【毕业设计论文】基于caxa的轴类零件的加工设计与实现

【毕业设计论文】基于caxa的轴类零件的加工设计与实现内容摘要：

构成不同档次的数控系统。 (3)网络化　机床联网可进行远程控制和无人化操作。 通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。 (4)通用型开放式闭环控制模式　采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。 闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。 由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。 加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。 智能化新一代 PCNC 数控系统当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代 PCNC 数控系统已成为可能。 智能化新一代 PCNC 数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，X形成严密的制造过程闭环控制体系。 XI2 零件图及工艺分析 零件图图 零件简图 工艺分析如图 所示，此零件外型规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求较高。 零件结构较为复杂，包含了圆弧，外轮廓，切槽以及三维曲面的加工，且大部分的尺寸均达到 IT8IT7 级精度。 工件选用三爪自定心卡盘装夹，由于该零件形状复杂所以把零件分为两步骤完成：先车基准（零件左端面）→车零件最大外圆 248。 80 →车 248。 70 及台阶面 然后调头其 余176。 1装夹车 248。 65 台阶轴→车圆锥面→ 车 248。 24 圆柱→ 车 248。 20 圆柱以及 R10 半圆球，以零件右端半圆球的端点做工件坐标系的原点（也是编程原点）。 图 是加工工序及每个步骤的注释和注意事项。 图 加 工 此 段 工 序 时 要 保 证 球 面 的 表 面 质 量 及 数 据加 工 此 段 工 序 事 要 保 证 后 面 圆 球 的 加 工 余 量 所 以不 能 用 大 的 车 削 速 度加 工 此 段 工 件 是 为 最 后 车 罗 纹 做 铺 垫 ,其 表 面 质 量要 求 不 高 但 基 本 尺 寸 一 定 要 保 证 正 确加 工 此 段 工 件 时 的 注 意 事 项 要 和 上 段 工 序 一 样 ,必须 保 证 零 件 数 据 和 表 面 质 量 的 正 确加 工 此 段 工 件 时 要 注 意 吃 刀 量 的 选 择 ,此 段 工 序 有圆 弧 的 存 在 要 保 证 好 加 工 质 量 和 机 器 设 备 的 安 全由 于 此 次 设 计 是 在 普 通 数 控 车 床 上 进 行 ,有 写 步 骤必 须 进 行 手 动 操 作 ,比 如 :用 尾 部 顶 尖 零 件 的 掉 头装 夹 等车 削 70圆 柱 ,零 件 掉 头 装 夹 需 要 用 卡 盘 夹 住 此处 ,因 此 这 个 加 工 步 骤 很 重 要 .要 注 意 此 段 加 工 步骤 的 尺 寸 ,精 度 ,表 面 质 量 等 重 要 参 数车 削 零 件 的 最 大 外 圆 (加 工 此 处 时 不 必 要 全 部 都 车削 ,因 为 根 据 分 析 零 件 图 没 有 必 要 车 削 完 ,零 件 图中 要 求 的 尺 寸 只 有 2)作 为 零 件 加 工 及 编 程 的 基 准 ,对 以 后 的 加 工 很 重 要车 半 圆 球车 20圆 柱车 24圆 柱车 圆 锥 面车 65台 阶 轴掉 头 装 夹车 70及 台 阶 面车 零 件 外 圆车 基 准 面在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。 因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。 但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。 所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。 零件的外形最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。 零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。 刀具的选择和切削参数车削用量的选择原则是：（1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量 ap，其次选择一个较大的进给量 f,最后确定一个合适的切削进度 v。 增大背吃刀量 ap 可使走刀次数减少，增大进给量 f 有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。 （2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量 ap和进给量 f ，并选用切削性能高的刀具材料和合2理的几何参数，以尽可能提高切削速度 v。 （3）零件的加工高度 H≤（1/41/6）R D，以保证刀具有足够的刚度。 切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用模拟方法确定。 同时，使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。 刀具选择的结果如下：表 刀具的切削参数图 所视四把车刀的装夹位置 夹具的选择与类型 夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。 选用夹具时，通常考虑以下几点：（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。 加工步骤 刀具切削参数主轴转速刀具规格序号 加工内容类型 材料n/ 1进给速度v /1 粗加工外轮廓 93176。 外圆偏刀 700 2002 精加工外轮廓 93176。 外圆偏刀 630 1603 切螺纹退刀槽 切槽刀 500 804 车 M24 螺纹 60176。 普通螺纹车硬质合金500 8003（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 （3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。 （4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 本次设计采用普通的三爪自动定心卡盘，其工作效率高，使用方便、准确度高。 4由图 所视。 夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转 零件的安装数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。 （2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 由于本次设计的零件属于短轴类零件，故采用三爪自定心卡盘装夹。 其安装方便、安装精度较高，图 所视。 图 563 零件的三维造型及编程概述 零件三维图图 零件的三维造型图 数控车削编程概述 数控车床的编程特点在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。 一般情况下，采用自动编程软件编程时，通常采用绝对值编程。 被加工零件的径向尺寸在图样上测量时，一般用直径值表示。 所以采用直径尺寸编程更为方便。 由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。 7编程时，认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，为提高工件的加工精度，编制圆头到程序时，需要对刀具半径进行补偿。 大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能（G4G42） ，这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。 数控车床编程中的坐标系数控车床坐标系统分为机床坐标系和工件坐标系。 ① 机床坐标系以机床原点为坐标系原点建立起来的 X、Z 轴直接坐标系，称为机床坐标系。 车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。 机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动参考点参考点是机床上的一个固定点。 该点是刀具退离到一个固定不变的极限点，其位置由机械挡块和行程开关来确定。 以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同所建立的坐标系叫做参考坐标系，在实际使用中通常是以参考坐标系计算坐标值。 ②工件坐标系数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点。 零件在设计中有设计基准，在加工过程中有工艺基准，同时应尽量将工艺基准与设计基准统一，该基准点通常称为工件原点。 以工件原点为坐标原点建立起来的 X、Z 轴直角坐标系为工件坐标系。 在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上，即工件坐标系是将参考坐标系通过对到平移得到的。 车床数控系统功能数控车床常用的功能指令有准备功能 G、辅助功能 M、刀具功能 T、主轴转速功能 S 和进给功能 F。 由于车床种类不同，系统配置也各不相同。 8表 SIEMENS 的 SINUMERIK802S/C 数控车系统的常用功能指令功能 代码 功能 代码路径数据 暂停时间 G4绝对/增量尺寸 G90，91 程序结束 M02公制/英制尺。