加工中心就可以完成，因此按要求将毛坯夹在平口钳上，按照先粗加工平面、精加工平面、对孔进行定位、钻、扩、铰的顺序进行加工，以达到工件所需的尺寸和粗糙度。机床选取大连机床厂的DVL-1000型加工中心，该加工中心为FANUC OIM系统。4、 工件的加工顺序该工件的平面加工需要粗、精两次铣削。具体加工顺序如下：上表面外形：粗铣精铣到尺寸上表面对称图形：粗铣精铣到尺寸孔加工：中心钻定位钻孔扩孔铰孔到尺寸5、 加工刀具的选择加工中刀具选择较多，但尽可能实用常用的符合国标的刀具。同时，刀具的选择决定着工件的加工效果，选择适合的刀具不仅会提高加工效率又能提高加工质量。对于此次加工中的零件，选择的刀具包括20和10的高速钢铣刀，3中心钻，15、15.85的钻头，15.95、16的铰刀。6、 设置热处理的作用热处理的名词解释为：对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。7、 尺寸链换算长度尺寸链与角度尺寸链（1）长度尺寸链全部环为长度尺寸的尺寸链（2）角度尺寸链全部环为角度尺寸的尺寸链装配尺寸链，零件尺寸链与工艺尺寸链（1）装配尺寸链全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链（2）零件尺寸链全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链（3）工艺尺寸链全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。工艺尺寸指工艺尺寸，定位尺寸与基准尺寸等。装配尺寸链与零件尺寸链统称为设计尺寸链例： 工件A、C 面已加工好，现以A 面定位用调整法加工B 面，要求保证B、C 面距离A0。图示尺寸链中，尺寸A0是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸A1和A2是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中， A1为增环， A2为减环。尺寸链方程为：a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C3、 数控编程1、加工方式的选择数控编程是数控加工准备阶段的主要内容，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。编程分为手工编程和自动编程。手工编程各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。主要用于点位加工（如钻、铰孔）或几何形状简单（如平面、方形槽）零件的加工，计算量小，程序段数有限，编程直观易于实现的情况等。但是对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件，刀具轨迹数据计算相当繁琐，工作量大，极易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。自动编程是对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序。随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。FANUC数控系统的参数编程，应用灵活，形式自由，具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程，使加工程序简练易懂，实现普通编程难以实现的功能。此次加工的零件采取手工编程和自动编程相结合的方法进行编程，因为该毕业设计的一个考察点就是对数控编程的使用，但从零件图来看，有些需要的点手工计算起来非常复杂或找不到相应的点，这是我只能借助其他软件来取点，该软件为CAXA制造工程师2006，同时还要对所编的程序进行验证，所用软件为斯沃数控仿真软件。2、加工过程数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式(数控语言或符号)编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。当零件的加工程序结束时，机床便会自动停止。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。一般来说数控加工工艺主要包括的内容如下：(1) 选择并确定进行数控加工的零件及内容；(2) 对零件图纸进行数控加工的工艺分析；(3) 数控加工的工艺设计；(4) 对零件图纸的数学处理；(5) 编写加工程序单；(6) 按程序单制作控制介质；(7) 程序的校验与修改；(8) 首件试加工与现场问题处理；(9) 数控加工工艺文件的定型与归档。3、加工前的分析（1）尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。（2）几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细。（3） 定位基准可靠在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。（4） 统一几何类型或尺寸零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。4、刀具路径走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：（1）寻求最短加工路线（2）最终轮廓一次走刀完成（3）选择切入切出方向（4）选择使工件在加工后变形小的路线5、确定定位和夹紧方案（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。6、确定刀具与工件的相对位置对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。，对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：（1）所选的对刀点应使程序编制简单；（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。7、转速、切削进给速度的计算。 转速n，刀具直径d，切削速度（书中可查），切削进给速度，铣刀齿数Z，每齿进给量（书中可查）。根据公式可算转速：，单位m/min根据公式可算切削进给速度：，单位mm/min8、刀具卡片序号工步内容刀具规格刀具号刀具长度补偿号刀具半径补偿豪切削用量选择主轴转速（r/min）进给量（mm/r）01粗铣外形圆形轮廓20高速钢立铣刀T01D0135010502精铣外形圆形轮廓20高速钢立铣刀T01D0135031.503粗铣对称图形10高速钢立铣刀T02D0265019504精铣对称图形10高速钢立铣刀T02D026506005钻16 H7的中心孔3高速钢钻头T03H01212010006钻16 H7的孔至1515高速钢钻头T04H024243507扩16 H7的孔至15.8515.85高速钢钻头T05H034013508粗铰16 H7的孔至15.9515.95铰刀T06H043993509精铰16 H7的孔至尺寸16铰刀T07H05398309、数控编程程序加工主程序O1000O1000;G28 U0 W0;G40 G80 G17;G50 S2000;T01 M06;M03 S350;G90 G54 G00 X-60 Y60;G43 Z50 H01;Z3;G01 Z-5 F100 D01;M98 P1001;G01 Z-8 F100 D01;M98 P1001;G00 Z50T02 M06;M03 S650;G90 G54 G00 X-60 Y6;G43 Z50 H02;Z3;G01 Z-4 F200 D02;M98 P1002;G00 Z50;T03 M06;G90 G54 G00 X0 Y0 Z50;M03 S2000;G43 Z30 H03;G99 G81 X0 Y0 Z-3 R3 F100;G98 X0;G49 G80 G00 Z50;T04 M06;G43 G00 Z30 H04;M03 S400;G99 G81 X0 Y0 Z-30 R3 F35;G98 X0;G49 G80 G00 Z50;T05 M06;M03 S400;G43 G00 Z30 H05;G99 G81 X0 Y0 Z-30 R3 F35;G98 X0;G49 G80 G00 Z50;T06 M06;M03 S400;G43 G00 Z30 H06;G99 G81 X0 Y0 Z-30 R3 F35;G98 X0;G49 G80 G00 Z50;T07 M06;M03 S400;G43 G00 Z0 H07;G99 G81 X0 Y0 Z-30 R3 F30;G98 X0;G49 G80 G00 Z50;G28 U0 W0;M05;M30;子程序O1001，外圆O1001;G42 G01 X-60 Y60;X-49;Y0;G03 X42.037 Y-25.175 R49;G03 X43.439 Y-7.45 R20;G02 X42 Y0 R20;G03 X7.032 Y41.36 R42;G01 X-7.205 Y43.921;G03 X-32.028 Y37.083 R30;G03 X-49 Y0 R49;G01 X-49 Y-60;G00 Z5;G40 X-60 Y60;M99;子程序O1002，对称图形旋转O1002;G68 X0 Y0 R60;Z-4;M98 P1003;G69;G68 X0 Y0 R120;Z-4;M98 P1003;G69;G68 X0 Y0 R180;Z-4;M98 P1003;G69;G68 X0 Y0 R240;Z-4;M98 P1003;G69;G68 X0 Y0 R300;Z-4;M98 P1003;G69;G68 X0 Y0 R360;Z-4;M98 P1003;G69;Z50;M99;子程序O1003，对称图形O1003;G42 G01 X-50 Y6;X-30;G02 X-30 Y-6 R6;G01 X-39.55 Y-6;G03 X-37.89 Y-12.81 R40;G02 X-30.04 Y-26.41 R15;G03 X-24.97 Y-31.25 R40;G01 X0 Y-51.2;G00 Z50;G40 X-60 Y6;M99;四、毕业设计小结写到这里，也就意味着几个月来的毕业设计将宣告结。通过毕业设计，我更加了解了自己对所学知识的掌握程度很惭愧的说，并没有达到我对自己的要求，只是能够顺利完成毕业设计。此次设计的完结，还代表着三年的大专生活即将结束，我们要步入社会，去发挥自己的光和热。三年前走进大学校园，对