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太原科技大學(xué) 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械電子工程 班 級(jí)：機(jī)電091201班 姓 名： 崔 世 君 學(xué) 號(hào)： 200912010103 指導(dǎo)教師： 賈 育 秦 時(shí) 間：2013年1月15號(hào) 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、 課程設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)軸類(lèi)零件數(shù)控加工工藝規(guī)程及數(shù)控技術(shù)仿真 二、 課程設(shè)計(jì)目的： 通過(guò)數(shù)控加工工藝課程設(shè)計(jì)，掌握零件的數(shù)控加工工藝的編制及加工方法。 三、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1.毛坯圖 一張 2.零件圖 一張 3.機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 一張 4.機(jī)械加工工序卡 四張 5.仿真結(jié)果圖 一張 6.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 一份 班級(jí)：機(jī)電091201 學(xué)生：崔世君 學(xué)號(hào)：200912010103 指導(dǎo)教師：賈育秦 宋建軍 教研室主任：賈育秦 目 錄 一、前言 第3頁(yè) 二、零件圖的工藝分析 第3頁(yè) 1.加工內(nèi)容 第4頁(yè) 2.毛坯的選擇 第4頁(yè) 3.定位基準(zhǔn)的確定 第4頁(yè) 4.加工順序的確定 第4頁(yè) 5.加工工序、工步的確定 第5頁(yè) 三、機(jī)床的選擇 第6頁(yè) 四、刀具的選擇 第6頁(yè) 五、夾具的選擇 第7頁(yè) 六、量具的選擇 第7頁(yè) 七、切削用量的確定 第7頁(yè) 八、機(jī)械加工時(shí)間的計(jì)算 第8頁(yè) 九、編寫(xiě)數(shù)控部分程序 第9頁(yè) 十、數(shù)控仿真及其結(jié)果 第10頁(yè) 十一、總結(jié) 第13頁(yè) 十二、參考文獻(xiàn) 第14頁(yè) 一、前 言 制造技術(shù)和裝備是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)力。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。 數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、集成化的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率不可少的物資手段。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)帶來(lái)了深刻的變化。也給傳統(tǒng)的機(jī)械、機(jī)電專(zhuān)業(yè)的人才帶來(lái)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 隨著我國(guó)綜合國(guó)力的進(jìn)一步加強(qiáng)。我國(guó)經(jīng)濟(jì)全面與國(guó)際接軌，并逐步成為全球制造中心。現(xiàn)如今，我國(guó)企業(yè)廣泛應(yīng)用現(xiàn)代化數(shù)控技術(shù)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。這就體現(xiàn)了學(xué)好數(shù)控技術(shù)的重要性。 這次課程設(shè)計(jì)讓我們更好的熟悉數(shù)控車(chē)床、確定加工工藝、學(xué)會(huì)分析零件、學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的程序編程以及數(shù)控仿真，為走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 二、零件圖的工藝分析 1.加工內(nèi)容 該零件主要有兩端面、φ16外圓面、φ20外圓面、φ25外圓面、槽、倒角、圓弧面等組成。過(guò)少，根據(jù)書(shū)上的立體進(jìn)行豐富。 2.毛坯的選擇 該零件為軸類(lèi)零件，強(qiáng)度要求不是很高，因此毛坯選擇45鋼鍛件，鍛造方法沒(méi)自由鍛，毛坯的尺寸精度要求為IT12級(jí)以下即可。選擇φ30的棒料，長(zhǎng)度為90mm。 3.定位基準(zhǔn)的確定 該零件φ16外圓面、φ20外圓面及圓弧面的精度要求較高粗糙度值為1.6，其余各面粗糙度值為6.3。 （1） 粗基準(zhǔn)的選擇：按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，選擇次要加工表面為粗基準(zhǔn)。在該零件中左端面加工精度較低，故選擇毛坯左端面為軸向粗基準(zhǔn)，毛坯的的軸線為徑向粗基準(zhǔn)。 （2） 精基準(zhǔn)的選擇：按照基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則及加工要求，選擇左端面為軸向精基準(zhǔn)，φ25的軸線為徑向精基準(zhǔn)。 4.加工順序的確定 根據(jù)加工順序的安排原則：（1）基面先行原則；（2）先粗后精原則；（3）先主后次原則；（4）先面后孔原則；（5）先內(nèi)后外原則；（6）上道工序的加工不影響下道工序的定位與夾緊；（7）相同安裝方式或用同一刀具加工的工序，最好連續(xù)加工；（8）在一次裝夾中先加工破壞性較小的工序等原則安排加工順序如下： 在普通車(chē)床上加工：加工準(zhǔn)備—粗車(chē)左端面—粗車(chē)φ25外圓面 —半精車(chē)左多面—半精車(chē)φ25外圓面—工件掉頭—粗車(chē)右端面—粗車(chē)φ20外圓面—粗車(chē)圓錐面—粗車(chē)φ16外圓面—測(cè)量各加工面尺寸 在數(shù)控車(chē)床上加工：先精車(chē)右端面—精車(chē)外輪廓面—切槽—檢測(cè)已加工零件是否符合加工要求 5.加工工序、工步的確定 根據(jù)工序的劃分原則：（1）按定位方式劃分（2）按所用刀具劃分（3）按粗精加工劃分（4）按加工部位劃分等原則 具體工序安排如下： （1） 在普通車(chē)床上粗車(chē)左端面、φ25外圓面； （2） 在普通車(chē)床上精車(chē)左端面、φ25外圓面； （3） 在普通車(chē)床上加工右端面、φ20外圓面、φ16外圓面、錐面； （4） 在數(shù)控車(chē)床上精車(chē)右端面、外輪廓面并切槽。 具體工步安排如下： （1）毛坯調(diào)制處理； （2）在普通車(chē)床上粗車(chē)左端面； （3）在普通車(chē)床上粗車(chē)φ25外圓面； （4）在普通車(chē)床上精車(chē)左端面，保證粗糙度值為6.3； （5）在普通車(chē)床上精車(chē)φ25外圓面，保證徑向尺寸為25mm； （6）在普通車(chē)床上粗車(chē)右端面； （7）在普通車(chē)床上粗車(chē)φ20外圓面； （8）在普通車(chē)床上粗車(chē)圓錐面； （9）在普通車(chē)床上粗車(chē)φ16外圓面； （10）測(cè)量零件尺寸以便進(jìn)一步加工； （11）在數(shù)控車(chē)床上精車(chē)右端面，保證零件長(zhǎng)度80mm； （12）在數(shù)控車(chē)床上精車(chē)外輪廓面，保證加工要求； （13）高頻表面淬火； （14）檢驗(yàn)零件是否符合加工要求。 三、機(jī)床的選擇 根據(jù)零件樣圖要求，選擇C6140A型臥式車(chē)床及數(shù)CK6132（FANAC系統(tǒng)）型數(shù)控臥式車(chē)床即可滿足加工要求。 四、刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí)，選刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、紅硬性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便，能適應(yīng)高速和大切削用量切削。選刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。 綜上所述，加工端面及外圓面選擇93硬質(zhì)合金外圓車(chē)刀，切槽選用4mm寬的高速鋼切槽刀。 選擇刀具安排表 刀號(hào) 刀具參數(shù) 刀具材質(zhì) 使用機(jī)床 T01 93外圓車(chē)刀 硬質(zhì)合金 數(shù)控車(chē)床 T02 4mm寬切槽刀 高速鋼 數(shù)控車(chē)床 T03 93外圓車(chē)刀 硬質(zhì)合金 普通車(chē)床 五、夾具的選擇 該工件為軸類(lèi)零件，選用三爪自定心卡盤(pán)即可滿足加工要求。 六、量具的選擇 該工件為軸類(lèi)零件，在加工過(guò)程中需要測(cè)量其直徑及長(zhǎng)度，考慮到該零件尺寸較小，故選擇千分尺即可滿足測(cè)量要求。 七、切削用量的確定 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度或?qū)挾取⑦M(jìn)給速度（進(jìn)給量）等。對(duì)于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)，合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。 選取切削用量的合理順序應(yīng)是：首先選取盡可能大的吃刀量；其 次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力與剛性限制條件或加工表面粗糙度的要求，選擇盡可 能大的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，選取盡可能大的切 削速度，以達(dá)到吃刀量、進(jìn)給量、切削速度三者乘積值最大，這一順 序不能顛倒。 根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4 初步估計(jì)進(jìn)給量，然后根據(jù)CA6140參數(shù)確定實(shí)際選擇的進(jìn)給量。依據(jù)表1.10各工序在相應(yīng)進(jìn)給量下的切削速度，然后根據(jù)公式n=1000v/πD計(jì)算出所需要的轉(zhuǎn)速，最后根據(jù)CA6140的參數(shù)確定主軸轉(zhuǎn)速。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速，工件的尺寸由公式v=nπD/1000，單位為m/min ，D為工件待加工表面的最大直徑。 具體選擇如下： （1）背吃刀量 粗車(chē)時(shí)，取背吃刀量ap為2mm；精車(chē)時(shí)，取背吃刀量ap為0.5mm。 （2）進(jìn)給量 粗車(chē)時(shí)，取進(jìn)給量f為0.2mm/r；精車(chē)時(shí)，取進(jìn)給量f為0.1mm/r；切槽時(shí)，取進(jìn)給量為0.1mm/r。 （3）主軸轉(zhuǎn)速（切削速度） 粗車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取為600r/min，由公式v=nπD/1000得最大切削速度為56.52m/min 精車(chē)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取為1000r/min，由公式v=nπD/1000得最大切削速度為78.5m/min 切槽時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取為500r/min，由公式v=nπD/1000得最大切削速度為25.12m/min 八、機(jī)械加工時(shí)間的計(jì)算 單件時(shí)間定額主要由基本時(shí)間（機(jī)動(dòng)時(shí)間）、輔助時(shí)間、布置工作的時(shí)間、休息及生理需要時(shí)間、準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間組成。本課題主要計(jì)算機(jī)動(dòng)時(shí)間。車(chē)削的機(jī)動(dòng)時(shí)間由公式T=L/nf 計(jì)算得出。 各工序、工步的機(jī)動(dòng)時(shí)間具體見(jiàn)工序卡。 九、編寫(xiě)數(shù)控部分程序 編程原點(diǎn)設(shè)置為左端面與軸心線的交點(diǎn) O0001 N10G00X100Z200; N20M03S1000F0.1M08; N30T01; N40G00X35Z80; N50G01X0; N60G00X35Z82; N70G71U0.5R1； N80G71P90Q140U0.01W0.05; N90G00X12Z80; N100G01X16Z78; N110G01Z60; N120G01X20Z58; N130G01Z40; N140G02X25Z15R20; N150GOOX200Z100; N160M06T02; N170G00X30Z60; N180G01X12; N190G04X2; N200G01X30; N210G00X100Z200; N220M05M09; N230M30; 十、數(shù)控仿真及其結(jié)果 1.數(shù)控仿真系統(tǒng)的開(kāi)啟及回原點(diǎn) 進(jìn)入數(shù)控仿真系統(tǒng)界面——按操控面板上得“急?！卑粹o——按“系統(tǒng)啟動(dòng)”——按“回原點(diǎn)”按鈕——按“Z”按鈕——按 “+”——按“X”——按 “+”——X，Z對(duì)應(yīng)的指示燈亮.即完成上述操作. 2、數(shù)控仿真工件裝夾及刀具的選擇安裝: （1）點(diǎn)擊工具欄上“定義毛坯”——設(shè)置直徑為30mmX90mm的45鋼圓柱毛坯——點(diǎn)擊“放置零件”——出現(xiàn)“選擇零件”對(duì)話框——點(diǎn)“選擇毛坯”——點(diǎn)“安裝零件”——出現(xiàn)“移動(dòng)零件”對(duì)話框——點(diǎn)擊黃色“方向箭頭”——使毛坯外伸 75mm。 （2）外圓車(chē)刀 T01 的選擇安裝：點(diǎn)擊工具欄上“選擇刀具”——出現(xiàn)“刀具選擇”對(duì)話框——選“1 號(hào)刀位”——選擇“VBMT160402 刃長(zhǎng)為16mm刀尖半徑為0.2mm的35度菱形刀片”——選擇刀柄為93 度外圓右向橫柄——點(diǎn)擊“確定”完成操作。T02切槽車(chē)刀的選擇和 T01的選擇流程基本是一樣的，只是刀位號(hào)是“2 號(hào)刀位”。 （3）內(nèi)螺紋刀的選擇安裝：選擇刀位號(hào)5——選擇60度角的菱形刀片——選擇“內(nèi)孔刀柄”——點(diǎn)擊“確定”完成操作。 （4）外螺紋刀的選擇安裝：選擇刀位號(hào)6——選擇60度角的菱形刀片——選擇“外圓刀柄”——點(diǎn)擊“確定”完成操作。 3、數(shù)控仿真刀具的對(duì)刀按 （1）“MDI”鍵——PROGRAM——鍵入T0101——按“EOB”鍵——按“INSERT”鍵——按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵，調(diào)出T01外圓車(chē)刀。 （2）將模式調(diào)到“手動(dòng)模式”——按“主軸正轉(zhuǎn)”按鈕——車(chē)刀沿“Z 軸負(fù)向以合適的背吃刀量切入”——保持 X 軸不變——按“主軸停止”——“測(cè)量”得 X 為直徑值——按“編輯”鍵——按“OFFSETSETING”鍵——點(diǎn)擊軟鍵“形狀”——在番號(hào)01區(qū)域輸入“X（ ）”——點(diǎn)擊軟鍵“測(cè)量”完成 X 軸的對(duì)刀——按“主軸正轉(zhuǎn)”——保持Z軸不變——X 軸正向提刀——按“主軸停止”——點(diǎn)擊工具欄“測(cè)量”得 Z（ ）——將“Z（ ）+2=Z-k”——在番號(hào)01區(qū)域輸入Z-k——點(diǎn)擊軟鍵“測(cè)量”完成Z軸的對(duì)刀。 （3）內(nèi)孔車(chē)刀的對(duì)刀方式和外圓車(chē)刀是一樣的，在這里不再贅述。 （4）螺紋刀的X軸的對(duì)刀方式與外圓車(chē)刀一樣。在這里僅說(shuō)一下Z軸的對(duì)刀：調(diào)到“手動(dòng)方式”模式——按“主軸正轉(zhuǎn)”按鈕——調(diào)XZ 軸使螺紋刀靠近圓柱有端面——調(diào)出手輪——調(diào)XZ軸使刀尖剛好接觸右端面的外圓——按“OFFSETSETING”鍵——點(diǎn)擊軟鍵“形狀”——在番號(hào)04區(qū)域輸入Z2.0——點(diǎn)擊軟鍵“測(cè)量”完成Z軸的對(duì)刀。 4、數(shù)控仿真程序的導(dǎo)入、試運(yùn)行、首件試切及自動(dòng)加工 （1）按“編輯”模式鍵——PROGRAM——點(diǎn)擊軟鍵“操作”——點(diǎn)擊軟鍵向右的黑色箭頭——點(diǎn)擊工具欄“DNC 傳送”——選擇保存的程序——在操控面板上輸入O0001——點(diǎn)擊軟鍵“READ”——點(diǎn)擊軟鍵“EXEC”——程序被導(dǎo)入 NC 系統(tǒng)——呈現(xiàn)在 CRT/MDI 操控面板上。 （2）按“自動(dòng)運(yùn)行”模式——按“試運(yùn)行”——按“CUSTOM”鍵——按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵。如果不出現(xiàn)報(bào)警，則說(shuō)明程序運(yùn)行正常?？梢杂脕?lái)加工零件。 （3）按“自動(dòng)運(yùn)行”模式——按單段——按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵——不停地按直道完成加工——測(cè)量——修正。 （4）按“自動(dòng)運(yùn)行”模式——按“試運(yùn)行——按“CUSTOM”鍵——按“循環(huán)啟動(dòng)”鍵——自動(dòng)加工。 5.仿真結(jié)果 十一、總結(jié) 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的制作用到了幾乎所有的本專(zhuān)業(yè)知識(shí)，具有很強(qiáng)的知識(shí)綜合性，包含以前學(xué)的機(jī)械制造、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、公差與配合、金屬工藝CAD繪圖等專(zhuān)業(yè)課程，使我更好的把以前學(xué)的各專(zhuān)業(yè)課知識(shí)相結(jié)合起來(lái)。提高了我的綜合能力，開(kāi)闊了思路。 通過(guò)這次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我擺脫了單純的學(xué)理論知識(shí)的階段，實(shí)際設(shè)計(jì)提高了我綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高了我查文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)手冊(cè)，設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖的等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且對(duì)數(shù)控知識(shí)的整體掌握，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志力和耐力都得到不同程度的提高。 我對(duì)數(shù)控工具系統(tǒng)的特點(diǎn)和數(shù)控機(jī)床的一般零件的加工和刀具材料和使用范圍有了比較深刻的了解，基本掌握了數(shù)控機(jī)床刀具的選用方法;經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)加工工藝方案，進(jìn)一步了解了工件定位的基本原理，定位方式與定位元件，對(duì)教材中有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則方法有了更深的理解；經(jīng)過(guò)編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的基本內(nèi)容及步驟，編程的種類(lèi)，程序的結(jié)構(gòu)與格式，對(duì)數(shù)控編程前數(shù)學(xué)處理的內(nèi)容，基點(diǎn)坐標(biāo)，輔助程序段的數(shù)值計(jì)算有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。工藝設(shè)計(jì)，數(shù)值計(jì)算及程序編制的整個(gè)過(guò)程雖然任務(wù)比較繁重，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)自己不斷的學(xué)習(xí)，尤其自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐以及實(shí)驗(yàn)，我克服了許多的難題，這種成就感使我感到十分的喜悅和興奮。 這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我今后的學(xué)習(xí)工作有很大幫助。 十二、參考文獻(xiàn) 1.王先逵、張平寬編著.機(jī)械制造工程學(xué)基礎(chǔ).北京（清華）：國(guó)防工業(yè)出版社.2011 2.孫麗媛編著.機(jī)械制造工藝及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：冶金工業(yè)出版社.2003 3.王光斗、王春福主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè).上海：上?？茖W(xué)出版社.1988 4.吳宗澤、羅圣國(guó)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：高等教育出版社.1998 5.李益民主編.機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1994 6.王伯平主編.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2011 7.陳俊龍主編.數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床.浙江：浙江大學(xué)出版社.2012 8.尹成湖主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.2008 9.明興祖等主編.數(shù)控加工綜合實(shí)踐教程.北京：清華大學(xué)出版社2008 10.張進(jìn)生、房曉東主編.機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003 11.于大國(guó)主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)與機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)教程.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2011