軸零件的數(shù)控車加工工藝設計與編程含三維及CAD圖

軸零件的數(shù)控車加工工藝設計與編程含三維及CAD圖,零件,數(shù)控,加工,工藝,設計,編程,三維,cad 軸零件的加工工藝設計 摘 要 本次設計內容介紹了數(shù)控加工的特點與發(fā)展、加工工藝分析、數(shù)控加工程序、數(shù)控加工仿真的編制。并通過較復雜零件的實例詳細地介紹了數(shù)控加工工藝的分析方法、數(shù)控編程,本文主要適用法拉克的具體操作為基礎，闡述零件從制訂數(shù)控加工方案、刀具選擇、程序編制、走刀路線、對刀、自動加工的全過程，穿插實際應用的經驗和策略，強調實例的可參考型號和可操縱性，也強化了對實際操作的現(xiàn)場意識，對培養(yǎng)個人動手動腦以及對較豐富加工工藝知識有了很好的溫習。 本課題來源于生產，是對所學知識的應用，它包括了3年所學的全部知識，在數(shù)控專業(yè)上具有代表性，而且提高了綜合運用各方面知識的能力。程序的編制到程序的調試，零件的加工運用到了所學的AutoCAD、 Pro/E、機床操作、子程序、刀具的選擇、零件的工藝分析、數(shù)學處理、工藝路線等一系列的內容。這將所學到的理論知識充分運用到了實際加工中，切實做到了理論與實踐的有機結合。 關鍵詞：數(shù)控車削；數(shù)控加工；工藝分析 目 錄 1 緒論 5 2 零件圖紙分析 5 2.1 讀圖 6 2.2 零件圖分析 6 2.3 零件結構工藝分析 7 2.4 數(shù)控加工內容要求 8 3 工裝的選擇 10 3.1 機床的選擇 10 3.2 工具、量具的選擇 10 4 零件加工工藝方案 13 4.1 毛坯選擇 13 4.2 定位基準的選擇 13 4.3 裝夾方案 13 4.3.1 夾具選擇 14 4.3.2 裝夾方案的確定 15 4.4 加工方案 15 4.5 加工順序的安排 16 5 切削用量的選擇 17 5.1 確定背吃刀量 17 5.2 確定主軸轉速 17 5.3 確定進給速度 17 6 切削液的選擇 21 7 工藝文件的制作 22 7.1 工藝過程卡 22 7.2 工序卡 22 7.3 走刀軌跡分析 24 7.4 刀具選擇 28 8 零件程序的生成 30 9 實體仿真 34 9.1 CAXA數(shù)控車仿真 34 9.2 宇龍仿真 35 總 結 36 致 謝 37 參考文獻 38 40 1 緒 論 數(shù)控加工就是泛指在數(shù)控機床上進行零件加工的工藝過程。數(shù)控機床是一種用計算機來控制的機床，用來控制機床的計算機不管是專用計算機，還是通用計算機都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機床的運動和輔助動作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。 在數(shù)控機床上加工零件與在普通機床上加工零件，其加工方法并無多大差異，但是在機床的運動控制上卻有很大的區(qū)別。在普通機床加工時，機床的運動受控于操作工人。如機床的開啟、主軸轉速的變換、走刀路徑、運動部件的位移量，以及機床的停止等都是依靠操作工人來控制的。在數(shù)控機床上加工零件時，機床的運動和輔助動作的實現(xiàn)均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質、加工要求、機床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編制的。 編寫加工指令的過程就稱為編程。所謂編程，就是把加工零件的工藝過程、工參數(shù)、運動要求用數(shù)字指令形式記錄在介質上，并輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運動或終斷信息來控制機床的各種運動。當零件的加工程序結束時，機床便會自動停止。任何一種數(shù)控機床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機床不能工作。 要提高加工效率，首先必須提高切削和進給速度，同時，還要縮短加工時間；要確保加工質量，必須提高機床部件運動軌跡的精度，而可靠性則是上述目標的基本保證。為此，必須要有高性能的數(shù)控裝置作保證。 2 零件圖紙分析 2.1 讀圖 一般來說，圖紙及其技術條件，是生產制造對象的技術要求。在技術圖紙中應包括：? ⑴構形要有必要的投影、剖視或剖面等，必須使零件或構件定形。另外，還須有確定構形大小的全部尺寸。這里除了要求設計的技術圖紙按國家和企業(yè)相關的標準和規(guī)范繪制圖紙以外，還要求合理地選擇視圖、投影、剖視、剖面、局部、向視圖等手段，清楚明了的表示構形的形狀和特征要求。? ⑵技術要求有關尺寸、形狀和位置關系允許的偏差，表面粗糙度以及某些特殊的技術要求。? ⑶材料有關材料的牌號、毛坯類型、熱處理方法及檢驗等級、表面保護要求和材料的無損探傷等要求。? 另外，所有不能用圖形和符號表示的要求和說明，一般可以用文字寫在圖紙的技術說明或技術要求欄目中。? 讀圖必須看清圖紙個尺寸及要求，尺寸是否完整，是否存在缺尺寸，或者尺寸沖突等因素，仔細閱讀尺寸公差，明確零件的加工難點在什么部位，必須閱讀技術要求，對于未明確的公差需要查閱相關國家標準。 ? 2.2 零件圖分析 根據(jù)零件圖分析，本零件設計的主要形體為回轉體零件，可以直接選擇直徑50*155棒料為毛坯調制后進行加工。圖紙具體要求如下圖：。 圖2-2 軸零件 2.3 零件結構工藝分析 零件的結構工藝性，是指零件的形狀、尺寸是否符合對質量、生產率高的要求。它是評價零件結構設計優(yōu)劣的重要指標。零件的結構工藝性:在保證零件使用性能的前提下，制造該零件的可行性和經濟性。 在產品設計的工藝性要求中，應注意企業(yè)現(xiàn)有的技術能力、加工手段和設備條件以及產品生產類型（試制、單件、小批量、大批量）等因素，對圖紙中構形的優(yōu)化，精度及表面粗糙度的確定，材料及毛坯的選擇進行工藝成本的分析，在確保產品質量和功能特性的基礎上，盡可能采用模塊化、通用化、標準化的設計，以降低生產制造成本，提高生產效率。同時，還應注意產品加工工藝性的分析。提高構形的設計工藝性，可以大大提高機械加工的質量、生產率和經濟性。簡化外形尺寸及加工表面，使各部分形狀的統(tǒng)一及標準化，使形狀能適應高生產率的加工方法等，另外，需要提高尺寸及精度方面的設計工藝性。合理地選擇設計基準和尺寸系統(tǒng)，確定合適的精度及粗糙度要求。 因此，對圖紙進行工藝性審查時，應做到：? ⑴?從構形的工藝性方面考慮，盡量滿足統(tǒng)一化與規(guī)格化，使工具、刃具、量具能采用標準通用的規(guī)格，方便生產。注意留出與加工相關的工藝尺寸和部位，如軸上的轉接圓弧半徑、空刀槽、越程槽、退刀槽等。零件的外形要便于加工，便于提高生產率。盡量減少加工的安裝次數(shù)，便于多件加工并提高零件的結構剛強度，使加工時能采用較大的用量等。? ⑵?從設計基準和尺寸系統(tǒng)的工藝性方面考慮，在零件圖上，位置尺寸的尺寸系統(tǒng)與設計基準的選擇有關，主要尺寸的標注要考慮工作性能的要求，尺寸系統(tǒng)應和加工相適應，避免多尺寸保證而造成尺寸換算。 2.4 數(shù)控加工內容要求 數(shù)控加工，也稱之為NC（Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號構成的信息，控制機床實現(xiàn)自動運轉。數(shù)控加工經歷了半個世紀的發(fā)展已成為應用于當代各個制造領域的先進制造技術。數(shù)控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質量精度及加工時間誤差精度；二是加工質量的重復性，可以穩(wěn)定加工質量，保持加工零件質量的一致。也就是說加工零件的質量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點： 1) 提高生產效率； 2) 提高加工精度并且保持加工質量； 3) 可以減少工裝卡具； 4) 縮短加工周期，提高生產效率； 5) 容易進行加工過程管理； 6) 可以減少檢查工作量； 7) 可以降低廢、次品率； 8) 容易實現(xiàn)操作過程的自動化，一個人可以操作多臺機床； 9) 機床自動化程度高，可以減輕勞動強度； 10) 可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件； 此零件由外圓柱面、圓弧面、球形以組成，由于形狀比較復雜，又必須掉頭裝夾，故而增加了加工難度。為了保證加工精度，在數(shù)控加工時，對所要加工的內容要求的充分了解有利于數(shù)控加工的順利進行。 面是該零件的加工內容要求： （1）粗車右端面； （2）粗車右端外圓； （3）精車右端的外圓； （4）切槽； （5）車螺紋； （6）掉頭裝夾，平左端面 （7）粗車外圓； （8）精外圓。 3 工裝的選擇 3.1 機床的選擇 　選擇加工機床，首先要保證加工零件的技術要求，能夠加工出合格的零件。其次是要有利于提高生產效率，降低生產成本。選擇加工機床一般要考慮到機床的結構、載重、功率、行程和精度。還應依據(jù)加工零件的材料狀態(tài)、技術狀態(tài)要求和工藝復雜程度，選用適宜、經濟的數(shù)控機床，綜合考慮以下因素的影響。??? （1）機床的類別（車、銑、加工中心等）、規(guī)格（行程范圍）、性能（加工材料）。??? （2）數(shù)控機床的主軸功率、扭矩、轉速范圍，刀具以及刀具系統(tǒng)的配置情況。??? （3）數(shù)控機床的定位精度和重復定位精度。??? （4）零件的定位基準和裝夾方式。??? （5）機床坐標系和坐標軸的聯(lián)動情況。??? （6）控制系統(tǒng)的刀具參數(shù)設置，包括機床的對刀、刀具補償以及ATC等相關的功能 根據(jù)上述原則，所以選擇機床為CAK1626普通型數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC 0i。其該數(shù)控機床的主要參數(shù)見表 3.2 工具、量具的選擇 加工零件圖所選用加工工具、量具見表3-2。 表3-2 工具、量具的選擇 序號 名稱 規(guī)格 精度/mm 數(shù)量 1 游標卡尺 0~150mm 0.02 1 3 外徑千分尺 100~125 0.01 1 4 半徑規(guī) R5~R14.5 0.5 1 5 螺紋通止規(guī) M24 1 6 計算器 函數(shù)計算器 1 7 其他輔助工具 標注墊鐵若干、油石等 其他銑工常用工具 4 零件加工工藝方案 4.1 毛坯選擇 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要大的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產占相當重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料、形狀、生產性質以及在生產中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、鍛造2、鑄造3、型 材4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經濟方面著想，如用型材的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費材料，而且還增加機床，刀具及能源等消耗。 45號常用中碳調質結構鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調質時要稍好，具有較高的強度和較好的切削加工性，經適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。適合于氫焊和氬弧焊，不太適合于氣焊。焊前需預熱，焊后應進行去應力退火。 正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。該鋼經調質處理后，其綜合力學性能要優(yōu)化于其他中碳結構鋼，但該鋼淬透性較低，水中臨界淬透直徑為12~17mm，水淬時有開裂傾向。當直徑大于80mm時，經調質或正火后，其力學性能相近，對中、小型模具零件進行調質處理后可獲得較高的強度和韌性，而大型零件，則以正火處理為宜，所以，此鋼通常在調質或正火狀態(tài)下使用。調質處理后零件具有良好的綜合機械性能，廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{質+表面淬火提高零件表面硬度。 4.2 定位基準的選擇 定位基準的選擇 選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基準面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時。這種基準稱為粗基準。用于加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準選擇的順序就應為精基準到粗基準。 1. 粗基準的選擇選擇的原則是： （1） 非加工表面原則 （2） 加工余量最小原則 （3） 重要表面原則 （4） 不重復原則 （5）便于裝夾原則。 2. 精基準的選擇選擇的原則是： （1） 基準重合原則 （2） 基準統(tǒng)一原則 （3） 自為原則 （4） 互為基準原則 （5） 便于裝夾原則、根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以選擇端面的中心孔作為精基準。 由于該零件存在二次裝夾，中間存在一次基準的轉換，粗基準直接選擇毛坯外圓，使用三爪卡盤夾持毛坯外圓，加工零件右端，后掉頭裝夾夾持右端凸臺以此基準為精基準加工工件的左端面。 4.3 裝夾方案 4.3.1 夾具選擇 夾具是加工時用來迅速緊固工件，使機床、刀具、工件保持正確相對位置的工藝裝置。也就是說工裝夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展 數(shù)控車床加工中還有其他相應的夾具，它們主要分為兩大類，即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。 ?? （1）用于軸類零件的夾具 ??? 用于軸類工件的夾具有自動夾緊撥動卡盤、撥齒頂尖、三爪撥動卡盤和快速可調萬能卡盤等。 數(shù)控車床加工軸類零件時，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，由主軸上的撥盤或撥齒頂尖帶動旋轉。這類夾具在粗車時可以傳遞足夠大的轉距，以適應于主軸的高速旋轉車削。 ?? （2）用于盤類零件的夾具 ??? 用于盤類零件的夾具主要有可調卡爪式卡盤和快速可調卡盤。這類夾具適用于無尾座的卡盤式數(shù)控車床上。 此零件為軸類零件，因此必須選擇軸類零件夾具。 4.3.2 裝夾方案的確定 工件在開始加工前，首先必須使工件在機床上或夾具中占有某一正確的位置，這個過程稱為定位。為了使定位好的工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，還需將工件壓緊夾牢，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合起來稱為裝夾。軸類工件的裝夾方法 1) 三爪自定心卡盤（俗稱三爪卡盤）裝夾 特點： 自定心卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力沒有單動卡盤大， 用途： 適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2) 四爪單動卡盤（俗稱四爪卡盤）裝夾 特點： 單動卡盤找正比較費時，但夾緊力較大。 用途： 適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件。 3) 一頂一夾裝夾 特點： 為了防止由于進給力的作用而使工件產生軸向位移，可在主軸前端錐孔 內安裝一限位支撐,也可利用工件的臺階進行限位. 用途： 這種方法裝夾安全可靠，能承受較大的進給力，應用廣泛。 4) 用兩頂尖裝夾 特點： 兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，定位精度高。但比一夾一頂裝夾的剛度低，影響 了切削用量的提高。 用途： 較長的或必須經過多次裝夾后才能加工好的工件，或工序較多，在車削后還要銑削或磨削的工件。 該零件為單件下批量生產應選用通用夾具，夾緊棒料，有利于零件的加工，該零件屬于棒料類零件，形狀較簡單、尺寸較小、所以只需選擇三爪自定心卡盤即可。 4.4 加工方案 加工方案又稱工藝方案，而對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。這樣，才能使所制定加工方案合理，達到質量優(yōu)、效率高和成本低目。 方案一：下料→粗車右端面→精車右端→粗車右端外圓→精車右端外圓→切螺紋退刀槽→車螺紋→掉頭裝夾→平端面→粗車左側外圓→精車左側外圓。 方案二：料→粗車左端面→精車左端→粗車左端外圓→精車端外圓→掉頭裝夾→粗車右端面→精車右端→粗車右端外圓→精車右端外圓→切螺紋退刀槽→車螺紋 綜上所述，考慮到方案2 在掉頭裝夾后由于夾持直徑過小，懸升太長，導致工件剛性減弱，可能會出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，經過兩種方案的對比，選擇方案一為加工方案。 4.5 加工順序的安排 加工路線是否合理，決定了零件的加工質量與生產效率。在確定加工路線時，應綜合考慮在保證加工精度的前提下，應盡可能的縮短加工工藝路線。所以數(shù)控加工工藝路線應遵循以下原則: 1) 加工方式、路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度。 2) 盡量減少進、退刀時間和其它輔助時間，盡量使加工路線最短。 3) 進、退刀位置應選在不大重要的位置，并且使刀具盡量沿切線方向進、退刀，避免采用法向進、退刀和進給中途停頓而產生刀痕。 4) 先基準面后其它 應首先安排被選作精基準的表面的加工，再以加工出的精基準為定位基準，安排其它表面的加工。 5) 先粗后精 這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。 6) 先主后次 主要表面一般指零件上的設計基準面和重要工作面。 7) 先面后孔 5 切削用量的選擇 數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉速n或切削速度vc（用于恒線速度切削）、進給速度vf或進給量f。這些參數(shù)均應在機床給定的允許范圍內選取。 (1)切削用量的選擇原則 粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。 選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進給量f有利于斷屑。 (2)精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎土盡量提高生產率。因此，精車時應選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。 5.1 確定背吃刀量 粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。在中等功率機床上，粗加工的背吃刀量可達8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。 5.2 確定主軸轉速 切削速度vc可根據(jù)己經選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度進行選取。實際加工過程中，也可根據(jù)生產實踐經驗和查表的方法來選取。 粗加工或工件材料的加工性能較差時，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時，宜選用較高的切削速度。 切削速度vc確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式 n=l000vc/πD 來確定主軸轉速n（r/min）。 表2-2 硬質合金刀具切削用量推薦表 刀具材料 工件材料 粗加工 精加工 切削速度mm/min 進給量 （mm/r） 被吃刀量mm 切削速度 mm/min） 進給量 （mm/r） 被吃刀量mm 硬質 合金 或涂 層硬 質合 金 碳鋼 220 0.2 3 260 0.1 0.4 低合金鋼 180 0.2 0.2 3 3 220 220 0.1 0.1 0.4 高合金鋼 120 0.2 3 160 0.1 0.4 鑄鐵 80 0.2 0.2 3 3 140 140 0.1 0.1 0.4 不銹鋼 80 0.2 2 120 0.1 0.2 鈦合金 40 0.3 0.2 1.5 1.5 60 60 0.1 0.1 0.4 灰鑄鐵 120 0.3 0.3 2 2 150 150 0.15 0.15 0.5 球墨鑄鐵 100 0.2 0.3 2 120 120 0.15 0.15 0.5 鋁合金 1600 0.2 1.5 1600 0.1 0.5 表2-3 常用切削用量推薦表 工件材料 加工內容 背吃刀量 ap／mm 切削速度 vc／m·min-1 進給量f/mm·r-l 刀具材料 碳素鋼 σb>600MPa 粗加工 5-7 60～80 0.2～0.4 YT類 粗加工 2-3 80～120 0.2～0.4 精加工 2-6 120～150 0.1～0.2 碳素鋼 σb>600MPa 鉆中心孔 500～800r·min-1 W18Cr4V 鉆孔 25～30 0.1～0.2 切斷（寬度<5mm） 70～110 0.1～0.2 YT類 鑄鐵HBS<200 粗加工 50～70 0.2～0.4 YG類 精加工 70～100 0.1～0.2 切斷（寬度<5mm） 50～70 0.1～0.2 通過圖與表的結合我們最終確定： 車削端面： 背吃刀量ap：粗加工為5mm,精加工為0.2mm 進給量f：粗加工為0.3mm／r；精車0.1mm／r 主軸轉速n=500r/min 車削外圓： 背吃刀量ap：粗加工為5mm,精加工為0.2mm 進給量f：粗加工為0.3mm／r；精車0.1mm／r 主軸轉速n=800r/min 車削螺紋： 背吃刀量ap：第一刀0.5mm接著逐級遞減0.2mm 進給量f=0.6mm 主軸轉速n=450r/min 5.3 確定進給速度 給速度的確定進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制，確定進給速度的原則： a. 當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在100～200mm/min范圍內選取。 b. 在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20～50mm/min，范圍內選取。 c. 當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20～50mm/min范圍內選取。? d. 刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。 軸： 切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素： 式中: —切削速度，單位為mm/min； —刀具的直徑或工件的直徑，單位為mm。 參數(shù)、π、、都由實驗確定，也可參考有關切削用量手冊選用。 車直線和圓弧輪廓時。通過查表和計算以及零件分析確定其粗車切削速度 =100mm/min，精車的切削速度=123mm/min。 綜上可以得出（機床有的或較接近的轉速取百位近似值）詳見表5-3。 表5-3 切削參數(shù)表 刀具格式 車削 背吃刀量mm 進給速度mm/min 主軸轉速r/min 外圓車刀 粗車 1.5 100 800 精車 0.5 120 1300 切削進給速度也可由機床操作者根據(jù)被加工工件表面的具體情況進行手動調整，以獲得最佳切削狀態(tài)。 6 切削液的選擇 切削液（cutting?fluid,?coolant）是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體，切削液由多種超強功能助劑經科學復合配伍而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點?？朔藗鹘y(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當前最領先的磨削產品。?切削液各項指標均優(yōu)于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點，并且具備無毒、無味、對人體無侵蝕、對設備不腐蝕、對環(huán)境不污染等特點通過查表，將常用三種切削液列表，如下表6-1： 表6-1 常用冷卻液 冷卻液名稱 主要成份 主要作用 水溶液 水、防銹添加劑 冷卻 乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤滑、清洗 切削油 礦物油、動植物油、復合油 潤滑 從工件材料上看，45鋼不適于用水溶液，而從經濟成本角度來參考，乳化液較切削油而言，成本較低，但同樣能滿足刀具和加工的需求。故，綜合上述條件考慮，我最終選擇的切削液為：乳化液。它在加工過程中的主要作用是：冷卻、潤滑和清洗。 切削有色金屬和銅、鋁合金時，為了得到較高的表面質量和精度，可采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考慮該零件的加工選用乳化液。 7 工藝文件的制作 7.1 工藝過程卡 對零件的加工制定重要工藝過程，如表7-2是車削件圓形軸的加工工藝過程卡。 表7-2 車削件加工工藝卡片 機械加工工 藝過程卡片 產品型號 零件圖號 圖2-3 產品名稱 “軸零件 零件名稱 軸 材料牌號 45 毛坯種類 45鋼 毛坯外形尺寸 65mm×30mm 工序號 工序名稱 工序內容 設備 工藝裝備 10 備料 下一尺寸為直徑50mm×150mm的棒料 鋸床 20 車削1 粗、精車零件右端，切槽，車螺紋 數(shù)控 車床 三爪 卡盤 30 車削2 粗、精車零件左端 40 鉗工 去毛刺 銼刀 檢驗 測量各部分尺寸、形狀精度檢測 游標卡尺 編制 審核 共一頁 第一頁 7.2 工序卡 用來具體指導工人加工的工藝文件，卡片上有工步內容、刀具型號、切削用量等加工過程中所需要的參數(shù)，多用于大批量生產和成批生產中的重要零件。通過工序卡可清楚明了的得知該零件的花形底座及軸的工步內容及加工順序。以下是該零件的數(shù)控加工工序卡片，表7-4是圓形軸類的數(shù)控加工工序卡片。 表7-4 圓形軸數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工 工序卡片 產品型號 零件圖號 圖2-2 產品名稱 “軸零件 零件名稱 軸 毛坯外形尺寸 65mm×30mm 工序號 20 材料牌號 45 毛坯種類 45 每臺件數(shù) 1 設備名稱 設備型號 CK6132 夾具 名稱 三爪 卡盤 切削 液 乳化 液 工 步 號 工步內容 工藝 設備 主軸 轉速 （r/min） 切削 速度 （m/min） 進給 量 mm/r 切削 深度 mm 進給 次數(shù) 1 粗車右端面，保留0.5mm的余量 三爪卡盤 800 100 0.12 2 1 2 精車右端面，達到加工要求 三爪卡盤 1300 120 0.1 0.5 1 3 粗車右端外圓，保留0.5mm的余量 三爪卡盤 800 100 0.12 2 1 4 精車右端外圓 三爪卡盤 1300 120 0.1 0.5 1 5 切槽 三爪卡盤 800 100 0.12 2 1 6 車螺紋 三爪卡盤 1300 120 0.1 0.5 1 編制 審核 共一頁 第一頁 數(shù)控加工 工序卡片 產品型號 零件圖號 圖2-2 產品名稱 “軸零件 零件名稱 軸 毛坯外形尺寸 65mm×30mm 工序號 20 材料牌號 45 毛坯種類 45 每臺件數(shù) 1 設備名稱 設備型號 CK6132 夾具 名稱 三爪 卡盤 切削 液 乳化 液 工 步 號 工步內容 工藝 設備 主軸 轉速 （r/min） 切削 速度 （m/min） 進給 量 mm/r 切削 深度 mm 進給 次數(shù) 1 粗車左端面，保留0.5mm的余量 三爪卡盤 800 100 0.12 2 1 2 精車左端面，達到加工要求 三爪卡盤 1300 120 0.1 0.5 1 3 粗車左端外圓，保留0.5mm的余量 三爪卡盤 800 100 0.12 2 1 4 精車左端外圓 三爪卡盤 1300 120 0.1 0.5 1 編制 審核 共一頁 第一頁 7.3 走刀軌跡分析 走刀路線是指數(shù)控加工過程中刀具相對于被加工件的運動軌跡和方向。包括切削加工的路線及刀具切入、切出等非切削空刀行程路線。走刀路線與零件的加工精度和表面粗糙度是密切相關的，因此編程之前，走到路線的合理選擇是非常重要的。 3.1.2走刀路線的確定原則是 1） 保證零件的加工精度要求。 2） 方便數(shù)值計算，減少編程工作量。 3） 尋求最短加工路線，減少空刀時間以提高加工效率。 4） 盡量減少程序段數(shù)。 5） 保證工件輪廓表面加工后的粗糙度的要求，最終輪廓應安排最后一走刀連續(xù)加工出來。 6） 刀具的進退刀（切入與切出）路線也要認真考慮，以盡量減少在輪廓處停刀（切削力突然變化造成彈性變形）而留下刀痕，也要避免在輪廓面上垂直下刀而劃傷工件。 軸右端的走刀路徑 圖7-9 軸左端的走刀路徑 7.4 刀具選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。由于數(shù)控機床的主軸轉速及范圍遠遠高于普通機床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調整方便。這就要求刀具的結構合理、幾何參數(shù)標準化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機床選用刀具的剛性。應考慮以下方面： 1) 根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉位硬質合金刀具。 2) 根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產品質量為主，應選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具，因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會影響精加工的加工質量，但對粗加工的影響較小。 3) 根據(jù)加工區(qū)域的特點選擇刀具和幾何參數(shù)。在加工薄壁零件時應該選擇徑向力較小的切削刀具，如90度外圓車刀。 零件名稱 零件圖號 圖2-3 程序編號 序 號 刀具 號 刀具規(guī)格和名稱 規(guī)格 刀具 數(shù)量 刀具半 徑/mm 1 T01 外圓車刀 粗車刀 2 T02 外圓車刀 精車刀 3 T03 切槽刀 4mm外圓切槽刀 4 T04 鉆頭 直徑16 5 T05 螺紋車刀 8 零件程序的生成 此零件程序由caxa數(shù)控車處理生成，所用刀具為90度左偏車刀。 O1234 (NC0098,10/07/15,16:48:00) G50 S10000 G00 G97 S300 T00 M03 M08 G00 X68 Z7 G00 Z0 G00 X63 G42 G98 G01 X61 F300 G01 Z-79 F100 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X59 F300 G01 Z-79 F100 G01 X61 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X57 F300 G01 Z-79 F100 G01 X59 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X55 F300 G01 Z-79 F100 G01 X57 G01 X61 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X53 F300 G01 Z-79 F100 G01 X55 G01 X59 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X51 F300 G01 Z-79 F100 G01 X52 G01 X57 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X49 F300 G01 Z-79 F100 G01 X51 G01 X55 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X47 F300 G01 Z-59 F100 G01 X49 Z-59 G01 Z-68 G01 Z-79 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X45 F300 G01 Z-58 F100 G01 X47 Z-59 G01 X49 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X43 F300 G01 Z-58 F100 G01 X45 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X41 F300 G01 Z-58 F100 G01 X43 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X39 F300 G01 Z-58 F100 G01 X41 G01 X45 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-58 F100 G01 X39 G01 X43 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X35 F300 G01 Z-36 F100 G03 X36 Z-38 R2 G01 Z-58 G01 X41 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X33 F300 G01 Z-36 F100 G01 X37 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X31 F300 G01 Z-36 F100 G01 X32 G01 X35 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X29 F300 G01 Z-36 F100 G01 X31 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-18 F100 G01 Z-31 G01 Z-36 G01 X29 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-18 F100 G01 X29 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X25 F300 G01 Z-17 F100 G01 X27 Z-18 G01 X29 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X23 F300 G01 Z-17 F100 G01 X24 G01 X27 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X21 F300 G01 Z-17 F100 G01 X23 G01 X25 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X19 F300 G01 Z-6 F100 G03 X21 Z-10 R10 G01 Z-17 G01 X25 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X17 F300 G01 Z-4 F100 G03 X19 Z-6 R10 G01 X21 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X15 F300 G01 Z-3 F100 G03 X17 Z-4 R10 G01 X19 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X13 F300 G01 Z-2 F100 G01 X17 Z-3 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X11 F300 G01 Z-1 F100 G03 X13 Z-2 R10 G01 X15 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X9 F300 G01 Z-1 F100 G03 X11 Z-1 R10 G01 X13 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X7 F300 G01 Z-0 F100 G03 X9 Z-1 R10 G01 X11 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X5 F300 G03 X7 Z-0 R10 F100 G01 X9 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X3 F300 G03 X5 Z-0 R10 F100 G01 X7 F500 G01 X1 F300 G01 X5 F500 G01 X0 F300 G01 X29 F500 G00 G40 Z-18 G42 G01 X27 F300 G01 Z-31 F100 G01 Z-36 G01 X32 G01 X34 F500 G00 G40 Z-31 G42 G01 X27 F300 G01 X25 Z-32 F100 G01 Z-36 G01 X27 G01 X31 F500 G00 G40 Z-32 G42 G01 X25 F300 G01 Z-36 F100 G01 X63 F500 G00 G40 X68 G00 Z7 M01 G50 S10000 G00 G97 S300 T00 M03 M08 G00 X72 Z0 G42 G98 G01 X0 F300 G03 X20 Z-10 R10 F100 G01 Z-17 G01 X24 G01 X27 Z-18 G01 Z-31 G01 X24 Z-32 G01 Z-36 G01 X32 G03 X36 Z-38 R2 G01 Z-58 G01 X45 G01 X48 Z-59 G01 Z-68 G01 Z-79 G01 X52 G01 X62 G01 X72 F500 G00 G40 X68 Z7 M09 M30 此程序為右端零件程序。左端程序見附件 9 實體仿真 9.1 CAXA數(shù)控車仿真 CAXA數(shù)控車是一款強大繪圖及編程軟件，專業(yè)用于數(shù)控車床編程，操作方便。?CAXA 數(shù)控車具有 CAD 軟件的強大繪圖功能和完善的外部數(shù)據(jù)接口，可以繪制任意復雜的圖形，可通過DXF、IGES等數(shù)據(jù)接口與其它系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。CAXA 數(shù)控車具有功能強大，使用簡單的軌跡生成及通用后置處理功能。該軟件提供了功能強大、使用簡潔的軌跡生成手段，可按加工要求生成各種復雜圖形的加工軌跡。通用的后置處理模塊使CAXA 數(shù)控車可以滿足各種機床的代碼格式，可輸出G代碼，并可對生成的代碼進行校驗及加工仿真。CAXA 數(shù)控車為您的二維繪圖及數(shù)控車加工工作提供了一個很好的解決方案，將CAXA 數(shù)控車同 CAXA 專業(yè)設計軟件與 CAXA 專業(yè)制造軟件結合起來將會全面地滿足您的任何 CAD/CAM 需求。 零件右端面在caxa數(shù)控車中的仿真刀具軌跡圖。 零件左端面在caxa數(shù)控車中的仿真刀具軌跡圖。 9.2 宇龍仿真 對于車削件軸的加工，選擇宇龍仿真軟件，對軸進行編程，仿真加工，如圖9-3： 圖9-3 宇龍仿真 總 結 這次的設計是我們離開學校前對所學的內容進行的總結，同時讓我們對零件的數(shù)控加工有了一個更完整的了解，也提高了自己對于分析解決問題的能力。畢業(yè)設計有實踐性、綜合性、探索性和應用性等特點，是運用數(shù)控機床實際操作和理論學習的一次綜合練習。 通過這次的畢業(yè)設計，使自己在理論與實際應用能力方面得到了綜合的提高，熟練了操作技能，收獲了經驗和技巧，為以后的工作奠定了良好的基礎。 幾個星期以來，從開始到畢業(yè)設計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設計過程中使我學到很多，我感到無論做什么事情都要真真正正用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對數(shù)控的加工能進一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復雜的零件，精度更高的產品。 致 謝 這次畢業(yè)設計說明書及其零件工藝分析的完成，獲得了很多人的幫助。首先要感謝我的指導老師伍倪燕老師，在畢業(yè)設計書編制及零件工藝分析過程中，給予了我精心的指導，并講解了各項專業(yè)要領，提出了寶貴的專業(yè)意見。也要感謝曾經的科任老師張德紅、廖璘志、代艷霞、王渝平、曾鵬、曾晗、白紹斌、郭超等老師，是他們教給了我畢業(yè)設計這個大題中許多有用的知識，感謝學院實驗室和圖書室提供的設備條件和實驗場所，并且給予我們這么好的機會和大力支持。同時也感謝同學們的無私幫助。最后，當然也要感謝百忙之中抽空參加畢業(yè)答辯的評審老師們。 參考文獻 [1]錢可強.機械制圖.北京：高等教育出版社，2011.5 [2] 艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2008.8 [3] 顧京.數(shù)控加工編程與操作.北京：高等教育出版社，2008.6 [4] 趙宏立.機械加工工藝與裝備.北京：人民郵電出版社，2009.2 [5] 徐茂功.公差配合與技術測量.北京：機械工業(yè)出版社，2012.12 [6] 王甫茂，李正峰.機械制造基礎.北京：科學出版社，2011 [7]教務處.畢業(yè)論文（設計）指導手冊.[M].宜賓:宜賓職業(yè)技術學院印刷廠，2010.4 [8]陳立德.機械設計基礎課程設計.北京：高等教育出版社，2012.12 附件 O1234 (NC0099,10/07/15,17:04:24) G50 S10000 G00 G97 S300 T00 M03 M08 G00 X61 Z9 G00 Z0 G00 X53 G42 G98 G01 X51 F300 G01 Z-77 F100 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X49 F300 G01 Z-77 F100 G01 X51 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X47 F300 G01 Z-76 F100 G01 X48 Z-77 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X45 F300 G01 Z-76 F100 G01 X46 G01 X49 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X43 F300 G01 Z-76 F100 G01 X45 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X41 F300 G01 Z-76 F100 G01 X43 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X39 F300 G01 Z-69 F100 G03 X40 Z-71 R2 G01 Z-76 G01 X45 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-50 F100 G03 Z-60 R15 G01 Z-69 G01 X41 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-50 F100 G01 X39 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X35 F300 G01 Z-47 F100 G03 X37 Z-50 R15 G01 X39 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X33 F300 G01 Z-46 F100 G03 X35 Z-47 R15 G01 X37 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X31 F300 G01 Z-21 F100 G01 X33 Z-22 G01 Z-36 G01 Z-46 G01 X35 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X29 F300 G01 Z-21 F100 G01 X30 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-21 F100 G01 X29 G01 X31 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X25 F300 G01 Z-1 F100 G01 Z-21 G01 X27 G01 X31 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X24 F300 G01 X25 Z-1 F100 G01 X39 F500 G00 G40 Z-50 G42 G01 X37 F300 G03 Z-60 R15 F100 G01 Z-69 G03 X40 Z-71 R2 G01 X42 F500 G00 G40 Z-60 G42 G01 X37 F300 G03 X35 Z-62 R15 F100 G01 Z-69 G01 X36 G01 X39 F500 G00 G40 Z-62 G42 G01 X35 F300 G03 X33 Z-64 R15 F100 G01 Z-69 G01 X35 G01 X37 F500 G00 G40 Z-64 G42 G01 X33 F300 G01 Z-69 F100 G01 X53 F500 G00 G40 X61 G00 Z9 M01 G50 S10000 G00 G97 S300 T00 M03 M08 G00 Z0 G42 G98 G01 X23 F300 G01 X25 Z-1 F100 G01 Z-21 G01 X30 G01 X32 Z-22 G01 Z-36 G01 Z-46 G03 Z-64 R15 G01 Z-69 G01 X36 G03 X40 Z-71 R2 G01 Z-76 G01 X46 G01 X48 Z-77 G01 X52 G01 X62 F500 G00 G40 Z9 M09 M30