数控编程课程设计.docx

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数控编程课程设计

目录

《数控编程》课程设计任务书………………………………………………………………1

第一章实体建模………………………………………………………………………………7

第二章加工工艺分析…………………………………………………………………………11

第三章自动编程及数控加工仿真……………………………………………………………13

第四章现场加工………………………………………………………………………………19

总结………………………………………………………………………………………………

参考文献…………………………………………………………………………………………

感想………………………………………………………………………………………………

附件一……………………………………………………………………………………………

附件二……………………………………………………………………………………………

附件三……………………………………………………………………………………………

《数控编程》课程设计任务书

一、课程设计概述

《数控编程》课程设计实训是机械设计制造及自动化专业的必修课程之一，它可以提高学生的动手能力，丰富学生的理论知识。

是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。

通过《数控编程》课程设计实训的学习，要求学生能够独立设计箱体和型腔壳体类零件，能独立完成零件的实体造型，绘制工程图，并能够合理的选择卡具和加工设备，分析加工工艺，独立完成数控编程，生成NC代码，最终完成零件的加工。

本课程设计不仅提高了学生的设计能力，绘图能力，编程能力，还可以锻炼其机床操作能力，对今后的工作和学习打下坚实的基础。

二、设计目的

通过本次课程设计，了解并掌握利用pro/E软件对零件进行结构设计能力，计算机绘图能力及掌握计算机辅助制造过程和方法，培养自动编程的技能。

掌握数控机床进行机械加工的基本方法，巩固数控加工编程的相关知识，将理论知识与实际工作结合起来，并最终达到能够独立从事数控加工程序编制的工作能力。

三、设计任务

根据本任务书提供的零件图及相关技术要求，用pro/E软件完成零件设计，工程图绘制，零件工艺分析，加工工序卡的编制，数控加工程序的编制，最后用华中HNC-21M数控机床加工出所设计工件。

课程设计题目不限，但内容需满足设计要求。

四、设计要求

1）绘制零件图。

了解该零件在部件或总成中的位置和功用，以及部件或总成对该零件提出的技术要求；找出其主要技术要求和技术关键，并在下面拟定工艺规程时予以考虑；对所加工的零件进行结构工艺性分析，分析其结构特点；检查所给零件图的完整性和正确性，完成该零件的实体结构设计并按照机械制图标准绘制其零件图；

2）编制零件数控加工工艺规程。

在对零件进行详细分析的基础上，按照数控加工工艺确定原则，确定整个零件的加工工艺规程，确定毛坯，确定加工的工艺基准；拟定零件的工艺路线，包括确定各加工表面的加工方法、正确划分加工阶段、合理安排加工工序的顺序、选择工装、刀具、量具，并对其加工工艺参数进行确定；确定对刀点和换刀点。

3）确定夹具及夹紧方案。

对某一道相对复杂的工序，在确定定位装夹方案的基础上，选择一个合适的夹具，完成本工序的加工。

该夹具应具有定位可靠，装卸方便、操作安全方便省力、夹紧可靠且适当等特点，适合于数控机床的加工使用。

4）确定零件设计原点与加工原点。

对将进行数控加工的工序，确定加工零点、换刀方式，确定其编程坐标系，并最终通过绘制数控加工编程坐标系的方式予以明确。

标识对刀点和换刀点。

5）编制零件加工工艺并编制数控加工程序。

参照数控加工编程坐标系图，按照数控加工工艺规程，采用自动编程方式对该工序进行数控程序的编制，生成NC代码，并在数控仿真软件上进行调试。

6）现场加工。

将已经调试好的零件加工程序，存于3.5寸软盘，将其导入数控机床，安装好所需刀具，夹紧工件，对刀找到编程原点，进行数控加工。

7）编写课程设计说明书。

设计说明书需打印：

正文：

宋体五号，单倍行距；

页眉：

宋体小五号，内容包括班级姓名《数控编程》课程设计说明书字样；

设计结果包括：

设计任务书，设计思路，设计步骤，设计过程的说明和阶段结果，并附有零件实体模型图，工程图，工艺分析方案，刀具和夹具选择方案，现场加工结果。

五、课程设计内容及学时分配

序号

课题

教学

时数

教学形式

备注

1

一、三维造型及工程图

1、三维造型与给选择的工件要求一致

2、三维造型符合成型工艺要求

3、工程图表达完整、标注正确

30

理论、演示及练习

2

二、工件CAM成型模拟

1、CAM模型符合加工要求

2、加工坐标系建立

10

理论、演示及练习

3

三、CAM编程及模拟加工

1、工序安排合理

2、参数设置合理

3、加工结果与工件一致

4、数控仿真模拟加工

5、

10

理论、演示及练习

4

四、数控加工

1、加工操作符合操作规程要求

2、工件安装正确

3、对刀操作正确

4、加工结果与工件符合

10

理论、演示及练习

课题一三维造型及工程图

实习目的：

掌握PRO-E软件基本操作，掌握加工工件的三维造型及标注工程图。

实习要求：

学生能够设计简单工件的造型及工程图。

课题二工件CAM成型模拟

实习目的：

掌握PRO-E软件的CAM部分以及加工模型建立

实习要求：

建立的CAM模型符合加工要求。

课题三CAM编程及模拟加工

实习目的：

掌握工件加工的工艺分析，自动加工的参数设置以及零件的加工。

实习要求：

零件的加工符合加工要求。

课题四数控加工

实习目的：

通过机床实际加工完成零件验证。

实习要求：

熟练操作机床，学生能够独立完成零件的加工，符合加工设计要求。

六、相关知识介绍及参考资料

1.《数控加工概论》，李诚人编著，清华大学出版社，2006年出版。

2.《数控加工自动编程》，吴明有编著，清华大学出版社，2008年出版。

七、成绩评定

第一课题占30%，第二课题占10%，第三课题占30%，第四课题占20%，考勤占10%。

第一章实体建模

1.建新文件

启动PRO/E，单击文件下面的设置工作目录，路径为D盘下的0601文件夹（注：

文件夹名称中不能包含汉字）。

系统弹出对话框，选择“零件”“实体”类型。

并选择公制模板进入实体建摸。

2.拉伸零件主体

实体模型中，以FRONT基准面为草绘平面，TOP基准面为参照，拉申实体模型150mm×150mm×15mm，实体拉伸模型如图1.1。

图1.1

3.拉伸去除材料

选择工件上表面为草绘平面进入草绘，草绘一个150mm×120mm与一个120mm×150mm中心重合的两个矩形，删掉两个矩形组成的边界以内的直线生成一个图形，并将此图形的所有过度直角倒成R8的圆角。

进行拉伸，拉伸深度为5mm如图1.2。

图1.2

4.拉伸凸台。

选择工件上表面为草绘平面进入草绘，进入草绘绘制半径25mm，15mm的圆，圆心坐标（20,15）,（0,25）,以25mm圆的圆心关于x轴的对称点画25mm的圆。

在y轴上倒圆角圆角半径20mm。

y轴下方使用半径120mm的圆弧与半径25mm,15mm的圆相切，修剪后成一个心形后向内偏移8mm。

拉伸心形轮廓5mm。

图1.3

5.拉伸4个孔

拉伸四个直径16mm的孔，孔中心内坐标（55,50）（-55,50），（55,-50）（-55,-50）。

如图1.4

图1.4

第二章加工工艺分析

1.加工毛胚的选择

一般地，选择毛胚要考虑几个方面A.材料的工艺B.毛胚尺度工艺性能C.零件生产纲要。

根据零件图及加工要求选择45#钢210mm×160mm×31mm.

2.加工机床的选择

（1）数控机床主要的规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应，做到设备的合理使用。

（2）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。

根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。

（3）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。

如粗加工工序去除的毛呸余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。

（4）装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。

选择采用卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难以程度和数控加工的可靠性。

此处选择数控机床为华中数控HNC-21M

3.加工中刀具选择

刀具的选则是数控加工的重要工艺内容之一，不仅要精度高，刚度高，耐用度高，要求尺寸稳定，安装方便，这就要求采用新型优质材料制造数控加工工具，并优选刀具参数。

选刀具时，要使用道具的尺寸与被加工表面尺寸和形状相适应。

生产过程中，平面零件周边轮加工，常采用立洗刀。

铣削平面时，应选择硬质合金刀片铣刀；加工凸台或凹槽选择高速立铣刀。

图2.1

4.夹具选择

本次选则的夹具为平口虎钳

5.工艺分析包括工序的安排和使用原则的说明

加工顺序通常包括切削加工工序，热处理工序和辅助工序。

切削加工工序通常安排原则如下：

基面先行用作基准面时表面应先加工，任何零件的加工过程总是先对定位基准进行加工。

先面后孔对于箱体，支架等零件，平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸由于基准面为准，所以先加工平面，然后加工孔。

6.工艺参数计算（见附件3）

计算公式

主轴转速N=1000Vc/πd进给速度Vf=fzzn

VC切削速度D刀具直径fz刀具每齿进给率z刀具齿数N主轴转数

7.工序卡

数控加工工序卡片

零件名称

零件材料

夹具

使用设备

班级

姓名

日期

成型壳体

45#钢

平口虎钳

HNC-21M

工步号

工步内容

所选加

工方式

刀具号

刀具规格及名称

主轴

转速

（r/min）

进给

速度

（mm/min）

被吃

刀量

（mm）

1

铣外形

外形铣削

0001

10×10

D10平刀

2

铣平面

平面铣削

0002

25×100

D25面铣刀

3

挖槽

一般加工

0001

10×100

D10平刀

4

挖槽

一般加工

0001

10×100

D10平刀

5

挖槽

一般加工

0001

10×100

D10平刀

6

钻孔

钻孔循环

0003

5×100

D5中心钻

7

钻孔

钻孔循环

0004

10×100

D10钻头

第三章自动编程及数控仿真加工

1.加工概述：

1、毛坯去毛刺（钳工），同时利用φ10的立铣刀对工件进行外形加工，铣出外形偶为200mm×150mm×30mm；

2、表面铣削，用φ25的平面铣刀铣出工件的上边面，工件的厚度变为30mm；

3、用φ10的立铣刀铣出外形为190mm×140mm的矩形，中间为φ25圆形凸台的环形槽；

4、用φ10的立铣刀铣出外形为190mm×140mm的矩形，中间为60mm×50mm矩形凸台的环形槽；

5、用φ10的立铣刀铣出轮廓为花边矩形，中间为60mm×50mm矩形凸台的环形凹槽；

6、用φ5的中心钻加工出位于矩形的四个角上的通孔的定位孔；

7、基于第6步的基础上用φ10的钻头把四个定位孔打成通孔。

2.文件转换

利用PRO/E绘好零件图后，将零件图“保存副本”→输入名称和文件类型选择“IGES”格式→确定→生成“IGES”格式文件，通过MASTERCAM打开该文件，进行加工编程。

文件导入Mastercam后的加工设置设置加工原点及毛胚。

图3.1

3.加工工序及刀具路径

工序一铣外形

（1）首先利用直径为10mm长度100mm的端铣刀进行外形的铣削（外形铣削）。

刀具工艺参数设置如图（进刀退刀）

（2）刀具路径

工序二铣平面

（1）利用直径25mm长度100mm的平洗刀对毛坯件进行平面铣削。

刀具工艺参数设置如图

工序三

（1）挖槽利用直径10mm长度100mm的平洗刀在工件上挖槽，外形为190mm×140mm的矩形，中间为φ25圆形凸台的环形槽。

刀具工艺参数设置如图

（2）刀具路径

工序四挖槽

（1）利用直径10mm长度100mm的平铣刀铣出外形为190mm×140mm的矩形，中间为60mm×50mm矩形凸台的环形槽。

（2）刀具路径

2.加工工序总图

加工刀轨总图

根据华中后处理，生成NC文件为002.Nc。

（见附件二）

3.数控加工仿真

（1）使用斯沃软件机床HNC-21M卡具为虎钳，毛胚刀具放置按照工序卡安排，使用0628.Nc进行加工。

（2）确定零件设计原点与加工原点。

对刀使用基准芯棒，对XY，试切Z轴，确定加工坐标系原点G54。

原则与MASTERCAM原点设置一致。

关闭舱门，进行自动加工。

加工结果如图。

第四章现场加工

总结

参考文献

1.《数控加工概论》，李诚人编著，清华大学出版社，2006年出版。

2．《数控加工自动编程》，吴明有编著，清华大学出版社，2008年出版。

3．张书森主编《机械制造工程学》沈阳：

东北大学出版社

感想

附件一：

加工NC代码

%1234

G90G54

N100G21

N102G0G17G40G49G90

N104T1M6

N106G0G90X-.02Y-26S955M3

N110Z10.

N112G1Z-5.F150.

N114X.019F286.5

N116G3X1.083Y-26.375R1.75

N118X8.391Y-20.062R106.75

N120G1X-8.391

N122G2X-14.869Y-13.37R106

N124G1X14.869

N126G3X20.337Y-6.68R106.75

N128G1X-20.337

N130G2X-24.979Y0.R106.75

N132G1X24.979

N134G3X28.918Y6.68R106.75

N136G1X-28.918

N138G2X-30.51Y9.745R106.75

N140X-31.637Y13.375R11.75

N142G1X31.637

N144G3X30.604Y20.06R11.75

N146G1X-30.604

N148X-20.048Y26.75

N150X-19.952

N152G2X-14.778Y25.52R11.75

N154G3X-14.702Y25.48R33.25

N156X-10.049Y23.616R33.25

N158X-9.977Y23.593R33.25

N160X-5.084Y22.452R33.25

N162X-5.007Y22.44R33.25

N164X-.004Y22.061R33.25

N166X.075R33.25

N168X5.084Y22.452R33.25

N170X5.156Y22.464R33.25

N172X10.049Y23.616R33.25

N174X10.142Y23.646R33.25

N176X14.778Y25.526R33.25

N178G2X19.952Y26.75R11.75

N180G1X20.048

N182G0Z50.

N184X30.733Y9.633

N186Z10.

N188G1Z-5.F150.

N190G3X14.6Y25.7R12.F286.5

N192G2X10.066Y23.884R33.

N194X9.974Y23.855R33.

N196X5.117Y22.71R33.

N198X5.046Y22.699R33.

N200X.075Y22.311R33.

N202X-.004R33.

N204X-4.97Y22.688R33.

N206X-5.046Y22.699R33.

N208X-9.902Y23.832R33.

N210X-9.974Y23.855R33.

N212X-14.591Y25.712R33.

N214X-14.667Y25.75R33.

N216G3X-30.733Y9.633R12.

N218X-1.238Y-26.571R107.

N220X1.238R2.

N222X30.733Y9.633R107.

N224G0Z50.

N226X-84.75Y-74.75

N228Z10.

N230G1Z-5.F150.

N232X-74.75F286.5

N234X74.75

N236Y-67.275

N238X-74.75

N240Y-59.8

N242X74.75

N244Y-52.325

N246X-74.75

N248Y-44.85

N250X-4.002

N252X-4.351Y-44.776

N254X-4.586Y-44.722

N256X-4.651Y-44.707

N258X-4.667Y-44.703

N260X-4.671Y-44.702

N262X-4.673

N264X-4.674

N266X-4.681Y-44.7

N268X-4.707Y-44.694

N270X-4.812Y-44.669

N272X-5.157Y-44.583

N274X-5.483Y-44.495

N276X-5.588Y-44.465

N278X-5.615Y-44.457

N280X-5.622Y-44.455

N282X-5.623Y-44.454

N284X-5.625

N286X-5.628Y-44.453

N288X-5.642Y-44.449

N290X-5.698Y-44.432

N292X-5.898Y-44.372

N294X-6.271Y-44.253

N296X-6.473Y-44.187

N298X-6.574Y-44.153

N300X-6.624Y-44.135

N302X-6.649Y-44.127

N304X-6.662Y-44.123

N306X-6.668Y-44.12

N308X-6.671Y-44.119

N310X-6.697Y-44.11

N312X-6.993Y-44.006

N314X-7.411Y-43.847

N316X-7.834Y-43.675

N318X-8.218Y-43.509

N320X-8.598Y-43.334

N322X-8.974Y-43.152

N324X-9.337Y-42.968

N326X-9.529Y-42.866

N328X-9.625Y-42.815

N330X-9.672Y-42.789

N332X-9.696Y-42.776

N334X-9.708Y-42.769

N336X-9.714Y-42.766

N338X-9.724Y-42.761

N340X-9.812Y-42.713

N342X-10.196Y-42.495

N344X-10.596Y-42.255

N346X-10.992Y-42.006

N348X-11.383Y-41.747

N350X-11.768Y-41.479

N352X-12.148Y-41.201

N354X-12.517Y-40.919

N356X-13.33Y-40.269

N358X-14.028Y-39.707

N360X-14.643Y-39.206

N362X-14.924Y-38.975

N364X-15.058Y-38.864

N366X-15.123Y-38.81

N368X-15.155Y-38.784

N370X-15.171Y-38.77

N372X-15.179Y-38.764

N374X-15.183Y-38.76

N376X-15.185Y-38.759

N378X-15.186Y-38.758

N380Y-38.757

N382X-15.194Y-38.751

N384X-15.841Y-38.208

N386X-16.493Y-37.654

N388X-16.816Y-37.375

N390X-74.75

N392Y-29.9

N394X-24.758

N396X-24.784Y-29.873

N398X-25.039Y-29.612

N400X-25.16Y-29.487

N402X-25.219Y-29.425

N404X-25.248Y-29.395

N406X-25.263Y-29.38

N408X-25.27Y-29.373

N410X-25.274Y-29.369

N412X-25.275Y-29.367

N414X-25.276Y-29.366

N416X-25.277

N418X-25.283Y-29.359

N420X-25.869Y-28.745

N422X-26.457Y-28.121

N424X-27.038Y-27.496

N426X-27.331Y-27.179

N428X-27.477Y-27.019

N430X-27.626Y-26.855

N432X-28.197Y-26.224

N434X-28.769Y-25.584

N436X-29.332Y-24.944

N438X-29.615Y-24.619

N440X-29.756Y-24.457

N442X-29.827Y-24.375

N444X-29.862Y-24.334

N446X-29.88Y-24.314

N448X-29.888Y-24.304

N450X-29.893Y-24.299

N452X-29.895Y-24.296

N454X-29.896Y-24.295

N456X-29.897Y-24.294

N458X-29.905Y-24.284

N460X-30.385Y-23.723

N462X-31.13Y-22.836

N464X-31.471Y-22.425

N466X-74.75

N468Y-14.95

N470X-37.209

N472X-37.317Y-14.798

N474X-37.807Y-14.1

N476X-38.053Y-13.746

N478X-38.175Y-13.568

N480X-38.236Y-13.48

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N504X-4