凹凸軸零件的三維造型及數(shù)控加工工藝手動編程、斯沃仿真含三維及CAD圖,凹凸,零件,三維,造型,數(shù)控,加工,工藝,手動,編程,仿真,cad XXXX XX設計作品 題 目： 凹凸軸零件的三維造型及數(shù)控加工工藝手動編程、斯沃仿真 類 型： 學生姓名： 二級學院： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： XXXXX 20XX年11 月 11 日 摘 要 伴隨科技技術的不斷發(fā)展，數(shù)控技術的用處開始在企業(yè)中越來越不可忽視。本次設計主要對數(shù)控加工中的加工流程、制造零部件技術等研究，設計合適的制造方法，改進現(xiàn)有的加工的流程，盡量把數(shù)字化加工的高質量、優(yōu)效率、小代價的優(yōu)勢。論文中介紹了數(shù)控機床車削凹凸軸的加工工藝及其編程仿真，由被加工零件的材質、大小形狀、要求的加工的精度等來尋找匹配的機床，研究具體的加工方法，制定出合理的加工流程，加工過程中各工序所選用的刀具，機床夾具及切削用量等。遵從設計要求，加工出所需要零件以及對工件自檢數(shù)據(jù)進行了分析，講清在加工過程中需要應注意的事項。 關鍵詞：數(shù)控機床；凹凸軸；加工流程；刀具；切削用量 3 ABSTRACT With the continuous development of science and technology, the use of numerical control technology has become more and more important in enterprises. This design mainly focuses on the research of machining process and manufacturing parts technology in NC machining, designs appropriate manufacturing methods, improves the existing machining process, and tries to take the advantages of high quality, excellent efficiency and low cost of digital machining. This paper introduces the processing technology and programming simulation of turning concave convex axis with CNC machine tool. It looks for the matching machine tool from the material, size and shape of the parts to be processed and the required processing precision, studies the specific processing method, formulates the reasonable processing flow, the tools selected in each process of processing, the machine tool fixture and the cutting amount, etc. According to the design requirements, the parts needed are processed and the self inspection data of the workpiece are analyzed. The matters needing attention in the process of processing are pointed out. Key words: CNC machine tool; concave convex axis; machining process; cutting tool; cutting parameters 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 3 前言 3 第一章 零件的建模 4 1.1產(chǎn)品規(guī)劃 4 1.2打開UG軟件 4 1.3背景設置和創(chuàng)建坐標系 5 1.4創(chuàng)建平面 5 1.5創(chuàng)建軸體 6 1.6創(chuàng)建開口槽 7 1.7倒斜角 8 1.8創(chuàng)建符號螺紋 8 第二章 零件的工藝分析 10 2.1 零件的結構特點分析 10 2.2 零件的技術要求分析 10 2.3 零件的結構工藝性分析 11 2.4 確定毛坯 11 2.4.1毛坯類型 11 2.4.2毛坯余量確定 12 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 13 3.1 表面加工方法的確定 13 3.2 加工順序的安排 13 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 13 3.4 制訂工藝路線 15 3.5選擇加工設備機床 16 3.6選擇刀具 17 3.7確定切削用量 18 3.7.1、背吃刀量的確定 18 3.7.2、切削用量的具體選擇 19 第四章? 零件的程序編制 21 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 21 4.1.1 數(shù)控編程的分類 21 4.1.2 編程方法的選擇 21 4.2 編程原點的確定 22 第五章? 零件的仿真加工 22 5.1打開仿真軟件選擇機床 22 5.2開機回參考點 23 5.3安裝工件 23 5.4安裝刀具 24 5.5建立工件坐標系 24 5.6 程序校驗 26 5.7 自動加工 26 設計小結 29 參考文獻 30 致 謝 31 前言 數(shù)控技術是通過數(shù)字信息對工作過程與機械運動進行控制的一門技術，數(shù)控技術的應用給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了歷史性的改革，制造工程也成為了工業(yè)化的象征標志，數(shù)控技術的高速發(fā)展和應用領域的擴張，對如IT、汽車、醫(yī)療、輕工等民生行業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用,只是類似這樣的行業(yè)應用的數(shù)字化成為了不斷進步的必然需求.提升國內軟硬件設施是發(fā)展中國數(shù)字化制造業(yè)水平與在緊跟世界先進上生產(chǎn)能力的有效措施.數(shù)控加工與程序化畢業(yè)設計是數(shù)控專業(yè)培育系統(tǒng)內組建數(shù)控加工專業(yè)能力與職業(yè)素養(yǎng)的關鍵環(huán)節(jié)，經(jīng)過畢業(yè)設計讓我明白聯(lián)合使用各門學科里面的基礎知識理倫,也加深了對專業(yè)內涵的理解,最終加深對現(xiàn)有知識的理解,鍛煉和強化了獨立處理與解決問題的素質，以完成科學探究與創(chuàng)新設計。 完成一份成功的畢業(yè)設計，專業(yè)的知識是必不可少的。此選題能對所學專業(yè)知識有一個較完整的展示，也能全面展現(xiàn)對知識的認識掌握與靈活運用，故選用此題目。 在設計過程中，我深入了解了數(shù)控程序編程，并具備了一定加工知識，數(shù)控加工技術與應用程序編程在制造工程中越來越流行，成為現(xiàn)今制造技術的基礎部分，同時數(shù)控加工技術中易于理解的編程已是現(xiàn)代制造工程中不可或缺的基本一環(huán)。通過此設計，我們對數(shù)控程序編程的理解能更深入，發(fā)現(xiàn)制造業(yè)發(fā)展中亟需解決的難題。 11 第一章 零件的建模 1.1產(chǎn)品規(guī)劃 本次畢業(yè)設計做出的產(chǎn)品規(guī)劃如下所示：首先，使用UG軟件，在UG軟件中建立一個新的草圖，在創(chuàng)建草圖時即為確定建模的基準平面，通過確定的基準平面，可以將三維建模的位置上在空間直角坐標系中確定，確定后續(xù)創(chuàng)建的三維模型的視圖方向。其次，在選擇好的基準平面上開始繪制草圖，草圖繪制完成后，使用UG軟件的旋轉命令將草圖沿著指定的軸線旋轉生成三維模型。然后，可以在三維模型的指定位置處使用螺紋命令，建立螺紋特征。最后，為了模型的美觀，也為了實際生產(chǎn)中對材料的節(jié)省，對三維模型的部分結構進行倒角和倒圓。通過上述規(guī)劃，即可完成產(chǎn)品的三維模型設計。 1.2打開UG軟件 點擊桌面圖標，打開UG軟件，點擊“新建”指令，進入模塊選擇界面，選擇“模型”，然后在下方重命名模型名稱、選擇模型保存路徑，點擊確定后即可進入模型建模界面，如圖1.1所示。隨后在左側導航器中找到“角色”，將“角色”設置為具有完整菜單的模式，該模式為“角色”的高級功能。通過上述操作及設置，可完成建模前的準備工作。 圖1.1 新建模型 1.3背景設置和創(chuàng)建坐標系 點擊軟件界面上方功能欄，按照以下順序“文件—新建—確定”可進入建模界面，在笛卡爾坐標系上單擊鼠標右鍵選擇“顯示”，按照以下順序點擊“首選項—背景”，為便于觀察建模細節(jié)和抓圖，將建模界面的背景顏色設置為白色，如圖1.2所示。然后在左側導航器中，鼠標右鍵單擊“基準坐標系”，將基準坐標系設置為顯示狀態(tài)?；鶞首鴺讼导纯娠@示在建模界面，如圖1.3所示。 圖1.2背景設置 圖1.3 坐標系 1.4創(chuàng)建平面 在頂部菜單欄中找到插入選項，鼠標單擊插入選項，在下拉的插入所有命令中選擇草圖命令，由此進入創(chuàng)建草圖命令框。首先調整創(chuàng)建草圖類型，將其改為在平面上創(chuàng)建草圖，其次將判斷平面的方法選為由系統(tǒng)自動判斷，然后選擇基準坐標系中的XY平面。這里選擇XY平面為草圖基準平面的方法為在XY平面上點擊鼠標左鍵，如圖1.4所示。 圖1.4 基準平面 1.5創(chuàng)建軸體 創(chuàng)建軸體首先需要點擊使用菜單欄中的輪廓線命令，由基準坐標系的中心點出發(fā)，逐一繪制出軸體的草圖基本輪廓形狀。接下來需要使用菜單欄中的約束命令將輪廓線終點約束在Y軸延伸垂直線上。第一步選中草圖輪廓的結束點，第二步再點擊基準坐標系中的Y軸，便可在選中Y軸的同時使使曲線上出現(xiàn)約束命令點，第三步依次點擊菜單中的約束命令和底部尺寸判斷命令，并調整選擇尺寸判斷命令將其選擇為自動判斷尺寸。上述操作結束后便可將所繪制的軸體草圖中的各條輪廓線的尺寸和位置進行約束，并且這一約束屬于草圖完全約束。草圖繪制與約束完成之后，點擊底部命令欄中的完成草圖選項即可。如圖1.5所示。 圖1.5 草圖 在完成軸體的草圖繪制之后，接下來進行三維實體創(chuàng)建。在頂部菜單欄中找到回轉命令選項并且點擊進入回轉命令框。三維實體創(chuàng)建的第一步需要先進行截面曲線的選擇，首先需要將抓取曲線的方式調整為自動判斷曲線狀態(tài)，然后抓取所有曲線。第二步在抓取完所有曲線之后，單擊鼠標中鍵開始指定草圖回轉的矢量方向，這里需要指定草圖的回轉矢量方向為基準坐標系的Y軸。第三步為輸入回轉的限制值，這里調整兩個回轉開始的限制值角度與結束的限制值角度依次為0度、360度，這就可以讓軸體草圖沿著Y軸回轉360度來生成軸體實體。第四步需要進行布爾運算。對于實體，我們應該將布爾運算這一選項調整為無，并且這里的其他值都使用系統(tǒng)默認值即可，最后點擊確定，即可生成三維實體來完成軸體創(chuàng)建這一步驟。如圖1.6所示。 圖1.6 三維實體 1.6創(chuàng)建開口槽 完成草圖的繪制后，我們通過約束點擊輪廓紅的結束點。約束草圖中的每一個輪廓線的大小方向，這樣是我們稱之為草圖完全約束，接下來點擊命令欄中的完成草圖，那么我們就把草圖繪制完成。如圖1.7所示。 圖1.7草圖 在頂部菜單欄中使用回轉命令功能，打開回轉命令框，首先，我們需要決定進行所選的截面曲線。使用布爾來求差。 圖1.8開口槽 1.7倒斜角 與上一步相同在頂部菜單欄中使用倒斜角功能，在倒斜角命令框中設定倒斜角值為1，這樣我們可以三維模型對應的地方得到C1的倒斜角，這樣我們就可以最終得出三維實體的倒斜角，如圖1.9所示。 圖1.9 倒斜角命令框 1.8創(chuàng)建符號螺紋 與之前相同我們選擇插入菜單里設計特征，首先在設計特征命令中選擇螺紋進入，我們用到的是符號螺紋，在螺紋類型中創(chuàng)建出來，使用手工輸入螺紋值。這樣我們可以在與其對應的圓柱面，手工輸入螺紋的系數(shù)。將另外的參數(shù)都不變，完成以上步驟點擊確定就可以創(chuàng)建成功螺紋符號，如圖1.10所示。 圖1.10螺紋符號 第二章 零件的工藝分析 2.1 零件的結構特點分析 如圖2.1所示的零件圖（如果插圖顯示不清晰，詳見附件CAD零件圖），對零件的加工工藝性進行分析。 圖2.1零件的二維平面圖 在車床加工或者數(shù)控加工中凸凹零件是最為常見的零件，在輕型車輛或者重載車輛，或者其他機械裝配中的應用是非常廣泛的的。圖2.1中所示的凹凸軸零件主要是由外螺紋M25,外圓柱面Φ52, 外圓柱面Φ39、，外錐面、圓弧R9、外螺紋M39、槽等組成，由這些特征可以看出該零件的用途，該零件在機械裝配中主要起到聯(lián)接的作用。 2.2 零件的技術要求分析 因為該零件起到主要的聯(lián)接作用對尺寸精度等級的要求較高，在幾個外圓尺寸中精度最高為Φ52mm，，該零件的總體長度尺寸公差要求為±0.08mm；（其余尺寸以及主要尺寸精度等級請參照零件圖紙中的標注）；該零件對表面粗糙度要求較高，需要具有較好表面質量的零件特征的粗糙度值可以達到Ra1.6μm，沒有特別要求的特征的粗糙度值為Ra6.3μm。 2.3 零件的結構工藝性分析 由該凸凹零件的總體尺寸可以看出為軸類零件，外圓柱面，外錐面，圓弧，倒角這些特征中精度要求較高部分在普通的車床上很難按照加工要求完成加工的，可以通過數(shù)控中心進行實現(xiàn)，并且這些特征在數(shù)控車削加工中可以很好的按照要求需求完成加工。 2.4 確定毛坯 2.4.1毛坯類型 毛坯是還沒加工的原料，或者指成品完成前的那一部分,可以是鑄造件，鍛打件，型材，焊接件，或者是用鋸割，氣割等方法下的料。以下是各種毛坯的特征比較，進而選用最合適的毛坯進行加工零件。 （一）鑄件 鑄件是用各種鑄造方法獲得的金屬成形物件，用澆注、壓射、吸入等方法將液態(tài)金屬注入預先準備好的鑄型中，所以可用鑄造方法制造形狀較復雜的毛坯。砂型鑄造是較好且主要應用的鑄造方式，特種鑄造主要用于對尺寸精度要求較高的小型鑄件，離心鑄造，熔模鑄造等都屬于特殊鑄造的范疇。 （二）鍛件 毛坯的鍛造件，經(jīng)過這鍛造后會得到一些均勻的，且連續(xù)的具有金屬性的組織，正是由于這些組織，因此，讓它的這個力學性能顯著，因此它主要應用于一些受力復雜的重要金屬件。由于是自由鍛造，所以它的精確性較差，況且生產(chǎn)效率低，所以它只能適應一些小批量的生產(chǎn)，或是大型的鍛件生產(chǎn)。而相反的，模型鍛造它的出錯率就相對較低，且生產(chǎn)周期短，所以呢，它就是用一些大批量的、中小型鍛件。 （三）型材 型材一般來說，大致可以分為三類，它們分別是板類材料，線類材料和棒材料，但是有由于它們的形狀的不同，一般有下面幾類的斷面，圓形方形六角形及一些特殊截面。身材的制造方法大致可分為熱軋和冷拉兩個類，這兩類都有自己的優(yōu)勢和劣勢，比如說熱扎，它的精度相對較低，型材的尺寸比較大，所以，它一般用于一些大型的機械零件，而冷拉恰恰相反，它的精度高，型材的尺寸較小，所以，它用于一些精度較高的中小型的零件。 （四）焊接件 焊接的主要用于一些小批量生產(chǎn)和一些大型零件試制的，在生產(chǎn)過程中，它的生產(chǎn)效率高，材料的利用率高，現(xiàn)在它還在零件焊接后降低整體的重量，同時，它也有缺點，因為它是焊接件，所以它的抗震性比較差，面形變系數(shù)大，必須要經(jīng)過時效處理后才能進行其它的機械加工。 （五）其它毛坯 一般毛坯件主要有上面提到的幾類，但是還有一些特殊毛坯，比如沖壓件粉末冶金件，塑料壓制件以及冷擠件等。 2.4.2毛坯余量確定 根據(jù)所下發(fā)的圖紙技術要求，在制造過程中需要留有一定的加工余量，因為零件尺寸較短，我們可以選擇棒料為型材毛坯，因為所選擇的零件最大外圓直徑為52mm，長度為160mm，選擇毛坯的時候外圓單邊留1.5mm余量，長度單邊各留1mm余量。 依據(jù)選擇毛坯的余量，可確定該零件的毛坯尺寸為Φ55×162mm 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 3.1 表面加工方法的確定 （1）右端面輪廓加工：粗車→精車→切槽→車螺紋。 （2）左端面輪廓加工：粗車→精車→切槽→車外螺紋。 3.2 加工順序的安排 被加工零件的機械加要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序等工藝路線。因此，全面合理的安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序是擬定工藝路線的重要環(huán)節(jié) 切削加工工序的安排原則 1）基準先行。最為精基準的面，并將其先進行加工，這樣能為后續(xù)加工的工序提供一個較為可靠的精基準。初始加工工序多加工像箱體的地面或剖分面、軸類零件的中心孔、齒輪的內孔和一端面等部位。 2）先粗后精。各加工零件的加工表面都應該嚴格遵循粗加工→半精加工→精加工的原則來進行加工，這樣不僅能夠很好的提高零件的加工精度而且還能有效地降低零件的表面粗糙度。 3）先主后次。既應該先要加工工件的主要表面（如定位基面、裝配面、工作面等），然后再來加工工件的次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面的加工一般在主要表面達到一定精度之后、最終精加工之前進行穿插加工。 所以，應該嚴格的遵循上面的原則來加工該零件。 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 （1）定位基準的選擇 1）粗基準的選擇：進行粗車時要先以外圓表面和兩個端面為粗基準，把粗基準加工出來。 2）精基準的選擇：進行精加工時可以用粗加工時加工出的端面和外圓為基準。 （2）裝夾方式的選擇 夾具的作用是定位夾緊被加工的零件，并保證數(shù)控加工裝卸的方便與快捷。依據(jù)數(shù)控加工的特點對夾具的設計提出兩點基本要求：一是要保證夾具坐標系的位置和方向相對機床的坐標系的位置和方向相對固定；二是要使零件和機床的坐標系尺寸關系相互協(xié)調。 1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個定位爪的運動形式是同步的，而且還能自動進行定心控制，所以不需要進行找正裝夾。其特點是裝夾工件方便、快捷，但裝夾較松，只能適用于外形規(guī)范的中、小型加工工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對于軸類工件的軸向尺寸比較大且加工的工序非常多時，可以采用兩頂尖定位裝夾來保證裝夾的精度。這種方式適用于多工序精加工。 3）用卡盤和頂尖裝夾。當被車削的工件質量較大時，可以采用一端用卡盤定位裝夾，而另一端采用機床的后頂尖輔助支撐。這種裝夾方式的特點是安全，且能承受的最大切削力大，裝夾牢固，在軸向定位裝夾廣泛應用。 4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時采用心軸裝夾，及再做個與之相互配合的螺紋進行裝夾。這種裝夾方式的特點是安全，且能承受的最大切削力大，裝夾牢固，軸向定位基準。 我們根據(jù)所需零件的尺寸、精度和生產(chǎn)加工條件的要求，常常選擇在車床上比較常用的三爪自定心卡盤。三爪自定心卡盤可以自動完成定心定位，而且夾持的范圍非常大，加工的范圍是零件的截面形狀為圓形、三角形、六邊形的軸類和盤類中小型零件。 圖3.1三爪卡盤  3.4 制訂工藝路線 刀具集中分序法：所謂刀具集中分序法，顧名思義把車床上使用的車刀夾具按照加工步驟劃分，以此來到達在使用相同的一套車刀夾具來車削完所制造零件上全部可以使用該刀具進行加工的部位，然后再依次使用第二套車刀夾具、第三套車刀夾具來車削完可以使用這些刀具加工的零件其他部位。使用這樣的方法即可達到減少更換車刀夾具這一繁瑣的工序，從而完成減少車床空程時間的目的，進而更可以削減因更換車刀夾具而產(chǎn)生的定位誤差。 以加工部位分序法：當需要處理那些需要多種加工內容的零件時，應該按照需要加工零件的結構特點來將其劃分為幾個部分，例如可以分為內部形狀、外部狀形、彎曲的面或平整的面等等多個類型。按照慣例來說應先加工平整的面、用以定位零件的面，接下來再進行孔的制造加工，或者應該首先加工制造不復雜的零件部分，加工完成以后在進行復雜零件部分的加工制造，還可以首先制造那些要求加工精度低的零件部位，然后在進行要求加工精度很高的零件部位。 以粗、精加工分序法：當我們需要制造的零件特別容易在加工過程中產(chǎn)生變形時，因為我們在進行粗加工之后必須要對零件上產(chǎn)生的加工變形進行校形這一工序，所以按照慣例一旦零件同時需要進行粗加工與精加工時，我們必須把這兩個工序分隔開進行。根據(jù)上述內容來說，當進行工序的劃分時，必須首先檢視所需加工零件的工藝特性、結構特征并且應該詳細掌握使用的機床性能和需要用到數(shù)控加工的零件結構特征、零件加工過程中需要的安裝次數(shù)、制造生產(chǎn)地方的人員組織現(xiàn)狀。并且應該根據(jù)實際情況，在保證合理加工的情況下因地制宜的確定到底是使用工序集中原則還是使用工序分散的原則。 在進行完以上的說明分析之后，可以確定零件車削加工的工序如下 加工工序1：下毛坯料Φ55×162mm。 加工工序2：夾具夾住毛坯料零件的左部外圓，用車刀車削毛坯料零件的右端外部輪廓。 工步1：車削右部端面讓其達到平整的狀態(tài)。 工步2：粗車外圓Φ39、圓弧SR48、R9mm、Φ35mm、Φ59mm外圓，并且預留精加工余量0.5mm。 工步3：精車外圓Φ39、圓弧SR48、R9mm、Φ35mm、Φ59mm外圓，直到其符合加工圖紙的尺寸要求。 工步4：進行2個槽的切槽 工步5：車削外部螺紋M39X1.5 工序3：夾具夾住零件的右部外圓Φ52mm，車刀車削加工左部的輪廓。 工步1：車削左部的端面使其達到平整且確保達到加工圖紙要求的長度尺寸。 工步2：粗車螺紋的外徑、外圓Φ25mm，并且預留精加工余量0.5mm。 工步3：精車螺紋的外徑、外圓Φ25mm，直到達到加工圖紙的尺寸要求。 工步4：切槽3X2mm 工步5：車外螺紋M25X1.5 工序4：去除零件的所有毛刺。 工序5：檢驗零件。 3.5選擇加工設備機床 研究需要加工的零件圖紙可以得到以下信息。圖紙要求加工制造的零件上的所有特征都有：外圓、槽、螺紋、圓弧、圓錐，因此該零件的加工工序十分繁瑣。為了到達削減換刀與對刀花費的時間這一目的，并且還為了達到完成較高的加工精度和保證加工零件的表面粗糙度這兩個目的，我們使用了廣州數(shù)控設備有限公司制造的CK6140×1000加床，這一機床的各項技術參數(shù)使用下圖來說明：  3.6選擇刀具 對比于之前那些普通機床的加工制造方式，當使用數(shù)控的方式進行加工時對所用的機床刀具有了更高和更多方面的要求，不但應該使其在進行安裝調整時十分的方便快捷，以此來符合高效率的數(shù)控機床要求；而且要求刀具的剛性好、精度高，并且刀具必須在斷屑和排屑這些方面性能好，加工的尺寸穩(wěn)定，耐用度很高。數(shù)控的機床上使用的加工刀具多數(shù)使用可以進行高速切削的刀具材料（比如高速鋼、超細粒度的硬質合金）并且使用可以進行轉位操作的刀片。 車削加工制造時所使用的刀具應該進行合適的挑選，進行數(shù)控車削時經(jīng)常用到的車刀分為三類：分尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。 1）尖形車刀 把直線形的切削刃當作特征的車床所用刀具是尖形車刀。這種尖形車刀它的車刀刀尖是直線形的主副切削刃，舉例來說90°內外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀與車刀的刀尖倒棱微小各式外圓和內孔車床刀具。 尖形車刀的各種幾何參數(shù)（最主要是車刀的幾何角度）的選擇方法與普通車削所用到的車刀選擇方法大致一樣，但是有一點應該注意，那就是必須結合數(shù)控加工的加工路線、加工干涉特點來進行全方位多層次的分析，并且應該同時顧及到車刀的刀尖強度問題。 2）圓弧形車刀 把圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃當作特征的車床所用刀具是圓弧形車刀。圓弧形車刀的圓弧刃上每個點都是這種車刀的刀尖，因為這個特點圓弧形車刀的刀位點并不在圓弧刃上，而是圓弧形車刀圓弧刃的圓心。 在進行零件的內外表面車削的時候多使用圓弧形車刀，這種車刀非常適合用于加工制造各種圓整的連接（凹形）處毛坯零件成型面。在進行車刀圓弧半徑的選擇時必須要考慮兩個問題：第一個問題是零件的加工干涉問題，為了避免干涉，車刀的切削刃圓弧半徑必須等于或小于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑；第二個問題是車刀損壞問題，造成車刀損壞的原因多是刀尖強度太弱或刀體散熱能力差，為解決這一問題所選的車刀半徑不宜太小。 3）成型車刀 成型車刀的另一名稱是樣板車刀，車刀刀刃的形狀和尺寸決定它車削制造零件的輪廓特征。 數(shù)控的車削加工制造過程中，經(jīng)常使用的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等多種車刀。實際數(shù)控的加工車削過程中，應該最大可能的避免全部使用或完全不使用成型車刀，部分使用成型車刀為最佳。 在進行完以上的分析說明之后，該零件的車削加工應該使用標準刀具，這樣可以削減加工使用的毛坯料并且可以提高加工的效率。車削過程中車刀與夾具的挑選是數(shù)控加工的過程中最為重要的部分，刀具的挑選一方面會影響機床的加工效率，另一方面更會顯著的直接影響到零件的加工質量問題。在進行數(shù)控加工的時侯，挑選車刀夾具一般來說要充分考慮到多個方面的因素如機床的加工能力、工序內容、工件材料等。以下是對本文車削制造零件的工步順序與刀具的挑選。 本文加工制造零件的數(shù)控加工過程中主要為車外圓、鏜內孔、切槽、車螺紋，詳細的刀具挑選如下表3.1所示。 表3.1 數(shù)控加工刀具卡片 序號 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀片材料 加工表面 1 端面車刀（焊接式） 90°刀尖 YT15 車端面 2 外圓車刀（可轉位） 35°刀尖 YT15 車外輪廓 3 外切槽刀 寬度3mm YT15 切槽 4 外螺紋車刀 60° YT15 車螺紋 3.7確定切削用量 3.7.1、背吃刀量的確定 背吃刀量應該在機床功率容許的情況下盡可能的挑選的大一些，這樣的話車床的進給次數(shù)才能夠削減。當加工制造零件的精度要求很高的時候，需要留出足夠的半精車或精車加工余量，一般半精車的余量應該留到0.5mm上下，精車余量必須半精車的后面，正常情況下需要少于普通車削的余量，通常留到0.1～0.3mm左右。因為這個零件的精度要求相對來說很高，所以加工必須最少需要粗加工與精加工這兩種加工方式。由表3.2來采挑選車刀的背吃刀量。 表3.2 數(shù)控切削用量推薦表 加工內容 背吃刀量Ap/（mm） 切削速度vc(m·min) 進給量f/(mm·r) 粗加工 2～3 80～120 0.2～0.5 精加工 0.1～0.5 120～150 0.1～0.2 出于各種考慮，粗車的時侯車刀的背吃刀量應該選取1mm，這樣留出的精車余量為0.5mm，精車時的背吃刀量是0.5mm。 3.7.2、切削用量的具體選擇 確定主軸轉速的時候需要零件上加工部位的直徑和零件、刀具的材料以及加工性質等各個條件，然后綜合起來確定合適的切削速度。 切削速度一般來計算和查表選取，特殊情況下還可以根據(jù)經(jīng)驗來確定。 允許的切削速度Vc(m/min)是由公式n=來進行計算選取。 式中Vc為切削速度； D為工件或刀具的直徑（mm） 1、 車削右端的外輪廓 （1）粗車右端的外圓輪廓 粗車右端的外圓輪廓時，選擇Vc=80m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時直徑選擇的值為40mm。 因此：主軸的轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×80）/（3.14×40）]r/min=636.9r/min取650r/min 進給的速度：F =f×n =（0.2×650）mm/min=130mm/min （2）精車右端的外圓輪廓 精車外圓的右端輪廓時，選取Vc=90m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時的直徑選擇的值為40mm。 因此：主軸的轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×40）]r/min=716.5r/min取750r/min 進給的速度：F =f×n =（0.1×750）mm/min=75mm/min 2、 車削左端的外輪廓 （1）粗車左端的外圓輪廓 粗車左端的外圓輪廓時，選取Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時應取中間值Φ25mm。 因此：主軸的轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×60）/（3.14×25）]r/min=764r/min取750r/min ?????? ?進給的速度：F =f×n =（0.2×750）mm/min=150mm/min （2）精車左端的外圓輪廓 精車左端的外圓輪廓時，選取Vc=70m/min，f=0.1mm/r，ap=0.25mm，精加工時應取中間值φ25mm。 因此：主軸的轉速：n =1000Vc/πd ????????? =[（1000×70）/（3.14×25）]r/min=891.7r/min取900r/min ?????? ?進給的速度：F =f×n=0.1×900mm/min=90mm/min 3、車槽 切槽時，選取Vc=60m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，加工時直徑取30mm。 因此：主軸的轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×60）/（3.14×30）]r/min=636r/min取650r/min 進給的速度：F =f×n =（0.1×650）mm/min=65mm/min 31 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)控編程的分類 手工編程與自動編程是目前最主要的兩種數(shù)控編程方式。 （1）手工編程 手工編程是用數(shù)學中的解析幾何與代數(shù)運算等一系列數(shù)學公式和方法，在人工的操作下進行刀具軌跡運行的預演，并且使用獨特編碼方式來編程加工源程序，這個意思就是說在編程的整個過程中都是人力手工來完成，這種手工方式十分簡練，便于掌握，可以靈活適用各種工況。手工編程這種編程方式適用于低、中等復雜程度的程序編制與計算并不復雜的部件編程，這就要求機床的操作人員要熟練掌握各種通用的基礎代碼命令。 （2）自動編程 當需要對復雜面部件的曲線輪廓、三維曲面等進行數(shù)控加工編程時，再采用手工編程的話，就會十分困難有時還會出現(xiàn)無法計算的狀況，這種情況就需要使用自動編程的數(shù)控編程方式。 較高的效率與精準性是自動編程的主要特點。因為是用計算機來完成繁瑣的坐標軌跡計算和書寫程序單任務，所以它就可以應對復雜工況下手工編制無法完成的數(shù)控編程問題。自動編程的缺點也十分明顯，它依賴于自動編程系統(tǒng)和自動編程軟件，而且生成的程序還會產(chǎn)生機床加工過程中空刀多而造成的制造加工時間加長問題， 因此，應該靈活采用兩種編程方式結合的方式來進行數(shù)控編程。首先使用編程系統(tǒng)自動編程完所需的加工程序，然后由有能力能夠讀懂并修改程序的工人對自動生成的數(shù)控程序進行手工修改，這樣就可以大幅度的減少空刀時間來提高加工效率的目的。到現(xiàn)在為止，最好的編程方式是利用CAD/CAM軟件進行加工零件的造型設計、工藝分析與機床制造編程，然后人工進行程序的修改，最后進行零件的加工。 4.1.2 編程方法的選擇 經(jīng)分析，本文所制作的零件無復雜曲面、曲線，適合數(shù)控車床加工，它的結構十分簡單，大多數(shù)是直線與平面，因此我們可以直接使用手工編程的編程方式來進行數(shù)控程序的編制。 4.2 編程原點的確定 相對運動是數(shù)控機床的零件加工過程中機床的主要運動方式。對刀完成以后，對刀點就是相對坐標的編程原點。數(shù)控機床的數(shù)控裝置在整個零件的加工過程中控制著機床全部動作。機床坐標系可以確定數(shù)控機床上的成形運動和輔助運動的過程坐標，由坐標就可以確定機床上刀具與零件的運動的方向和距離。 本文所加工的零件是軸對稱零件，因此在數(shù)控機床的加工過程中，因該選擇零件的軸端面中心做數(shù)控機床的編程原點，在進行右部的端面加工時，確定的編程原點就在下圖紅色標注的地方。 圖4.1 右端加工編程原點 進行左部端面的加工時，確定的編程原點就如下圖所示紅色標注的地方。 圖4.2 左端加工編程原點 第五章? 零件的仿真加工 5.1打開仿真軟件選擇機床 首先在電腦桌面上雙擊鼠標左鍵進入數(shù)控機床的仿真軟件，在主界面中點擊菜單欄 里的“選項/選擇機床和系統(tǒng)”選項，由此可進入機床的選擇對話框中，然后再點選“臥式車床”系統(tǒng)，之后就會如下圖所示出現(xiàn)控制操作面板一欄，這個操作面板與真實的數(shù)控機床操作面板基本上完全一樣。 圖5.1機床 5.2開機回參考點 選擇“系統(tǒng)電源”按鈕，點擊按下并且彈起面板中的急停按鈕，這樣數(shù)控系統(tǒng)就可上電。然后點擊面板中的“回零”按鈕，再按下 (+Z)和 (+X)按鈕，讓各軸的原點指示燈發(fā)光,就可以回到參考點。 圖5.2操作面板 5.3安裝工件 在菜單欄中點擊選擇“工件操作/毛坯”選項，然后就會出現(xiàn)一個對話框，然后在這個對話框中點擊“新毛坯”選項，然后就會出現(xiàn)一個對話框可以對毛坯與夾具進行設置，依據(jù)下圖所示的對話框來設置零件的毛坯參數(shù)，點擊挑選完夾具之后就可以出現(xiàn)毛坯列表的對話框；然后在毛坯列表中對話框中點擊毛坯并選擇“安裝此毛坯/確定”選項,出現(xiàn)的對話框可以調整毛坯位置, 合理的選擇好毛坯在夾具中的相對位置以后就可以關閉這個對話框。在這個時候就可以看到視圖區(qū)里的毛坯工件被安裝到夾具之上。 圖5.3毛坯設置 5.4安裝刀具 刀具設置對話框是在菜單欄中點選“機床操作/刀具管理”選項以后就會跳出，其內容如下圖所示。在刀具設置對話框中選擇所用的刀具類型，然后確定好所用的刀具參數(shù)。這個時候在視圖區(qū)就可以看到所選的刀具依次被安裝到車床刀架之上。 圖5.4添加刀具 5.5建立工件坐標系 首先我們假定工件坐標系的原點在加工工件的右端面中心上。 然后打開主軸正轉按鈕，選擇它的工作方式為手動，再分別移動X軸Z軸，平端面、車外圓并且使用試切法的方法進行對刀操作。 圖5.5對刀 在機床切削完零件的端面以后，車刀再順著坐標軸X的離開加工的零件后，點按偏置/設置鍵 ，之后再點擊“坐標系”按鍵，跳出工件坐標系設定界面以后，將光標移動到G54的“Z”欄，繼續(xù)在命令提示行中鍵入“0”值，之后再點擊屏幕鍵盤上“測量”按鈕，這個時候數(shù)控機床的系統(tǒng)就可以顯示出G54坐標系的Z零點。 首先需要用刀具試切坯料的一段外圓輪廓，刀具在順著坐標系的Z軸撤離工件以后，然后在數(shù)控系統(tǒng)的菜單欄中點擊“工具/選項/測量”按鈕，這樣就可以計算坯料試切的直徑值。在如下圖所示的界面中，用鍵盤方向鍵使光標移動至G54的“X”后面，最后在命令提示行中鍵入X的測量計算值，鼠標點擊界面鍵盤的“測量”按鈕，這樣G54坐標系的X零點的機床坐標值就會被顯示出來。 G54加工工件的坐標系已經(jīng)建立，在數(shù)控系統(tǒng)中使用G54命令就可以顯示這一坐標系。 圖5.6操作頁面 5.6 程序校驗 調整工作方式鍵，使其變成“自動” 、“機床鎖住”狀態(tài)，在點擊“循環(huán)啟動”按鈕，這樣機床的主軸就可以運動，并且機床的進給運動被鎖住，但是機床的坐標值就會動態(tài)的出現(xiàn)在顯示屏上。依照動態(tài)變化坐標值可以檢視車床的刀具是不是按照預想的軌跡在運動。檢視刀具運動軌跡以后就可以結束后并且解除“機床鎖住”選項，詳細的認定沒有錯誤以后就應該進行接下來的加工操作。 5.7 自動加工 在NC程序編輯完或上傳完以后，查看好主軸的轉速和進給的速度倍率旋鈕都已經(jīng)，沒有錯誤就可以點擊菜單欄中的“循環(huán)啟動”選項，此時數(shù)控機床的刀具就已經(jīng)加工工序。機床的刀具仿真效果圖如下圖所示。 圖5.7左端仿真加工 圖5.8右端仿真加工 設計小結 本次畢業(yè)設計從一開始的計算到之后的操作用到了所學的本專業(yè)各種知識。同時這個選題也是我十分感興趣的方向，興趣是最好老師，在本次設計中我遇到過很多的困難，但是興趣所致，讓我不斷查閱各種資料，車到山前必有路，遇到一個困難就解決一個困難，提高了我自主解決問題的能力，豐富了我的專業(yè)知識，鍛煉了我的專業(yè)技能。 在計算機編程方面，我收獲良多，一個好的編程習慣會讓數(shù)控機床操作者受用終生，不斷提高工作效率是我以后一直追求的目標，我會為不斷的進行努力。如今的機械行業(yè)是一個各種學科交叉的行業(yè)，我們機械從業(yè)者應該掌握各方面的技能來應對不斷發(fā)展的時代潮流。 這個畢業(yè)設計從一開始的選題到中間的內容設計雖然是我獨立完成的，但是離不開各位老師的耐心指導，為我答疑解惑。尤其是在遇到特別專業(yè)的問題時，在網(wǎng)絡上與課本里找不到詳細的解決方式時，此時我的老師們就會出現(xiàn)幫我解決難題，在這里我忠心表示對各位老師的感謝，你們辛苦了！ 通過此次設計，我的專業(yè)技能得到鍛煉與提高，對以后的工作打下了牢固的基礎，我會不斷的努力豐富自己，不斷奮斗。 參考文獻 [1] 趙長旭. 數(shù)控加工工藝. 西安：西安電子科技大學出版社，2017.9 [2] 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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