数控编程及仿真加工.doc

数控编程及加工系 别： 专 业： 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 摘 要本设计包括了数控编程技术及计算机辅助软件的装配加工，计算机辅助软件的产生与应用对数控技术的发展起到了很大的推动作用。 本设计中分别用了两个装配体说明了数控编程技术。车削编程加工为螺纹联接的两轴件，加工面有圆弧面，沟槽、锥面、螺纹面等，该配合件属于一般复杂零件，故采用手工编程最好。 铣削编程加工项目为组装体中一典型零件，加工面有孔，U形槽，腔槽及曲面，加工难度较大，在此利用计算机辅助软件自动编制程序。 设计基本步骤为：绘制零件图，利用计算机辅助软件构件零件模型，并进行装配检验零件。确定加工工艺，编制式自动编制程序，输入仿真系统加工出零件。记录操作，完成设计。关健词：数控编程 装配 仿真加工AbstractThe design includes the NC programming technology and computer-aided software assembly processing, computer-aided software creation and application of CNC technology has played a significant role in promoting.This design were two assembly illustrated NC programming technology, turning programming processing thread linking the two-axle parts, processing surface has circular grooves, cone, thread noodles, which tie in with the pieces Parts of a general complex, so the best use of manual programming.Milling processing programming examples for a typical assembly body parts, the processing side there are holes, U-shaped slot, slot and cavity surface, processing more difficult, in this use of computer-aided software automatically programmed. Design of the basic steps are:Drawing parts drawing, using computer-aided software, component parts, models and test parts for assembly. Determine the processing technology, the preparation of automatic production process simulation system for the importation of spare parts processing. Records of operation, complete the design. Key words: NC programming assembly simulation processing前 言制造业是国民经济和国防建设的基础性产业，先进制造技术是振兴传统制造业的技术支撑和发展趋势，是直接创造社会财富的主要手段，谁先掌握先进制造技术谁就能占领市场。、劳动强度大和质量难以保证的生产特点，用传统加工设备制造方法很难适应这种柔性化很高的加工要求。因此，数控机床加工应运而生。采用数控技术控制的机床，即装备了数控系统放入机床，称之为数字控制机床，简称数控机床。无论是普通加工还是数控加工，是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所要加工的零件进行工艺过程分析，拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的道具和切削用量，、高效和经济地利用数控机床中极为重要。数控加工工艺及编程是随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，是人们大量数控加工时间的经验总结。目 录第1章 数控车削工艺与编程 11.1 零件图1 1.2 零件的三维模型构建1 1.2.1 零件1的三维模型构建1 1.2.2 零件2的三维模型构建2 1.2.3零件模型的检验4 1.3 零件1的工艺分析与编程4 1.3.1零件图的工艺分析4 1.3.2 确定零件的装夹方案5 1.3.3选择刀具及切削用量5 1.3.4数控加工刀具卡5 1.3.5数控加工工序卡 61.3.6数控加工程序卡 61.4 零件2的工艺分析与编程91.4.1零件图的工艺分析91.4.2 确定零件的装夹方案101.4.3选择刀具及切削用量101.4.4数控加工刀具卡111.4.5数控加工工序卡 111.4.6数控加工程序卡121.5数控加工 161.5.1数控加工的主要操作步骤161.5.2数控加工注意事项19第2章 数控铣削工艺与编程202.1实体说明 202.2零件的结构分析212.3 零件的工艺分析与编程 222.3.1零件的结构及技术要求分析222.3.2择刀具及切削用量222.3.6数控加工工序卡 242.4计算机辅助编程步骤2525数控仿真加工主要步骤27 2.6数控加工注意事项28结论29参考文献30 第一章 数控车削编程与仿真加工1.1 零件图题目要求:用数控车床完成如上图所示的零件的加工。此零件为配合件，件1和件2相配，零件材料为45钢，件1的毛坯为：35mm70mm，件2的毛坯为:50mm105mm，按图样要求设定工件坐标系，制定正确的工艺方案，选择合理的刀具和切削工艺参数，编制数控加工程序。1.2 零件的三维模型构建1.2.1 零件1的三维模型构建(1)在UGNX4.0界面下，选择“建模”工具，选择“圆柱体”命令，生成如图11所示实体：1-1图(2)选、，生成如图12的实体1-2图(3)建立基准平面、生成如下图13所示实体：1-3图(4)选择工具菜单中“倒角”命令，生成如图14的实体：1-4图(5)在“插入”下拉菜单下选择“螺纹”命令，生成螺纹，如下图15所示：1-5图1.2.2 零件2的三维模型构建(1)在UGNX4.0界面下，选择“草绘”工具，绘制出零件的平面图的上半部分，如下图16所示： 1-6图(2)选择“旋转”命令，生成实体，如图17所示：1-7图(3)选择、，如图18所示：1-8图(4)选择“倒角”命令，倒出C2的倒角，如图19所示：1-9图(5)在“插入”下拉菜单下选择、如下图110所示：1-10图1.2.3 零件模型的检验在UGNX4.0界面下，选择“组件”项目，分别导入零件1和零件2的三维造型进行装配，如下图111所示：1-11图1.3 零件1的工艺分析与编程1.3.1零件图的工艺分析根据对零件1的毛坯的分析，需要夹装2次才可以完成零件的加工。先加工右端。(1)夹装左端加工右端时：先车出端面，并以此端面的中心为原点建立工件的坐标系。为必免因使用刀具形状尺寸在切圆球时发生干涉产生过切现象，车削该零件时可先车到圆球中心处，即自原点起55mm处。、。(2)夹持右端加工左端时：先车端面保证总长度，并以此端面的中心为原点建立工件的坐标系。该端零件的加工面主要是圆弧，可用G71粗车出外轮廓，然后用G70精车完成圆球加工。最后倒角。1.3.2 确定零件的装夹方案加工右端时：从右至左粗加工各面至55mm处。再精加工各面至55mm处。最后加工螺纹。加工左端时：从右至左粗加工各面至15mm处，从右至左精加工各面至15mm处,再加工倒角。1.3.3 选择刀具及切削用量(1)刀具选择刀号刀具类型加工内容T01外圆刀粗、精外圆加工T02切断刀车槽、车断T03螺纹刀螺纹加工(2)切削用量选择加工内容转速S r/min进给量F mm/r车端面车槽车端面1.3.4 数控加工刀具卡产品名称代号零件名称件1零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T010195硬质合金外圆刀1粗、精车外圆右偏刀2T02023T0303编制陈银川审核批准共1页第1页1.3.5数控加工工序卡单位河南理工大学高职学院产品名称或代号零件名称零件图号件1工序简图车间使用设备数控实验室FANUCOi南京车床工艺序号程序编号O0650 O0651夹具名称夹具编号三爪自动定心卡盘工步号工步作业内容加工面刀具号刀补量主轴转速进给速度背吃刀量备注01车端面T0101600r/min0.2mm/r第一次装夹02车槽T0202600r/min0.2mm/r03粗车外圆T0101600r/min0.15mm/r04精车外圆T01011000r/min0.07mm/r0506第二次装夹070809编制审核批准年月日共 1 页第页1.3.6 数控加工程序卡第一次装夹程序号O0650编制 陈银川日期 2008-12-19序号内容备注N0010G99G97G40G21;N0020T0202车槽N0030M03S600N0040G00X38.0Z-32.0N0050G01X15.0N0060G04X1.0N0070G01X38.0N0080G00X150.0Z150.0N0090M05粗车循环N0240G00X150.0Z150.0N0250M05N0260M00N0270T0101N0280M03S1000N0290G00X32.0Z3.0N0300G70P10Q20精车循环N0310G00X150.0Z150.0N0320M05N0330M00N0340T0303N0350M03S400N0360G00X27.0Z3.0N0370G92X23.2Z-30.0F1.5车螺纹N0380X22.6N0390X22.2N0400X22.05N0410X22.05N0420G00X150.0Z150.0N0430M30调头车端面保证总长度第二次装夹程序号O0651编制 陈银川备注N0010G99G97G40G21N0020T0101N0030M03S600N0040G00X38.0Z3.0N0050G71U2.0R1.0粗车循环N0060G71P10Q20U0.5W0.25F0.2N0070N10G42G00X0N0080G01Z0F0.07N0090G03X30.0Z-15.0R15.0N0100N20G40G01X32.0N0110G00X150.0Z150.0N0120M05N0130M00N0140T0101N0150M03S1000N0160G00X32.0Z3.0N0170G70P10Q20精车循环N0180G00X150.0Z150.0N0190G00X30.0Z-38.0倒角N0200G01X21.0N0210X24.0W-1.0N0220G00X150.0N0230Z150.0N0240M301.4 零件2的工艺分析与编程1.4.1 零件图的工艺分析根据对零件2零件图及毛坯分析，结合仿真软件该零件需装夹3次完成加工。(1)装夹右端加工左端时：先车出端面，并以此端面的中心为原点建立工件的坐标系。该端零件的加工面有外圆、 (2)调头装夹左端加工右端时：先车出端面，保证总长度，并以此端面的中心为原点建立工件的坐标系。该端零件的加工面有外圆，首先采用G71的方式粗车出外圆的各段至52mm处，再采用G70的方式精加工外圆各部分至52mm 处。(3) 再次掉头夹装左端加工右端时,先钻20孔。(4)找正、，最后加工内螺纹。注意：在退刀时，先从Z向进刀退刀，再从X向退刀，以免刀具撞上工件。1.4.2 确定零件的装夹方案(1)装夹右端加工左端时：粗加工外圆各部分轮廓至52mm处；精加工外圆各部分轮廓至52mm处；依次车340.05的槽。(2)调头装夹左端加工右端时：粗加工外圆各部分轮廓至52mm处；精加工外圆各部分轮廓至52mm处。(3)再次掉头夹装左端加工右端时：先钻20孔。再采用G71的方式粗加工内孔圆至34mm处，然后采用G70的方式精加工内孔圆至34mm处，接着用内切槽刀切退刀槽，最后加工内螺纹。1.4.3 选择刀具及切削用量(1)选择刀具刀号刀具类型加工内容T01外圆刀粗、精车左端外圆T02切断刀切宽4mm槽T03T04T05T06T07(2)确定切削用量加工内容转速S r/min进给量F mm/r车端面60002粗车外圆60002精车外圆1000007车槽60002钻孔粗车内孔精车内孔车内孔退刀槽车内螺纹1.4.4 数控加工刀具卡产品名称代号零件名称2零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T010195硬质合金外圆车刀1粗、精加工左端外圆右偏刀2T0202切断刀1切槽、切断3T030395硬质合金外圆车刀1粗、精加工右端外圆右偏刀4T0404麻花钻1钻20孔5T0505内孔车刀1粗、精加工内孔盲孔刀6T0606内槽切刀1切内孔退刀槽7T070760内螺纹车刀1加工内螺纹编制陈银川审核批准共1页第1页1.4.5 数控加工工艺卡单位名称河南理工高职学院产品名称零件名称零件图号2工序号程序编号夹具名称适用设备车间O0652O0653O0654三爪自动定心卡盘FANUCOi南京车床数控实验室工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度背吃刀量备注01车端面T0101600r/min0.2mm/r第一次装夹02粗车外圆T0101600r/min0.2mm/r03精车外圆T01011000r/min0.07mm/r04切槽T0202600r/min0.2mm/r05车端面T0303600r/min0.2mm/r调头装夹060708钻孔T04300r/min0.2mm/r第三次装夹09粗车内孔T0505400r/min0.15mm/r10精车内孔T0505800r/min0.05mm/r11切退刀槽T0606400r/min0.15mm/r12车内螺纹T0707300r/min1.5mm/r编制审核批准年月日共页第页1.4.6 数控加工程序卡第一次装夹程序号O0652编制 陈银川备注N0010G99G97G40G21;N0020T0101;N0030M03S600;N0040G00X53.0Z3.0;N0050G71U2.0R1.0;N0060G71P10Q20U0.5W0.25F0.15;N0070N10G42G00X33.992;N0080G01Z0F0.07;N0090Z-10.0;N0100G02X45.992W-6.0R6.0;N0110N20G40G01Z-52.0;N0120G00X150.0Z150.0;N0130M05;N0140M00;N0150T0101;N0160M03S1000;N0170G00X50.0Z3.0;N0180G70P10Q20;N0190G00X150.0Z150.0;N0200M05;N0210M00;N0220T0202;N0230G00X50.0Z-26.0;N0240G01X40.0;N0250G04X1.0;N0260G01X50.0;N0340G01X50.0;N0350G00X150.0Z150.0;N0360M30;第二次装夹程序号O0653编制 陈银川备注N0010O0652;N0020G99G97G40G21;N0030T0303;N0040M03S600;N0050G00X53.0Z3.0;N0060G71U2.0R1.0;N0070G71P10Q20U0.5W0.25F0.15;N0080N10G42G00X0;N0090G01Z0F0.07;N0100G03X26.0Z-13.0R13.0;N0110G01X35.9875W-15.0;N0120W-20.0;N0130X43.992;N0140X45.992W-2.0;N0150N20G40X50.0;N0160G00X150.0Z150.0;N0170M05;N0180M00;N0190T0303;N0200M03S1000;N0210G00X50.0Z3.0;N0220G70P10Q20;N0230G00X150.0Z150.0;N0240M30;第三次装夹程序号O0654编制 陈银川备注N0010O0653;N0020G99G97G40G21;N0030T0505;N0040M03S500;N0050G00X18.0Z3.0;N0060G71U1.5R1.0;N0070G71P10Q20U0.4W0.2F0.1;N0080N10G41G00X24.0;N0090G01Z0F0.05;N0100X22.0Z-2.0;N0110Z-36.0;N0120N20G40X19.0;N0130G00X150.0Z150.0;N0140M05;N0150M03;N0160T0505;N0170M03S800;N0180G00X19.0Z3.0;N0190G70P10Q20;N0200G00X150.0Z150.0;N0210M05;N0220M00;N0230T0606;N0240M03S400;N0250G00X19.0;N0260Z-34.0;N0270G01X25.0;N0280G04X1.0;N0290G01X19.0;N0300G00Z150.0;N0310X150.0;N0320M05;N0330M00;N0340T0707;N0350M03S400;N0360G00X19.0Z3.0;N0370G92X22.8Z-32.0F1.5;N0380X23.4;N0390X23.8;N0400X24.0;N0410X24.0;N0420G00X150.0Z150.0;N0430M30;1.5 数控加工1.5.1 数控加工的主要操作步骤(1)零件1的主要操作步骤夹装左端加工右端时：平端面：三爪卡盘卡毛坯的右端，在MDI方式下，用95右偏刀加工端面；外表面加工：在自动操作的方式下，用95右偏刀从左至右进行加工；螺纹加工：右偏刀从左至右进行加工。(2)零件2的主要操作步骤夹装右端加工左端时：平端面：三爪卡盘卡毛坯的右端，在MDI方式下，用95右偏刀加工端面；外表面加工：在自动操作方式下，用95右偏刀从左至右进行加工至52mm处；切槽：在自动操作方式下，用外切槽刀加工。将工件调头夹装时：平端面：三爪卡盘卡毛坯的右端，在MDI方式下，用95右偏刀加工端面；外表面加工：在自动操作方式下，用95右偏刀进行外表面轮廓加工至52mm处。(3)再次调头装夹时：钻沉孔：在MDI方式下，用20mm钻头钻深36mm沉孔；内表面加工：在自动操作方式下，用内孔车刀进行内表面加工；切退刀槽：在自动操作方式下，用内车槽刀进行加工；螺纹加工：自动操作方式下，用60内螺纹刀进行内螺纹加工。(3)加工实体如下图所示：零件1零件1的仿真加工实体步骤：第一次装夹即加工左端：对刀 编制程序 车槽 车右端外圆车螺纹 调头完整圆球检查尺寸 加工完成零件2的仿真加工实体步骤：第一次装夹加工 第二次装夹加工钻20孔 剖视图检查尺寸 完成加工1.5.2 数控加工注意事项加工较大圆弧时，刀具在保证强度的前提下应尽量选择尖刀，以防止发生过切现象；加工螺纹时，根据经验一般把大径尺寸减去0.1倍螺距，因为金属在切削中会因挤压产生变形，造成螺纹大径变大；加工内孔时，退刀时应先退Z向再退X向；装夹已加工面时要用铜皮裹着，防止夹伤已加工面。第2章 实体装配与数控加工2.1实体说明：该装配图是技能大赛实体装配图，共有六个零件组成如下所示：图片全部都是用UG软件制作出来，然后在装配到一块，在此我们只选取其中的一个零件（二）采用UG软件的造型和自动生成的程序进行加工，实验证明UG软件自动生成的程序完全可以用在真实的数控加工中心中完成加工。零件一模型 零件二模型 零件三模型 零件四模型 零件五模型 零件六模型 装配图 2.2零件的结构分析零件二为装配体中一具有代表性工件。零件上有四个均布孔、两个槽，一个圆槽，槽中有一圆孔，还有一个曲面。可以在UGNX4.0中构建出装配体的三维模型，从而突出零件特征便于分析加工，利用UGNX4.0自动编程功能导出程序，然后输入数控仿真软件加工出该零件。零件图 零件二2.3 零件二的工艺分析与编程2.3.1 零件的结构及技术要求分析从零件图上可以看出，该零件有孔，U形槽，腔槽，及曲面，再看标题栏，比例为1：1，材料为45#钢，尺寸上有带公差的是重要尺寸，加工时需重点加工。该零件的曲面特征比较难加工，我们采用（UGNX4.0）自动编程功能辅助编程。2.3.2刀具选择及切削用量确定(1)刀具的选择刀号刀具类型加工内容T01立铣刀铣直径70孔T05钻头5个底孔T06球头刀铣曲面(2)切削用量的选择在数控铣床加工过程中的切削用量的大小，可根据类比、手册及实际工作经验来确定。主轴转速： n=1002000 r/min进给量： f=501500mm/min加工内容转速进给量铣直径70孔S1500r.min-1F150mm.min-1精加工底面S1500r.min-1F100mm.min-1精铣直径70孔壁S1500r.min-1F100mm.min-1粗铣曲面S200r.min-1F150mm.min-1精铣曲面S800r.min-1F60mm.min-1(3)刀具卡产品名称代号零件名称1零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注01T1D110X70mm1铣直径70孔02T2D210X70mm1精加工底面030405T5D510X70mm1底孔06T6D63X80mm铣曲面先用10平刀粗加工，再用3精加工编制审核批准共页第页2.3.3 数控加工工序卡单位河南理工大学高职学院产品名称或代号零件名称零件图号件二工序简图车间使用设备数控实验室工艺序号程序编号O0656夹具名称夹具编号三爪自动定心卡盘工步号工步作业内容加工面刀具号刀补量主轴转速进给速度背吃刀量备注01钻均布孔T01D1S500r.min-1F100min-102粗铣曲面T02D1S400r.min-1F200min-103粗铣U形槽T03D1S500r.min-1F150min-10405060708精铣腔槽T04D2S1500r.min-1F100min-1编制审核批准年 月 日共 页第页2.4计算机辅助编程步骤(1)打开模型文件，从工具栏中选择【起始】【加工】命令，进入UG NX CAM模块。选择加工环境，点【初始化】命令进入相应的加工环境。如下图所示(2)单击工具栏中的【创建程序】命令，会弹出如下图所示对话框，选择类型和父级组，设置名称后单击【确定】按钮，就会在NC-PROGRAM父节点下创建一个程序节点。(3)单击工具栏中的【创建刀具】命令，选择刀具类型、设置刀具名称，点击【确定】按钮弹出如下图所示对话框，进行刀具参数设置。(4)单击工具栏中的【创建几何体】命令，选择相应类型点击【应用】弹出如下所示对话框，可以对加工工件，毛坯件进行选择和设置。(5)点击工具栏中的【创建加工方法】命令进入如下图所示对话框，加工方法主要定义切削的方法，如：粗加工、精加工、半径加工。(6)点击工具栏中的【创建操作】命令，选择类型和子类型、程序、几何体、刀具和加工方法点击应用进入如下图所示对话框。在该对话框中可以定义走刀方式等参数。(7)使用UGNXCAM功能加工该零件步骤如下图所示； 钻均布孔 铣曲面铣U形槽 铣70腔槽钻20底孔25数控仿真加工主要步骤钻均布孔铣曲面铣直径为70的腔槽 铣U形槽钻直径为20的圆孔2.5数控加工注意事项在本题中，粗、精加工使