数控编程课程设计鼠标造型的设计与仿真Word格式.docx
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附件3工艺参数计算:
20
第一章任务书
1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。
2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。
3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,用pro/E或MasterCAM软件进行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。
4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。
第二章实体造型
2.1绘制零件图
2.1.1建立新文件
启动Pre/Engineer4.0,单击“文件”→“新建”命令,系统弹出“新建”对话框,选择“零件”→“实体”类型,取消缺省,确认后选择公制模板,进入实体建模及环境。
2.1.2使用拉伸工具建立模型长方形基体
(1)使用拉伸工具建立模型,单击基础特征工具栏上的“拉伸”按钮,选择草绘基准面TOP面,进入草绘工作环境。
画一长方形尺寸为180mm×
100mm然后拉伸70mm。
制作如图2.1模型:
图2.1
(2)点击确定按钮,得到实体图2.2:
图2.2
2.1.3使用切口命令建立曲面
(1)用插入→扫描→切口命令,画出草绘轨迹为R270的圆弧(如图2.3)和截面定义为R185的圆弧(如图2.4),点击确定,绘制(如图2.5)。
:
图2.3
图2.4
图2.5
2.1.4使用倒圆角命令
(1)使用倒圆角作图,在工件的左侧倒一个R13的圆弧,如图2.6所示:
图2.6
2.1.5使用拉伸工具去除材料建立模型中心孔
(1)使用拉伸工具,在工件的上表面草绘做出TCL的标志,如图2.7所示。
图2.7
(2)再点击确定就有如图2.8模型:
图2.8
2.1.6使用拉伸命令
(1)做出一个槽宽为6mm的特征一,如图2.9所示:
图2.9
(2)做出一个槽宽为6mm的特征一,如图2.10所示:
图2.10
2.1.7使用倒圆角工具建立圆角
(1)使用倒圆角工具
,做倒圆角,对工件右边进行倒角,半径为:
R13mm,得到最后的零件实体图,如图2.11所示。
图2.11
2.2绘制工程图。
(见附件1)
用Pro/E绘制工程图。
第三章数控加工工艺
3.1数控加工的基本过程及工艺描述
(1)确定数控加工的内容。
(2)进行零件工艺加工和分析。
(3)数控加工的工艺设计。
(4)工件的具体装夹。
(5)后期的处理工作。
3.2机床的选择
(1)数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。
即小的工件应当选择小规格的机床加工,而大的工件则选择大规格的机床加工,做到设备的合理使用。
(2)机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。
(3)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。
(4)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坯余量大,切削余量选得大,就要求机床有大的功率和较好的刚度。
所以此处选择数控机床为华中数控HNC-21M
3.3确定毛坯尺寸
因为本零件形状不复杂而机械性能要求又不高,故选用型材。
热加工型材尺寸比较大、精度较低,尺寸公差无要求,表面粗糙度为12.5um---6.3um,适合于各种批量的生产,多用于一般零件的毛坯,适合本零件的使用。
故选用热加工型材。
由零件图可知,选用硬铝适合。
毛坯具体尺寸为:
长X宽X高=180mmX100mmX70mm。
3.4刀具的选择
3.5确定夹具及夹紧方案
本零件加工需要使用一组夹具,所有加工步骤使用虎钳进行定位加紧,然后进行加工。
3.6加工工艺分析
(1)加工分析
a.该零件为鼠标的凸模,是一个类似于长方块形的零件。
图中加工轮廓数据充分,尺寸清晰,无尺寸封闭等缺陷。
b.零件尺寸标准注整,轮廓描述清晰,零件结构合理。
c.零件材料选取:
选用硬铝,无热处理和硬度要求,材料切削加工性能良好。
d.无特殊热处理要求。
e.本零件为单件生产
综合以上,可以简述为:
加工部位为上表面,凹槽。
故具体总方案为选一尺寸合适的硬铝毛坯,选用硬铝,在立式数控铣床上加工此平面;
然后对此平面进行加工进行挖槽,最后对中心孔进行加工。
虽然无特殊表面粗糙度要求,但保证尺寸精度和位置精度要求。
(2)加工顺序
顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。
顺序安排一般应按以下原则进行:
a.工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑;
b.行内腔加工,后进行外形加工;
c相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加工,以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数;
d一次装夹进行多道加工工序时,应把对工件刚度削弱较小的工序安排在先,以减小加工变形;
e.先面后孔,先粗后精、先主后次、先内后外、基准先行的原则。
综合考虑以上原则,具体加工顺序为:
粗铣、精铣上表面及圆弧处、精铣上表面TCL的的凹槽。
3.7工艺参数计算
计算公式
主轴转速N=1000Vc/πd进给速度Vf1=fzn
VC切削速度D刀具直径f刀具每齿进给率z齿数N主轴转数
加工工序具体计算见附件三
3.8工序卡
零件名称
零件材料
夹具
使用设备
班级
姓名
日期
鼠标模型
LY12
虎钳
华中数铣
0706
李牧奇
12.26
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
曲面精加工
曲面铣销
T01
Φ25mm
382
267
2
铣横竖凹槽
外形铣削
T02
Φ4mm
2338
1636
3
铣TCL字型凹槽
Φ1mm
3233
2263
4
铣毛坯轮廓面
Φ20mm
447.7
313.4
第4章加工仿真
4.1编制零件加工工艺
文件导入Mastercam9.0的加工设置设置毛坯及加工原点。
图4.1
(1)曲面加工
利用曲面加工→精加工→环绕等距命令加工出鼠标造型的上表面轮廓。
其曲面加工参数如图4.2所示:
图4.2
(2)外形铣削的加工
凹槽的粗加工和精加工都用同一把立铣刀。
分析零件可得选用Ф4mm的三齿立铣刀比较合适。
加工出直径为4mm的凹槽,其加工参数如图4.3所示:
图4.3
(3)外正六边形凹槽的加工
可得选用Ф=4mm的三齿立铣刀,加工出直径为6mm的凹槽,其加工参数如图4.4所示:
图4.4
(4)TCL凹槽的加工
使用“外形铣削”加工形式对工件上表面的凹槽进行铣削加工,Φ1mm的平铣刀(高速钢刀具)进行切削,如图4.5所示。
图4.5
(6)外形铣削
利用Φ20mm的平铣刀铣削鼠标外壳一周,铣出四个倒角等。
如图4.6所示参数:
图4.6
4.2加工工序总图(如图4.7)
图4.7
4.3加工刀轨总图(如图4.8)
图4.8
根据华中后处理,生成NC文件。
NC文件见附件3。
4.4模拟加工
通过MasterCAM软件生成NC代码(见附件),使用斯沃数控仿真软件进行仿真加工,选择华中数控HNC—21M,设置毛坯200mm×
150mm×
70mm的ZL412铝,使用平口虎钳夹并抬高一定安全距离进行装夹,刀具安装顺序与工序卡一致,经过对刀,确定零件设计原点与加工原点(X0,Y0,Z43),建立加工坐标系G54,使用NC代码进行仿真加工。
加工结果如图4.9所示:
图4.9
第五章设计小结
首先,通过对本课题的设计,我对数控加工编程的整个过程有了比较全面的了解。
经过在设计中选择刀具,对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解,基本掌握数控机床刀具的选用方法;
其次,经过设计加工工艺方案,进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点,对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解;
最后,我还学会了利用Pro/E软件还有对于mastercam9.0对零件进行进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床输入加工等许多技术和方法。
实训后发现自主学习,和实践以及实验,对我们了解整个数控加工帮助很大,我克服了许多的难题,也从中体验到很多乐趣。
第六章参考文献
《数控加工概论》,李诚人编著,清华大学出版社,2006年出版。
《数控加工自动编程》,吴明有编著,清华大学出版社,2008年出版。
《数控加工课程设计指导》,张秀珍、冯伟编著,机械工业出版社,2009年出版。
第七章感想
为期一周的数控加工课程设计结束了,在这一周不断的学习中,我学到了很多,同时也现自己身上的很多不足,受益匪浅。
从第一天起,对本次课程设计有了个大概的框架,在以后的几天里,经过查阅资料、请教老师、分析零件图并进行三维建模与数控加工、仿真,比较好完成自己的课程设计任务。
这次课程设计是对我们学的《数控加工工艺与编程》这门课的一次深入学习。
平时在课堂上接触的都是纯理论的知识,学的时候都比较枯燥,经过了这次的实训,使我懂得了很多,更加深刻的认识到了数控加工。
特别是在利用到Pro/E来建模,Mastercam9.0来进行自动编程,然后斯沃数控仿真系统进行程序的检验仿真。
在不断地学习和摸索的过程中,让我学到了很多,之前只是知道它们有这些软件,这次真真切切的会使用它们来相互倒文件。
感到很成功,是个不错的体验。
感觉这一周过的很踏实。
希望这样的实训能在下半学期中多增添一些。
第八章附件
附件1工程图:
附件2NC程序:
%1000
N100G0G40G54G49G80G90
(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-25.)
M6T1
N102G0G90X-93.158Y56.725S1222M3
N104Z50.
N106Z13.715
N108G1Z8.715F195.5
N110X-91.726Y57.813Z8.51F391.
N112X-91.579Y57.919Z8.439
N114X-90.Y58.936Z8.189
N116X-89.227Y59.375Z8.034
N118X-88.421Y59.796Z7.9
N120X-86.842Y60.52Z7.636
N122X-85.782Y60.938Z7.358
N124X-85.263Y61.124Z7.256
N126X-83.684Y61.605Z6.984
N128X-82.105Y61.981Z6.657
N130X-80.526Y62.25Z6.383
N132X-78.947Y62.423Z6.008
N134X-77.368Y62.497Z5.686
N136X-75.789Y62.5Z6.03
N138X-74.211Z6.594
N140X-72.632Z7.154
N142X-71.053Z7.704
N144X-69.474Z8.242
N146X-67.895Z8.777
N148X-66.316Z9.298
N150X-64.737Z9.808
N152X-63.158Z10.306
N154X-61.579Z10.8
N156X-60.Z11.284
N158X-58.421Z11.756
N160X-56.842Z12.225
N162X-55.263Z12.683
N164X-53.684Z13.126
N166X-52.105Z13.56
N168X-50.526Z13.989
N170X-48.947Z14.412
N172X-47.368Z14.818
N174X-45.789Z15.225
N176X-42.632Z15.998
N178X-41.053Z16.371
N180X-39.474Z16.737
N182X-37.895Z17.096
N184X-34.737Z17.786
N186X-33.158Z18.113
N188X-31.579Z18.437
N190X-30.Z18.75
N192X-28.421Z19.055
N194X-26.842Z19.356
N196X-25.263Z19.641
N198X-23.684Z17.491
N200X-20.526Z18.026
N202X-18.947Z18.285
N204X-17.368Z18.527
N206X-15.789Z18.767
N208X-14.211Z19.003
N210X-12.632Z19.225
N212X-11.053Z19.436
N214X-9.474Z19.647
N216X-7.895Z19.84
N218X-6.316Z20.029
N220X-4.737Z20.212
N222X-3.158Z20.377
N224X0.Z20.7
N226X1.579Z20.849
N228X3.158Z20.98
N230X4.737Z21.115
N232X6.316Z21.239
N234X7.895Z21.353
N236X9.474Z21.455
N238X11.053Z21.559
N240X12.632Z21.645
N242X14.211Z21.725
N244X15.789Z21.803
N246X17.368Z21.86
N248X18.947Z21.921
N250X20.526Z21.97
N252X22.105Z22.007
N254X25.263Z22.063
N256X26.842Z22.082
N258X28.421
N260X31.579Z22.085
N262X33.158Z22.057
N264X34.737Z22.031
N266X36.316Z22.006
N268X37.895Z21.961
N270X39.474Z21.911
N272X41.053Z21.856
N274X44.211Z21.715
N276X45.789Z21.627
N1130X-44.694Y1.316Z43.222
N1132X-44.715Y1.563Z43.258
N1134X-44.845Y3.125Z43.318
N1136Z43.686
N1138X-42.758Y1.563
N1140X-42.632Y1.681Z43.733
N1142X-41.053Y1.68Z44.08
N1144X-39.474Y1.681Z44.417
N1146X-37.895Y1.679Z44.746
N1148X-36.316Y1.68Z45.061
N1266X37.895Z51.466
N1268X38.176Y3.125Z51.462
N1270X38.1Y1.563Z51.479
N1272X38.058Y0.Z51.496
N1558X-6.316Y-1.323Z49.725
N1560X-7.895Y-1.325Z49.547
N1562X-9.474Y-1.326Z49.369
N1564X-11.053Y-1.328Z49.191
N1566X-12.632Y-1.263Z48.988
N1568X-14.211Y-1.005Z48.786
N1570X-15.789Y-.689Z48.585
N1572X-17.368Y-.395Z48.37
N1574X-18.947Y-.136Z48.142
N1576X-19.865Y0.Z48.009
N1578G0Z53.009
N1580M5
N1582M01
(TOOL-2DIA.OFF.-2LEN.-2DIA.-4
N1584T2M6
N1586G0G90G54X-26.Y-58.902S5000M3
N1588G43H2Z51.495
N1590G1Z35.F1000.
N1592Y55.829F2000.
N1594G0Z50.
N1596X-24.951Y0.Z57.693
N1598G1Z23.263F1000.
N1600X-100.F2000.
N1602G0Z50.
N1604M5
N1606M01
(TOOL-3DIA.OFF.-3LEN.-3DIA.-1
N1608T3M6
N1610G0G90G54X70.Y12.875S5000M3
N1612G43H3Z107.289
N1614G1Z49.341F1000.
N1616Y18.91Z48.816F2000.
N1618Y19.154Z48.791
N1620X68.905Y20.436
N1622X68.896Y20.447
N1624X67.702Y21.721
N1626Y15.692Z49.408
N1628Y15.125Z49.456
N1630G18X52.Z50.97
N1632Y12.875Z51.141
N1634X70.Z49.341
N1636G0Z100.
N1638Z107.289
N1640G17
N1642X68.851Y-2.125
N1644G1Z49.926F1000.
N1646X69.617Y-.625Z49.841F2000.
N1648X70.Y1.25Z49.789
N1650Y4.625Z49.735
N1652X69.617Y6.5Z49.727
N1654X68.851Y8.Z49.764
N1656X67.319Y9.5Z49.88
N1658X65.404Y9.875Z50.084
N1660Y7.625Z50.191
N1662X66.553Y7.25Z50.073
N1664X67.319Y6.125Z50.023
N1666X67.702Y4.625Z50.021
N1668Y1.25Z50.075
N1670X67.319Y-.25Z50.125
N1672X66.553Y-1.375Z50.211
N1674X65.404Y-2.125Z50.337
N1676X63.872Y-2.5Z50.503
N1678G18X58.128Z51.076
N1680X56.596Y-2.125Z51.217
N1682X55.447Y-1.375Z51.32
N1684X54.681Y-.25Z51.387
N1686X54.298Y1.25Z51.414
N1688Y4.625Z51.36
N1692X55.447Y7.25Z51.183
N1694X56.596Y7.625Z51.071
N1696Y9.875Z50.964
N1698X54.681Y9.5Z51.143
N1700X53.149Y8.Z51.333
N1702X52.383Y6.5Z51.44
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