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1、毕业设计论文装订线课题名称 抛物线轴造型、工艺设计及自动编程目 录目 录2摘 要3第一章 概 述41.1 数控技术简介41.2 数控加工过程仿真101.3 课题的主要研究内容10第二章 轴零件的三维实体造型122.1 CAXA制造工程师2004简介122.2 抛物线轴的实体造型12第三章 数控车削加工工艺183.1 数控车削183.2 数控车削加工18第四章 抛物线轴的数控加工工艺204.1 分析零件图样204.2 加工工艺分析20第五章 抛物线轴的自动编程235.1 数控车床编程概述235.2抛物线轴加工255.3 生成G代码31总 结32致 谢33参 考 文 献34摘 要数控加工在现代化生
2、产中显示出很大的优越性，而数控加工过程仿真无论是在生产还是在教学上，都受到了人们的重视。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。掌握必要的数控知识才能使此专业的学生在未来的机械行业中利于不败之地。因此本文主要进行的工作如下：1.利用AutoCAD2008绘制零件图形，2.简要介绍CAXA软件及其基本功能，利用CAXA制造工程师对该零件进行三维实体造型；3.对该零件进行工艺分析、工艺设计、拟定工序卡；4.利用CAXA数控车自动生成该零件的数控加工程序；5.对该零件进行数控加工过程仿真。关键词：数控技术
3、 实体造型 数控编程 轨迹生成 加工过程仿真第一章 概 述随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别足计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革。以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化、智能化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于PC
4、平台的国产数控系统，已经走在了世界前列。1.1 数控技术简介 数控技术是指用数字化的信息对某一对象进行控制的技术，控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量，这些量的大小不仅是可以测量的，而且可以经AD或DA转换，用数字信号来表示。数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，是机械加工现代化的重要基础与关键技术。1.1.1 数控车床的组成与工作过程数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。1数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床
5、主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。1）主轴与主轴箱a）主轴 数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。b）主轴箱 具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速（包括定向准停）的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了轴承座及润滑箱的代名词；对于改造式（具有手动操作和自动控制加工双重功能）数控车床，则基本
6、上保留其原有的主轴箱。2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨（金属型）外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了（少数车床未增设）可消除其侧隙的齿轮副。a
7、) 螺旋传动机构 数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副。b）齿轮副。在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱（架）。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。4）自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀（带刀库）的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。5）检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包
8、括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。6）对刀装置除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。（2）数控装置和伺服系统数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大
9、部分在数控车床中所处的重要位置了。a）数控装置数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起“指挥”作用：数控装置接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。b）伺服系统 伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件（如步进电机等），完成数控装置所要求的各种位移。2数控车床的工作过程将控制机床工作台运动的位移量、位移速度、位移方向、位移轨迹多参量通过控制介质输入到CNC装置，CNC根据这些参量指令计算得出进给脉冲序列(包含上述四个参量)，然后经伺服单元进行功
10、率放大，形成驱动装置的控制信号，最后由驱动装置驱动工作台按所要求的速度、轨迹、方向和距离移动，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。数控机床与普通机床相比，工作原理不同在于数控机是按数字形式给出的指令进行加工的。1.1.2 数控车削加工的特点数控车床是使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转休零件。它能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工工作。山于数控车床在一次装夹中能完成多个表面的连续加工，因此提高了加工质量和生产效率，特别适用于复杂形状的回转类零件的加工。现代数控车床具备如下特点：（1）节省调整时间1
11、）采用快速夹紧卡盘，从而减少了调整时间。2）采用快速夹紧刀具和快速换刀机构，减少了刀具调整时间。3）具有刀具补偿功能，节省了刀具补偿的计算和调整时间。4）工件自动测量系统节省了测量时间并提高了加工质量。5）由程序或操作面板输人指令来控制顶尖架的移动，节省了辅助时间。（2）提高加工精度1）采用倾斜式床身有利于切屑流动和调整夹紧压力、顶尖压力和滑动面润滑油的供给，便于操作者操作机床。2）采用高精度伺服电动机和滚珠丝杠间隙消除装置，进给机构速度快，并有良好的定位精度。3）采用数控伺服电动机驱动数控刀架，实现换刀自动化。4）具有程序存储功能的现代数控车床控制装置，可根据工件形状把粗加工的加工条件附加在
12、指令中，进行内部运算，自动地计算出刀具轨迹。（3）效率高1）采用机械手和棒料供给装置既省力又安全，并提高了自动化程度和操作效率；2）具有复合加工能力，加工合理化和工序集中化的数控车床可完成高速度、高精度的加工，达到复合加工的目的。 1.1.3 数控编程技术数控编程就是生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。数控程序是由一系列程序段组成，把零件的加工过程、切削用量、位移数据以及各种辅助操作，按机床的操作和运动顺序，用机床规定的指令及程序格式排列而成的一个有序指令集。1数控编程的内容编制数控程序主要包括以下几个方面的工作。（1）分析零件图 首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度、批量、毛坯形状
13、和热处理要求等，以便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在那种数控机床上加工。同时要明确加工的内容和要求。（2）工艺处理在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹、定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量（如主轴转速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数，数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺内容程序化。制定数控加工工艺时，要合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床指令功能，充分发挥机床的效能；尽可能缩短加工路线，正确地选择对刀点、换刀点，减少换
14、刀次数，并使数值计算方便：合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全可靠等。（3）数值计算根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件（如由直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值，如果数控装置无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状比较复杂的零件（如由非圆曲线、曲面组成的零件），需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，这种数值计算一般要用计算机来完成。（4）制作控
15、制介质。把编制好的程序单上的内容纪录在控制介质上，作为数控装置的输入信息，通过程序的手工输入或通讯传输送入数控系统（5）程序校验与首件试切编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空转，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法更为方便。但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。2数控编程方法数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算能力。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。（2）自动编程自动编程是利用计算机专用软件来编织数控加工程序。编程人员只需根
