数控编程课程设计.doc

数控编程课程设计专用纸 机制专业0706班 马飞第一章 设计任务书1.1课程设计概述 数控编程课程设计实训是机械设计制造及自动化专业的必修课程之一，它可以提高学生的动手能力，丰富学生的理论知识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。通过数控编程课程设计实训的学习，要求学生能够独立设计箱体和型腔壳体类零件，能独立完成零件的实体造型，绘制工程图，并能够合理的选择卡具和加工设备，分析加工工艺，独立完成数控编程，生成NC代码，最终完成零件的加工。本课程设计不仅提高了学生的设计能力，绘图能力，编程能力，还可以锻炼其机床操作能力，对今后的工作和学习打下坚实的基础。1.2 设计目的通过本次课程设计，了解并掌握利用pro/E软件对零件进行结构设计能力，计算机绘图能力及掌握计算机辅助制造过程和方法，培养自动编程的技能。掌握数控机床进行机械加工的基本方法，巩固数控加工编程的相关知识，将理论知识与实际工作结合起来，并最终达到能够独立从事数控加工程序编制的工作能力。1.3 设计任务根据本任务书提供的零件图及相关技术要求，用pro/E软件完成零件设计，工程图绘制，零件工艺分析，加工工序卡的编制，用pro/E或MasterCAM软件进行数控加工程序的编制，最后用华中HNC-21M数控机床加工出所设计工件。课程设计题目不限，但内容需满足设计要求。1.4 设计要求1)绘制零件图了解该零件在部件或总成中的位置和功用，以及部件或总成对该零件提出的技术要求；找出其主要技术要求和技术关键，并在下面拟定工艺规程时予以考虑；对所加工的零件进行结构工艺性分析，分析其结构特点；检查所给零件图的完整性和正确性，完成该零件的实体结构设计并按照机械制图标准绘制其零件图。2)编制零件数控加工工艺规程。在对零件进行详细分析的基础上，按照数控加工工艺确定原则，确定整个零件的加工工艺规程，确定毛坯，确定加工的工艺基准；拟定零件的工艺路线，包括确定各加工表面的加工方法、正确划分加工阶段、合理安排加工工序的顺序、选择工装、刀具、量具，并对其加工工艺参数进行确定；确定对刀点和换刀点。3)确定夹具及夹紧方案。对某一道相对复杂的工序，在确定定位装夹方案的基础上，选择一个合适的夹具，完成本工序的加工。该夹具应具有定位可靠，装卸方便、操作安全方便省力、夹紧可靠且适当等特点，适合于数控机床的加工使用。4）确定零件设计原点与加工原点。对将进行数控加工的工序，确定加工零点、换刀方式，确定其编程坐标系，并最终通过绘制数控加工编程坐标系的方式予以明确。标识对刀点和换刀点。5）编制零件加工工艺并编制数控加工程序。参照数控加工编程坐标系图，按照数控加工工艺规程，采用自动编程方式对该工序进行数控程序的编制，生成NC代码，并在数控仿真软件上进行调试。6）现场加工。将已经调试好的零件加工程序导入数控机床，安装好所需刀具，夹紧工件，对刀找到编程原点，进行数控加工。7）编写课程设计说明书。设计说明书需打印：正文：宋体五号，单倍行距；页眉：宋体小五号，内容包括 班级 姓名 数控编程课程设计说明书字样；设计结果包括：设计任务书，设计思路，设计步骤，设计过程的说明和阶段结果，并附有零件实体模型图，工程图，工艺分析方案，刀具和夹具选择方案，现场加工结果。第二章 实体建模2.1 绘制零件图利用Pro/E软件进行零件绘图，其步骤如下： 、利用拉伸工具，选择Top平面作为基准平面，绘出100mm100mm的矩形，并进行实体拉伸20mm形成方形体积块，如下图2.1所示：图2.1、以方形体积块上表面作为基准平面，利用绘制出如图2.2的槽，然后用去除材料工具向下10mm，即得到下图，如图2.3：图2.2 图2.3、使用先前平面作为基准平面，采用孔工具做212的通孔，如图2.4:如图2.4；、利用拉伸工具以上表面作为基准平面，绘制梯形凸台，然后向上拉伸5mm，即得到下图，如图2.5所示：图2.5第三章 加工工艺3.1 加工工艺制定工艺路线时，必须充分考虑采用确保产品质量，并以最经济的办法达到所要求的生产纲领的必要措施，即应该作到：技术上先进、经济上合理，并有良好、安全的劳动条件。拟定工艺路线的一般原则如下。1）先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”。2）划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。3）对于孔的加工，应先用中心钻钻出定位孔，接着用钻头进行啄式加工，这样就可以保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。数控加工工序卡片零 件 名 称零件材料夹 具使用设备班 级姓 名日 期笑脸模型硬 铝虎 钳华中铣床机制0706马飞12.21工步号工步内容所选加工方式刀具号刀具规格及名称（mm）主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）被吃刀量（mm）1铣平面平面铣削1面铣刀 60159212741mm2加工阶梯面挖 槽2端面刀 20334416052mm3加工曲型槽挖 槽3端面刀 611155351mm4钻6定位孔打定位孔4中心钻 6160019202mm5钻6的通孔啄式钻孔5钻 头 6160019202mm6扩12的通孔啄式钻孔6钻 头 127168802mm3.2 加工毛胚的选择一般地，选择毛胚要考虑几个方面A.材料的工艺B.毛胚尺度工艺性能C.零件生产纲要。根据零件图及加工要求选择硬铝100mm100mm25 mm。3.3 加工机床的选择（1）数控机床主要的规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应，做到设备的合理使用。（3）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。 （4）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛呸余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。 （5）装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难以程度和数控加工的可靠性。 此处选择数控机床为华中数控HNC-21M3.4确定夹具及夹紧方案本零件包含有212的通孔，加工时需要使用虎钳进行装夹。3.5 确定零件设计原点与加工原点该零件的原点在几何中心上，工件坐标为（0，0，25），加工原点为（50，50，26），为工件设定1mm的上表面加工余量。3.6 加工刀具的选择刀具的选则是数控加工的重要工艺内容之一，不仅要精度高，刚度高，耐用度高，要求尺寸稳定，安装方便，这就要求采用新型优质材料制造数控加工工具，并优选刀具参数。选刀具时，要使用道具的尺寸与被加工表面尺寸和形状相适应。生产过程中，平面零件周边轮加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选择硬质合金刀片铣刀；加工凸台或凹槽选择高速立铣刀。本零件刀具选择如图3.1所示：图3.13.7 工艺参数计算计算公式：主轴转速N= 1000VC/D 进给速度Vf1=fZNZ其中VC为切削速度 ，D为刀具直径 ，fZ为刀具每齿进给率，N为主轴转数，Z为齿数。零件加工参数具体计算见附件三。第四章 加工仿真利用PRO/E绘好零件图后，将零件图“保存副本”输入名称和文件类型选择“IGES”格式确定生成“IGES”格式文件，然后用Mastercam打开并设置加工原点及毛胚。如图4.1图4.1工序一 铣平面 首先利用直径为60mm长度120mm的面铣刀进行平面的铣削 (平面铣削)。刀具工艺参数设置如图 4.2（进刀退刀）图4.2进刀退刀：沿坐标轴的 x、y方向直接进行进刀、退刀。工序二 挖槽 利用直径20mm长度120mm的平铣刀对实体进行边界在加工，工艺参数设置如图4.3图4.3一般挖槽：加工路线：如图4.4图4.4工序三 挖槽 利用直径6mm长度120mm的平铣刀进行铣削，工艺参数设置如图4.5图4.5一般挖槽：实体进行加工加工路线：如图4.6图4.6工序四 钻定位孔 利用直径6mm长度120mm的中心钻钻定位孔，刀具工艺参数设置如图4.7图4.7工序五 钻孔 利用直径6mm长度120mm的钻头钻6的通孔，刀具工艺参数设置如图4.8图4.8工序六 扩孔 利用直径12mm长度120mm的钻头将6的通孔扩成12的通孔，刀具工艺参数设置如图4.9图4.9加工工序总图加工刀轨总图根据华中后处理，生成NC文件为002.Nc。3.仿真（1）使用斯沃软件的机床HNC-21M，卡具为平口虎钳，毛坯刀具放置按照工序卡安排，使用002.Nc进行加工。（2）确定零件设计原点与加工原点对刀使用基准芯棒，对XY，试切Z轴，确定加工坐标系原点G54。原则与MASTER CAM原点设置一致。（3）关闭舱门，进行自动加工。（4）加工结果如图。第五章 设计总结经过一周的设计和操作，成功地完成了数控铣削零件的编程与加工，加工的零件各部分尺寸精度和表面质量均达到零件图样的技术要求。整个设计工艺方案选择合理，程序编制正确，加工过程中严格按照操作规程，没有出现撞刀或运动干涉的现象。通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的特点和数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算等有了进一步的认识。另外我学会了利用Pro/E、自动编程软件MasterCAM对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床传输加工等技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中自己通过不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。通过本设计的实践，真切体会到理论必须和生产实践相结合。教材中所学到的许多内容在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调试、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对自己和我的专业更加充满信心。第六章 参考文献1.使用数控加工技术.使用数控加工技术.北京.兵器工业出版社，19952.张宝林主编.数控技术.北京.机械工业出版社，19973.鞠全勇主编.数空技术.成都.成都科技大学出版社，19974.华中科技公司. HNC-21M操作和编程用户手册.19975.李福生主编.使用数控机床技术手册.北京.北京出版社，19996.北京第一机床厂职业技术协会编.北京.机械工业出版社，19997.王贵明主编.数控实用技术.北京.机械工业出版社，2000第七章 感想通过本设计的实践，我真切体会到理论与生产实践相结合。教材中学到许多知识在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调整、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对我自己和我所学的专业更加充满了信心。经过精心的准备，我的课程设计终于完成了，一个周的忙碌让我收获了很多，让我学到了很多。我学会了如何与同学、老师沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。第八章 附件附件一 工程图附件二 加工NC代码19%0000N100G0G40G54G49G80G90(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 60.)M6T1N102G0G90X-116.Y-37.998S636M3N104Z50.N106Z35.N108G1Z25.F127.2N110X86.F254.4N112G3Y0.R18.999N114G1X-86.N116G2Y37.998R18.999N118G1X116.N120G0Z50.N122M5N124M01(TOOL - 2 DIA. OFF. - 2 LEN. - 2 DIA. - 20.)N126T2M6N128G0G90G54X-53.458Y-52.11S1909M3N130G43H2Z50.N132Z36.N134G1Z20.F382.N136X50.424F764.N138Y-37.751N140X-53.458N142Y-23.392N144X50.424N146Y-9.033N148X-53.458N150Y5.325N152X50.424N154Y19.684N156X-53.458N158Y34.043N160X-22.623N162X-30.913Y48.402N164X-53.458N166X-28.156Y43.626N168X-18.773Y27.375N170G3X-5.566Y19.75R15.25N172G1X5.566N174G3X18.773Y27.375R15.25N176G1X22.623Y34.043N178X50.424N180Y48.402N182X30.913N184G0Z50.N186X-53.708Y48.652N188Z36.N190G1Z20.F382.N192Y-52.36F764.N194X50.674N196Y48.652N198X30.769N200X18.557Y27.5N202G2X5.566Y20.R15.N204G1X-5.566N206G2X-18.557Y27.5R15.N208G1X-30.769Y48.652N210X-53.708N212G0Z50.N214M5N216M01(TOOL - 3 DIA. OFF. - 3 LEN. - 3 DIA. - 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