数控加工工艺毕业设计.docx
- 文档编号:8400148
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:189.34KB
数控加工工艺毕业设计.docx
《数控加工工艺毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数控加工工艺毕业设计.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
数控加工工艺毕业设计
数控加工工艺毕业设计
目录
摘要……………………………………………………………………………2
第一章概述……………………………………………………………………3
1.1数控加工的特点…………………………………………………………3
1.2数控机床…………………………………………………………………3
1.3数控加工…………………………………………………………………4
1.4数控编程系统………………………………………………………………5
1.5CAD/CAM系统………………………………………………………………5
1.6利用CAXA制造工程师CAD/CAM系统进行自动编程的基本步骤……………6
第二章总方案设计与论证………………………………………………9
第三章各组成部分方案设计与计算…………………………………………10
3.1轴类零件加工的特点……………………………………………10
3.2加工工艺分析…………………………………………………10
3.3加工路线…………………………………………………11
3.4选择刀具…………………………………………………12
3.5数控加工工序卡片………………………………………………15
3.6数学计算…………………………………………………16
第四章编制数控加工程序、仿真加工……………………………………17
4.1制定加工程序清单…………………………………………………17
4.2应用宇龙仿真软件仿真加工……………………………………………19
第五章实际操作加工……………………………………………………23
5.1准备机床…………………………………………………………23
5.2准备工件………………………………………………………………23
5.3刀具准备……………………………………………………23
5.4程序准备………………………………………………23
总结………………………………………………………25
致谢……………………………………………………………………………26
参考文献……………………………………………………………………27
摘要
此次设计是基于SEMENS802S的典型零件的编程与加工。
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益,显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用,并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用,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。
数控机床是现代加工车间最重要的装备。
它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)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。
本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。
并利用CAXA制造工程师软件完成零件的三维造型,进行加工轨迹设计,实现加工仿真。
利用SEMENS仿真软件完成仿真加工。
利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程。
关键词:
数控技术;仿真加工;手工编程;自动编程
第一章概述
1.1数控加工的特点
1、提高生产效率;
2、不需熟练的机床操作人员;
3、提高加工精度并且保持加工质量;
4、可以减少工装卡具;
5、可以减少各工序间的周转,原来需要用多道工序完成的工件,数控加工一次装夹完成加工,缩短加工周期,提高生产效率;
6、容易进行加工过程管理;
7、可以减少检查工作量;
8、可以降低废、次品率;
9、便于设计变更,加工设定柔性;
10、容易实现操作过程的自动化,一个人可以操作多台机床;
随着制造设备的数控化率不断提高,数控加工技术在我国得到日益广泛的使用,在模具行业,掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。
数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)系统的质量。
1.2数控机床
20世纪40年代末,美国开始研究数控机床,1952年,美国麻省理工学院(MIT)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床,并于1957年投入使用。
这是制造技术发展过程中的一个重大突破,标志着制造领域中数控加工时代开始。
数控加工是现代制造技术的基础,这一发明对于制造行业而言,具有划时代的意义和深远的影响。
世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。
我国于是1958年开始研制数控机床,成功试制出配有电子数控系统的数控机床,1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。
经过几十年的发展,目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用,在模具制造行业的应用尤为普及。
数控机床种类繁多,模具制造常用数控加工机床有:
数控铣床、数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控磨床和数控车床。
数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成。
控制系统用于数控机床的运算、管理和控制,通过输入介质得到数据,对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用;伺服系统根据控制系统的指令驱动机床,使刀具和零件执行数控代码规定的运动;检测系统则是用来检测机床执行件(工作台、转台、滑板等)的位移和速度变化量,并将检测结果反馈到输入端,与输入指令进行比较,根据其差别调整机床运动;机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置;辅助系统种类繁多,如:
固定循环(能进行重复加工)、自动换刀(可交换指定的刀具)、传动间隙补偿(补偿机械传动系统产生的间隙误差)等等。
1.3数控加工
数控加工是将待加工零件进行数字化表达,数控机床按数字量控制刀具和零件的运动,从而实现零件加工的过程。
被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示,CAM系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹,经过后处理生成加工代码,将加工代码通过传输介质传给数控机床,数控机床按数字量控制刀具运动,完成零件加工。
其过程如下图所示:
【零件信息】→【CAD系统造型】→【CAM系统生成加工代码】→【数控机床】→【零件】
1、零件数据准备:
系统自设计和造型功能或通过数据接口传入CAD数据,如STEP,IGES,SAT,DXF,X-T等;在实际的数控加工中,零件数据不仅仅来自图纸,特别在广泛采用Internet网的今天,零件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。
2、确定粗加工、半精加工和精加工方案。
3、生成各加工步骤的刀具轨迹。
4、刀具轨迹仿真。
5、后期处理输出加工代码。
6、输出数控加工工艺技术文件。
7、传给机床实现加工。
1.4数控编程系统
数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。
数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展,而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展,二者相互依赖。
现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展,而编程方式也越来越丰富。
数控编程可分为机内编程和机外编程。
机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程,机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。
机内编程的方式随机床的不同而异,可以以“手工”的形式分行输入控制代码(手工编程)、交互方式输入控制代码(会话编程)、图形方式输入控制代码(图形编程),甚至可以语音方式输入控制代码(语音编程)或通过高级语言方式输入控制代码(高级语言编程)。
但机内编程一般来说只适用于简单形体,而且效率较低。
机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助APT编程和CAD/CAM编程等方式。
机外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程,相对机内编程来说效率较高,是普遍采用的方式。
随着编程技术的发展,机外编程处理能力不断增强,已可以进行十分复杂形体的灵敏控加工编程。
随着微电子技术和CAD技术的发展,自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。
与以前的语言型自动编程系统相比,CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型,几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便,可以实现设计、制造一体化。
虽然数控编程的方式多种多样,毋庸置疑,目前占主导地位的是采用CAD/CAM数控编程系统进行编程。
1.5CAD/CAM系统
20世纪90年代以前,市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。
90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作,尤其是在以PC机动性平台的软件系统。
其功能已能与国外同类软件相当,并在操作性、本地化服务方面具有优势。
一个好的数控编程系统,已经不是一种仅仅是绘图,做轨迹,出加工代码,他还是一种先进的加工工艺的综合,先进加工经验的记录,继承,和发展。
北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力,推出了CAXA制造工程师数控编程系统。
这套系统集CAD、CAM于一体,功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高,现在已经在全国上千家企业的使用,并受到好评,不但降低了投入成本,而且提高了经济效益。
CAXA制造工程师数编程系统,现正在一个更高的起点上腾飞。
1.6利用CAXA制造工程师CAD/CAM系统进行动编程的基本步骤
CAM系统的编程基本步骤如下:
*理解二维图纸或其它的模型数据
*建立加工模型或通过数据接口读入
*确定加工工艺(装卡、刀具等)
*生成刀具轨迹
*加工仿真
*后期处理生成NC代码
*输出加工代码
现在分别予以说明:
1、加工工艺的确定:
加工工艺的确定目前主要依靠人工进行,其主要内容有:
*核准加工零件的尺寸、公差和精度要求
*确定装夹位置
*选择刀具
*确定加工路线
*选定工艺参数
2、加工模型建立
利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工部位绘制计算机屏幕上。
作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。
加工模型的建立是通过人机交互方式进行的。
被加工零件一般用工程图的形式表达在图纸上,用户可根据图纸建立三维加工模型。
针对这种需求,CAM系统应提供强大几何建模功能,不仅应能生成常用的直线和圆弧,还应提供复杂的样条曲线、组合曲线、各种规则的和不规则的曲面等的造型方法,并提供种过渡、裁剪、几何变换等编辑手段。
被加工零件数据也可能由其他CAD/CAM系统传入,因此CAM系统针对此类需求应提供标准的数据接口,如DXF、IGES、STEP等。
由于分工越来越细,企业之间的协作越来越频繁,这种形式目前越来越普遍。
被加工零件的外形不可能是由测量机测量得到,针对此类的需求,CAM系统应提供读入测量数据的功能,按一定的格式给出的数据,系统自动生成零件的外形曲面。
3、刀具轨迹生成
建立了加工模型后,即可利用CAXA制造工程师系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。
CAXA制造工程师中提供了十余种加工轨迹生成的方法。
用户可以根据所要加工工件的形状特点、不同的工艺要求和精度要求,灵活的选用系统中提供的各种加工方式和加工参数等,方便快速地生成所需要的刀具轨迹即刀具的切削路径。
CAXA制造工程师在研制过程中深入工厂车间并有自己的实验基地,它不仅集成了北航多年科研方面的成果,也集成了工厂中的加工工艺经验,它是二者的完美结合。
在CAXA制造工程师中做刀具轨迹,已经不是一种单纯的数值计算,而是工厂中数控加工经验的生动体现,也是你个人加工经验的积累,它人加工经验的继承,
为满足特殊的工艺需要,CAXA制造工程师能够对已生成的刀具轨迹进行编辑。
CAXA制造工程师还可通过模拟仿真检验生成的刀具轨迹的正确性和是否有过切产生。
并可通过代码较核,用图形方法检验加工代码的正确性。
4、后期G代码生成
在屏幕上用图形形式显示的刀具轨迹要变成可以控制机床的代码,需进行所谓后期处理。
后期处理的目的是形成数控指令文件,也就是平我们经常说的G代码程序或NC程序。
CAXA制造工程师提供的后期处理功能是非常灵活的,它可以通过用户自己修改某些设置而适用各自的机床要求。
用户按机床规定的格式进行定制,即可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。
5、加工代码输出
生成数控指令之后,可通过计算机的标准接口与机床直接连通。
CAXA制造工程师可以提供我们自己开发的通信软件,完成通过计算机的串口或并口与机床连接,将数控加工代码传输到数控机床,控制机床各坐标的伺服系统,驱动机床。
随着我们国家加工制造业的迅猛发展,数控加工技术得到空前广泛的应用,CAXA的CAD/CAM软件得到了日益广泛的普及和应用。
我们相信当你认识了CAXA制造工程师以后,CAXA制造工程师一定会走到你的身边,成为你身边的不可多得的造型能手,忠实可靠的编程高手,数控加工工艺的良师益友。
第二章总体方案设计与论证
此次设计共有1个轴类零件,为期14周。
我根据实际情况分配自己的时间,在时间安排上我基本上是按照老师的要求的进度来进行的,我们开设的课程《数控机床》讲述的是基于SIEMENS802S系统的编程,接到任务书后就着手开始手工编程和去图书馆借阅了相关的参考资料。
在接到任务书(12月25日)开始到——1月20日,调研、收集并消化资料,随后进行了对零件工艺分析以及进一步熟悉此次设计用到的软件;1月21---3月5日,我在寒假里认真地对CAXA制造工程师软件和SIEMENS仿真软件的操作复习演练,完成了1个零件的实体造型和仿真加工,并且对华中数控系统的操作和原理进行了了解,以便进行真实加工。
我们依靠CAXA软件的自动编程功能自动编辑了程序。
3月6日---3月13日我们对前面的自动编辑的程序进行了手动修正,使程序变的简洁明了,从而完成了程序设计。
第三章各组成部分方案设计与计算
3.1轴类零件的加工工艺特点
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:
1、尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。
2、几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。
对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。
3、相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。
通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。
普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~ 0.03mm ,高精度轴(如主轴)通常为0.001~ 0.005mm 。
4、表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
3.2加工工艺分析
1、零件的外部轮廓分析
该加工零件为带球头的轴类零件。
该零件由圆柱、圆锥台、圆弧过渡、螺纹、凹槽、圆弧面等部分构成。
2、粗糙度要求
表面粗糙度和尺寸精度是保证零件表面微观精度的重要要求,也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。
此零件的最高精度要求为3.2um,该零件的精度等级为IT7-IT6。
3.2技术要求
未注倒角为C1
3.3加工路线
3.3.1加工路线
零件左端加工路线如图3-1所示图3-2为零件的右端加工路线;
图3-2零件右端的加工路线
图3-1零件左端加工路线
3.3.2确定加工顺序
工艺顺序的安排原则:
1、先加工外圆,再加工内孔
2、先加工主要表面,再加工次要表面
3、先安排粗加工工序,再安排精加工工
3.3.3确定加工路线
表3-1轴类零件的加工路线
工序
工序名称
工序内容
设备
1
车端面
用三爪卡盘装夹,车右端面
CA6140
2
粗循环车削
车圆锥台及直径为24和16的圆柱并留有一定的精车余量
CA6140
3
精循环车削
车圆锥台及直径为24和16的圆柱并达到尺寸要求
CA6140
4
调头
5
车端面
调头并用三爪卡盘夹住工件,车右端面
CA6140
6
粗循环车削
粗车工件外轮廓,并留有一定的精加工余量
CA6140
7
精循环车削
精车工件外轮廓并达到尺寸要求
CA6140
8
车槽
车削宽度为三的槽
CA6140
9
车螺纹
用60度螺纹刀车螺纹
CA6140
10
去毛刺
用锉刀去毛刺
锉刀
11
检验
检验工件是否合格
3.4选择刀具
1、粗车及平端面选用93°硬质合金右偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉,
副偏角不宜太小,选κ=350。
2、精车选用93°硬质合金右偏刀,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rε=0.15~0.2㎜。
产品名称或代号
轴
零件名称
典型轴
零件图号
324
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
硬质合金93°外圆车刀
1
车端面及粗车轮廓
右偏刀
1
T01
硬质合金93°外圆车刀
1
精车轮廓
右偏刀
2
T02
硬质合金60°外螺纹车刀
1
车螺纹
编制
审核
批准
谭文
共1页
第1页
3.2.4选择切削用量
1、确定背吃刀量
背吃刀量的选择轮廓粗车循环时选ap=3㎜,精车ap=0.25㎜;螺纹粗车时选ap=0.4㎜,逐刀减少,精车ap=0.1㎜。
2、确定进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,其大小直接影响表面粗糙度和车削效率。
进给速度主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
3.确定主轴转速
表3-2
主轴转速的选择车直线和圆弧时选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min,然后利用公式vc=πdn/1000计算主轴转速n.硬质合金外圆车刀切削速度硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量如表3-2
工件材料
车刀刀杆尺寸(mm)(B×H)
工件直径dw(mm)
背吃刀量
≤3
﹥3~5
﹥5~8
﹥8~12
﹥12
进给量f(mm/r)
碳素结构钢、合金结构钢、耐热钢
16X25
20
0.3~0.4
—
—
—
—
40
0.4~0.5
0.3~0.4
60
0.5~0.7
0.4~0.6
0.3~0.5
100
0.6~0.9
0.5~0.7
0.5~0.6
0.4~0.5
—
400
0.8~1.2
0.7~1.0
0.6~0.8
0.5~0.6
—
20X30
25X25
20
0.3~0.4
—
40
0.4~0.5
0.3~0.4
60
0.5~0.7
0.5~0.7
0.4~0.6
100
0.8~1.0
0.7~0.9
0.5~0.7
0.4~0.7
400
1.2~1.4
1.0~1.2
0.8~0.9
0.6~
0.4~0.6
表3-2
3.5数控加工工序卡片
单位名
称
淄博职业学院
零件名称
材料
零件图号
轴
45
A1
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
O0101
三抓卡盘
CKA6130
工步号
工步内容
刀具号
刀具名称
主轴转速(r/min)
进给量(mm/r)
背吃刀量(mm)
量具
1
车右端面
T01
93度外圆车刀
500
0.4
2
粗循环车外圆
T01
93度外圆车刀
500
0.15
1.0
3
精循环车外圆
T01
93度外圆车刀
800
0.15
0.5
4
掉头
5
车右端面
T01
93度外圆车刀
500
0.4
6
粗循环车外圆
T01
93度外圆车刀
500
0.15
1.0
7
精循环车外圆
T01
93度外圆车刀
800
0.15
0.5
8
切凹槽
T01
93度外圆车刀
500
0.15
0.5
9
切螺纹
T04
60度外螺纹刀
500
10
测量
游标卡尺
11
检验
3.6数学处理
根据参考资料,得车削时的切削速度计算公式为:
式中vc──切削速度,m/min;
n──工件或刀具的转速,r/min;
d──工件或刀具选定点的旋转直径,mm。
根据式得n=1000vc/πd==40(r/min)
根据以上确定的数据代入公式得粗加工主轴转速:
n=1000vc/πd=1000X90/3.14X40≈800(r/min)
精加工主轴转速:
n=1000vc/πd=1000X120/3.14X25≈1600(r/min)
进给速度的计算:
根据以上确定的数据代入公式vf=nf得粗加工进给速度:
vf=nf=800X0.4mm/min=320mm/min
精加工进给速度:
vf=nf=1200X0.15mm/min=240mm/min
第四章编制数控加工程序、仿真操作加工
4.1制定加工程序清单
程序清单如下表4-1所示
表4-1加工程序清单
程序
注释
O0101;
程序名
T0101;
换1号刀用1号刀补
S500M03;
G0X35.0Z0;
G1X-1.0F0.4;
X35.0Z3.0;
车端面
G71U1.0R0.5;
粗车外圆
G71P10Q20U0.2W0.05F0.15;
N10G0X11.0;
G42G1Z0;
建立刀补
X14.0Z-7.5;
X16.0;
Z-21.5;
G02X21.0Z-24.0R2.5;
G1X24.0;
Z-30.0;
N20G40X35.0;
取消刀补
S800M03;
G70P10Q20;
G0X50.0Z50.0;
M30;
程序结束
调头
程序
注释
O0102;
程序名
T0101;
换1号刀用1号刀补
S500M03;
G0X35.0Z3.0;
G71U1.0R0.5;
粗循环车削
G71P10Q20U0.2W0.05F0.15;
N10G0X0;
G42G1z0;
建立刀补
G03X13.0Z-2.57R9.5;
G1Z-5.07;
X14
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数控 加工 工艺 毕业设计