数控机床课程设计2号铣《说明书》 2.docx
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数控机床课程设计2号铣《说明书》2
目录
绪论2
第1章凸台零件的零件图分析3
1.1凸台零件零件的图样分析3
1.2三维实体建模4
第2章凸台零件加工工艺分析5
2.1凸台零件加工内容分析图5
2.1.1零件图尺寸的分析5
2.1.2零件加工要求5
2.2毛坯的确定6
2.3机床的选择6
2.4加工顺序的规划7
2.6确定装夹方案8
2.6.1零件的基准分析8
2.6.2确定零件的装夹方式9
2.7刀具与切削用量选择11
2.7.1刀具的选择11
2.8拟订加工工序卡12
第3章凸台的数控编程与仿真加工12
3.1粗铣毛坯六面体的程序编制12
3.2凸台B面精加工程序编制13
3.3程序仿真15
3.3.1仿真软件的介绍15
3.3.2仿真步骤和结果16
结束语19
参考文献19
绪论
课程设计是对所学各课程的一次深入的综合性的应用。
也是一次理论联系实际的训练。
因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后打下一个良好的基础。
本设计书是根据数控加工综合设计的，数控机床已成为国家先进制造技术的基础设备，并关系到国家发展的战略地位，从20世纪中叶数控技术出现以来。
数控机床给机械制造带来了革命性的变化，数控加工具有自动化，高效率，适应性强，精度高等特点。
现代数控加工正向高速化，高精度化，高柔性化，高一体化和智能化方向发展。
本设计内容主要是详叙如何对凸台零件进行工艺分析与编程，大致包含了零件的分析、毛坯、工艺规程设计刀具的选取和机床的选取，数控加工工艺分析是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过编程，并在宇龙数控加工仿真系统软件上进行调试，使同学们熟悉和掌握数控机床的编程流程，通过毕业设计使我们更深了解了相关学科中的基本理论、基本知识，以及理论实践相结合，同时对本专业有了较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
第1章凸台零件的零件图分析
1.1凸台零件零件的图样分析
在数控加工零件图上，应该是以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。
这种标注方法即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。
零件设计人员在尺寸标注时，较多地考虑装配等使用特性，而常采用局部分散的标注方法，这样就会给工序安排和数控加工带来诸多不便。
由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。
本零件图见（图1-1）基本满足同一基准标注或直接标注坐标尺寸。
零件图长度方向、宽度方向分别以对称中心线为长度方向和宽度方向的基准，各部分的定形尺寸和定位尺寸标注正确、清晰、完整。
图1-1
1.2三维实体建模
零件实体模型是利用UGNX5.0软件生成的，完成后的整体零件图，如（图1-2，图1-3）
图1-2凸台A面与B面
第2章凸台零件加工工艺分析
2.1凸台零件加工内容分析图
图2-1
2.1.1零件图尺寸的分析
⑴主要轮廓由：
外轮廓、内轮廓、组成。
⑵主要尺寸A面有：
65×65×5mm、50×50×8mm
⑶B面：
基本尺寸：
外轮廓60×60×10mm和20×R4圆弧与一个尺寸为24×24的内轮廓以上三点都是该零件的一些基本尺寸和该零件的主要加工尺寸。
2.1.2零件加工要求
（1）如图所示，大多都是由轮廓组成，从图纸可以知道该零件的表面粗糙度都是Ra3.2，相对来说精度较低比较好操作加工。
（2）技术要求：
棱边倒钝、未注倒角1×45°、未注倒角均为R0.5。
2.1.3各结构的加工方法
（1）首先以毛坯光滑的面为基准铣平面。
（2）装夹B面加工A面，先加工外轮廓尺寸65×65×5mm，,50×50×8mm留0.5mm余量，然后精加工尺寸至图纸要求。
（3）装夹A面加工B面，先加工外轮廓60×60×10mm留0.5mm的余量20×R4圆弧，再加工内轮廓24×24×10mm，留0.5mm的余量。
然后精加工尺寸至图纸要求。
2.2毛坯的确定
选择毛坯材料为指定的45钢件。
形状和尺寸总的要求是：
毛坯尺寸尽量接近成品形状，减少机械加工的劳动量。
在采用数控加工时其加工表面应有较充分的余量，根据图纸所规定的尺寸，毛坯选择方料，尺寸为72mm×72mm×38mm。
2.3机床的选择
选择机床时主要考虑以下因素:
（1）机床规格应与工件的外形尺寸相适应，即大件用大机床，小件用小机床。
（2）机床精度应与工件加工精度要求相适应。
（3）机床的生产效率应与工件的生产类型相适应。
（4）与现有的条件相适应。
要根据现有设备及设备负荷状况、外协条件等确定机床。
由于本凸台零件是70mm×70mm×36mm规格的六方体，且加工表面多，零件可采用立式铣削，选用型号为FANUC0i-T立式数控铣床进行加工。
2.4加工顺序的规划
制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度、位置精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。
按照基面先行、先主后次、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。
基面先行：
选作精基准的表面，应该安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。
先主后次：
零件的主要工作表面、装配基面应该先加工，从而能及早发现毛胚中要表面可能出现的缺陷。
次要表面的加工可适当穿插在主要表面加工工序之间进行。
先粗后精：
通过划分加工阶段，各个表面先进行粗加工，再进行半精加工，左后进行精加工和光整加工。
从而逐步提高表面的加工精度与表面质量。
先面后孔：
对于箱体、支架等类零件，因其平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，一般先加工平面再加工孔。
从工艺分析的角度看，毛坯尺寸为72mm×72mm×38mm，要把毛坯加工到70±0.02×70±0.02×36±0.02mm。
2.5加工工序的确定
在数控铣床上加工的零件，按工序集中原则划分工序，按照“下料→装夹→铣平面→粗加工A面→精加工A面→粗加工B面→精加工B面→一般顺序对零件进行加工。
下料：
双面型腔毛坯尺寸72×72×38mm
1.数铣加工（第一次装夹B面）：
按照“粗铣外轮廓→精铣外轮廓→的一般顺序对零件加工。
步骤一：
铣六方形外轮廓，保证尺寸70×70×36mm
步骤二：
粗加工65×65×5mm的外轮廓和50×50×8mm的外轮廓，留0.5mm的余量。
步骤三：
精加工65×65×5mm的外轮廓和50×50×8mm的外轮廓，
步骤四：
精加工尺寸至图纸。
2.数铣加工（第二次装夹A面）：
按照“粗铣外轮廓→精铣外轮廓孔→的一般顺序对零件加工。
步骤一：
粗加工内，外轮廓60×60×10mm内轮廓24×24×10mm20XR4的圆弧留0.5mm余量。
步骤二：
精加工内，外轮廓60×60×10mm,内轮廓24×24×10mm,留0.5mm余量。
步骤三：
精加工内外轮廓R4的圆弧至图纸要求。
步骤四：
精加工凸台尺寸至图纸要求。
2.6确定装夹方案
2.6.1零件的基准分析
基准是零件上用来确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面、按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。
选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。
结合图纸分析型腔零件，以A面为加工基准；在铣削加工时，先以毛坯的较光滑端为粗基准进行装夹，对零件的另一面进行加工，然后以加工过后的一面为精基准，对另一面再进行加工。
2.6.2确定零件的装夹方式
夹具是一种装夹工件的工艺设备，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺过程中。
数控加工的特点对夹具提出几点要求：
（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调试夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节约生产费用。
（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。
（4）夹具上各零件应不防机床对零件各表面的加工。
在本设计中，由于所要加工材料的规格为72×72×38mm，可直接用虎钳加垫铁进行装夹，上表面加工时工件露出钳口在22mm左右。
然后卸下工件，在加工正面时，先需要找正工件的平行度，再进行加工；背面加工时由于外表面不需要加工，所以工件露出钳口15mm-20mm即可。
（注:
使用虎钳装夹前应调整虎钳固定钳口，保证其在与机床相应坐标方向的平行度。
装夹时注意调节垫铁高度，以保证能夹紧且在进行切削加工时刀具不会与虎钳钳口相撞。
）
装夹示意图如下
图2-2粗精加型腔A面的装夹图
图2-3粗精加工型腔B面装的夹图
2.7刀具与切削用量选择
2.7.1刀具的选择
在金属切削过程中，刀具切削部分承受着较大的压力、较高的温度和剧烈的摩擦，有时还要受到强烈的冲击。
选用刀具主要应考虑如下几方面：
（1）一次连续加工的表面应尽可能多；
（2）在切削加工中，刀具不能与工件轮廓发生干涉；
（3）有利于提高加工效率和加工表面的质量；
（4）有合理的刀具强度和寿命。
本设计中，由于零件材料是铝合金，其硬度相对较低，塑性与韧性较好，可选硬质合金刀。
刀具及切削参数见表2-2
序号
刀具号
刀具名称
直径
加工部位
材质
1
T01
面铣刀
Φ80
铣削平面
硬质合金
2
T02
立铣刀
Φ16
半精加工内轮廓
硬质合金
3
T03
立铣刀
Φ8
半精加工型腔
硬质合金
2.8拟订加工工序卡
零件的加工工艺过程卡见下表。
第3章凸台的数控编程与仿真加工
3.1粗铣毛坯六面体的程序编制
（1）粗铣六面体
用Φ80的刀面铣刀粗加工毛坯，留0.5mm走刀路线如下图3-1所示
图3-1
走刀路线经过后处理后的部分程序，如下所示：
G40G17G49G80G90G21G69
G0G54X0.0Y0.0
X-163.Y78.
G43Z50.H01
S320M03
Z3.
G1Z0.0F80.
…………………
……………………
G91G28Z0.0
G91G28Y0.0
M30
3.2凸台B面精加工程序编制
（1）精铣零件底面凸台
O0001
N10G90G54G00Z120.000
N12S3000M03
N14X-14.000Y-44.100Z120.000
N16Z10.000
N18G01Z-10.000F1000
N20G02X-4.000Y-34.100I10.000J-0.000F2000
N22G01X4.000
N24G03X12.100Y-26.000I-0.000J8.100
N26G01Y-20.842
N28G03X20.842Y-12.100I-12.100J20.842
N30G01X26.000
N32G03X34.100Y-4.000I0.000J8.100
N34G01Y4.000
N36G03X26.000Y12.100I-8.100J-0.000
N38G01X20.842
N40G03X12.100Y20.842I-20.842J-12.100
N42G01Y26.000
N44G03X4.000Y34.100I-8.100J-0.000
N46G01X-4.000
N48G03X-12.100Y26.000I-0.000J-8.100
N50G01Y20.842
N52G03X-20.842Y12.100I12.100J-20.842
N54G01X-26.000
N56G03X-34.100Y-4.000I0.000J-8.100
N58G01Y-8.00
N62G01X-20.842
N64G03X-12.100Y-20.842I20.842J12.100
N66G01Y-26.000
N68G03X-4.000Y-34.100I8.100J0.000
N70G02X6.000Y-44.100I0.000J-10.000
N72G01Z10.000
N74G00Z100.000
N76M05
N78M30
（2）粗铣方形槽
O0002
S800M03
G54G90G00X0Y0Z50
G00Z5
X-50Y-50
G01G42X0Y0D01F400
Z-5
G01X-10Y0
X-10Y10
X10Y10
X10Y-10
X-10Y-10
X-20Y10
G02X-10Y20R10
G01X10Y20
G02X20Y10R10
G01X20Y-10
G02X10Y-20R10
G01X-10Y-20
G02X-20Y-10R10
G01X-20Y10
G01Z5
G40G01X0Y0
G00X-60Y-60Z60
M05M30
3.3程序仿真
3.3.1仿真软件的介绍
本软件具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能。
可以进行数控编程的教学，能够完成整个加工操作过程的教学。
使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现。
由于大部分的实训活动可以在本仿真系统中实现，使用本仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入，从而可以加快当前紧缺数控加工操作技术人员的培训速度。
由于使用仿真软件，也大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。
3.3.2仿真步骤和结果
（1）选择机床FANUC0I-T
（2）操作面板
（3）选择毛坯
（4）选择夹具
（5）选择刀具
（6）回零操作
（7）对刀
（8）程序导入
（9）仿真模拟加工
结束语
本设计在老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着老师的心血和汗水，在三年的专科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。
在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
经过了一个多月的学习和工作，我已基本完成了论文。
从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。
在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对相关技术很不了解的状态，到独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我感到非常兴奋和喜悦。
虽然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一段代码，都有我的劳动。
当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。
我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。
这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。
希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。
最后，再次向精心指导我的何苗老师及所有为我提供帮助的同学和老师们表示最衷心的感谢！
参考文献
[1]王爱玲.现代数控编程技术及应用.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）.机械工业出版社.2004
[4]王先逵.机械制造工艺学（第二版）.清华大学出版社.2007
[5]邓志博.数控机床加工培训教程.陕西科学技术出版社.2009.
[6]孙学强.机械加工技术[M].机械工业出版社，1999
[7]田春霞.数控加工工艺[M].机械工业出版社，2006
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