数控仿真实验课程设计

适用专业：机械设计制造及其自动化

班级：12本科机制二班

姓名：徐艺

学号：1201111073

指导老师：周淑芳

目录

1 前言 (1)

2 设计任务书 (2)

3 课题设计说明 (4)

3.1零件1工艺分析 (4)

3.1.1结构分析 (4)

3.1.2尺寸分析 (4)

3.1.3表面粗糙度的分析 (4)

3.2零件2工艺分析 (4)

3.2.1结构分析 (4)

3.2.2尺寸分析 (4)

3.2.3表面粗糙度的分析 (5)

3.3制定机械加工工艺方案 (5)

3.3.1零件1工艺加工路线设计 (5)

3.3.2零件1加工工序设计 (6)

3.3.3零件2工艺加工路线设计 (6)

3.3.4零件2加工工序设计 (6)

3.4选择数控机床 (6)

3.5编制数控技术文档 (7)

3.5.1编制数控加工工序卡 (7)

3.5.2编制刀具调整卡 (9)

3.6程序编制 (11)

3.7仿真加工 (15)

课程设计小结 (27)

参考文献 (28)

附录 (29)

附录1零件1CAD图 (29)

附录2零件2CAD图 (30)

附录3零件1数控加工刀具卡片 (33)

附录4零件2数控加工刀具卡片 (34)

2012级数控加工技术课程设计

1 前言

数控机床及其制造系统的柔性化、集成化和网络化水平进一步得到提高，可按照市场需求，实现生产能力快速重组，以适应用户多品种变批量生产的需求，更要在精度上满足客户的需求。一台机床的精度主要分散在进给系统上，所以若能在进给系统有更高精度的突破，高精度、反向误差小、高负载能力、高可靠性、运行平稳。若满足这些机床的性能指标，从而提高数控机床加工质量和刀具的使用寿命。经济型数控车床适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件, 如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，工艺适应性强，加工效率高，精度高，加工质量稳定，可降低对工人技术熟练程度的要求。数控加工编程容易，操作简单，可广泛适用于汽摩配件、家电、液压气动、轴承、仪器仪表、五金阀门等制造业中、小型零件的批量加工，是理想的中小型机械加工设备。

数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床有效能的前提条件。本设计正是从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在结合数控加工切削基础、数控机床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识上，分析了具体零件在加工中心上的加工工艺。

本次数控加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单；用自动编程软件或手工编程。通过数控仿真软件对程序和刀具走刀路径进行模拟仿真。制作工艺时还对工艺卡片进行制作。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。

本工艺设计由我们组两名成员共同编写，在编定过程中参阅了很多有关工艺设计手册、教材和网上资料等资料与文献，并得到指导老师的帮助，在此表示衷心的感谢。由于时间仓促，编者水平有限,调查研究不够深，实际工作经验少,本设计中难免仍有很多缺点和错误,我们恳切希望老师批评指正。

2 设计任务书

2.1课程设计目的

1.复习和巩固已学过的《数控加工技术》理论知识和操作技能，适当拓展数控加工技术的深度和广度。

2.培养学生运用《数控加工技术》技能，综合学过的工艺设计、编程及机床操作等专业知识，完成较复杂零件编程和加工能力。

3.学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能。

2.2课程设计任务

1.完成指定的课程设计课题，达到以下基本要求：

（1）课题分析：明确加工内容和加工要求；

（2）工艺规划：制定工艺方案；选定工艺参数；完成零件、刀具、夹具的选择、定位和安装；编制工序卡、刀具卡等技术文件；

（3）程序编制：建立编程坐标系，编写数控加工程序单；

（4）刀轨模拟：检验加工程序准确无误；

（5）仿真加工：检验零件加工尺寸的基本信息。

2．编写能够体现整个设计思想、设计要求、设计过程的课程设计的说明书，并装订成册。

2.3课程设计课题

如图所示配合件（零件1与零件2），毛坯为φ50㎜的棒料，材料为45钢，完成工艺设计与程序编写，并仿真验证。

图1 零件1

图2 零件2

3 课题设计说明

3.1零件1工艺分析

由图1我们可知，零件1上由圆柱面、内孔、圆锥面、圆弧面、沟槽和螺纹等部分组成。零件车削加工成型轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢,毛坯φ50mm×200mm[1]。

3.1.1结构分析

零件1结构如图1，该零件上由圆柱面、内孔、外圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分组成。

3.1.2尺寸分析

该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下：

（1）公差等级要求较高的尺寸：零件的总长右端外圆以及内孔及中间的φ200+0.03mm的外圆精度等级查时手册可知精度等级为IT8；

（2）在外轮廓上，有M24的螺纹，选刀时要选合适的刀尖圆弧半径才能车出合格的螺纹；

（3）零件表面的沟槽大小不一，故需要按窄沟槽选择合适的沟槽刀才能满足要求，选用刀宽为5mm的沟槽刀；

(4) 其他结构易于实现。

3.1.3表面粗糙度的分析

该零件重要的径向加工部位有φ420-0.03mm、φ30mm圆柱段（表面粗糙度Ra=3.2）、φ260+0.03mm的内孔、长径比为3:8的內锥(小端直径为φ20mm)、M24三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为Ra=3.2。零件符合加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为φ50mm×200mm。

经分析可知该零件所有表面及内孔均可加工。

3.2零件2工艺分析

由图2我们可知，零件2上由圆柱面、圆锥面、圆弧面等部分组成。零件车削加工成型轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯φ50mm×200mm[1]。

3.2.1结构分析

零件2结构如图2，该零件上由圆柱面、内孔、外圆锥面、圆弧面等部分组成。

3.2.2尺寸分析

该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下：

（1）公差等级要求较高的尺寸：零件的总长左端外圆以及φ20mm-0.03mm 的外圆精度等级查时手册可知精度等级为IT8；

（2）其他结构易于实现。

3.2.3表面粗糙度的分析

该零件重要的径向加工部位有φ20-0.03mm 、φ26mm圆柱段（表面粗糙度Ra=3.2），长径比为3:8的外锥(小端直径为φ20mm)，其余表面粗糙度均为Ra=3.2。零件符合加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为φ50mm×200mm。

经分析可知该零件所有表面均可加工。

3.3制定机械加工工艺方案

拟定加工工艺路线是制定加工工艺过程中的关键环节。其主要工作是选择各加工表面的加工方法，拟定多套加工方案，通过对比最终确定工艺方案。

3.3.1零件1工艺加工路线设计

零件1单件、小批量生产。

确定工件的定位基准。由于这个工件是个空心轴，末端要镗一个φ26mm的孔，因轴的长度不是很长，按图示要求采用工件的右端面和φ26mm的内孔作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标原点，对刀点（100,100）处。

由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端是选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在φ42mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线[2]。

选择加工方法。该零件的加工表面均为回转体，主要加工表面精度为IT8，表面粗糙度为3.2。故采用先粗车再精车的加工方法可满足要求[3]。

（1）按φ50mm×200mm下料；

（2）先加工工件右端，将坯料伸出卡盘外约120mm，找正后夹紧工件；

（3）选用端面车刀车削零件右端面；

（4）选用φ5mm的中心钻现在右端打孔，然后选用φ16mm的钻头钻孔，深约43mm；

（5）换用镗刀加工内轮廓；

（6）用外圆车刀车削零件，粗、精加工φ42mm、R24mm、R15mm和φ24mm 的外圆回转体；

（7）换刀加工零件表面的沟槽；

（8）加工螺纹。

3.3.2零件1加工工序设计

工序I 车右端面；

工序Ⅱ右端面打中心孔，选用φ5mm的中心钻（手动钻）[4]；

工序Ⅲ右端钻孔（钻φ16mm深43mm的孔）；

工序Ⅳ粗、精车右端内孔至要求尺寸；

工序Ⅴ粗、精车外圆；

工序Ⅵ切外螺纹退刀槽、三角形螺纹。

3.3.3零件2工艺加工路线设计

零件2单件、小批量生产。

1.确定工件的定位基准。由于这个工件是个实心轴，因轴的长度不是很长，按图示要求采用工件的右端面作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标原点，对刀点（100,100）处。

由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端是选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在R12mm外圆弧表面的圆心，以体现定位基准是轴的中心线[2]。

2.选择加工方法。该零件的加工表面均为回转体，主要加工表面精度为IT8，表面粗糙度为

3.2。故采用先粗车再精车的加工方法可满足要求[3]。

（1）按φ50mm×200mm下料；

（2）先加工工件右端，将坯料伸出卡盘外约100mm，找正后夹紧工件；

（3）用外圆车刀车削零件，粗、精加工R12mm、φ24mm、的外圆回转体；

（4）切退刀槽；

（5）用外圆车刀粗、精加工φ32mm、φ26mm和φ20mm的回转体。

3.3.4零件2加工工序设计

工序Ⅰ粗、精车右端外圆；

工序Ⅱ切退刀槽[4]；

工序Ⅲ粗、精车右端外圆。

3.4选择数控机床

根据零件加工工艺，选用JCL-4250机床[5]。

图3 JCL-4250机床

3.5编制数控技术文档

3.5.1编制数控加工工序卡

数控加工工序卡是规定某一工序内具体加工要求的文件。除工艺守则已作出规定的之外，一切与工序有关的工艺内容都集中在工序卡片、操作指导卡等[6]。

制作配合件加工工艺卡。

零件1加工工步及切削用量列于加工工艺卡中，见表1。

表1 零件1加工工艺卡

零件2加工工步及切削用量列于加工工艺卡中，见表2。

表2 零件2加工工艺卡

3.5.2编制刀具调整卡

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选道具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性号、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状想适应[7]。

零件1数控加工刀具卡片见表3。

表3 零件1数控加工刀具卡片

零件2数控加工刀具卡片见表4。

表4 零件2数控加工刀具卡片

3.6程序编制

零件1数控加工程序清单见表5。

表5 零件1数控加工程序清单

零件2数控加工程序清单见表6。

表6 零件2数控加工程序清单

3.7仿真加工

零件1 仿真加工过程。

1.导入程序，如图所示：

图4 程序输入2.装入刀具，如图所示：

图5 刀具选择3.设置毛坯、对刀，如图所示：

图6 对刀4.开始加工，如图所示：

图7 程序启动5.钻孔，如图所示：

6.镗内孔，如图所示：