数控专业毕业论文2

毕毕业业设设计计说说明明书书 论论文文 论文题目 端盖类零件的建模与仿真加工论文题目 端盖类零件的建模与仿真加工 系 部 机电工程系 专 业 数控技术 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 2016 年 4 月 8 日 摘 要 数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益 显示了其 在国家基础工业现代化中的战略性作用 并已成为传统机械制造工业提升改造 和实现自动化 柔性化 集成化生产的重要手段和标志 数控技术及数控机床 的广泛应用 给机械制造业的产业结构 产品种类和档次以及生产方式都带来 了革命性的变化 本次毕业设计是端盖零件基于 MacterCAM 的的建模与编程加工 该零件 的尺寸精度 形状精度以及位置精度的要求都很高 因此在安排工艺过程时 就需要把各主要表面的粗精加工工序分开 逐步减少加工余量 切削力及内应 力的作用 并修正加工后的变形 才能达到零件的技术要求 文中介绍了数控 加工的特点 加工工艺分析以及数控编程的一般步骤 设计中先用 AutoCAD 完 成零件的平面视图 再用 MasterCAM 软件完成零件的三维造型及加工路径设计 最后再用 MasterCAM 实现零件的加工仿真 关键词关键词 数控加工 尺寸 加工工序 ABSTRACT Numerical control technology and CNC machine tools in today s machine building industry an important position and great benefits shows its strategic role in the modernization of national industries and has become a traditional machinery manufacturing industry transformation and automation flexibility and integration of important means of production and logo The wide application of numerical control technology and CNC machine tools machinery manufacturing industry structure product categories and grades as well as changes in production are revolutionized The graduation is the end cover parts based on MacterCAM model and the programming process the part accuracy of size shape and location accuracy requirements are very high so when scheduling process you need to separate the main surface rough and finish machining operations Gradually reduce allowances cutting forces and the role of internal stress and deformation of the amendment process in order to achieve the technical requirements of the parts CNC machining is introduced in this paper features machining technology and NC programming procedure design using AutoCAD to complete part of the plane in the view then use the MasterCAM software design of three dimensional modeling and path parts and finally with MasterCAM parts machining simulation Keywords CNC machining dimensions processing 目 录 摘 要 绪 论 1 第 1 章 零件的造型 4 1 1 新建文件 4 1 2 绘制中间层外轮廓 4 1 3 构建中间层实体 4 1 4 绘制下层图形 5 1 5 绘制下层实体 7 1 6 绘制上层图形 9 1 7 绘制上层实体 11 第 2 章 零件的工艺分析 18 2 1 几何要素分析 18 2 2 精度分析 18 2 3 毛坯 18 2 4 基准的选择 18 2 4 1 粗基准的选择 19 2 4 2 精基准的选择 19 2 5 工艺方案的拟订 20 第 3 章 数控加工过程及注意事项 22 3 1 零件加工前的准备工作 22 3 1 1 零件几何模型的构建 22 3 2 机床加工注意事项 23 3 3 工件加工过程 23 3 3 1 工件装夹 23 3 3 2 工件对刀 24 3 3 3 工件加工 24 第 4 章 基于 MasterCAM 软件的编程加工 25 4 1 设定工件毛坯 25 4 2 工件的加工路径 25 总 结 40 致 谢 41 参考文献 42 附录 43 绪 论 随着科技的发展和计算机技术的普及 制造业中的数控技术的应用也越来 越广泛 数控技术具有自身的显著特点 受到广泛应用的同时也正在发生深刻 的变革 对制造业的现代化生产起到十分关键的作用 虽然我国数控技术发展 较快 在一些先进领域取得了长足的进步 但数控技术在我国发展的时间较短 我国的数控技术水平与国际先进水平相比还存在一定的差距 在发展中还存在 着一定的问题 所以我国的数控技术人才一方面要具有数控基础理论知识 另一方面还要具 有解决实际问题的能力 为此我们更应了解数控技术和其有关的知识 且更应 注重实际应用能力的培养 1 1 数控技术的发展历程与重要性 数控技术的历史是从 1952 年开始的 美国研制出了第一台试验性的数控系 统 标志着数控技术的产生数控系统从产生到现在经历了四个主要的发展阶段 分别是研究开发阶段 推广应用阶段 系统化阶段 高性能集成化阶段 经过 这四个阶段的发展 数控技术逐渐走向成熟 并向新的发展阶段迈进 数控技术的广泛使用为制造业提供了全新的生产制造模式 数控技术是利 用数字信息对机械和工作的活动进行控制的一项技术 现代的数控技术包括传 统的机械制造 计算机和网络通信等技术 具有高效率 高精度和柔性自动化 等显著特点 数控技术是国家工业现代化的关键技术 与国家的战略地位紧密 相连 体现一个国家的综合国力 所以数控技术往往成为衡量一个国家工业现 代化程度的标志 1 2 我国数控技术的发展现状 数控技术在我国发展的时间较短 从上个世纪五十年代末开始发展至今 基本掌握了现代化的数控技术 建立了一批具有我国自身特色的数控研发和生 产的基地 培育了大批专业的数控人才 数控技术产业初具规模 特别是近几 年 我国加大了对数控技术的研发力度 在诸多方面取得突破性进展 如可以 供应集成化和网络化的制造装备 五轴联动技术逐步成熟 进入了世界高速 高精度 精密数控机床的生产国的行列等等 并且拥有自主知识产权 虽然我国数控技术发展较快 在一些先进领域取得了长足的进步 但同时 我们也应该看到 我国的数控技术水平与国际先进水平相比还存在一定的差距 在发展中还存在着一定的问题 首先 我国数控技术的基础薄弱 对于许多先 进的数控信息化技术主要依赖于对国外技术的引进 自主研发和创新能力较弱 缺乏生产高精度 高效率的数控机床的能力 大多采取进口 信息化的应用程 度和水平偏低 其次是数控产品的稳定性和可靠性较低 还不是很成熟 与国 外的数控系统的平均无故障时间相比相差很远 最后 国内的数控技术缺乏创 新能力 虽然拥有众多的数控机床的生产企业 但许多企业的规模有限 信息 化技术的应用程度低 缺乏技术创新的能力 生产出来的产品缺乏市场竞争力 1 3 数控技术的发展趋势 在现代制造系统中 数控技术是关键技术 它集微电子 计算机 信息处 理 自动检测 自动控制等高新技术于一体 具有高精度 高效率 柔性自动 化等特点 对制造业实现柔性自动化 集成化 智能化起着举足轻重的作用 当今世界各国制造业广泛采用数控技术 以提高制造能力和水平 提高对动态 多变市场的适应能力和竞争能力 工业发达国家还将数控技术及数控装备列为 国家的战略物资 不仅大力发展自己的数控技术及其产业 而且在 高精尖 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策 因此大力发展以数控技 术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展 提高综合国力 和国家地位的重要途径 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控 制的技术 其技术范围覆盖很多领域 机械制造技术 信息处理 加工 传输技术 自动控制技术 伺服驱动技术 传感器技术 软件技术等 从目前世界上数控技术发展的趋势来看 其主要研究热点有以下几个方面 高 速 高精度化智能化 开放式 网络化环保化采用五轴联动加工和 复合快速力重视新技术标准 规范的建立 1 4 主要课程 机械制图 公差配合与技术测量基础 金属材料与热处理 机械设计基础 工程力学 液压与气动技术 机床夹具 金属切削原理与刀具 机械制造工艺 学 电工电子基础及操作技能 钳工技能培训数控车床加工技术 数控铣床加 工中心加工技术 电火花加工技术 AutoCAD PRO E 三维造型与设计 UG 三 维设计与数控编程 Mastercam 三维设计与数控编程 数控机床结构与维护 1 5 Mastercam 简介 Mastercam 是美国 CNC Software Inc 公司开发的基于 PC 平台的 CAD CAM 软件 它集二维绘图 三维实体造型 曲面设计 体素拼合 数控编程 刀具 路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身 它具有方便直观的几何造型 Mastercam 提供了设计零件外形所需的理想环境 其强大稳定的造型功能可设 计出复杂的曲线 曲面零件 Mastercam9 0 以上版本还有支持中文环境 而且 价位适中 对广大的中小企业来说是理想的选择 是经济有效的全方位的软件 系统 是工业界及学校广泛采用的 CAD CAM 系统 Mastercam 不但具有强大稳定的造型功能 可设计出复杂的曲线 曲面零 件 而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能 其可靠刀具路径效 验功能使 Mastercam 可模拟零件加工的整个过程 模拟中不但能显示刀具和夹 具 还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉 碰撞情况 真实反映加工过 程中的实际情况 不愧为一优秀的 CAD CAM 软件 同时 Mastercam 对系统运 行环境要求较低 使用户无论是在造型设计 CNC 铣床 CNC 车床或 CNC 线 切割等加工操作中 都能获得最佳效果 Mastercam 软件已被广泛的应用于通用 机械 航空 船舶 军工等行业的设计与 NC 加工 从 80 年代末起 我国就引 进了这一款著名的 CAD CAM 软件 为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献 第 1 章 零件的造型 1 1 新建文件 单击 Main Menu 主菜单 File 文件 New 新建 选项 完成构图 参数的初始化 1 2 绘制中间层外轮廓 设定构图平面为 TOP 俯视图 构图视角为 TOP 图层 1 为当前图层 单击主菜单中的 Z 输入 5 单击 Main Menu 主菜单 Create 绘图 Arc 圆形 Circ pt rad 圆心和半径 在 Enter the radius 框内输入 63 再 选择 Origin 坐标原点 为圆心画圆 再单击 MainMenu Create Line Poler 选 圆心为起点再依次输入角度和长度 分别画出 20 70 110 160 20 70 110 160 长 63mm 的线段 如图 1 1 然后单击 Modify Break At inters 分别选择外圆和经过圆心的 8 条线段 最后单击快捷菜单中的删除键 删去多余的线条 如图 1 2 1 1 1 2 1 3 构建中间层实体 设置构图视角为 Isometric 等轴测视 构图平面为 TOP 俯视图 图层 2 为当前图层 单击 Main Menu 主菜单 Solids 实体 Extrude 挤压实体 Chain 串联 单击图 1 2 上的一点 完成外轮廓的串联 单击 Done 执行 选项 显示构建挤压实体的挤压方向 选择正确的挤压方向 向下 单击 Reverse it 改变挤压方向 再单击 Done 执行 选项 弹出如图 1 3 所示的挤 压实体对话框 选中 Extred by specified distance 复选框 在 Distance 挤压距离 输入框内输入 24 然后单击 OK 在绘图区显示构建的矩形实体 如图 1 4 所 示 1 3 1 4 1 4 绘制下层图形 设定图层 设定图层 3 为当前图层 设定图层 2 为不可见 设定构图平面 构图视角 构图深度 设定构图平面为俯视图 构图视角 为俯视图 构图深度为 5 单击 MainMenu Create Arc Circ pt rad 画出圆心在坐标原点的半径分 别是 15 和 20 的圆 再画出圆心距坐标原点 47 5mm 半径为 5 和 15 的两个圆 单击 MainMenu Create Line Horizontal 画出与 R15 的圆相切的直线 单击 快捷按钮 删去多余的线条 构图深度为 10 单击 MainMenu Create Arc Circ pt rad 画出圆心在坐标原点的半径是 15 的圆 如图 1 5 所示 1 5 构图深度为 5 单击 Main Menu Create Rectangle 1point 1 点法 在 One point 框 内输入矩形参数 画出上边距圆心 52mm 长 38 宽 10 和长 50 宽 14 的两个矩形 用同样的方法再画出下边距圆心 52mm 长 60 宽 15 的矩形 单击 Main Menu Xform Mirror Chain 选刚才所画的三个矩形后再点 Done X axis 在弹出的对话框中选 Copy OK 完成对三个矩形的镜像 设定构图平面为前视图 构图视角为前视图 单击 MainMenu Create Line Horizontal 绘制由 R20 的圆心起长为 20mm 水平向右 的线段 再单击 MainMenu Create Line Vertical 绘制由 R20 的圆心起长为 5mm 向下的垂线段 单击 MainMenu Create Line Horizontal 绘制由垂线段 下端起长为 15mm 水平向右的线段 单击 MainMenu Create Arc Endpoints 选择两水平条线的右端点 再选择生成的向左上角凹陷的圆弧为要保留的 如 图 1 6 建好的上层图如图 1 7 所示 1 6 1 7 1 5 绘制下层实体 设定图层 设定图层 4 为当前图层 设定图层 2 为可见 设定构图平面为俯视图 构图视角为等轴侧视 单击 Main Menu Solids Extrude Chain 单击图 1 8 上的一点 完成图 形的的串联 再串连与他相对称的一半图形后单击 Done 执行 选项 显示构 建挤压实体的挤压方向 选择正确的挤压方向 向上 单击 Reverse One 改变 一个挤压方向或 Revers 改变挤压方向 再单击 Done 执行 选项 弹出如图 1 10 所示的挤压实体对话框 选中 Extend by specified distance 复选框 在 Distance 挤压距离 输入框内输入 5 然后单击 OK 在绘图区显示构建的实 体 用同样的方法再构建出如图 1 9 所示图形的实体 1 8 1 9 1 10 1 11 单击 Main Menu Solids Extrude Chain 选两个 10 小圆 完成图形的 的串联 单击 Done 执行 选项 显示构建挤压实体的挤压方向 选择正确的 挤压方向 向下 再单击 Done 选项 弹出与图 1 10 相同的挤压实体对话框 选择 Cut Body 和 Extend through all 两个复选框后单击 OK 选择中间层实体 在绘图区显示挖出的的孔 然后用同样的方法朝上挖出两个 10 的孔 再选中 最外侧两个矩形向下挖去两边多余的材料 此时将图 1 10 对话框中的深度改为 6 单击 Main Menu Solids Revolved Chain 单击图 1 6 中的一点 完成 图形的串选 单击 Done 后选择图形中的垂线 弹出如图 1 12 对话框 选中 Cut Body 复选框 然后单击 OK 选择中间层实体 在绘图区挖出所需的实体 单击 Main Menu Solids Fillet 将 Edges 置为 Y 其余置为 N 选择最小 矩形内的竖棱 单击 Done 弹出如图 1 11 所示的对话框 把 Radius 内的值改 为 3 0 单击 OK 完成对实体的倒角 做好的实体如图 1 13 所示 1 12 1 13 1 6 绘制上层图形 设定图层 设定图层 5 为当前图层 设定图层 2 图层 3 和图层 4 为不可 见 设定构图平面 构图视角 构图深度 设定构图平面为俯视图 构图视角 为俯视图 构图深度为 29 单击 MainMenu Create Next menu Elipse 弹出如图 1 14 所示的椭圆参 数对话框 在 X Axis Radius 输入 25 在 Y Axis Radius 输入 40 单击 OK 后选择坐标原点为椭圆中心点 画出所需的椭圆 1 14 单击 MainMenu Create Arc Circ pt rad 画出圆心距坐标原点 47 5mm 直 径为 15 的两个圆 单击 MainMenu Create Arc Polar Center pt 选坐标原点为圆弧圆心 再依次输入圆弧半径 49 起始角度 55 终止角度 125 画所需的圆弧 用同样 的方法再画出起止角度相同半径为 56 的圆弧 单击 MainMenu Create Arc Endpoints 选则两圆弧的右端点 在生成的 圆弧中选择朝左凹陷的圆弧 同样的方法再选择两圆弧的左端点 生成朝右凹 陷的圆弧 如图 1 15 所示 单击 Main Menu Xform Mirror Chain 选择上 述的四段圆弧后再点 Done X axis 在弹出的对话框中选 Copy OK 完成对四 段圆弧的镜像 如图 1 16 所示 1 15 1 16 单击 MainMenu Create Line Horizontal 绘制贯穿外轮廓距 X 轴 18mm 的两条水平线段 再单击 MainMenu Create Line Vertical 绘制贯穿外轮廓 距 Y 轴 35mm 的两条垂线段和距 Y 轴 58mm 的两条垂线段 单击快捷按钮 删去多余的线条 生成所需图形 如图 1 17 1 17 单击 Main Menu Create Rectangle 1point 1 点法 在 One point 框 内输入图 1 18 的属性 在 Y 轴右侧画出所需的矩形 同理在 One point 框内输 入图 1 19 的属性 在 Y 轴左侧画出所需的矩形 1 18 1 19 设定图层 1 为不可见 单击 MainMenu Create Line Endpoints 将图形中 的所有开口封闭 如图 1 20 所示 1 20 1 7 绘制上层实体绘制上层实体 设定图层 设定图层 6 为当前图层 设定图层 5 为可见 图层 1 2 3 4 均不可见 设定构图平面为俯视图 构图视角为等轴侧视 单击 Main Menu Solids Extrude Chain 单击图 1 20 中椭圆上的一点 完成椭圆的串联 单击 Done 执行 选项 显示构建挤压实体的挤压方向 选 择正确的挤压方向 向下 再单击 Done 执行 选项 弹出与图 1 22 相同的 挤压实体对话框 选中 Extred by specified distance 复选框 在 Distance 挤压距 离 输 入框内输入 11 然后单击 OK 在绘图区显示构建的椭圆实体 如图 1 21 所示 1 21 1 22 单击 Main Menu Solids Extrude Chain 单击图 1 19 中四段圆弧组成的 圆弧台上的一点 完成圆弧台的串联 用同样的方法再串联与它对称的圆弧台 单击 Done 执行 选项 显示构建挤压实体的挤压方向 选择正确的挤压方向 向下 再单击 Done 执行 选项 弹出与图 1 22 相同的挤压实体对话框 选 中 Extred by specified distance 复选框 在 Distance 挤压距离 输入框内输入 6 然后单击 OK 在绘图区显示构建的圆弧台实体 如图 1 23 所示 1 23 设定图层 5 为可见 单击 Main Menu Solids Extrude Chain 单击图 1 20 中最外侧矩形上的 一点 完成圆弧台的串联 用同样的方法再串联与它对称的圆弧 单击 Done 执行 选项 显示构建挤压实体的挤压方向 选择正确的挤压方向 向 上 再单击 Done 选项 弹出与图 1 25 相同的挤压实体对话框 此时选中 Cut Body 和 Extred by specified distance 两个复选框 在 Distance 挤压距离 输入 框内输入 11 然后单击 OK 再单击中间层实体 在绘图区显示切出来的实体 如图 1 24 所示 1 24 1 25 单击 Main Menu Solids Extrude Chain 单击图 1 20 中 T 形线框上的一 点后再单击 End here 完成 T 形线框的串联 用同样的方法再串联与它对称的 T 形线框 单击 Done 执行 选项 显示构建挤压实体的挤压方向 选择正确 的挤压方向 向上 再单击 Done 执行 选项 弹出与图 1 24 相同的挤压实