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天津冶金职业技术学院毕业设计

天津冶金职业技术学院毕业设计（论文）

滑板部件的编程与数控加工

板桥和轮轴部件的编程与数控加工

系部机械工程系

专业数控技术

班级数控11-1

学生姓名王健

指导教师梁国勇

2013年10月14日

摘要

数控机床是用数字信息对机床的的加工和工作过程进行控制的技术，本文简要介绍了当今世界数控技术的趋势。

在此基础上讨论了在我国在全球经济技术一体化新环境下，发展我国数控机床、提高我国制造业水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技机床的几点看法。

 数控机床是当今先进装备制造业中最核心的技术。

当今世界各国制造业广泛发展和利用数控机床。

而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重。

 CAXA制造工程师是一套Windows原创、功能强大的三维造型、曲面实体完美结合的CAD/CAM一体化软件。

本文使用CAXA制造工程师软件对凸轮模型进行零件设计和数控编程、后置处理及仿真加工，具有灵活的实体曲面造型功能和丰富的数据接口，可以实现零件复杂的三维造型设计，通过加工工艺参数的后置处理的设定，选取需加工的部分，自动生成适合的数控系统加工代码，通过直观的加工仿真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。

本次设计是对滑板板桥和轮轴零件进行数控加工设计，侧重于对零件的数控加工工艺分析和编程编写，主要设计内容有：

完成该零件的工艺规程（包括工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡）和主要工序的内容设计，以最优的路线完成零件的加工，达到实际生产的需要。

用G代码编制该零件的数控加工程序，并运用CAD/CAM相关软件绘制零件图以及三维实体图，使人能一目了然的了解到零件的结构特征。

学会使用图表资料和手册，将与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练应用。

关键词：

数控机床、工艺分析、数控编程、CAD/CAM

，

天津冶金职业技术学院

学生毕业课题任务书

系部：

机械系专业：

数控班级：

11-1学生姓名：

王健

课题名称：

滑板部件的编程与数控加工

设计时间：

从2011年11月24日至2011年12月11日

承担课题内容本课题是根据本院的专业特点和学生的具体情况，经过教学拟定，根据日常生活中的产品，与生产实际有着密切的关系。

滑板结构较简单，需要运用数控车床和加工中心两种设备来完成其加工，本课题以滑板板桥，轮轴的编程加工为重点，对其进行绘图设计，拟定加工工艺及数控加工，旨在提高学生对知识的综合应用，培养分析问题、解决问题的能力、动手能力以及实践能力。

毕业课题开展工作的指导性意见：

业课题实践性很强，是对所学知识的全面总结和综合应用，对全面提高同学的职业能力和职业素质具有重要的意义，所以对同学有以下要求：

1．毕业课题之前，复习巩固所学过的理论知识和技能。

2．进行毕业课题时，要持有科学、严谨、实事求是、刻苦钻研和创新的工作态度，发挥团队协作，结合课题的需要，运用已学的知识解决实际问题。

3.毕业课题结束时，应对课题实践中的的不足和需要提高的内容有充分的认识，以确定个人的努力方向。

毕业课题的基本要求：

1.运用所学的理论及生产知识，进行滑板板桥和轮子的设计的初步训练，培养自己的综合设计能力。

2.熟练掌握滑板的绘图的设计方法和步骤。

3掌握滑板的设计编程的基本技能，具备查阅和运用资料，手册等技术资料的能力。

4熟练的掌握绘图和程序编写的技术文件的能力。

按照天津冶金职业技术学院毕业设计附件1的要求

进程安排：

序号

设计各阶段的内容

起止日期

1

接受任务，明确任务，查阅资料。

第一周

2

设计滑板板桥和轮轴的的草图

第二周

3

滑板板桥和轮轴的二维图的绘制修改

第三周

4

滑板板桥和轮轴的三维图的绘制修改

第四周

5

滑板板桥和轮轴的仿真模拟

第五周

6

加工所需材料的准备

第六周

7

编写加工程序

第七周

8

工艺分析

第八周

9

成品的加工

第九周

10

课题总结

第十周

毕业答辩时间2011年1月

主要参考文献和书目：

1、陈立德机械制造技术上海：

交通大学出版社200

②、陈根琴机械制造技术北京：

理工大学出版社2007

③、陈明机械制造工艺学北京：

机械工业出版社2008

④、薛源顺机床夹具设计北京：

机械工业出版社2008

⑤、魏康明机械加工技术西安：

电子科技大学2006

⑥、李庆余机械制造装备设计北京：

机械工业出版社2008

⑦、骆素君机械课程设计简明手册北京：

化学工业出版社2006

指导教师签字：

年月日

教研室主任签字：

年月日

系部主任签字：

年月日

目录

摘要·························Ⅰ

1滑板设计图……………………………………………………………………1

1.1.滑板CAD二维制图…………………………………………………………2

1.12数控机床与CAD/CAM………………………………………………………3

1.3用CAD技巧绘出图形…………………………………………………………4

1.4滑板UG三维制图……………………………………………………………5

2.1.1粗基准的选择………………………………………………………………6

2.2.精基准的选择………………………………………………………………7

3工艺路线的拟定…………………………………………………………………8

3.1加工阶段的划分……………………………………………………………9

3.2加工工艺路线方案的比较…………………………………………………10

4数控技术和数控机床的发展趋势··················1

4.1·数控技术···········································11

4.21·数控机床的发展趋势··································12

4.22·FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识·············13

4.23·坐标系/对刀点/换刀点·······························14

4.24·常用基本指令·······································15

4.25·编程方式···········································16

4.26·刀具的选择和对刀·····································17

结论…………………………………………………………………………18

参考文献……………………………………………………………………19

1滑板设计图

1.1滑板二维设计图

数控机床与CAD/CAM

数控技术是机械加工技术,微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成,是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术,对机电工业及国民经济的发展具有十分重要的作用。

同时,数控技术也是发展自动化技术的基础。

以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品,代表了当今世界自动化技术发展的前沿。

现代数控系统,采用了交流数字伺服系统。

伺服电机的位置、速度和电流都实现数字化,作为伺服控制方式也采用了超出以前的控制理论,实现了不受机械负荷变动影响的高速响应伺服系统。

从世界伺服系统的发展来看,已经经历了步进电机→直流伺服电机→电机→交流伺服电机阶段。

目前,国内大部分数控机床没有配备专门的计算机辅助制造软件,所以此课题有很广泛的发展空间。

CAD（ComputerAidedDesign）,即计算机辅助设计,在数控加工过程中是一种生产辅助工具,它将计算机高速而精确的运算功能,大容量存储和处理数据的能力,丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来,形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统,大大加快了设计进程。

CAD技术包括下列功能:

几何建模、计算分析、仿真与实验、绘图及技术文档生存、工程数据库的管理和共享。

CAM（ComputerAidedManufacturing）,即计算机辅助制造。

CAM内容广泛,从狭义上讲指的是数控程度的编制,包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成等。

计算机辅助设计及制造与数控机床加工结合,是现在数控机床技术应用的主流,能够达到非常理想的加工效果。

南京工业大学运动控制研究所生产的NUT系列数控雕刻机床采用控制板卡与PC连接,Windows操作控制界面控制数控电机;电气部分采用松下交流伺服系统;数控加工功能:

X,Y,Z三轴联动,最高转速5000r/min,编码器脉冲输出16384p/r,主轴切割转速可达15000r/min,无级调速;加工最大尺寸:

2400mm×2400mm×120mm,脉冲当量:

01001mm。

使用各种CAD/CAM软件将加工思想经过软件的一系列操作生成G代码,使用执行操作软件执行代码进而加工成品

用CAD技巧绘出图形

1.1画椭圆弧

画椭圆弧的关键是先画一个完整的椭圆，然后移动光标删除椭圆的一部分。

留下需要的椭圆弧。

首先，键入ELLIPSE或选择Ellipse图标。

选项如下：

Arc/Center/:

键入：

Arc<回车>

用任意方法画一个椭圆。

然后提示输入所需弧段信息：

响应：

Parameter/

键入：

0或选定屏幕上代表角度起点的点。

始角（startangle）定义为弧的始点。

响应：

Parameter/Included/：

选定定义弧长的终角（endangle）。

也可以键入I，然后键入包角。

包角自始角开始量度，不是从0开始

6.1.2画一条平滑曲线

尽管圆弧是一条曲线，但经常要画平滑曲线，又不与圆弧的圆心和半径相适应。

可按如下方法。

先在要画平滑曲线的方向上画一条多义线。

然后选取尽可参多的点，这些点就是曲线上的顶点。

然后键入PEDIT，选取该多义线。

现有两种选择：

FIT或SPLINE。

FIT子命令将保证曲线经过每一个顶点，而SPLINE子命令将产生更平滑的曲线，因为曲线并不一定通过顶点。

如果需要使一条曲线变直，可在PEDIT中对FIT或SPLINE曲线使用DECURVE子命令。

在本书的中级章节中将讲述使用SPLINE命令或SPLINEDIT的更成熟的方法。

键入PLINE并画多个线段，随机地选取一些点。

例如画五、六个点。

键入：

PEDIT<回车>（或从Modify工具栏中选择。

）

响应：

Selectpolyline

在多义线上选取任一点。

响应：

Close/Join/Width/Editvertex/Fitcurve/Splinecurve/Decurve/Undo/eXit:

键入：

F<回车>

Fit曲线产生曲线模式。

向应：

Close/Join/Width/Editvertex/Fitcurve/Splinecurve/Decurve/Undo/eXit:

cad/huitu.htm#head#head">

键入：

S<回车>

Spline曲线产生曲线模式。

键入：

<回车>

这将终止PEDIT命令

多边形总是可以用普通线或多义线来画，但AutoCAD有一个POLYGON命令。

当键入POLYGON时，首先要求输入边数，接下去选择中心或边长。

如果选取一点，则被认为是中心。

还有两个额外选项：

对于一个虚圆，多边形可以是内接的，也可以是外切的。

如果选择边长而不是中心，则须输入多边形边的起点和终点。

然后多边形逆时针构造。

键入：

POLYGON<回车>（或从Draw工具栏中选择。

）

响应：

Numberofsides:

键入：

5<回车>

响应：

Edge/:

选取一点。

响应：

Inscribedincircle/Circumscribedaboutcircle（I/C）:

键入：

I<回车>

响应：

Radiusofcircle:

选取一点或键入多边形圆心到圆的半径。

这样构造多边形有一点值得注意：

这些多边形都可以看成独立的、封闭的多义线。

AutoCAD并不管它们最初是如何建立的。

如果打散一个多边形，它就会成为独立的线。

如何以等轴方式画图

从R10开始，以等轴方式画图通常并不是画等结构的首选方法。

尽管AutoCAD有等轴功能，但如果是R10或更高版本，则将使用3D功能构造模型，然后键入DVIEW或VPOINTS以等轴方式观察设计。

AutoCAD的等轴功能以SNAP命令访问，其子选项Style控制等轴方式，在此选项下可选择标准方式或等轴方式。

一旦进入等轴方式，Ctrl+E将激活顶面、右面或左面。

一经获取正确的平面，即可画对象了。

3D功能和等轴捕捉方式的差别是3D产生的真实尺寸的模型，而等轴捕捉方式扭曲了实体，其实实体并不是看到的样子。

画椭圆弧

任何圆弧都是圆的一部分。

正象没有ARC命令可以通过打断或剪裁圆建立弧一样。

可通过打断或剪裁椭圆建立椭圆弧。

先建立一个椭圆。

再打断它。

在哪打断或剪裁决定了弧的大小。

BREAK并不象想象的那样工作，如果打断后方向不对，试着在要打断的椭圆上每端画一辅助线，然后使用TRIM。

椭圆实际上是一系列多义弧。

当打断、剪裁或打散椭圆时，已将它变成了组件。

在打断以后，还应该用PEDIT命令把弧起来，以便真正形成一个椭圆弧。

把两条线合并成一个对象

首先假定这两条线或一组线不是多义线，而是直线或弧一类的普通对象。

键入PEDIT，当被问及选择一条多义线时，选择想要合并的多义线之中的一个对象，然后被告知该对象不是一条多义线，并询问是否将它改为多义线，键入Y表示肯定。

接下从诸多标准选项中选择Join，AutoCAD要求你选择要合并的对象，可以一个一个地选取对象，也可以通过开窗或开交叉窗来选择要合并的对象。

如果在一组对象中有打断的对象，则它们就不能合并。

键入:

PEDIT<回车>（或从Modify工具栏选）

响应：

SelectPolyline:

选择一个对象。

响应：

Objectselctisnotapolyline.Doyouwantittoturnintoone?

键入：

Y<回车>。

响应：

Close/Join/Width/Editvertex/Fitcurve/Spline

urve/Decurve/Undo/eXit:

键入：

J<回车>。

响应：

Selectobjects:

通过开窗或开交叉窗选择所要合并的所有对象，并确认。

按回车键可以退出PEDIT命令。

尺寸标注

对于一张完整的工程图样，除了图形的绘制之外，文字的输入和尺寸的标注是必不可少的，它是施工人员进行现场施工的重要依据。

AutoCAD具有强大的文字输入、尺寸标准及编辑功能，用户可以根据不同专业、不同图样的各种要求，简单、快捷地进行文字输入和尺寸标注。

同时，最新的AutoCAD2005还新增了字段插入的功能，文字对象内插入的字段可以在图形或图纸集中显示需要更新的数据，随着字段的更新，数据将自动更新以显示最新数据。

【本章重点】

           文字样式

           单行文字的输入及修改

           多行文字的输入及修改

           字段

           标注样式

           尺寸标注及修改

6.1    文字样式

AutoCAD图形中的所有文字都应具有与之相关联的文字样式。

在输入文字时，用户是使用AutoCAD提供的当前文字样式进行输入的，该样式已经设置了文字的字体、字号、倾斜角度、方向及其它特征，输入的文字将按照这些设置在屏幕上显示。

当然，像其它的功能工具一样，AutoCAD允许用户设置自己喜欢和需要的文字样式，并将其置为当前样式进行文字输入。

在文字输入之前，用户应该首先创建一个或多个文字样式，用于输入不同特性的文字。

输入的所有文字都称为文本对象，要修改文本对象的某一特性时，不需要逐个修改，而只要对该文本的样式进行修改，就可以改变使用该样式书写的所有文本对象的特性。

6.1.1    创建文字样式

文字样式的创建是通过【文字样式】对话框完成的。

启动【文字样式】对话框的方法有：

∙         下拉菜单：

【格式】/【文字样式】

∙         【样式】工具栏（如图6-11所示）和【文字】工具栏按钮（如图6-1所示）：

∙         命令行：

style

图6-1 【文字】工具栏

执行上述命令后，弹出如图6-2所示的【文字样式】对话框。

AutoCAD文字样式的默认设置为“标准样式（Standard）”，并且第一次使用的时候，在【文字样式】对话框的【样式名】下拉列表中只有这一种样式，如图6-2所示。

通常系统提供的“标准样式（Standard）”不能满足使用者的要求，用户可以根据下面对【文字样式】对话框功能选区的介绍来创建一个新的文字样式。

图6-2 【文字样式】对话框

1.      【样式名】选区

（1）【样式名】下拉列表：

列出所有的文字样式名。

（2）

按钮：

用来为新建的文字样式命名。

单击

按钮，弹出如图6-3所示的【新建文字样式】对话框。

在该对话框的【样式名】编辑框中填写新建的文字样式名，文字样式名最长可以用255个字符，其中包括字母、数字、空格和一些特殊字符（如美元符号、下划线、连字符等），如填写“工程字”。

然后单击

按钮，返回【文字样式】对话框。

这时，在【文字样式】对话框的【样式名】下拉列表中已经增加了“工程字”样式名。

选中“工程字”样式，列表后面的

、

按钮变为可用。

图6-3 【新建文字样式】对话框

4.2滑板三维视图

滑板的制作过程，我先按照要求画出轮子：

新建一个模型文件，在模型文件中选择“插入”>“草图”菜单，打开“创建草图”对话框，选择X-Y基准平面作为草图平面进入草图模式，在图中任意画6个圆，画好圆后，然后单击“草图约束”工具条中的“约束”按钮，打开“约束”对话框，选择绘图区中的6个圆，单击“约束”对话框中的“同心”按钮，将这6个圆约束为同心圆，用同样的方式将圆心约束在基准坐标原点。

对绘图区中6个圆的尺寸进行约束，单击“草图约束”工具条中的“自动判断的尺寸”按钮，然后单击绘图区中的6个圆，我们按半径从小到大标记为1-6，1的半径为8,6的半径为166,其余的半径自己定。

以圆心为起点画一条直线与圆3，4相交；单击“自动判断的尺寸”按钮，打开“尺寸”对话框后，单击直线以及基准X轴，将它们间的夹角设为30°，同样的方法再画一条，夹角为-30°。

单击“草图曲线”工具条中的“快速修剪”按钮，再单击要修剪的曲线，修剪掉不需要的部分。

选择“编辑”>“变换”菜单，打开“类选择”对话框，选择修剪后的四条线，单击“确定”按钮，在弹出的“变换类型”选择对话框中单击“绕点旋转”按钮，弹出“点”对话框，将坐标设为（0，0，0），单击“确定”按钮，在弹出的“变换角度”设置对话框中将角度设置为“90”，单击“确定”按钮，弹出“变换方式”选择对话框，单击“多个副本-可用”按钮，弹出“变换副本设置”对话框，将副本数设为“3”，单击“确定”按钮完成变换。

单击“草图曲线”工具条中的“快速修剪”按钮，将变换产生的多余曲线修剪掉，然后单击“草图生成器”工具条中的“完成草图”按钮完成草图的绘制。

轮子的草图就画出来了。

单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，打开“拉伸”对话框，选择直径为“100”的两个圆，在“拉伸”对话框的“限制”标签栏中将“距离”设为“10”，单击“确定”按钮，同样的方法，选中圆2，拉伸，将距离设为20，选中扇形区域的十六条线，拉伸，求差，可以得到图中的形状，选中1圆，同样拉伸求差，拉伸长度根据数据计算得出。

这样一个侧面就做好了，在另一侧画两个与2,5一样大的圆，利用拉伸变换得到想要的模型，这样整个车轮就做好了。

（下图）我们给组件命名为ss2.prt

接下来是板面的制作，在草图中画一个长方形，四点的坐标是（-650,225），（-650,-225），（650,225），（650，-225）再以（-650,225），（-650,-225）画弧，半径为225，再以（650,225），（650，-225）画弧，半径为200，删去边长较小的两条线，在（325,0）（-325,0）处分别画圆，直径是8。

单击完成草图板面的草图就画好了。

然后单击“特征”工具条中的“拉伸”按钮，打开“拉伸”对话框，选择两条直线和两条圆弧，在“拉伸”对话框的“限制”标签栏中将“距离”设为“10”，单击“确定”按钮，再次打开“拉伸”对话框，选择两个圆，在“拉伸”对话框的“限制”标签栏中将“距离”设为“175”，单击“确定”按钮，完成一个杆的拉伸，单击“特征”工具条中的“圆柱”按钮，打开“圆柱”对话框，将“指定矢量”设为y轴正向、“指定点”设为“325,150,175”、“直径”设为“8”、“高度”设为“325”，单击“确定”按钮，接着在“布尔”下拉列表中选择“求和”项，单击选中绘图区的圆柱体，单击“确定”按钮完成横向连接杆的创建。

我们给组件命名为ss1.prt

组件我们就制作好了，接下来就是装配，新建一个装配文件，弹出“添加组件”对话框，单击“部件”标签栏中的“打开”按钮，在弹出的“部件名”对话框中选择ss1.prt,单击“应用”按钮,再次单击“打开”按钮，在弹出的“部件名”对话框中选择ss2.prt文件，然后在“添加组件”对话框的“放置”标签栏中将“定位”改为“配对”，单击“确定”按钮，打开“配对条件”对话框,在弹出的“配对条件”对话框中单击“中心”按钮，在“组件预览”窗口单击按钮下面的圆柱面，接着在绘图区单击其对应的面，这里单击孔内侧面，然后在“配对条件”对话框的“配对类型”选项组中单击“配对”按钮，在“组件预览”窗口中单击车轮的最突出面与横向轴的圆柱底面，然后单击“确定”按钮完成配对，按照这种方法完成其它三个轮子的装配，一个简单的滑板模型就展现在我们面前了。

模型做出来了，但我并不像我想象中的那么完美，还存在很多需要改进之处，比如，连接杆也可以用装配来实现，只需要制作两个圆柱就行，我想如果用装配实现的话效果应该会更好。

2.1基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保障，生产率得以提高。

否则加工工艺过程中会问题百出，更加甚者，还会造成零件报废，使生产无法正常进行。

2.1.1粗基准的选择

在选择粗基准时，一般遵循下列原则；

（1）保证相互位置要求原则；

（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则；（3）便于工件的装夹原则；（4）粗基准一般不得重复适用的原则；（5）为了保证所有加工表面有足够的价格余量选择加工余量小的表面作粗基准，不得用同一尺寸方向上。

对于一般的零件而言，由于此零件是一个长方体零件且对称表面的粗糙度要求一致，根据粗基准选择原则（如果两个零件上没有重要表面要求加工余量均匀，而且所有表面都要求机械加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准，以保证加工余量最小的表面有