凹凸軸零件的三維造型及數(shù)控加工工藝手動編程、斯沃仿真含三維及CAD圖

凹凸軸零件的三維造型及數(shù)控加工工藝手動編程、斯沃仿真含三維及CAD圖,凹凸,零件,三維,造型,數(shù)控,加工,工藝,手動,編程,仿真,cad 摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在企業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。本設(shè)計(jì)通過對數(shù)控加工的工藝特點(diǎn)、加工零件工藝性等進(jìn)行分析，選擇正確的加工方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝過程，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)說明書以數(shù)控車床車削軸零件為例，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編寫加工零件的程序。按照說明書要求將加工出零件，并對零件自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，說明在加工過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。 關(guān)鍵詞：工藝分析；刀具；切削用量；加工的程序 1 ABSTRACT With the continuous development of science and technology, numerical control technology play an increasingly important role in the enterprise. Through the design process characteristics of NC machining, machining process analysis, choose the correct processing methods, design the reasonable process, give full play to the numerical control processing of high quality, high efficiency, low cost. The design specification of CNC lathe turning arc shaft parts as an example, according to the workpiece material, shape, the machining precision of the machine tool suitable for processing scheme, and determine the parts processing order, the tools used in each working procedure, fixture and cutting machining parts, written in accordance with the instructions procedures. Requirements will be processed parts, and parts of the self analysis of data to explain the process should pay attention to matters KEYWORDS: Process analysis; cutting tools; cutting parameters; 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 目 錄 1 前言 3 第一章 零件的建模 4 1.1產(chǎn)品規(guī)劃 4 1.2打開UG 4 1.3背景設(shè)置和創(chuàng)建坐標(biāo)系 4 1.4創(chuàng)建平面 5 1.5創(chuàng)建軸體 5 1.6創(chuàng)建開口槽 7 1.7倒斜角 7 1.8創(chuàng)建符號螺紋 8 第二章 零件的工藝分析 9 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 9 2.2 零件的技術(shù)要求分析 9 2.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 9 2.4 確定毛坯 10 2.4.1毛坯類型 10 2.4.2毛坯余量確定 10 第三章 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 11 3.1 表面加工方法的確定 11 3.2 加工順序的安排 11 3.3 定位基準(zhǔn)及裝夾方式的選擇 11 3.4 制訂工藝路線 12 3.5選擇加工設(shè)備機(jī)床 13 3.6選擇刀具 14 3.7確定切削用量 15 3.7.1、背吃刀量的確定 15 3.7.2、切削用量的具體選擇 16 3.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 17 第四章? 零件的程序編制 18 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 18 4.1.1 數(shù)控編程的分類 18 4.1.2 編程方法的選擇 18 4.2 編程原點(diǎn)的確定 18 4.3 數(shù)控車加工程序編寫 19 4.3.2工件右端加工程序編寫 19 4.3.3 工件左端加工程序編寫 21 第五章? 零件的仿真加工 24 5.1打開仿真軟件選擇機(jī)床 24 5.2開機(jī)回參考點(diǎn) 24 5.3安裝工件 25 5.4安裝刀具 25 5.5建立工件坐標(biāo)系 25 5.6 程序校驗(yàn) 27 5.7 自動加工 27 設(shè)計(jì)小結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 致 謝 31 前言 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù),數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不但發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對歸計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、醫(yī)療、輕工等)的發(fā)展起著越來越重要的作用,因?yàn)檫@些行業(yè)所需要裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢.發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備是提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性保證.數(shù)控加工與編程畢業(yè)設(shè)計(jì)是數(shù)控專業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們學(xué)會了對相關(guān)學(xué)科中的基本理論基本知識進(jìn)行綜合運(yùn)用,同時使對本專業(yè)有較完整的系統(tǒng)的認(rèn)識,從而達(dá)到鞏固、擴(kuò)大、深化所學(xué)知識的目的,培養(yǎng)和提高了綜合分析問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)了科學(xué)的研究和創(chuàng)新能力。 選這個題目的目的是它能體現(xiàn)出對所學(xué)知識的掌握程度和靈活規(guī)范的運(yùn)用所學(xué)知識，用所學(xué)的知識來完成一份成功的畢業(yè)設(shè)計(jì)是必不可少的。 經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我初步具有了解數(shù)控編程以及加工知識，我們可以理解和處理的編程已經(jīng)成為數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中不可缺少的基本技術(shù)，應(yīng)用程序編程和數(shù)控加工技術(shù)是制造業(yè)中越來越受歡迎的，并已成為現(xiàn)今制造技術(shù)的基礎(chǔ)和重要組成部分。通過這樣的設(shè)計(jì)可以使我們知道數(shù)控工藝編程更深入，目前發(fā)展中存在的問題和需要解決的問題。 27 第一章 零件的建模 1.1產(chǎn)品規(guī)劃 本次設(shè)計(jì)做出的產(chǎn)品規(guī)劃：在UG中創(chuàng)建一個草圖，在創(chuàng)建草圖的同時，確定基準(zhǔn)平面，依此創(chuàng)建的基準(zhǔn)平面用來限制，三維模型的視圖方向，將三維模型在空間坐標(biāo)系中的位置確定好。然后開始在選擇好的基準(zhǔn)平面上繪制草圖，草圖完成后使用UG的回轉(zhuǎn)命令將草圖沿著指定的矢量方向，回轉(zhuǎn)生成三維實(shí)體，在三維模型的指定位置處創(chuàng)建螺紋符號，最后再對三維模型進(jìn)行倒斜角和邊倒圓。即可完成整個產(chǎn)品的三維建模設(shè)計(jì)。 1.2打開UG 點(diǎn)擊圖標(biāo)打開UG進(jìn)入模板，點(diǎn)擊新建圖標(biāo)進(jìn)入新建模板選擇界面，選擇新建模型然后輸入文件夾的名稱，選擇文件夾保存的地址。點(diǎn)擊確定即可進(jìn)入建模板塊。如圖1.1所示然后在左側(cè)中找到角色，將角色設(shè)為具有完整菜單的高級功能角色。即可完成建模前UG的設(shè)置。 圖1.1 新建模型 1.3背景設(shè)置和創(chuàng)建坐標(biāo)系 點(diǎn)擊文件、新建、確定。進(jìn)入繪圖界面，在坐標(biāo)系上鼠標(biāo)右鍵，選擇顯示，點(diǎn)擊 首選項(xiàng)，背景，把背景顏色設(shè)置為白色，如圖1.2所示。得到界面的背景為白色，便于抓圖，然后在左側(cè)命令框中將鼠標(biāo)放在基準(zhǔn)坐標(biāo)系上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵將基準(zhǔn)坐標(biāo)系選擇為顯示狀態(tài)。坐標(biāo)系顯示其中，如圖1.3所示。 圖1.2背景設(shè)置 圖1.3 坐標(biāo)系 1.4創(chuàng)建平面 在頂部菜單中找到插入，點(diǎn)擊插入在插入所有的命令中選擇草圖，進(jìn)入創(chuàng)建草圖命令框，首先將創(chuàng)建草圖類型選擇為在平面上創(chuàng)建草圖，判斷平面的方法為自系統(tǒng)自動判斷，然后在基準(zhǔn)坐標(biāo)系中將鼠標(biāo)放在XY平面，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵即可選擇XY平面為草圖基準(zhǔn)平面。如圖1.4所示。 圖1.4 基準(zhǔn)平面 1.5創(chuàng)建軸體 使用輪廓線從基準(zhǔn)坐標(biāo)系的中心點(diǎn)出發(fā)，繪制出草圖的輪廓形狀，然后使用約束點(diǎn)擊輪廓紅的結(jié)束點(diǎn)，再點(diǎn)擊基準(zhǔn)坐標(biāo)系選擇Y軸，即可出現(xiàn)約束命令點(diǎn)在曲線上，點(diǎn)擊約束命令，即可將輪廓線終點(diǎn)約束在Y軸延伸垂直線上。然后點(diǎn)擊底部尺寸判斷命令，選擇尺寸判斷命令為自動判斷尺寸。對草圖中的各條輪廓線的尺寸和位置進(jìn)行約束，是草圖完全約束，最后點(diǎn)擊底部命令欄中的完成草圖即可完成草圖的繪制。如圖1.5所示。 圖1.5 草圖 在頂部菜單欄中找到回轉(zhuǎn)命令圖標(biāo)，點(diǎn)擊打開即可，進(jìn)入回轉(zhuǎn)命令框，第一步，先進(jìn)行截面曲線的選擇。將抓取曲線的方式改為自動判斷曲線，然后抓取所有曲線，抓取完曲線以后點(diǎn)擊一次鼠標(biāo)中鍵即可進(jìn)入第二步，指定草圖回轉(zhuǎn)的矢量方向。指定草圖的矢量方向是基準(zhǔn)坐標(biāo)系的Y軸。第三部，輸入回轉(zhuǎn)的限制值。輸入回轉(zhuǎn)開始的限制值角度為0度，結(jié)束值的角度為360度，讓草圖沿著Y軸回轉(zhuǎn)360度生成實(shí)體。第四步，布爾運(yùn)算。對于實(shí)體的布爾運(yùn)算選擇為無。其他值都使用系統(tǒng)默認(rèn)值。最后點(diǎn)擊確定即可生成三維實(shí)體。如圖1.6所示。 圖1.6 三維實(shí)體 1.6創(chuàng)建開口槽 繪制出草圖的輪廓形狀，然后使用約束點(diǎn)擊輪廓紅的結(jié)束點(diǎn)。對草圖中的各條輪廓線的尺寸和位置進(jìn)行約束，是草圖完全約束，最后點(diǎn)擊底部命令欄中的完成草圖即可完成草圖的繪制。如圖1.7所示。 圖1.7草圖 在頂部菜單欄中找到回轉(zhuǎn)命令圖標(biāo)，點(diǎn)擊打開即可，進(jìn)入回轉(zhuǎn)命令框，第一步，先進(jìn)行截面曲線的選擇。布爾選擇求差。 圖1.8開口槽 1.7倒斜角 在頂部菜單欄中找到倒斜角命令，點(diǎn)擊進(jìn)入倒斜角命令框，在倒斜角命令框中輸入倒斜角值為1，然后在三維模型相應(yīng)的位置導(dǎo)出C1的倒斜角，點(diǎn)擊確定即可完成對三維實(shí)體的倒斜角，如圖1.9所示。 圖1.9 倒斜角命令框 1.8創(chuàng)建符號螺紋 在頂部插入命令中找到設(shè)計(jì)特征命令，然后再在設(shè)計(jì)特征命令中找到螺紋點(diǎn)擊打開，選擇所需要創(chuàng)建的螺紋類型為符號螺紋，把手工輸入螺紋值勾選。然后指定相應(yīng)的圓柱面，然后開始手工輸入螺紋參數(shù)。其他參數(shù)都使用為默認(rèn)值，最后點(diǎn)擊確定即可完成螺紋符號的創(chuàng)建，如圖1.10所示。 圖1.10螺紋符號 第二章 零件的工藝分析 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 如圖2.1所示零件圖（若插圖不清晰，詳見附件CAD零件圖），分析其加工工藝性。 圖2.1零件的二維平面圖 凹凸軸零件是機(jī)械加工中常見的加工零件之一，在各類機(jī)械中應(yīng)用很廣。圖2.1中所示的軸零件主要由內(nèi)外圓柱面、外錐面、圓弧、螺紋、槽等組成，從這些結(jié)構(gòu)中更可以看出，該零件主要起聯(lián)接的作用。 2.2 零件的技術(shù)要求分析 該零件尺寸精度等級較高，其中外圓尺寸精度最高為mm，無內(nèi)輪廓特征，長度尺寸公差要求為±0.08mm；（等等，其余的請參照零件圖紙）；該零件的表面粗糙度要求較高，最高表面達(dá)到Ra1.6m，最低為6.3um。 2.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 該零件屬于軸類零件，其結(jié)構(gòu)主要由外圓柱面、槽、圓弧、倒角等特征組成，精度要求較高在普通車床上很難完成，需要在數(shù)控車床上進(jìn)行加工，并且是數(shù)控車削加工中常見的形狀特征。 2.4 確定毛坯 2.4.1毛坯類型 毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。 （一）鑄件 對形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可用鑄造方法制造。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造成和離心鑄造等。 （二）鍛件 鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學(xué)性能較好，常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。 （三）型材 型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機(jī)械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。 （四）焊接件 焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機(jī)試制。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經(jīng)時效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。 （五）其它毛坯 其它毛坯包括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。 2.4.2毛坯余量確定 根據(jù)該零件的圖紙要求，由于零件并不是很長，因此可以直接采用型材毛坯（棒料），又零件的最大外圓為52mm，長度為160mm，因此可以給毛坯的外圓單邊留1.5mm余量，長度單邊各留1mm余量。 由毛坯余量的選擇，可確定該零件的毛坯尺寸為Φ55×162mm。 第三章 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 表面加工方法的確定 （1） 右端面輪廓加工：粗車————→精車—————→切槽————→車螺紋。 （2）左端面輪廓加工：粗車————→精車—————→切槽—————→車外螺紋。 3.2 加工順序的安排 工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當(dāng)擬定工藝路線時要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 切削加工工序的安排原則 1）基準(zhǔn)先行 選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進(jìn)行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應(yīng)安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應(yīng)按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進(jìn)行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進(jìn)行加工，一般安排在主要表面達(dá)到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應(yīng)嚴(yán)格按照以上原則進(jìn)行加工。 3.3 定位基準(zhǔn)及裝夾方式的選擇 （1）定位基準(zhǔn)的選擇 1）粗基準(zhǔn)的選擇：粗車時以外圓和兩端面為粗基準(zhǔn)，并加工出精基準(zhǔn) 2）精基準(zhǔn)的選擇：精加工時以粗加工時加工出的端面和外圓為基準(zhǔn)。 （2）裝夾方式的選擇 夾具用來裝夾被加工工件以完成加工過程，同時要保證被加工工件的定位精度，并使裝卸盡可能方便、快捷。數(shù)控加工的特點(diǎn)對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。 1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個爪是同步運(yùn)動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 3）用卡盤和頂尖裝夾。當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準(zhǔn)，應(yīng)用較廣泛。 4）用心軸裝夾。當(dāng)裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準(zhǔn)。 根據(jù)零件的尺寸、精度要求和生產(chǎn)條件，選擇最常用的車床通用的三爪自定心卡盤。三爪自定心卡盤可以自動定心，夾持范圍大，適用于截面為圓形、三角形、六邊形的軸類和盤類中小型零件。 圖3.1三爪卡盤 3.4 制訂工藝路線 刀具集中分序法 ：就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。 以加工部位分序法 ： 對于加工類容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部分分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。 以粗、精加工分序法 ： 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形，故一般來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)和工藝性，機(jī)床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實(shí)際情況來確定，但一定力求合理。 根據(jù)上述分析最終確定零件的加工工序如下 工序1：下料Φ55×162mm。 工序2：夾住零件左邊毛坯外圓，車右端外輪廓。 工步1：車右端面端面至平整。 工步2：粗車外圓Φ39、圓弧SR48、R9mm、Φ35mm、Φ59mm外圓，預(yù)留0.5mm精加工余量。 工步3：精車外圓Φ39、圓弧SR48、R9mm、Φ35mm、Φ59mm外圓，至圖紙尺寸要求。 工步4：切槽2個槽 工步5：車外螺紋M39X1.5 工序3：夾持右端外圓Φ52mm，加工左端輪廓。 工步1：車左端面端面至平整并且保證長度尺寸。 工步2：粗車螺紋外徑、外圓Φ25mm，預(yù)留0.5mm精加工余量。 工步3：精車螺紋外徑、外圓Φ25mm，至圖紙尺寸要求。 工步4：切槽3X2mm 工步5：車外螺紋M25X1.5 工序4：去毛刺。 工序5：檢驗(yàn)。 3.5選擇加工設(shè)備機(jī)床 分析零件圖可知，本設(shè)計(jì)加工的零件特征包括：外圓、槽、螺紋、圓弧、圓錐，加工工序復(fù)雜。為減少換刀和對刀時間，保證良好精度和表面粗糙度要求，選擇廣州數(shù)控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的CK6140×1000，該機(jī)床項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)如下： 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 Φ400mm 卡盤直徑 Φ250mm 拖板上最大回轉(zhuǎn)直徑 Φ210mm 主軸轉(zhuǎn)速（機(jī)械） 25-1600rpm 變頻 300-2000rpm X軸最大行程 250mm 尾座套筒內(nèi)孔錐度 MT4 Z軸最大行程 1000mm 尾座套筒移動量 140mm 最大加工長度 800mm 尾座套筒直徑 Φ60mm X/Z軸快速進(jìn)給速度 5/10m/min 刀位數(shù) 4 X/Z軸脈沖當(dāng)量 0.001mm 刀方尺寸 25mmx25mm 定位精度 0.01mm 主電機(jī)功率 5.5kw 重復(fù)定位精度 0.006mm 機(jī)床外形尺寸(長×寬×高) 2250mmx1200mmx1600mm 主軸通孔直徑 Φ46mm 機(jī)床重量 2000kg 主軸內(nèi)孔錐度 MT 3.6選擇刀具 與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 車削用刀具及其選擇 數(shù)控車削常用的車刀一般分尖形車刀、圓弧形車刀以及成型車刀三類。 1）尖形車刀 尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構(gòu)成，如90°內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。 尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。 2）圓弧形車刀 圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。 圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應(yīng)考慮兩點(diǎn)：一是車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強(qiáng)度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。 3）成型車刀 成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。 數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。 通過以上分析，加工本零件選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，以減少加工成品和提高加工效率。刀具的選擇也是數(shù)控加工中重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加 工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。如下是對該零件工步順序、刀具的選擇。 該零件的數(shù)控加工中主要為車外圓、鏜內(nèi)孔、切槽、車螺紋，具體的刀具選擇情況表3.1所示。 表3.1 數(shù)控加工刀具卡片 序號 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀片材料 加工表面 1 端面車刀（焊接式） 90°刀尖 YT15 車端面 2 外圓車刀（可轉(zhuǎn)位） 35°刀尖 YT15 車外輪廓 3 外切槽刀 寬度3mm YT15 切槽 4 外螺紋車刀 60° YT15 車螺紋 3.7確定切削用量 3.7.1、背吃刀量的確定 在機(jī)床功率容許的情況下，應(yīng)盡量采選較大的背吃刀量，進(jìn)給次數(shù)才會有所減少。當(dāng)精度要求較高的零件時，半精車或精車的余量需要被留出，正常半精車的余量是0.5mm左右，精車余量在半精車之后，通常少于普通車削的余量，一般選取0.1～0.3mm。由于該零件精度要求相對要高，固必須至少有粗加工及精加工兩種。通過表3.2來采選背吃刀量。 表3.2 數(shù)控切削用量推薦表 加工內(nèi)容 背吃刀量Ap/（mm） 切削速度vc(m·min) 進(jìn)給量f/(mm·r) 粗加工 2～3 80～120 0.2～0.5 精加工 0.1～0.5 120～150 0.1～0.2 綜合考慮粗車時背吃刀量選取1mm，留出精車余量為0.5mm，精車時背吃刀量為0.5mm。 3.7.2、切削用量的具體選擇 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。 切削學(xué)速度除了計(jì)算和查表選取外，還可以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。 主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選取由公式n=來進(jìn)行計(jì)算。 式中Vc為切削速度； D為工件或刀具的直徑（mm） 1、 車右端外輪廓 （1）粗車外圓輪廓 粗車外圓時，選取Vc=80m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時直徑取值40mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×80）/（3.14×40）]r/min=636.9r/min取650r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×650）mm/min=130mm/min （2）精車外圓輪廓 精車外圓時，選取Vc=90m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時直徑取值40mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×40）]r/min=716.5r/min取750r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×750）mm/min=75mm/min 2、 車左端外輪廓 （1）粗車外圓輪廓 粗車外圓時，選取Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時取中間值Φ25mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×60）/（3.14×25）]r/min=764r/min取750r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×750）mm/min=150mm/min （2）精車外圓輪廓 精車外圓時，選取Vc=70m/min，f=0.1mm/r，ap=0.25mm，精加工時取中間值φ25mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????? =[（1000×70）/（3.14×25）]r/min=891.7r/min取900r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n=0.1×900mm/min=90mm/min 3、車槽 切槽時，選取Vc=60m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，加工時直徑取30mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×60）/（3.14×30）]r/min=636r/min取650r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×650）mm/min=65mm/min 3.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 詳細(xì)工藝卡片見附件 第四章? 零件的程序編制 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 4.1.1 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程主要分為手工編程與自動編程。 （1）手工編程是指，通過解析幾何和代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并用專門代碼編織加工源程序，即所有編制加工程序的全過程（圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗(yàn)）都是由手工來完成，這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用與中等復(fù)雜程度程序、計(jì)算量不大的部件編程，對機(jī)床操作人員來講必須掌握通用基本加工代碼指令。 （2）自動編程 對于曲線輪廓、三維曲面等復(fù)雜面部件，手工編程的計(jì)算能力有限甚至無法計(jì)算，一般采用計(jì)算機(jī)自動編程。 自動編程的優(yōu)點(diǎn)是效率高，正確性好。自動編程由計(jì)算機(jī)代替人完成復(fù)雜的坐標(biāo)計(jì)算和書寫程序單的工作，它可以解決許多手工編制無法完成的復(fù)雜部件編程難題，但其缺點(diǎn)是必須具備自動編程系統(tǒng)或自動編程軟件，和生成的程序空刀太多，加工時間長，如果個人能力強(qiáng)則可以對生成的程序進(jìn)行手工修改，以提高加工效率。目前為止最高效的自動編程方式是利用CAD/CAM軟件進(jìn)行部件的造型設(shè)計(jì)、工藝分析及加工編程。 4.1.2 編程方法的選擇 該零件是數(shù)控車床加工的特征無復(fù)雜曲面、曲線，其結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，主要由直線等組成，可直接采用手工編程的方法進(jìn)行編制。 4.2 編程原點(diǎn)的確定 在整個工件的加工過程中，數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動都是相對運(yùn)動。當(dāng)我們對好刀以后，機(jī)床就將對刀那一點(diǎn)定義為相對坐標(biāo)的原點(diǎn)。在加工過程中，機(jī)床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定機(jī)床上的成形、運(yùn)動和輔助運(yùn)動，必須要建立一個坐標(biāo)系來確定機(jī)床上運(yùn)動的方向和距離，這個坐標(biāo)系就稱為機(jī)床坐標(biāo)系。 該零件屬于軸對稱零件，因此數(shù)控車加工時，可選擇軸的端面中心為編程原點(diǎn)，右端加工時編程原點(diǎn)如下圖紅色標(biāo)注處。 圖4.1 右端加工編程原點(diǎn) 左端加工時編程原點(diǎn)如下圖紅色標(biāo)注處，如下圖紅色標(biāo)注處。 圖4.2 左端加工編程原點(diǎn) 4.3 數(shù)控車加工程序編寫 4.3.2工件右端加工程序編寫 程序 解釋說明 O0001 程序號 T0101;外圓車刀 換1號刀，90°端面車刀 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500r/min M08; 切削液開 G00 X60 Z0.5; 快速走刀至粗車位置 G01 X-1 F120; 粗車端面 Z2; G00 X60; Z0; 快速走刀至精車位置 M03 S650; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800r/min G01 X-1 F70; 精車端面 Z2; G00 X100 Z200; 快速走刀至換刀位置 T0202;外圓車刀 換1號刀，35°外圓車刀 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為600 G00 X60 Z2; 快速運(yùn)動至循環(huán)起點(diǎn) G71 U1 R1; 建立外圓車削循環(huán) G71 P100 Q200 U0.3 W0.3 F120; 給定循環(huán)起點(diǎn)和終點(diǎn)，給定精加工余量 N100 G00 X35; 快速走刀至切削起點(diǎn) G01 Z0 F120; 靠近工件 X39 W-2; 倒角 Z-41; 車外圓 G03 X35 Z-72.55 R24 車圓弧 G02 X35 Z-85 R9 車圓弧 G01 Z-90 G01 X45.3 車端面 X52 Z-109 車錐面 Z-128 車外圓 N200 G00 X60; 快速離開工件表面 G00 X100 Z200 返回?fù)Q刀點(diǎn) T0303;切槽刀 換3號刀，切槽刀 M03 S750; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為750 G00 X42 Z2; 快速運(yùn)動至起點(diǎn) G01 Z-33 F120 X35 F50 切槽 X60 退刀 G01 Z-97 F120 X39 F50 切槽 X60 退刀 G01 Z-100 F120 X39 F50 切槽 X60 退刀 G01 Z-103 F120 X39 F50 切槽 X60 退刀 G01 Z-104 F120 X39 F50 切槽 X60 退刀 Z2 退刀 G00 X100 Z200; 快速走刀至換刀位置 T0404; 換4號刀，螺紋車刀 M03 S500; 主臺階軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500 G00 X40 Z2; 快速運(yùn)動至循環(huán)起點(diǎn) G92 X39 Z-31 F1.5 螺紋車削循環(huán) G92 X38.5 Z-31 F1.5 螺紋車削循環(huán) G92 X38 Z-31 F1.5 螺紋車削循環(huán) G92 X37.5 Z-31 F1.5 螺紋車削循環(huán) G00 X100 Z100 快速運(yùn)動至換刀點(diǎn) M30; 程序結(jié)束 4.3.3 工件左端加工程序編寫 程序 解釋說明 O0001 程序號 T0101;外圓車刀 換1號刀，90°端面車刀 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500r/min M08; 切削液開 G00 X60 Z0.5; 快速走刀至粗車位置 G01 X-1 F120; 粗車端面 Z2; G00 X60; Z0; 快速走刀至精車位置 M03 S650; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800r/min G01 X-1 F70; 精車端面 Z2; G00 X100 Z200; 快速走刀至換刀位置 T0202;外圓車刀 換1號刀，35°外圓車刀 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為600 G00 X60 Z2; 快速運(yùn)動至循環(huán)起點(diǎn) G71 U1.5 R1; 建立外圓車削循環(huán) G71 P100 Q200 U0.3 W0.3 F120; 給定循環(huán)起點(diǎn)和終點(diǎn)，給定精加工余量 N100 G00 X21; 快速走刀至切削起點(diǎn) G01 Z0 F120; 靠近工件 X25 W-2; 倒角 Z-33; 車外圓 G01 X48 車端面 X52 W-2 倒角 N200 G00 X60; 快速離開工件表面 G00 X100 Z200 返回?fù)Q刀點(diǎn) T0303;切槽刀 換3號刀，切槽刀 M03 S750; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為750 G00 X55 Z2; 快速運(yùn)動至起點(diǎn) G01 Z-28 F120 X21 F50 切槽 X55 退刀 G00 X100 Z200; 快速走刀至換刀位置 T0404; 換4號刀，螺紋車刀 M03 S500; 主臺階軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500 G00 X26 Z2; 快速運(yùn)動至循環(huán)起點(diǎn) G92 X25 Z-26 F1.5 螺紋車削循環(huán) G92 X24.5 Z-26 F1.5 螺紋車削循環(huán) G92 X24 Z-26 F1.5 螺紋車削循環(huán) G92 X23.5 Z-26 F1.5 螺紋車削循環(huán) G00 X100 Z100 快速運(yùn)動至換刀點(diǎn) M30; 程序結(jié)束 第五章? 零件的仿真加工 5.1打開仿真軟件選擇機(jī)床 打開數(shù)控仿真軟件，進(jìn)入主界面后，點(diǎn)選菜單欄 “選項(xiàng)/選擇機(jī)床和系統(tǒng)”，進(jìn)入選擇機(jī)床對話框，選擇“臥式車床”系統(tǒng)，則出現(xiàn)下圖所示控制操作面板，它與真實(shí)機(jī)床操作面板幾乎一模一樣。 圖5.1機(jī)床 5.2開機(jī)回參考點(diǎn) 點(diǎn)按“系統(tǒng)電源”，點(diǎn)按并彈起急停按鈕 ，則系統(tǒng)開機(jī)上電。點(diǎn)按“回零”按鈕，再按 (+Z)和 (+X)按鈕，各軸原點(diǎn)指示燈變亮,即回參考點(diǎn)。 圖5.2操作面板 5.3安裝工件 首先在菜單欄中選擇“工件操作/毛坯”，出現(xiàn)對話框，在該對話框中選擇“新毛坯”，出現(xiàn)對毛坯與夾具設(shè)置話框，按照對話框提示設(shè)置毛坯參數(shù)，選擇夾具后確定，出現(xiàn)毛坯列表對話框；在毛坯列表中選擇某毛坯并點(diǎn)選“安裝此毛坯/確定”,出現(xiàn)調(diào)整毛坯位置對話框, 調(diào)整好毛坯在夾具中的位置后關(guān)閉即可。此時觀察視圖區(qū)可以見到工件毛坯被安裝到夾具上。 圖5.3毛坯設(shè)置 5.4安裝刀具 在菜單欄中選擇“機(jī)床操作/刀具管理”，出現(xiàn)所示刀具設(shè)置對話框，在此為所用各刀具選擇刀具類型，設(shè)置刀具參數(shù)后確定。此時觀察視圖區(qū)可以見到各刀具“對號入座”，被安裝到車床刀架上。 圖5.4添加刀具 5.5建立工件坐標(biāo)系 假設(shè)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)建在工件右端面中心。 打開主軸正轉(zhuǎn)，選工作方式為手動，分別移動X軸Z軸，平端面、車外圓用試切法對刀。 圖5.5對刀 切削端面后，刀具沿X方向退離工件后，點(diǎn)按偏置/設(shè)置鍵 ，再點(diǎn)軟鍵“坐標(biāo)系”，調(diào)出工件坐標(biāo)系設(shè)定界面，將光標(biāo)移到G54的“Z”之后，在命令行輸入“0”，再點(diǎn)選軟鍵“測量”，系統(tǒng)即可自動計(jì)算并顯示出G54坐標(biāo)系Z零點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值。 試切一段外圓，刀具沿Z方向退離工件后，在菜單欄選擇“工具/選項(xiàng)/測量”，測量出毛坯的試切直徑值。點(diǎn)選 鍵，在所示界面中，將光標(biāo)移到G54的“X”之后，在命令行輸入X的測量值，點(diǎn)軟鍵“測量”，系統(tǒng)即可自動計(jì)算并顯示出G54坐標(biāo)系的X零點(diǎn)的機(jī)床坐標(biāo)值。 此時G54工件坐標(biāo)系建立完畢，在程序中用G54調(diào)用該坐標(biāo)系即可。 圖5.6操作頁面 5.6 程序校驗(yàn) 點(diǎn)工作方式鍵為“自動” 、“機(jī)床鎖住”，然后點(diǎn)按“循環(huán)啟動”，則主軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給運(yùn)動鎖住，坐標(biāo)值動態(tài)顯示。根據(jù)坐標(biāo)值的變化情況檢查刀具運(yùn)動軌跡是否正確，據(jù)此修改程序。校驗(yàn)結(jié)束后解除“機(jī)床鎖住”，確認(rèn)程序無誤可以進(jìn)行下一步。 5.7 自動加工 編輯或上傳NC程序，檢查主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度倍率旋鈕無誤后，點(diǎn)按“循環(huán)啟動”按鈕，機(jī)床開始自動加工。得到如下各圖的仿真效果圖。 圖5.7左端仿真加工 圖5.8右端仿真加工 設(shè)計(jì)小結(jié) 本次課題貫穿本專業(yè)所學(xué)到的議論知識與實(shí)踐操作技術(shù)，從分析設(shè)計(jì)到計(jì)算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學(xué)習(xí)，自主選擇，自主完成的機(jī)會。畢業(yè)設(shè)計(jì)有實(shí)踐性，綜合性，探索性，應(yīng)用性等特點(diǎn)，通過對該零件的加工設(shè)計(jì)，使自己能夠完成軸零件的仿真加工，對刀具路徑有了更深一步的理解。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我最大的體會就是熟練操作技能來源我們對專業(yè)的熟練程度。除了對編程的熟練掌握之外，還需要你掌握零件工藝方面的知識，對于夾具的選擇，切削參數(shù)的設(shè)定我們必須十分清楚。在上機(jī)操作時，我們只有練習(xí)各功能鍵的作用，在編程時才得心應(yīng)手。因此，我總結(jié)出一個結(jié)論“理論是指導(dǎo)實(shí)踐的基礎(chǔ)，只有不斷在實(shí)踐中總結(jié)驗(yàn)，并對先前的理論進(jìn)行消化和創(chuàng)新，自己的水平會很快的提高”。 本畢業(yè)的選題、設(shè)計(jì)內(nèi)容、及設(shè)計(jì)的形成是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在畢業(yè)論文的完成過程中傾注了老師大量的心血，因此，在論文完成之際，特向我尊敬的老師表示衷心的感謝。 通過此次設(shè)計(jì)使我掌握了科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，在以后的日子我將會繼續(xù)保持這份做學(xué)問的態(tài)度和熱情。 參考文獻(xiàn) [1] 趙長旭. 數(shù)控加工工藝. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2017.9 [2] 王甫茂. 機(jī)械制造基礎(chǔ). 上海：上海交通大學(xué)出版社，2015. [3] 呂思科. 機(jī)械制圖. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2017.7 [4] 艾興. 切削用量簡明手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.9 [5] 顧京.數(shù)控加工編程與操作.北京：高等教育出版社，2013.9 [6] 孫已德.機(jī)床夾具圖冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 [7] 李洪.機(jī)械加工工藝手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [8] 馬賢智.機(jī)械加工余量與公差手冊.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014 [9] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會.金屬切削手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2014 [10] 周永強(qiáng).高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：中國建材工業(yè)出版社，2012 [11] 劉文劍，曹天河，趙維.夾具工程師手冊.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2014 [12] 余光國，馬俊，張興發(fā).機(jī)床夾具設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，2015 [13] 李慶壽.機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計(jì)適用手冊.銀州：寧夏人民出版社，2011 [14] 廖念釗，莫雨松，李碩根.互換性與技術(shù)測量.中國計(jì)量出版社，2010 [15] 王光斗，王春福.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010 [16] 樂兌謙.金屬切削刀具.機(jī)械工業(yè)出版社，2015 [17] 許曉旸.專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，2013 29 致 謝 經(jīng)過一個多月的研究分析，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成。作為一名數(shù)控專業(yè)的畢業(yè)生，由于本專業(yè)的特殊性，在設(shè)計(jì)過程中，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)的指導(dǎo)，以及身邊朋友們的幫助，想靠一己之力完成此次設(shè)計(jì)是相當(dāng)困難的。 首先，向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。從最初的選題到中后期修改，再到最后定稿，指導(dǎo)一直給我提供了許多寶貴的建議。老師嚴(yán)肅的工作態(tài)度、謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神、益求精的工作作風(fēng)、深地感染和激勵了我。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，其樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力更對我影響深遠(yuǎn)，不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。 其次，要感謝學(xué)院所有教導(dǎo)老師，你們教會我的不僅僅是專業(yè)知識，更多的是對待學(xué)習(xí)、對待生活的態(tài)度，乃至做人的道理。 最后，我要感謝這一路上給過我?guī)椭哪切┱J(rèn)識乃至不認(rèn)識的朋友們，因?yàn)槟銈兊墓膭詈椭С郑业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)才得以順利完成。感謝你們，在我最需要幫助和鼓勵的時候，給與我的一切，我永遠(yuǎn)不會忘記我們一起奮斗過的日日夜夜，此時此刻，就讓一切在記憶中封存。