数控编程课程设计.pdf
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1、数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威1目录目录目录.1一、任务书.21.1、课程设计概述.21.2、设计目的.21.3、设计任务.21.4、设计要求.21)绘制零件图.22)编制零件数控加工工艺规程.33)确定夹具及夹紧方案.34)确定零件设计原点与加工原点.35)编制零件加工工艺并编制数控加工程序.36)现场加工.37)编写课程设计说明书.3二、实体建模.42.1、建新文件.42.2、拉伸底板.42.3、拉伸凸凹台.42.4、拉伸四分之一圆角支座.52.5、拉伸通孔.5三、加工工艺.63.1、加工毛胚的选择.63.2、加工机床的选择.63.3、加工中刀具选择.63.4
2、、夹具选择.63.5、工艺分析.73.6、工艺参数计算.73.7、工序卡.7四、加工仿真.84.1、文件转换.84.2、加工工序及刀具参数.84.3、刀具路径.104.4、工序参数总汇.114.5、后处理生成 NC 程序.114.6、仿真加工.11五、总结.12六、参考文献.12七、感想.12附录一、计算参数计算.13附录二、NC 程序.14附录三、零件图.19数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威2一一、任务书任务书1.11.11.11.1、课程设计概述、课程设计概述数控编程课程设计实训是机械设计制造及自动化专业的必修课程之一,它可以提高学生的动手能力,丰富学生的理论知
3、识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。通过数控编程课程设计实训的学习,要求学生能够独立设计箱体和型腔壳体类零件,能独立完成零件的实体造型,绘制工程图,并能够合理的选择卡具和加工设备,分析加工工艺,独立完成数控编程,生成NC代码,最终完成零件的加工。本课程设计不仅提高了学生的设计能力,绘图能力,编程能力,还可以锻炼其机床操作能力,对今后的工作和学习打下坚实的基础。1.1.1.1.2 2 2 2、设计目的、设计目的通过本次课程设计,了解并掌握利用pro/E软件对零件进行结构设计能力,计算机绘图能力及掌握计算机辅助制造过程和方法,培养自动编程的技能。掌握数控机床进行机械加工的基本方法,巩固数
4、控加工编程的相关知识,将理论知识与实际工作结合起来,并最终达到能够独立从事数控加工程序编制的工作能力。1.1.1.1.3 3 3 3、设计任务、设计任务根据本任务书提供的零件图及相关技术要求,用pro/E软件完成零件设计,工程图绘制,零件工艺分析,加工工序卡的编制,用pro/E或MasterCAM软件进行数控加工程序的编制,最后用华中HNC-21M数控机床加工出所设计工件。课程设计题目不限,但内容需满足设计要求。1.41.41.41.4、设计要求、设计要求1)绘制零件图了解该零件在部件或总成中的位置和功用,以及部件或总成对该零件提出的技术要求;找出其主要技术要求和技术关键,并在下面拟定工艺规程
5、时予以考虑;对所加工的零件进行结构工艺性分析,分析其结构特点;检查所给零件图的完整性和正确性,完成该零件的实体结构设计并按照机械制图标准绘制其零件图。数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威32)编制零件数控加工工艺规程在对零件进行详细分析的基础上,按照数控加工工艺确定原则,确定整个零件的加工工艺规程,确定毛坯,确定加工的工艺基准;拟定零件的工艺路线,包括确定各加工表面的加工方法、正确划分加工阶段、合理安排加工工序的顺序、选择工装、刀具、量具,并对其加工工艺参数进行确定;确定对刀点和换刀点。3)确定夹具及夹紧方案对某一道相对复杂的工序,在确定定位装夹方案的基础上,选择一个合
6、适的夹具,完成本工序的加工。该夹具应具有定位可靠,装卸方便、操作安全方便省力、夹紧可靠且适当等特点,适合于数控机床的加工使用。4)确定零件设计原点与加工原点对将进行数控加工的工序,确定加工零点、换刀方式,确定其编程坐标系,并最终通过绘制数控加工编程坐标系的方式予以明确。标识对刀点和换刀点。5)编制零件加工工艺并编制数控加工程序参照数控加工编程坐标系图,按照数控加工工艺规程,采用自动编程方式对该工序进行数控程序的编制,生成NC代码,并在数控仿真软件上进行调试。6)现场加工将已经调试好的零件加工程序导入数控机床,安装好所需刀具,夹紧工件,对刀找到编程原点,进行数控加工。7)编写课程设计说明书设计说
7、明书需打印:正文:宋体五号,单倍行距;页眉:宋体小五号,内容包括 班级 姓名数控编程课程设计说明书字样;设计结果包括:设计任务书,设计思路,设计步骤,设计过程的说明和阶段结果,并附有零件实体模型图,工程图,工艺分析方案,刀具和夹具选择方案,现场加工结果。数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威4二二、实体建模实体建模2.12.12.12.1、建新文件建新文件启动 PRO/E,单击文件下面的设置工作目录,路径为 D 盘下的 jizhi0703fandalei 文件夹(注:文件夹名称中不能包含汉字)。系统弹出对话框,选择“零件”“实体”类型。并选择“不能使用缺省模块,进入实体建
8、摸。2.22.22.22.2、拉伸拉伸底板底板建立一个 FRONT 基准面为草绘平面,TOP 基准面为参照,建立中心,拉伸实体模型 200mm150mm15mm,实体拉伸模型(图 2.1)。图 2.12.32.32.32.3、拉伸拉伸凸凹台凸凹台发拉伸命令放置在(图 1)工件上表面进入草绘,以中心草绘一个 180mm60mm 的矩形并将此矩形的四个角倒成 R10的圆角,以中心绘120mm,90mm,60mm 三个圆,并在偏移中心20mm绘20mm的圆,如图示轮廓,圆角 R10,拉伸高度 15mm。(图 2.2)图 2.2数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威52.42.4
9、2.42.4、拉伸拉伸四分之一圆角支座四分之一圆角支座拉伸命令选择图 1 表面为基准面,进入草绘绘制,在矩形四角做 R30mm 的四分之一圆,拉深高度为15mm。(图 2.3)图 2.32.52.52.52.5、拉伸拉伸通孔通孔拉伸草绘命令以凸台的表面为基准面进行草绘,绘制中心坐标,在 X 轴上 70mm处画20mm 圆,并以 Y 轴镜像,拉伸去除材料。(图 2.4)图 2.4数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威6三三、加工工艺加工工艺3.13.13.13.1、加工毛胚的选择加工毛胚的选择机械加工中毛坯种类有很多种,如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件以及焊接组合件等。选
10、择毛坯的制造方法应考虑一下几个方面因素:a、材料的工艺性能:b、毛坯尺寸、形状和精度要求:c、零件生产纲领:d、采用新型材料、新工艺、新技术的可能性。注:注:根据零件图及加工要求选择根据零件图及加工要求选择45#45#钢钢2 20 00mm0mm1 15 50mm0mm31mm.31mm.3.23.23.23.2、加工机床的选择加工机床的选择(1)数控机床主要的规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应,做到设备的合理使用。(2)机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床,如精度要求低的粗加工工序,应选择精度低的机床,精度要求高的精加工工序,应选用精度高的机床。(3)机床
11、的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛呸余量大,切削余量选得大,就要求机床有大的功率和较好的刚度。(4)装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床,还是选择立式数控机床,将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系,直接关系到数控编程的难以程度和数控加工的可靠性。注:注:此处选择数控机床为华中数控此处选择数控机床为华中数控 HNC-21MHNC-21M3.33.33.33.3、加工中刀具选择加工中刀具选择刀具的选则是数控加工的重要工艺内容之一,不仅要精度高,刚度高,耐用度高,要求尺寸稳定,安装方便,这就要求采用新型
12、优质材料制造数控加工工具,并优选刀具参数。选刀具时,要使用道具的尺寸与被加工表面尺寸和形状相适应。生产过程中,平面零件周边轮加工,常采用立洗刀。铣削平面时,应选择硬质合金刀片铣刀;加工凸台或凹槽选择高速立铣刀。此次铣削加工所用刀具:此次铣削加工所用刀具:图 3.13.43.43.43.4、夹具选择夹具选择装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床,还是选择立式数控机床,将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系,直接关系到数控编程的难以程度和数控加工的可靠性。注:注:本次选则的夹具为平口虎钳本次选则的夹具为平口虎钳数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业
13、0703 班李威73.53.53.53.5、工艺分析工艺分析加工顺序通常包括切削加工工序,热处理工序和辅助工序。切削加工工序通常安排原则如下:基面先行用作基准面时表面应先加工,任何零件的加工过程总是先对定位基准进行加工。先面后孔对于箱体,支架等零件,平面尺寸轮廓较大,用平面定位比较稳定,而且孔的深度尺寸由于基准面为准,所以先加工平面,然后加工孔。先粗后精当加工零件精度要求较高时都要经过粗加工、精加工阶段。先主后次即先加工主要表面,然后加工次要表面。工序集中以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序,应该接连进行,以减少重复定位次数、换刀次数,缩短辅助时间。3.63.63.63.6、工艺参数计算
14、工艺参数计算计算公式:主轴转速N=1000Vc/d进给速度Vf=fzzn其中:VC切削速度D 刀具直径fz刀具每齿进给率z 齿数N 主轴转数加工工序具体计算见附录一3.73.73.73.7、工序卡工序卡数控加工工序卡片数控加工工序卡片零件名称零件材料夹 具使用设备班 级姓 名日 期支座45#钢平口虎钳HNC-21M机制0703李威11月30日工步号工步内容所选加工方式刀具号刀具规格及名称主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)被吃刀量(mm)1铣平面平面铣削000125100D25面铣刀2555112挖槽深15mm一般加工000210100D10平刀63712753精铣槽一般加工0002
15、10100D10平刀6371270.254钻20 定位孔钻孔循环000310100D5 中心钻63731835钻通20孔钻孔循环000420100D10 钻头3181595数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威8四、四、加工仿真加工仿真4.14.14.14.1、文件转换文件转换利用 PRO/E 绘好零件图后,将零件图“保存副本”输入名称和文件类型选择“IGES”格式确定生成“IGES”格式文件,通过 MASTERCAM 打开该文件,进行加工编程。文件导入 Mastercam 后的加工设置 设置加工原点及毛胚参数(图 4.1)。图 4.14.24.24.24.2、加工工序加
16、工工序及刀具参数及刀具参数1工序一、铣削平面刀具参数及该步仿真如图 4.2铣削深度 1mm图 4.2数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威92工序二、铣槽刀具参数及该步仿真如图 4.3铣削深度 15mm图 4.33工序三、定位孔刀具参数如图 4.4转销深度 5mm图 4.4数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威104工序四、转通孔刀具参数如图 4.5转削深度 35mm图 4.54.34.34.34.3、刀具路径刀具路径图 4.6数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威114.44.44.44.4、工序参数总汇、工序参数总汇(图 4
17、.7)4.54.54.54.5、后处理生成、后处理生成 NCNCNCNC 程序程序(见附录二)4.64.64.64.6、仿真仿真加工加工图 4.81)使用斯沃软件数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威122)选机床 HNC-21M3)毛胚刀具放置按照工序卡安排4)确定零件设计原点与加工原点,原则与MASTER CAM原点设置一致5)夹具为虎钳6)导入NC程序7)关闭舱门,进行自动加工8)加工结果如图 4.8五五、总结总结本次的课程设计就让我们初步的体验到了数控编程设计的流程。巩固了一些常用的软件 MasterCAM,PRO/E,数控仿真软件等。这次课程设计让我们对以往学习
18、过的知识进行了再学习和巩固。其中涉及到多门专业课。如机械制造、数控工艺、数控编程等。通过这次课程设计我们真正学会了自主学习,独立完成作业。因为课程设计具有实践性、综合性、探索性、应用性等特点。本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分,是运用数控机床仿真操作的一次综合练习。随着课程设计的逐渐完成,使我对数控加工工艺这门课程以及对数控加工技术都有了更深入的理解和掌握。在这段时间里,我也不断地去翻阅所学的专业书籍和各种相关的资料,这使我真正体会到了很多,也感受到了很多,当然更重要的是学习到了以前书本上没学到的知识。六六、参考文献参考文献1、数控加工概论,李诚人编
19、著,清华大学出版社,2006 年出版。2、数控加工自动编程,吴明有编著,清华大学出版社,2008 年出版。3、张书森主编机械制造工程学沈阳:东北大学出版社4、Mastercam 基础教程,黄爱华主编七七、感想感想通过这次课程设计,我觉得自己要对刀具的切削用量等方面的计算多下功夫学习,这些方面的知识对我们以前从事的专业工作都有很大用处。这次课程设计让我们在设计工艺规程和编写加工程序的时候大脑中形成了一种可以快速反应的模式,我想这也是一种收获,是在对我们一周在课设上所花时间的回报。因为这种模式将让我更好地学习以后的课程,将其他专业课程系统的组合在一起。在这让人觉得枯燥又充实的几天中,我们大家都按照
20、自己所分工所要做的事性在埋头苦干,给人的感觉好像回到了高中时代将面临高考时候,以现在的身份看那时,假以那时的身份又想到现在,让人心潮澎湃,激情更加高涨。以往做一件事情的时候,个人可能都会有精神分散的情况,而当一个人真正面对一件难做而又不得不做的事情时,觉得拿下它就是一种胜利,这是对自己的一种最起码的要求,精神集中也是对你在做的一件事情负责,对自己负责。这是我们在以后的工作中,应该具备的一种本质,现在学会或者说是养成是非常有必要的。不管怎么说,这次课设是带给了我们很大的收获的,在将临毕业的时候,我想我会继续以高昴的心态去面对下一次的毕业设计,去面对将要走上的社会中的工作岗位带给我的无限挑战。数控
21、编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威13附录一附录一、计算参数计算、计算参数计算设计内容设计内容设计说明及计算过程设计说明及计算过程备注备注主主轴轴转转速速及及进进给给速速度度计计算算主轴转速:主轴转速:N1=1000Vc/d=100020/3.14/25=255(r/min);N2=1000Vc/d=100020/3.14/10=637(r/min);N3=1000Vc/d=100020/3.14/10=637(r/min);N4=1000Vc/d=100020/3.14/20=318(r/min);进给速度:进给速度:Vf1=N Z fz=25520.1=51(mm/m
22、in);Vf2=N Z fz=63720.1=127(mm/min);Vf3=N Z fz=63720.25=318(mm/min);Vf4=N Z fz=31820.25=159(mm/min);注:主轴转速 N=1000Vc/d进给速度 Vf=N Z fzVc切削速度选取 20m/mind 刀具直径fz刀具每齿进给率1.fz=0.12.fz=0.13.fz=0.254.fz=0.25Z 齿数选取 2N 主轴转数数控编程课程设计机械设计制造及其自动化专业 0703 班李威14附录二附录二、NCNCNCNC 程序程序%070303G54G90N104T1M6N106G0G90X-127.5Y-
23、74.998S255M3N108Z50.N110Z11.N112G1Z0.F100.N114X115.F51.N116G3Y-56.249R9.375N118G1X-115.N120G2Y-37.499R9.375N122G1X115.N124G3Y-18.75R9.375N126G1X-115.N128G2Y0.R9.375N130G1X115.N132G3Y18.75R9.375N134G1X-115.N136G2Y37.499R9.375N138G1X115.N140G3Y56.249R9.375N142G1X-115.N144G2Y74.998R9.375N146G1X127.5N14
24、8G0Z50.N158T2M6N160G0G90X-64.75Y-79.125S637M3N162Z50.N164Z10.N166G1Z-4.667F100.N168X64.75F127.N170Y-75.N172G2X64.908Y-71.664R35.25N174G1X-64.908N176G3X-66.444Y-64.204R35.25N178G1X-11.637N180G2X-32.214Y-56.744R65.25N182G1X-69.846N184G3X-75.892Y-49.283R35.25N186G1X-42.764N188G2X-50.084Y-41.823R65.25N1
25、90G1X-88.091N192G3X-100.Y-39.75R35.25N194G1X-104.09N196Y-34.362N198X-85.128N200G2X-93.599Y-26.902R15.25N202G1X-104.09N204Y-19.441N206X-95.25N208Y-11.981N210X-104.09N212Y-4.52N214X-95.25N216Y2.94N218X-104.09N220Y10.401N222X-95.25N224Y17.861N226X-104.09N228Y25.322N230X-94.291N232G2X-88.318Y32.782R15.2
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