2022年车削零件的设计方案编程与加工 .pdf

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1、1 / 19 引 言制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40% 以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。21 世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控顾名思义就是利用程序控制的机床，常用的编程软件主要有UG 、PRO/E 、CATIA 等，UG主要运用自身携带的 CAM功能来实现程序生成，其主要用于复杂零部件的程序编制，操作者只需

2、输入相应的数值，大大降低了工作量。通过数控加工程序的运用，数控车床可在一次装夹中完成更多的加工工序，缩短加工时间并提高生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的编程加工。随着数控技术的不断发展及其应用领域的不断扩大，自动编程及数控技术对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分的车削加工。主要内容有零件的二维图形和三维实体造型，数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、仿真模拟等。第一章二维图的设计与绘制1.1 二维图的作图原则 : 1.1.1 常见问题要弄懂a 绘图区域的设定首先绘图区域界限的设定操作，然后用ZOOM 命令中的

3、ALL选项对绘图区重新进行规整。b 线型比例要合适精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 19 页2 / 19 “线型比例”不合适可能是“线型比例”太大，或者太小。解决问题的办法是将线型管理器对话框打开，修改其“全局比例因子”至合适的数值即可。c 尺寸标注设置当所标注尺寸文字不能显示时. 需要调整尺寸标注的整体比例因子大小，将尺寸标注方式对话框打开，修改其数值变大即可。1.1.2 有比较，才有鉴别容易混淆的命令，要注意使自己弄清它们之间的区别。如ZOOM 和 SCALE ，PAN和 MOVE ，DIVIDE和 MEASURE等等

4、。1.1.3 层次要分明图层就像是透明的覆盖图，运用它可以很好地组织不同类型的图形信息。学习过程中，有的人图省事，直接从对象特性工具栏的下拉列表框中选取颜色，线型和线宽等实体信息，这很不好，使得处理图形中的信息不那么容易，要特别注意纠正自己的这一不好习惯。严格做到层次分明，规范作图。我的体会是：养成良好的习惯，受益匪浅。1.1.4 粗细要清楚能够显示实体的线宽是AutoCAD2004的新功能。使用线宽，可以用粗线和细线清楚地展现出部件的截面，标高的深度，尺寸线以及不同的对象厚度。作为初学者，一定要通过图层指定线宽，显示线宽。提高自己的图纸质量和表达水平。1.1.5 文字要规范文字是工程图中不可

5、缺少的一部分，比如：尺寸标注文字、图纸说明，注释、标题等，文字和图形一起表达完整的设计思想。尽管AutoCAD2004提供了很强的文字处理功能，但符合工程制图规范的文字，并没有直接提供。因此要学会设置“长仿宋体”这一规范文字。具体操作的简要步骤是，打开“文字样精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 19 页3 / 19 式”对话框，新建一个样式，可取名为“长仿宋体”，对话框中字体名改为选用“仿宋体 GB-2312”，宽度比例也要改为0.67 。1.1.6 殊字符，特殊处理实际绘图中，常需要输入一些特殊字符，如角度标志，直径符号等

6、。这些中利用AutoCAD 提供的控制码来输入，较易掌握。另一些特殊字符，如“”、“ ”、“ ”等等希腊字母的输入，掌握起来就不那么容易了。它要用到 MTEXT命令的“其他”选项，拷贝特殊字体的希腊字母，再粘贴到书写区等操作。尤其要注意字体的转换等编辑。还有一些特殊文本，如“”在机械制图中应用较多，叫做带上、下偏差的尺寸公差标注，也可用MTEXT命令的“堆叠”功能来实现。这样做远比在尺寸标注对话框中调节相应功能数值方便得多。1.2 作图步骤 : a 设置图幅设置单位及精度建立若干图层设置对象样式开始绘图。b 为不同类型地图元对象设置不同地图层、颜色及线宽, 而图元对象地颜色、线型及线宽都应由图

7、层操纵BYLAYER）。c 需精确绘图时 , 可使用栅格捕捉功能 , 并将栅格捕捉间距设为适当地数值。不要将图框和图形绘在同一幅图中, 应在布局 LAYOUT）中将图框按块插入 ,然后打印出图。d 对于有名对象 , 如视图、图层、图块、线型、文字样式、打印样式等, 命名时不仅要简明 , 而且要遵循必定地规律 , 以便于查找和使用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 19 页4 / 19 图 111.3 绘制工程图1.3.1 打开 autoCAD2004 ，作图前设置；其包括图纸设置具体为：a 设置图纸为 A3。b 设置图层，

8、原图图层，标注图层。c 线型设置分别设置边界粗实线，细实线，中心线，标注线。1.3.2 作图a 参照原图样的尺寸和形状画出基础图形b 标注尺寸，工艺要求c 选择标准图框d 写明技术要求并填写图框中的表格。1.3.3 操作过程截图：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 19 页5 / 19 图 12 第二章利用UG绘制三维实体造型2.1 打开 UG 2.1.1 初始设置。a 新建模型模版，并设置保存位置和文件名。b 调出所需要的工具。c绘图：d 根据图 1-1 的尺寸和形状利用草图绘制基本图形轮廓并完成草图。e 利用旋转工具，做

9、出实体模型精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 19 页6 / 19 2.1.2 截图：图 212.1.3 保存并关闭软件。第三章工艺分析方法数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 19 页7 / 19 将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序

10、员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。3.1 零件图的工艺性分析3.1.1 分析零件的几何要素首先从零件图的分析中 , 了解工件的外形、结构 , 工件上须加工的部位 , 及其形状、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技术要求。从中找出工件经加工后，必须达到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。3.1.2 分析了解工件的工艺基准包括其外形尺寸、在工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配使用要求，找准工件的

11、工艺基准。3.2 切削用量的选择3.2.1 确定合理切削用量的意义数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量要求如加工精度和表面粗糙度），在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削性能，并保证刀具具有一定的使用寿命。3.2.2 选择切削用量的一般原则a 粗车时切削用量的选择粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所以考虑粗加工切削用量时首先应选择一个精选学习资料 - - - - - -

12、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 19 页8 / 19 尽可能大的切削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。b 精车、半精车时切削用量的选择精车和半精车的切削深度是根据零件加工精度和表面粗糙度要求及粗车后留下的加工余量决定的，一般情况是一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留 0 。2 0 。4 mm 直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。3.2.3 如何选择切削用量a 切削用量一般可以根据刀具供应商所提供的刀具

13、样本数据来确定，这是比较快捷而稳妥的方法；也可以根据经验或试切来确定。b 查阅切削用量手册。c 生产实践经验。3.3 工件的装夹和夹具选择3.3.1 夹具的分类机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具：通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计

14、制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大量生产。组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 19 页9 / 19 组合成其他加工过程的夹具。适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，它们都是通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具适用范围较宽，加工对象并不十分明确；成组夹具是根据成组工艺要求，针对一组

15、形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的，其加工对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。数控机床夹具常用通用可调夹具、组合夹具。3.3.2 工件在数控车床上的装夹a 常用装夹方式：三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。b 采用找正的方法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线同时也是工件坐标系Z轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系 Z轴与车床主轴的回转中心重合。c 薄壁零件的装夹 ：薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方

16、式。3.4 数控刀具的选用3.4.1 数控机床的刀具特点切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 19 页10 / 19 了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的

17、关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。3.4.2 数控车削的刀具与选用a 刀片形状的选择：正型前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。b一般外圆车削常用80凸三角形、四方形和80 菱形刀片；仿形加工常用 55 、35 菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。c 前角的作用。大负前角用于：切削硬材料；需切削刃强度大，以适应断续切削、切削

18、含黑皮表面层的加工条件。大正前角用于：切削软质材料易切削材料被加工材料及机床刚性差时。d 后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃强度高时。大后角用于：切削软材料；切削易加工硬化的材料。e 主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削细而长的工件；机床刚性差时。小主偏角用于：工件硬度高，切削温度大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高时。f 副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为515。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 19 页11 / 19 g 刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受

19、很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为35。3.5 零件的工艺分析：毛坯尺寸 32110。图 31 车削加工实例3.5.1 图纸分析a 加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，等。b 工件坐标系：从图纸中分析该零件加工不需调头，从图91 上尺寸标注分析应设置 1个坐标系，其定于装夹后的右端面精加工面）装夹 32 外圆，平端面，对刀，设置工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。c 换刀点： X100 ，Z100）d 公差处理：尺寸公差取中值。3.5.2 工艺处理工步和走刀路线的确定，按加工过程确定走刀路线如下：精选学习资料 - - - - - - -

20、 - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 19 页12 / 19 装夹 32 外圆表面，探出90mm, 粗加工零件外轮廓： C2倒角， 30, 20, 14 外圆， R5圆弧。精加工上述轮廓。切槽 5*2。在X35,Z-85）处切断。3.6 刀具的选择及对刀刀具的选择和切削用量的确定，根据加工内容确定所用刀具如图92 所示：图 32 图 2 刀具选择图T0101外轮廓粗加工：刀尖圆弧半径0。8mm, 切深 2mm ，主轴转速 800r/min,进给速度 150mm/min 。T0101 外轮廓精加工：刀尖圆弧半径0。8mm, 切深0。5mm ，主轴转速1500r/mi

21、n, 进给速度 80mm/min 。T0202切槽：刀宽 5mm ，主轴转速 800r/min, 进给速度 20mm/min 。3.7 填写数控加工工序卡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 19 页13 / 19 表 31 轴类的数控加工工序卡片工厂数控加工工序卡片零件名称材料轴类45#钢工序号程序编号夹具名称车间三爪自定心卡盘数控中心工步号工步内容刀具号主轴转速进给速度1 粗精车左端面外形T01 800 0。2 2 粗车零件轮廓T01 800 0。2 3 精车零件轮廓T01 800 0。15 4 切槽T02 500 0。

22、2 第四章数控机床程序的编制4.1 数控编程的基本概念手工编程由人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件，不仅费时，而且编制复杂零件还容易出错。自动编程自动编程是用计算机把输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，也就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 19 页14 / 19 利用 CAD 或者 CAM 软件，实现造型及图象自动编程。其中典型的是Master CAM软件，其可以完成铣削二坐标、三坐标

23、、四坐标和五坐标、车削、线切割的编程，这种软件功能单一，简单易学。编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。4.2 数控编程的步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图51所示，编程工作主要包括：图 41 数控程序编制的内容及步骤4.3 加工工件程序编制% O01 程序名G90G99 。M03S800 。T0101。G00 X100Z100 。精选学习资料 - - - - - - - - -

24、 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 19 页15 / 19 G00 X32 Z2。G71U2R0.5 。G71P10Q20U0.50F0.2 。粗车循环N10 G01 X10Z0 。 X14Z-2。 Z-40。 X20Z-55。 Z-65。 G02 X30Z-70R5 。N20 G01 Z-85。G70P10Q20 。精车循环G00 X100Z100 。T0202。G00 X20Z-40。G01 X10。 X20。G00X35Z-85 。G01X0 。G00 X100Z100 。M30 。% 第五章仿真加工本操作是使用斯沃数控仿真系统5.1 打开软件精选学习资料 - -

25、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 19 页16 / 19 图 51 图 52 5.2 对刀首先你得安装一把刀具，具体方法如下先点击“ 机床操作“刀具管理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 19 页17 / 19 图 53 选择 1 号刀，这里我选择是外圆车刀，当然你也可以选择别的刀具。然后点击添加到刀盘，选择添加到01 号刀库，再确定。图 54 5.3 仿真加工精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 1

26、9 页18 / 19 图 55 参考文献。1）张超英等 ,数控机床加工工艺、编程及操作实训, 高等教育出版社，2003 2）明兴祖主编，数控加工技术，北京：化学工业出版社2002 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 19 页19 / 19 3）顾京主编，数控加工编程及操作，北京：高等教育出版社2003 4）乔世民，机械制造基础，高等教育出版社，2005 5）于春生，韩旻。数控编程及应用，北京: 高等教育出版社,2001 。7 6）郑修文 , 机械制造工艺学，北京: 机械工业出版社,1999 。5 7）乔世民 , 机械制造基础，北京高等教育出版社,2003 。8致谢历时将近一个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，在同学和老师的帮助下都顺利解决了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师陈参老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助解决写作中遇到的问题。另外，在写作过程中，也得到了同学的帮助。在此向帮助和指导过我的老师表示最中心的感谢！由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师批评和指正！精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 19 页