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1、南 京 工 程 学 院毕业设计作 者： 系 部： 机械制造系 专 业： 数控技术与机械加工 题 目： 轴套类零件的数控车削加工 指导者： 评阅者： 2012年11月配合件的数控车加工工艺设计与编程摘 要数控技术，是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控是先进制造技术的基础技术。数控加工在现代化生产中显示出很大的优越性。数控加工就是在对工件材料进行加工前，事先在计算机上编写好程序，再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床指令性加工。本次的课题就是以螺纹配合件为例子，先用AutoCAD软件画出三个配合件的直观图,再运用斯沃数控仿真软件,选择FANUC-0i
2、数控系统输入事先编好的程序来进行模拟加工。通过仿真加工，详细描述了螺纹配合件的整个加工过程。其中包括一些加工前准备工作：分析零件的加工工艺；合理确定加工步骤；根据工艺分析和零件的形状特点进行刀具选择、主轴转速和进给速度的确定；最后根据安排的加工步骤和选择的刀具和夹具对零件进行仿真加工。关键词 配合件，编程，工艺，斯沃数控仿真目 录第一章 绪 论11.1 数控加工技术在国内(外)的研究现状综述11.2 本论文设计的内容2第二章 零件数控加工工艺32.1 零件图的工艺分析32.1.1 分析零件图32.1.2 选择设备52.1.3确定零件的定位基准和装夹方式62.2加工路线的工艺分析62.2.1加工
3、路线的确定62.2.2 切削用量的确定72.2.3 刀具的选择8第三章 加工过程工序卡片及程序93.1 工艺文件的填写93.2 配合零件的数控加工编程163.2.1 配合零件2右侧的程序173.2.2 配合零件2左侧的程序183.2.3 配合零件3右侧的程序193.2.4 配合零件3左侧的程序203.2.5 配合零件4左侧的程序213.2.6 配合零件4右侧的程序22第四章 配合零件的数控加工仿真244.1 仿真操作244.1.1 打开仿真软件并选择机床244.1.2 工件的定义和刀具的选择。254.2 刀补修正264.2.1 程序输入及刀具补正系统264.2.2 仿真效果图26第五章 总结与
4、展望285.1总结285.2展望28参考文献29谢辞30第一章 绪 论1.1 数控加工技术在国内(外)的研究现状综述从1952年美国麻省理工学院研发第一台数控机床到现在已有近60年的历史。按照电子器件的发展可分为五个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模IC数控，小型计算机数控，微处理器数控；从体系结构的发展，可分为以硬件及连线组成的硬数控系统、计算机硬件及软件组成的CNC数控系统，后者也称为软数控系统：从伺服及控制的方式可分为步进电机驱动的开环系统和伺服电机驱动的闭环系统。总之，数控技术的发展向着高速化，精密化，高效能化，系列化及复合化方向发展。人类发明了机器，延长和扩展人的手脚功能：当
5、出现数控系统以后，制造厂家逐渐希望数控系统能部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进数控系统， 同时也希望系统具有图形交互、诊断功能等。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造
6、业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，机械加工现代化的重要基础与关键技术。数控机床是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是国防工业现代化的重要战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。1.2 本论
7、文设计的内容本人的设计课题是配合零件的数控加工工艺与编程。本次毕业论文主要包括以下内容：1)零件的加工工艺的分析2)数控加工工序卡片的制定3)零件的数控加工程序编制4)完成程序仿真运行与调试第二章 零件数控加工工艺零件结构工艺性是指在满足使用要求前提下零件加工的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于加工成型并且成本低、效率高。对零件进行结构工艺性分析时要充分反映数控加工的特色，一定要把重点放在零件图纸和毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。2.1 零件图的工艺分析2.1.1 分析零件图 配合零件1这是一个典型的球形工件，这是由一个球体、圆锥体、以及内孔内螺纹等加工内容。按照车削
8、工艺分析要先把球体及圆锥体加工出来，再调头加工内孔内螺纹等。这样一来问题就来了，因为球体是圆的如果按照通常的做法是，调头用三爪卡盘装夹。但三爪卡盘是不能把圆球夹牢的，而且会把球体夹坏。但是如果该工件先做内孔、内螺纹、外圆锥体，然后再调头装夹车削圆球。因为圆锥体同样也是不能装夹牢固的，显然用普通的方法是不能完成该工件的车削。所以需要研制出一套夹具来辅助加工。1. 图纸及加工性能1、首先加工一个锥体底座，这个锥体与数控车床的主轴孔的锥孔是相一致的也就是说只要把锥体底座插入车床主轴孔，就可连成一体传递动力及转矩。具体形状如下图 配合零件2 工件锥体底座的加工工艺：装夹材料，伸出150MM长，一夹一顶
9、。车外圆，车圆弧，车外圆锥，车外圆。然后调头把外圆锥插入车床主轴孔，钻孔，车内孔，再车止口位和轴肩。然后在加工中心钻孔和攻丝。2、加工第二个工件法兰套（90锥形件），这个法兰套带有90的锥孔，具体形状及加工工艺如下图： 配合零件3配合零件3法兰套（90锥形件）的加工工艺：装夹材料，伸出45MM长，车端面。钻中心孔，用22麻花钻钻孔，钻穿，车外圆75长40MM。调头车内孔，再车出内止口位。然后在加工中心钻孔和钻沉孔。用内六角螺丝把第一个工件连接在一齐，然后把外圆锥插入车床主轴孔再车第二件的外圆，槽，和外螺纹。2.1.2 配合零件4根据被加工零件的外形和材料等条件，选用FANUC OI标准（平床身
10、前置12方刀架）数控车床。2.1.3 确定零件的定位基准和装夹方式配合零件2的定位基准和装夹方式。1) 右外轮廓加工定位基准：确定零件轴线和右端面为定位基准；装夹方式：用三爪卡盘夹持。2) 左外轮廓加工定位基准：确定零件轴线和左端面为定位基准；装夹方式：用三爪卡盘夹持。配合零件3的定位基准和装夹方式。1) 右外轮廓加工定位基准：确定零件轴线和右端面为定位基准；装夹方式：用三爪卡盘夹持。2) 左外轮廓加工定位基准：确定零件轴线和左端面为定位基准；装夹方式：用三爪卡盘夹持。配合零件4的定位基准和装夹方式。1) 右外轮廓加工定位基准：确定零件轴线和右端面为定位基准；装夹方式：用三爪卡盘夹持。2) 左
11、外轮廓加工定位基准：确定零件轴线和左端面为定位基准；装夹方式：用三爪卡盘夹持。2.2 加工路线的工艺分析2.2.1 加工路线的确定由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。配合零件2选用选用35菱形外圆车刀，车工件的外轮廓，车右端，车至18mm处。用刀宽为4mm的切槽刀，车槽宽为8mm的槽。用20的钻头，钻20的通孔。用107.78菱形内孔车刀车内圆，车至25.5mm处。配合零件2选用选用35菱形外圆车刀，车工件的外轮廓，车左端，车至10mm处。用107.78菱形
12、内孔车刀车内圆，车至5mm处。配合零件3左侧用10mm的钻头，钻12mm，深17mm的孔。用107.78菱形内圆车刀车内圆，车至15mm处，用刀宽为4mm的内孔切槽刀，车槽宽为4mm的内孔槽。用60的内孔螺纹车刀车大径为16.0mm，螺距为2mm，长度为13mm的螺纹，螺纹切入角度为45。选用35菱形外圆车刀，车工件的外轮廓，车左端，车至15mm处。配合零件3右侧选用35菱形外圆车刀，车工件的外轮廓椭圆面，车右端，车至23.14mm处。配合零件4右侧选用35菱形外圆车刀，车工件的外轮廓，车右端，车至54mm处。用刀宽为4mm的切槽刀，车槽宽分别为4mm、5mm的槽。用60的螺纹车刀车深2.6m
13、m，螺距为2mm，长度为12mm，直径16mm的螺纹，螺纹切入角度为45配合零件1左侧选用35菱形外圆车刀，车工件的外轮廓椭圆面，车右端，车至35mm处。2.2.2 切削用量的确定1)配合零件2右侧钻孔时，主轴转速n=600r/min,进给速度f=0.1mm/r。粗车内轮廓时，主轴转速n=800r/min,背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r，精车内轮廓时，主轴转速n=1000r/min,进给速度f=0.1mm/r 。粗车外轮廓时，主轴转速n=800r/min, 背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r。精车时，主轴转速n=1000r/min，进给速度f=0.1mm/r。切
14、外槽时，主轴转速n=600r/min，进给速度f=0.15mm/r。2)配合零件2右侧粗车内轮廓时，主轴转速n=800r/min,背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r，精车内轮廓时，主轴转速n=1000r/min,进给速度f=0.1mm/r 。粗车外轮廓时，主轴转速n=800r/min, 背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r。精车时，主轴转速n=1000r/min，进给速度f=0.1mm/r。3)配合零件3左侧钻孔时，主轴转速n=600r/min,进给速度f=0.1mm/r。粗车内轮廓时，主轴转速n=800r/min,背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r，精
15、车内轮廓时，主轴转速n=1000r/min,进给速度f=0.1mm/r 。切内槽时，主轴转速n=600r/min,进给速度f=0.15m/r。车内螺纹时，主轴转速n=600r/min,进给速度f=0.15m/r。粗车外轮廓时，主轴转速n=800r/min, 背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r。精车时，主轴转速n=1000r/min，进给速度f=0.1mm/r。4) 配合零件3右侧粗车外轮廓时，主轴转速n=800r/min,背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r；精车时，主轴转速n=1000r/min，进给速度f=0.1mm/r。5)配合零件4右侧粗车外轮廓时，主轴转速n
16、=800r/min,背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r；精车时，主轴转速n=1000r/min，进给速度f=0.1mm/r。切外槽时，主轴转速n=600r/min，进给速度f=0.15mm/r。车螺纹时，主轴转速n=600r/min，进给速度f=0.15mm/r。6) 配合零件4左侧粗车外轮廓时，主轴转速n=800r/min,背吃刀量ap=2mm，进给速度f=0.3mm/r；精车时，主轴转速n=1000r/min，进给速度f=0.1mm/r。2.2.3 刀具的选择配合零件1的刀具选择。1)粗精车选用硬质合金35外圆车刀，副偏角不能太小，以防与工件轮廓发生干涉，必要时应作图检验。2
17、)车外螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，取刀尖圆弧半径=0.150.2mm。车内螺纹选用硬质合金60内螺纹车刀。3)切槽选用刀宽为4.0mm的切槽。配合零件2的刀具选择。1)车外轮廓选用硬质合金35外圆车刀，副偏角不能太小，以防与工件轮廓发生干涉，必要时应作图检验。2)粗精车选用硬质合金107.78内孔车刀。 3)钻孔选用直径为20mm的钻头。配合零件3的刀具选择。1)粗精车选用硬质合金35外圆车刀，副偏角不能太小，以防与工件轮廓发生干涉，必要时应作图检验。2)车内螺纹选用硬质合金60内螺纹车刀。3)切槽选用刀宽为4.0mm的内切槽刀。第三章 加工过程工序卡片及程序程序编制是零件图纸到编制零件加
18、工程序和制作介质的全部过程，整个程序由人工完成。一台数控机床之所以能自动加工不同形状、不同尺寸、不同技术要求的零件，全在于编制人员根据零件图的要求，在制定工艺的基础上，将每一把刀具每走一次走刀的运动参数及工艺参数，按运动的顺序与所用机床规定的指令代码及程序格式编制成加工程序，输入到机床的数控装置，机床才能准确无误的加工出正确的零件。3.1 工艺文件的填写3.1.1 数控加工工序卡及工序卡片数控加工工序卡片（配合零件2）零件名称轴数量1工作者时间工序名称锥体底座的加工工艺1下料直径为120长度160mm棒料1根2数控车工步工步内容刀具号刀具名称1外圆柱面粗车T0190外圆车刀2外圆柱面精车T01
19、90外圆车刀3钻孔钻头4车内孔T03内孔刀5切槽T02切槽刀（刀宽5mm）3加工中心1钻孔钻头2攻丝M7.8绞孔4检验材料钢45备注规格数量直径为120长度160mm数控加工工序卡片（配合零件3）零件名称轴数量1工作者时间工序名称法兰套（90锥形件）1下料直径为120长度80mm棒料1根2数控车工步工步内容刀具号刀具名称1车端面T0190外圆车刀2钻中心孔22麻花钻3车外圆T0190外圆车刀4车内孔TO2内孔刀53加工中心6钻孔7钻沉孔4数控车1车内孔TO2内孔刀 2车外圆T0190外圆车刀 3车槽T03切槽刀（刀宽5mm）4车外螺纹T04螺纹刀5检验材料钢45备注规格数量数控加工工序卡片（配
20、合零件4）零件名称轴数量1工作者时间工序名称索母（帽形件）1下料直径为100长度70mm棒料1根2数控车工步工步内容刀具号刀具名称1车端面T0190外圆车刀2钻中心孔（通孔）27麻花钻3车内孔T02内孔车刀4车内锥孔T02内孔车刀5切内槽T03内切槽刀（刀宽5mm）6车内螺纹T04内螺纹刀7索母旋进件二8车外圆T0190外圆车刀9车圆弧T0190外圆车刀10滚花T01滚花刀3检验备注材料钢45规格数量3.2 配合零件的数控加工编程分析零件图可以知道，配合件2与配合件1属于光滑表面配合，所以不适合配合后一次性加工，必须分步加工每个配合件。分析配合件1，左端是椭圆面不适合装夹，所以先加工右端圆柱面
21、。分析配合件2，没有特别的加工特征，因此可以随便先加工哪一端，这里选择先加工右端。分析配合件3，右端是一个椭圆不适合装夹，所以选择先加工左端圆柱面，根据机械制造技术先孔后面原则，所以选择先加工左端内孔开始。3.2.1 配合零件2的程序程序编制：01程序内容程序说明MO3启动主轴 S800 T0101 转速500r/min 调用外圆车刀G00 X54 Z2定位至(54,2)G71 U2 R1G71外圆车削循环,对外圆进行加工G71 P10 Q20 U0.3 W0 F100N10 X54Z-2X58.62Z-98G02 X63.62 W-20 R10G01 X118N20 Z-140S800G70
22、 P10 Q20G00 X100 Z100回到起刀点T0303调用内孔刀G00 X24 Z2G71内孔车削循环,对内孔进行加工G71 U2 R1G71 P30 Q40 U-0.3 W0 F100N30 G00 X24N40 G01 Z-50G70 P30 Q40T0101调用外圆车刀GOO X72 Z2G71外圆车削循环,对外圆进行加工G71 U2 R1G71 P50 Q60 U0.3 W0 F100N50 G00 X72G01 Z-5G00 X82G01 Z-5N60 X72S800G70 P50 Q60G00 X100 Z100回到起刀点T0100调用1号刀并取消1号刀刀补M05主轴停止M
23、30程序结束配合零件3的程序程序编制：程序内容程序说明O0002程序段号M03启动主轴S500 T0202转速500r/min 调用内孔车刀G00 X24 Z2定位至(24,2)G71 U2 R1G71内孔车削循环,对内孔进行加工G71 P10 Q20 U-0.2 WO F100N10 G00 X24G01 Z-13.32X71Z-6.5S800G70 P10 Q20GOO X100 Z100回到起刀点调头T0202调用内孔车刀GOO X55 Z2G71内孔车削循环,对内孔进行加工G71 U2 R1G71 P30 Q40 U-0.2 W0 F100N30 G00 X55G01 Z-7G03 X
24、55 Z-13.32 R27G00 X100 回到起刀点Z100T0101调用90外圆车刀G00 X71 Z2G71外圆车削循环,对外圆进行加工G71 U2 R1G71 P50 Q60 U0.2 20 F100N50 GOO X71G01 Z-40X118N60 Z-50S800G70 P50 Q60T0303调用切槽刀GOO X73 Z-20切槽G01 X67GOO X73 W-5G01 X67G00 X73 W-5G01 X67GOO X73 W-5G01 X67G00 X73 Z-40G01 X67G00 X100回到起刀点Z100T0404调用内螺纹刀G0O X71 Z2G92螺纹车削
25、循环,对螺纹进行加工G92 X70.68 Z-20 F1.5X70.15X70.05X69.95X69.85X69.75X69.65X69.55X69.45X69.35GOO X100回到起刀点Z100T0100调用1号刀并取消1号刀刀补MO5主轴停止M30程序结束配合零件4的程序程序编制：程序内容程序说明O0003程序段号M03启动主轴S500转速500r/minTO2O2调用内孔车刀GOO X70 Z2定位至(70,2)G71 U2 R1 G71内孔车削循环,对内孔进行加工G71 P10 Q20 U-0.2 WO F100N10 G00 X70.5N20 G01 Z-30S800G70 P
26、10 Q20T0303调用内切槽刀GOO X68 Z-25切槽G01 X73GOO X68Z5T0101调用90外圆车刀GOO X81 Z2G71外圆车削循环,对外圆进行加工G71 U2 R1G71 P30 Q40 U0.2 W0 F100N30 G01 X30Z-10G01 X56.37W-13.18X81N40 Z-53.18S800G70 P30 Q40T0100调用1号刀并取消1号刀刀补GOO X100Z100M5主轴停止M30程序结束第四章 配合零件的数控加工仿真数控仿真软件的出现，是我们学习数控技术的一个突破。我们可以利用仿真软件检查程序的正确性，以及工艺分析的可行性。仿真软件有着
27、很大的作用，可以提高我们新手去加工实体零件的安全性，还可以帮我们剩下不少材料，还可以直接在仿真软件中直接发现我们的不足等特点。这里我采用了南京斯沃数控仿真软件，他的功能是：可以简单方便的车出不同表面粗糙度要求的回转体，有着优越的对刀系统，斯沃系统还会指出程序错误的原因及修改方法。下面我就给大家详细的介绍下斯沃仿真软件的运用。4.1 仿真操作4.1.1 打开仿真软件并选择机床1）运行数控加工仿真系统如图4-1所示：图4-1 VNUC数控仿真系统登录界面及机床选择4.1.2 工件的定义和刀具的选择。如图4-2、4-3所示：图4-2 定义毛坯及毛坯的选择图4-3刀具选择4.2 刀补修正4.2.1 程
28、序输入及刀具补正系统如图4-4、4-5所示：图4-4 加工程序 图4-5 刀具补正系统第五章 总结与展望5.1总结数控机床在现代化的生产加工中的地位越来越重要，代表了一个国家先进生产力。毕业设计期间，在指导老师的精心指导下，实践了数控机床工艺编程及仿真加工技术的应用，深刻体会了数控加工技术的特点。通过对配合件的加工，了解到数控加工技术可靠性、实用性、精确性，也体现了它的普及性。通过这段时间的实践操作，基本熟悉了数控机床工艺编程及操作加工技术的应用，达到了毕业设计的目的。5.2展望数控机床的发展将会越来越先进。从数控机床技术水平看，高精度、高速度、高柔性、多功能和高自动化是数控机床的重要发展趋势
29、。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有进入更高层次的柔性制造系统的适应能力。在数控系统方面，产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。在驱动系统方面，交流驱动系统发展迅速。交流传动已由模拟式方向发展，以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。数控技术的应用也会越来越广泛,对制造业的发展起着推动作用。中国是个制造业大国，相信在不久的将来数控加工技术将成为我国先进生产力的标志参考文献1.朱淑萍.机械加工工艺及设备.北京:机械工业出版社,20022.刘越.机械制造技术.北京:化学工业出版社,20033.王启平.
30、机床夹具设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,19954.赵长发.机械制造工艺学.哈尔滨.哈尔滨工程大学出版社,20025.王贵成.机械制造学.北京.机械工业出版社,20016.刘守勇.机械制造工艺学与机床夹具.北京:机械工业出版社,20027.庞怀玉.机械制造工程学.北京:机械工业出版社,19988.朱正心.机械制造技术.北京:机械工业出版社,19999.张才芳.机械制造工艺学.哈尔滨;哈尔滨船舶工程学院出版社,199710.孔庆华,黄午阳.机械制造基础实习.北京:人民交通出版社,199711.魏康民.机械制造技术.北京:机械工业出版社,200112.王维.数控加工工艺.北京:机械工业出版社,
31、200113.赵长明,刘万菊.数控加工工艺及设备.北京:高等教育出版社,2003 谢辞经过一个多月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的在这里首先要感谢我的指导老师。老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，装配图审核等整个过程中都给予了我悉心的指导。其次要感谢在这次毕业设计中帮助过我的同学和老师，在他们的帮助下，使我克服了许多困难来完成此次毕业设计。如果没有同学们的帮助，此次设计的完成将变得困难的多！最后，感谢评阅本论文的老师，谢谢他们在百忙之中抽出时间来翻阅此论文，祝老师工作愉快，身体健康。
