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數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：盤類零件數(shù)控加工課程設(shè)計(jì) 成 績(jī)： 班 級(jí)：2013級(jí)機(jī)械一班 學(xué) 號(hào)：04132132 姓 名：趙磊 指導(dǎo)教師：于春海 設(shè)計(jì)日期2015年6月29日至2015年7月10日 目錄 目錄 封面 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3 緒論5 1.零件圖分析6 2.零件總體工藝分析 7 2.1選毛培7 2.2加工工藝路線8 3.零件加工工藝過(guò)程卡9 4.確定數(shù)控加工內(nèi)容9 5.正面銑削數(shù)控加工設(shè)計(jì)10 5.1制定工序2的加工步驟10 5.2確定裝夾方案10 5.3確定數(shù)控銑床10 5.4確定數(shù)控銑削刀具10 5.5編程相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)定10 5.6確定切削用量11 5.7刀具軌跡坐標(biāo)值的數(shù)學(xué)處理11 5.8程序編制及說(shuō)明13 6.背面銑削數(shù)控加工設(shè)計(jì)13 6.1制定工序3的加工步驟13 6.2確定裝夾方案13 6.3確定數(shù)控銑削刀具13 6.4編程相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)定13 6.5確定切削用量13 6.6刀具軌跡坐標(biāo)值的數(shù)學(xué)處理 13 6.7程序編制及說(shuō)明13 7.程序輸入及機(jī)床操作16 7.1程序輸入及調(diào)試18 7.2程序校驗(yàn)18 7.3機(jī)床操作19 設(shè)計(jì)總結(jié)21 參考文獻(xiàn)22 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 材料：45號(hào)鍛件 設(shè)計(jì)要求：1、數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū)； 2、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡片和數(shù)控刀具明細(xì)表； 3、夾具方案圖和刀具進(jìn)給路線圖； 4、根據(jù)零件平面圖建立零件三維模型； 5、至少編制一個(gè)工步的加工程序； 6、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（不少于20頁(yè)） 緒論 數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程與操作的基礎(chǔ)，合理的工藝是保證數(shù)控加工質(zhì)量、發(fā)揮數(shù)控機(jī)床有效能的前提條件。本設(shè)計(jì)正是從數(shù)控加工的實(shí)用角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實(shí)際生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以掌握數(shù)控加工工藝為目標(biāo)，在結(jié)合數(shù)控加工切削基礎(chǔ)、數(shù)控機(jī)床刀具的選用、數(shù)控加工工件的定位與裝夾以及數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)等基本知識(shí)上，分析了具體零件在加工中心上的加工工藝。 本次數(shù)控加工工藝的課程設(shè)計(jì)，我們根據(jù)具體零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和夾具。用規(guī)定的程序代碼和格式編寫(xiě)零件加工程序單；用自動(dòng)編程軟件或手工編程。通過(guò)數(shù)控仿真軟件對(duì)程序和刀具走刀路徑進(jìn)行模擬仿真。用UG來(lái)畫(huà)出工件和夾具的三維圖并裝配好供分析使用。制作工藝時(shí)還對(duì)工藝卡片進(jìn)行制作。在本次工藝中，粗加工時(shí)，要以提高生產(chǎn)效率，但同時(shí)應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性和加工成本，對(duì)于半精加工和精加工，應(yīng)首先保證加工質(zhì)量，同時(shí)兼顧切削效率，經(jīng)濟(jì)和加工成本，要選擇合適的參數(shù)在最短時(shí)間內(nèi)加工出精度較高的工件和設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)墓に嚳ā? 本工藝設(shè)計(jì)由我們組兩名成員共同編寫(xiě)，在編定過(guò)程中參閱了很多有關(guān)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)、教材和網(wǎng)上資料等資料與文獻(xiàn)，并得到指導(dǎo)老師的幫助，在此表示衷心的感謝。由于時(shí)間倉(cāng)促，編者水平有限,調(diào)查研究不夠深，實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)少,本設(shè)計(jì)中難免仍有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,我們懇切希望老師批評(píng)指正。 1.零件圖分析 如圖所示為零件簡(jiǎn)圖。該零件的材料45鋼，中小批生產(chǎn)，無(wú)熱處理工藝等其他要求。 需加工平面和孔，依靠銑床即可完成 2.零件總體工藝分析 2.1選毛培 毛坯分為鑄件、鍛件、型材、焊接件和冷沖壓件。鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件，毛坯；鍛件適用于強(qiáng)度要求高、形狀比較簡(jiǎn)單的毛坯；型材有熱軋和冷扎兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯。冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯；焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼材等焊接而成的毛坯件；冷沖壓件可以加工接近成品的工件。該零件的材料為S136-SUP（HRC52-54），S136是鏡面防銹模具鋼，具良好拋旋光性能(鏡面加工)和良好的耐磨性和韌性，高溫下具良好塑性，因其含鉻量高(13.6%)故其抗腐蝕性極佳。因工件形狀為比較規(guī)則的方形，選用S136方鋼作為毛坯，可有效較少材料消耗，機(jī)械加工的勞動(dòng)量也越少，因而會(huì)提高機(jī)械加工效率，降低成本。 零件其形狀為長(zhǎng)方體，剛性好，可以直接按零件尺寸再加1-2mm切割毛胚。長(zhǎng)方體毛培，尺寸為164*124*42.5mm 本課程設(shè)計(jì)零件屬于數(shù)控銑削加工設(shè)計(jì)，主要包含平面、圓形孔和曲面。具體分析如下：因工件形狀為比較規(guī)則的方形，選用S136方鋼作為毛坯，可有效較少材料消耗，機(jī)械加工的勞動(dòng)量也越少，因而會(huì)提高機(jī)械加工效率，降低成本。由圖紙可知，零件的外形尺寸為160*120*38.5mm，毛坯的總體尺寸比較小，考慮到一定的加工余量，從標(biāo)準(zhǔn)中選擇厚度為40mm的鋼板，長(zhǎng)寬方向比成品大1～2mm即可，采用機(jī)械切割下料。 2.2加工工藝路線 下料-銑削表面-鉆孔-檢驗(yàn)-入庫(kù) 3.零件加工工藝過(guò)程卡 工序號(hào) 工序內(nèi)容 工步號(hào) 工步內(nèi)容 1 下料 1 方鋼下料 2 銑削外表面 1 銑底面 2 以底面為基準(zhǔn)，銑左面 3 以左面為基準(zhǔn)，銑右面 4 以底面為基準(zhǔn)，銑上面 5 以左面為基準(zhǔn)，銑前后面 6 銑槽 3 鉆 1 鉆φ12通孔 2 鉆φ38通孔 3 銑φ15沉頭孔，深度為5 4 鉆、銑 1 鉆4xS7沉頭孔至φ10 2 粗銑槽 3 精銑槽 4 銑外側(cè)槽Sφ2.6 7 倒角 5 銑 1 精銑各個(gè)圓弧段 7 磨表面 1 精磨至粗糙度為0.8 8 熱處理 1 低溫回火 4.確定數(shù)控加工內(nèi)容 該零件的工藝過(guò)程卡中，工序2加工平面。加工平面包括平面、凹槽和凸壇。工序3加工孔。加工通孔時(shí)由于孔比較深，需要用鉆孔循環(huán)進(jìn)行加工，以保證加工質(zhì)量。 因此將工序2和工序3確定在數(shù)控銑床上進(jìn)行加工，并且分別進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析和設(shè)計(jì)數(shù)控加工程序。 5.正面數(shù)控加工設(shè)計(jì) 5.1指定工序2的加工步驟銑平面—銑凹槽—鉆孔—鏜孔 5.2確定裝夾方案 傳統(tǒng)的組合夾具或?qū)Ｓ脢A具一般具有工件的定位和夾緊、刀具的導(dǎo)向和對(duì)刀等四種功能，而數(shù)控機(jī)床上由程序控制刀具的運(yùn)動(dòng)，不需要利用夾具限制刀具的位置，即不需要夾具的對(duì)刀和導(dǎo)向功能，所以數(shù)控機(jī)床所用夾具只要求具有工件的定位和夾緊功能，其所用夾具的結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單。 通過(guò)對(duì)零件圖的分析，采用傳統(tǒng)裝夾及能滿足條件。 5.3確定數(shù)控銑床FANUC0iMATE-TX 5.4確定數(shù)控銑削刀具 共需要4把刀，1號(hào)刀為φ10、齒數(shù)為4的硬質(zhì)合金立銑刀，2號(hào)刀為φ12mm麻花鉆，3號(hào)刀為φ38麻花鉆，4號(hào)刀為φ15的擴(kuò)孔刀。 5.5編程相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)點(diǎn) 1)選擇中間孔中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) 2）深孔1坐標(biāo)點(diǎn)為（55，14）深孔2為（-55，14） 3）換刀點(diǎn)設(shè)在（0，0,20） 5.6確定切削用量 選擇銑削用量的原則是：首先選擇盡可能大的背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)，其次是確定進(jìn)給速度，最后根據(jù)刀具耐用度確定切削速度。粗銑時(shí)切削力大，用高速鋼銑刀加工時(shí)，進(jìn)給量主要受到工藝系統(tǒng)剛度的限制，在剛度允許的情況下可取較大的每齒走刀量，以取得較大的銑削效率。用硬質(zhì)合金銑刀加工時(shí)，進(jìn)給量的提高主要受到刀齒強(qiáng)度的限制。當(dāng)加工表面的粗糙度要求較小時(shí)，進(jìn)給量的大小由粗糙度要求確定。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量選定后，在保證銑刀耐用度以及機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的情況下，盡可能選擇較大的銑削速度，其推薦值可查相關(guān)表格或通過(guò)銑刀耐用度公式來(lái)計(jì)算確定。 鉆、擴(kuò)、鉸孔切削用量可根據(jù)刀具直徑、刀具屬性以及材料屬性等參數(shù)查相關(guān)表格確定。 確定切削用量相關(guān)公式有：V=nπD/(100060)(m/s) 式中V----切削速度，；D----刀具直徑，mm；n----主軸轉(zhuǎn)速，。 Vf=n?fz?z 式中Vf----進(jìn)給速度，； n----主軸轉(zhuǎn)速，； z----銑刀齒數(shù)。 每分鐘進(jìn)給量為250mm/min主軸轉(zhuǎn)速為1270r/min每分鐘進(jìn)給量為210mm/min 擴(kuò)孔轉(zhuǎn)速為S=600r/min,擴(kuò)孔進(jìn)給速度為0.1mm/r 5.7刀具軌跡坐標(biāo)值的數(shù)學(xué)處理 基點(diǎn)坐標(biāo)值見(jiàn)表 5.8程序編制及說(shuō)明 6.背面數(shù)控加工設(shè)計(jì) 6.1制訂工序3的加工步驟 銑平面—銑凸臺(tái)—銑槽-銑圓弧—鉆孔 6.2確定裝夾方案 傳統(tǒng)的組合夾具或?qū)Ｓ脢A具一般具有工件的定位和夾緊、刀具的導(dǎo)向和對(duì)刀等四種功能，而數(shù)控機(jī)床上由程序控制刀具的運(yùn)動(dòng)，不需要利用夾具限制刀具的位置，即不需要夾具的對(duì)刀和導(dǎo)向功能，所以數(shù)控機(jī)床所用夾具只要求具有工件的定位和夾緊功能，其所用夾具的結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單。 通過(guò)對(duì)零件圖的分析，采用傳統(tǒng)裝夾及能滿足條件。 6.3確定數(shù)控銑削刀具 共需要三把刀，1號(hào)刀為φ10、齒數(shù)為4的硬質(zhì)合金立銑刀，2號(hào)刀為φ12mm麻花鉆，3號(hào)刀為擴(kuò)孔刀。 6.4編程相關(guān)坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)點(diǎn) 1）坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)在工件幾何中心位置 2）換刀點(diǎn)設(shè)在（0，0,100） 3）深孔坐標(biāo)分別為（-55，14）和（55，14） 6.5確定切削用量 選擇銑削用量的原則是：首先選擇盡可能大的背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)，其次是確定進(jìn)給速度，最后根據(jù)刀具耐用度確定切削速度。粗銑時(shí)切削力大，用高速鋼銑刀加工時(shí)，進(jìn)給量主要受到工藝系統(tǒng)剛度的限制，在剛度允許的情況下可取較大的每齒走刀量，以取得較大的銑削效率。用硬質(zhì)合金銑刀加工時(shí)，進(jìn)給量的提高主要受到刀齒強(qiáng)度的限制。當(dāng)加工表面的粗糙度要求較小時(shí)，進(jìn)給量的大小由粗糙度要求確定。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量選定后，在保證銑刀耐用度以及機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的情況下，盡可能選擇較大的銑削速度，其推薦值可查相關(guān)表格或通過(guò)銑刀耐用度公式來(lái)計(jì)算確定。 鉆、擴(kuò)、鉸孔切削用量可根據(jù)刀具直徑、刀具屬性以及材料屬性等參數(shù)查相關(guān)表格確定。 確定切削用量相關(guān)公式有：V=nπD/(100060)(m/s) 式中V----切削速度，；D----刀具直徑，mm；n----主軸轉(zhuǎn)速， Vf=n?fz?z 式中Vf----進(jìn)給速度， n----主軸轉(zhuǎn)速，；z----銑刀齒數(shù)。 每分鐘進(jìn)給量為250mm/min主軸轉(zhuǎn)速為1270r/min每分鐘進(jìn)給量為210mm/min 擴(kuò)孔轉(zhuǎn)速為S=600r/min,擴(kuò)孔進(jìn)給速度為0.1mm/r 6.6刀具軌跡坐標(biāo)值的數(shù)學(xué)處理 坐標(biāo) X Y A 0 0 B 20.7 0 C 19.6 5.8 D 5.8 19.6 E 0 20.7 F -5.8 19.6 G -40.4 -34.2 H 19.6 5.8 I -20.7 -5.8 J -5.8 -19.6 K 5.8 -19.6 L 19.6 -5.8 M 20.7 0 N 0 43.5 P -4.2 39.2 Q -40.4 -21.8 R -51.7 -43.2 S -41.1 -43.2 T -41.1 -41 U 41.4 -33.4 V 36.7 -41 W 45.2 -23.8 Z 43.5 -39.3 O1 55 14 O2 -55 14 6.7程序編制及說(shuō)明 數(shù)控加工程序單 7.程序輸入及機(jī)床操作 程序如下： T0101 N10 G90 G92 X0 Y0 Z100; N20 G00 Z2; N30 M03 S 600; N40 G01 Z-10; N50 G01 X20.7 F60; N60 G03 X19.6 Y5.8 R10; N70 G01 X8.2 Y22; N80 G03 X-5.8 Y19.6 R10; N90 G01 X-20.7 Y-5.8; N110 G01 X-5.8 Y-19.6; N120 G03 X5.8 Y-19.6; N130 G01 X19.6 Y-5.8; N140 G03 X20.7 Y0; N150 G00 Z100; N160 G00 X0 Y43.5; N170 G01 Z2 F50; N180 G01 X-10; N190 G03 X-4.2 Y39.2 R10; N200 G01 X-40.4 Y-21.8; N210 G03 X-51.7 Y-43.2 R5; N220 G03 X-41.1 Y-34.2 R20; N230 G03 X-41.4 Y-41 R5; N240 G01 X36.7 Y-41; N250 G03 X41.1 Y-33.4 R5; N260 G03 X45.2 Y-25.8 R25; N270 G03 X48.9 Y18.9 R5; N280 G01 X8.2 Y39.3; N290 G03 X0 Y43.5; N300 G00 Z100; T0202 N310 G00 X55 Y14; N320 G01 Z2 F60; N330 G99 G82 X55 Y14 Z-38.5 P1000 R3; N340 G01 Z100; T0303 N350 G99 G82 X-55 Y14 Z-38.5 P1000 R3; N360 G01 Z100; T0404 N370 G99 G82 X-55 Y14 Z-38.5 R3; N380 G01 Z100; N390 G00 X82 Y-42; N400 G01 Z-10 F60; N410 G01 X65; N420 G03 X65 Y-58 R8; N430 G01 X82 Y-58; N440 G00 Z100; N450 X0 Y0 ; N460 M05 ; N470 M30 7.1程序輸入及調(diào)試 輸入程序后必須進(jìn)行程序調(diào)試。所謂程序調(diào)試，是將編制的程序在投入實(shí)際運(yùn)行前，用手工或編譯程序等方法進(jìn)行測(cè)試，修正錯(cuò)誤的過(guò)程?？衫脵C(jī)床的程序預(yù)演功能以拾刀運(yùn)行程序方式進(jìn)行，還可對(duì)每個(gè)子程序進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試。在程序測(cè)試過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際情況修調(diào)進(jìn)給倍率開(kāi)關(guān)，根據(jù)機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置動(dòng)作以及機(jī)床的報(bào)警等來(lái)檢查程序是否正確。 7.2程序校驗(yàn) 7.2.1數(shù)控加工仿真程序輸入仿真系統(tǒng)，對(duì)刀加工。利用軌跡仿真判斷撞到順序是否正確，是否存在過(guò)切，是否在走到路線，拾刀下刀，切入切出等處出錯(cuò)誤。 7.2.2機(jī)床的程序預(yù)演功能程序輸入完以后，把機(jī)械主軸運(yùn)動(dòng)以及MST等輔助功能鎖定，以自動(dòng)循環(huán)模式讓數(shù)控銑床靜態(tài)下執(zhí)行程序。 7.2.3拾刀空運(yùn)行程序在自動(dòng)模式下運(yùn)行程序，通過(guò)圖形顯示的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)數(shù)據(jù)等判斷走刀路線是否最短，加工過(guò)程是否撞刀，換刀等輔助動(dòng)作是否尊在不合理，以及程序的加工方向是否正確等。 7.2.4首件試切對(duì)刀加工，首件試切。通過(guò)首件試加工，檢測(cè)該程序所切零件尺寸精度，表面粗糙度，倒角倒圓，形位公差等是否滿足圖樣要求，即主要檢查加工參數(shù)的正確與否，通過(guò)實(shí)際加工工件質(zhì)量狀態(tài)對(duì)照修改程序。 7.3機(jī)床操作數(shù)控機(jī)床是多種多樣的，所使用的數(shù)控系統(tǒng)更是種類繁多。要正確使用一臺(tái)數(shù)控機(jī)床并充分發(fā)揮其功能，必須首先了解操作手冊(cè)有關(guān)規(guī)定。盡面熟練操作使用該設(shè)備。 7.3.1回零 機(jī)床返回參考點(diǎn)后，控制系統(tǒng)與機(jī)床同步，并建立機(jī)床坐標(biāo)系。接下來(lái)就要安裝工作，工件在工作臺(tái)上的安裝位置是任意的，因此在工件正確安裝后都要進(jìn)行對(duì)刀操作。 7.3.2對(duì)刀 對(duì)刀的目的就是尋找工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置又是通過(guò)工件上某一特定點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置來(lái)反映，對(duì)到點(diǎn)應(yīng)選擇在工件的端面上回轉(zhuǎn)中心處。7.3.3設(shè)置加工參數(shù) 按加工需要將準(zhǔn)備好的加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，調(diào)整。 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我對(duì)數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)有了更深一層的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)展現(xiàn)的協(xié)同合作力量的強(qiáng)大。在完成這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我認(rèn)識(shí)到了自己的不足，明白了自己所學(xué)的僅僅局限于課本，學(xué)習(xí)技能并不是一蹴而就得。通過(guò)對(duì)課題的分析道最終的作業(yè)完成。這是我再其中收獲了許多。繪圖，編程，也從中培養(yǎng)了自己的獨(dú)立能力。雖然在此過(guò)程中遇到了很多的難查資料和問(wèn)題，但通過(guò)老師和同學(xué)的幫助得到了解決，并從中獲取了許多寶貴的知識(shí)，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了理論結(jié)合實(shí)際的重要性。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師，他給我們分析了零件加工的大體方向，使我們對(duì)這個(gè)零件分析加工有了更清楚的頭緒，使我們這個(gè)小組能更好的完成課程設(shè)計(jì)。為我們打下了堅(jiān)固而又扎實(shí)的基礎(chǔ)。 第 I 條 參考文獻(xiàn) 1、 楊建明．?dāng)?shù)控加工工藝與編程．北京：北京理工大學(xué)出版社，2009． 2、 徐衡，段曉旭．?dāng)?shù)控銑床．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005． 3、 吳國(guó)梁．銑工實(shí)用手冊(cè)．南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，2003． 4、 李體仁．UGNX6.0 數(shù)控加工．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009． 5、 王先逵．機(jī)械加工工藝手冊(cè)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008． 6、 蔡復(fù)之．實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)．北京：兵器工業(yè)出版社，1995．