零件5的數(shù)控車加工工藝分析與斯沃仿真程序設計.zip

零件5的數(shù)控車加工工藝分析與斯沃仿真程序設計.zip,零件,數(shù)控,加工,工藝,分析,仿真,程序設計 零件5加工工藝分析與程序設計 摘 要 這幾年來我們中國對于數(shù)控加工技術的看中，讓數(shù)控加工技術的一直前進和發(fā)展，因為數(shù)控加工的高效率、高精度、高質量才讓得加工技術的使用越多越多了。 數(shù)控加工的速度很快,質量能很好的得到保證,所以當今社會對數(shù)控技術加工用得越來越多啊,通過我在學校這幾年階段不斷對數(shù)控加工進行接觸,讓我越來越了解數(shù)控加工的好處。文章是對零件5工件進行工藝的分析、選擇加工的毛坯尺寸、加工用的機床,在分析的時候一直去改進零件5零件的加工工藝。然后進行畫CAD圖,再對零件來完成程序的編制,編程完好后用軟件中的仿真加工對程序進行加工仿真,保證加工程序正確。 關鍵詞：零件5；編程；數(shù)控加工工藝 I Abstract Over the past few years, China has been interested in NC machining technology, so that NC machining technology has been advancing and developing, because the high efficiency, high precision, and high quality of NC machining make more and more use of NC machining technology. The speed of NC machining is very fast, and the quality can be guaranteed very well. Therefore, in today's society, more and more people are using NC technology. Through my years in school, I have been in constant contact with NC machining. Let me learn more and more about the benefits of NC machining. This paper analyzes the process of part 5 workpiece, selects the blank size and machine tool, and improves the processing technology of part 5. Then the CAD diagram is drawn, and then the program is compiled to complete the program. After the program is complete, the program is processed and simulated by the simulation processing in the software to ensure that the machining program is correct. Key words:Part 5; programming; NC machining process 目錄 摘 要 III Abstract IV 第一章 緒論 - 1 - 1.1 數(shù)控在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位 - 1 - 1.2數(shù)控系統(tǒng)在我們國家的發(fā)展情況 - 1 - 1.3數(shù)控加工工藝特點 - 1 - 第二章 零件的工藝分析 - 2 - 2.1 零件的結構特點分析 - 2 - 2.2工件的工藝性分析 - 3 - 2.3 技術要求分析 - 3 - 2.4 確定毛坯 - 3 - 2.4.1毛坯類型 - 3 - 2.4.2毛坯余量確定 - 4 - 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 - 5 - 3.1加工順序的安排 - 5 - 3.2 定位基準的選擇 - 5 - 3.3夾具的選擇 - 5 - 3.4 制訂工藝路線 - 6 - 3.5加工設備的選用 - 7 - 3.6選擇與切削用量 - 7 - 3.6.1選擇切削刀具 - 7 - 3.6.2選擇切削用量 - 8 - 3.7量具的選擇 - 8 - 3.8加工工藝卡片擬訂 - 9 - 第四章?零件的程序編制 - 9 - 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 - 10 - 4.1.1數(shù)控編程的定義 - 10 - 4.1.2 數(shù)控編程的分類 - 10 - 4.2 編程原點的確定 - 10 - 4.3數(shù)控程序編制 - 11 - 第五章 數(shù)控加工仿真 - 12 - 5.1打開仿真軟件選擇機床 - 13 - 5.2開機回參考點 - 13 - 5.3安裝工件 - 13 - 5.4安裝刀具 - 14 - 5.5建立工件坐標系 - 14 - 5.6自動加工 - 15 - 總 結 - 16 - 參考文獻 - 17 - 致 謝 - 18 - 第一章 緒論 1.1 數(shù)控在現(xiàn)代制造業(yè)中的地位 在當今全球制造業(yè)中顯示出其極其重要的地位和巨大的利益。發(fā)展前景可觀,是提高目前產(chǎn)業(yè)自動化、精細化、柔性化和集成化的非常手段。數(shù)控加工是一個全球領導的生產(chǎn)方法,得到了非常多的使用,它不僅在航空飛天業(yè)、制船業(yè)、汽車制造業(yè)、電子制造業(yè)、高精度復雜的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生著很大的用處。漸漸地數(shù)控技術的一直發(fā)展和前進,為數(shù)控產(chǎn)業(yè)注入了新的動力。傳統(tǒng)工業(yè)已經(jīng)取得了歷史性的進步,包括UG、CAM、CAD/CAM等。因此,學習和了解數(shù)控加工是機械工程專業(yè)學生的必備條件。 1.2數(shù)控系統(tǒng)在我們國家的發(fā)展情況 數(shù)控技術在發(fā)展史上，共有幾個數(shù)控階段。發(fā)展到現(xiàn)在，主要在超大規(guī)模集成電路為主要板、單片機和PLC作為處理器，為PC發(fā)展的核心控制單元，中國進行了初步的研究和開發(fā)，但效果不好。把數(shù)控技術引入外國的現(xiàn)金技術，也取得了很大的進展，但是總體來講，和外國相比的話差距還是很大的，質量差異尤為明顯。通過好多年的發(fā)展，在很多長者的奮斗下，當前的數(shù)控加工技術有了非常大的提高和進步。除了滿足我們國家的生產(chǎn)需求外，還可以賣到別個國家，我們目前能夠生產(chǎn)小型機床、大型機床，走向于自動化、高精度、快速的發(fā)展軌跡。以PC機為控制核心的機床的核心部分包括五軸或六軸先進機床配件機床，性能已成為世界先進水平。 1.3數(shù)控加工工藝特點 數(shù)控機床,數(shù)控機床是各種指令,來完成各樣的運動,滿足各樣的生產(chǎn)加工需求。所以在數(shù)控編程的時候,就對生產(chǎn)加工當中的加工因素,在大多數(shù)情況下,很多問題由技術人員根據(jù)自己的實際經(jīng)驗和方法來處理的。也就是說,由操作者在柔性加工的過程中可以調整處理大量的技術問題,在數(shù)控加工過程中成為一個程序員必須設計一個明確的內容安排。在NC加工的設計時候一定要考慮到很多個環(huán)節(jié)。實際上,1個數(shù)值、1個符號點還是1個逗號都會讓機床和質量產(chǎn)生的比較大的錯誤。由于數(shù)控機床比其它機床的機床貴,加工的零件外形也比較復雜,加工零件的價格也較高,所以在機床或工件壞掉的時候會造成很大的的損失。根據(jù)大量的實例,數(shù)控加工誤差的主要原因是數(shù)控加工不考慮和計算不謹慎。因此,技術員一定要具備很扎實的專業(yè)知識和很多的工作經(jīng)驗外,除外還要有耐得住寂寞和態(tài)度嚴謹。 第二章 零件的工藝分析 2.1 零件的結構特點分析 對圖2.1零件圖，對零件圖進行結構特點分析。 圖2.1零件5CAD圖 從上面二維圖CAD中，我們可以看到,零件主要有外圓弧面、外圓柱面、斜面、等結構組成。 2.2工件的工藝性分析 零件材料為45鋼。工件外觀看起來比較簡單容易，可是實際加工的工藝還是比較麻煩的，粗糙度要求還有尺寸精度的要求很高，我們從精度方面來考慮，保證粗糙度是難點。 2.3 技術要求分析 從上面的二維零件圖中得知，本次加工工件的主要加工要求是下面幾點： （1）外輪廓部分 零件的外輪廓主要有多個圓弧表面和圓柱面組成，Ra1.6um是本次工件粗糙度表面的要求。 （2）未注表面 未注尺寸偏差±0.1mm。 2.4 確定毛坯 2.4.1毛坯類型 毛坯是對工件進行加工個樣式零件的外形,毛坯的制造方式大體有:鍛造的方法、鑄造的方法、焊接的方法，還有各類型的型材也能當毛坯才使用。 （一）鑄件 毛坯形狀越復雜，選用鑄造是一般方法。目前鑄件大多采用砂型鑄造，高精度小鑄件可用于特殊鑄件，如精密鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造等。 （二）鍛件 鍛件經(jīng)鍛造后，可獲得連續(xù)均勻的金屬纖維結構。因此，鍛件的力學性比較不錯，經(jīng)常用于比較復雜力的非常重要鋼件。自由鍛造精度和生產(chǎn)率比較慢，主要用于小量生產(chǎn)和很大的鍛件。該模型精度高，生產(chǎn)率高，主要用于中小型鍛件。 （三）型材 型材主要包含板、棒、線材這幾種。截面形狀為圓形、長方形、多角形和異型截面形狀。制造方法可分為兩種：熱軋和冷拔。熱軋型材形狀大，精度低。冷拔型材體積小，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 焊接件主要用于一件和小量加工，大型零件和樣機試制。本實用新型制造簡易，生產(chǎn)時間短，省材料，減少體重。然而，它具有抗振動性差，變形大，只能進行老化處理后加工。 由于本次工件外形并不復雜，工件為軸類的零件，我們才使用型材中的棒料來當本次工件加工的毛坯。 2.4.2毛坯余量確定 根據(jù)該零件的圖紙要求表面質量為Ra1.6um的要求，需留有余量進行加工。所以單邊留有1.5-2.5mm的余量。這樣可以達到加工要求，還可以節(jié)約毛坯材料成本。工件零件最大尺寸為φ70X125mm，毛坯材料最大外形尺寸為φ75mm，為了方便裝夾毛坯長度選擇為150mm。 - 15 - 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 3.1加工順序的安排 零件的加工當中必須通過車削、熱處理和其他工藝來完成。所以必須要要合理、綜合其他的安排加工、熱處理和其他輔助加工的排序。 數(shù)控車削工藝安排的原則 1、基準面應作為基準面選擇，并進行價格分析，為以下程序提供可靠依據(jù)。例如，軸部分的中心孔、箱體的表面或隔板的表面、齒輪的內孔和端面應布置在初始過程中。 2、用先粗再精的方法。表面制造生產(chǎn)要按照粗、半精和精加工的順序來，盡可能的去提升加工零件的質量，盡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處理后（如定位和裝配基面，如工作面），后二次表面處理（如自由表面、鍵槽、螺孔），經(jīng)常夾雜著輕微的表面處理，然后，一般安排在主要表面有一定的精度在最后的整理。 加工路線的部分應按照上面說的加工原則來加工。 3.2 定位基準的選擇 （1）選擇本次零件粗基準的話：粗車加工的時候用外圓表面和端面為粗基準。 （2）選擇本次零件精基準的話：精加工的時候用外圓表面和端面為粗基準。 3.3夾具的選擇 夾具在加工中正常有兩個要注意的：一個是夾具要有比較的精度和強度；還有就是夾具要可靠穩(wěn)健。 選擇夾具的時候，正常要考慮下面幾個方面：? 1）盡量采用可以調動的夾具、還有經(jīng)常使用的夾具，減少使用專門的夾具，可以減短加工的準備時間和精力。? 2）在大批量加中時選用專門的工裝，盡可能的方便裝夾零部件。? 3）拆掉零件的時候要快、要方便、便于工作人員拆卸，盡量不要讓機器停的時間太久。? 4）工裝在數(shù)控機床上安裝的時候要保證文檔準確及可靠，保證工件在合理的位置上完成加工。 圖3.1三爪卡盤 考慮到零件外形結構，本文軸的外形很規(guī)則，所以工裝采用三爪卡盤如圖3.1，三爪卡盤夾持零件的時候可以自己定心，不用去找正。但是必須要注意的是，用三爪卡盤夾持零件的話，為了確保擁有夠用的夾緊力，最好留有20mm以上的裝夾位置。 3.4 制訂工藝路線 選擇加工路線，要讓零件的幾何精度及尺寸精度等要求能很好的得到保證。如果要大量生產(chǎn)的時候，可以選擇用通用性高機床加上專用的夾具，來提高工序集中一起加工的速度。除了上面說的之外，還要來考慮節(jié)約我們的加工成本盡可能的降低價格的成本，提高加工工件的速度和質量。 工藝要考慮到加工計劃、現(xiàn)有基礎和零件圖的技術要求。大量加工,如果用了多軸、多刀加工來提高加工效率,可以根據(jù)加工當中的原則組織起來;如果采用自動線加工組合機床,其過程一般是根據(jù)分權原則分。跟著現(xiàn)在數(shù)控加工的進步。尤其是加工中心的使用,工藝路線的是比較集中的。一件還是幾件來生產(chǎn),經(jīng)常是工藝集中的原則。對于剛性差、精度要求很高的的零件,要根據(jù)工序原理劃分。 工序的分類有很多種方式,主要有裝夾產(chǎn)品幾次來分類、還有采用的加工刀具來分、加工不同的地方來劃分工序等劃分的方法,本設計主要采用按加工的地方來劃分工序,根據(jù)上面的分析設計出工件零件的加工工序與工步。 綜合上面的分析內容，確定工件的加工路線 工序1：備毛料. 工序2：加工零件外圓輪廓特征。 工步1：選用外圓車刀對工件外圓面來粗加工，留有0.5mm余量。 工步2：選用外圓車刀對工件外圓面來精加工到圖上的尺寸要求。 工序3：切斷零件,保證總長度。 工序4：去除毛刺飛邊、清洗。 工序5：檢驗。 3.5加工設備的選用 一般來說，在產(chǎn)品質量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。選定數(shù)控機床為 本零件的加工制造的實用機床，可以達到本零件的要求，本工件是回旋體工件，用數(shù)控銑床來加工不合理，本次設計的零件5零件適合數(shù)控車來加工，所以選擇機床為數(shù)控車床。還有工件外形不大，在介意成本的情況下可以選擇行程比較小一點的機床。 采用數(shù)控車床來完成本次加工，對于工序多的工件要采用好幾把刀來加工的，在換道具的過程中可以減少大量的時間，很快捷方便經(jīng)濟，數(shù)控車床還可以來加工更比較麻煩的曲面這些工件。因此，我們選用CK6140作為本次設計的數(shù)控機床。 圖3.2 CK6140數(shù)控車 3.6選擇與切削用量 3.6.1選擇切削刀具 加工刀具的選用過也是加工中需要慎重考慮的一個問題，刀具選的好不好，不僅影響機床的加工速度，還直接影響產(chǎn)品的加工質量。編程時，選用加工刀具的時候正常是要考慮機床的加工力量、工序內容、產(chǎn)品的材料等問題。 本次加工的零件5零件中有好多個特征輪廓如外圓、斜面，詳細的的數(shù)控加工刀的采用情況見下表3.1里面的內容。 表3.1 零件的刀具卡片 序號 刀具號 刀具名稱 刀具材料 數(shù)量 加工內容 1 T0101 75°外圓刀 硬質 合金 1 粗，精車外圓輪廓 2 T0202 3mm切槽刀 硬質 合金 1 切斷零件 3.6.2選擇切削用量 切削用量是加工速度的的數(shù)值，它的選擇與保證產(chǎn)品質量和提高加工生產(chǎn)速度有很大的關系。切削用量主要包括切削速度、進給量和切削深度。切削用量大小決定著加工時間、刀具壽命 和加工質量。最省錢經(jīng)濟、省事、有效的加工方法肯定是合理的選好了加工時的切削用量。如下是對該零件切削用量的選擇。 1.外圓柱面 （1）粗車外圓輪廓 粗車外圓時，選取Vc=80m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時直徑取中間值45mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×80）/（3.14×45）]r/min=566.1r/min取560r/min 進給速度：F =f×n =（0.2×560）mm/min=112mm/min （2）精車外圓輪廓 精車外圓時，選取Vc=90m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時直徑取中間值45mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×45）]r/min=636.9r/min取650r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×650）mm/min=65mm/min 2.切斷 切槽時，選取Vc=50m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，加工時直徑取20mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×50）/（3.14×20）]r/min=796r/min取800r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×800）mm/min=80mm/min 3.7量具的選擇 本次零件的加工，最好是使用通用量具。為了保證工件的尺寸精度，在數(shù)控加工中必須選擇正確的測量工具。本次加工主要用到的量具是游標卡尺、千分尺等。游標卡尺是一種很實用的通用量具。加工產(chǎn)品的精度要求高的話就用千分尺來測量。綜合考慮選擇本次使用的量具如表3.2所示。 表3.2量具表 名稱 規(guī)格 分度值 用途 游標卡尺 0-150mm 0.02mm 主要用于測量直徑、長度尺寸等 千分尺 25-50mm 0.01mm 用于外徑測量工具 直尺 0-200mm 0.1mm 用來測量毛坯等的長度 3.8加工工藝卡片擬訂 將上面講的各項內容整理綜合成加工工藝卡片，詳細內容請看附件。 第四章?零件的程序編制 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 4.1.1數(shù)控編程的定義 編程是將我們對零件安排的加工路線、采用的加工刀具、走刀路線的數(shù)據(jù)、加工進給速度、主軸的轉動速度、切多深還有換刀、冷切水的開關、什么時候換刀等加工信息，用系統(tǒng)指定的數(shù)控G代碼還要M代碼，按規(guī)格寫成NC數(shù)控加工代碼。 4.1.2 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程中的兩種分類分別是手動編程、軟件編程。 （1）手動編程 程序編寫是由人計算完成。這就對寫G代碼的人員要求數(shù)控代碼的應用，并且還要了解數(shù)控加工工藝和計算數(shù)值的能力。對于尺寸計算少還是外形簡單的工件，編程不用很多的，用手動編程就行了。 （2）軟件編程 用電腦把我們對零件設定的刀具、加工刀軌、加工參數(shù)改寫成數(shù)控G代碼加工程序，就是說數(shù)控的那些尺寸計算是用電腦來完成的，我們只要設定了參數(shù)就行。 本次設計的零件5零件，通過手動編程的形式來完成程序編制。 4.2 編程原點的確定 編程原點選擇原則 （1）工件坐標系最好在工件的加工基礎和定做基準盡量重合，減小加工的誤差和不需要的尺寸技術。 （2）方便找正、并且對刀過程中對刀的誤差比較小的地方。 （3）編程方便。 （4）工件坐標系要選在對稱工件的對稱中心。 （5）工件坐標系要盡可能的方便準確，并且加工余量要差不多的。 為了讓加工產(chǎn)品和編程的時候更容易計算，選中工件坐標系在產(chǎn)品中心軸線及端面的交線上面。 圖4.1工件原點 4.3數(shù)控程序編制 程序名:O0001 程序段號 程序內容 程序的注釋 N0015 O0001 程序的號 N0020 T0101; 換第一把刀，外圓車刀 N0025 M03 S560; 主軸正轉，轉速560r/min N0030 M08; 開啟冷切液 N0035 G00 X80Z2; 快速進給到循環(huán)的起點 N0040 G71 U1.5 R1; 設定G71指令的參數(shù) N0045 G71 P45 Q100 U0.3 W0.3 F112; 設定G71指令的參數(shù) N0055 G00 X0; 快速運動至切削起點 N0060 G01 Z0 F112; 靠近工件 N0065 G03 X20 Z-10 R10 車工件圓弧輪廓 N0070 G01 Z-30 車工件零件的外圓 N0075 X40 Z-40; 車錐面 N0080 G03 X40 Z-80 R40; 車工件圓弧輪廓 N0085 G01 Z-90 車工件零件的外圓 N0090 X70 Z-105 車錐面 N0095 Z-130 車工件零件的外圓 N0100 X80 車削完畢，退刀 N0105 X100Z100 快速離開工件表面 N0110 T0202; 換第二把刀，切槽刀 N0115 M03 S800; 主軸正轉，轉速800r/min N0120 G00 X80Z2 靠近工件 N0125 Z-128 靠近切斷零件的起點 N0130 G01 X0 F80 把零件切斷 N0135 X80 退刀 N0140 X100 快速離開工件零件的表面 N0145 Z100 快速離開工件零件的表面 N0150 M30 結束程序 第五章 數(shù)控加工仿真 5.1打開仿真軟件選擇機床 打開仿真軟件，選擇我們要的數(shù)控機床和系統(tǒng)，如下圖所示。 圖5.1機床 5.2開機回參考點 打開電源，按面板上的X和Z按鍵對機床進行歸零。 圖5.2操作面板 5.3安裝工件 設置毛坯與夾具, 調整好毛坯在夾具中的位置后關閉即可。這里可以看到夾具的裝夾情況。 圖5.3毛坯設置 5.4安裝刀具 在刀具管理里面，插入我們要用到的外圓車刀、內孔鏜刀。 圖5.4設置刀具 5.5建立工件坐標系 設置工件坐標系在工件的原點和端面的位置。 圖5.5工件原點 5.6自動加工 上傳加工程序，點按“循環(huán)啟動”的按鈕，機床開始自動加工。得到如下各圖的仿真效果圖。 圖5.6仿真加工 圖5.7仿真加工 總 結 到這，論文就算是寫好了，針對論文里面研究是數(shù)控加工工藝分析，讓我進一步有所了解數(shù)控的加工方法。本次設計的內容大致可以歸納為： 1、在一些辦公軟件的使用上，更加的熟練了。 2、對數(shù)控的編程還有工藝得到進一步了解。怎么設計零件，按照什么步驟去加工，現(xiàn)在也了解了。 3、通過查閱資料，我學會了如何利用工具書上的公式，對刀具參數(shù)進行計算。 4、這篇論文的有關資料內容都是從圖書館，還有網(wǎng)絡上查來的。 5、通過仿真軟件對加工零件進行仿真是本次設計最好的驗證。 論文雖然寫好了，不過研究不能到這就不做了，將來還是希望自己能為機械化盡到自己的一份綿薄之力。 參考文獻 [1] 劉長偉.數(shù)控加工工藝.西安電子科技大學出版社，2007 [2] 蔡蘭 王霄.數(shù)控加工工藝學.化學工業(yè)出版社，2005 [3] 裴炳文.數(shù)控加工工藝與編程.機械工業(yè)出版社，2005 [4] 唐應謙.數(shù)控加工工藝學.中國勞動社會保障出版社，2010 [5] 趙長旭.數(shù)控加工工藝學.西安電子科技大學出版社，2006 [6] 李華志.數(shù)控加工工藝與裝備.青華大學出版社，2015 [7] 鄒新宇.數(shù)控編程.清華大學出版社，2016 [8] 趙長旭. 數(shù)控加工工藝. 西安：西安電子科技大學出版社，2007.9 [9] 王甫茂. 機械制造基礎. 上海：上海交通大學出版社，2015. 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