畢業(yè)設(shè)計-數(shù)控銑削零件加工工藝設(shè)計及自動編程.doc

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(nèi)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(shè)計毛坯時就要仔細考慮好。毛坯應(yīng)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(chǎn)品的依據(jù)，也是操作者必須遵守、執(zhí)行的規(guī)程。它是編程人員在編制加工程序單時必須編制的技術(shù)文件。本零件由于軌跡加工復(fù)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(yīng)該根據(jù)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(jīng)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(wù)書，見表1—1 表1—1 數(shù)控編程任務(wù)書 數(shù)控0921班 數(shù)控編程 任務(wù)書 產(chǎn)品零件圖號 03000-30 任務(wù)書編號 零件名稱 ******** ******** 使用數(shù)控設(shè)備 數(shù)控加工中心 共 1 頁 主要工藝說明及技術(shù)要求： 1、 數(shù)控銑削加工零件軌跡曲線的精度要求。詳見產(chǎn)品工藝卡。 2、 技術(shù)要求詳見零件圖1-1 收到編程時間 12 月 28 日 經(jīng)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(jù)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(diào)零件與機床坐標系的尺寸。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(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，加工外形輪廓、內(nèi)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(zhì)合金立銑刀：鍵槽粗銑加工使用直徑是12mm的硬質(zhì)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(zhì)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 夾具編號 使用設(shè)備 車間 01 O0130 精密虎鉗 00001 加工中心 VMC-55 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具 規(guī)格 主軸 轉(zhuǎn)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(nèi)輪廓 T02 600 90 3 粗銑開放槽和U形槽 內(nèi)槽 T02 600 80 4 精銑開放槽和U形槽 內(nèi)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：刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，他不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)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(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)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(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀。銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)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。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(yīng)采用環(huán)形刀。 此零件使用直徑是12mm的硬質(zhì)合金立銑刀和直徑為8mm的硬質(zhì)合金立銑刀進行內(nèi)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(nèi)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(shè)備 03000-30 45#鋼 O0130 機6 加工中心 刀具號 刀位號 刀具名稱 刀具 換刀方式 加工部位 直徑 長度 手動/自動 設(shè)定 補償 設(shè)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(nèi)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(shù)使用計算機幫助人們解決復(fù)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(guān)鍵在于解決手工編程無法解決的許多復(fù)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(jù)，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(zhì)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(yīng)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(yīng)用對刀樣板準確校正程序設(shè)定的零點。 （3）如若零件的表面粗糙度達不到要求，則應(yīng)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?qū)牒?，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(diào)試。 （3）定義毛坯尺寸，并選擇夾具。根據(jù)要求選擇刀具，并將其安裝在對應(yīng)的刀座上。 （4）對刀和參數(shù)設(shè)置。在X、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(jù)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(nèi)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(shè)置時都必須選擇合適的參數(shù)，才能生出合理的刀具軌跡。然后選擇合適的控制方法和合理的參數(shù)設(shè)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(shù)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(yīng)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(jù)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(shè)置才能產(chǎn)生出合 理的刀軌路徑。 (1) 用直徑為12mm的硬質(zhì)合金立銑刀粗精加工外形輪廓，其加工圖樣為： (2) 用直徑為8mm的硬質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(shè)定對生成NC程序的影響因素分析。 （2）后置處理（*.PST）文件的意義及文件結(jié)構(gòu)剖析。了解Cimatron后置處理時自動生成程序時的流向控制關(guān)系。 （3）探索改變后置處理（*.PST）文件的主要參數(shù)項設(shè)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(jù)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(gòu)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(yīng)的后置處理文件的修改。 （5）調(diào)試驗證改進的后置處理程序，理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，同時應(yīng)能使數(shù)控機床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機床是一種高效率的自動化設(shè)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(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計是我對大學(xué)學(xué)習(xí)的總結(jié)，他使我懂得了理論與實踐的重要性，它體現(xiàn)了我在大學(xué)中所學(xué)知識的綜合應(yīng)用。畢業(yè)設(shè)計說明書是畢業(yè)生提交的一份有一定學(xué)術(shù)價值的科技論文，是對我們學(xué)習(xí)成果的綜合性總結(jié)和檢閱，是在教師指導(dǎo)下所取得的科技成果的文字記錄，也是檢驗學(xué)生掌握知識的程度、分析問題和解決問題基本能力的一份綜合答卷，還是對學(xué)校人才培養(yǎng)效果的全面檢驗，是學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量評價的重要內(nèi)容。。 通過本課題的設(shè)計，我對數(shù)控加工的整個過程有了比較全面的了解。在設(shè)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(jīng)過設(shè)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(guān)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(jīng)過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、編程的種類、程序的結(jié)構(gòu)與格式，對數(shù)控編程前數(shù)學(xué)處理的內(nèi)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(xué)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(shù)和方法。工藝設(shè)計、數(shù)值計算及程序編制的整個過程雖然任務(wù)比較繁重，但在設(shè)計過程中自己通過不斷學(xué)習(xí)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(shè)計的過程中，我翻閱了大量的相關(guān)資料，對兩年多來所學(xué)專業(yè)知識進行了全面系統(tǒng)的分析、整理、總結(jié)。這不僅使我們兩年多來所學(xué)的知識得到了鞏固和提高，使我們對數(shù)控技術(shù)的專業(yè)知識有了更寬廣更深入的了解，增加了對工件設(shè)計和數(shù)控加工的經(jīng)驗。更重要的是，在此過程中提高了我們自學(xué)和查閱資料的能力，鍛練了我們分析和解決問題的能力。 通過本設(shè)計的實踐，真切體會到理論必須和生產(chǎn)實踐相結(jié)合。教材中所學(xué)到的許多內(nèi)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(jīng)過多次調(diào)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(shè)計，我深入體會到現(xiàn)代制造技術(shù)的先進性?，F(xiàn)代機械制造技術(shù)依靠CAD/CAM軟件的應(yīng)用，即提高了機械制造技術(shù)的效率和精度，又節(jié)省了勞動力，實現(xiàn)了自動化制造。 編 者 2012年3.20 參考文獻 [1]邱政協(xié).Cimatron CAD/CAM進階.北京：科學(xué)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(shù).北京：清華大學(xué)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(shè)備.北京：高等教育出版社，2003 [7]羅緝主編.數(shù)控加工工藝及刀具.重慶：重慶大學(xué)出版社，2006 [8] 余英良. 數(shù)控銑削加工實訓(xùn)及案例解析.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2007 [9] 單言等. 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[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(xué)出版社.2006. 致謝 時光飛馳，我的大學(xué)生活即將結(jié)束，走向社會?；叵肫鹱约旱拇髮W(xué)生活，不但學(xué)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(xué)生活是充實和快樂的。 在此，感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)對我們的培養(yǎng)，為我們創(chuàng)造了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。使我們的大學(xué)生活充實而快樂。感謝學(xué)院給我一次這么好的機會做畢業(yè)設(shè)計，在制作畢業(yè)設(shè)計的過程中，不但運用了很多專業(yè)知識，還學(xué)習(xí)到更多沒曾學(xué)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(xué)嚴謹，學(xué)識淵博，品德高尚，平易近人的，在我的學(xué)習(xí)期間不僅傳授了我許多相關(guān)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(chǔ)。 另外,本文是在我的指導(dǎo)老師虞老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。無論是在理論學(xué)習(xí)階段，還是在設(shè)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(dǎo)和幫助。而且虞老師嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)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(xué)、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(xué)生活的各位朋友，他們不僅在學(xué)習(xí)上給了我太多的鼓勵與支持，在生活上、思想上、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(shè)計時，我還查閱了很多書籍、資料，同時也學(xué)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(shù)學(xué)院學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計評閱、評審意見表 專 業(yè)：　數(shù)控　　 學(xué)生姓名： 陳志榮 題 目：　數(shù)控銑削零件加工工藝設(shè)計及自動編程　　 指導(dǎo)教師評語： 成績： 指導(dǎo)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