国际象棋象数控加工工艺分析与编程.docx
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国际象棋象数控加工工艺分析与编程
毕业设计说明书
题目国际象棋“象”数控
加工工艺分析与编程
第一章绪论………………………………………………………………………
第二章零件图分析………………………………………………………………
2.1零件的特征……………………………………………………………
2.2数值计算……………………………………………………………
第三章工件的定位与装夹………………………………………………………
3.1加工精度要求………………………………………………………
3.2定位基准的选择……………………………………………………
3.3装夹方式……………………………………………………………
3.4工艺过程制定………………………………………………………
第四章车削工艺分析……………………………………………………………
4.1选择夹具……………………………………………………………
4.2工步设计……………………………………………………………
4.3刀具的选择…………………………………………………………
4.4设计走刀路线………………………………………………………
4.5零件加工工艺卡片…………………………………………………
第五章切削用量的选择…………………………………………………………
5.1被吃刀量……………………………………………………………
5.2进给量的选择………………………………………………………
5.3切削速度（主轴转速）的选择……………………………………
第六章数控车床的对刀…………………………………………………………
6.1刀位点………………………………………………………………
6.2待加工毛坯的对刀…………………………………………………
6.3刀偏值的测定………………………………………………………
第七章编程及仿真加工…………………………………………………………
7.1程序…………………………………………………………………
7.2仿真加工……………………………………………………………
第八章结论………………………………………………………………………摘 要
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制实现自动工作的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。
而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大，他对归计民生的一些重要行业（IT、汽车、医疗、轻工等）的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。
数控加工工艺与编程是机械专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。
本毕业设计容主要是利用数控车床来加工零件，主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。
主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。
运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控在潜力。
关键词：
数控车床车削加工工艺工艺分析国际象棋”车”
第一章绪论
1.1数控机床技工工艺分析
数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件所运用的方法和技术手段的总和。
其主要容包括以下几个方面:
（一）选择并确定零件的数控车削加工容；
（二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；
（三）工具、夹具的选择和调整设计；
（四）工序、工步的设计；
（五）数控车削加工程序的编写、校正与修改；
（六）首件加工与现场问题的处理；
（七）编制数控加工工艺技术文件。
总之，数控加工工艺容较多，有些与普通机床加工相似。
1.2数控车削加工工艺分析
工艺分析师数控加工的前提工艺准备工作。
工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。
为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。
掌握编程语言机编程方法。
因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真详细地进行数控车削加工工艺分析。
其主要容有：
根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在整个机床上的装夹方式；各表面的公共顺序，刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。
（一）零件图分析
零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。
主要进行尺寸标注方法分析、轮廓主要要素分析以及精度和技术要求分析。
此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。
1、尺寸标注方法分析
零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。
这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。
如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。
计算转化各尺寸，以简化编程计算。
2、轮廓几何要素分析
在手工编程时，要计算每个节点左边。
在自动编程时要对零件轮廓的所有几何要素进行定义。
因此在零件图分析时，要分析几何要素的给定条件是否充分。
3、精度和技术要求的分析
对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺分析的重要容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方法、夹具及切削用量等。
其主要容包括：
分析精度及各项技术要否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方法弥补时，应给后续工序留有加工余量；对图纸上有位置精密要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速切削（注意：
在切削端面是，应限制主轴最高转速）。
1.3夹具和刀具的选择
（1）工件的装夹与定位
数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分待加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。
对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面为定位基准；对于套类零件，则以空为定位基准。
数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具，还有多种通用性较好的专用夹具。
实际操作时应合理选择。
（2）刀具选择
刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。
刀具直径越大，能承受的切削用量就越大。
所以在零件形状的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高成产率的有效措施
第二章零件图纸分析
2.1零件的特征
1、零件的特征
该零件是一回转体零件（单位：
mm），以45#调质处理的毛坯，毛坯尺寸是直径22mm长度为100mm的棒料。
2、零件特点
从零件图中可以看出该零件轮廓由直线、圆弧、共同构成一个复杂成型曲线回转轴。
加工部分包括外圆，外圆弧面，倒圆角等
2.2数值计算
数控加工是一种按照输入的数字程序信息进行自动加工，因而数值计算对于数控编程来说至关重要。
在不影响加工精度情况下，通过数值计算，将图纸标注样式转换成利于数控编程相关样式。
转换的结果如下图。
图2—1节点分布表
表2—1节点坐标表
Z
X
A
0
7.25
B
0.5
7.75
C
7.5
7.75
D
8
7.25
E
8
7
F
12
7
H
15.61
4.82
L
16
4.32
M
22
7
N
26
7
S
32.5
9.5
Q
36.5
9.5
W
40
9.5
第三章工件的定位和装夹
3.1加工精度要求
加工图纸如上图，零件加工部分主要包R4.05R6.48R0.5R7.56R6.71R5.32R4.1R3.3的圆弧和直径为14.5的外园。
零件的主体尺寸长度为40mm，最大位置的直径为19mm
3.2定位基准的选择
定位基准选择原则：
（1）基准重合原则
（2）基准统一原则
（3）便于装夹原则
（4）便于对刀原则
根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。
分析零件图纸结合相关数控加工方面的知识，该零件可以通过一次装夹多次走刀能够达到加工要求。
零件加工时，先以直径为22mm的外圆的轴线作为轴向定位基准，加工零件；然后一零件轴线作为轴向定位基准，以轴台的端面的中心作为该轴剩余工序的轴向定位基准，并且把编程原点选在设计基准上。
如图：
图3—1定位图
3.3装夹方式
1．选择夹具
夹具的作用是保证工件在机床上的正确位置和牢固的安装，即定位和夹紧，从而使数控加工循序进行，保证工件的位置精度，同时也保证工件坐标系能够建立在正确的位置上。
车削加工的零件一般是回转体，对于回转体零件，一般选用三爪自定心卡盘。
本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。
如图：
图3—2装夹图
3.4工艺过程制定
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，其定位方式各有差异.考虑到加工原则的先进后远先粗后精制定加工循序如下：
先粗车后精车。
为减少换刀、对刀次数以及减少辅助时间，选用T形刀片的外圆车道和割刀。
先用T形的外圆车刀进行零件的粗加工、精加工和倒圆角最后用割刀在Z=43mm处割断。
第四章车削工艺分析
4.1选择夹具
对于回转体零件，一般选用三瓜子定心卡盘。
本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。
4.2工步设计
该零件从棒材开始加工，要进行粗加工、精加工和切断等工步：
1）粗车外圆
2）精车外圆
3）倒圆角
4）切断
4.3刀具的选择
为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率、、高精度、高重复定位精度、可靠度和耐用度。
选择刀具通常要考虑：
（1）被加工工件的材料及性能
（2）切削工艺的类别（3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求。
精车时要选用精度高耐用度高的刀具以保证加工精度的要求。
1）粗车：
T形的外圆车刀T0101
2）精车：
T形的外圆车刀T0101
3）切断：
割刀T0202
表4-1零件数控加工刀具卡（车削）
序号
刀具编号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径/mm
备注
1
T01
T形的硬质合金外圆车刀
1
粗车和精车外圆轮廓
0.4
右偏刀
2
T02
割刀
1
切断
0.4
左偏刀
编制
欢欢
审核
欢欢
批准
日期
2010.11.13
4.4设计走刀路线
（1）粗车循环
粗车的主要任务是去除余量，可用复合循环指令来设定。
如图;起刀点（30，3）为安全位置，切深d=3，退刀量r=1，精车余量X=0.2、Z=0.05。
图4—1粗车的走刀路线
（2）精车循环
图4—2精车走刀路线
（3）切断
图4—3切断走刀路线
4.5零件加工工艺卡片
软件工程职业学院
机械加工工艺卡片
产品型号
国际象棋“车”
产品名称
工
序
号
工名
序称
工序容
机床
夹具
刀具
量具
1
粗车
粗加工出零件外形
HNC-CK6140
三爪自定心卡盘
T形外圆车刀
游标卡尺
2
精车
精加工零件
HNC-CK6140
三爪自定心卡盘
T形外圆车刀
游标卡尺
3
倒圆角
倒圆角
HNC-CK6140
三爪自定心卡盘
T形外圆车刀
4
切断
切断
HNC-CK6140
三爪自定心卡盘
高速钢切断刀
游标卡尺
编制
欢欢
审核
欢欢
批准
日期
2011.11.13
第五章切削用量的选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。
切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单。
合理选择切削用量的原则是：
粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易
5.1背吃刀量
查《车工操作技能手册》知：
零件轮廓粗车循环时选ap=3m，切断时选ap=3mm
5.2进给量的选择
查《车工操作技能手册》知：
零件轮廓粗车循环时选f=0.2~0.4mm/r，切断时选f=0.1~0.12mm/r
5.3切削速度（主轴转速）的选择
查《机械设计基础》知：
45＃钢的抗拉强度为σb=600MPa
查《数控加工工艺与编程》知：
切削速度零件轮廓粗车循环时选S=100~150m/min
切断时选S=22~28m/min
机械加工工艺卡片1
软件工程职业学院
机械加工工艺卡片1
工序名称
零件的粗、精、切断
工序号
1
零件名称
国际象棋“车”
零件号
产品名称代号
数控技术毕业设计
同时加工工件数
1
夹具名称
三爪自定心卡盘
设备
材料
卧式车床
HNC-CK6140
牌号
硬度
45
HBS190～220
工步
工步容
刀具
刀具号
背吃刀量
mm
进给量mm/r
主轴转速r/min
切削速度m/min
备注
1
选用45#Ф22X100的毛坯
T形外圆车刀
T01
3
0.2
300
150
自动换刀
2
粗车B~W段
3
精车B~W段
4
在A~B段倒圆角
编制
欢欢
审核
欢欢
批准
日期
2010.11.13
共2页
第1页
机械加工工艺卡2
软件工程职业学院
机械加工工艺卡片2
工序名称
零件的粗、精、切断
工序号
1
零件名称
国际象棋“车”
零件号
产品名称代号
数控技术毕业设计
同时加工工件数
1
夹具名称
三爪自定心卡盘
设备
材料
卧式车床
HNC-CK6140
牌号
硬度
45
HBS190～220
工步
工步容
刀具
刀具号
背吃刀量
mm
进给量mm/r
主轴转速r/min
切削速度m/min
备注
1
在W处切断
割刀
T02
3
0.1
300
150
编制
欢欢
审核
欢欢
批准
日期
2010.11.13
共2页
第1页
第六章数控车床的对刀
6.1刀位点
在进行数控加工的编程，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参考点。
对刀操作就是要测出程序起点处刀具位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。
在对刀时，常用的仪器有：
对刀测头.千分表或对刀瞄准仪等。
对刀点可以设置在零件.夹具上或机床上（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。
6.2待加工毛坯的对刀
试切端面：
将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装Z轴向设定器。
快移刀具接近到Z轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持Z轴向不动，取出轴向设定器。
然后在机床操作面板上测出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。
试切外圆：
快速将刀具刀位点移动到毛坯端面角附近，然后用增量方式调节X.Z轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用MDI方式运行外圆车削。
同时保持X轴轴向坐标不变，退出刀具。
用游标卡尺量出试切外圆直径。
然后在刀偏表中键入试切直径。
6.3刀偏值的测定
刀偏值就是各刀具相对于基准刀具的几何补偿。
用点动或步进方式操作移动刀具，使基准刀具刀位点对准工件的基准点，然后进行X轴Z轴坐标清零，退刀。
换置刀具，再用点动或步进方式使该刀具刀位点对准工件上的同一基准点，此时屏幕上显示的坐标既是该刀号刀具的几何偏置△Xj,△Zj。
同理，可以次测定出其它刀具相对于基准刀具的几何偏置。
在相应的刀偏表中依次键入选用道具刀位点的几何补偿。
第七章编程及仿真加工
7.1程序
程序（车削）
O0010程序号
G50X150Z200T0100S300
G96M03S25
T0101M08
G00X30Z3确定起始点
G71U3R1P10Q20X0.2Z0.05F0.2粗车循环，被吃刀量3mm
N10G00X15.5精加工程序起始段
G01G42Z-7.5建立刀具半径补偿
G03X15Z-8R0.5F0.25加工R=0.5的圆弧
G01X14.5
G03X14Z-12R4.05F0.25加工R=6.48的圆弧
G03X9.64Z-15.61R6.48F0.25
G03X8.64Z-16R0.5F0.25加工R=0.5的圆弧
G02X14Z-22R7.56F0.25加工R=7.56的圆弧
G03X14Z-26R6.71F0.25加工R=6.71的圆弧
G02X19Z-32.5R5.32F0.25加工R=5.32的圆弧
G03X19Z-36.5R4.1F0.25加工R=4.1的圆弧
G03X19Z-40R3.3F0.25加工R=3.3的圆弧
G01X19Z-43
N20G40X30精加工程序结束
Z3
X0
G00G42X0Z0
G01X14.5
G03X15.5Z-0.5R0.5F0.25倒圆角
G00G40X50
Z100
M06T0202
G00Z-43
G01X10切断
G00X30
Z100
M30
7.2仿真加工
打开仿真软件进入仿真系统，将程序输入仿真系统对程序进行仿真，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，检查仿真出的工件图形与要加工的工件有多大出入，并不断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正确为止。
（这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患）。
仿真结果如下图：
图7—1仿真加工的成型图
第八章设计总结
三年的校园生活即将结束，我们即将踏入社会，在社会的大舞台里去更好的历练自己。
在此我非常感各位老师的关心和培养，是你们让我掌握了知识。
毕业设计是我们在学校的最后一个任务，毕业设计对我们来说的确是一个不小的考验。
在课堂上我们主要以理论为主，实践为辅，而现实生活中不论是做什么事情都是以理论为辅，实际行动为主。
比如：
我们的毕业设计就是要以理论知识为原则来设计自已的数控车削加工过程，然后再根据你的设计步骤来进行加工验正，看实践操作是否满足工艺和技术要求，若不行则要进行多次修改直到合格为止。
在这里我学到了做任何事情要细心、认真、有耐心，考虑每一个细节问题要全面周到。
通过本课题的设计，我对机械加工的整个过程有了较全面的理解。
在开始做毕业设计前，我认真阅读了毕业设计指导书，对零件图进行仔细的分析，在设计前得到一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。
完成开题报告后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了。
首先我们对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。
经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法；在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的专业课程，使我更好把各专业课相结合起来去完成毕业设计；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。
工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程过自己不断的学习，尤其是自主学习，和实践以及实验，我克服了许多的难题，这种成就感使感到十分的喜悦和兴奋。
通过本次设计的实践，我真切体会到理论与生产实践相结合。
教材中学到许多知识在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调整、修改才最终完成了零件的加工。
看到自己加工出的合格的零件，我对我自己和我所学的专业更加充满了信心，使我学到了很多知识，更多的了解了数控，温故了以前的知识。
同时也明白了老师的良苦用心，也知道的自己的知识是多么的少，还需要学习。
让我深刻的体会到什么叫做作真正的学以置用，这正是我们做学问真正的目的，也正是大多数学者难以做到的一点
经过半个多月的努力，我的毕业设计终于完成。
随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。
一个多月的时间对我来说有着很大的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。
在设计中得到了老师和小组同学的指导与帮忙，非常！
回顾这一个月的设计历程，太多的感想和心得是无法用文字来表达的。
每次在遇到难点问题并通过自己的不断努力克服难关时，那份成就感，那种喜悦之情是别人无法体会到的。
看到身边的同学都是那么认真投入，相互支持和鼓励的奋进，想像我们以后在工作中也会有这种拼搏的精神。
借此机会向各位老师说声，你们的培养。
参考文献
【1】绪祥，王军．《机械制造工艺》：
高等教育
【2】成大先．《机械设计手册》（第五版）：
化学工业
【3】洪涛．《数控加工工艺与编
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