燕山毕业论文 1.doc

（输入章及标题）说明：毕业设计（论文）模版（理工类函授学生用）燕山大学 毕业设计（论文） 题目；数控技术与数控加工工艺的可靠性优化设计学 院 继续教育学院 年级专业 数控设备维护应用学生姓名 赵云霞指导教师 李增斐专业负责人 答辩日期 III燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 教研室： 学号084118560学生姓名赵云霞专 业班 级高级五班课题题 目数控技术与数控加工工艺的可靠性优化设计来 源主要内容1.数控技术的概念2.数控技术的特点3.数控机床的分类4.数控加工工艺的可靠性优化设计5.数控机床的安全操作规程6.编程示例基本要求熟悉数控机床的分类及特点，了解数控技术的概念和基本知识参考资料1.李冶均等.计算机辅助工艺设计CAPP.成都:成都科技大学出版社,2008. 2.机床数控技术翻译组译.机床数控技术.北京:机械工业出版社,2007. 3.胡 伟等.CAPP系统的设计和执行方案研究.机械工艺师,2008 4.数控加工工艺指南.怀化国营四五七厂设计所.2008. 5.单新朝. 鞋楦仿形数控编程技术的研究及系统开发D浙江大学, 2008.6.李佳.数控机床及应用M.清华大学出版社，2001.周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容数控技术的基本知识了解数控机床的分类及特点学习数控加工工艺的可靠性学习数控机床安全操作规程学习编程指导教师：教研室审批：说明：如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。本任务书一式三份，教务科、教师、学生各执一份。 （输入章及标题）摘 要通过对数控技术知识的的了解及数控加工的特点以及数控加工工艺的决策规则,并对加工工艺创成模型进行了分析,介绍了数控加工工艺创成过程,又分析了基于加工中心的数控加工工艺。最后指出机床加工过程中的误差因素很多,提高机床加工精度有很强的实践性,它和实际生产条件及生产工艺有很大关系。关键词数控 加工 工艺21目 录摘 要I第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 数控技术的概念，分类及特点1第2章 数控加工工艺的可靠性优化设计12.1 数控加工工艺的可靠性优化设计1第3章 数控机床安全操作规程及编程13.1 数控机床安全操作规程及编程1结 论2参考文献3附录14致谢6（输入章及标题）第1章 绪论1.1 课题背景 我国的数控技术飞速发展，越来越多的校园已开始重视。数控技术在以后的领域应用也越来越广泛，在毕业之际写了该毕业论文。1.1.1数控技术的概念，分类及特点1.数控技术的概念 数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令程序通过计算机控制来实现机床的自动加工，完成加工任务的技术。它所控制的通常是机床的位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。 传统的 CNC 系统是一种专用的封闭体系结构的数控系统，即：系统硬件是专用的，各厂家的主板, 伺服电路板专门设计，厂家之间产品无互换性；系统软件结构是专用的，无可移植性，也无伸缩性。根据这种数控开放性趋势，开放的目的就是使NC 控制器与当今的PC 机类似，系统构筑于一个统一的、开放的平台上，具有模块化组织结构，以便迅速适应不同的应用需求。 2.数控技术的特点 数控技术具有如下特点：(1)适应性强，(2)质量高、精度稳定，(3)生产效率高，(4)能实现复杂的运动，(5)良好的经济效益，(6)有利于生产管理的现代化。 3数控机床的分类数控机床的品种和规格繁多，分类方法不一。根据不完全统计，目前已有近500种数控机床。根据数控机床的功能和组成，一般可分为以下几类。 分 类 方 法 机 床 类 型 按坐标轴数分类 一般数控机床 数控加工中心机床 多坐标数控机床 按系统控制特点分类 点位控制数控机床 直线控制数控机床 轮廓控制数控机床 按有无测量装置分类 开环数控系统 半闭环数控系统 闭环数控系统 按功能水平分类 经济型 普及型 高级型第2章 数控加工工艺的可靠性优化设计2.1 数控加工工艺的可靠性优化设计根据可靠性的定义,数控机床加工工序的可靠度是指该机床在工序规定的条件和时间内加工零件合格的可靠程度,在实际生产中,要提高加工零件的合格率,就要提高上艺规划方案的可靠性,即在工艺规划设计中,选用加工工序可靠度高的数控机床。然而,数控机床加工工序的可靠度越高,就意味着由该机床所完成的零件的加工工序的费用也越多,在实际加工工艺规划设计中,如何根据被加工零件的精度要求,选用不同精度等级的数控机床,使工艺方案的可靠度最大,工艺方案的零件加工费用也最低,两者同时达到最优值,是在CAPY系统设计中应重点考虑的问题。 工艺方案的可靠度主要取决于两个因素,一是工艺方案中选定数控机床本身的可靠度,二是工艺方案中各广义加工工序组合的合理性。操作者的失误率可以通过对员工的培训和加强管理来加以控制。 1.数控加工工艺的特点 数控加工工艺具有以下特点: 1)由于在数控机床加工工件时对加工工艺用的是广义的工序,所以与一般的机床工件加工情况是有区别的,主要在工件的道具使用以及加工录像和配备都有区别。 2)由于每次加工所需刀具均预调装于刀库上,因此,在数控机床上加工工件时刀具配置、安装和使用均不需中断加工过程,使加工过程连续。 2)由于各次加工的刀具都预调装在刀库上面,故要使加工的过程连续,就需要在数控机床加工工件时安装以及使用都不需中断加工过程。 3)较高的加工精度。通常在数控机床上一般一次加工就可达到所要求的精度,不需要分精与粗的加工。 4)工件一次装夹,能完成多个部位和型面的加工,甚至完成工件的全部加工内容,特别是具有多个动力头和四轴以上的数控机床。 之所以要求对加工工艺创成规程的工序内容进行详细制定的要求,并且不能对其随便改动,是因为数控加工工艺的工序一般相对集中。 2.数控加工工艺的决策规则 数控工艺的创成为CNC加工程序的生成准备了必要的工艺信息,而数控工艺决策规则是数控工艺创成的原理与机制,是表征数控加工工艺CAPP系统的基础。由于上述数控加工工艺的特点,决定了在创成式CAPP系统中,数控工艺决策不同于普通机床的加工工艺决策,创成式CAPP系统中数控加工工艺决策规则可归纳为下: 1)数控机床能一次完成工件上有精度要求的加工型面、位的加工,因此,建立有关工件型面、位的加工方法链与普通机床不同。以铣削为例,如某特征,其型面、位加工方法链在普通工艺决策时要分为去余量半精铣精铣,而在数控加工工艺决策中,广义地标定为数控铣,只是在设计CNC程序中分几次走刀或更换不同的刀具和切削同量。 2)在数控机床有四个以上的坐标轴以及多个动力头的情况下,可以通过工件的一次装夹来实现普通机床需要进行多次装夹才能完成的任务的加工。故可以依据一次装夹所能完成的加工的任务,在数控工艺决策时,对工序的内容确定为一道。 3)由于与一般的机床加工相比数控加工时刀具的安装于配置以及使用时有区别的,故在工艺决策中工步归并需遵循刀具的使用顺序与配置和换刀的情况,把普通机床上所不能归并的在数控机床上可以归并成同一工步。 4)数控机床加工工艺决策中的工序排序应符合数控机床工件装夹的特点和刀具配置、换刀、使用顺序等特点。特别是具有多个动力头和四轴以上的数控机床更是如此。 5)需要对数控工艺工序的内容进行详细的描述,要遵循工步相近与遵循工序的规则来对待工艺决策,尽量使工序的内容详尽与简洁。也就是要详细制定工艺决策中刀具与机床和切削的参数以及走刀路线自动选择匹配等规则。 3.加工工艺创成模型 数控加工工艺创成模型(图1、2)的建立包含: 1)要让系统得知零件产品的目标情况需要创建一个任务接受器,能完整的对所处理的对象特征进行描述。 2)对零件知识库的设计主要为了了解与区别于所要处理的各种零件的知识库。 3)对工艺知识库的创建主要是关于进行零件加工工艺时所需达到的约束条件。 4)设计一个能不断获取和更新零件知识库和工艺知识库中内容的接收编辑器。 5)采用基于零件特征型面的数控加工方法建立数控加工基元CNC-ME,该基元是以零件特征为核心的有关特征数控加工信息的实体,是数控加工过程的基本指令,是通过数控加工工艺规则中的数控加工方法、工艺参数与零件特征对应关系匹配形成的。当零件确定后,以组成零件的各特征元素为关键字去搜索相应的知识库,获得最佳的加工工艺方案。 6)建立数控加工基元CNC-ME与制造资源的关系模型,使CNC-ME与制造资源的匹配,产生数控加工工艺基元CNC-WE。 4.数控加工工艺创成过程 数控工艺创成过程分为“正向离散”和“反向集中”、“工艺路线生成”三个阶段。 1)正向离散过程就是将零件分解成各特征要素的阶段,通过扫描零件特征信息库,判断特征类型,读取特征参数,并与数控工艺规则中各特征的数控加工方法进行匹配并优化,确定各特征的数控加工方法即(CNC-ME)。 2)反向集中是各数控加工基元CNC-ME根据数据加工的特点归并而形成的工步、工序直到生成数控加工工艺过程的阶段。在各特征数控加工方法确定后,根据数控机床的加工精度、装夹方法、加工顺序、刀具配置与换刀顺序等情况以及工艺决策上的普通规则(如先主后次,先面后孔等)进行数控加工工序、工步的归并与排序,得到粗略的数控加工工艺过程;根据特征的数控加工方法,利用CNC-ME与数控制造资源的关系模型通过扫描数控机床的能力库,并根据数控车间、数控机床技术参数和零件的总体信息,合理选取数控机床;根据各特征参数,再次对设计的工艺流程进行归并排序,选取加工所需的工装夹具、刀具、量具等工艺装备,创成数控加工工艺流程。最后选取各种刀具的切削参数、工艺参数和走刀路线,形成CNC加工程序。 3)工艺路线生成与工序的优先级和使用的刀具类型有关。首先根据加工工序顺序的特征信息,在知识库中选取与之相匹配的刀具和相应的切削参数、编号。确定每道工序或工步的优先级,利用搜索、排序等方法拟定工艺路线。具体安排中,应先确定加工阶段,在划分了加工阶段后,就可以进行加工类型的选择,通过插入运算将它们依次插到各阶段相应的位置上。在确定加工路线时,一定要对最短路径方法和系统提供的宏指令编程法综合考虑。特别是在进行批量生产或大型模具制造时,一定要采用最短路径法生成工艺路线,这样虽然在编程上比采用宏指令技术要麻烦点,但却能最大限度地发挥数控机床的效率,缩短制造周期,提高生产率。 5.基于加工中心的数控加工工艺 5.1加工零件合理选择 采用加工中心加工零件的目的是提高并稳定加工质量,较大幅度地提高劳动生产率,改善生产管理及工艺管理方式,最终获得显著的经济效益,但不是所有的零件都适合采用加工中心完成加工。加工中心主要适宜加工结构复杂、工序长、精度要求高、工艺内容丰富、可加工性差,且采用普通机床加工时间长、工艺装备多、工艺流程长、效率低并需多次装夹和调整才能完成的零件。工序单一或简单、不能充分发挥加工中心自动换刀功能的零件,以及加工时间较长、刀具用量少的零件则不宜采用加工中心加工。 5.2加工工艺路线的优化 加工中心加工零件的工艺路线是工艺设计的主要内容,它对加工中心的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题有着直接的影响。在保证加工精度和最大限度地提高生产率的前提下,设计加工中心的加工工艺方案时,应尽量做到工序集中、工艺路线最短、空行程和其他辅助时间最少,具体如下: (1)要尽可能通过完成各个可以加工的表面来对辅助的时间进行缩短,工件装夹的次数进行缩减,主要针对一次定位装夹中。 (2)解决好传统加工与数控加工的合理衔接,尽量在普通机床上完成大切削量粗加工,以提高数控机床的利用率和刀具寿命。 (3)加工中心换刀时间一般较长相对工作台的回转的时间,为了减少空城时间以及换刀的次数,如果对工件没有特别的要求,通常对加工顺序是按刀具来划分的,也就是用同一把刀具加工完所有能加工的部位后,再使用下一把刀。 (4)对于位置精度要求不高的孔系加工,可按加工路线最短的原则安排孔的加工顺序;但对于位置精度要求较高的孔系加工,为避免反向间隙对孔的位置精度的影响,则要慎重考虑。第3章数控机床安全操作规程及编程3.1数控机床安全操作规程及编程1. 开机前应对数控机床进行全面细致的检查，内容包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，认无误后方可操作。2. 数控机床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。3. 程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点进行认真的核对。4. 正确测量和计算工件坐标系。并对所得结果进行检查5. 输入工件坐标系，并对坐标。坐标值、正负号、小数点进行认真的核对。6. 未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无“超7. 试切削时快速倍率开关必须打到最低挡位。8. 试切削进刀时，在刀具运行至工件3050处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。9. 试切削和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。10. 程序修改后，要对修改部分仔细核对。11. 必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。12. 操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。13. 紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。部分编程：1根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线1）对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持58外圆一头，使工件伸出卡盘175，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加工（注：切断时将顶尖退出）。2） 工步顺序 粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，粗车56、SS50、36、M30各外圆段以及锥长为10的圆锥段，留1的余量。 自右向左精车各外圆面：螺纹段右倒角切削螺纹段外圆30车锥长10的圆锥车36圆柱段车56圆柱段。 车526螺纹退刀槽，倒螺纹段左倒角，车锥长10的圆锥以及车534的槽。 车螺纹。 自右向左粗车R15、R25、S50、R15各圆弧面及30的圆锥面。 自右向左精车R15、R25、S50、R15各圆弧面及30的圆锥面。 切断。2选择机床设备根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CK0630型数控卧式车床。3选择刀具根据加工要求，选用三把刀具，T01为粗加工刀，选90外圆车刀，T03为切槽刀，刀宽为3，T05为螺纹刀。同时把三把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。4确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。5确定工件坐标系、对刀点和换刀点确定以工件左端面与轴心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。采用手动试切对刀方法（操作与上面数控车床的对刀方法相同）把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X70、Z30处。6编写程序（该程序用于CK0630车床）按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下： N0010 G59 X0 Z195 N0020 G90 N0030 G92 X70 Z30 N0040 M03 S450N0050 M06 T01N0060 G00 X57 Z1 N0070 G01 X57 Z-170 F80N0080 G00 X58 Z1 N0090 G00 X51 Z1N0100 G01 X51 Z-113 F80N0110 G00 X52 Z1 N0120 G91 N0130 G81 P3 N0140 G00 X-5 Z0N0150 G01 X0 Z-63 F80 N0160 G00 X0 Z63 N0170 G80 N0180 G81 P2N0190 G00 X-3 Z0N0200 G01 X0 Z-25 F80N0210 G00 X0 Z25N0220 G80N0230 G90N0240 G00 X31 Z-25N0250 G01 X37 Z-35 F80 N0260 G00 X37 Z1N0270 G00 X23 Z-72.5 N0280 G00 X26 Z1N0290 G01 X30 Z-2 F60N0300 G01 X30 Z-25 F60 N0310 G01 X36 Z-35 F60 N0320 G01 X36 Z-63 F60 N0330 G00 X56 Z-63N0340 G01 X56 Z-170 F60N0350 G28 N0360 G29N0370 M06 T03N0380 M03 S400N0390 G00 X31 Z-25 N0400 G01 X26 Z-25 F40N0410 G00 X31 Z-23 N0420 G01 X26 Z-23 F40 N0430 G00 X30 Z-21N0440 G01 X26 Z-23 F40N0450 G00 X36 Z-35N0460 G01 X26 Z-25 F40N0470 G00 X57 Z-113N0480 G01 X34.5 Z-113 F40N0490 G00 X57 Z-111N0500 G01 X34.5 Z-111 F40 N0510 G28 N0520 G29N0530 M06 T05N0540 G00 X30 Z2N0550 G91N0560 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0N0570 G01 X0 Z1.5N0580 G33 D30 I27.8 X0.1 P3 Q0N0590 G90N0600 G00 X38 Z-45N0610 G03 X32 Z-54 I60 K-54 F40 N0620 G02 X42 Z-69 I80 K-54 F40 N0630 G03 X42 Z-99 I0 K-84 F40 N0640 G03 X36 Z-108 I64 K-108 F40N0650 G00 X48 Z-113N0660 G01 X56 Z-135.4 F60N0670 G00 X56 Z-113N0680 G00 X40 Z-113N0690 G01 X56 Z-135.4 F60N0700 G00 X50 Z-113N0710 G00 X36 Z-113N0720 G01 X56 Z-108 F60N0730 G00 X36 Z-45N0740 G00 X36 Z-45N0750 M03 S800N0760 G03 X30 Z-54 I60 K-54 F40N0770 G03 X40 Z-69 I80 K-54 F40N0780 G02 X40 Z-99 I0 K-84 F40N0790 G03 X34 Z-108 I64 K-108 F40N0800 G01 X34 Z-113 F40N0810 G01 X56 Z-135.4 F40N0820 G28N0830 G29N0840 M06 T03N0850 M03 S400N0860 G00 X57 Z-168N0870 G01 X0 Z-168 F40N0880 G28N0890 G29N0900 M05N0910 M02结 论CAPP系统在推进企业生产中工艺标准化和自动化方面起着不可估量的作用,日趋完善。但要充分发挥CAPP系统和数控机床的效率,高素质、经验丰富的一线操作员和工艺技术人员是必不可少的。 机床加工过程中的误差因素很多,提高机床加工精度有很强的实践性,它和实际生产条件及生产工艺有很大关系。要想生产出精度很高的产品比较困难,这需要工艺人员不断尝试,通过积累每次工艺数据,来验证自己的设计数据,并在以后的设计中予以更正。参考文献1 李冶均等.计算机辅助工艺设计CAPP.成都:成都科技大学出版社,2008. 2 机床数控技术翻译组译.机床数控技术.北京:机械工业出版社,2007. 3 胡 伟等.CAPP系统的设计和执行方案研究.机械工艺师,2008 4 数控加工工艺指南.怀化国营四五七厂设计所.2008. 5 单新朝. 鞋楦仿形数控编程技术的研究及系统开发D浙江大学, 2008.（6）李佳.数控机床及应用M.清华大学出版社，2001.附录1常用指令代码：1、G00与G01 G00运动轨迹有直线和折线两种，该指令只是用于点定位，不能用于切削加工 G01按指定进给速度以直线运动方式运动到指令指定的目标点，一般用于切削加工 2、G02与G03 G02:顺时针圆弧插补 G03:逆时针圆弧插补 3、G04(延时或暂停指令） 一般用于正反转切换、加工盲孔、阶梯孔、车削切槽 4、G17、G18、G19 平面选择指令，指定平面加工，一般用于铣床和加工中心 G17:X-Y平面，可省略，也可以是与X-Y平面相平行的平面 G18:X-Z平面或与之平行的平面，数控车床中只有X-Z平面，不用专门指定 G19:Y-Z平面或与之平行的平面 5、G27、G28、G29 参考点指令 G27:返回参考点，检查、确认参考点位置 G28:自动返回参考点（经过中间点） G29:从参考点返回，与G28配合使用 6、G40、G41、G42 半径补偿 G40：取消刀具半径补偿 先给这么多，晚上整