球形手柄数控编程课程设计 沈阳理工大学汇总.docx

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球形手柄数控编程课程设计沈阳理工大学汇总

课程设计说明书

题目：

数控编程加工课程设计

学院：

机械工程学院

专业：

机械设计制造及其自动化

2014年12月15日

课程设计任务书

1．设计目的：

1.通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用《机床数控技术》等课程的理论与生产实际知识，来分析和解决零件加工时所遇到的数控加工工艺分析和编程问题的能力。

2.学习数控编程的一般方法、步骤，掌握数控加工的手工编程。

3.学习使用模拟数控加工软件来调试数控程序。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：

1工艺分析

1.1零件图的分析

用CAD绘制零件图；分析加工内容、选择毛坯的材料和尺寸。

1.2确定工艺过程

加工方案及加工路线的确定，完成数控编程工艺卡片；

1.3零件的装夹及夹具的选择

1.4所选刀具和切削用量的选择

完成数控编程的刀具卡片；

2程序编制

2.1程序原点的设置

2.2数值计算

2.3编制程序

3程序验证

在数控加工仿真系统软件上进行仿真调试，写出仿真结果

4完成课程设计说明书，并以书面形式上交。

（用A4纸按指定格式打印）

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：

1．绘制零件图、制定零件的数控加工路线、编写数控程序，并用仿真软件进行结果验证。

2．撰写课程设计说明书一份A4纸，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。

4．主要参考文献：

1王爱玲等.现代数控编程技术及应用（第2版）.北京：

国防工业出版社，2005

2王爱玲，孙旭东.数控编程技术.北京：

机械工业出版社，2006

3王爱玲，李清.数控机床加工工艺.北京：

机械工业出版社，2006

4王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，1981

5艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：

机械工业出版社，2004

5．设计成果形式及要求：

提交课程设计说明书一份，要求内容与设计过程相符，且格式要符合规定要求。

说明书与本任务书一块装入档案袋中，在档案袋上写清自己的姓名和班级学号。

6．工作计划及进度：

20014年12月8日~12月10日对零件进行工艺分析、确定工艺过程

12月11日~12月11日程序编制、程序验证

12月13日~12月14日整理完成课程设计说明书

12月15日~12月15日答辩、成绩考核

目录

目录……………1

前言2

1零件的数控工艺分析3

1.1零件图的分析3

1.2确定数控加工工艺...................................3

1.3刀具和切削用量的选择5

1.4零件的装夹及夹具的选择5

2数控加工程序的编制5

2.1程序原点的设置5

2.2对刀方法和设置5

2.3数值计算6

2.4编制程序6

3.仿真过程和结果..........................................9

3.1数控加工仿真系统加工软件简介.........................9

3.2仿真过程.............................................9

3.3仿真结果............................................15

总结16

参考文献………………………………………………………………...16

前言

数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。

它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。

刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。

在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的工艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法及切削用量等工艺参数。

同样，在数控机床上加工零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，同时要将工艺参数、几何图形数据等，按规定的信息格式记录在控制介质上，将此控制介质上的信息输入到数控机床的数控装置，由数控装置控制机床完成零件的全部加工。

我们将从零件图样到制作数控机床的控制介质并校核的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。

数控编程是数控加工的重要步骤。

理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理的利用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。

数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。

在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。

由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。

数控编程课程设计是我们机械设计制造及其自动化专业数控方向学生在学习完本科大纲要求的“数控编程”“工艺设计”及数控仿真系统加工软件后进行的一次综合性课程设计。

本课程设计的目的在于通过编程，并在数控加工仿真软件中进行仿真，使我们熟悉数控车床和数控铣床编程流程。

当然，由于水平有限，在设计中难免有很多纰漏，恳请老师指正。

1．零件的数控工艺分析

1.1零件图的分析

该零件表面由圆柱、螺纹以及圆球表面组成，如图1。

其中尺寸精度和表面粗糙度要求如图。

零件材料为45钢，热处理调质硬度220-250HBS，为了便于装夹，坯件左端应预先留出夹持部分，所以毛坯件选φ50.0mm的棒料，长度为230mm。

图一

1.2确定数控加工工艺

加工顺序从右到左进行，具体加工工步：

1）车端面为圆球；2）换切槽刀10×φ32，切φ32处外圆槽;3）车φ22圆柱面，倒角，φ48圆柱面，φ36螺纹外圆柱面，倒角；4）换螺纹刀M36×1.5，车螺纹外圆。

5）换切断刀，于离原点92mm处切断。

数控加工工序卡

零件图号

零件名称

文件编号

第  页

NC 01

轴

工序号

工序名称

材料

01

车轮廓

45

加工车间

设备型号

CK6140

主程序名

子程序名

加工原点

%001

G50

刀刀具半径补偿

刀具长度补偿

工装

工步号

工步内容

夹具

刀具

1

车外圆

三爪卡盘

T01

2

 切槽

三爪卡盘

T02

3

车外螺纹

三爪卡盘

T03

4

切断零件

三爪卡盘

T04

更改标记

更改单号

更改者/日期

工艺员

校对

审定

批准

表1手柄的工序卡

1.3刀具和切削用量的选择

车外圆可选用107°弯头车刀，车圆球和车圆柱表面均可，最后用切槽刀，螺纹刀，切断刀。

主轴转速取粗车切削速度V=90m/min，根据毛坯直径，并结合机床说明书选取粗车时转速n=500r/min。

进给速度计算得，车外圆时选取进给量f=0.4mm/r，计算得车进给速度V=200mm/min。

车槽用V=100mm/min，车外螺纹用V=150mm/min，切断用F=50mm/min。

表2刀具选择及参数

刀号

刀具名称

规格

用途

T01

外圆车刀

95°

车端面、外轮廓

T02

切槽刀

宽6mm

切槽

T03

车螺纹刀

车外螺纹

T04

切断刀

宽6mm

切断零件

1.4零件的装夹及夹具的选择

装夹方案可知坯件轴线和左端端面为定位基准，左端采用三爪自定心卡盘夹紧即可。

2数控加工程序的编制

2.1程序原点的设置

程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。

本次加工中以右端球心O点为基准建立坐标系，坐标原点为O。

2.2对刀方法和设置

采用G54设定工件坐标系时的对刀方法：

毛坯为φ50.0mm的棒料，欲加工最大直径为φ48mm，总长为92mm的零件。

编程时采用程序段G54设定工件坐标系，工件坐标系原点O设在以右端球心O点。

加工时采用的1号刀具为95°硬质合金机夹偏刀（如图3所示），并作为基准刀具；2号刀具为硬质合金机夹切槽刀，3号刀具为硬质合金机夹螺纹刀，4号刀具为硬质合金机夹切断刀。

基准刀具刀尖点的起始点为P。

图3刀具安装位置示意图

以上操作步骤完成了基准刀具的对刀。

此时，若执行程序段G54后，则CRT屏幕上的绝对坐标值处显示基准刀具刀尖在工作坐标系的位置（X169.200Z217.500）。

2.3数值计算

起刀点坐标（0，0）；

逆圆弧终点（28，-34.29）

顺圆弧终点（22，-41.42）

直线终点（22，-56）

顺圆弧终点（32，-60）

端面终点（48，-60）

直线终点（48，-66）左端面终点（36，-66）直线终点（36，-92）

2.4编制程序

M36*1.5螺纹轴程序如下：

T0303

S200M03

G00X60Z-72M08

X40

G92X34.4Z-73F1.5

X33.6

X33.4

X100

Z100

M30

其余外轮廓和切槽程序如下：

N01G54T0101

N02G00X60Z0M03S720

G01X-1F0.4

G00X60Z2

N03G73P04Q12I10.0K8.0U2.0W2.0D4F0.4S500

N04G00X-2.0Z0

G01X0

N05G03X28.0Z-32.29R-20.0

N06G02X22.0Z-41.42R10.0

N07G01Z-56

N08G02X32.0Z-60.0R5.0

N09G01X48.0

N10Z-66.0

N11X36.0

N12Z-100.0

N13G70P4Q12

N14G00X200Z50

N15T0202

N16G00Z-72.0

N17X40

N18G01X32.0F0.4

N19G00X40.0

N20Z-98.0

N21G01X32.0F0.4

N22G00X100.0

N23Z50.0

N24M30

切断程序：

T0404

G00Z-98

X40

G01X-1

G00X100

Z50

3.仿真过程和结果

3.1数控加工仿真系统加工软件简介

该软件是在学习数控编程人数较多，教学压力急剧增加的情况下诞生的一种软件。

因为数控机床品种多，价格高，一台数控中心甚至上百万。

数控机床的操作训练完全依赖数控机床进行实训，投资大，消耗多，成本高，一般院校无力承担这种消耗和投入。

因此，探索一种偷投资少，见效快，培养学生适应性强，企业欢迎的模式势在必然。

所以，数控加工仿真软件的出现，打破了传统的教学模式，增加了学生的动手机会，提高了熟练操作程度。

3.2仿真过程

图3.1“数控加工仿真系统”软件界面

图3.2机床回零

图3.3操作面板上的MODE旋钮

图3.4操作面板上的指示灯

图3.5移动零件面板及机床上的零件

图3.6输入数控程序前后的CRT界面

图3.7安装刀具后的机床

图3.8输入坐标

图3.9程序003的输入

图3.10加工过程图

图3.11程序0003的输入

3..3仿真结果

图3.12最后仿真结果

4总结

通过这次课程设计对数控车床系统进行程序指令编写以及应用，使自己进一步熟悉了工艺编制过程及数控基本编程指令基本意义。

从以上编写的程序，我们可以了解到数控技术在生产中的应用，熟悉了数控编程的步骤和方法，基本上掌握了数控车削零件加工编程，使自己加深了数控指令的应用和重要性。

而且通过本次课程设计，基本达到了对已修课程熟悉并加深了基础知识的练习与应用能力的基本要求，达到了大学教育的目的。

参考文献

1.王爱玲.现代数控编程技术及应用.北京：

国防工业出版社，2005

2.王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，1981

3.艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：

机械工业出版社，2004

4.杨叔子.机械加工工艺手册.北京：

机械工业出版社，2003

5.袁哲俊.刀具设计手册.北京：

机械工业出版社，1999

6.徐发仁.机床夹具设计.重庆：

重庆大学出版社，1996

7.范炳炎.数控加工程序编.北京：

航空工业出版社，1997

8.徐嘉元.机械加工工艺基础.北京：

机械工业出版社，1995

9.齐国光.机械制造工艺学.北京：

石油工业出版社，1999

10.冯之敬.机械制造工程原理.北京：

清华大学出版社，2006