《数控编程与加工》课程设计1.docx
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《数控编程与加工》课程设计1
2011届课程设计说明书
题目
基座工艺分析及加工程序编制
系、部：
机械系
学生姓名：
指导教师：
职称
专业：
班级：
完成时间：
目录
1封面1
2目录2
3绪言3
4零件立体图及三视图4
5加工内容及要求5
6零件的工艺性分析6
6.1结构分析6
6.2尺寸分析6
6.3表面粗糙度分析6
7制定机械加工工艺方案6
7.1确定生产类型7
7.2拟定工艺路线7
7.3设计数控铣加工程序7
8编制数控技术文档8
8.1编制机械加工工艺过程卡8
8.2编制数控加工工序卡9
8.3编制刀具调整卡9
8.4编制数控加工程序卡10
9试加工与优化12
10总结13
绪言
20世纪40年代以来，由于航空航天技术迅猛发展，对各种飞行器的加工提出了更高的要求。
这些用于飞行器的零件大多形状非常复杂，材料多为难加工的合金，用传统的机床和工艺方法进行加工，不能保证精度，也很难提高生产效率。
为了解决复杂形状表面的加工问题，1952年，美国帕森斯公司和麻省理工大学研制成功了世界上第一台数控机床。
半个世纪以来，数控技术得到了迅猛发展，加工精度和生产效率不断提高。
数控机床的发展趋势。
高精度和高速度：
速度和精度是数控机床的两个重要技术指标，它关系到生产效率和产品质量。
当前，数控机床的主轴转速最高可达4000r/min,最大进给速度达120m/min，定位精度正向亚微米进军，纳米级5轴联动加工中心已经商品化。
多功能化：
数控机床正向一机多能方向发展，这样可以最大限度地提高设备利用率。
智能化：
数控机床应用高技术的重要目标是智能化，主要体现在以下几个方面：
引进自适应控制技术，附加人机会话自动编程功能，具有设备故障自诊断功能。
小型化：
蓬勃发展的机电一体化设备，对数控系统提出了小型化的要求，体积小型化便于将机，电装置揉合为一体。
高可靠性：
数控系统比较贵重，用户期望发挥投资效益，因此要求设备具有高可靠性。
数控机床加工工件的过程。
（1）根据零件加工图进行工艺分析，确定加工方案，工艺参数和位移数据。
（2）用规定的程序代码和格式编写数控加工程序单，或用自动编程软件直接生成数控加工程序文件。
（3）程序的输入或传输。
由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序，由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传送到数控机床的数控单元（MCU）。
（4）将输入或传输到数控单元的加工程序进行刀具路径模拟，试运行等。
（5）通过对机床的正确操作，运行程序，完成工件的加工。
数控编程的步骤。
（1）确定工艺过程。
根据零件图，可以对零件的形状，尺寸，精度，表面粗糙度，材料，毛坯种类，热处理情况等进行分析，从而选择机床，刀具，确定夹紧装置，加工方法，加工顺序及切削用量的大小。
（2）计算刀具轨迹的坐标值。
根据零件的形状，尺寸，走刀路线，计算出零件轮廓线上各几何元素的起点，终点，圆弧的圆心坐标。
（3）编写加工程序，根据工艺过程的先后顺序，按照指定数控系统的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序。
（4）将程序输入数控机床。
目前常用的方法是通过键盘直接将程序输入数控机床。
（5）程序检验。
对有图形模拟功能的数控机床，可进行图形模拟加工，检查刀具轨迹是否正确，对无此功能的数控机床可进行空运转检验。
以上工作由于只能检查出刀具轨迹的正确性，验不出对刀误差和因某些计算误差引起的加工误差及加工精度，所以还要进行首件试切，试切后若发现工件不符合要求，可修改程序或进行刀具尺寸补偿。
设计目标
（1）通过基座的数控加工工艺设计与程序编制，了解曲面的加工方法，了解曲面加工时铣刀的选择。
（2）能够从给定的零件图及技术资料中提取数控加工所需要的信息资料。
（3）能够设计数控工艺方案，编制工序卡，刀具卡等工艺文件。
（4）根据零件形状，尺寸，走刀路线，计算出数控加工所需要的工艺数据和几何数据。
（5）根据加工中心的性能，程序代码，编写数控程序，并用仿真软件来检查和优化加工程序。
设计要求
加工基座，如图所示，毛坯为100×100×40，要求设计数控加工工艺方案，编制机械加工工艺过程卡，数控加工工序卡，数控铣刀具调整卡，数控加工程序卡，进行仿真加工，优化走刀路线和程序。
（一）零件工艺性分析
1.结构分析
如图所示，该零件的加工内容包括平面，圆弧，阶梯孔和4个孔。
2.尺寸分析
该零件图尺寸完整，主要尺寸分析如下：
：
经查表，加工精度等级为IT12。
其它尺寸的加工精度等级为IT14。
3.表面粗糙度分析
圆弧和底面的表面粗糙度为3.2，其它表面的粗糙度为6.3。
根据分析，基座的所有表面都可以加工出来，经济性能良好。
（二）制定机械加工工艺方案
1.确定生产类型
零件数量为50件，属于单件小批量生产。
2.拟定工艺路线
（1）确定工位的定位基准。
以工件底面和两侧面为定位基准。
（2）选择加工方法。
加工平面和圆弧选用铣削。
孔的精度为IT12。
表面粗糙度为6.3。
采用钻削即可。
（3）拟定工艺路线。
①按105×105×45下料。
②在普通铣床上铣六个面，保证100×100×40。
③去毛刺。
④在加工中心上铣平面，圆弧和钻孔。
⑤去毛刺。
⑥检验。
3.设计数控铣加工工序
（1）选择加工设备。
选择北京第一机床厂生产的FANUC型加工中心，系统为FANUC0I。
（2）选择工艺装备。
①该零件用平口钳定位夹紧。
②刀具选择如下。
30高速钢立铣刀：
粗铣表面和圆弧。
12高速钢立铣刀：
精铣表面和圆弧
1中心钻：
定位孔的位置
10高速钢钻头：
钻阶梯孔和周围四个孔。
③量具选择如下。
量程为150mm，分度值为0.02的游标卡尺。
（3）确定工步和走刀路线。
确定工步如下：
分层粗铣→精铣圆弧→钻孔。
（4）确定切削用量，见下表。
（三）编制数控技术文档
1.编制机械加工工艺过程卡
编制机械加工工艺过程卡，见表1-1
表1-1机械加工工艺过程卡
机械加工工艺过程卡
产品名称
零件名称
零件图号
材料
毛坯规格
基座
X04
45
100
100
工序号
工序名称
工序简要内容
设备
工艺装备
工时
5
下料
105
105
45
锯床
10
铣面
铣削6个面，保证100
100
40
X52
平口虎钳，面铣刀，游标卡尺
15
钳
去毛刺
钳工台
20
数铣
铣圆弧，周围四个孔和中心阶梯孔
XH713A
平口虎钳，
30高速钢立铣刀铣刀，
12硬质合金铣刀，
1中心钻，
10高速钢钻头，游标卡尺
25
钳
去毛刺
钳工台
30
检验
编制
审核
批准
共页
第页
2.编制机械加工工序卡
编制数控加工工序卡，见表1-2。
表1-2基座的数控加工工序卡
数控加工工序卡
产品名称
零件名称
零件图号
工序号
程序编号
材料
数量
夹具名称
使用设备
车间
20
O0001
O0002
45钢
5
平口虎钳
XH713A
数控加工车间
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
V
（m∕min）
N
（r∕min）
F
（mm∕min）
a
（mm）
编号
名称
编号
名称
1
粗铣圆弧侧面，底面
45
500
150
10
1
30高速钢立铣刀
1
游标卡尺
2
精铣圆弧侧面，底面
75
2000
100
10
2
12硬质合金铣刀
1
游标卡尺
3
铣中心阶梯大孔
75
1000
100
3
12硬质合金铣刀
1
游标卡尺
4
定位周围4个孔和中心孔
40
1000
100
4
1高速钢钻头
1
游标卡尺
5
钻4*10孔，钻中心小孔
40
1000
100
8
5
10高速钢钻头
1
游标卡尺
编制
审核
批准
共页
第页
3.编制刀具调整卡
编制刀具调整卡，见表1-3
表1-3基座的数控铣刀刀具调整卡
产品名称或代号
零件名称
基座
零件图号
X04
序号
刀具号
刀具名称
刀具材料
刀具参数
刀补地址
直径
长度
直径
长度
1
1
立铣刀
高速钢
30
130
30
1
2
2
立铣刀
硬质合金
14
110
12
2
3
3
中心钻
高速钢
1
80
1
3
4
4
钻头
高速钢
10
100
10
4
编制
审核
批准
第页
共页
4.编制数控加工程序卡
编程原点选在工件上表面中心处。
粗精铣圆弧侧面，底面。
铣工件中心阶梯孔，钻工件周围四个孔和工件中心孔，程序如下表所示。
零件图号
X04
零件名称
基座
编制日期
程序号
O0001
数控系统
FANUC0i
编制
程序内容
程序说明
O0001
G40G49G17G21G80
G91G28Z0
T01M06
M03S800
G90G54G00X-30Y-80
G43G00Z5H01
G01Z-5F150
M98P0002
G90G00X-30Y-80
Z-10
M98P0002
G90G00X-30Y-80
Z-15
M98P0002
G90G00X-30Y-80
M05
G91G28Z0
T02M06
M03S1500
G90G00X-30Y-80
G43G00Z5H02
G01Z-15
M98P0002
G00X20Y0
G42G01X0Y0
G01Z-5
X-20
G02I10J0F100
G01Z20
M05
G91G28Z0
T03M06
M03S1000
G90G00X-40Y-40
G43Z5H03
G99G81X-40Y-40Z-5R5
X40Y-40
X40Y40
X-40Y40
X0Y0
M05
T04M06
G90G00X-40Y-40
G43Z5H04
G99G81X-40Y-40Z-20R5
X40Y-40
X40Y40
X-40Y40
X0Y0
G91G28Z0
G40X100Y100
M05
M30
换
30高速钢立铣刀
调用子程序铣第一层侧面圆弧和底面
调用子程序铣第二层
调用子程序铣第三层
换用第二把刀
精铣侧面圆弧和底面
铣工件中心阶梯孔上层
换用第三把刀中心钻
换用第四把刀
主轴停转
程序结束
粗精铣侧面圆弧和底面的子程序
零件图号
X04
零件名称
基座
编制日期
程序号
O0002
数控系统
FANUC0i
编制
程序内容
程序说明
O0002
G91G01G42Y30D01
G02X60Y0R30F150
G01Y-10
Z25
G00X30Y30
Z-25
G01X-10
G02Y60R30
G01X10
G00Z25
X-30Y30
Z-25
G01Y-10
G02X-60R30
G01Y10
G00Z25
X-30Y-30
Z-25
G01X10
G02Y-60R30
G01X-10
G00Z25
M99
调用刀具半径补偿
加工工件下边圆弧和底面
加工工件右边圆弧和底面
加工工件上边圆弧和底面
加工工件左边圆弧和底面
（四）试加工与优化
①进入数控仿真软件并开机。
②回零。
③输入程序。
④调用程序。
⑤安装工件并确定编程原点。
⑥装刀并设置刀具参数。
⑦自动加工。
⑧测量工件。
总结
通过这次课程设计，我不仅对本门的专业知识有了更深一步的认识，对其它专业课也有了深一层的复习。
这次课程设计使我认识到，一个项目或零件从设计，下料，到安排加工路线，试加工，需要各方面的知识，比如此次课程设计，综合了机械制图，金属材料，机械零件，金属切削原理与刀具等知识，以及进行普通车削，铣削，钻削等能力。
单靠一门知识是远远不够的。
所以在今后的学习和生活中，我要注意学习每一门的知识，并不断地培养把各门知识融会贯通的能力，这样以后才能更好地发挥它们的作用。
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