数控仿真实验课程设计.doc

适用专业：机械设计制造及其自动化班 级：12本科机制二班姓 名：XXX学 号：XX指导老师：XX目 录1 前言12 设计任务书23 课题设计说明33.1零件1工艺分析33.1.1结构分析43.1.2尺寸分析43.1.3表面粗糙度的分析43.2零件2工艺分析43.2.1结构分析43.2.2尺寸分析43.2.3表面粗糙度的分析43.3制定机械加工工艺方案53.3.1零件1工艺加工路线设计53.3.2零件1加工工序设计53.3.3零件2工艺加工路线设计63.3.4零件2加工工序设计63.4选择数控机床63.5编制数控技术文档73.5.1编制数控加工工序卡73.5.2编制刀具调整卡93.6程序编制103.7仿真加工15课程设计小结25参考文献26附 录27附录1零件1CAD图27附录2零件2CAD图28附录3零件1数控加工刀具卡片29附录4零件2数控加工刀具卡片302012级数控加工技术课程设计1 前言数控机床及其制造系统的柔性化、集成化和网络化水平进一步得到提高，可按照市场需求，实现生产能力快速重组，以适应用户多品种变批量生产的需求，更要在精度上满足客户的需求。一台机床的精度主要分散在进给系统上，所以若能在进给系统有更高精度的突破，高精度、反向误差小、高负载能力、高可靠性、运行平稳。若满足这些机床的性能指标，从而提高数控机床加工质量和刀具的使用寿命。经济型数控车床适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件,如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，工艺适应性强，加工效率高，精度高，加工质量稳定，可降低对工人技术熟练程度的要求。数控加工编程容易，操作简单，可广泛适用于汽摩配件、家电、液压气动、轴承、仪器仪表、五金阀门等制造业中、小型零件的批量加工，是理想的中小型机械加工设备。数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床有效能的前提条件。本设计正是从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在结合数控加工切削基础、数控机床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识上，分析了具体零件在加工中心上的加工工艺。本次数控加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单；用自动编程软件或手工编程。通过数控仿真软件对程序和刀具走刀路径进行模拟仿真。制作工艺时还对工艺卡片进行制作。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。本工艺设计由我们组两名成员共同编写，在编定过程中参阅了很多有关工艺设计手册、教材和网上资料等资料与文献，并得到指导老师的帮助，在此表示衷心的感谢。由于时间仓促，编者水平有限,调查研究不够深，实际工作经验少,本设计中难免仍有很多缺点和错误,我们恳切希望老师批评指正。332012级数控加工技术课程设计2 设计任务书2.1课程设计目的1.复习和巩固已学过的数控加工技术理论知识和操作技能，适当拓展数控加工技术的深度和广度。2.培养学生运用数控加工技术技能，综合学过的工艺设计、编程及机床操作等专业知识，完成较复杂零件编程和加工能力。3.学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能。2.2课程设计任务1.完成指定的课程设计课题，达到以下基本要求：（1）课题分析：明确加工内容和加工要求；（2）工艺规划：制定工艺方案；选定工艺参数；完成零件、刀具、夹具的选择、定位和安装；编制工序卡、刀具卡等技术文件；（3）程序编制：建立编程坐标系，编写数控加工程序单；（4）刀轨模拟：检验加工程序准确无误；（5）仿真加工：检验零件加工尺寸的基本信息。2编写能够体现整个设计思想、设计要求、设计过程的课程设计的说明书，并装订成册。2.3课程设计课题如图所示配合件（零件1与零件2），毛坯为50的棒料，材料为45钢，完成工艺设计与程序编写，并仿真验证。图1 零件1图2 零件23 课题设计说明3.1零件1工艺分析由图1我们可知，零件1上由圆柱面、内孔、圆锥面、圆弧面、沟槽和螺纹等部分组成。零件车削加工成型轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢,毛坯50mm200mm1。3.1.1结构分析零件1结构如图1，该零件上由圆柱面、内孔、外圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分组成。3.1.2尺寸分析该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下：（1）公差等级要求较高的尺寸：零件的总长右端外圆以及内孔及中间的200+0.03mm的外圆精度等级查时手册可知精度等级为IT8；（2）在外轮廓上，有M24的螺纹，选刀时要选合适的刀尖圆弧半径才能车出合格的螺纹；（3）零件表面的沟槽大小不一，故需要按窄沟槽选择合适的沟槽刀才能满足要求，选用刀宽为5mm的沟槽刀；(4) 其他结构易于实现。3.1.3表面粗糙度的分析该零件重要的径向加工部位有420-0.03mm、30mm圆柱段（表面粗糙度Ra=3.2）、260+0.03mm的内孔、长径比为3:8的內锥(小端直径为20mm)、M24三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为Ra=3.2。零件符合加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为50mm200mm。经分析可知该零件所有表面及内孔均可加工。3.2零件2工艺分析由图2我们可知，零件2上由圆柱面、圆锥面、圆弧面等部分组成。零件车削加工成型轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯50mm200mm1。3.2.1结构分析零件2结构如图2，该零件上由圆柱面、内孔、外圆锥面、圆弧面等部分组成。3.2.2尺寸分析该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下：（1）公差等级要求较高的尺寸：零件的总长左端外圆以及20mm-0.03mm的外圆精度等级查时手册可知精度等级为IT8；（2）其他结构易于实现。3.2.3表面粗糙度的分析该零件重要的径向加工部位有20-0.03mm 、26mm圆柱段（表面粗糙度Ra=3.2），长径比为3:8的外锥(小端直径为20mm)，其余表面粗糙度均为Ra=3.2。零件符合加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为50mm200mm。经分析可知该零件所有表面均可加工。3.3制定机械加工工艺方案拟定加工工艺路线是制定加工工艺过程中的关键环节。其主要工作是选择各加工表面的加工方法，拟定多套加工方案，通过对比最终确定工艺方案。3.3.1零件1工艺加工路线设计零件1单件、小批量生产。确定工件的定位基准。由于这个工件是个空心轴，末端要镗一个26mm的孔，因轴的长度不是很长，按图示要求采用工件的右端面和26mm的内孔作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标原点，对刀点（100,100）处。由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端是选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在42mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线2。选择加工方法。该零件的加工表面均为回转体，主要加工表面精度为IT8，表面粗糙度为3.2。故采用先粗车再精车的加工方法可满足要求3。（1）按50mm200mm下料；（2）先加工工件右端，将坯料伸出卡盘外约120mm，找正后夹紧工件；（3）选用端面车刀车削零件右端面；（4）选用5mm的中心钻现在右端打孔，然后选用16mm的钻头钻孔，深约43mm；（5）换用镗刀加工内轮廓；（6）用外圆车刀车削零件，粗、精加工42mm、R24mm、R15mm和24mm的外圆回转体；（7）换刀加工零件表面的沟槽；（8）加工螺纹。3.3.2零件1加工工序设计工序I 车右端面；工序右端面打中心孔，选用5mm的中心钻（手动钻）4；工序 右端钻孔（钻16mm深43mm的孔）；工序 粗、精车右端内孔至要求尺寸；工序 粗、精车外圆；工序 切外螺纹退刀槽、三角形螺纹。3.3.3零件2工艺加工路线设计零件2单件、小批量生产。1.确定工件的定位基准。由于这个工件是个实心轴，因轴的长度不是很长，按图示要求采用工件的右端面作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标原点，对刀点（100,100）处。由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端是选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在R12mm外圆弧表面的圆心，以体现定位基准是轴的中心线2。2.选择加工方法。该零件的加工表面均为回转体，主要加工表面精度为IT8，表面粗糙度为3.2。故采用先粗车再精车的加工方法可满足要求3。（1）按50mm200mm下料；（2）先加工工件右端，将坯料伸出卡盘外约100mm，找正后夹紧工件；（3）用外圆车刀车削零件，粗、精加工R12mm、24mm、的外圆回转体；（4）切退刀槽；（5）用外圆车刀粗、精加工32mm、26mm和20mm的回转体。3.3.4零件2加工工序设计工序 粗、精车右端外圆； 工序 切退刀槽4；工序 粗、精车右端外圆。3.4选择数控机床根据零件加工工艺，选用JCL-4250机床5。图3 JCL-4250机床3.5编制数控技术文档3.5.1编制数控加工工序卡数控加工工序卡是规定某一工序内具体加工要求的文件。除工艺守则已作出规定的之外，一切与工序有关的工艺内容都集中在工序卡片、操作指导卡等6。制作配合件加工工艺卡。零件1加工工步及切削用量列于加工工艺卡中，见表1。表1 零件1加工工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号零件1图1工序号程序编号夹具名称使用设备班级001O0123三爪自定心卡盘斯沃仿真软件12本机自2班工序号工步内容刀具号刀具规格（mm）主轴转速n/(r/min)进给速度f/(mm/r)背吃刀量ap/(mm)备注1装夹，找正、车端面T03手动2手动钻中心孔T06中心钻10000.250.5手动3对刀、钻16孔T0116钻头10000.50.5自动4用75镗刀粗、精镗内孔T0240020.5自动5用三角形刀片外圆车刀粗、精车外圆T0325126000.50.5自动6用左偏切槽刀切退刀槽T04宽度为5mm刀片长度为25mm2000.50.5自动7二次换向装夹手动7用外螺纹刀切外螺纹T05821210001.50.5自动8用左偏切槽刀切断T04宽度为5mm刀片长度为25mm2000.50.5自动零件2加工工步及切削用量列于加工工艺卡中，见表2。表2 零件2加工工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号零件2图2工序号程序编号夹具名称使用设备班级002O0125三爪自定心卡盘斯沃数控仿真软件12本机自2班工序号工步内容刀具号刀具规格（mm）主轴转速n/(r/min)进给速度f/(mm/r)背吃刀量ap/(mm)备注1装夹找正对刀5000.252手动2粗车右外圆T012525三角形刀片10000.250.5自动3精车右外圆T012525三角形刀片15000.50.5自动4左割刀切槽T02258刀片宽度为8mm100020.5自动5粗车左外圆T032525三角形刀片4000.50.5自动6精车左外圆T0325X25三角形刀片40020.5自动7切断T0225850010.5自动3.5.2编制刀具调整卡刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选道具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性号、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状想适应7。零件1数控加工刀具卡片见表3。表3 零件1数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称配合件零件1零件图号图1序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径R/mm刀尖方位T备注1T065中心钻1中心定位孔2T0116钻头1加工内镗孔3T02硬质合金75内镗刀1加工镗内孔及内圆弧0.42右偏刀4T03三角形外圆车刀1粗、精外圆轮廓右偏刀、正三角形刀片5T04左偏割刀1切出5mm宽的退刀槽并切断成品工件左偏方形刀片6T05外螺纹623121切削外螺纹三角花型刀片零件2数控加工刀具卡片见表4。表4 零件2数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称配合件零件2零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径R/mm刀尖方位T备注1T01右偏刀三角形刀片1加工右半部分外圆轮廓右偏刀2T02左割刀方形刀片1加工退刀槽并切断成品左割刀3T03左偏刀方形刀片1粗、精左半部分外圆轮廓左偏刀3.6程序编制零件1数控加工程序清单见表5。表5 零件1数控加工程序清单程序号：O0123程序段号程序内容程序说明简要N10T0101;调用1号刀位刀切削钻孔N20G50 S1200 M03;主轴正转，转速为1200r/minN30G00 X0 Z5;钻头进刀点N40G01 Z-43 F0.15;钻深43mm,转速为150r/minN50Z5;返回到进刀点N60G00 X100 Z100;换刀点N70T0202;调用2号刀位刀镗粗精内孔N80G50 S400 M03;主轴正转，转速为400r/minN90G00 X14 Z2;内孔进刀点N100G71 U1.5 R1;粗车内孔N110G71 P120 Q180 U-0.6 W0.1 F0.5;N120G00 X30;精车内孔N130Z1;N140X26 W-1;N150Z-20;N160X20 W-8;N170W-6;N180X14;N181G70 P120 Q180;精车内孔循环N190G00 X100 Z100;换刀点N200T0303;调用3号刀位刀粗精外圆N210G50 G96 S600 M03;主轴正转，转速为600r/minN220G00 X52 Z5;N230G73 U13 W0.3 R6;粗车外圆循环N240G73 P250 Q340 U1.0 W0.3 F0.5; N250G00 X50N260G01 Z0 F0.1;N270X40 Z1;N280X42 Z-1;N290Z-28;N300G03 X36.92 Z-54.94 R24;N310G02 X30 Z-64.5 R15;N320G01 X28;N330Z-95.5;N340G00 X52;N350G70 P250 Q340;精车外圆循环N360G00 G97 X100 Z100;换刀点N370T0404;调用4号刀位刀切槽N380S200 M03;主轴正转，转速为200r/minN390G00 X52 Z-69.5;切槽进刀点N400G01 X20 F0.05;切5mm宽的槽N410X52 F0.1;切槽退刀点N420G00 X100 Z100;换刀点N430T0505;调用5号刀位刀切外螺纹N440G50 S1000 M04;主轴正转，转速为1000r/minN450G00 X52 Z-70.5;外螺纹进刀点N460G92 X24 Z-90.5 F1.5;外螺纹第一刀N470X23.4;第二刀N480X23.2;第三刀N490X23.05;第四刀 N500G01 X52;快退到退刀点N510G00 X100 Z100;换刀点N520T0404;调用4号刀位刀切断N530G00 X52 Z-95.5;切断进刀点N540G01 X0;切断终刀点N550X52;返回退刀点N560G00 X100 Z100;换刀点N520M05;主轴停转N530M30;程序结束并返回到程序开头零件2数控加工程序清单见表6。表6 零件2数控加工程序清单 程序号：O0125程序段号程序内容程序说明简要N10T0101;调用1号刀位刀切右外圆N20G50 S1500 M03;主轴正转，转速为1500r/minN30G00 X52 Z2;切右外圆轮廓起点N40G73 U16 W16 R8;粗车右外圆循环N50G73 P60Q 120 U0.5 W0.3 F0.5;N60G00 X0 Z0;N70G03 X24 Z-12 R12 F0.1;N80G01 W-8;N90X30;N100X32 W-1;N110W-12;N120G00 X52;N130G70 P60 Q120;精车右外圆循环N140G00 X100 Z100;换刀点N150T0202;调用2号刀位刀切退刀槽N160S1000 M03;主轴正转，转速为1000r/minN170G00 X52 Z-66;切三次退刀槽起点，槽宽8mmN180G01 X22 F0.05;切槽起点N190X52 F0.3;切第一次槽N200Z-74;N210X20;N220X52;切第二次槽N230Z-82;N240X20;N250X52;切第三次槽N260G00 X100 Z100;换刀点N270T0303;调用3号刀位刀切左外圆N280S400 M03;主轴正转，转速为400r/minN290G00 X52 Z-66;切左外圆开始点N300G01 X46 Z-32;切左外圆进刀点N310X42;切去多余的余量起点N320Z-66;N330X38;N340Z-32;N350X34;N360Z-66;N370X30;N380Z-32;N390X28;N400Z-66;切去多余的余量终点N410G71 U1.5 R1;粗车左外圆循环N420G71 P430 Q530 U0.5 W0 F0.5;N430G00 X52;N440G01 Z-66;N450X18;N460X20 Z-65;N470W5;N480X26 W8;N490W20;N500X30;N510X32 W1;N530G01 X52;N540G70 P430 Q530;精车左外圆循环N550G00 X100 Z100;换刀点N560T0202;调用2号刀位刀切断N570G01 X52 Z-74;切断进刀点N580X0;切断终点N590G04 U1.0;停1sN600G01 X52;退刀点N610G00 X100 Z100;返回换刀点N620M05;主轴停止N630M30;程序结束并返回程序开头3.7仿真加工零件1 仿真加工过程。1.导入程序，如图所示：图4 程序输入2.装入刀具，如图所示：图5 刀具选择3.设置毛坯、对刀，如图所示：图6 对刀4.开始加工，如图所示：图7 程序启动5.钻孔，如图所示：图8 钻孔6.镗内孔，如图所示：图9 镗内孔三维图图10 镗内孔二维图7.加工外轮廓，如图所示：图11 外轮廓加工局部图图12 外轮廓加工三维图8.加工退刀槽、螺纹，如图所示：图13 退刀槽加工局部图图14 螺纹加工局部三维图9.切断，完成零件1，如图所示：图15 零件完成图图16 零件完成局部三维图图17 切断加工图零件2 仿真加工过程。1.加工右端，如图所示：图18 右端加工二维图（a）图19 右端加工二维图（b）图20 右端加工三维图2.加工左端，如图所示：图21 左端加工三维图（a）图22 左端加工局部图图23 左端加工图课程设计小结通过本次设计，使我们了解到更多有关于数控加工工艺的问题，如怎样选择毛坏、数控加工零件工艺分析、加工方法怎样选择、加工方案怎样确定、刀具的选择还有切削用量的确定，各方面知识都有所提高，特别是加工路线的确定。数控加工工艺与编程是一门以机械加工基本理论为基础，并与数控加工紧密结合的专业技术课，我们应注意以下几点：1、本课程与“机械制造基础”、“数控机床”、“公差与技术测量”等机械类专业课程关系密切，应在巩固复习好这些课程的基础上，学懂弄通基本理论、基本知识；2、数控加工工艺同生产实际密切相关，是长期生产实践的经验总结。因此，学习本课程必需注意同生产实际的结合，要注意通过金工实习、生产实践，理解和应用本课程的知识，提高工艺分析和工艺设计的能力；3、对同一个加工零件，可能会有几种不同的加工方案，必需针对具体问题进行具体分析，在不同的现场条件下，灵活运用有关知识，优选最佳方案。参考文献1 林江.工程材料及机械制造基础M.北京：机械工业出版社，2013. 2 曹井新.数控加工工艺与编程M.北京：电子工业出版社，2009.3 李体仁.数控加工与编程技术M.北京：北京大学出版社，2014.4 陈为国.数控加工编程技术M.北京：机械工业出版社，2012.5 杜国臣.机床数控技术M.北京：北京大学出版社，2006. 6 薛晓春.数控加工训练M.北京：中国劳动社会保障出版社，2009.7 于春生.数控机床编程及应用M.北京：高等教育出版社，2001. 附 录附录1 零件1 CAD图图1 零件1附录2零件2 CAD图图2 零件2附录3表1 零件1加工工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号零件1图1工序号程序编号夹具名称使用设备班级001O0123三爪自定心卡盘斯沃仿真软件12本机自2班工序号工