毕业设计（论文）-酒杯模型的数控车削加工工艺与手动编程斯沃仿真.docx

这几年来我们中国对于数控加工技术的看中，让数控加工技术的一直前进和发展，因为数控加工的高效率、高精度、高质量才让得加工技术的使用越多越多了。数控加工的速度很快,质量能很好的得到保证,所以当今社会对数控技术加工用得越来越多啊,通过我在学校这几年阶段不断对数控加工进行接触，让我越来越了解数控加工的好处。文章是对结构比较复杂的酒杯模型零件，对工件进行工艺的分析、选择加工的毛坯尺寸、加工用的机床,在分析的时候一直去改进酒杯模型零件的加工工艺。然后进行画CAD图,再对零件来完成程序的编制,编程完好后用软件中的仿真加工对程序进行加工仿真,保证加工程序正确。关键词：酒杯模型；编程；数控加工工艺AbstractOverthepastfewyears,ChinahasbeeninterestedinNCmachiningtechnology,sothatNCmachiningtechnologyhasbeenadvancinganddeveloping,becausethehighefficiency,highprecision,andhighqualityofNCmachiningmakemoreandmoreuseofNCmachiningtechnology.ThespeedofNCmachiningisveryfast,andthequalitycanbeguaranteedverywell.Therefore,intoday'ssociety,moreandmorepeopleareusingNCtechnology.Throughmyyearsinschool,IhavebeeninconstantcontactwithNCmachining.LetmelearnmoreandmoreaboutthebenefitsofNCmachining.Thearticleisaboutthestructureofthemorecomplexwinecupmodelparts,theworkpieceprocessanalysis,theselectionofblanksize,machiningmachinetools,Duringtheanalysis,wehavebeenimprovingtheprocessingtechnologyofthewinecupmodelparts.ThenwedrawtheCADdiagram,andthencompletetheprogrammingoftheparts.Aftertheprogramiscomplete,theprogramisprocessedandsimulatedbythesimulationinthesoftwaretoensurethemachining.Theprocedureiscorrect.Keywords:glassmodel;programming;NCmachiningtechnology目录摘要IAbstractII目录III第一章绪论-1-1.1 数控在现代制造业中的地位-1-1.2 数控系统在我们国家的发展情况-1-1.3 数控加工工艺特点-1-第二章零件的工艺分析-2-2.1 零件的结构特点分析-2-2.2 工件的工艺性分析-3-2.3 技术要求分析-3-2.4 确定毛坯-3-2.4.1 毛坯类型-3-2.4.2 毛坯余量确定-4-第三章零件的工艺规程设计-5-3.1 加工顺序的安排-5-3.2 定位基准的选择-5-3.3 夹具的选择-5-3.4 制订工艺路线-6-3.5 加工设备的选用-7-3.6 选择与切削用量-7-3.6.1 选择切削刀具-7-3.6.2 选择切削用量-8-3.7 量具的选择-9-3.8 加工工艺卡片拟订-10-第四章零件的程序编制-11-4.1 数控编程的定义及分类-11-4.1.1 数控编程的定义-11-江苏信息职业技术学院毕业设计（论文）4.1.2 数控编程的分类-11-4.2 编程原点的确定-11-4.3 数控程序编制-12-第五章数控加工仿真-15-5.1 打开仿真软件选择机床-15-5.2 开机回参考点-15-5.3 安装工件-15-5.4 安装刀具-16-5.5 建立工件坐标系-16-5.6 自动加工-17-总结-19-参考文献-20-致谢-21-第一章绪论1.1 数控在现代制造业中的地位在当今全球制造业中显示出其极其重要的地位和巨大的利益。发展前景可观,是提高目前产业自动化、精细化、柔性化和集成化的非常手段。数控加工是一个全球领导的生产方法,得到了非常多的使用，它不仅在航空飞天业、制船业、汽车制造业、电子制造业、高精度复杂的生产过程中产生着很大的用处。渐渐地数控技术的一直发展和前进,为数控产业注入了新的动力。传统工业己经取得了历史性的进步,包括UG、CAM、CAD/CAM等。因此,学习和了解数控加工是机械工程专业学生的必备条件。1.2 数控系统在我们国家的发展情况数控技术在发展史上，共有几个数控阶段。发展到现在，主要在超大规模集成电路为主要板、单片机和PLC作为处理器，为PC发展的核心控制单元，中国进行了初步的研究和开发，但效果不好。把数控技术引入外国的现金技术，也取得了很大的进展，但是总体来讲，和外国相比的话差距还是很大的，质量差异尤为明显。通过好多年的发展，在很多长者的奋斗下，当前的数控加工技术有了非常大的提高和进步。除了满足我们国家的生产需求外，还可以卖到别个国家，我们目前能够生产小型机床、大型机床，走向于自动化、高精度、快速的发展轨迹。以PC机为控制核心的机床的核心部分包括五轴或六轴先进机床配件机床，性能已成为世界先进水平。1.3 数控加工工艺特点数控机床,数控机床是各种指令,来完成各样的运动,满足各样的生产加工需求。所以在数控编程的时候,就对生产加工当中的加工因素,在大多数情况下,很多问题由技术人员根据自己的实际经验和方法来处理的。也就是说，由操作者在柔性加工的过程中可以调整处理大量的技术问题,在数控加工过程中成为一个程序员必须设计一个明确的内容安排。在NC加工的设计时候一定要考虑到很多个环节。实际上，1个数值、1个符号点还是1个逗号都会让机床和质量产生的比较大的错误。由于数控机床比其它机床的机床贵,加工的零件外形也比较复杂,加工零件的价格也较高,所以在机床或工件坏掉的时候会造成很大的的损失。根据大量的实例，数控加工误差的主要原因是数控加工不考虑和计算不谨慎。因此,技术员一定要具备很扎实的专业知识和很多的工作经验外,除外还要有耐得住寂寞和态度严谨。第二章零件的工艺分析2.1 零件的结构特点分析对图2.1零件图件1,对零件图进行结构特点分析。图2.1酒杯模型CAD图姊分K於月、日«计粼S9fWt薛月B)审9I «从上面二维图CAD中，我们可以看到,零件主要有外圆弧面、外圆柱面、斜面、内孔等。2.2 工件的工艺性分析零件材料为45钢。工件外观看起来比较简单容易，可是实际加工的工艺还是比较麻烦的，粗糙度要求还有尺寸精度的要求很高，我们从精度方面来考虑，工序安排还有定位是难点。2.3 技术要求分析从上面的二维零件图中得知，本次加工工件的主要加工要求是下面几点：（1）外轮廓部分零件的外轮廓主要有多个圆弧表面和圆柱面组成，Ra3.2um是本次工件粗糙度表面的要求。（2）内孔加工部分零件内孔加工主要有圆弧而和圆柱面组成，要求Ra3.2um的粗糙度表面。（3）未注表面其余粗糙度要求为Ra3.2un是本次工件粗糙度表面的要求，未注长度尺寸偏差土O.Immo2.4确定毛坯2.4.1 毛坯类型毛坯是对工件进行加工个样式零件的外形,毛坯的制造方式大体有:锻造的方法、铸造的方法、焊接的方法，还有各类型的型材也能当毛坯才使用。（一）铸件毛坯形状越复杂，选用铸造是一般方法。目前铸件大多采用砂型铸造，高精度小铸件可用于特殊铸件，如精密铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造等。（二）锻件锻件经锻造后，可获得连续均匀的金属纤维结构。因此，锻件的力学性比较不错,经常用于比较复杂力的非常重要钢件。自由锻造精度和生产率比较慢，主要用于小量生产和很大的锻件。该模型精度高，生产率高，主要用于中小型锻件。（三）型材型材主要包含板、棒、线材这几种。截面形状为圆形、长方形、多角形和异型截面形状。制造方法可分为两种：热轧和冷拔。热轧型材形状大，精度低。冷拔型材体积小，精度高。主要用于精度要求高的工件中小型的工件。（四）焊接件焊接件主要用于1件和小量加工，大型零件和样机试制。本实用新型制造简易，生产时间短，省材料，减少体重。然而，它具有抗振动性差，变形大，只能进行老化处理后加工。由于本次工件外形并不复杂，工件为轴类的零件，我们才使用型材中的棒料来当本次工件加工的毛坯。2.4.2 毛坯余确定根据该零件的图纸要求表面质量为Ra3.2um的要求，需留有余量进行加工。所以单边留有L5-2.5mm的余量。这样可以达到加工要求，还可以节约毛坯材料成本。工件零件最大尺寸为652X145mm,毛坯材料最大外形尺寸为065mm,为了方便抓夹毛坯长度选择为150mmo第三章零件的工艺规程设计3.1 加工顺序的安排零件的加工当中必须通过车削、热处理和其他工艺来完成。所以必须要要合理、综合其他的安排加工、热处理和其他辅助加工的排序。数控车削工艺安排的原则1、基准面应作为基准面选择，并进行价格分析，为以下程序提供可靠依据。例如，轴部分的中心孔、箱体的表面或隔板的表面、齿轮的内孔和端面应布置在初始过程中。2、用先粗再精的方法。表面制造生产要按照粗、半精和精加工的顺序来，尽可能的去提升加工零件的质量，尽可能的去降低加工零件的表面粗糙度。3、第一次第一主要表面处理后（如定位和装配基面，如工作面），后二次表面处理（如自由表面、键槽、螺孔），经常夹杂着轻微的表面处理，然后，一般安排在主要表面有一定的精度在最后的整理。加工路线的部分应按照上面说的加工原则来加工。3.2 定位基准的选择（1）选择本次零件粗基准的话：粗车加工的时候用外圆表面和端面为粗基准，并加工出要使用的精基准（2）选择本次零件精基准的话：精加工的时候用粗加工时候的加工出的外端面和外表面为基准。3.3 夹具的选择夹具在加工中正常有两个要注意的：一个是夹具要有比较的精度和强度；还有就是夹具要可靠稳健。选择夹具的时候，正常要考虑下面几个方面：1.1 量采用可以调动的夹具、还有经常使用的夹具，减少使用专门的夹具，可以减短加工的准备时间和精力。1.2 大批量加中时选用专门的工装，尽可能的方便装夹零部件。1.3 掉零件的时候要快、要方便、便于工作人员拆卸，尽量不要让机器停的时间太久。4）工装在数控机床上安装的时候要保证文档准确及可靠，保证工件在合理的位置上完成加工。图3.1三爪卡盘考虑到零件外形结构，本文轴的外形很规则，所以工装采用三爪卡盘如图3.1,三爪卡盘夹持零件的时候可以自己定心，不用去找正。但是必须要注意的是，用三爪卡盘夹持零件的话，为了确保拥有够用的夹紧力，最好留有20mm以上的装夹位置。1.4 制订工艺路线选择加工路线，要让零件的几何精度及尺寸精度等要求能很好的得到保证。如果要大量生产的时候，可以选择用通用性高机床加上专用的夹具，来提高工序集中一起加工的速度。除了上面说的之外，还要来考虑节约我们的加工成本尽可能的降低价格的成本，提高加工工件的速度和质量。工艺要考虑到加工计划、现有基础和零件图的技术要求。大量加工,如果用了多轴、多刀加工来提高加工效率,可以根据加工当中的原则组织起来;如果采用自动线加工组合机床,其过程一般是根据分权原则分。跟着现在数控加工的进步。尤其是加工中心的使用，工艺路线的是比较集中的。一件还是几件来生产,经常是工艺集中的原则。对于刚性差、精度要求很高的的零件,要根据工序原理划分。工序的分类有很多种方式,主要有装夹产品几次来分类、还有采用的加工刀具来分、加工不同的地方来划分工序等划分的方法,本设计主要采用按加工的地方来划分工序,根据上面的分析设计出工件零件的加工工序与工步。综合上面的分析内容，确定工件的加工路线工序1：备毛料.工序2：加工零件外圆轮廓特征。工步1：选用外圆车刀工件外圆面来粗加工，留有0.5mm余量。工步2：选用外圆车刀工件外圆面来精加工到图上的尺寸要求。工序3：加工零件内孔轮廓特征。工步1：钻孔（bIOmm工步2：用键刀来粗加工零件内孔轮廓，留有精加工余量。工步3：用键刀来精加工零件内孔轮廓、至图纸尺寸要求。工序4：切断零件。工序5：去除毛刺飞边、清洗。工序6：检验。1.5 加工设备的选用一般来说，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。选定数控机床为本零件的加工制造的实用机床，可以达到本零件的要求，本工件是回旋体工件，用数控铳床来加工不合理，本次设计的酒杯模型零件适合数控车来加工，所以选择机床为数控车床。还有工件外形不大，在介意成本的情况下可以选择行程比较小一点的机床。采用数控车床来完成本次加工，对于工序多的工件要采用好几把刀来加工的，在换道具的过程中可以减少大量的时间，很快捷方便经济，数控车床还可以来加工更比较麻烦的曲面这些工件。因此，我们选用CK6140作为本次设计的数控机床。图3.2CK6140数控车1.6 选择与切削用量1.6.1 选择切削刀具加工刀具的选用过也是加工中需要慎重考虑的一个问题，刀具选的好不好，不仅影响机床的加工速度，还直接影响产品的加工质量。编程时，选用加工刀具的时候正常是要考虑机床的加工力量、工序内容、产品的材料等问题。本次加工的酒杯模型零件中有好多个特征轮廓如外圆、斜面、内孔，详细的的数控加工刀的采用情况见下表3.1里面的内容。表3.1零件的刀具卡片序号刀具号刀具名称刀具材料数量加工内容1TOIOl93°外圆刀硬质合金1粗，精车外圆轮廓2-中10麻花钻高速钢1钻零件的内孔3T020260°内孔链刀硬质合金1镇零件的内孔4T03033mm切槽刀硬质合金1切断零件1.6.2 选择切削用切削用量是加工速度的的数值，它的选择与保证产品质量和提高加工生产速度有很大的关系。切削用量主要包括切削速度、进给量和切削深度。切削用量大小决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。最省钱经济、省事、有效的加工方法肯定是合理的选好了加工时的切削用量。如下是对该零件切削用量的选择。1.7 圆柱面(1)粗车外圆轮廓粗车外圆时，选取VC=80mmin,f=0.2mmr,ap=1mm,粗加工时直径取中间值45mr11o则:主轴转速:n=lOOOVcd=(1000×80)/(3.14×45)rmin=566.lrmin¾560rmin进给速度：F=f×n=(0.2×560)mmmin=112mmmin(2)精车外圆轮廓精车外圆时，选取Vc=90mmin,f=O.lmmr,ap=0.5mm,精加工时直径取中间值45mr11o则:主轴转速:n=lOOOVcd=(1000×90)/(3.14×45)rmin=636.9rmin¢(650rmm进给速度：F=f×n=(0.1×650)mmmin=65mmmin1.8 孔表面(1)粗镇内孔轮廓粗镇内孔时，选取Vc=80mmin,f=0.2mmr,ap=1mm,粗加工时直径取中间值40mm。则：主轴转速：n=1000Vcd=(1000×80)/(3.14×40)rmin=636.9rmin650rmin进给速度：F=f×n=(0.2×650)mmmin=130mmmin(2)精链内孔精键内孔时，选取Vc=90mmin,f=0.1mmr,ap=0.5mm,精加工时直径取中间值40mmo则：主轴转速：n=1000Vcd=(1000×90)/(3.14×40)rmin=716.5rmin®750rmin进给速度：F=f×n=(0.1×750)mmmin=75mmmin3.7 量具的选择本次零件的加工，最好是使用通用量具。为了保证工件的尺寸精度，在数控加工中必须选择正确的测量工具。本次加工主要用到的量具是游标卡尺、千分尺等。游标卡尺是一种很实用的通用量具。加工产品的精度要求高的话就用千分尺来测量。综合考虑选择本次使用的量具如表3.2所示。表3.2量具表名称规格分度值用途游标卡尺0-150mm0.02mm主要用于测量内、外尺寸和深度等千分尺25-50mm0.01mm用于外径测量工具直尺0-200mm0.1mm用来测量毛坯等的长度3.8 加工工艺卡片拟订将上面讲的各项内容整理综合成加工工艺卡片，详细内容请看附件。第四章零件的程序编制4.1 数控编程的定义及分类4.1.1 数控编程的定义编程是将我们对零件安排的加工路线、采用的加工刀具、走刀路线的数据、加工进给速度、主轴的转动速度、切多深还有换刀、冷切水的开关、什么时候换刀等加工信息，用系统指定的数控G代码还要M代码，按规格写成NC数控加工代码。4.1.2 数控编程的分类数控编程中的两种分类分别是手动编程、软件编程。（1）手动编程程序编写是由人计算完成。这就对写G代码的人员要求数控代码的应用，并且还要了解数控加工工艺和计算数值的能力。对于尺寸计算少还是外形简单的工件，编程不用很多的，用手动编程就行了。（2）软件编程用电脑把我们对零件设定的刀具、加工刀轨、加工参数改写成数控G代码加工程序，就是说数控的那些尺寸计算是用电脑来完成的，我们只要设定了参数就行。本次设计的酒杯模型零件，通过手动编程的形式来完成程序编制。4.2 编程原点的确定编程原点选择原则（1）工件坐标系最好在工件的加工基础和定做基准尽量重合，减小加工的误差和不需要的尺寸技术。（2）方便找正、并且对刀过程中对刀的误差比较小的地方。（3）编程方便。（4）工件坐标系要选在对称工件的对称中心。（5）工件坐标系要尽可能的方便准确，并且加工余量要差不多的。为了让加工产品和编程的时候更容易计算，选中工件坐标系在产品中心轴线及端面的交线上面。图4.1工件原点4.3 数控程序编制程序名:01111程序段号程序内容程序的注释NOO15OOOOl程序的号N0020T0101;换第一把刀，外圆车刀N0025M03S600;主轴正转，转速600rminN0030M08;开启冷切液N0035GOOX70Z2;快速进给到循环的起点N0040G71Ul.5Rl;设定G71指令的参数N0045G71P45Q120U0.3WO.3F120;设定G71指令的参数N0055GOOX60;快速运动至切削起点N0060GOlZOF100;靠近工件N0065G02X44Z-22R39.76车酒杯模型第一个圆弧轮廓N0070GOlZ-24车酒杯模型零件的外圆N0075G02X44Z-29R5;车酒杯模型第二个圆弧轮廓N0080GOlZ-33;车酒杯模型零件的外圆N0085G02X44Z-38R5;车酒杯模型第三个圆弧轮廓N0090G03X21.19Z-57.28R22车酒杯模型第四个圆弧轮廓N0095G02X16Z-61.66R5;车酒杯模型第五个圆弧轮廓NOlOOGOlZ-68车酒杯模型零件的外圆NO105G02X52Z-86R18;车酒杯模型第六个圆弧轮廓NOllOG01X56Z-90车酒杯模型零件的锥面NOl15Z-93车酒杯模型零件的外圆NO120X70车削完毕，退刀NO125X100Z200快速离开工件表面NO130T0202;换第二把刀，内孔镶刀NO135M03S850;主轴正转,转速850rminNO140GOOX16Z2快速定位NO145G71U-1.5Rl;设定G71指令的参数NO150G71P155Q180UO.3WO.3F80;设定G71指令的参数NO155GOOX55复合车削循环起点NO160GOlZO靠近工件NO165G02X39.86Z-24R41.78车内孔第一个圆弧轮廓NO170GOlZ-38车削酒杯模型内孔NO175G03XOZ-57.93R20车内孔第二个圆弧轮廓NO180GOlXO离开酒杯模型的内孔NO185ZlOO回到换刀的位置NO190T0303;换第三把刀，切槽刀NO195M03S800;主轴正转，转速800rminN0200GOOX70Z2靠近工件N0205Z-93靠近切断零件的起点N0210GOlXOF80把零件切断N0215X70退刀N0220ZlOO快速离开酒杯模型零件的表面N0225XlOO快速离开酒杯模型零件的表面N0230M30结束程序第五章数控加工仿真5.1 打开仿真软件选择机床打开仿真软件，选择我们要的数控机床和系统，如下图所示。图5.1机床5.2 开机回参考点打开电源，按面板上的X和Z按键对机床进行归零。图5.2操作面板5.3 安装工件设置毛坯与夹具，调整好毛坯在夹具中的位置后关闭即可。这里可以看到夹具的装夹情况。图5.3毛坯设置5.4安装刀具在刀具管理里面，插入我们要用到的外圆车刀、内孔镶刀。刀具数据库刀具图形显示001002003004005006007湍'00向536 28o2o28o6o.s)*280Ooooooooo O.O5O.OO.SoG5.5 建立工件坐标系设置工件坐标系在工件的原点和端面的位置。图5.5工件原点5.6 自动加工上传加工程序，点按“循环启动”的按钮，机床开始自动加工。得到如下各图的仿真效果图。图5.6仿真加工图5.7仿真加工到这，论文就算是写好了，针对论文里面研究是数控加工工艺分析，让我进一步有所了解数控的加工方法。本次设计的内容大致可以归纳为：1、在一些办公软件的使用上，更加的熟练了。2、对数控的编程还有工艺得到进一步了解。怎么设计零件，按照什么步骤去加工，现在也了解了。3、通过查阅资料，我学会了如何利用工具书上的公式，对刀具参数进行计算。4、这篇论文的有关资料内容都是从图书馆，还有网络上查来的。5、通过仿真软件对加工零件进行仿真是本次设计最好的验证。论文虽然写好了，不过研究不能到这就不做了，将来还是希望自己能为机械化尽到自己的一份绵薄之力。参考文献1刘长伟.数控加工工艺.西安电子科技大学出版社，20072蔡兰王霄.数控加工工艺学.化学工业出版社，20053裴炳文.数控加工工艺与编程.机械工业出版社，20054唐应谦.数控加工工艺学.中国劳动社会保障出版社，20105赵长旭.数控加工工艺学.西安电子科技大学出版社，20066李华志.数控加工工艺与装备.青华大学出版社，20157邹新宇.数控编程.清华大学出版社，20168赵长旭.数控加工工艺.西安：西安电子科技大学出版社，2007.99王甫茂.机械制造基础.上海：上海交通大学出版社，2015.10吕思科.机械制图.北京：北京理工大学出版社，2007.711艾兴.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，2007.912顾京.数控加工编程与操作.北京：高等教育出版社，2013.9本次的毕设是在我的指导老师的认真的指导和辅导下搞定的，这一份设计的每个细节和每个难点，都不能离开老师的精心教导，并且老师认真教诲，仔细严谨的工作风格，深深地感染和激励着我。让我一直努力，并在此同时您还在思想上给予了我很大的关心，在这里我向指导老师以及所有老师致以最真诚的谢意。在这里我要特别感谢我的指导老师。老师是非常随和的，不过在对待学问，却是一个要求非常严格的人。