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数控专业毕业论文
毕业设计说明书(论文)
论文题目:
端盖类零件的建模与仿真加工
系部:
机电工程系
专业:
数控技术
班级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
2016年4月8日
摘要
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益,显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用,并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。
数控技术及数控机床的广泛应用,给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式都带来了革命性的变化。
本次毕业设计是端盖零件基于MacterCAM的的建模与编程加工,该零件的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高,因此在安排工艺过程时,就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。
逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用,并修正加工后的变形,才能达到零件的技术要求。
文中介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤,设计中先用AutoCAD完成零件的平面视图,再用MasterCAM软件完成零件的三维造型及加工路径设计,最后再用MasterCAM实现零件的加工仿真。
关键词:
数控加工,尺寸,加工工序
Abstract
NumericalcontroltechnologyandCNCmachinetoolsintoday’smachine-buildingindustryanimportantpositionandgreatbenefits,showsitsstrategicroleinthemodernizationofnationalindustries,andhasbecomeatraditionalmachinerymanufacturingindustrytransformationandautomation,flexibilityandintegrationofimportantmeansofproductionandlogo。
ThewideapplicationofnumericalcontroltechnologyandCNCmachinetools,machinerymanufacturingindustrystructure,productcategoriesandgrades,aswellaschangesinproductionarerevolutionized.
ThegraduationistheendcoverpartsbasedonMacterCAMmodelandtheprogrammingprocess,thepartaccuracyofsize,shapeandlocationaccuracyrequirementsareveryhigh,sowhenschedulingprocess,youneedtoseparatethemainsurfaceroughandfinishmachiningoperations。
Graduallyreduceallowances,cuttingforcesandtheroleofinternalstressanddeformationoftheamendmentprocessinordertoachievethetechnicalrequirementsoftheparts.CNCmachiningisintroducedinthispaperfeatures,machiningtechnologyandNCprogrammingproceduredesignusingAutoCADtocompletepartoftheplaneintheview,thenusetheMasterCAMsoftwaredesignofthreedimensionalmodelingandpathparts,andfinallywithMasterCAMpartsmachiningsimulation。
Keywords:
CNCmachining,dimensions,processing
绪论
随着科技的发展和计算机技术的普及,制造业中的数控技术的应用也越来越广泛。
数控技术具有自身的显著特点,受到广泛应用的同时也正在发生深刻的变革,对制造业的现代化生产起到十分关键的作用。
虽然我国数控技术发展较快,在一些先进领域取得了长足的进步,但数控技术在我国发展的时间较短,我国的数控技术水平与国际先进水平相比还存在一定的差距,在发展中还存在着一定的问题。
所以我国的数控技术人才一方面要具有数控基础理论知识,另一方面还要具有解决实际问题的能力。
为此我们更应了解数控技术和其有关的知识,且更应注重实际应用能力的培养。
1。
1、数控技术的发展历程与重要性
数控技术的历史是从1952年开始的,美国研制出了第一台试验性的数控系统,标志着数控技术的产生数控系统从产生到现在经历了四个主要的发展阶段,分别是研究开发阶段、推广应用阶段、系统化阶段、高性能集成化阶段。
经过这四个阶段的发展,数控技术逐渐走向成熟,并向新的发展阶段迈进.
数控技术的广泛使用为制造业提供了全新的生产制造模式,数控技术是利用数字信息对机械和工作的活动进行控制的一项技术。
现代的数控技术包括传统的机械制造、计算机和网络通信等技术,具有高效率、高精度和柔性自动化等显著特点.数控技术是国家工业现代化的关键技术,与国家的战略地位紧密相连,体现一个国家的综合国力,所以数控技术往往成为衡量一个国家工业现代化程度的标志.
1。
2、我国数控技术的发展现状
数控技术在我国发展的时间较短,从上个世纪五十年代末开始发展至今,基本掌握了现代化的数控技术,建立了一批具有我国自身特色的数控研发和生产的基地,培育了大批专业的数控人才,数控技术产业初具规模。
特别是近几年,我国加大了对数控技术的研发力度,在诸多方面取得突破性进展,如可以供应集成化和网络化的制造装备;五轴联动技术逐步成熟;进入了世界高速、高精度、精密数控机床的生产国的行列等等,并且拥有自主知识产权。
虽然我国数控技术发展较快,在一些先进领域取得了长足的进步,但同时我们也应该看到,我国的数控技术水平与国际先进水平相比还存在一定的差距,在发展中还存在着一定的问题。
首先,我国数控技术的基础薄弱,对于许多先进的数控信息化技术主要依赖于对国外技术的引进,自主研发和创新能力较弱,缺乏生产高精度、高效率的数控机床的能力,大多采取进口,信息化的应用程度和水平偏低;其次是数控产品的稳定性和可靠性较低,还不是很成熟,与国外的数控系统的平均无故障时间相比相差很远;最后,国内的数控技术缺乏创新能力,虽然拥有众多的数控机床的生产企业,但许多企业的规模有限,信息化技术的应用程度低,缺乏技术创新的能力,生产出来的产品缺乏市场竞争力。
1。
3、数控技术的发展趋势
在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用.当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅大力发展自己的数控技术及其产业,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。
因此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要途径.数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,其技术范围覆盖很多领域:
①机械制造技术;②信息处理、加工、传输技术;③自动控制技术;④伺服驱动技术;⑤传感器技术;⑥软件技术等。
从目前世界上数控技术发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面.<1〉高速、高精度化<2〉智能化、开放式、网络化〈3>环保化〈4〉采用五轴联动加工和复合快速力<5>重视新技术标准、规范的建立。
1.4、主要课程
机械制图、公差配合与技术测量基础、金属材料与热处理、机械设计基础、工程力学、液压与气动技术、机床夹具、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、电工电子基础及操作技能、钳工技能培训数控车床加工技术、数控铣床加工中心加工技术、电火花加工技术、AutoCAD、PRO/E三维造型与设计、UG三维设计与数控编程、Mastercam三维设计与数控编程、数控机床结构与维护。
1.5、Mastercam简介
Mastercam是美国CNCSoftwareInc.公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件。
它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身。
它具有方便直观的几何造型。
Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境,其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。
Mastercam9。
0以上版本还有支持中文环境,而且价位适中,对广大的中小企业来说是理想的选择,是经济有效的全方位的软件系统,是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统.
Mastercam不但具有强大稳定的造型功能,可设计出复杂的曲线、曲面零件,而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。
其可靠刀具路径效验功能使Mastercam可模拟零件加工的整个过程,模拟中不但能显示刀具和夹具,还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况,真实反映加工过程中的实际情况,不愧为一优秀的CAD/CAM软件。
同时Mastercam对系统运行环境要求较低,使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中,都能获得最佳效果Mastercam软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与NC加工,从80年代末起,我国就引进了这一款著名的CAD/CAM软件,为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献
第1章零件的造型
1.1新建文件
单击MainMenu(主菜单)→File(文件)→New(新建)选项,完成构图参数的初始化。
1.2绘制中间层外轮廓
设定构图平面为TOP(俯视图),构图视角为TOP。
图层1为当前图层。
单击主菜单中的Z,输入—5,单击MainMenu(主菜单)→Create(绘图)→Arc(圆形)→Circpt+rad(圆心和半径)→在Entertheradius框内输入63,再选择Origin(坐标原点)为圆心画圆,再单击MainMenu→Create→Line→Poler选圆心为起点再依次输入角度和长度,分别画出20°、70°、110°、160°、—20°、-70°、-110°、-160°长63mm的线段,如图1-1。
然后单击Modify→Break→Atinters分别选择外圆和经过圆心的8条线段,最后单击快捷菜单中的删除键,删去多余的线条,如图1—2。
1-11-2
1。
3构建中间层实体
设置构图视角为Isometric(等轴测视),构图平面为TOP(俯视图)。
图层2为当前图层。
单击MainMenu(主菜单)→Solids(实体)→Extrude(挤压实体)→Chain(串联),单击图1—2上的一点,完成外轮廓的串联.单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向下(单击Reverseit改变挤压方向),再单击Done(执行)选项,弹出如图1—3所示的挤压实体对话框。
选中Extredbyspecifieddistance复选框,在Distance(挤压距离)输入框内输入24,然后单击OK,在绘图区显示构建的矩形实体,如图1—4所示。
1—31—4
1.4绘制下层图形
设定图层:
设定图层3为当前图层,设定图层2为不可见。
设定构图平面、构图视角、构图深度:
设定构图平面为俯视图,构图视角为俯视图,构图深度为-5.
单击MainMenu→Create→Arc→Circpt+rad画出圆心在坐标原点的半径分别是15和20的圆,再画出圆心距坐标原点47。
5mm半径为5和15的两个圆,单击MainMenu→Create→Line→Horizontal画出与R15的圆相切的直线,单击快捷按钮,删去多余的线条。
构图深度为-10。
单击MainMenu→Create→Arc→Circpt+rad画出圆心在坐标原点的半径是15的圆,如图1—5所示.
1-5
构图深度为—5.
单击MainMenu→Create→Rectangle→1point(1点法)→在Onepoint框内输入矩形参数,画出上边距圆心52mm长38宽10和长50宽14的两个矩形,用同样的方法再画出下边距圆心52mm长60宽15的矩形。
单击MainMenu→Xform→Mirror→Chain选刚才所画的三个矩形后再点Done→Xaxis,在弹出的对话框中选Copy→OK完成对三个矩形的镜像。
设定构图平面为前视图,构图视角为前视图.单击MainMenu→Create→Line→Horizontal绘制由R20的圆心起长为20mm水平向右的线段,再单击MainMenu→Create→Line→Vertical绘制由R20的圆心起长为5mm向下的垂线段,单击MainMenu→Create→Line→Horizontal绘制由垂线段下端起长为15mm水平向右的线段,单击MainMenu→Create→Arc→Endpoints选择两水平条线的右端点,再选择生成的向左上角凹陷的圆弧为要保留的,如图1—6,建好的上层图如图1-7所示。
1-61-7
1.5绘制下层实体
设定图层:
设定图层4为当前图层,设定图层2为可见。
设定构图平面为俯视图,构图视角为等轴侧视。
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击图1-8上的一点,完成图形的的串联。
再串连与他相对称的一半图形后单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向上(单击ReverseOne改变一个挤压方向或Revers改变挤压方向),再单击Done(执行)选项,弹出如图1-10所示的挤压实体对话框。
选中Extendbyspecifieddistance复选框,在Distance(挤压距离)输入框内输入5,然后单击OK,在绘图区显示构建的实体。
用同样的方法再构建出如图1-9所示图形的实体。
1-81-9
1-101-11
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,选两个Ф10小圆,完成图形的的串联,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向下,再单击Done选项,弹出与图1—10相同的挤压实体对话框.选择CutBody和Extendthroughall两个复选框后单击OK,选择中间层实体,在绘图区显示挖出的的孔。
然后用同样的方法朝上挖出两个Ф10的孔。
再选中最外侧两个矩形向下挖去两边多余的材料,此时将图1—10对话框中的深度改为6。
单击MainMenu→Solids→Revolved→Chain,单击图1—6中的一点,完成图形的串选,单击Done后选择图形中的垂线,弹出如图1-12对话框,选中CutBody复选框,然后单击OK,选择中间层实体,在绘图区挖出所需的实体.
单击MainMenu→Solids→Fillet,将Edges置为Y其余置为N,选择最小矩形内的竖棱,单击Done,弹出如图1-11所示的对话框,把Radius内的值改为3。
0,单击OK,完成对实体的倒角,做好的实体如图1-13所示。
1—12
1-13
1.6绘制上层图形
设定图层:
设定图层5为当前图层,设定图层2、图层3和图层4为不可见。
设定构图平面、构图视角、构图深度:
设定构图平面为俯视图,构图视角为俯视图,构图深度为-29。
单击MainMenu→Create→Nextmenu→Elipse,弹出如图1—14所示的椭圆参数对话框,在“XAxisRadius”输入25,在“YAxisRadius"输入40,单击OK后选择坐标原点为椭圆中心点,画出所需的椭圆。
1-14
单击MainMenu→Create→Arc→Circpt+rad画出圆心距坐标原点47。
5mm直径为15的两个圆。
单击MainMenu→Create→Arc→Polar→Centerpt选坐标原点为圆弧圆心,再依次输入圆弧半径49,起始角度55°终止角度125°,画所需的圆弧。
用同样的方法再画出起止角度相同半径为56的圆弧。
单击MainMenu→Create→Arc→Endpoints选则两圆弧的右端点,在生成的圆弧中选择朝左凹陷的圆弧。
同样的方法再选择两圆弧的左端点,生成朝右凹陷的圆弧,如图1—15所示。
单击MainMenu→Xform→Mirror→Chain选择上述的四段圆弧后再点Done→Xaxis,在弹出的对话框中选Copy→OK完成对四段圆弧的镜像。
如图1—16所示。
1-151—16
单击MainMenu→Create→Line→Horizontal绘制贯穿外轮廓距X轴18mm的两条水平线段,再单击MainMenu→Create→Line→Vertical,绘制贯穿外轮廓距Y轴35mm的两条垂线段和距Y轴58mm的两条垂线段。
单击快捷按钮,删去多余的线条.生成所需图形,如图1-17.
1—17
单击MainMenu→Create→Rectangle→1point(1点法)→在Onepoint框内输入图1—18的属性,在Y轴右侧画出所需的矩形,同理在Onepoint框内输入图1-19的属性,在Y轴左侧画出所需的矩形。
1-181-19
设定图层1为不可见。
单击MainMenu→Create→Line→Endpoints将图形中的所有开口封闭.如图1-20所示。
1—20
1.7绘制上层实体
设定图层:
设定图层6为当前图层,设定图层5为可见。
图层1、2、3、4均不可见.
设定构图平面为俯视图,构图视角为等轴侧视。
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击图1-20中椭圆上的一点,完成椭圆的串联,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向下,再单击Done(执行)选项,弹出与图1-22相同的挤压实体对话框。
选中Extredbyspecifieddistance复选框,在Distance(挤压距离)输
入框内输入11,然后单击OK,在绘图区显示构建的椭圆实体.如图1-21所示。
1-21
1-22
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击图1—19中四段圆弧组成的圆弧台上的一点,完成圆弧台的串联,用同样的方法再串联与它对称的圆弧台,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向下,再单击Done(执行)选项,弹出与图1—22相同的挤压实体对话框。
选中Extredbyspecifieddistance复选框,在Distance(挤压距离)输入框内输入6,然后单击OK,在绘图区显示构建的圆弧台实体.如图1—23所示.
1—23
设定图层5为可见。
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击图1—20中最外侧矩形上的一点,完成圆弧台的串联,用同样的方法再串联与它对称的圆弧,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向上,再单击Done选项,弹出与图1-25相同的挤压实体对话框。
此时选中CutBody和Extredbyspecifieddistance两个复选框,在Distance(挤压距离)输入框内输入11,然后单击OK,再单击中间层实体,在绘图区显示切出来的实体。
如图1—24所示。
1—24
1-25
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击图1—20中T形线框上的一点后再单击Endhere,完成T形线框的串联,用同样的方法再串联与它对称的T形线框,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向上,再单击Done(执行)选项,弹出与图1—24相同的挤压实体对话框.此时选中CutBody和Extredbyspecifieddistance两个复选框,在Distance(挤压距离)输入框内输入8,然后单击OK,再单击中间层实体,在绘图区显示切出来的实体。
如图1-26所示。
1—26
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击图1—20中两边圆形上的一点,完成圆形的串联,用同样的方法再串联与它对称的圆形,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向上,再单击Done(执行)选项,弹出与图1-24相同的挤压实体对话框。
此时选中CutBody和Extredbyspecifieddistance两个复选框,在Distance(挤压距离)输入框内输入18,然后单击OK,再单击中间层实体,在绘图区显示切出来的实体。
如图1—27所示。
1—27
单击MainMenu→Solids→Fillet,将Edges置为Y其余置为N,选择椭圆顶面与侧面的交线,单击Done,弹出如图1-11所示的对话框,把Radius内的值改为3.0,单击OK,完成对椭圆凸台的倒角,做好的实体如图1-28所示。
1-28
设定图层4为可见
单击MainMenu→Solids→Boolean→Add,选择图层2,4,6中的所有实体,再单击Done,完成对实体的布尔求和.
设定图层3为可见.
单击MainMenu→Solids→Extrude→Chain,单击Ф30圆上的一点,完成圆的的串联,单击Done(执行)选项,显示构建挤压实体的挤压方向,选择正确的挤压方向,向下,再单击Done(执行)选项,弹出与图1—25相同的挤压实体对话框。
此时选中CutBody和Extendthroughall两个复选框,然后单击OK,选择布尔求和后的实体,在绘图区显示挖出的Ф30通孔。
如图1-29所示.
1—29
单击MainMenu→Solids→Chamfer→Distance,选择椭圆顶面与Ф30通孔的交线,单击Done,弹出如图1-30所示的对话框,将弹出的ChamferParameters对话框中的Distance数值改为3.0,单击OK,完成对椭圆凸台的倒角,做好的实体如图1—31所示。
1-30
1—31
第2章零件的工艺分析
2。
1几何要素分析
从零件的结构上看,该零件为近似底面为正方形的长方体,厚度为40mm.四条竖直棱被加工成圆弧面,其圆心在正方形的中心;半径为63mm的各段圆弧夹角为40°.其中包括:
上层高为11mm,短半轴25mm,长半轴40mm的椭圆凸台和高为6mm夹角为70°的圆弧凸台;大径为15mm小径为10mm的柱形沉孔和深度为11mm的T形槽。
下层高为5mm的耳板和高为5mm凹形凸台.以及整体上位于零件中间的Ф30通孔和通孔上直径为50mm部分球面。
2.2精度分析
本零件中的表面粗糙度精度要求是:
Ф10mm的通孔表面粗糙度为Ra6。
3u
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