計算機輔助設計與加工四孔方形零件加工畢業(yè)設計

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1、湖南有色金屬職業(yè)技術學院畢業(yè)設計專用紙 湖南有色金屬職業(yè)技術學院 題 目 計算機輔助設計與加工 -----四孔方形零件加工 湖南有色金屬職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 湖南有色金屬職業(yè)技術學院 學生姓名: 學號: 011251509001 專業(yè): 機械設計與制造 1 設計（論文）題目及專題： 計算機輔助設計與加工-----四孔方形零件加工 2 學生設計（論文）時間： 自 2011年 9 月 1 日開始至 2014年5月 28日

2、止 3 設計（論文）所用資源和參考資料： 〔1〕數(shù)控加工工藝學 　 〔2〕數(shù)控編程與加工 〔3〕Pro/Engineer2008入門指南 〔4〕AutoCAD2004 〔5〕金屬材料與熱處理 〔6〕數(shù)控機床編程與操作

3、 〔7〕車工工藝、公差配合 4 設計（論文）完成的主要內(nèi)容： 〔1〕零件的pro/E造型 〔2〕零件的仿真與加工 〔3〕1#零件圖1張，零件1件 5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求：

4、 〔1〕要求認真、獨立完成畢業(yè)論文（設計）的寫作 〔2〕要求按照學校規(guī)定的論文（設計）格式撰寫論文（設計） 〔3〕要求及時同指導老師進行溝通，按步驟完成論文（設計）的寫作和答辯工作。

5、 6 發(fā)題時間：2013 年 11 月20日 指導教師： （簽名） 學 生：

6、 （簽名） 湖南有色金屬職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文（設計）評審表 姓名 性別 男 學號 院系 機電工程系 專業(yè) 數(shù)控加工技術 指導老師 劉藝群 答辯（或完成）日期 2010年 5月29日 論文題目 計算機輔助設計與加工——四孔方形零件加工 [摘要] 隨著科學技術的發(fā)展，普通機床越來越不能滿足市場的需求。其勞動的強度大，危險性高。且不能滿足現(xiàn)代科學的批量生產(chǎn)需要，越來越多的企業(yè)將普通機床逐漸轉向數(shù)控化，因為數(shù)控機床可彌補普通機床的許多缺點，可實現(xiàn)加工精度高，多工序的集中化，自動報警，自動補償，自動監(jiān)控的功能。機械制造業(yè)的快速發(fā)

7、展。企業(yè)急需大量掌握以數(shù)控加工技術為代表的先進制造技術方面的人才培養(yǎng)模式的構建是人才培養(yǎng)工作的基礎。文章以企業(yè)需求為目標。初步構建了數(shù)控加工技術專業(yè)人才。20世紀80年代引進的數(shù)控機床已進入故障高發(fā)期，發(fā)生故障后系統(tǒng)備件更換困難，利用西門子802ce對數(shù)控系統(tǒng)進行改造，使數(shù)控設備得以重新使用，投資少，且提高了效率，效果良好。 關鍵詞：改造；數(shù)控車床；質量控制;數(shù)控加工;西門子802ce  畢 業(yè) 論 文 評 語 建議評定等級： 指導老師簽字： 年 月 日

8、 評 閱 老 師 評 語 評閱老師簽字： 年 月 日 答 辯 小 組 意 見 畢業(yè)答辯成績： 簽字： 年 月 日 注：此表一式二份，與學籍表一起進入學員畢業(yè)檔案 - 40 - 目 錄 前言 2 第一章 零件造型及工程圖 3 1.1 圓錐螺紋配合球面軸Pro/E造型設計的具體步驟 3 1.2 利用Pro/E制造的工程圖 8 1.3 工程圖尺寸標準 10

9、 第二章 數(shù)控加工工藝 11 2.1 零件圖紙及加工方案的工藝分析 11 2.1.1 加工工藝分析 11 2.1.2 工序的劃分原則 13 2.2 削刀具及切削用量的選擇 15 2.2.1 常見的車刀種類和用途 15 2.2.2 切削用量的確定 16 2.2.3 進給路線的選擇 16 2.3 數(shù)控車削加工中對刀點、換刀點的確定 17 2.4 數(shù)控加工技術卡片 18 2.5 金屬切削的基本規(guī)則 19 2.6 數(shù)控加工的特點及內(nèi)容 20 第三章 數(shù)控加工及仿真 21 3.1 零件的編程 21 3.2 球面軸的加工工藝 23

10、 3.3 仿真模擬加工 27 3.4 產(chǎn)品的質量分析 31 3.5 零件實體照片 32 后記 33 參考文獻 34 致謝 35 前 言 隨著人民生活水平的不斷提高，對物質的需求的多樣化越來越高，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快。傳統(tǒng)的機械制造工業(yè)已經(jīng)不能夠滿足多品種、小批量的自動化，人們迫切需要一種靈活的、通用的、而且能夠適應產(chǎn)品頻繁變化的柔性化機床。在現(xiàn)代社會主義市場經(jīng)濟和現(xiàn)代加工技術的迅速發(fā)展，社會及企業(yè)對技能人才的知識與技能結構提出了更新、更高的要求，其數(shù)控設備也有了很大的進步。在這種背景下，數(shù)控機床便應運而生，給機械制造工作者帶來了新的曙光；為單件、小批量生產(chǎn)

11、的精密復雜零件提供了自動化加工的新手段。 根據(jù)國家標準GB/T8219—1997應用數(shù)字信號來實現(xiàn)控制的裝置叫數(shù)字控制，簡稱數(shù)控。自1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，它為社會奠定了基礎。經(jīng)過六年后的研究，即在1952年在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。問世后，數(shù)控系統(tǒng)不斷的革新，經(jīng)過兩個階段的六代的發(fā)展，逐步實現(xiàn)了數(shù)控的各種優(yōu)越的特點。數(shù)控加工的特點：能加工輪廓形狀特別復雜零件，能加工超精度零件，減輕勞動強度，較大的提高生產(chǎn)效率等。 在本次設計編寫過程中，秉著以實際操作經(jīng)驗與理論相結合的原則，充分簡述數(shù)控車削零件的加工工藝，參數(shù)計算，規(guī)程制定，加工操作和質量分析等。 本次設計的內(nèi)容工四章

12、，在設計過程中運用了Pro/Engineer2001、AutoCAD、上海宇龍仿真等軟件還結合了《數(shù)控加工工藝》、《車工工藝學》、《數(shù)控機床編程與操作》、《現(xiàn)代工程圖學》、《金屬材料與熱處理》、《公差與配合》等多方面的知識，同時也實現(xiàn)了設計與加工在現(xiàn)今社會的廣泛性與實用性。 第一章 零件造型及工程圖 1.1 四孔方形的Pro/E造型設計的具體步驟 設計的完成步驟如下: 通過Pro/e特有的造型特征,按拉伸,旋轉切割等步驟完成.具體步驟如下: 第一步:創(chuàng)建基礎圓柱(拉伸Extude)即毛坯 圖1.1

13、 圖1.2 首先打開Pro/e軟件 / File (文件) / New (新建) / 如圖1.1所示/ Par (零件) / Solid（實體） / 確定 / 如圖1.2所示 / Name（零件名） / Ok（確定） / Menu manager（菜單管理器） / Part (零件) / Feature (特征) / Create (創(chuàng)建) / Solid (實體) / Protrusion (加材料) / / Solid (實體) / Done (完成) / One side (單側) / Done (完成)

14、 / 選擇正確的繪圖平面 / Setup New （新設置） / Okay（正向） / Setup New （新設置） / Default （缺?。?/ Close （ 關閉參照管理器） / 進入草繪平面，畫一個100X00的矩形，如圖1.3所示 / √ / 長度100 / Done （完成） / 輸入深度值13 / √ / 確定 如圖1.4所示 圖1.4 第二步：創(chuàng)建第一個切割實體特征。 首點上表面畫出所需要是的基本尺寸90，再畫倒角在倒圓狐連接左端圖1.5所示/ √ / 回車在拉伸10 如圖1.6 圖1

15、.5 圖1.6 首先Menu manger （菜單管理器）/ Part （零件）/ Feature（特征）/ Create （創(chuàng)建）/ Solid （實體） / / 進入草繪平面， /創(chuàng)造一個矩形/ 修改尺寸/ Done （完成）如圖1.6// Done（完成）/ Setup New （新設/ 進，圖1.7/ √ / 360 / 回車，切入深度5，如圖1.8所示 圖1.7 圖1.8 首先Menu manger （菜單管理器）/ Part （零件）/ Feature（特征）/ Create （創(chuàng)建）/ Solid （實體

16、） / 進入草繪平面，/畫出孔的外輪廓10 √ / 如圖1.9所示，確定 /，回車如圖1.10所示 圖1.9 圖1.10 第五步 確定完成造型設計 圖1.11 1.2利用Pro/E繪制工程圖 本次設計的工程圖借助計算機輔助設計軟件Pro/E中的Drawing(繪圖)模塊利用先前的3D圖形自助生成工程圖,在Pro/E中編輯工程圖。 1、創(chuàng)建新文件 File

17、文件→New(新建)→在New新建對話框中的Type（類型）選項中選擇Drawing（繪圖）→在Name（文件名）中輸入文件名→取消usedefault templane（使用的缺省模塊）→OK（確定） 如圖1.23所示→在出現(xiàn)對話框中Browse（瀏覽）/輸入所創(chuàng)建的3D文件名liuyuzhong22.prt（圓錐螺紋配合球面軸）→Specify templane （指定模塊）→Empty（空）→Orientantion（定位）→選擇橫向→Size（圖紙尺寸）→Standard Size（標準大?。x擇圖紙A3→OK（確定）。如圖1.24所示 圖1.23

18、 圖1.24 2、創(chuàng)建主視圖 View（視圖）→Add View（增加視圖）→General（一般）→Full View（全視圖）→No Xsec（無剖截面）→Scale（比例）→Done（完成）→在繪圖區(qū)的適當位置單擊左鍵→輸入比例值：3，在定位對話框中：Type（類型）選擇Orient By Reference（參考定位）→Reference1（參照1）→在視圖中選擇Top(水平面) →Reference2（參照2）→Right（側面）→OK（確定），生成視圖。 零件圓錐螺紋配合球面軸，為回轉類零件，只需一個主視圖即可以完整的表達，所以再此只需要繪制零

19、件的主視圖。轉成AutoCAD,在CAD面版上進行圖形的修改。 如下圖所示： 1.3 工程圖尺寸標 2、線性尺寸600.45 （GB/T1804-1992） 3、形位公差標準（同軸度） （GB/T4249-1996） 5、圖紙標準：A3 （GB/Y14689-1993） 6、標題欄標準： （GB/Y106091-1989） 7、比例標準：

20、 （GB/Y14690-1993） 8、圖線標準： （GB/Y1750-1998） 9、尺寸標注標準： （GB/Y4458-1984） 10、表面粗糙度標準： （GB/Y131-1993） 11、金屬材料標準：LY12 （GB/T3190-1982） 第二章 數(shù)控加銑工工藝 2.1 零件圖紙及加工方案的工藝分析 2.1.1 加工工藝分析:

21、 零件圖工藝分析：該零件表面由孔、圓弧、倒角、外輪廓及內(nèi)輪廓組成。其中多個直徑尺寸精度和表面粗糙度等要求；尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料45鋼，無熱處理和硬度要求。其加工過程中工出來，不需要在進行其他加工，一次性車削就可以到位。 1、給出編程方便的原則： （1） 標注尺寸換算:圖樣上的尺寸基準與變成所需要的尺寸基準不一致是，應將圖樣上的尺寸基準、尺寸換算為編程坐標系中的尺寸，再進行下一步的數(shù)學處理工作。 （2） 尺寸鏈的計算:在數(shù)控加工中，除了需要準確的得到其變成尺寸外，還需要掌握控制某些重要尺寸的允許變動量。 1）圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，但要求保證

22、零件的精度，故編程時全部取平均值。 2）為便于裝夾，坯件預先用平口鉗夾持下部分上端面也應可加工并允許打中心孔。毛坯選φ100Xφ100X23mm方料。 3） 確定加工順序及進給路線 加工順序按由粗到精、由外到內(nèi)。 2、工序： （1） 備料100X100X23。 （2） 用精平口鉗裝夾。 （3） 首先鉆孔4XR10.在鉆個中心孔 （4） 先粗車外輪廓2XC5.2XR10。90X90 （5） 在粗車內(nèi)輪廓60X60、4XR10 （6） 精車內(nèi)外輪廓 4、工藝分析： 方案一的優(yōu)點：工序明確，能夠保證各個表面的精度要求，是一種很常用的加工方案，也是一種合

23、理的方案其主要是軸類零件和套類零件，加工過程中不分開來做，而是采用配合形式進行加工。 方案二的優(yōu)點：既減少裝夾又減少時間，容易夾壞工件。加工調頭找正較麻煩。如果螺紋不加工就直接調頭，這樣的話加工的方案是錯的，所以要在一次裝夾中把螺紋加工好，這樣既保證了零件的同軸度又可以為第二套工序做準備，加工球面采用螺紋圓錐配合后在加工。 總結：經(jīng)方案一和方案二比較，我選擇了方案一進行加工我個人的零件。 2.1.2 工序的劃分原則 可采用兩種不同的原則，即工序集中原則和工序分散原則。 1、工序集中的特點是： （1）、有利于采用高效的專用設備和數(shù)控機床，可成倍提高勞動生產(chǎn)率。 （2）、減少了工件

24、裝夾次數(shù)，不僅保證了各加工表面間的相互位置精度，減少夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時間，縮短了工藝路線，簡化了生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。 （3）、減少了設備數(shù)目，相應減少了操作工人和生產(chǎn)面積。 （4）、減少了工件安裝次數(shù)，縮短了輔助時間，容易保證加工表面的相應位置精度。 （5）、專用設備和工藝裝備較復雜，生產(chǎn)準備和投資都都比較大，轉換新產(chǎn)品比較困難。 2、工序分散原則的優(yōu)點是： （1）、設備與工藝裝備比較簡單，調整和維修方便，操作簡單，生產(chǎn)工人便于掌，容易適應產(chǎn)品的變換。 （2）、有利于選擇最合理的切削用量，減少機動時間。 （3）、工藝路線較長，設備數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。 方

25、案一，采用工序集中原則。 優(yōu)點：1）提高生產(chǎn)效率。 2）減少工序數(shù)目，縮短工序路線。 3）減少工件裝夾的次數(shù)，而且減少了夾具數(shù)量和裝夾工件的輔助時間。 缺點：1）工藝裝夾投資大。 2）調整維修比較麻煩。 3）不利于轉產(chǎn)。 方案二，采用工序分散原則。 優(yōu)點：工件裝備結構簡單，調整和維修方便，操作簡單，轉產(chǎn)容易。 缺點：工藝路線較長，所需設備較多。 總結：經(jīng)方案一和方案二比較，所以我采用工序集中原則加工此次的零件 3、具體零件的工序劃分。 方案一 按每一次換刀作為一工序劃分。 第一工序：1）車端面（一工步） 2）粗車M30x3-6g的外圓（二工步） 3）粗車圓錐

26、（三工步） 4）粗車外圓（四工步） 5）粗車臺階（五工步）。 第二工序：1）車端面（一工步） 2）精車M30x3-6g的外圓（二工步） 3）精車圓錐（三工步） 4）精車外圓（四工步） 5）精車臺階（五工步）。 第三工序：切槽。 第四工序：Ф48倒角C1。 第五工序：車左前半段R15的圓弧 第六工序：車圓弧左端的退刀槽 第七工序：1）車左后半段R15的圓弧（一工步） 2）精車R15的圓?。ㄈげ剑? 3）Ф48倒角C1（三工步）。 方案二 按粗精車作為工序劃分。 第一工序：車端面。 第二工序：粗車M30x3-6g 的外圓。 第三工序：粗車圓錐。 第四工序

27、：車外圓。 第五工序：車R15的圓弧。 第六工序：切退刀槽 第七工序：倒角C1 方案一的優(yōu)點：常規(guī)，通用，優(yōu)先。工序集中，工步較細。并且以換刀作為一個工序，很方便。 方案二缺點：不常用，工序工步很簡單。 總結：經(jīng)上述所分析，本次我加工工件采用第一種方案，工序集中的原則。 加工路線： 首先倒角C2→粗車外圓到Ф30→車削外圓臺階到Ф36.17→車圓錐到Ф40→車外圓Ф40→車臺階到Ф48→車削外圓Ф48→單邊倒角為1mm→切螺紋退刀槽→車螺紋的倒角C2→車削螺紋M30X3-6g。 2.2 切削刀具及切削用量的選擇 2.2.1刀種類和用途 現(xiàn)代機械制造中，絕大多數(shù)的

28、零件制造都選擇切削加工的方式，因此金屬切削刀具是確保零件的精度和表面質量的關系因素，零件要達到較高的加工精度，切削刀具用量和刀具的選用也要根據(jù)刀具材料，切削力，切削熱及切削溫度對刀具磨損來選擇。車刀的簡介和用途： 1、 車刀是金屬切削加工應用最廣泛的刀具，它可以在各種車床上完成工件的外圓、端面、切槽、或切斷以及車孔和螺紋等加工工藝，因此車刀和形狀，結構尺寸等方面也就各不相同。車刀按用途不同可分為外圓車刀，端面車刀，切孔刀，切斷刀及螺紋車刀等。車刀按切削部分材料不同，可以分為高速剛車刀，硬質合金車刀，陶瓷車刀等，本次設計采用的車刀有外圓車刀，切斷刀，螺紋車刀。 2、 任何車刀都是由刀頭（刀片

29、）和刀體兩部分組成的。刀頭擔負切削工作又叫切削部分，刀體用來裝夾車刀。刀頭是由若干刀面和切削刃組成。有以下幾個： 〈1〉前刀面 刀具上切削流過的表面 〈2〉后刀面 分主后刀面和副后刀面。與工件上過渡表面相對的刀面稱為后刀面；與工件上已加工表面相對的刀具為副后刀面。 〈3〉切削刃 前刀面和主后刀面的相對部分。 〈4〉副切削刃 前刀面和副后刀面的相交部分。 〈5〉刀尖 主切削刃和副切削刃的聯(lián)結部分。 〈6〉修光刃 副切削刃到尖處一小斷平直的切削刃。 〈7〉前角 前刀面和

30、基面間的夾角。 〈8〉后角 后刀面和切削平面間的夾角。 〈9〉主后角 在副截面內(nèi)測量的是副后面。 〈10〉主偏角 主切削刃在基面上的投影與進給方向間的夾角 〈11〉副偏角 主切削刃在基面上的投影與背離進給方向間的夾角。 〈12〉刃傾角 主切削刃與基面間的夾角。 〈13〉楔角 在主截面內(nèi)前刀面與后刀面間的夾角。 〈14〉刀尖角 主切削刃和副切削刃在基面上的投影間的夾角。 下圖是一把普通車刀的結構圖： 1前刀面 2副刀刃 3刀尖 4

31、副后刀面 5主刀刃 6主后刀面 2.2.2切削用量的確定 1、切削用量包括切削深度（被吃刀量）、主軸轉速（切削速度）、進給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應編入程序單內(nèi)。 2、合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削用量手則，并結合經(jīng)驗而定。 （1）切削深度αp(mm)或被吃刀量 主要根據(jù)機床、夾具、刀具和工件的鋼度來決定。在鋼度允許的情況下，應以最少的進給次數(shù)切除加工余量，最好一次切凈余量，以便提高生產(chǎn)效率。在數(shù)控機床上，精加工余量可小于普通機床，一般取0.

32、5～0.8mm。 （2）主軸轉速n（r/min） 主要根據(jù)允許的切削速度選取。 （3）進給量f或進給速度 它是數(shù)控加工切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。 本次設計采用粗車轉速為600r/min，進給速度為50mm/min,精車轉速為1000r/min,進給速度為25mm/min精車余量為0.5mm，外圓加工Ra1.6，其余為Ra3.2。車槽轉速為320r/min，進給速度為30mm/min，螺紋車削轉速為400r/min。 2.2.3進給路線的選擇 1、進給路線是指數(shù)控加工過程中刀具刀位點相對于零件運動的軌跡。加工路線的

33、合理選擇非常重要，因為它與零件的加工精度和表面質量密切相關。進給路線不但包括加工工藝內(nèi)容，也反映出各工步順序。進給路線是編寫程序的依據(jù)之一，因此，在確定進給路線時最好畫一張工序簡圖，將已經(jīng)擬定出的進給路線畫上去（包括進退路線），這樣可帶來不少方便。 確定加工路線的原則主要有以下幾點： （1）加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率較低。 （2）使數(shù)值計算簡便，以減少編程工作量。 （3）應使加工路線最短，這樣既減少程序段，又可以減少空刀時間。 2.3 數(shù)控車削加工中對刀點、換刀點的確定 1.對刀點 對刀點是指在數(shù)控車床上加工零件時,刀具相對于零件運動的起點.由于程序從該

34、點開始執(zhí)行,所以對刀點稱為“程序起點”或“起刀點”.對刀點可選在零件上,也可選在對刀點零件外面(如選在夾具上或機床上),但必須與零件的定位基準有一定的尺寸關系.為了提高加工精度,對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上. 其選擇原則如下： 1）找正容易。 2）編程方便。 3）對刀誤差小。 4）加工時檢查方便、可靠。 對刀時應使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，是指刀具的定位基準點。對于各種立銑刀，一般取刀具軸線與刀具底端面的交點；對于車刀，取為刀尖；鉆頭則取為鉆尖。 2.換刀點 換刀點是指刀架轉位換刀的位置.換刀點應設在零件或夾具的外部,以刀架轉位時不碰零件及其他部件為準。

35、換刀點是為加工中心、數(shù)控車床等多刀加工的機床編程而設置的，因為這些機床在加工過程中間要自動換刀。為防止換刀時碰傷零件或夾具，換刀點常常設置在被加工零件的外面，并要有一定的安全量。 3.刀位點 刀位點是指在加工程序的編程中,用以表示刀具位置的點,每把刀的刀位點在整個加工中只能有一個位置。 車刀的選用需要根據(jù)加工零件的需要以及結合各種車刀的用途來選擇。 2.4 數(shù)控加工技術卡片 1、數(shù)控加工工藝技術文件的編寫 數(shù)控加工工藝文件既是數(shù)控加工、產(chǎn)品驗收的依據(jù)，又是操作者應遵守、執(zhí)行的規(guī)程，同時還為重復加工積累必要的工藝資料。 該文件主要包括數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡、零件加工程序單等

36、。 數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工工序卡是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員進行數(shù)控加工的指導性文件。數(shù)控加工工序卡包括：工序順序、工序內(nèi)容、各工序使用的刀具和切削用量。 數(shù)控加工工藝卡片 單位名稱 湖南科技大學 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 材料 零件圖號 數(shù)控車工工藝分析實例 工藝品 45#鋼 01 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 001 LYZ11 三爪卡盤 CKA6140 數(shù)控中心 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉速 進給量 被吃刀量 備注 1 粗車外圓 T1 600 0.3 2 2 外圓精

37、車刀 T2 1000 0.1 0.5 3 切槽刀 T3 320 0.1 4 外三角螺紋刀 T4 400 編制 審核 批準 日期 共1頁 第1頁 2、刀具卡 數(shù)控加工對刀具的要求十分嚴格，一般應在機外對刀儀上調整好刀具位置和長度。刀具卡主要反映刀具編號、刀具名稱、刀具數(shù)量、刀具規(guī)格等內(nèi)容。 數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 01 序號 刀具號 刀具名稱 刀具材料 數(shù)量 加工表面 刀尖半徑R(mm) 刀尖方位 備注 1 T1D1 外圓車刀

38、 硬質合金 1 粗車輪廓 0.8 右偏刀90 2 T2D1 外圓精車刀 硬質合金 1 精車輪廓 0.8 右偏刀　35 3 T3D1 切槽刀 硬質合金 1 車削溝槽 0 4mm 4 T4D1 外三角螺紋刀 硬質合金 1 車削外螺紋 0.2 60 編制 審核 批準 共1頁 第1頁 2.5 金屬切削的基本規(guī)則 1、在金屬切削過程中，會出現(xiàn)一系列的物理現(xiàn)象，如切削變形，切削力，切削熱，刀具磨損以及加工表面質量等，它們都是切削形成過程為基礎的，而生產(chǎn)實際中出現(xiàn)的積削瘤，切削等問題，又都同切

39、削過程中的變化規(guī)則有關。 切削時，在刀具切削刃的切削和前刀面的推擠作用下，使被切削的金屬層產(chǎn)生變形，剪切滑移而變成切削，這個過程稱為切削過程。 刀具材料，切削力，切削液以及切削溫度對刀具磨損的影響 2、刀具磨損后對工件的加工精度和產(chǎn)品質量會帶來影響，還將造成生產(chǎn)率及加工成本帶來的負面影響。因此必須分析刀具磨損的原因，設法減少刀具的磨損。 刀具磨損是根據(jù)機械摩擦和熱效應兩方面作用造成的，因此影響刀具磨損的因素基本上跟產(chǎn)生切削溫度的因素有關。 （1） 切削用量 切削用量增大，切削溫度升高，其中切削深度的影響最大，進給量次長，切削深度也有影響。 （2） 切削液 切削液能吸收并帶走切

40、削區(qū)的大部分熱，改善散熱條件，降低刀具和工件的溫度，從而延長了刀具使用壽命。 （3） 工件材料 工件材料是通過其強度，硬度和導熱系數(shù)性能不同而影響切削溫度的。切削強度和硬度較高，加劇刀具的磨損。 2.6 數(shù)控加工的特點及內(nèi)容 數(shù)控機床加工與普通機床加工從宏觀上看沒有本質的區(qū)別,但數(shù)控機床具有高精度、高速度、復合化、柔性化、多功能化、智能化等一系列特征，因此必然在加工使用中表現(xiàn)出一些新的特點。與普通機床秒個度年個 的特點大致歸結為如下特點： 1) 加工精度高。 2) 生產(chǎn)效率高。 3) 柔性好。 4) 勞動強度低。 5) 能加工復雜型面。 6) 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。 工

41、藝規(guī)程是人工在加工時的指導性文件，數(shù)控車床加工的程序是數(shù)控車床的指導性文件。數(shù)控車床受控于程序指令，加工的全過程都是按程序指令自動進行的，因此數(shù)控車床加工程序與普通車床工藝規(guī)程有較大區(qū)別，涉及的內(nèi)容也較廣。由于本次我們加工的零件有圓弧，而圓弧在普通車床上比較難加工，而在數(shù)控車床上句相對容易加工，且加工出的表面粗糙度極佳。 第三章 數(shù)控銑加工及仿真 3.1 零件的編程 1、坐標系統(tǒng) （1）機床坐標軸 數(shù)控機床是以機床主軸線方向為Z軸方向，刀具遠離工件的方向為Z軸的正方向。 （2）加工原點 本系統(tǒng)定義為加工程序運行的起始位置為加工圓點，既參考點。 （3）工件原點和工件坐標系

42、 零件圖樣給出以后，首先應找出圖樣上的設計基準點。其它各項尺寸均是以基準進行標注的。該基準點稱為工件原點。以工件原點為坐標原點建立一個Z軸與X軸的直角坐標系，稱為工件坐標系。 2、部分指令參考如下： G00 快速點定位 G01 直線插補 G02 順時針圓弧插補 G03 逆時針圓弧插補 G04 暫停時間（s） LCYC95

43、 輪廓粗加工循環(huán) LCYC97 螺紋切削循環(huán) LCYC93 切槽加工循環(huán) M05 主軸停止 M17 返回主程序 M06 換刀 M30 程序段結束并返回到起始段 3、本次設計的零件的程序采用手工編程，數(shù)控銑中心，所編的加工程序如下： 工序一：先鉆孔。 O0001

44、 程序名 G90G55G43H02Z100. G28Z0 T02M06 M03S600 X0.Y0. Z20. G83Z-5.R3.Q5.F60 X35.Y35.Z-12. X35.Y-35. Y-35.X-35. Y35.X-35. G80 M05 G91G28Z0 工序二 銑外輪廓 T01M06 G54G90G40G49G17 M03S600 X0.Y0. Z10. G00X14.Y-60. G1Z0 #1=5. WHILE[#1LE10.]DO1 G01Z-#1 G41G01X0Y-45.D01F100 X-40.

45、 X-45.Y-40. Y35. G02X-35.Y45.R10. G01X40. X45.Y40. Y-35. G02X35.Y-45.R10. G01X0. G40G01X-14.Y-60. G0X14. #1=#1+5. END1 G00Z10. X0Y-20. G01Z0 M98P010002 G01Z20. G49 G91G28Z0. M05 工序三 銑內(nèi)輪廓 O0002 G90G00X0Y0 Z10. G83Z-5.R3.Q0.3F60 G80 G01Z-5. Y20. G42G01X16.D01 Y-24.

46、 X-16. Y25. X23. Y-25. X-23. Y25. X0.Y30. X20. G02X30.Y20.R10. G01Y-20. G02X20.Y-30.R10. G01X-20. G02X-30.Y-20.R10. G01Y20. G02X-20.Y30.R10. G01X0. G40Y20. G00Z0. M99 3.2球面軸的加工工藝 1、機床選擇。 在數(shù)控機床上加工零件時，一般有2種情況，第一種情況：有零件圖和毛坯，要選擇適合加工該零件的數(shù)控機床。第二種情況：已有了數(shù)控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。無論哪種情況。

47、考慮的因素主要有，零件的材料和零件的輪廓形狀復雜程度，尺寸大小，加工精度，零件數(shù)量，熱處理要求等。概括起來有3種：（1）證加工零件的技術要求，加工出合格的產(chǎn)品。 （2）提高生產(chǎn)率。 （3）降低生產(chǎn)成本。 2、數(shù)控加工工藝卡片 數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件 名稱 零件圖號 01 序號 刀具號 刀具名稱 數(shù)量 加工 表面 刀尖半徑R（mm） 刀尖方位T 備注 1 T1D1 外圓粗車刀 2 外圓 0.2 90 2 T2D1 外圓精車刀 2 外圓 35 3 T3D1 切槽刀 2 溝槽 4mm

48、 4 T4D1 外三角螺紋車刀 1 外圓 60 編制 審核 批準 共1頁 第1頁 數(shù)控加工工序卡一 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 數(shù)控車工工藝分析實例 工藝品 01 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 001 LYZ12 三爪自定心卡盤 SINUMERIK 802S T 數(shù)控中心 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格R(mm) 主軸轉速n(r/min) 進給量f(mm/r) 吃刀量(mm) 備注 1 平端面 T1D1 2 600 0.3 2 粗車外輪廓

49、 T1D1 2 600 0.2 1.5 3 精車外輪廓 T2D1 1000 0.1 4 切槽 T3D1 320 0.15 5 車螺紋 T4D1 400 編制 審核 批準 日期 共一頁 第一頁 數(shù)控加工工序卡二 1 平端面 T1D1 600 0.3 2 粗車圓弧 T1D1 600 0.2 1.5 3 切槽 T3D1 320 0.2 4 粗車圓弧 T1D1 600 0.2 5 精車圓弧 T

50、2D1 800 0.1 編制 審核 批準 日期 共一頁 第一頁 3、工藝分析 （1）平端面，粗車R15的圓弧。長15mm。 （2）切槽5mm。 （3）粗車R15的圓弧，長12mm。 （4）精車R15的圓弧。 （5）倒角C1。 4、加工程序編制（本程序只可用于參考） LYZ12 主程序 G90G95G23 絕對編程、每轉進給、直徑編程 M03S600T1D1 主軸正轉轉速600r/min調用1號刀粗車 G00X52Z2

51、 快速定位 G01X-0.1F0.2 平端面 G00X52Z3 快速退刀 _CNAME=”L11” 調用子程序 R105=9 縱向外部綜合加工 R106=0.5 精加工余量 R108=3 切入深度3mm R109=0 始點偏移 R110=1 退刀深度1mm R111=0.2 粗車進給倍率0.2r/mi

52、n R112=0.1 精車進給倍率0.1r/min LCYC95 輪廓粗加工循環(huán) G00X100Z100 快速退刀 M06T3D1S320 換3號刀切槽轉速為320r/min G00X50Z-31.18 快速定位 G01X20 切槽至直徑Φ20mm X31 X軸退刀 Z-30.18 定位到槽的右端 G01X20

53、 切槽至直徑Φ20mm G00X100 X軸快速退刀 Z100 Z軸快速退刀 M06T2D1S1000 換2號刀尖刀 G00X0Z1 快速定位 G01Z0 Z軸慢速移動 G03X18Z-27CR=15 車圓弧 G01Z-29 車外圓 X45.985Z-32 走斜線 X47.985Z-33

54、 倒角1mm G00X100Z100 快速退刀 M05 主軸停止 M30 程序結束并返回程序頭 L11 子程序名 G00X0Z1 快速定位 G01Z0 Z軸慢速移動 G03X30Z-15CR=15 車圓弧 G01Z-31.18 車圓柱面 X45.985 車臺階 X47.985

55、Z-32.18 倒角1mm M17 返回主程序 3.3 仿真模擬加工 雙擊西門子系統(tǒng)型仿真系統(tǒng)：進入西門子系統(tǒng)型仿真加工界面→ 寫比例，考慮圖形大小，選取放大比例值：5→確定→將程序單步運行；仿真模擬加工成功。如圖3.1所示： 1、機床的選擇 圖3.1 （1）、按下急停按鈕和復位按鈕，使機床能夠正常運行。 機床的回參考點 2、檢查急停按鈕是否是松開狀態(tài)，若未松開，點擊急停按鈕將其松開。檢查操作板上的回零指示燈是否以亮，若已經(jīng)亮，則已進入回零模式；若

56、指示燈不亮，則點擊“”按鈕，使其變亮，轉如回零模式。在回零模式下，點擊控制面板上的按鈕，此時X軸將會回零，CRT上的X坐標變?yōu)椤?.000”，同樣再點擊按鈕，可以將Z軸回零。此時CRT界面如3.2所示： 圖3.2 3、定義零件毛坯 點擊菜單里的“零件”，選擇“定義毛坯”，在出現(xiàn)的對話框（如圖3.3所示）中改寫零件尺寸為直徑50mm,長為96mm,名字為缺省值“毛坯1”然后按確定按鈕。 圖3.5 圖3.3 圖3.4 4、 安裝零件 點擊菜單里的“零件”，選擇“放置

57、零件”，在出現(xiàn)的對話框（如圖3.4所示）中，選取類型為“選擇毛坯”，然后選取“毛坯1”的零件。然后按確定按鈕，此時，界面上出現(xiàn)可以控制零件移動的面板，選擇零件的伸出長度，然后點擊退出按鈕。 5、選擇刀具和對刀 選擇刀具：點擊菜單“機床/選擇刀具”在“選擇車刀”對話框中根據(jù)加工方式選擇所需的刀片（V型刀片）和刀柄（H型刀柄），輸入刀尖半0mm，刀具長度100mm，確定后退出。如圖3.5所示。 圖3.5 對刀：點擊操作面板上的按鈕，切換到手動狀態(tài)，點擊“-x,-z”按鈕不動，使刀具大致移動到可切削零件的位置，點擊操作面板上的按鈕控制零件的轉向，然后點擊“-z”按鈕使所選刀具試切車工件外

58、圓，再沿x軸的正方向退出來，點擊，再點擊菜單“工藝分析/測量”，記下x的值47.364，所得x軸的坐標為-388.684；點擊“-x”按鈕，試切削工件端面，再沿“-x”退出，點擊在參數(shù)偏表的試切直徑里輸入0，得到z軸的坐標為-881.472，其他刀具也是一樣的對刀，如圖3.6所示： 6、導入數(shù)控程序 按功能鍵，在下級子菜單中按軟鍵，在彈出的菜單中選擇“磁盤程序”，在彈出的對話框中選擇LYZ12.txt。如圖3.7所示： 圖3.7 7、檢查運動軌跡 點擊控制面板上的按鈕，切換到自動狀態(tài)，完成數(shù)控程序導入后，把刀具對好后運動軌跡就馬上顯示出來，，即可觀察數(shù)控程序的運行軌跡，此時可

59、通過“視圖”菜單中的動態(tài)旋轉、動態(tài)的放縮、動態(tài)平移等方式對運行軌跡進行全方位的動態(tài)觀察，運行軌跡如圖3.8所示： 圖3.8 8、自動加工 在完成數(shù)控程序的導入、對刀等工作后，可進行自動加工。先將刀架移動到離工件有一定距離（換刀時刀具不會與工件相撞的位置）的地方，在控制面板上點擊按鈕，轉入到自動加工狀態(tài)，點擊按鈕即開始自動加工，加工完畢后得到的零件如圖3.9所示： 圖3.9 3.4 產(chǎn)品的質量分析 工件的質量和產(chǎn)品的裝配與精度有關，而零件的加工質量又是整個產(chǎn)品質量的基礎；零件的加工質量包括精度和表面粗糙度兩個方面的內(nèi)容，在加工過程中，一旦出現(xiàn)產(chǎn)

60、品質量問題，必須分析并找出原因，進一步提出改善措施，以保證加工質量，從本次設計產(chǎn)品的加工來看，影響加工質量的原因主要有以下幾點： （1）刀具刃磨的好壞可以直接影響產(chǎn)品的精度和表面粗糙度，在本次產(chǎn)品的加工中，螺紋車刀兩切削刃磨不是很好，導致螺紋切削排削不是很勝利。所以螺紋的表面不是很光滑。 （2）對刀的精準度會直接影響產(chǎn)品的加工精度，本次設計的產(chǎn)品加工中，由于螺紋刀裝夾刀時，未與工件中心對齊，使本次加工工件的螺紋表面不是很好，出現(xiàn)了振紋。 （3）由于本人對數(shù)控機床的操作還不是很熟悉，加工時對產(chǎn)品的精度有一定的影響，還有待提高。通過本次設計和加工，為我在以后的工作和學習當中提供了有利的經(jīng)驗

61、和教訓。 3.5 零件實體照片 零件裝配后的實體照片：如圖 后 記 時間飛逝，轉瞬即逝。放眼欲穿，已過三年。驀然回首，才發(fā)現(xiàn)數(shù)控這門專業(yè)博大精深。經(jīng)過多次的努力與嘗試，使我基本上掌握了機械專業(yè)相關知識，同時也感到畢業(yè)設計的每一個階段，我都有不同程度的收獲，而且在應用上也有了很明顯的提高。 通過本次產(chǎn)品的設計與加工，同時我也認識到了自己身上的很多不足；本次的畢業(yè)設計說明書中也有好多的知識面沒有考慮到，通過自己的檢查，發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題：1、由于在零件的工程圖繪制中沒有封閉尺寸鏈，所以必須在說明書中對它進行計算，但是此次沒有做到

62、；2、在實際的數(shù)控機床加工操作過程中，我們必須要考慮到刀補值，但是本次說明書中沒有提到；3、精加工球面時，精車余量留得過少，導致球面的表面粗糙度不是很好。4、此次加工球時，用走圓錐的方法去除多余材料，在加工時鐵屑的排屑不是很勝利，所以球的表面不是很光滑。5、在數(shù)控加工中，我們對機床必須要有一定的了解，所以在說明書中要有一張機床調整單，但是本次我卻忽略了。 由于本人還有很多的不足，說明書中可能還有很多需要改進的地方，由于所學知識有限，自己還沒有發(fā)現(xiàn)，望各位專家、指導老師給予指正，學生真心的接受指點，并將及時更正，同時在本次設計中使我為以后的工作得到寶貴經(jīng)驗。

63、 參考文獻 [1] 楊裕根,諸世敏.現(xiàn)代工程圖學[M].北京郵電大學出版社.2008 [2] 唐云歧.公差與配合[S].中國勞動社會出版社.2006 [3] 蘇厚合,黃俊賢.黃圣節(jié).Pro/Engineer2001入門指南[CP].人民郵電出版社.2001 [4] 張夢欣.數(shù)控機床編程與操作[M].中國勞動社會保障出版社.2006 [5] 張夢欣.車工工藝[M].中國勞動社會保障出版社.2008 [6] 唐云歧.金屬材料與熱處理[M].中國勞動社會保障出版社.2008 [7] 張夢欣.數(shù)控加工工藝學[M].中國勞動社會保障出版社.2008 [8] 黃俊賢.機械制圖[M

64、].中國勞動社會保障出版社.2005 致 謝 感謝我的導師劉藝群、劉志勇老師，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；是你們給予了我們更多的知識，在兩位老師的帶領下認真地完成了本次設計說明書；在你們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 感謝我的班主任老師，教我做人的道理，使我學會怎樣去面對每件事，并如何的解決，感謝他們的用心指導。而你開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的家庭。 感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，沒有發(fā)生進學校前所擔心的任何不開心的事情。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！