毕业设计数控车床零件加工.docx
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毕业设计数控车床零件加工
永州职业技术学院
数控车床零件加工
毕业设计(论文)
学生姓名:
赵孝亲
系部:
机械工程系
专业:
机电一体化
指导老师:
何玉山
2010年12月30日
永州职业技术学院
毕业设计任务书
一、课件名称:
数控车床零件加工
二、毕业设计(论文)主要内容:
1、零件的工艺(零件的工艺分析、工艺路线的确定)
2、编程
3、刀具的选择
4、零件的三维造型
三、计划进度
12月20——23号熟悉课题,调查了解,搜集资料,定设计题目
12月24——26号工艺设计及草算有关工艺参数
12月27——31号编写或生成NC代码程序并调试
1月1——3号数控加工
1月4——8号整理资料,编写《毕业设计(论文)说明书》
1月9号整理打印资料做好笔记,形式审查,准备答辩
1月10号答辩
四、毕业设计(论文)结束应提交的材料
1、设计说明书一份
2、零件图一份
摘要
数控车床是一种自动化程度高、结构复杂且又昂贵的先进加工设备,它与普通车床相比具有加工精度高、加工灵活、通用性强、生产效率高、质量稳定等优点,特别适合加工多品种、小批量形状复杂的零件,在企业生产中有着至关重要的地位。
数控技术及数控机床的广泛使用,给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。
数控车床是现代加工车间最重要的装备。
它的发展是信息技术与制造技术结合发展的结果。
现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术,都是建立在数控技术之上的。
掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。
本次对椭圆轴类零件的加工和设计加工路线的设计进行了分析,对零件加工的步骤,工序,工艺都进行了分析和总结。
其主要内容是绘制零件草图、编制加工工序卡、加工程序卡,加工及加工工艺方案:
确定零件加工过程中选择的加工用的刀具、零件的装夹方式、加工及加工顺序、零件加工的走刀路线、并编制零件的加工程序等。
关键词:
车削加工,工艺方案,走刀路线,加工工序,加工程序
前言………………………………………………………………………………..
1零件的工艺性……………………………………………………………………..
1.1零件的草图……………………………………………………………………
1.2零件图样及结构分析…………………………………………………………
1.3基本路线的确定……………………………………………………………………….
2宏程序的应用与说明……………………………………………………………………….
2.1变量…………………………………………………………………………….
2.2运算......................................................................................................................................
2.3控制指令.............................................................................................................................
3编制零件加工程序…………………………………………………………………
4零件的加工……………………………………………………………………………………
4.1夹具的选择………………………………………………………………………………
4.2刀具的选择………………………………………………………………………………
4.3切削用量的确定………………………………………………………………………..
4.4准确加工路线的确定………………………………………………………………….
4.5加工工序卡………………………………………………………………………………
4.6零件加工工艺路线..........................................................................................................
4.7数控加工步骤..................................................
5仿真示意图…………………………………………………………………………………...
5.1工件加工完成示意图………………………………………………………………….
5.2工件完成后测量示意图……………………………………………………………….
6总结……………………………………………………………………………………………
致谢…………………………………………………………………………………
参考文献……………………………………………………………………………
数控车床零件加工
作者:
赵孝亲
指导老师:
何玉山
(机械工程系08级机电一体化专业)
前言
数控车床又称数字控制(Numericalcontrol,简称NC)机床。
它是基于数字控制的,采用了数控技术,是一个装有程序控制系统的机床。
它是由主机、CNC、驱动装置、数控机床的辅助装置、编程机及其他一些附属设备所组成。
数控机床是一门技术非常精密的机器,它具有加工精度高,操作简单等特点,实现阶段最为快捷的领域。
由于新技术、新材料、新工艺不断发展,促进数控事业不断进步,对人的知识、能力、素质的要求也在不断提高。
良好的产品质量需要详细的零件工艺分析和合理的加工路线。
通过我对数控零件的加工的理解和所学的知识,设计了数控零件加工的论文,并以之作为我的毕业论文。
1零件的工艺性分析
1.1零件草图
草图
1.2零件图样及其结构分析
1从零件结构来看,该零件属于典型的手柄类零件,即要满足尺寸精度,几何形状精度,位置精度以及表面粗糙度等技术要求。
零件需加工的部位有端面、外圆柱面、外圆弧面、内孔、内槽、倒角等。
但工件的壁厚,装夹起来不容易变形,相对来说其结构复杂些,很适合数控车床车削加工。
而且零件是由外圆车削和内孔车削两部分加工而成,而外圆车削又含有部分椭圆,因此零件的加工工序应选择两部分加工,而且还要用到宏程序编程。
2从零件的图样极限偏差上来看,各尺寸加工精度要求较高。
其中30的外圆柱、Φ24的内孔是分别要求上偏差为0、下偏差为-0.084与上偏差为+0.084、下偏差为0,其加工难度大,由于粗加工后的圆柱体结构不方便或不能到磨床上去加工,所以需要机床的半精加工和精加工实现其表面质量的要求。
而对于其他的车削加工都比较容易实现;从表面粗糙度上来看,其要求不是很高,不必做太多的考虑。
3从精度上来看,各尺寸加工精度要求高,需仔细对刀和认真调整数控机床。
工件外圆柱面上的R16和椭圆圆弧,其半径都不小,不能用成形车形刀直接切削成形,而应该用圆弧插补程序切削而成。
4此外,零件的轮廓描述,尺寸标注均比较完整,技术要求齐全,比较合格,且有利于定为基准和编程原点的统一,便于编程加工。
1.3基本加工路线的确定
由上所述,应选80XΦ33的圆柱毛坯一个,在学校拥有的资源条件下,用三爪卡盘装夹于数控车床上。
车端面,以其为加工定位基准面,工件轴心线为轴线。
以零件右端面中心为工件坐标系原点,加工步骤如下:
附件:
车端面→倒角→粗车Φ30的外圆柱面至Φ30.5→精车至Φ30→钻内孔→粗镗止口孔至Φ21→粗镗止口孔至Φ23.5→精镗各止口孔至规定尺寸→镗螺纹底孔Φ18.34(镗大0.2mm)→倒两个C1的角→切槽→车螺纹→空刀导入→调头装夹,车端面→用宏程序粗加工椭圆→精加工椭圆→粗车R16的外圆柱面→精车R16的外圆柱面。
其加工的加工表格如下:
工序号
工序内容
1
车左端面,对刀
2
倒角
3
粗、精车Φ30的外圆柱面
4
钻孔
5
粗镗止口孔至Φ21
6
粗镗止口孔至Φ23.5
7
精镗各止口孔至规定尺寸
8
镗螺纹底孔至Φ18.34(镗大0.2mm)
9
倒C1角两个
10
切槽
11
车螺纹
12
空刀导入
13
调头装夹
14
车右端面
15
粗、精车椭圆
16
粗、精车R16的外圆柱面
2宏程序的应用与说明
用户宏程序是利用数控系统提供的变量、数学运算功能、逻辑判断、条件转移等功能编写的加工程序。
用户宏程序的最大优点是:
可以对变量进行运算,使程序应用更加灵活、方便。
用户宏程序常用的有A类和B类,宏指令既可以在主程序体中使用,也可以当作子程序来调用。
由于现在大多都是先进的Fanucoi系统,故下面仅介绍B类宏程序。
2.1变量
1.变量的分类
#0空变量
#1——#3局部变量
#100——#199公共变量(断电,变量初始化为空)
#500——#999公共变量(断电保存)
#1000——系统变量
可以用表达式进行表示,但其表达式必须全部写入[]中。
例:
#3=[#1+#2],当#1=3,#2=7时,#3=10
2.2运算
符号
含义
符号
含义
符号
含义
符号
含义
+
加
SIN
正弦
SQRT
开方
ABS
绝对值
-
减
COS
余弦
ROUND
舍入
LN
自然对数
*
乘
TAN
正切
FIX
上取整
EXP
指数函数
/
除
ATAN
反正切
FUP
下取整
XOR
异或
2.3控制指令
控制指令起到控制程序流向的作用。
控制指令分为无条件转移指令、条件转移指令和循环指令三种
1>无条件转移指令
GOTOn
该指令为无条件转移指令。
当执行该程序时,将无条件的转移到n程序段执行。
例:
GOTO85表示无条件转向执行N85的程序段。
2>条件转移指令条件转移指令一般由条件式和转向目标两部分构成。
①IF[<条件表达式>]GOTOn
例:
IF[aGTb]GOTOc表示如果a>b,那么转向执行Nc程序段。
②运算符由两个英文字母构成,用来判断大、小或相等。
见下表:
运算符
含义
运算符
含义
LE
小于或等于
GE
大于或等于
GT
大于
EQ
等于
LT
小于
NE
不等于
3>循环指令
WHILE[条件表达式]Dom(m=1,2,3)
……
ENDm
当条件满足时,就循环执行WHILE与END之间的程序段m次;当条件不满足时,就执行ENDm的下一个程序段。
3编制零件加工程序
4零件的加工
综上所述,零件选择Φ33X80钢材料的毛坯。
零件图
4.1夹具的选择
1装夹方式的确定
为了便于设计基准与定位基准的重合,减小工序的定位误差,敞开各加工部位,该零件选内孔端面和工件中心轴为定位基准。
因为工件不是很长,且内孔的孔壁比较厚,不容易产生装夹时夹紧变形,故采用机床常用的三爪卡盘夹紧,基本上是可以做这个工件加工时的夹具。
为了加工中对刀和测量的方便,可以设卡盘的一个底座面为基准面。
4.2刀具的选择
根据零件图,加工此零件需要用多把刀具,即:
车外圆60°刀、Φ17.8的钻头、90°的镗刀、內割刀、内螺纹刀。
即:
刀具名称
刀号
刀尖半径(mm)
刀具用途
备注
外圆60°刀
T01
0.4
粗车外圆
Φ20
Φ17.8钻头
T02
钻孔
Φ17.8
90°镗刀
T03
0.4
镗内孔
內割刀
T04
0.4
车内槽
内螺纹刀
T05
0.4
车内螺纹
4.3切削用量的确定
①背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选ap=3mm,精车ap=0.5mm;螺纹粗车时选ap=0.4mm,逐刀减少,精车ap=0.1mm。
②主轴转速的选择车直线和圆弧时,选粗车主轴转速为600r/min,精车为1200r/min,车螺纹600r/min,切槽420r/min。
③进给速度的选择选择粗车、精车每转进给量,再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.2mm/r,精车每转进给量为0.1mm/r,最后根据公式Vf=nf计算粗车、精车进给速度都为120mm/min。
综合前面分析的各项内容,并将其填入数控加工工艺卡片。
此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。
主要内容包括:
工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。
4.4准确加工路线的确定
由于零件相对来说比较复杂,需要加工的部位相对较多,因此需要多把刀具才能车削加工出来。
根据加工顺序和切削加工进给路线的确定原则,对该零件具体加工顺序和进给路线进行确定:
车左端面、车外圆柱面,因为是粗车,所以只要一把外圆车刀,即60°车刀,就可以车削成形;
钻孔,安装一把钻头即可完成。
车止口孔各内孔表面,包括Φ24、Φ20的内孔表面,便于排屑和退刀停车及及时去除内孔内的切屑。
精车各止口孔至规定尺寸。
倒角
车内槽,安排二次退刀。
车内螺纹,粗加工八次,最后空刀导入。
把工件调头,车右端面、外圆柱面(包括椭圆和R16的圆弧)。
4.5零件加工工序卡
零件加工工序卡
数控加工工序卡
零件名称
材料
零件图号
45号钢
工序名称
程序编号
夹具选择
使用设备
Fanuc数控车床
三爪卡盘
工步号
加工内容
加工面
刀具号
刀具
规格
(mm)
主轴
转速
(mm)
进给
量
(mm)
背吃
刀量
(mm)
备注
1
车左端面,
车Φ30的
外圆柱面
端面,圆柱面
T01
R0.4
800
0.1-0.2
0.5
2
钻孔
T02
600
0.1-0.2
Φ17.8
3
车Φ24、
Φ20的内孔
表面
内孔表面
T03
0.2
4
车内槽
内孔表面
T04
420
Φ21
5
车内螺纹
内孔表面
T05
600
0.05
6
车右端面,
椭圆表面,
R16的圆弧表面
端面,圆柱面
T01
0.4
600
0.1-0.2
0.5
4.6零件加工工艺路线
工艺路线
1.夹右端,手动车工件左端面,用Φ17.8mm麻花钻钻孔,孔深30mm。
2.用1号车刀粗、精车Φ30的外圆。
3.用3号镗孔刀粗、精车内孔。
4.用4号内切槽刀加工内螺纹退刀槽。
5.用5号内螺纹车刀加工内螺纹
6.工件调头,夹Φ30外圆刀计算参数R和程序跳转指令车削椭圆曲面。
4.7数控加工步骤
(1)打开机床电源检查CNC以及CRT屏幕显示,如果CRT显示“EMG”报警,松开急停按钮:
按下复位键“RESET”将机床复位:
同时检查润滑系统是否良好、风扇电机是否旋转以及液压系统运行是否良好等。
(2)进行回参考点操作,将带有程序的硬盘插入机床面板插槽,将程序传入数控装置,检验调试程序。
(3)按照装夹方案进行装夹定位,此零件外形规则,采用机用虎钳装夹。
最后用百分表校正。
(4)装刀,即将相应的刀具装入对应的刀位中,然后对刀,建立工件加工坐标系。
(5)回零点,按一下复位键。
开始加工,在加工过程中注重技术的积累,避免因进给过大而导致崩刃或产生废料。
(6)每完成一道工序及时检测尺寸精度,看是否符合零件加工要求,加工完毕后再进行一次全面检测,合格后完成加工。
(7)整理机床,清理切屑,最后将机床回参考点后关闭操作板电源后再关闭总电源。
注意事项:
(1)必须按照数控加工工件安装和零点设定的设计安装工件。
(2)必须应用对刀样板准确校正程序设定的零点。
(3)校正程序设定的零点后,立即将车床的工作台锁紧,禁止此方向在加工中移动。
(4)如果曲线轮廓的表面粗糙度达不到要求,则应立即更换新刀,重新进行数控加工。
5仿真示意图
总结
毕业设计是学生在校学习过程中的一个重要环节。
它体现了我们对所学知识的综合应用,毕业设计说明书是毕业生提交的一份有一定学术价值的科技论文,是对我们学习成果的综合性总结和检阅,是在教师指导下所取得的科技成果的文字记录,也是检验学生掌握知识的程度、分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷,还是对学校人才培养效果的全面检验,是学校教育教学质量评价的重要内容。
在编写毕业设计的过程中,我翻阅了大量的相关资料,对几年来所学专业知识进行了全面系统的分析、整理、总结,这不仅使我们所学的知识得到了巩固和提高,使我们对数控技术的专业知识有了更宽广更深入的了解,增加了对工件设计和数控加工的经验,更重要的是,在此过程中提高了我们自学和查阅资料的能力,锻炼了我们分析和解决问题的能力。
本次毕业设计,在向指导老师请教及他的精心指导过程中,我深刻体会到老师认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论知识水平。
在此期间,我学到的不仅是我们的专业知识,还从中学习了许多待人处事的道理、方法,通过对老师们社会阅历的了解,对我们这些刚刚毕业的学生今后的生活和工作有了很大的帮助。
在设计过程中我们遇到的小困难也是层出不穷,在对这些困难的解决中,同学们共同分析、探讨,无形中,不仅使我们之间的关系更加融洽,更培养了我们的团队合作精神。
通过此次毕业设计,我受益匪浅,这对我以后的工作和生活都有很大的帮助。
赵孝亲
2010.12.31
致谢
本文是我在何老师的精心指导下和大力支持下完成的,这篇设计的每个细节和每个数据,都离不开您的细心指导,而您严谨的治学精神,精益求精的工作作风和宽容的教学态度都深深地感染和激励着我。
并在此同时您还在思想上、学习上给予了我无微不至的关怀,在此向何老师致以诚挚的谢意。
我也要感谢我的母校永州职业技术学院,是她提供了良好的学习环境和生活环境,让我的大学生活更加充实、更加丰富,为我的人生谱写了一段精彩的乐章。
在这里我的各方面素质都得到了进一步的提高。
回想我在永州职业技术学院的两年多的时间里,感谢各位老师对我的栽培,他们不仅在学习方面给了我很大的帮助。
而且他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。
他们循循善诱的教导和不拘一格的思维方式给予我无尽的启迪,这些都将使我终生受益。
同时对于我的父母,是他们给予我走入知识生活的机会,并在我这些年的生活和学习期间,他们在各个方面都无私的给予我支持和帮助。
所以,在此我要向他们表示我最真诚的感谢和祝愿。
借此机会对他们表示深深的感谢,并祝福他们在以后的人生旅途中永远幸福快乐。
我在这里生活和学习了两年多的时间,我们同学、朋友们无论是在学习还是在生活及其它各个方面都给了我很大的帮助和支持。
在毕业设计的编写过程当中,我认真的听取他们的意见,使毕业设计说明书表达更加清晰,内容更加完善。
同时,我还参阅了大量的相关书籍、资料等,在此一并表示感谢!
参考文献
[1]袁锋.《数控车床培训教程》.北京:
机械工业出版社.2004年5月
[2]王志平.《数控编程与操作》.北京:
高等教育出版社.2003年
[3]陈志雄.《数控车床与数控编程技术》.北京:
电子工业出版社.2004年
[4]肖祖正、段绍娥.《AUTOCAD实用教程》.中南大学出版社.2008年5月
[5]徐小国.《机加工实训》.北京理工大学出版社.2006年
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