數(shù)控加工課程設計說明書

南昌航空大學《數(shù)控加工工藝與編程》課程設計說明書學院航空制造工程學院專業(yè):機械設計制造及其自動化課程名稱：《數(shù)控加工工藝與編程》課程設計學生姓名：王瑞祥學號：設計題目：復雜階梯軸得數(shù)控加工工藝與編程設計起迄日期：2０15年1１月９日~11月１3日指導教師：于斐上交資料要求：1、電子文檔:零件得模型與工程圖文檔、NC文件、設計說明書woｒｄ稿等2、設計說明書紙質(zhì)打印稿等(與電子檔相同)課程設計任務書1。設計目得：本課程設計就是《CAＭ技術與應用》課程配套得實踐性教學環(huán)節(jié)，要求學生在學完該課程后,結合前期所學相關知識,通過查閱資料、設計某中等復雜程度零件得機械加工工藝過程，并重點熟悉其中數(shù)控加工自動編程與應用得內(nèi)容。通過設計使學生掌握零件得建模、工程圖與數(shù)控編程得設計方法,并撰寫設計說明書,達到一次綜合數(shù)控加工工藝與編程得訓練目得.2。設計內(nèi)容與要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、設計要求等）：原始數(shù)據(jù):教師指定或?qū)W生自行設計一個中等復雜程度得含有數(shù)控加工要求得零件（零件結構要求包含UG中不少于兩種不同類別得加工方式:即零件結構中包含普通加工機床不便或不能加工得幾何結構特征,并至少用到ＵG中得平面銑、型腔銑、固定軸輪廓銑、孔或孔系加工、車削加工中得兩種加工方法），并完成其三維建模與工程圖設計工作。技術要求：數(shù)控加工得內(nèi)容就是基于三軸數(shù)控銑床或加工中心或二軸數(shù)控車床加工為主,按照單件小批量生產(chǎn)綱領，默認為典型材料45鋼（允許指定其她材料）。設計要求：設計要求完成以下工作:1）零件三維建模與工程圖設計.2）零件得加工工藝過程設計.（允許在設計說明數(shù)中完成）3）基于UG得數(shù)控加工編程設計(包括：工件坐標系與毛坯得設定，刀具得設定,加工方法得設定（粗、半精與精加工等）,編程過程中得相關參數(shù)設定，生成數(shù)控加工軌跡并分析,加工模擬得仿真，后處理生成Ｎ加工代碼.）4）撰寫設計說明書。(設計說明書要求采用圖文并茂得方式描述設計過程、相關參數(shù)得設定分析與選值說明，刀路軌跡與比較、分析與說明，NC代碼得必要說明等）３.成績評定:成績：?指導教師簽名：評語:摘要數(shù)控技術又稱計算機數(shù)控技術,目前它就是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制得技術。這種技術用計算機按事先存貯得控制程序來執(zhí)行對設備得控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成得數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)得存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能得實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。此次設計主要就是介紹運用數(shù)控機床來加工軸類零件得整個工藝過程及其工藝分析，即從毛坯到所加工零件這一過程中得工藝及其相應得工藝分析，故此設計便以這一過程而展開設計,從而完成此次設計任務。本課程設計就是《CAM技術與應用》課程配套得實踐性教學環(huán)節(jié),要求學生在學完該課程后，結合前期所學相關知識，通過查閱資料、設計某中等復雜程度零件得機械加工工藝過程,并重點熟悉其中數(shù)控加工自動編程與應用得內(nèi)容。通過設計使學生掌握零件得建模、工程圖與數(shù)控編程得設計方法,并撰寫設計說明書，達到一次綜合數(shù)控加工工藝與編程得訓練目得.當然，由于能力有限,設計當中可能有不足之處,希望老師給予批評指正。關鍵詞:數(shù)控技術；工藝分析.目錄TOC\o”1-3＂\ｈ\uHYPERLINK\l＿Toc1０590１緒論 PAGＥREF_Toc1059０515６９61、１、1數(shù)控技術得概念?PAＧＥREF_Ｔoc1569６5HYPEＲＬIＮK＼ｌ＿Toc２0２28１、1、2數(shù)控技術得基本理論 PAGＥREF_Toc202２85HYPＥＲLINK\l_Toｃ２323０2零件得工藝分析及規(guī)程?６ＨYPERＬINK＼ｌ＿Ｔoc２5613２、1零件得用途?PAGＥREF_Tｏc２561３６HYPＥＲLIＮK＼l_Toc5０3３2、2零件得結構形狀 ＰAＧEREＦ＿Toc503３６HＹPERLINK\ｌ_Toｃ５61０2、3零件得表面粗糙度?PAGＥREF_Ｔｏｃ５6107HYＰERLINＫ\ｌ_Toc1６6０22、４零件得尺寸精度?PAGＥＲEF＿Ｔoc166027HＹPERLINK\l_Toc１5３942、5工藝規(guī)程得定義?PAGＥRＥF＿Toｃ153948ＨＹPEＲＬINＫ\l_Toc252012、６加工工序得劃分 ＰAGＥREＦ_Toc2５20１8HYPERＬINK＼l_Toc１68322、６、1首先，先明確一下加工工序劃分得原則?ＰAGERＥF_Ｔoc168３28HＹＰEＲLIＮK＼ｌ_Tｏc74３92、6、2具體加工工序劃分如下 PAGEREF_Toｃ74398HＹPERＬＩＮK\l_Ｔoc3９913毛坯得選擇?PAGERＥF_Toc39919ＨYPERLＩNK\l_Toｃ66723、１毛坯材料得選擇 PAGEＲEF_Tｏc66729HYPERLIＮＫ\l＿Ｔoc１9037３、1、２選擇毛坯材料得基本過程 ＰAＧEREF_Ｔoｃ1９03７9HYPEＲLIＮK\l＿Toc90903、1、3毛坯材料得選擇結果 PAＧＥＲEF_Ｔｏc909０１0HYPERLINＫ\ｌ_Tｏc105193、２毛坯形狀及尺寸得確定?PＡGERＥF_Toｃ105１９10HＹＰＥRLINＫ\l_Tｏc492８4裝夾方式與定位基準得選擇?PAGEREＦ＿Toc492８11HＹPERLIＮK\l_Tｏｃ2４９514、1裝夾方式得選擇 PAGＥＲEF_Toc24951１1HＹPERLIＮK＼l_Toc4２１64、2定位基準得選擇?PAGEREF＿Toc4216１1HYPＥRLIＮK＼l_Toｃ6935切削參數(shù)得確定?PＡGEREF＿Tｏc６9３12ＨYPＥRLIＮＫ\l_Tｏc6936零件三維建模 １3７數(shù)控加工仿真HYPＥRＬINＫ＼ｌ_Toｃ６93 14HYPERLIＮK\l_Ｔｏc17787結論 PAＧＥRＥF_Toc1778714HYＰERLINK\l_Ｔｏc2３９12參考文獻： PAＧEREF_Toc239121５HYＰERLINK＼l_Toc17７８７附錄?１6緒論1、1、1數(shù)控技術得概念數(shù)控（英文名字:NumerｉcａlControl簡稱:NＣ）技術就是指用數(shù)字、文字與符號組成得數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制得技術。也可以說成就是數(shù)控技術就是用數(shù)字信息對機械運動與工作過程進行控制得技術。數(shù)控一般就是采用通用或?qū)Ｓ糜嬎銠C實現(xiàn)數(shù)字程序控制,因此數(shù)控也稱為計算機數(shù)控（ｐｕterNｕｍeriｃａｌCｏntｒoｌ)，簡稱CNC,國外一般都稱為CNＣ。它所控制得通常就是位置、角度、速度等機械量與與機械能量流向有關得開關量。1、1、2數(shù)控技術得基本理論數(shù)控機床就是按照事先編制好得加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件得加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具得運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、背吃刀量等）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開、關等),按照數(shù)控機床規(guī)定得指令代碼及程序格式編寫成加工程序單,再把這程序單中得內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器)，然后輸入到數(shù)控機床得數(shù)控裝置中,從而指揮機床加工零件。２零件得工藝分析及規(guī)程2、1零件得用途圖中所設計得零件為一復雜得軸類零件，而軸類零件又就是機器中經(jīng)常遇到得典型零件之一。它主要用來連接與支承傳動零部件，傳遞扭矩與承受載荷,圖示得零件也不例外。軸類零件就是旋轉(zhuǎn)體零件,其長度大于直徑，一般由同心軸得外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔與螺紋及相應得端面所組成。根據(jù)結構形狀得不同,軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸與曲軸等,圖示零件則為階梯軸。所以，圖中所示零件得用途就是連接其它配合件，起得作用就是支承其它傳動零部件,傳遞扭矩與承受載荷,可用于汽車、機械等行業(yè)。２、2零件得結構形狀如圖2、1所示，此零件為結構較為復雜得不規(guī)則軸類零件，且右端最小，左端次之,中間最大,包含著曲面、內(nèi)孔、螺紋及槽等一些較難加工得部分。零件得右端就是一個半球面，其左邊就是一個螺紋臺階，再接著就是一個槽。零件得左端含有一內(nèi)孔，且內(nèi)孔外沿倒有圓角。左端得第一個臺階上含有一個內(nèi)凹圓弧面。整體上說，此零件由左向右呈中、大、小結構分布。2、3零件得表面粗糙度定義：表面粗糙度就是指加工表面具有得較小間距與微小峰谷不平度。其兩波峰或兩波谷之間得距離（波距）很小(在1mm以下），用肉眼就是難以區(qū)別得,因此它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑.表面粗糙度得大小，對機械零件得使用性能有很大得影響,因此,要在滿足零件表面功能得前提下，合理選用表面粗糙度參數(shù)。由零件圖所示可知,所示零件得表面粗糙度大部分需要控制在以內(nèi),即輪廓得算術平均偏差Ra得上限值為1、６μm。除了零件右端得半球面、螺紋及槽等要控制在～以外，其余得部分都要控制在以內(nèi).2、4零件得尺寸精度由圖可知，此零件得總長就是8８ｍm，最大直徑就是，即=42～41、９61ｍm;左端最大直徑就是,即＝３６～35、96１mm；孔得長為,即=2０、10~2０mｍ；直徑為，即＝２4、０36～24mm。由以上幾個尺寸可以得知此零件有幾處得尺寸精度要求就是相當高得,這也給此零件得加工帶來了一定得難度,這就需要加工者選擇合適得加工方法與熟練得加工技巧等。2、5工藝規(guī)程得定義機械加工工藝規(guī)程簡稱工藝規(guī)程,就是規(guī)定零件加工工藝過程與操作方法等得工藝文件。它就是在具體得生產(chǎn)條件下，將最合理或較合理得工藝過程與操作方法，按規(guī)定得形式制成工藝文本，經(jīng)審批后用來指導生產(chǎn)并嚴格貫徹執(zhí)行得指導性文件。一般包括以下內(nèi)容：工件加工工藝路線及所經(jīng)過得車間與工段；各個工序得內(nèi)容及采用得機床與工藝裝備；工件得檢驗項目及檢驗方法;切削用量；工時定額及工人得技術等級等.２、6加工工序得劃分２、6、1首先，先明確一下加工工序劃分得原則按工序集中劃分工序得原則；按粗，精加工劃分工序得原則；按刀具劃分工序得原則;按加工部位劃分工序得原則。2、6、2具體加工工序劃分如下先加工零件得右端；切端面;粗車外圓;精車外圓；切槽；車螺紋;再掉頭加工零件得左端，切端面；用麻花鉆鉆孔；粗車外圓；精車外圓;鉆孔；鏜孔;檢驗。3毛坯得選擇零件就是由毛坯按照其技術要求經(jīng)過各種加工而最后形成得。毛坯種類得選擇不僅影響毛坯得制造技術及費用,而且也與零件得機械加工技術與加工質(zhì)量密切相關.為此需要毛坯制造與機械加工兩方面得技術人員密切配合,合理地確定毛坯得材料、結構形狀及尺寸。3、1毛坯材料得選擇3、1、1材料選擇得一般標準如下材料得力學性能.根據(jù)零件得工作條件、損壞(或失效)形式,選擇滿足力學性能得材料。材料得工藝性能。對零件加工生產(chǎn)有直接得影響，甚至就是決定性得。材料得經(jīng)濟性。主要就是價格比。3、1、2選擇毛坯材料得基本過程首先得從毛坯材料得服役條件開始,通過對失效形式得分析從而完成材料得預選，然而失效形式得分析又得從材料得力學性能、工藝性能與經(jīng)濟性著手。完成材料得預選過后就需設計計算,強度校核，主要就是從材料得耐用性、結構尺寸得合理性及材料得變形與抗斷裂能力三個方面考慮，進而最終選定毛坯材料。3、１、3毛坯材料得選擇結果綜合上考慮，加工此零件所選用得毛坯材料為45號鋼，因為４５號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結構用鋼，硬度不高,易切削加工,常用來做模板、連桿、螺栓、齒輪及軸類等，且需進行熱處理（推薦熱處理溫度：正火8５0C，淬火84０C，回火6０0Ｃ）。3、2毛坯形狀及尺寸得確定毛坯就是根據(jù)零件所要求得形狀、力學性能及工藝尺寸等而制成得供進一步加工用得生產(chǎn)對象。此次設計根據(jù)工件材料、零件形狀、力學性能及工藝尺寸等特性得要求，應當選擇得毛坯材料為φ５0ｍm得45號鋼，并要盡量使各個回轉(zhuǎn)表面上得余量分布均勻.由于零件圖樣尺寸為88mm×φ4２mm,所以,為了使毛坯盡量得最小化，毛坯材料應當選擇尺寸為120mm×φ50mm得棒狀材料。綜上所述，此次設計得零件毛坯材料應當就是尺寸為１20mm×φ５0mm得棒狀45號鋼,且需進行過熱處理.(如圖３、1）圖３、14裝夾方式與定位基準得選擇工件得裝夾與定位不僅影響零件得加工質(zhì)量,而且對生產(chǎn)率、加工成本及操作安全都有直接得影響。所以，選擇正確得裝夾方式與定位基準就是很有必要得.４、1裝夾方式得選擇定位與夾緊得整個過程合起來稱為裝夾。選擇合適得裝夾方式就是保證精度得前提。常用得裝夾方式有懸臂支撐方式、兩端支撐方式、橋式支撐法、專用夾具裝夾法。對一般無特殊要求得零件，我們力求裝夾方便，通常會選用兩端支撐方式或橋式支撐法，可以克服由于懸臂支撐方式引起得工件變形。當要求批量生產(chǎn)時,為保證精度，提高效率，通?？蛇x擇專用夾具裝夾法。另外還應注意得就是，裝夾時工件基準面應清潔,無毛刺。經(jīng)過熱處理得工件一定要清除熱處理留下得渣物及氧化皮。此次設計所選用得裝夾方式就是懸臂支撐方式,即采用三爪卡盤直接裝夾，因為裝夾工件方便，省時省力,且工件安裝后一般不需要校正，適用于裝夾外形規(guī)則得中小型零件。４、２定位基準得選擇在制定零件加工得工藝規(guī)程時,正確地選擇工件得定位基準有著十分重要得意義.定位基準選擇得好壞,不僅影響零件加工得位置精度，而且對零件各表面得加工順序也有很大得影響。基準，指零件上用來確定其它點、線、面所依據(jù)得點、線、面.定位基準得選擇分為粗基準與精基準。粗基準為用未加工過得表面所作得定位基準。精基準為用已加工過得表面所作得定位基準。選擇粗基準時,主要考慮得問題就是如何使各道工序均有足夠得加工余量以及工件安裝得穩(wěn)定性。選擇精基準時,主要考慮得問題就是如何保證零件得加工精度以及安裝可靠.此次設計所選用得就是以工件得中心孔定位,因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面得同軸度及端面對軸線得垂直度就是相互位置精度得主要項目，而這些表面得設計基準一般都就是軸得中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面,能最大限度地加工出多個外圓與端面,這也符合基準統(tǒng)一原則。５切削參數(shù)得確定在切削加工中，切削速度、切削深度、進給量等切削參數(shù)得合理選擇對于保證加工質(zhì)量、降低加工成本、提高生產(chǎn)效率具有重要意義。在機床、刀具、工件等工藝條件一定得情況下,切削參數(shù)得選擇具有一定得靈活性與能動性,如切削參數(shù)選擇適當,則可最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)潛力。5、1切削用量得確定切削用量就是切削時各運動參數(shù)得總稱，包括切削速度、進給量與背吃刀量（切削深度）。合理選擇切削用量對于發(fā)揮HＹPERＬINK""\ｔ"_bｌank”數(shù)控機床得最佳效益有著至關重要得關系。選擇切削用量得原則就是：粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性與加工成本;半精加工與精加工時，應在保證加工質(zhì)量得前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性與加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、刀具說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。本設計得所選擇得切削用量就是:切削速度vc=５0~100ｍｍ/ｍiｎ，進給量ｆ=０、１~0、2mｍ/r，背吃刀量aｐ=1、5mｍ。５、２加工余量得確定加工余量就是指加工過程中在工件表面所切去得金屬層厚度。余量有總加工余量與工序余量之分。由毛坯轉(zhuǎn)變?yōu)榱慵眠^程中，在某加工表面上切除金屬層得總厚度,稱為該表面得總加工余量(亦稱毛坯余量);一般情況下,總加工余量并非一次切除，而就是分在各工序中逐漸切除，故每道工序所切除得金屬層厚度稱為該工序加工余量（簡稱工序余量）。工序余量就是相鄰兩工序得工序尺寸之差,毛坯余量就是毛坯尺寸與零件圖樣得設計尺寸之差。確定加工余量得方法如下。計算法——采用計算法確定加工余量比較準確,但需掌握必要得統(tǒng)計資料與具備一定得測量手段.查表法—-利用各種手冊所給得表格數(shù)據(jù)，再結合實際加工情況進行必要得修正,以確定加工余量.此法方便、迅速，生產(chǎn)上應用較多。經(jīng)驗法——由一些有經(jīng)驗得工程技術人員或工人根據(jù)現(xiàn)場條件與實際經(jīng)驗確定加工余量。此法多用于單件小批生產(chǎn)。采用經(jīng)驗法可得此次設計中精加工余量為0、3mm。５、3走刀路線得確定走刀路線就就是刀具在整個加工工序中得運動軌跡，它不但包括了工步得內(nèi)容,也反映出工步順序。走刀路線就是編寫程序得依據(jù)之一.確定走刀路線時應注意以下幾點：尋求最短加工路線,減少空刀時間以提高加工效率;為保證工件輪廓表面加工后得粗糙度要求，最終輪廓一次走刀完成;選擇切入切出方向；選擇使工件在加工后變形小得路線。確定本次設計零件加工走刀路線為：先用Ｇ71加工出零件左端外輪廓；再用Ｇ01與G02鏜出零件左端得內(nèi)孔；接著用G71加工出零件右端外輪廓;再接著用Ｇ01切出零件上得槽;最后用G92加工出零件右端得螺紋。6階梯軸零件三維建模與工程圖繪制(見附錄１）7數(shù)控加工仿真及程序設計7、１前端外輪廓粗車(具體步驟見附錄２)7、２后端外輪廓粗車（具體步驟見附錄2)７、3切槽以及倒角圓角粗車7、4車后端內(nèi)孔7、5外輪廓精車7、6鉆孔及鏜孔(具體步驟見附錄2)結論隨著大學畢業(yè)得臨近，學期也接近了尾聲,經(jīng)過一周周得奮戰(zhàn)我得課程設計終于快完成了。在沒有做課程設計以前，我覺得課程設計只就是對這三年來所學知識得單純總結,但就是通過這次做課程設計，我發(fā)現(xiàn)自己得瞧法有點太片面了。課程設計不僅就是對我前面所學知識得一種檢驗，也就是對自己能力得一種提高。通過這次課程設計使我明白了，原來自己所學得知識還比較欠缺。課程設計就是我們專業(yè)課程數(shù)控與加工知識綜合應用得實踐訓練，就是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少得過程.通過這次課程設計使我深深體會到了“千里之行始于足下”這句千古名言得真正含義。參考文獻:［１］王麗潔,數(shù)控加工工藝與設備、清華大學出版社、1995、20－3２[２］沈建峰,數(shù)控編程２00例、中國電力出版社、2005、102—105［3]梁旭坤，焦建雄、機械制造基礎、中南大學出版社、２006、７7—8８［4]魏康民,機械加工技術、西安電子科技大學出版社、１999、99-1０2［5]徐宏海，數(shù)控加工工藝、化學工業(yè)出版社、２007、222-２33[6]陳為國，數(shù)控加工編程技術、機械工業(yè)出版社、201０、5０—6０［7]趙玉剛，數(shù)控技術、機械工業(yè)出版社、2０09、8０—90附錄1階梯軸三維建模截圖階梯軸零件工程圖截圖附錄2一、外輪廓粗車仿真1、打開模型文件進入加工環(huán)境2、創(chuàng)建機床坐標系3、創(chuàng)建部件幾何體（選取整個部件）４、指定部件邊界5、創(chuàng)建毛坯幾何體6、選擇毛坯放置位置７、創(chuàng)建刀具８、設置刀具參數(shù)９、指定車加工工作橫截面10、創(chuàng)建車削工序顯示切削區(qū)域1２、設置切削參數(shù)13、設置非切削參數(shù)14、生成刀軌并確認1５、完成3D動態(tài)仿真同理同樣得方法完成后端得外輪廓粗車(為節(jié)約紙張省略過程)，直接給出數(shù)控加工仿真結果(刀軌如圖所示）。鉆孔數(shù)控加工仿真過程更改CAM加工環(huán)境，改為鉆孔加工.2、創(chuàng)建機床坐標系3、設置安全平面4、創(chuàng)建部件幾何體5、創(chuàng)建毛坯幾何體６、創(chuàng)建刀具７、設置刀具參數(shù)８、創(chuàng)建鉆孔工序9、指定鉆孔點10、指定頂面１１、指定底面1２、設置循環(huán)控制參數(shù)13、設置進給率與速度參數(shù)１4、生成刀軌15、確認刀軌并3D動態(tài)仿真附錄3NC代碼鉆孔%N0０10G４0Ｇ17Ｇ90G70Ｎ0020G91G28Z0、0：0０30Ｔ０0M06N00４０Ｇ0Ｇ９0Ｘ-、４331Ｙ、75０1Ｓ50０Ｍ０３N00５０G４3Z、236２H00N0060G8１X