最新毕业设计椭圆螺纹配合件数控加工工艺与宏程序设计.docx
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最新毕业设计椭圆螺纹配合件数控加工工艺与宏程序设计
第1章数控加工的工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1．1零件图样的要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1．2零件加工的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1．3加工方法的选择与加工方案的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1．4工序与工步的划分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
1．5零件的安装与夹具的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1．5．1定位安装的基本原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1．5．2选择夹具的基本原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1．6刀具的选择与切削用量的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1．6．1数控车削刀具的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1．6．2切削用量的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
第2章宏程序的理论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．1宏程序的分类．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．2变量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．2．1变量的书写规格．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．2．2变量的类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．2．3忽略小数点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．2．4变量的类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2．2．5引用变量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2．3算术和逻辑操作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2．4分支和循环语句．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
第3章椭圆螺纹配合件数控加工工艺与宏程序设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1零件图样工艺分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3．2装夹方案的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3．3加工顺序及走刀路线的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3．4刀具的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3．5数控加工工艺卡片的在拟订．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3．6加工程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
椭圆螺纹配合件数控加工工艺与宏程序设计
数控0451：
徐海洋
指导老师：
姜辉
摘要：
数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件。
应用数控机床进行加工椭圆、抛物线、双曲线等可采用宏程序，使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同的程序更方便、更容易。
本文研究了椭圆螺纹及配合件数控加工工艺与宏程序的设计。
关键词：
数控加工工艺、宏程序的设计
第１章 数控加工的工艺
1．1零件图样的要求
零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则；
A零件图样上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸直接给出坐标尺寸。
B构成零件轮廓的几何元素的条件应充分
在手工编程时，要计算每个节点坐标。
在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。
因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。
如果构成零件几何元素条件不充分，编程时则无法下手。
1．2零件加工的特点
零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
A零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。
这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。
B内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。
C零件铣削底平面时，槽底圆角半径不应过大，否则铣刀端刃铣削平面的能力差、效率低。
D应采用统一的基准定位。
在数控加工中，若没有统一的基准定位，会因工件重新安装而导致加工后的两个面年轮廓位置及尺寸不协调现象。
此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差是否为以得到保证，有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
1．3加工方法的选择与加工方案的原则
1）加工方法的选择
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。
由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。
2）加工方案确定的原则
零件上比较精确表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。
1．4工序与工步的划分
一般工序划分有以下几种方式
1）按零件装卡定位方式划分工序
由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。
一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。
因而可根据定位方式的不同来划分工序。
2）按粗、精加工划分工序
根据零件的加工精度、刚度和变形等因素杰划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先作粗加工再精加工。
此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。
通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其它表面。
3）按所用刀具划分工序
为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其它部位。
工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。
在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同表面进行加工。
为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。
总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
1．5零件的安装与夹具的选择
1．5．1定位安装的基本原则
在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则与普通机床相同，也要合理选择定位基准和夹紧方案。
为了提高数控机床效率确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：
（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一；
（2）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；
（3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。
1．5．2选择夹具的基本原则
数控加工对夹具要有两方面要求：
一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。
此外，尚需考虑以下四点：
（1）夹具结构应力求简单。
当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用；成批生产时考虑采用专用夹具；
（2）零件的装卸要迅速、方便，以缩短机床的停顿时间；
（3）夹具要开敞，其定位、夹紧机构或其它元件不得影响加工中的走刀；
（4）夹具在机床上的安装及工件在夹具上的安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上按程序加工。
此外，为了提高数控加工的效率，在成批生产中还可以采用多位、多件夹具。
1．6刀具的选择与切削用量的确定
1．6．1数控车削刀具的选择
刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。
刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。
选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
刀具选择总的原则是：
安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工时的刚性。
与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求更高。
不仅要求精度高、刚度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
这就要求采用新型优质材料制作数控加工刀具，并优选刀具参数。
粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足大背吃刀量、大进给量的要求；精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
此外，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片。
夹紧刀片的方式要选择得比较合理，刀片最好选择涂层硬质合金刀片。
刀片的选择是根据零件的材料种类、硬度、以及加工表面粗糙度要求和加工余量等已知条件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀片牌号。
1．6．2切削用量的确定
切削用量（ap、f、v）选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。
车削用量的选择原则是：
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速度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。
精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，因此选择精车切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。
因此精车时应选用较小（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理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。
1．背吃刀量ap的确定
在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。
当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.1～0.5㎜。
2．进给量f（有些数控机床用进给速度Vf）
进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。
在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000㎜/min以下）。
在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。
当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。
粗车时，一般取f=0.3～0.8㎜/r，精车时常取f=0.1～0.3㎜/r，切断时f=0.05～0.2㎜/r。
3．主轴转速的确定
光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。
切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。
需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。
切削速度确定后，用公式n=1000vc/πd计算主轴转速n（r/min）。
第2章宏程序的基础理论
宏指令编程是指像高级语言一样，可以使用变量进行算术运算、逻辑运算和函数混合运算的程序编写形式。
在宏程序形式中，一般都提供循环、判断、分支和子程序调用的方法，可用于编制各种复杂的零件加工程序。
熟练应用宏程序指令进行编程，可大大精简程序量，在一定意义上说，还可以增强机床的加工适应能力。
2．1宏程序的分类
宏程序可分为两类：
A类和B类，A类Fanuc0TD老式的数控车床宏程序需要使用“G65Hm”格式的宏指令来表达各种数学运算逻辑关系，极不直观，且可读性非常差。
B类Fanuc0i先进的数控车床宏程序具有逻辑性强、程序简单、修改方便等特点，在实际生产中也得到了广泛的应用。
2．2变量
一个普通的零件加工程序指定G码并直接用数字值表示移动的距离，例：
G100X100.0。
而利用用户宏，既可以直接使用数字值也可以使用变量号。
当使用变量号时，变量值既可以由程序改变，也可以用MDI面板改变。
如下图2-1所示：
#1=#2+100
G01X#1F300
图2-1
2．2．1变量的书写规格
当指定一个变量时，在#后指定变量号。
个人计算机允许赋名给变量，宏程序没有此功能。
例：
#1
也可以用表达式指定变量号，这是表达式要用方括号括起来。
例：
#[#1+#2-12]
2．2．2变量的类型
局部变量和公共变量可以有值0和在下述范围内的值：
-1047到-10-29或10-29到1047，如果计算结果无效，发出111号报警。
2．2．3忽略小数点
在程序中定义变量时，可以忽略小数点。
例：
当#1=123被定义时，变量#1的实际值为123.000。
未定义的变量：
当变量的值未定义时，这样的一个变量被看作“空”变量，变量#0总是“空”变量，是一个只读变量。
2．2．4变量的类型
根据变量号将变量分为四类，见下表2-2：
表2-2FANUC0i变量类型
变量号
变量类型
功能
#0
“空”
这个变量总是空的,不能赋值。
#1-#33
局部变量
局部变量只能在宏中使用，以保持操作的结果，关闭电源时，局部变量被初始化成“空”。
宏调用时，自变量分配给局部变量。
#100-#149（#199）
#500-#531（#999）
公共变量
公共变量可在不同的宏程序间共享。
关闭电源时变量#100-#149被初始化成“空”，而变量#500-#531保持数据。
公共变量#150-#199和#532-#999可以选用，但是当这些变量被使用时，纸带长度减少了8.5米。
#1000以上
系统变量
系统变量用于读写各种NC数据项，如当前位置、刀具补偿值。
2．2．5引用变量
为了在程序中引用变量，指定一个字地址其后跟一个变量号。
当用表达式指定一个变量时，须用方括号括起来。
例：
G01X[#1+#2]F#3。
引用的变量值根据地址的最小输入增量自动进行四舍五入。
例：
G00X#1；其中#1值为12.3456，CNC最小输入增量1/1000mm，则实际命令为G00X12.346。
为了将引用的变量值的符号取反，在#号前加“—”号。
例：
G00X—#1；当引用一个未定义的变量时，忽略变量及引用变量的地址。
例：
#1=0，#2=“空”，则G00X#1Y#2；的执行结果是G00X0；
2．3算术和逻辑操作
在下表中列出的操作可以用变量进行。
操作符右边的表达式，可以含有常数和（/或）由一个功能块或操作符组成的变量。
表达式中的变量#J和#K可以用常数替换。
左边的变量也可以用表达式替换。
见下表2-3：
表2-3算术和逻辑运算一览表
功能
格式
注释
赋值
#i=#j
加
#i=#j+#k
减
#i=#j—#k
乘
#i=#j*#k
除
#i=#j/#k
正弦
#i=SIN[#j]
角度以度为单位，如：
90度30分表示成90.5度
余弦
#i=COS[#j]
正切
#i=TAN[#j]
反正切
#i=ATAN[#j]
平方根
#i=SQRT[#j]
绝对值
#i=ABS[#j]
进位
#i=ROUND[#j]
下进位
#i=FIX[#j]
上进位
#i=FUP[#j]
OR（或）
#i=#jOR#k
用二进制数按位进行逻辑操作。
XOR（异或）
#i=#jXOR#k
AND（与）
#i=#jAND#k
将BCD码转换成BIN码
#i=BIN[#j]
用于与PMC间信号的交换。
将BIN码转换成BCD码
#i=BCD[#j]
2．4分支和循环语句
在一个程序中，控制流程可以用GOTO、IF语句改变。
有三种分支循环语句如下：
GOTO语句（无条件分支）；
IF语句（条件分支:
if…，then…）;
WHILE语句（循环语句while…）。
无条件分支（GOTO语句）
功能转向程序的第N句。
当指定的顺序号大于1-9999时，出现128号报警，顺序号可以用表达式。
格式GOTOn；n是顺序号（1-9999）
条件分支（IF语句）
功能在IF后面指定一个条件表达式，如果条件满足，转向第N句，否则执行下一段。
格式IF[条件表达式]GOTOn；
其中：
条件表达式一个条件表达式一定要有一个操作符，这个操作符插在两个变量或一个变量和一个常数之间，并且要用方括号括起来，既[表达式操作符表达式]。
操作符见下表2-4：
表2-4运算符
操作符
意义
EQ
=
NE
≠
GT
>
GE
≥
LT
<
LE
≤
循环（WHILE语句）
功能在WHILE后指定一个条件表达式，条件满足时，执行DO到END之间的语句，否则执行END后的语句。
格式WHILE[条件表达式]DOm；（m=1，2，3）
:
：
：
ENDm；
m只能在1、2、3中取值，否则出现126号报警。
嵌套①数1～3可以多次使用。
②不能交叉执行DO语句，
③嵌套层数最多3级。
注意：
1）混合运算时的运算顺序
加减乘除等运算和函数可以混合运算，即涉及到运算的优先级，其运算顺序与一般数学上的定义基本一致，优先级顺序从高到低一次为：
函数运算、乘法和除法运算、加法和减法运算
2）括号嵌套
用“[]”可以改变运算顺序，最里层的[]优先运算。
括号[]最多可以嵌套五级（包括函数内部使用的括号）当超出5级时，触发程序错误P/S报警NO.118。
第3章椭圆螺纹配合件数控加工工艺与宏程序设计
图1
图2
3.1零件图样工艺分析
该零件图由外圆柱面、槽、内外螺纹、外圆锥面、圆弧、内外椭圆等表面组成。
其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。
零件图尺寸标注完整，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，切削性能较好，无热处理和硬度要求。
图1毛坯为Φ45x82；图2毛坯为
Φ45x50
通过上述分析，制定工艺时采取以下几点措施：
（1）零件图上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取其平均值，而取基本尺寸即可。
（2）加工图2时，左右端面均为尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。
3．2装夹方案的确定
零件均为45钢，且为单件小批量，工件伸出较短，所以采用三爪自定心卡盘进行装夹即可满足要求。
3．3加工顺序及走刀路线的确定
加工顺序的确定按由内到外，由粗到精，有近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。
结合本零件的结构特征，可先加工图2左端内孔轮廓，然后调头加工内椭圆。
然后加工图1左端轮廓，加工好以后将图2与图1螺纹配合加工图1与图2￠43外圆柱面，然后调头加工图1右端。
由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。
3．4刀具的选择
1）选用φ4中心钻钻引导孔
2）用φ26钻头钻通孔
3）75°内孔镗刀
4）4mm宽内切槽刀，车螺纹退刀槽
5）60°内螺纹车刀，车内螺纹。
6）为了减少刀具数量，及换刀次数粗、精车及平端面选用90°硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选Kγˊ=35º。
7）4mm外切槽刀车螺纹退刀槽。
8）60º外螺纹车刀，车M30*1.5外螺纹
表3-1刀具工具卡片
产品名称或代号
SZJM
零件名称
椭圆轴
零件图号
003
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径/mm
1
无
φ4中心钻
1
钻φ4中心孔
2
无
φ26麻花钻
1
钻φ26内孔
3
T01
硬质合金90º外圆车刀
1
粗精车端面及轮廓
0.4
右偏刀
4
T02
硬质合金75º盲孔镗刀
1
粗精车螺纹底孔
0.4
5
T03
硬质合金4mm内切槽刀
1
车内螺纹退刀槽
0.1
6
T04
硬质合金60º内螺纹车刀
1
车内螺纹
0.1
7
T05
硬质合金4mm外切槽刀
1
车外螺纹退刀槽
0.1
硬质合金4mm外切槽刀
8
T06
硬质合金60º外螺纹车刀
1
车外螺纹
0.1
编制
徐少康
审核
姜辉
批准
姜辉
共1页
第1页
3．5数控加工工艺卡片的拟订见下表3-2
表3-2数控加工工艺卡片
单位名称
苏州经贸
产品名称或代号
零件名称
零件图
椭圆螺纹配合
SZJM
003
工序
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
三爪自定心卡盘
CAK6140
实训楼
工部号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/r·min-1
进给量F
mm/r
背吃刀量
备注
1
平件2（套）左端面
T01
25*25
500
手动
2
钻中心孔
Φ4
600
手动
3
钻通孔
Φ26
400
手动
4
粗镗内孔
T02
18*18
320
0.15
1
自动
5
精镗内孔
T02
18*18
800
0.08
0.5
自动
6
车内沟槽
T03
18*18
350
0.08
自动
7
精车内螺纹
T04
18*18
450
1.5
0.2
自动
8
调头车件2右端面
T01
25*25
500
【答案】C
字段名类型宽度小数位含义
settalkoff手动
【答案】A9
PACK粗车内椭圆
T02
【答案】D18*18
320
27.SQL语句中删除表的命令是________。
0.15
14.查询设计器的排序依据选项卡的作用相当于SELECT命令中的___________短语。
1
【答案】按索引顺序排列自动
accept"姓名：
"toxm10
精车内椭圆
T02
18*18
800
0.08
0.5
自动
11
车件1左端端面
T01
25*25
500
手动
12
粗车螺纹外径及倒角
T01
25*25
500
0.15
1.5
自动
13
精车螺纹外径及倒角
T01
25*25
1200
0.08
0.25
自动
14
精车螺纹退刀槽
T05
25*25
350
0.08
自动
15
精车M30*1.5螺纹
T06
25*25
600
1.5
0.15
自动
16
把件2螺纹拧在件1上进行车削件2与件1的Φ43外圆
T01
25*25
升级会员 