畢業(yè)設計數(shù)控銑削零件加工工藝設計及自動編程.doc

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1、青島濱海學院畢業(yè)設計 正文 一 數(shù)控加工工藝 1 圖面分析 如圖1—1所示，毛坯為110X110x40加工下圖零件,要求外形加工深為10mm、開放槽與內孔加工深為5mm、U形槽與鍵槽加工深為4mm。尺寸無公差要求。 圖1—1 2 零件毛坯的工藝分析 零件在進行數(shù)控銑削加工時，由于加工過程的自動化，所以要注意各方面的問題，如裝夾問題在設計毛坯時就要仔細考慮好。毛坯應該有足夠的余量及加工鋼度，這里毛坯選擇：45#鋼尺寸：102mmx102mmx12mm 3 零件加工工藝的分析 數(shù)控加工工藝文件既是數(shù)控加工、產品的依據，也是操作者必須遵守、執(zhí)行的規(guī)程。它是編程人員

2、在編制加工程序單時必須編制的技術文件。本零件由于軌跡加工復雜，而且精度要求高，所以選擇在數(shù)控銑床上加工 4 加工方案及加工路線的確定 確定加工方案時，首先應該根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。此時要考慮數(shù)控機床使用的合理性和經濟性，并充分發(fā)揮數(shù)控機床的功能。 以零件平臺左下角作為坐標原點，工件需要加工的地方有U形槽、開放槽、鍵槽和外形輪廓，按所選刀具進行加工路線的確定：粗、精銑外輪廓——粗、精銑鍵槽——粗銑開放槽和U形槽——精銑開放槽和U形槽。 1）數(shù)控銑削加工的編程任務書，見表1—1 表1—1 數(shù)控編程任務書 數(shù)控0921班

3、 數(shù)控編程 任務書 產品零件圖號 03000-30 任務書編號 零件名稱 ******** ******** 使用數(shù)控設備 數(shù)控加工中心 共 1 頁 主要工藝說明及技術要求： 1、 數(shù)控銑削加工零件軌跡曲線的精度要求。詳見產品工藝卡。 2、 技術要求詳見零件圖1-1 收到編程時間 12 月 28 日 經手人 ******* 編制 陳志榮 審核 *** 編程 **** 審核 *** 批準 2）確定裝夾方案：由于夾具確定了零件在數(shù)控機床坐標系中的位置，因而根據要求夾具能保證零件在機床坐標系的正確坐標方向，同時協(xié)調零件與機床坐標系的尺

4、寸。工件坐標系在工件的中心位置， Z軸方向在工件的上表面。根據零件的結構特點，加工外形輪廓、內形輪廓，可選用精密壓板進行裝夾。 3）數(shù)控銑削加工工序：數(shù)控銑削加工分粗加工和精加工二次銑削進行，其基本工序如下：外形輪廓粗銑加工使用直徑是12mm的硬質合金立銑刀：鍵槽粗銑加工使用直徑是12mm的硬質合金鍵槽銑刀，精加工分別留0.3mm、0.2mm，精銑加工：使用直徑是8mm的硬質合金鍵槽銑刀。詳細數(shù)控加工工序卡和切削用量選擇見表1—2 表1—2 數(shù)控加工工序卡 機械廠 數(shù)控加工工序卡 廠品名城或代號 零件名稱 圖號 03000-30 工藝序號 程序編號 夾具名稱

5、夾具編號 使用設備 車間 01 O0130 精密虎鉗 00001 加工中心 VMC-55 工步號 工步內容 加工面 刀具號 刀具 規(guī)格 主軸 轉速 進給 速度 背吃 刀量 備 注 1 銑外形輪廓 外輪廓 T01 1000 100 2 銑鍵槽 內輪廓 T02 600 90 3 粗銑開放槽和U形槽 內槽 T02 600 80 4 精銑開放槽和U形槽 內槽 T02 500 60 編制 陳志榮 審核 批準 第1頁 共1頁 4）數(shù)控銑削加工刀具

6、：刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內容之一，他不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 選取刀具時，使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀。對一些主體型面和變斜角輪廓行的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形刀、錐形刀和盤形刀。

7、曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較低和平坦部位時，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而應采用環(huán)形刀。 此零件使用直徑是12mm的硬質合金立銑刀和直徑為8mm的硬質合金立銑刀進行內外輪廓粗加工，再用直徑12mm的立銑刀進行外輪廓的精加工，用直徑8mm的立銑刀進行內輪廓的精加工，這樣有利于表面粗糙度的保證。數(shù)控刀具明細表及數(shù)控刀具卡見表1—3 表1—3數(shù)控刀具明細表及數(shù)控刀具卡 零件圖號 零件名稱 材料 數(shù)控刀具 明細表 程序編號 車間 使用設備 03000-30 45#鋼 O0130 機6 加工中心 刀具號 刀位號 刀具名稱 刀具 換刀方

8、式 加工部位 直徑 長度 手動/自動 設定 補償 設定 T1 1號刀位 12mm立銑刀 12mm 12 手動 外形輪廓 T2 2號刀位 8mm立銑刀 8mm 12 手動 內輪廓 編制 陳志榮 審核 批準 第1頁 共1頁 二、自動編程概述 自動編程技術使用計算機幫助人們解決復雜零件的數(shù)控加工編程問題。計算機完成大量瑣碎的數(shù)值計算，并省去了編寫單位的工作量，因而能提高變成效率。自動編程關鍵在于解決手工編程無法解決的許多復雜形狀零件變成問題。 自動編程按照編程方式的不同劃分為APT語言

9、和圖形編程兩種方式。APT程序語言系統(tǒng)現(xiàn)在已很少使用；圖形編程方式的主要特點是一圖形要素作為輸入方式，在圖形交互方式下，用戶輸入加工量間的幾何形狀，選擇刀具參數(shù)、定義機床、確定走到軌跡等，計算機自動計算到位數(shù)據，并能進行加工過程的模擬和仿真，最后生成程序，圖形編程方式形象、直觀、效率高。固現(xiàn)在人們通常用圖形編程方式。 三、數(shù)控仿真加工 １ 數(shù)控加工操作和說明 數(shù)控銑床加工的零件，其加工質量要求比較高。所以在數(shù)控加工過程中的各個環(huán)節(jié)都應嚴格操作。 （1）必須按照數(shù)控加工工件方法安裝工件。安裝后工件徑向跳動不得大于0.025mm。 （2）必須應用對刀樣板準確校正程序設定的零點。 （3

10、）如若零件的表面粗糙度達不到要求，則應更該加工參數(shù)，再達不到要求更換新刀重新進行數(shù)控加工。 ２ 數(shù)控仿真加工基本操作 數(shù)控仿真加工即是將實際的機床操作在計算機上的模擬。 數(shù)控仿真加工的操作步驟如下： （1）進入數(shù)控仿真系統(tǒng)界面后，首先要選擇所需機床，本書中選擇的是FANUC立式加工中心。然后急停釋放、啟動、回參考點。 （2）將編好的的程序通過DNC傳送輸入到機床的數(shù)控裝置，或直接在操作面板上輸入程序。程序導入后，在機床鎖定的條件下空運行此程序，檢查其編寫有無錯誤并進行調試。 （3）定義毛坯尺寸，并選擇夾具。根據要求選擇刀具，并將其安裝在對應的刀座上。 （4）對刀和參數(shù)設置。在X

11、、Y、Z軸分別對刀后的測量值輸?shù)綌?shù)控裝置的參數(shù)界面中。 （5）根據程序加工零件。 （6）完成后測量零件，檢查其各部分尺寸是否達到要求。 四 用CIMATRON進行自動編程 先用Cimatron制作零件的三維圖，然后進行零件的加工工藝分析，選擇合適的加工工藝。選擇機床，在此選擇FANUC立式加工中心，然后在軟件上定義毛坯大小和坐標原點，在此選擇零件上表面的中心為坐標原點。先進行零件的整體粗加工，選擇合適的粗加工刀具方式，這里選擇曲面環(huán)繞粗加式方式。再進行內外輪廓精加工，分別采用外形加工和挖槽加工最后再鉆孔加工。最后進行倒角的加工。在每個刀具路徑設置時都必須選擇合適的參數(shù)，才能生

12、出合理的刀具軌跡。然后選擇合適的控制方法和合理的參數(shù)設置對零件進行模擬加工。 1 Cimatron自動編程 隨著CAD/CAM、數(shù)控加工及快速成型等先進制造技術的不斷發(fā)展，Cimatron 是業(yè)界公認的最優(yōu)秀的CAD/CAM加工軟件之一，也是目前在模具行業(yè)應用最為廣泛的CAD/CAM軟件之一，具有一般加工所需要的多項功能，并有人性化、智能化的特點，還有刀路計算快、NC文件短等優(yōu)點；同時其編程操作簡單而易用。根據零件的形狀及其要求，按照合理的方法及其正確的參數(shù)設置才能產生出合 理的刀軌路徑。 (1) 用直徑為12mm的硬質合金立銑刀粗精加工外形輪廓，其加工圖樣為： (2)

13、 用直徑為8mm的硬質合金立銑刀使用CIMATRON中的POCKET方式進行鍵槽粗精加工，其加工圖樣為： （3） 用直徑為12mm的硬質合金鍵槽銑刀使用CIMATRON中的WCUT方法進行粗加工，其加工圖樣為 （4） 用直徑為12mm的硬質合金鍵槽銑刀采用CIMATRON中的WCUT方式進行精加工，其圖樣為： （5） 最終加工成零件圖樣為： 2 Cimatron數(shù)控自動編程軟件后置處理的原理分析及其對NC程序的影響。 （1）默認后置處理情形下，各工藝參數(shù)的設定對生成NC程序的影響因素分析。 （2）后置處理（*.PST）文件的意義及

14、文件結構剖析。了解Cimatron后置處理時自動生成程序時的流向控制關系。 （3）探索改變后置處理（*.PST）文件的主要參數(shù)項設置對生成NC程序的影響。如：程序番號與行號的輸出控制；圓弧插補的程序輸出格式控制；第四軸數(shù)據輸出的控制；換刀指令的輸出控制；自定義變量及其算法控制等。 （4）了解現(xiàn)代制造中心現(xiàn)有數(shù)控機床系統(tǒng)的程序編寫特點，分析改進后置處理文件的可行性，構思改進方案。針對現(xiàn)有的數(shù)控機床系統(tǒng)（HNC、FANUC、MITSUBISHI、MAZAKA等）完成其相適應的后置處理文件的修改。 （5）調試驗證改進的后置處理程序，理想的加工程序不僅應保證加工出符合圖樣的合格工件，同時應能使數(shù)

15、控機床的功能得到合理的應用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機床是一種高效率的自動化設備，它的效率高于普通機床的2～3倍，所以，要充分發(fā)揮數(shù)控機床的這一特點，必須熟練掌握其性能、特點、使用操作方法，同時還必須在編程之前正確地確定加工方案。 結論 這次畢業(yè)設計是我對大學學習的總結，他使我懂得了理論與實踐的重要性，它體現(xiàn)了我在大學中所學知識的綜合應用。畢業(yè)設計說明書是畢業(yè)生提交的一份有一定學術價值的科技論文，是對我們學習成果的綜合性總結和檢閱，是在教師指導下所取得的科技成果的文字記錄，也是檢驗學生掌握知識的

16、程度、分析問題和解決問題基本能力的一份綜合答卷，還是對學校人才培養(yǎng)效果的全面檢驗，是學校教育教學質量評價的重要內容。。 通過本課題的設計，我對數(shù)控加工的整個過程有了比較全面的了解。在設計過程當中通過選擇刀具，使我對數(shù)控機床刀具系統(tǒng)的各類和特點及數(shù)控機床刀具材料和使用范圍有了較深的了解，基本掌握了數(shù)控機床刀具的選用方法；經過設計加工工藝方案，進一步了解了工件定位的基本原理、定位方式與定位元件及數(shù)控機床用夾具的種類與特點，對教材中有關定位基準的選擇原則與數(shù)控加工夾具的選擇方法有了更深的理解；經過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內容及步驟、編程的種類、程序的結構與格式，對數(shù)控編程前數(shù)學處

17、理的內容、基點坐標、輔助程序段的數(shù)值計算等有了進一步的認識。另外，我還學會了利用自動編程軟件CIMATRON對零件進行造型、加工軌跡生成、后置處理及加工程序向機床傳輸加工等技術和方法。工藝設計、數(shù)值計算及程序編制的整個過程雖然任務比較繁重，但在設計過程中自己通過不斷學習和實踐，每解決一個問題，都會感到不盡的喜悅和興奮。 在編寫畢業(yè)設計的過程中，我翻閱了大量的相關資料，對兩年多來所學專業(yè)知識進行了全面系統(tǒng)的分析、整理、總結。這不僅使我們兩年多來所學的知識得到了鞏固和提高，使我們對數(shù)控技術的專業(yè)知識有了更寬廣更深入的了解，增加了對工件設計和數(shù)控加工的經驗。更重要的是，在此過程中提高了我們自學和查

18、閱資料的能力，鍛練了我們分析和解決問題的能力。 通過本設計的實踐，真切體會到理論必須和生產實踐相結合。教材中所學到的許多內容在實踐中得到了印證，但在具體操作中也出現(xiàn)了一些意想不到的問題，在工藝方案確定后，加工程序也經過多次調試、修改才最終完成了零件的加工?？吹阶约杭庸こ龅暮细竦牧慵?，我對自己和我的專業(yè)更加充滿信心。 另外，通過這次畢業(yè)設計，我深入體會到現(xiàn)代制造技術的先進性。現(xiàn)代機械制造技術依靠CAD/CAM軟件的應用，即提高了機械制造技術的效率和精度，又節(jié)省了勞動力，實現(xiàn)了自動化制造。

19、 編 者 2012年3.20 參考文獻 [1]邱政協(xié).Cimatron CAD/CAM進階.北京：科學出版社，2001.5 [2]唐國良.Cimatron V12.6曲面造型與NC加工.北京：人民郵電出版社，2002 [3]王衛(wèi)兵.Cimatron IT CAM操作技術.北京：清華大學出版社，2004 [4]唐國良編著.Cimatron數(shù)控編程與后處理詳解.北京人民郵電出版社，2005.9 [5]趙文正主編.數(shù)控銑床、加工中心加工工藝與編程.北京：中國勞動社會保障出版社，2006 [6]趙長明、劉萬菊主編.數(shù)控加工工藝及設備.北京：高等教育出

20、版社，2003 [7]羅緝主編.數(shù)控加工工藝及刀具.重慶：重慶大學出版社，2006 [8] 余英良. 數(shù)控銑削加工實訓及案例解析.北京：化學工業(yè)出版社.2007 [9] 單言等. CAXA數(shù)控編程新手上路.北京：清華大學出版社.2006. [10] 王衛(wèi)兵.CAXA制造工程師.數(shù)控加工實例教程.北京：清華大學出版社.2006. 致謝 時光飛馳，我的大學生活即將結束，走向社會?；叵肫鹱约旱拇髮W生活，不但學到了很多知識，而且提高了自己的能力，包括人際交往能力、團隊合作能力等。感受到自己的大學生活是充實和快樂的。 在此

21、，感謝學院領導對我們的培養(yǎng)，為我們創(chuàng)造了一個良好的學習環(huán)境。使我們的大學生活充實而快樂。感謝學院給我一次這么好的機會做畢業(yè)設計，在制作畢業(yè)設計的過程中，不但運用了很多專業(yè)知識，還學習到更多沒曾學過的知識。即增加了知識面又提高了能力，更好的鍛煉了自己。 感謝曾教育過我的所有老師，老師們都是治學嚴謹，學識淵博，品德高尚，平易近人的，在我的學習期間不僅傳授了我許多相關專業(yè)的知識，還傳授了我做人的準則。這些都將使我終生受益。在此我對她們表示衷心的感謝。感謝他們傳授了我很多的專業(yè)知識,開闊了我的視野，為以后的工作打好基礎。 另外,本文是在我的指導老師虞老師的精心指導和大力支持下完成的。無論是在理論學

22、習階段，還是在設計的選題、資料查詢、開題、研究和撰寫的每一個環(huán)節(jié)，無不得到李老師的悉心指導和幫助。而且虞老師嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向虞老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 我還要感謝我的父母、家人，是他們給了我走進大學、走進知識的機會。他們?yōu)榱宋业那俺套龀隽司薮蟮呢暙I。對他們的感謝和敬意是無法用語言來表達的，在以后的生活中我會投以其更多的回報。同時，我借此機會還要深深得感謝兩年多來陪我一起走過大學生活的各位朋友，他們不僅在學習上給了我太多的鼓勵與支持，在生活上、思想

23、上、精神上都給予了我莫大的幫助。他們的友誼我將終生難忘。 在制作畢業(yè)設計時，我還查閱了很多書籍、資料，同時也學到了很多知識。在此，對編寫那些參考文獻的作者表示感謝。 編 者 2012年3.20 南京化工職業(yè)技術學院學院 畢業(yè)設計評閱、評審意見表 專 業(yè)：　數(shù)控　　 學生姓名： 陳志榮 題 目：　數(shù)控銑削零件加工工藝設計及自動編程　　 指導教師評語： 成績： 指導教師（簽字）： 年　　月　　日 答辯委員會（或答辯小組）評審意見： 成績： 組長（簽字）： 年　　月　　日 11