典型零件的数控加工与仿真及实体造型设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 课题： 典型零件的数控加工与仿真及实体造型 系科： 机械工程系 专业： 机械制造与自动化 班级： 姓名： 指导老师： 完成日期： 2008 04 目录 摘要 3要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第一部分 绪论 5 （ 1） 数控机床的介绍 5 2） 数控编程的介绍 13二部分 数控加工工艺设计 18 （ 1） 零件的工艺分析 18 2） 刀具的选择 21 3） 编制加工工艺路线 22 （ 4） 22三部分 数控加工仿真操作 27 （ 1） 27 2） 机床操作面板介绍 30 3） 件程序仿真 34四部分 工件的 体造型加工 41 （ 1） 工件造型及加工 41 2） 自动编程与手动编程比较 44 第五部分 设 计小结 45 第六部分 参考文献 46 摘要 数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点： 1、 零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。 2、 能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 线零件以及三维空间曲面类零件。 3、 能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。 4、 加工精度高、加工质量稳定可靠。 5、 生产自 动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。 6、 生产效率高。一 7、 从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状况下，还要求有良好的红硬性。 关键词 :自动化、精度、效率 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 he to in to a 1, of be of or of 2, or if D of of 3, to on to to a at a of 4, ao a 5, of to 6, , to to up or 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 to to to a to as in a as so to is to 一部分 绪论 数控机床的介绍 （ 1） 、数控系统发展趋势 从 1952 年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统 6年历程。数控系统由当初的电子管式起步 分立式晶体管式小规模集成电路式大规模集成电路式小型计算机式超大规模集成电路微机式的数控系统。到 80 年代 控装置由 展；广泛采用 32 位 成多微处理器系统；提高系统的集成度 采用模块化结构 展和功能升级 动装置向交流、数字化方向发展； 置向人工智能化方向发展；采用新型的自动编 程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高。总之 功能越来越完善 可靠性越来越高 1990年 3 万台套。国外数控系统技术发展的总体发展趋势是： 新一代数控系统采用开放式体系结构 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 进入 90 年代以来 推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用 丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适 应性、扩展性 络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统 空军共同领导的 “下一代工作站 /机床控制器体系结构 ”自动化系统中开放式体系结构 ”划等。开发研究成果已得到应用 司从 1995 年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的 统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术 实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数 控系统继续向高集成度方向发展 使系统体积更小 型化。可靠性大大提高。利用多 优势 强通信功能 网能力。开放式体系结构的新一代数控系统 件和总线规范都是对外开放的 件资源可供利用 而且也为用户的二次开发带来极大方便 品种的开发和广泛应用 又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统 种数控系统可随 级而升级 新一代数控系统控制性能大大提高 数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展 糊系统和神经网络的控制机理 馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能 并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置 优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。 总之 促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 二、数控机床发展趋势 为了满足市场和科学技术发展的需要 当前 1、高速、高效、高精度、高可靠性 要提高加工效率 同时 确保加工质量 的精度 此 高速、高效 机床向高速化方向发展 不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本 高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。 新一代数控机床（含加工中心）只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。 90 年代以来 、日各国 争相开发应用新一代高速数控机床 高速主轴单元（电主轴 5000 100000r/高速且高加 /减速度的进给运动部件（快移速度 60120m/0m/高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破 着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具 加 /减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决 数控机床。 依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理 车削和铣削的切削速度已达到 5000 米 8000米 /分以上；主轴转数在 30000 转 /分 (有的高达 10 万转 /分 )以上；工作台的移动速度：需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （进给速度） 微米时 00 米 /分（有的到 200 米 /分）以上 米时 4 米 /分以上；自动换刀速度在 1 秒以内；小线段插补进给速度达到12 米 /分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展 开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快 空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。 高精度 从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工） 精度从微米级到亚微米级 （ 2）循环语句 m=1,2,3 ); 当条件式满足时，就遵循执行 间的程序段，若条件不满足就执行 注意：若指定了 环将在 序执行 进行顺序号的搜索，所以反向执行的时间比正向执行的时间长。可用 句减少处理时间。在使用 值和零的使用结果不同，而含其他操作符的条件表达式将空值看作零。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第二部分 数控加工工艺设计 一 、 零件图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 数控铣削加工顺序的安排 加工顺序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序等，工序安排的科学与否将直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。切削加工工序通常按以下原则安排： （ 1）先粗后精 当加工零 件精度要求较高时都要经过粗加工、半精加工、精加工阶段，如果精度要求更高，还包括光整加工等几个阶段。 （ 2）基准面先行原则 用作精基准的表面应先加工。任何零件的加工过程总是先对定位基准进行粗加工和精加工，例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆和端面；箱体类零件总是先加工定位用的平面及两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。 （ 3）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，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故应先加工平面，然后加工孔。 （ 4）先 主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。 数控铣削加工参数的确定原则 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。 （ 1）主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件 (或刀具 )的直径来选择。其计算公式为： n=1000v/( D) 计算的主轴转速 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （ 2）进给速度的确定 进给速度 要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。 确定进给速度的原则： 1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在 100200mm/围内选取。 2）在切断、 加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 2050mm/围内选取。 3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 2050mm/4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。 （ 3）背吃刀量确定 背吃刀量 (据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留 1、工艺分析 此零件加工中需要保证的精度是孔之间的位置精度，以及孔的精度。由于外形轮廓已预先加工，装两侧夹以与底面定位，用平口虎钳装夹并找正。 2、刀具参数及切削用量的选择 工艺卡片 零件号 1 零件名称 典型零件加工 材料 程序编号 床型号 制表 工序内容 工步号 刀具号 刀具种类 主轴转速 进给速度 补偿量 备注 种类 直径 长度 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 铣最外面第一台阶 1 立铣刀 16 实测 100 铣外面第二台阶 1 立铣刀 16 100 铣内台阶 1 立铣刀 16 100 铣椭圆 2 立铣刀 14 100 钻中心孔 3 麻花钻 60 铰孔 4 立铣刀 12 100 铣球面 5 球铣刀 10 100 3、工艺路线：铣最外面第一台阶，外面第二及内台阶；铣椭圆；钻中心孔；铰孔；铣球面。 4、加工程序： 加工前已完成对 刀，零件的加工由刀具中心轨迹控制。 加工程序 % 01 (铣外面第一台阶 ) (通过刀补控制加工精度 ) 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 (铣第二台阶 ) (通过刀补控制加工精度 ) 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 (铣内台阶 ) (通过刀补控制加工精度 ) 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 (铣椭圆 ) #1=0 ; 2=32.*1; #3=22.*1; #2 Y#3 #1=#1+1.; #1 60. 100.; (钻中心孔 ) 54 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 (铰孔 ) 54 (铣球面 ) #1=2=1+#1+40.; #3=#2 #2 Z#1; 3 #1=#1 % 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第三部分 数控加工仿真操作 1. 作面板介绍 系统操作键盘在视窗的右上角，其左侧为显示屏，右侧是编程面板。如图 3 作面板在视窗的右 上角，其左侧为坐标和程序 示屏，右侧是 盘。如图所示。 序、图形、参数、诊断、报警等信息。 动数据输入主要包括字母键和数值键以及功能键等，可以进行程序、参数以及机床指图 3工中心的 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 令的输入。 1、数字 /字母键 数字 /字母键用于输入数据到输入区域，系统自动判别取字母还是取数字。 字母和数字键通过 键切换输入，如： O P， 7 A。 数控铣床的操作面板 2、编辑键 替换键 用输入的数据替换光标所在的 数据。 删除键 删除光标所在的数据；或者删除一个程序或者删除全部程序。 插入键 把输入区之中的数据插入到当前光标之后的位置。 取消键 消除输入区内的数据。 回车换行键 结束一行程序的输入并且换行。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 上档键 3、页面切换键 位置显示页面。按下此按钮，屏幕显示当前主轴坐标值，该状态有三种子状态（由软按键控制）： （ 1）绝对（ 显示绝对坐标值，即当前主轴在工件坐标系中的位置（默认值），绝对坐标系只有当工件坐标系被正确设定后才有意义。 （ 2）相对（ 显示当前相对坐标值，相对坐标系为由用户临时设定的坐标系，与其它坐标值没有确定的换算关系。 （ 3）综合（ 显示绝对、相对、机械坐标及一些相关参数，其中机械坐标为找正工件坐标系的读数基准。 显示当前正在编辑或正在执行的程序内容。在 以在当前在编辑的程序之间切换；在 以在正在编辑的模式下和 余状态下均显示当前正在执行的程序。 （ 1）当前正被执行的程序。 （ 2） 示当前系统存储器中保存的程序 （ 3） 示 当前系统中 参数输入页面。在该项中，可以进行工件坐标系设定、刀具半径补偿、刀具长度补偿、刀具磨损补偿等操作。按第一次进入坐标系设置页面，按第二次进入刀具补偿参数页面。进入不同的页面以后，用 钮切换。或按软键切换。 （ 1） 补正：显示当前刀具的半径补偿和长度补偿的设置页面。 （ 2） 相关参数。 （ 3） 坐标系：显示工件坐标系、扩展坐标系的设定界面。 00展坐标系，是对所有工件坐标系的数值进行偏移的。扩展坐标系中的数值将被叠加到所有的工件坐标系中。 保存的数据是工件坐标系与机 床坐标系之间的 X、 Y、 系统参数页面。 信息页面，如“报警”。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图形参数设置页面。 系统帮助页面。 复位键。 4、翻页按钮（ 向上翻页。 向下翻页。 5、光标移动（ 向上移动光标。 向左移动光标。 向下移动光标。 向右移动光标。 6、输入键 输入键 把输入区内的数据输入参数页面。 机床操作面板在整个操作面板的下面，如图 3 机床操作面板主要进行机床调整、机床运动控制、机床动作控制等。一般有急停、方式选择、轴向选择、切削进给速度调整、主轴速率修调、主轴的起停、程序调试功图 3控机床操作面板 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 能及其他 M、 S、 板上各按钮、旋钮、指示灯的说明如下 。 1、启动 先旋开紧急停止旋钮 ，再接通 下此钮 启动 源。 2、停止 下此钮 断开 3、超程 /释放 在运行或者操作时出现超程报警时，按下此按钮 可以将超程的轴释放，恢复到行程范围内 。 4、各种模式说明 动加工模式。 辑模式。 动数据输入。 增量进给。 手轮 模 式移动 机床。 动模式，手动连续移动机床。 232电缆线连接 ，选择程序传输加工。 参考点 。 程序运行控制开关 ： 程序运行开始；模式选择旋钮在“ “ 置时按下有效，其余时间按下无效。 程序运行停止；在程序运行中，按下此按钮停止程序运行。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 机床主轴手动控制开关 ： 手动主轴正转 手动主轴反转 手动停止主轴 5、 手动移动 机床各轴 按钮 手动快速进给 当前轴正方向移动 当前轴负方向移动 6、 进给 率 (F)调节旋钮 调节程序运行中的进给速度，调节范围从 0 120% 。置光标于旋钮上，点击鼠标左键向左转动，点击鼠标右键向右转动。 主轴 转 速 倍率 调节旋钮 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 调节主轴转速，调节范围从 0 120%。点击鼠标左键向左转动，点击鼠标右键向右转动。 8、特殊功能按钮 单步执行开关 每按一次程序启动执行一条程序指令。 程序段跳读 自动方式按下此 键，跳过程序段开头带有“ /”程序。 程序停 自动方式下，遇有 序停止。 机床空 运行 按下此键 , 各轴以固定的速度运动。 手动示教 程序编辑锁定开关 置于“ ”位置，可编辑或修改程序。 程序重启动 由于刀具破损等原因自动停止后，程序可以从指定的程序段重新启动。 机床锁定开关 按下此键，机床各轴被锁住，只能程序运行。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 程序停止 程序运行中， （ 4） 件程序仿真 用 16的铣刀铣第一台阶 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用 16 的铣刀铣第二台阶 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用 16 的铣刀铣内台阶 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用 14 的铣刀铣椭圆 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用 钻头钻孔 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用 12 的铣刀铣孔 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 用 10 的球刀铣球孔 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第四部分 工件的 体造型加工 多年来坚持“软件服务制造业”理念，开发出 20 多个系列软件产品，覆盖了制造业信息化设计、工艺、制造和管理四大领域，曾连续五年荣获“国产十佳优秀软 件”以及中国软件行业协会 20 年“金软件奖”等荣誉； 终坚持走市场化的道路，截至 2004 年底已累计成功销售正版软件超过 150,000 套，赢得广大企业用户与工程技术人员的信任和好评；还成功在全国建立起了 35 个办事处、300 多个教育培训中心、 300 多家代理经销商和多层次合作伙伴组成的技术服务体系，是我国 界的领导者和主要供应商。 个字母是由： 算机）， 助的）， X（任意的）， 盟、领先）四个字 母组成的，其涵义是 领先一步的计算机辅助技术和服务 （ a 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 。 （ 1）工件造型及加工 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 1495160