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数控机床与编程课程设计说明书 数控机床与编程课程设计说明书 姓 名： 学 号：班 级： 数控09442指导老师: 院 系： 山东省水利技师学院机电系 二零一一年五月 摘要 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 目录第1章 设计任务 1.1设计任务及要求.第二章 轴类零件 2.1 工艺方案分析 2.1.1零件图 2.1.2分析零件图 2.1.3确定加工方法. 2.1.4确定加工方案. 2.1.5切削用量分析.2.2 工艺卡片 2.2.1刀具卡片. 2.2.2加工工艺卡片.2.3 手工编程 2.4 mastercam软件自动编程.第三章 盘类零件.3.1 工艺分析. 3.1.1零件图 3.1.2分析零件图 3.1.3工件的装夹 3.1.4切削用量的选择 3.1.5加工路线分析 3.1.6刀具分析 3.1.7设置刀点和换刀点3.2 工艺卡片. 3.2.1刀具卡片. 3.2.2加工工艺卡片.3.3 pro/e软件自动编程第4章 结束语第5章 致谢词 参考文献 第一章 设计任务1.1设计任务及要求 本次给出两个不同类型的零件图即对轴类零件和盘类进行课程设计，采用数控车床和铣床或加工中心进行零件加工。通过课程设计全面掌握数控技术课程内容，并在数控机床的操作和使用上结合数控仿真获得初步的实践训练。要求运用课程中所学习的数控加工程序编制的理论和方法，对较为复杂的零件进行数控加工的工艺过程设计、编制出数控加工程序并在数控机床上调试和加工运行。对于数控机床简单的零件能够快速完成工艺分析和零件的手工编程，复杂的零件能够会用自动编程软件完成编程。自动编程有两种：apt软件编程和cam软件编程。apt软件是利用计算机和相应的处理程序后置处理程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工方案外，（有些自动编程系统能自动确定 最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编写人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕显示模拟加工过程并及时修改，直至自动输出数据加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。cam软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算前置处理，在屏幕上形成加工轨迹及时修改，再通过后置处理形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐手工编写很困难的或手工无法编出的程序都能实现。 第二章 轴类零件2.1工艺方案分析2.1.1零件图2.1.2分析零件图 该零件加工表面有圆弧、曲面、倒角、槽、螺纹等表面组成。毛坯材料为45#钢，无热处理和硬度要求，尺寸50x105，未注公差0.07，标注完整。2.1.3 确定加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑 。 图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。对于右端曲面可以采用宏程序手工编程或者自动编程。通过以上分析，考虑到加工的经济性和效率性最好的加工方式为车削，加工设备采用数控车床。2.1.4确定加工方案零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。分两个工序，掉头装夹，三爪卡盘自动定心装夹。 先加工左端，用粗车刀t0101加工外圆长度51mm并留出x方向0.5毫米的余量；换精车刀t0202加工外圆；换切槽刀t0303加工6*2的槽；换螺纹刀t0404加工m38*1.5。工件掉头，加工右端面t0206右端凹槽粗加工；t0307切槽刀精加工凹槽；t0206右曲面加工。该轴零件的加工顺序： 预备加工-车端面-粗车外圆-精车外圆-切槽-车螺纹-工件掉头-平端面-凹槽和曲面粗加工-凹槽和曲面精加工，2.1.5切削用量分析 夹住右端留出60mm加工左端外圆，先用端面刀切除端面 （1） 左端38，45和48外圆粗加工(t0101)用g71循环指令，外圆精度要求高因而还要精加工 取: n600rmin f0.25/r ap2mm （2） 左端38，45,48外圆和c2倒角精加工(t0202) 取： n800 rmin f0.15/r ap0.5mm （3） 左端6x2凹槽加工（t0303） 取： n450 rmin f0.15/r (4) 外螺纹m38x1.5加工(t0404) 取： n450 rmin f1.5夹住左端加工后的48外圆，加工右端，用端面刀平出端面至要求尺寸 (5) 凹槽和曲面的粗加工(t0206)取： n600rmin f0.25/r ap2mm(6) 凹槽的精加工（t0307）取： n800 rmin f0.15/r ap0.5mm (7） 曲面精加工(t0206) 取： n800 rmin f0.15/r ap0.5mm2.2.1刀具卡片刀具序号刀补号刀具名称被加工表面刀具参数1 01 95度外圆车刀粗车38，45和48外圆刀尖角55度，刀尖圆弧半径0.2mm2 02 95度外圆车刀精车左端至51毫米长刀尖角35度，刀尖圆弧半径0.2mm3 03 切槽刀加工6x2凹槽刀宽6mm，刀尖圆弧半径0.2mm4 04外螺纹车刀加工m38x1.5外螺纹刀尖圆弧半径1.5mm2 0695度外圆车刀粗加工右端凹槽和曲面刀尖角35度，刀尖圆弧半径0.2mm3 07切槽刀凹槽精加工刀宽6mm，刀尖圆弧半径0.2mm2.2.2加工工艺卡片工步工艺内容刀具ap(/mm)n(rmin)f(/r)1粗车38，45和48外圆0126000.252精车38，45和48外圆020.58000.153加工6x2凹槽0324500.154加工m38x1.5外螺纹04f1.54505粗加工右端凹槽和曲面0226002.56精加工右端凹槽030.58000.157精加工右端曲面020.58000.152.3 手工编程o0200; t0101;粗车外圆刀m03s600;g00x54.z0.;g01x-1.f0.15;g00x52.z3.;g71u2.r1.;外圆粗加工g71p1q2u0.5w0.f0.2;n1g00x38.;g01z-18.;x45.;z-36.;x48.;z-50.;n2x50.;g00x50.z80.; 数控机床与编程课程设计说明书t0202;精车外圆s800;g42g00x34.z2.;刀具半径左补偿g01x38.z-2.;外圆精加工z-18.;x38.985;g03x44.985w-3.r3.;g01z-36.;x47.985;z-50.;u2.;g40g00x80.z80.;t0303;切槽刀s450;g00x40.z-18.;加工6x2槽g01x34.f0.1;g00x48.;z80.;t0404;外螺纹刀g00x40.z3.;g92x37.2z-12.f1.5;x36.6;加工m38x1.5螺纹x36.2;x36.04;g00x80.z80.;m05;m01;掉头加工右端t0206;2号车刀m03s600;g00x54.z0.;g01x-1.f0.2;g00x50.z2.;#1=-14.875;while#1le0.do1;#2=2.*sqrt#1*-30.;g01x#2f0.2z#1;g00u2.;z2.;#1=#1+1.5;end1;g00x54.z2.;g90x45.z-55.025f0.2;g00x47.z-16.875;g73u12.w0.r4;右端粗车g73p3q4u3.w0.f0.2;n3g01x50.z-16.875;g03x26.z-35.545r22.;g01x26.z-43.;g02x38.w-6.r6.;g01x39.985;z-55.025;n4x45.;g00x80.z80.;s800;t0307;右端凹槽精车g00x45.z2.;g01z-22.875f0.2;g03x26.z-41.545r22.g01z-43.;g02x38.z-49.r6.;g01x39.985;z-55.025;x45.;g00x60.z60.;t0206;g00x0.z5.;#10=0.;while#10ge-16.875do2;#20=2.*sqrt#10*-30.;g01x#20z#10f0.2;#10=#10-0.5;end2;g00x80.z80.;m30;2.4 mastercam软件自动编程因工件右端曲面部分手动编程不变可采用自动编程，本课程采用mastercam软件编程,右端曲面自动编程程序：o0100t0202m03s600;g90;g0x41.178z2.5g99g1z-14.36f.3x43.678z-16.115x43.695z-16.128x45.046z-17.107x47.875z-15.693g0z2.5x37.309g1z-11.789x39.984z-13.522x40.029z-13.553x41.678z-14.711x44.506z-13.297g0z2.5x33.441g1z-9.504x33.475z-9.522g3x33.549z-9.564r1.g1x37.154z-11.69x37.212z-11.726x37.809z-12.113x40.638z-10.699g0z2.5x29.572g1z-7.478x29.774z-7.573g3x29.851z-7.612r1.g1x33.475z-9.522g3x33.549z-9.564r1.g1x33.941z-9.795x36.769z-8.38g0z2.5x25.704g1z-5.703x26.664z-6.106g3x26.752z-6.145r1.g1x29.774z-7.573g3x29.851z-7.612r1.g1x30.072z-7.728x32.901z-6.314g0z2.5x21.835g1z-4.149x23.068z-4.599g3x23.175z-4.641r1.g1x26.204z-5.913x29.032z-4.498g0z2.5x17.967g1z-2.8x18.063z-2.828g3x18.153z-2.856r1.g1x19.497z-3.297g3x19.579z-3.325r1.g1x22.335z-4.331x25.164z-2.917g0z2.5x14.098g1z-1.719x14.857z-1.899g3x15.009z-1.939r1.g1x18.063z-2.828g3x18.153z-2.856r1.g1x18.467z-2.959x21.295z-1.545g0z2.5x10.23g1z-.899x11.81z-1.183g3x11.989z-1.22r1.g1x14.598z-1.837x17.427z-.423g0z2.5x6.361g1z-.349x7.874z-.522x7.971z-.534x8.941z-.67g3x9.076z-.692r1.g1x10.73z-.989x13.558z.425g0z2.5x2.493g1z-.024x2.682z-.035x2.778z-.042x5.781z-.285g3x5.906z-.297r1.g1x6.861z-.406x9.69z1.008g0z.474x-6.345g1x2.682z-.035x2.778z-.042x2.993z-.059x5.821z1.355g0x46.046g50s3600g96s800z1.995x-1.421g1z-.005x2.637z-.234x2.714z-.239x5.717z-.482g3x5.817z-.492r.8g1x7.785z-.717x7.862z-.726x8.833z-.863g3x8.941z-.88r.8g1x11.675z-1.371g3x11.818z-1.401r.8g1x14.686z-2.079g3x14.807z-2.111r.8g1x17.861z-3.001x17.934z-3.023x19.278z-3.464x19.343z-3.487x22.832z-4.76g3x22.918z-4.794r.8g1x26.407z-6.259x26.477z-6.29x29.499z-7.719x29.561z-7.749x33.185z-9.66x33.244z-9.693x36.849z-11.819x36.895z-11.848x39.667z-13.644x39.703z-13.669x43.352z-16.231x43.366z-16.241x44.717z-17.221x47.546z-15.807g00x100.;z100.;m05m30% 第三章 盘类零件3.1工艺分析3.1.1零件图3.1.2 分析零件图 毛坯尺寸：150x120x35，未注公差允许误差0.07，曲面表面加工残留高度0.1，零件加工部分为腔槽和曲面加工，考虑到手工编程不便且易出错因而采用自动编程。采用立式加工中心加工（fanuc仿真系统适切加工）。3.1.3工件的装夹 （1）定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。 定位基准的选择原则1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。所以本工件选取底面和左端面为定位基准 （2）装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。这里选择工艺板进行夹紧3.1.4 切削用量的选择刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。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，最大限度提高生产率，降低成本。 零件的型腔切削深度为5mm，采用平底刀一次铣削，外轮廓采用立铣刀分两层铣削，每次铣削深度为5mm3.1.5加工路线 粗铣刀加工完外轮廓和内轮廓之后再进行精加工。3.1.6刀具分析生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。本零件平面外轮廓采用高速钢立铣刀，型腔加工考虑到要有垂直下刀过程因而采用高速钢平底铣刀。3.1.7 设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。 3.2工艺卡片3.2.1刀具卡片刀号刀具名称直径刃长加工表面刀具材料01平底刀425型腔高速钢02立铣刀435曲面高速钢3.2.2加工工艺卡片工步加工类型刀具号补偿号n（r/min）f（/min）1型腔加工粗加工01自动补偿5001002型腔加工精加工01自动补偿800903外形加工粗加工02自动补偿6001004外形加工精加工02自动补偿8001003.3pro/e自动编程 此盘类零件手工编程较困难所以我们采用cam软件自动编程，n1o500( / gexulong)n15 g98;g91g28z0;t01m06;g90g54;n35 s1200 m03n40 g0 z10.n45 x45.885 y-38.101n50 z.5n55 g1 z-5. f500.n60 x74.117n65 x75.624 y-38.81n70 x77.102 y-39.594n75 x78.535 y-40.444n80 x79.543 y-41.1n85 x40.459n90 x39.203 y-41.989n95 x37.889 y-43.012n100 x36.623 y-44.099n105 x83.379n110 x84.594 y-45.247n115 x85.747 y-46.446n120 x86.33 y-47.098n125 x33.673n130 x33.137 y-47.727n135 x32.095 y-49.043n140 x31.79 y-49.49n145 x31.46 y-50.096n150 x88.541n155 x88.798 y-50.737n160 x88.98 y-51.398n165 x89.085 y-52.081n170 x89.111 y-52.766n175 x89.095 y-53.095n180 x30.906n185 x30.971 y-53.637n190 x31.121 y-54.303n195 x31.352 y-54.962n200 x31.808 y-56.094n205 x88.191n210 x87.486 y-58.011n215 x87.125 y-59.093n220 x32.874n225 x33.196 y-60.133n230 x33.738 y-62.092n235 x86.26n240 x85.792 y-64.08n245 x85.585 y-65.091n250 x34.413n255 x34.594 y-66.08n260 x34.904 y-68.09n265 x85.094n270 x84.862 y-70.12n275 x84.78 y-71.089n280 x35.218n285 x35.281 y-72.056n290 x35.357 y-74.088n295 x84.641n300 x84.645 y-76.131n305 x84.674 y-77.087n310 x35.323n315 x35.275 y-78.057n320 x35.115 y-80.086n325 x84.882n330 x85.122 y-82.115n335 x85.265 y-83.085n340 x34.733n345 x34.565 y-84.086n350 x34.17 y-86.084n355 x85.828n360 x86.302 y-88.07n365 x86.576 y-89.083n370 x33.423n375 x33.112 y-90.144n380 x32.481 y-92.082n385 x87.518n390 x88.227 y-93.998n395 x88.648 y-95.038n400 x88.666 y-95.081n405 x31.334n410 x31.228 y-95.361n415 x31.037 y-96.026n420 x30.924 y-96.704n425 x30.889 y-97.39n430 x30.934 y-98.08n435 x89.066n440 x88.944 y-98.755n445 x88.743 y-99.417n450 x88.469 y-100.047n455 x88.124 y-100.644n460 x87.809 y-101.079n465 x32.19n470 x32.487 y-101.425n475 x32.748 y-101.694n480 x34.003 y-102.918n485 x35.307 y-104.078n490 x84.693n495 x83.343 y-105.172n500 x81.937 y-106.209n505 x80.648 y-107.077n510 x39.352n515 x40.346 y-107.696n520 x41.863 y-108.561n525 x43.418 y-109.355n530 x45.002 y-110.076n535 x74.998n540 x73.375 y-110.726n545 x71.73 y-111.3n550 x70.061 y-111.797n555 x68.363 y-112.22n560 x66.658 y-112.562n565 x64.934 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