数控车零件工艺设计

-T 业 设 计题 目： 数控车零件工艺设计及程序编制姓名：金鑫懿学除机电与轨道交通学院专业：数控Ifl级：15数控（3+2）1班学号： 2015050627指导教师：fl20 16年12月20日摘要：本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加 工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材 料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需 要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镶孔刀、内切 槽刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆 弧和螺纹组成，零件的里面要镶出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镶 孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此 来找正，使刀位点与换刀点重合。关键字：刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。目 录第1章数控机床简介1第2章数控车削加工工艺及程序编制32. 1 零件工艺分析32. 2刀具选择42. 3刀具卡片52. 4确定工件的定位与装夹方案52.5切削加工顺序的安排52. 6切削用量的选择82. 7数控加工工艺文件的填写92. 8保证加工精度的方法112. 9数控加工程序11第3章加工成果233.1 仿真软件介绍233.2 仿真加工过程24结 论28参考文献29_ III -第1章数控加工基础1.1数控机床简介1.1.K数控机床特点随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铳床、馍床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换 刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。1）具有高度柔性、适应性强2）生产准备周期短3）工序高度集中4）生产效率和加工精高、质量稳定5）能完成复杂型面的加工6）技术含量高7）减轻劳动强度、改善劳动条件8）有利于生产管理1.1.2、数控机床的分类数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备和分类方法。在机床行业, 数控机床通常从以下不同角度进行分类。1.按工艺用途分类按其工艺用途可以划分为以下四大类：（1）金属切削类指采用车、铳、链、钻、较、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类：普通数控机床数控加工中心（2）金属成形类指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。（3）特种加工类主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与火焰切割机等。（4）测量、绘图类主要有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。2 .按控制运动的方式分类（1）点位控制数控机床：这类数控机床有数控钻床、数控坐标键床、数控 冲床等。（2）点位直线控制数控机床：这类机床有数控车床和数控铳床等。（3）轮廓控制数控机床：这类机床有数控车床、铳床、磨床和加工中心等。3 .按伺服系统的控制方式分类（1）开环数控机床（2）半闭环控制数控机床（3）闭环控制数控机床此外，按所用数控系统的档次通常把数控机床分为低档、中档、高档三类数 控机床。中档、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。-11 -第2草 数控车削加工工艺及程序编制工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件 进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依 据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各 图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起 冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件 应充分。识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合 理性，所以我们要保证良好的零件结构。工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀 具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。编制加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。2.1零件工艺分析零件结构分析加标，述材5为控寸求描完件45胚数尺要廓楚零为毛L如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺 纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符 合 工注 轮 清 整, 料 钢,60mm*122mm零件技术要求分析小批量生产条件编程，不准用砂布和铿刀修饰平面，这是对平面高精度的要 求，未注公差尺寸按GB1804TL热处理，调质处理，HRC25-35,未注粗糙度部分 光洁度按Ra6. 3,毛胚尺寸巾60mm加工难点及处理方案分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零 件质量，采用以下加工方案：1 .对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。2 .在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮 廓曲线的准确性。本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-一精加工 一-超精加工方案。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度2. 2刀具选择数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影 响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人 机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切 削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整 方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀 柄，以提高刀具加工的刚性。在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手 动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循 以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有 加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铳 后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应 尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。综上所诉：本零件的加工(1)选用6 5mm中心钻钻削中心孔。用小20的钻头 加工左端的孔(2)粗车及平端面选用90。硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工 件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr=35。(3)为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取上二0. 150. 2mm。2. 3刀具卡片14M朋与移乃其工篇加以而暨牌1019。外国车刀26 4。、648、。24、左右端面0,220260外的车刀2。25、。30、R5、R1D0.23。3S的中心砧1的孔0.34D4。北的麻花拈1的孔0.3505018的较刀1的孔0.2606。2。的扩孔刀1的孔。.2707宽为3的切刀1切”5的槽0.180860的理纹刀1切螺纹0.12. 4确定工件的定位与装夹方案在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹 方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工 件时，应考虑以下几种因素：1 .尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具；2 .结构设计要满足精度要求；3 .易于定位和装夹；4 .易于切削的清理；5 .抵抗切削力由足够的刚度；工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最 好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。由于这个工件是个实心轴，末端要镶一个30的锥孔，因轴的长度不是 很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，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的原点，对刀点在(100. 1000)处。6 .5切削加工顺序的安排先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排 如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量 小，乂常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后, 精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面 和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平 面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般 是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工 其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工综上所诉：此零件的的加工顺序如下：1 .先进行右端部分的加工，右端部分首先加工主轮廓走刀路线如下圆弧段加工切槽螺纹加工2 .调头加工，调头之后的加工在分成3部首先加工外轮廓，走刀路线如下：钻孔：钻一个-20深度为29的孔加工左端部分的内轮廓，走刀图如下以上为整个零件的加工路线2.6切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量 和生产效率的重要因素。车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式:v= dn/1000(m/min)式中：d工件待加工表面的直径(mm)n车床主轴每分钟的转速(r/min)根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm 的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min,精加工选择1000 r/min,由 公式计算得：切削速度v粗加工:v=150 (m/min)精加工：v=188 (m/min)2. 7数控加工工艺文件的填写2. 7.1.工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产硼 1更勇页界名爵零件名称共1更31F梯MI钻板II毛刷欧t | 。物12等镒神件效|也臊新工开内容1K工牌备I H12解三环盘临祝m临干猊也触婶胶3梃场由卡R.千介凡A段干介入s财金姓止修g廨2. 7. 2.机械加工工序卡片工 步 与卷I g1选 酸 r/iio然 n/nio(ui/r够 M1和耗料恻曲MB的外屏S0.3mO三的队磁外群人而卡尺3300.80.20.22相,M端洞，勤施姆三仙比姬外酢小施卡艮千分尺1200.80.20.23辟，犯帧目，啦。1的余i”卡盘、微外目初、牛卡筋尺20C00.80.20.24貂辟左腼如纵巾硼相新中三肝肾、嫄外目初、就卡瓜干朋2SC00.80.20.25用蟆曲中心的中心孔三人卡次M.5竹中心曲姗0.80.20.26融16械花钻剧油R三叶配巾16的斛刈0.80.20.2T的眦较为赞她孤三神柒M8然力姗0.80.20.28用M的孔加嫡觎歆寸三叶耻她的削力8J00.80.20.29IS?I25,前附内孔,gOJuht三肝配蚓爵儿牖卡瓜内奸分尺姗0.80.20.20(01#MfO)行七好0更效件号斜0Lfi J工艺贽在逢 较 向0“ 赧赫堂 m/r躺m戕10冷彩车巾嚏乩勖.物语余置三时队6D度腼初，麟卡艮内舒旅1200D.80.20.211辟撷邮k,勃期减M三见卡队瞰猴物，游斜尺、内奸旅20DD0.B0.20.212超群脩、蝴岫耀肉麻三肝鼠触外解工翻卡尺,内奸标25WD.B0.20.213诵头H魅播翻幌、翻, 网）相,勖.311般i三拜母、游肝R,千册，财肝71830D.BD.20.215料制硼外瓦鼬成加的余苴三肝乳熊卡尺,千分R，财群不12000.80.20.216辟M的腼，勖.加的辐三肘机部卡乩千龈财目物3)000.80.20.21?麟辅骊网24, & M0的外周至R寸秣三肝队说舁凡千瓶,go外群不25000.80.20.218施5 J1D的蒯钦寸麻三叶盘6。度腼物曲卡尺觎0.80.20.2工步mi犍 dnio购 嶷 n/aioiw.fr媚 娥on19匐竟班深加断助苗三仙鼠啮卡瓜糊的刃0M0.B0.20.220用翻阅.附嬲三杆队撕卡匕僦整财、他腐脚止覆8000.80.20.221籍车心乱5前度坟三见卡卷 触卡尺,60夏毓心栩所通睇I止即2000.80.20.22. 8保证加工精度的方法为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的 误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来宜接控制原始误差或控制原始误 差对零件加工精度的影响。2. 8.1刀具半径的选定1 .刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。2 .刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。2. 8. 2采用合适的切削液1 .切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削 液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。2 .非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。3 .水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗 作用。故本设计加工时采用水溶液进行冷却。2. 9数控加工程序本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示 左端部分的程序01234T0404M03 S1200M08 F1500GOO X77. 917 Z13. 100GOO Z6.549GOO X71.414G01 X61. 014 F5. 000G01 X59. 600 Z5. 841G01 Z-14. 200 F10. 000X60. 000G01 X61.414 Z-13. 493 F20. 000G01 X71.414GOO Z6.549G01 X60. 014 F5. 000G01 X58. 600 Z5. 841G01 Z-14. 700 F10. 000G01 X60. 000G01 X61.414 Z-13. 993 F20. 000G01 X71.414GOO Z6.549G01 X59. 014 F5. 000G01 X57. 600 Z5. 841G01 Z-15. 200 F10. 000G01 X60. 000G01 X61.414 Z-14. 493 F20. 000G01 X71.414GOO Z6.549G01 X56. 600 Z5. 841G01 Z-15. 700 F10. 000G01 X60. 000G01 X61. 414 Z-14. 993 F20. 000G01 X71.414GOO Z6.549G01 X57. 014 F5. 000G01 X55. 600 Z5. 841G01 Z-16. 200 F10. 000G01 X60. 000G01 X61. 414 Z-15. 493 F20. 000G01 X71.414GOO Z6.549G01 X56. 014 F5. 000G01 X54. 600 Z5. 841G01 Z-16. 700 F10. 000G01 X60. 000G01 X61. 414 Z-15. 993 F20. 000G01 X71.414GOO Z6.549G01 X55. 014 F5. 000G01 X53. 600 Z5. 841-13 -G01 XO. OOO Z5. 300G01 Z-17. 200 F10. 000G01 X60. 000G01 X61.414 Z-16. 493 F20. 000G01 X71.414GOO Z6. 549G01 X54. 014 F5. 000G01 X52. 600 Z5. 841G01 Z-17. 700 F10. 000G01 X60. 000G01 X61.414 Z-16. 993 F20. 000G01 X71.414GOO Z6. 507G01 XI. 414 F5. 000G01 X0. 000 Z5. 800G01 X51. 600 F10. 000G01 Z-18. 200G01 X59. 600G01 Z-36. 000G01 X61. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X71. 014GOO Z6.007G01 X50. 600 F10. 000G01 Z-18. 700G01 X58. 600G01 Z-36. 000G01 X60. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X70. 014GOO Z5. 507G01 XI. 414 F5. 000G01 XO. 000 Z4. 800G01 X49. 600 F10. 000G01 Z-19. 200G01 X57. 600G01 Z-36. 000G01 X59. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X69. 014GOO Z5. 007G01 XI. 414 F5. 000G01 XO. 000 Z4. 300G01 X48. 600 F10. 000G01 Z-19. 700G01 X56. 600-# -零件的数控加工工艺编制G01 Z-36. 000G01 X58. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X68. 014GOO Z4. 507G01 XI. 414 F5. 000G01 X0. 000 Z3. 800G01 X47. 600 F10. 000G01 Z-20. 200G01 X55. 600G01 Z-36. 000G01 X57. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X67. 014GOO Z4.007G01 XI. 414 F5. 000G01 X0. 000 Z3. 300G01 X46. 600 F10. 000G01 Z-20. 700G01 X54. 600G01 Z-36. 000G01 X56. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X66. 014GOO Z3. 507-17 -G01 XI. 414 F5. OOOG01 XO. 000 Z2. 800G01 X45. 600 F10. 000G01 Z-21. 200G01 X53. 600G01 Z-36. 000G01 X55. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X65. 014GOO Z3. 007G01 XI. 414 F5. 000G01 XO. 000 Z2. 300G01 X44. 600 F10. 000G01 Z-21. 700G01 X52. 600G01 Z-36. 000G01 X54. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X64. 014GOO Z2. 507G01 XI. 414 F5. 000G01 XO. 000 Zl. 800G01 X43. 600 F10. 000G01 Z-22. 200G01 X51. 600G01 Z-36. 000G01 X53. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X63. 014GOO Z2.007G01 XI. 414 F5. 000G01 X0. 000 Z1. 300G01 X42. 600 F10. 000G01 Z-22. 700G01 X50. 600G01 Z-36. 000G01 X52. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X62. 014GOO Z1. 507G01 XI. 414 F5. 000G01 X0. 000 Z0. 800G01 X41. 600 F10. 000G01 Z-23. 200G01 X49. 600G01 Z-36. 000G01 X51. 014 Z-35. 293 F20. 000GOO Zl. 007G01 XI. 414 F5. 000G01 XO. 000 ZO. 300G01 X40. 600 F10. 000G01 Z-23. 700G01 X48. 600G01 Z-36. 000G01 X50. 014 Z-35. 293 F20. 000G01 X71.414GOO X77. 917GOO Z13. 100GOO X100 Z100T0404M03 S1200GOO X70. 318 ZU. 144GOO ZO. 707GOO X59. 414G01 X-1.414 F5. 000G01 XO. 000 ZO. 000G01 X40. 000 F10. 000G01 Z-24. 000G01 X48. 000-19 -零件的数控加工工艺编制G01 Z-36. 000G01 X49. 414 Z-35. 293 F20. 000G01 X59. 414GOO X70. 318GOO Z11. 144GOO X100 Z100T0505M3S500G0X20. Z20G0X0. Z5.G99G1Z-32. F0. 1G0Z5.X100. Z100.GO T0606G97 S3600 M03GO X21. 92 Z2. 5 M8G50 S3600G96 S330G99 G1 Z-23. 8 F. 2X20.X17. 172 Z-22. 386GO Z2. 5-21 -Z2.X30.G1 Z0.Z-9.X25. Z-16.Z-24.X20.X17. 172 Z-22. 586G0Z2.M9G28 UO. WO. M05T0606M30-31 -第3章加工成果3.1 仿真软件介绍3.1.1 软件简介市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选 用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验 与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通 过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，乂可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。 具有 FANUC、SIEMENS(SINUMERIK) MITSUBISHI. FAGOR、美国哈斯 HAAS、PA、 广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华 兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC 编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统 数控车、数控铳及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师 通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内 唯一自动免费下载更新的数控仿真软件。3.1.2 斯沃界面打开软件，选择GSK980TD单机版数控系统广州数控GSK980TD6机器码加密软件狗加密运行工作界面文门，工，HWtVB 号小式 SEX IEC4H 237。： hVE4令e口，,fm区,E3叵im固囱Im昌 回回s1一.且I . ISQ S30Q k三），随尊二心 口口 烟圜 OQEI 也IE、-CM3.2 仿真加工过程3.2.1 第一段加工1.装入刀具2.设置毛胚,设置毛屋r管装载二件文件工件材料|见F低碳钢夹具类型3.对刀，输入刀补WSN 980TD偏置00002 N1074NO.XZRT101 双四砸-473.8330.0003102-260.000-473.8330.0003103-260.000-478.0000.0003104-480.000-338.0000.0003105-480.000-338.0000.00031060.0000.0000.0003107-488.000-338.0000.0003108-488.000-338.0000.00031090.0000.0000.0003现在位置（相对位置）U-160.000 肉 -378.000地址S 1200 T 0303自动方式4.开始加工程序00002 N0084M8G00Z5.668；N7flGWlXS2.939PS.n0R;N72G6IX51.S2SZ-1.96i；N74GeiX52.6B0Z4.423Fia.W0；N76G01Z-15.7M；N78G61XS6.600；NJC0G01Z-43.014;- 2C18G93X68.ei80ZT4.855R1938S;N946MXG1 .414Z 44.1 4HF2B.H0HNfi6GlX71.414；埴It3 1200 T 01 01I六曰用电I飞自动方式第一段加工完成3. 2. 2第二段加工调头加工另一端，因为有内部轮廓的加工，我们这里选择透明模式，便于观 察,对刀方式和第一段方法相同显示车床9加工声效P显示坐标Q显不铁屑 显示冷却液显示毛坯Q显示工件截面观察P透明显示Q显示刀架 显示刀具号P显示刀具 显示透明刀具显示万轨车外轮廓钻孔 钻一个巾20深度为29的孔完成内轮廓加工结 论通过三年的课堂理论学习，再结合一些实践，使我对数控加工的一系列 流程已经有了较熟练的了解。在通过老师的耐心指导和同学的共同努力下， 成功的加工出论文要求的零件，使我有一种成就感！同时也让我更加有信心 往数控行业发展，也看到这个行业的前景是非常广阔的。同时，在本次毕业设计中我深刻体会到：只是从课本中获取的知识远远 不能满足日后的需要，想要让自己能成为一位出色的数控人才就必须利用充 足的时间去查阅和学习各种数控加工知识。我们不仅要有扎实的机械知识， 更需要一颗不断求实创新的恒心，和保持活到老学到老的心态。才能跟得上 一日千里发展的数控行业并使我们在数控行业中立于不败之地。在这次的设 计过程中我也总结出了一些心得，就是在设计和加工过程中，为了确保精度 一定要有细心加耐心。要有不厌其烦的重复检查程序的心态。最后我坚信，只要继续保持谦虚积极向上的学习心态与不断的努力、付 出、并在正确方法指导下，我会很快成长并成模具数控行业中有用人才！我 会不断探索、前进，做一个优秀的专业人才，为我们学校争光为社会建设做 出应有的贡献！参考文献El数控加工编程及操作，顾京主编，高等教育出版社，20032数控机床编程与加工技术，李年芬，北京科技出版社20053数控机床加工工艺与编程杨琳，北京中国劳动社会出版社2005