卸刀座的数控加工设计.docx
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卸刀座的数控加工设计
摘要
这篇说明书主要说明了数控铣床在加工零部件及其编程,并根据零件图样对工件的形状﹑尺寸﹑精度等级﹑表面粗糙度等技术要求进行分析.根据上述对零件的分析，选择加工方案,选择加工路线、刀具及切削用量参数等。
并根据加工工艺制作刀具的工艺卡片。
根据零件图的尺寸进行数值计算.编写零件加工程序并对其描述。
在加工的过程中不断的对程序进行修改，通过加工中的不足，可通过刀具的补偿来袮补。
最后仿真加工校验程序。
为了更好的完成工艺分析我用pro/e将图以立体的状态呈现。
关键词:
数控铣床；刀具选择；零件的特点；夹具；操作设计
Abstract
ThismajorstatementthattheCNCmillingmachineanditsprogrammingintheprocessingcomponents,partsanddrawingsundertheshapeoftheworkpiece﹑accuracyclasssize﹑surfaceroughness,andothertechnicalrequirementsforanalysis.Partsoftheaboveanalysis,processingoptionprogramme,Thechoiceoftheprocessingline,andcuttingtoolusageparameters.Accordingtotheproductionandprocessingtechnologytoolofthecard.Accordingtopartsofthemapsizecalculated.Partsprocessingproceduresandthepreparationofitsdescription.Inthecourseofprocessingthecontinuousprocessofrevision,throughtheprocessingofinadequatecompensationbythetooltofillNi.Finallysimulationcheckprocessingprocedures.InordertobetteranalysisofthecompleteprocessIusethepro/ewillbethree-dimensionalmaptoshowthestate.
Keywords:
CNCmillingmachine；Toolchoice；Partsofthecharacteristicsof；Fixture；OperationDesign
前言......................................................1
第一章数控加工简介.....................................2
1.1数控加工的工作原理...................................2
1.2数控编程及其发展.....................................2
第二章设计方案..........................................4
2.1零件图的工艺分析....................................4
2.2装夹方式的选择......................................4
2.3加工顺序的安排......................................5
2.4刀具材料的选用......................................5
2.5切削用量的选择......................................6
第三章PROE/数控加工...................................7
3.1PRO/E数控加工的基本概念...........................7
3.2PRO/E数控加工的功能与流程........................7
3.3PRO/E建模..........................................9
3.3.1工件的绘制.....................................9
3.3.2参考模型的绘制.................................9
3.3.3PRO/E数控加工设置...........................11
3.4体积块的创建........................................13
3.5程序代码的生成及后置处理…........................14
3.5.1刀具的设定....................................14
3.5.2制造参数的设定................................14
3.5.3演示轨迹......................................15
3.6整理NC程序.......................................15
3.6.1生成程序代码...................................15
3..6.2修改后程序....................................27
第四章数控加工程序的设计..........................40
4.1确定编程原点........................................40
4.2数控加工工序卡片..........................................40
4.3按工序编制各部分加工程序...........................41
第五章操作加工实物....................................43
5.1机床回零............................................43
5.2机床坐标系的建立....................................43
5.3输入外部程序及加工.................................43
设计小结................................................44
参考文献................................................45
致谢....................................................46
前言
随着时间的前进，大学三年的生活也已接近尾声。
在三年的生活中，学到了许多以前没有接触过的知识，从以前的不知到现在的了解、掌握，弥补了自己知识的缺乏，锻炼了自己。
临近毕业了，学校开始布置每个学生的毕业任务，其中有毕业设计，也有毕业论文。
通过再三的考虑，我选择了做毕业设计，而我的指导老师是搞数控方面的，我也是比较喜欢数控，但是由于自己数控知识比较贫乏，所以没有立刻的做出决定，通过跟老师的沟通与交流，使我有了信心，不怕困难，挑战了自我。
老师给了我几个课题让我进行选择，其中有数控车、数控铣、也有数控加工中心，有的是手动编程的，有的是自动编程的，也有的是既需要手动编程，也需要自动编程，通过仔细的考虑与我学的专业知识，我选择了自动编程铣削，其课题就是本课题名称（PRO/E自动编程设计）。
在做本课题的过程中，遇到了许多的困难，每一次都要进行面对，一个一个的克服困难，向前前进。
在使用软件方面，由于是搞自动编程，而我们所学的知识当中没有涉及到这方面，所以可以说是从零开始。
通过一段时间的学习，在这方面有所突破，但是还是有一些不足，这些也给设计增加了难度，也使设计的时间增加了，也给老师添加了许多麻烦。
经历了一段时间的学习，设计终于有了雏形，也有了好的进展，并且也得到了指导老师的肯定，最后终于完成了本次的设计任务。
在这里没有许多的话要说，只是做了一个简单的陈述，自己的设计还有许多的不足之处，还希望老师能够给予批评与指正，提出一些宝贵的意见，以便在今后的学习当中多多注意自己的不足之，改正自己的错误。
第一章数控加工简介
1.1数控加工的工作原理
数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件——机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后有传动机构驱动数控机床，从而加工零件。
所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。
1.2数控编程及其发展
数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。
在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。
因此，把分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。
数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。
（1）手工编程手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。
对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会比较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。
但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。
此时必须用自动编程的方法编制程序。
（2）自动编程自动编程有两种：
APT软件编程和CAM软件编程。
APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。
在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完`成。
编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。
CAD软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。
自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。
在本设计当中一部分使用手工编程，一部分选择自动编程，其中比较简单的就使用手工编程，相对来说难的则使用自动编程。
对于自动编程软件现在比较长用的有PRO/E、CATIA、UG和Mastercam等。
结合我校的情况，在这里选择PRO/E进行自动编。
第二章设计方案
2.1零件图的工艺分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性的经济性。
良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。
因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。
该零件主要圆弧和直线组成。
（1）首先在车床上用中心钻钻一个中心孔。
因为车床容易将孔引偏，所以在车床上钻孔前通常会先打一中心孔。
如果在钻孔时发生偏心或钻头弯曲，打出的孔将会变大，并且直线度和垂直度将会变差。
（2）钻好中心孔后换直径为12的钻头钻孔。
（3）钻好后换直径为30的钻头钻孔，把工件钻透。
（4）根据学校实验室条件，采用铣端面用台虎钳装夹加工凸起部分。
在加工之前，用台虎钳装夹先铣两个端面，以便以后装夹时使用。
（5）此后用铣刀铣车出直径为34的孔，深度为20.根据学校的车刀得长度有限，分两次铣。
（6）
最后铣端面
图2-1零件图
Figure2-1Detailchart
2.2装夹方式的选择
由于此零件为圆形，所以这里选择通用夹具,这里选择台虎钳作为夹具，其中加工外轮廓的装夹方式如图2-2。
2-2装夹图
Figure2-2Theattireclampsthechart
2.3加工顺序的安排
在选定加工方法、划分工序后，工艺路线拟定的主要内容就是合理安排这些加工方法和加工工序的顺序。
零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序（包括表面处理、清洗和检验等），这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。
因此，在设计工艺路线时，应合理安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题。
2.4刀具材料及其选用
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
编程时，选择刀具通常要了解、考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。
不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。
铣削平面时，应选硬质合金刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。
对一些立体型面和变斜角轮廓型加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。
曲面加工常采用和球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采环形刀。
该零件为铣凸台，选高速钢立铣刀，采用直径16mm
2.5切削用量的选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。
切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，高速钢立铣刀加工铸铁（190～260HB）时的切削速度为45～90m∕min,取70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速
确定进给速度时，根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿进给量。
铣刀每齿进给量
工件材料
每齿进给量
粗铣
精铣
高速钢铣刀
硬质合金钢
高速钢铣刀
硬质合金钢
钢
0.10-0.15
0.10-0.52
0.02-0.05
0.10-0.15
铸铁
0.12-0.20
0.15-0.30
第三章PRO/E数控加工
3.1PRO/E数控加工的基本概念
PRO/E数控加工是针对数控编程的，我们可以通过PRO/E数控加工生成相应的NC程序。
所谓的NC程序是指数控加工程序。
在加工的零件不复杂的情况下可以用手工编程，但是对于复杂的零件手工编程不仅工作量大而且容易出错。
现在利用计算机软件进行自动编程，只要在计算机中建立了零件模型，然后输入拟定的加工思想和有关参数，计算机就会自动生成用户所需的数控加工程序。
PRO/ENC加工是将PRO/E生成的几何模型与计算机辅助制造CAM结合，利用加工制造中的机床、夹具、刀具、加工方式和加工参数来进行产品的制造规划。
在设计人员制定好规划后由计算机生成刀具的加工刀具轨迹数据CL（CutterLocation）。
设计人员在检验加工轨迹符合要求后，经过PRO/E的后处理程序生成机床能识别的G代码。
3.2PRO/E数控加工的功能与流程
在产品的数控加工编程方面，Pro/ENGINEER软件提供了功能强大的数控编程模块Pro/NC。
该CAM模块和CAD模块集成在一起，具有强大的数控加工编程、后置处理功能。
Pro/NC可分别对各种加工机床的各种加工方式进行数控加工编程，能产生生产过程规划，提供参数化的刀位轨迹生成，估计加工的时间。
它所具有的数控车削、铣削、线切割加工编程功能，支持车削中心、五轴铣削中心和四轴线切割数控加工编程功能，具备完整关联性，对任何设计更改，能自动生成加工程序和资料。
利用Pro/NC生成的刀具轨迹文件称为CLData（CutterLocationData），通过NcCheck进行仿真加工检测切削状况，提供的Vericut模拟功能可以模拟材料的去除过程，使用户对切削过程进行快速校验和刀具轨迹地优化设计提供指导，以预测误差和干涉过切。
产生的CL刀位文件经Ncpost或Gpost后置处理产生NC代码。
其提供的后置处理程序能满足如Fanuc、Heidenhain、Simenses、Mitsubishi、Mazak、Agie和Charmilles等数控系统。
用户可以通过修改OptionFile文件（机床配置文件）和FILFile文件（数控机床系统接口文件），产生适合自有数控机床系统的后置处理程序。
数控编程是指根据被加工零件的技术要求、几何形状、尺寸及工艺要求来确
定加工方法、加工路线和工艺参数、切削参数（主轴转速、刀具进给量、切削深度等）及辅助功能（主轴正反转、冷却液开关等）的设置，进行数值计算获得实际加工时的刀具轨迹，然后按数控机床所采用的代码及程序格式，输出工件的数控加工程序的过程。
数控加工编程的功能模块一般包括图形几何造型、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑、加工仿真、后置处理和全数据关联参数化驱动修改等功能模块。
利用Pro/NC进行数控程序的编制流程与实际加工的逻辑思维是相似的，图2-3为利用Pro/ENGINEER进行数控编程的流程图。
图3-1
Figure3-1
从流程图我们可以看出，在PRO/E数控加工中，首先要对工件，参照模型进行建模。
一般根据图纸的分析，然后在PRO/E草绘模式下进行建模。
3.3PRO/E建模
3.3.1工件的绘制
在草绘界面下对工件（毛坯）进行建模。
进入PRO/E后，设置工作录，然后新建零件实体特征，在零件的界面上单击
则进入草绘界面，在此状态下对工件进行绘制。
此毛坯料为
（直径
高）如图3-2
图3-2图3-4
Figure3-2Figure3-4
在此绘制成功后单击
，确认后则完成草绘。
在完成草绘后，单击
，此为拉伸特征，在这里对工件的高度进行设定。
对于拉伸高度的设定，在左下角的绘图区进行设定。
如图3-3给拉伸高度赋值，然后单击
，则完成工件模型的绘制。
工件模型如图3-4
图3-3
Figure3-3
3.3.2参考模型的绘制
完成工件模型的绘制之后，则下一步该对参考模型进行绘制。
将工件模型保存到自己设置的工作目录下，然后单击新建
，同样在零件实体的模式并重新设定名称为canzhaomoxing,如图3-5。
进入界面后，进入草绘界面，草绘的进入与工件模型的相同。
在完成草绘之后同样进行拉伸实体的设定，首先对参照模型的直径30的孔的形状进行绘制，如图3-6，绘制成功后对直径34高度为20的孔进行绘制，同样进入草绘界面，以此实体特征的上表面作为绘制的基面，如图3-7
图3-5图3-6
Figure3-5Figure3-6
图3-7图3-8
Figure3-7Figure3-8
完成此特征之后，则进行下一特征的绘制。
绘制两端面，进入草绘是相同的，进入草绘后，进行绘制，然后进行实体拉伸。
如图3-8
完成此特征之后，则进行下一特征的绘制。
绘制两凸起部分，进入草绘后，进行绘制，然后进入实体拉伸。
如图3-9
图3-9
Figure3-9
此实体特征经过了五次的实体拉伸，我们可以在模型树下对每一个特征进行修改。
相应的模型树如图3-9，在这里我们可以清楚的看到每次拉伸。
3.3.3PRO/E数控加工设置
当工件、参照模型都完成之后，则开始进行制造设置。
创建新对象，在创建对象当中选择制造选项，不使用缺省模版。
重新命名为shukongjiagong,如图3-10单击确定后，进入制造设置界面。
在制造设置界面下，分别对菜单管理器的制造模型，制造设置进行设定。
这里对其重新命名是为了更明了的操作。
图3-10图3-11
Figure3-10Figure3-11
（1）制造模型的设置
在制造模型的下拉菜单下选择装配，分别对工件、参照模型进行装配。
当选择装配时，系统会弹出在此工作目录下的可用文件，我们可以选择自己所需要的图形，在上面的工件、参照模型我们已经进行相应的命名，可以直接选取。
如图3-11，我们可以在此对话框中，我们还可以对其浏览，看是否是自己想要的图形。
单击打开则将所需要的图形调出，调出之后选择相应的约束，约束类型如图3-12，在这里主要选择在缺省位置装配元件，我们也可以根据自己所需要的类型进行选择。
同样装配工件也是如此，约束类型也是在缺省位置装配元件，装配完之后如图3-13，到此就完成了装配
图3-12图3-13
Figure3-12Figure3-13
在装配图中，参照模型与工件有这明显的区别，其中深色的为工件，浅色的为参照模型。
（2）坐标系的设置
为了使机床有一个加工零点，在加工前一定要先对零点进行设定，在这里选择工件的中心作为零点。
坐标系的设定需要选择三个互相垂直的面，在这里分别选择TOP、RIGHT以及装配模型的上表面，如果坐标系和自己所选的机床坐标系不一致，还要对其进行休正。
如图3-14，为修改后的坐标系。
在坐标系设定的选项中，我们可以根据自己机床的类别进行选择，按照机床的坐标系进行设定。
如图3-15，坐标系的设定中，我们可以对X、Y、Z轴分别进行修改。
图3-14图3-15
Figure3-14Figure3-15
（3）制造设置的设置
在制造设置当中主要是对机床的选择、加工零点的选择、退刀曲面的选择。
在机床的选项中可以选择自己所需要的机床类型，在PRO/E当中主要有铣床、车床等。
对加工零点的选择就是对坐标系的选择，在这里选择先前的坐标系及可。
退刀曲面的选择及是安全面的选择，在这里有三种选择方式：
一是选取现有的基准面或曲面，二是创建曲面，第三，沿Z轴。
在这里选择第三种，及沿Z轴。
在这里安全曲面选择20㎜处，机床设置如图3-16选择铣床。
图
图3-16
Figure3-16
除了一些相关的设置以外，还有许多都可以在这个界面进行设定，这里不做过多阐述。
3.4体积块的创建
所谓体积块就是我们要切掉的那一部分，在制造设置中选择制造几何形状，然后铣削体积块
3.5程序代
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