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铣削课程设计.docx
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铣削课程设计
铣削课程设计
一、《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,使用RS232传输线,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。
二、实体造型
2.1建立新文件
启动Pro/Engineer,单击“文件”“新建”按钮,在弹出的对话框中选择“新建”,选择“实体”类型,输入文件名hegai.prt,并取消选择“使用缺省模板”,确认后在弹出的“新文件选项”对话框中选择mmns_part_solid的模板,进入实体建模环境。
2.2通过拉伸命令建立模型
(1)单击拉伸命令,在top平面上拉伸100mm×100mm×25mm的立方体,如图2.2.1所示;
图2.2.1
(2)利用拉伸命令,以上表面为拉伸面,绘制如图2.2.2所示的封闭图形,然后选择去除材料,深度为15mm,得到实体如图2.2.3所示;
图2.2.2
图2.2.3
(3)然后继续使用拉伸命。
在80×80mm的正方形顶点绘制4个φ10的圆,,如图2.2.4
所示。
然后选择去除材料,深度为5。
得到实体模型如图2.2.5所示;
图2.2.4
图2.2.5
(4)最后继续使用拉伸命令,以上表面为拉伸平面,画4个φ6的圆,和φ10同心。
然后拉伸去除材料,选择通孔,得到最后实体模型如图2.2.6所示;
图2.2.6
三、加工工艺
3.1毛坯
机械加工中,需要根据零件的特性和功能确定毛坯的种类。
毛坯的种类包括铸铁、锻件、型材、挤压件、冲压件以焊接组合件等,这里我们采用毛坯为100mm×100mm×35mm的灰铸铁。
3.2机床以及夹具选择
数控加工机床主要的规格的尺寸与工件的轮廓尺寸相适应,小工件选择小型机床,大工件选择大型机床,同时,还要考虑零件的加工要求精度,合理使用机床设备。
夹具分为虎钳,工艺板和直接装夹,要根据加工工件的加工部位以及加工深度来选择夹具。
此处我们选择数控机床为华中数控HNC-21M,所以用夹具为平口钳装夹。
3.3刀具选择
刀具是数控加工重要的工艺内容之一,它不仅直接影响着机床的加工效率,而且能保证加工质量。
与传统的加工方面相比,数控机床对刀具的要求更高,不仅要求刀具的精度,刚度,耐用度,而且要求尺寸稳定,安装调试方便。
因此对于零件的材料和加工需求,选择合适材料的刀十分重要。
根据零件的需要,比如槽宽、槽深、零件材料等工件尺寸选择合适尺寸的刀具也是重要的环节。
一般的平面、槽或者孔都采用立铣刀、端面铣刀以及合适大小的钻头,对于一些变斜角轮廓或者主体型面的加工,常使用球头铣刀、环形铣刀、锥形刀等等,
刀具数量也根据工件工艺合适选择,以合理、数量小为原则,减少机床的换刀时间,增加机床加工效率。
此处零件根据工艺,需要选择φ12mm的高速立铣刀。
3.4加工工艺分析
这个零件为凸台类的零件,要求精度不是很高,通过设计图纸确定加工工艺,做到基面先行,先粗后精,先主后次,工序集中等原则。
3.5工艺参数计算
通过查表来确定切削速度Vc和进给量f
主轴转速N=1000Vc/πd
其中Vc为切削速度,π是圆周率,d为刀具直径
进给速度F=f×z×n
其中f为进给量,z为齿数,n为主轴转速
加工工序计算详见附件三。
3.6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
凹槽类零件
灰铸铁
平口虎钳
HNC-21M
机制0801
殷琪
11.11
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
铣削上表面
面铣削
T1
φ12的端铣刀
660
528
2
2
铣削凹槽
体积块铣削
T1
φ12的端铣刀
660
528
2
3
中心钻定位
打孔
T2
φ6的中心钻
1000
150
2
4
打φ6的通孔
打孔
T3
φ6的基本钻头
1200
100
2
5
铣φ10×5mm的轮廓
轮廓铣削
T4
φ5的端铣刀
1000
400
2
四、仿真加工
4.1根据零件的三维造型,设计该零件的加工模型,该模型的尺寸为100mm×100mm×25mm;
在Pro-e软件中,建立“制造”文件,使用“mmns-mfg-nc”单位(公制),通过“制造模型”主菜单,在子菜单中“装配”或“创建”建立该零件的加工模型。
准备加工毛坯,如图4.1.1所示。
1首先建立“参照模型”,设定“缺省”放置。
使参考模型的坐标系与工作区的坐标系重合。
2通过“装配”将提前建立的“工件”导入工作区,使之装配在一起。
3通过“创建”在当前工作区建立“工件”,使用当前工作区的坐标系,使之重合。
图4.1.1
4.2建立加工坐标系(如图4.2.1所示)
当前的加工区的坐标系原点在零件的下部,在加工时不好进行设定,故在此设定新的加工坐标系ACS1。
使用【坐标系】指令,通过拾取前视和右视、再加上毛坯的上表面,建立加工坐标系。
图4.2.1
4.3设定制造设置参数(如图4.3.1,图4.3.2所示)
1、设定操作名称为:
OP010
2、机床设置:
1)3轴的数控铣床,
2)主轴最大转速,
3)进给速度单位:
MMPM(毫米/分)
4)刀具,设定加工所需要的刀具
5)选择加工坐标系:
前步建立的ACS1坐标系
6)退刀平面:
Z轴正方向10mm
图4.3.1
图4.3.2
4.4加工
工序一、铣面
使用φ12的端铣刀,加工工件表面;如图4.4.1所示;
图4.4.1
工序二、体积块铣削
使用φ12的端铣刀,选择体积快铣削,创建的体积快如图4.4.2所示,用体积快铣后刀轨如图4.4.3所示;
图4.4.2
图4.4.3
工序三、打孔
首先使用φ6的中心钻定位,刀轨和参数如图4.4.4所示;
图4.4.4
然后使用φ6的基本钻头打通孔,刀轨和参数如图4.4.5所示;
图4.4.5
工序四、轮廓铣削
铣φ10,深5的孔时用轮廓铣削,刀轨和参数如图4.4.6所示;
图4.4.6
使用斯沃数控仿真系统对此加工过程进行仿真加工:
首先加载刀具φ12端铣刀,用平口虎钳装卡100mm×100mm×25mm的毛坯,然后进行对刀,输入 MDI坐标系,打开并载入程序,关上机床门,运行程序开始加工,得到如图4.4.7所示的工件。
图4.1
五.现场加工
在实际加工中,需要对NC程序进行修改,然后输入数控机床中,然后装夹100mm×100mm×25mm毛坯,用直径为10mm的高速立铣刀对刀,输入MDI坐标系,程序检验正确后,关上机床门,运行程序开始加工,加工成如图5.1所示的零件。
图5.1
6.
设计小结
在这次实训中,经过一系列的困难挫折,我终于完成了课程设计,并且知道了解了许多知识,包括:
(1)在设计腔槽零件时,不能随心所欲,一定要符合实际加工要求,能够在现实条件和工具加工设备中加工出来。
(2)在使用仿真加工程序加工零件出现过切或切错的时候,一定要重新分析加工工艺,分析NC代码,然后再通过在PRO-E软件上对零件进行重新制造或修改,再次生成NC代码,直到零件仿真加工完成。
(3)在现场加工的时候,一定要对好刀具,否则会造成零件加工的失败。
通过《数控编程》课程设计实训的学习,我提高了动手能力,丰富了理论知识,并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。
这次课程设计不仅提高了我的设计能力,绘图能力,编程能力,还锻炼了我的机床操作能力,对今后的工作和学习打下坚实的基础。
通过本次课程设计,我了解并掌握了利用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,培养了自动编程的技能。
掌握了数控机床进行机械加工的基本方法,巩固了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。
7.参考文献
1.王润孝主编.机床数控原理与系统.西安:
西北工业大学出版社.1989
2.毕承恩,丁乃建编著.现代数控机床.北京:
机械工业出版社.1991
3.李诚人等编.机床计算机数控.西安:
西北工业大学出版社.1988
4.竺钦尧,尉忠信,王润孝编著.机床数字控制.北京:
航空工业出版社.1993
5.林其骏主编.机床数控系统.北京:
中国科技技术出版社.1993
8.感想
经过一个星期的实训,我学习了很多知识,熟练地掌握了Pro/E的操作,包括零件的实体制造,工程图的生成和仿真加工,以及现场加工的各种注意事项和操作。
另外,我也知道了数控编程的一些事项。
虽然时间短暂,但我学到了平时很多没有注意的事情。
比如在试验过程中,要保持严谨严肃认真科学的态度,这样才能避免一些不必要的错误,减少试验时间,提高成功率。
还有在实验出现错误的时候,要一步一步的检查排除,这是最简单有效的方法,也是最直接的方法。
只有这样不断的改正,实验才能最终获得成功。
在此,要特别感谢在本次实训中我的指导老师赵老师和帮助我的同学,因为你们我才得以顺利完成本次课程设计,谢谢你们!
9.附件
(1)工程图
(2)NC程序
%1234
N15G0G17G99G54
N20G90G94
N25G0G49
N30T1M06
N35S1000M03
N40G0Z50.
N45X13.374Y-30.
N50Z22.5
N55G1Z12.5F150.
N60X-13.374
N65X20.352Y30.
N70X60.
N75Y20.
N80X25.202
N85X23.601Y10.
N90X60.
N95Y0.
N100X18.975
N105X23.601Y-10.
N110X60.
N115Y-20.
N120X25.202
N125X20.352Y-30.
N130X60.
N135X-60.Y-40.
N140X60.
N145Y-50.
N150X-60.
N155Y-30.
N160X-20.352
N165X-25.202Y-20.
N170X-60.
N175Y-10.
N180X-23.601
N185X-18.975Y0.
N190X-60.
N195Y10.
N200X-23.601
N205X-25.202Y20.
N210X-60.
N215Y30.
N220X-20.352
N225X-60.Y40.
N230X60.
N235Y50.
N240X-60.
N245X13.374Y30.
N250X-13.374
N255Z50.
N260G0X19.844Y-25.043
N265Z17.5
N270G1Z7.5F100.
N275X15.511
N280G2X13.105Y-23.844I2.167J7.365
N285G1X13.105Y-23.844Z7.5
N290G3X4.886Y-20.065I-13.105J-17.672
N295G1X4.886Y-20.065Z7.5
N300X24.974
N305X24.974Y-20.065Z7.5
N310G3X24.905Y-15.088I-7.296J2.387
N315G1X-24.905
N320G2X-23.585Y-12.774I7.227J-2.59
N325G1X-23.585Y-12.774Z7.5
N330G3X-21.719Y-10.111I-15.389J12.774
N335G1X-21.719Y-10.111Z7.5
N340X21.719
N345X21.719Y-10.111Z7.5
N350G2X19.645Y-5.134I17.255J10.111
N355G1X-19.645
N360G3X-18.975Y-.156I-19.329J5.134
N365G1X-18.975Y-.156Z7.5
N370X18.975
N375X18.975Y-.156Z7.5
N380G2X19.565Y4.821I19.999J.156
N385G1X-19.565
N390G3X-21.54Y9.798I-19.409J-4.821
N395G1X-21.54Y9.798Z7.5
略
N800G1X21.539
N805G3X19.564Y4.821I17.435J-9.798
N810G1X19.564Y4.821Z2.5
N815X-19.565
N820X-19.565Y4.821Z2.5
N825G2X-18.975Y-.156I-19.409J-4.821
N830G1X18.975
N835G3X19.645Y-5.134I19.999J.156
N840G1X19.645Y-5.134Z2.5
N845X-19.645
N850X-19.645Y-5.134Z2.5
N855G2X-21.719Y-10.111I-19.329J5.134
N860G1X21.719
N865G3X23.585Y-12.774I17.255J10.111
N870G1X23.585Y-12.774Z2.5
N875G2X24.906Y-15.088I-5.907J-4.904
N880G1X24.906Y-15.088Z2.5
N885X-24.905
N890X-24.905Y-15.088Z2.5
N895G3X-24.974Y-20.066I7.227J-2.59
N900G1X-4.886
N905G3X-13.104Y-23.845I4.886J-21.45
N910G1X-13.104Y-23.845Z2.5
N915G2X-15.511Y-25.043I-4.574J6.167
N920G1X-15.511Y-25.043Z2.5
N925X-19.844
N930X-19.844Y-25.043Z2.5
N935G3X-13.104Y-23.845I2.166J7.365
N940G2X13.104Y-23.845I13.104J-17.671
N945G3X23.585Y-12.774I4.574J6.167
N950G1X23.585Y-12.774Z2.5
N955G2X23.585Y12.774I15.389J12.774
N960G3X13.104Y23.845I-5.907J4.904
N965G2X-13.104Y23.845I-13.104J17.671
N970G3X-23.585Y12.774I-4.574J-6.167
N975G1X-23.585Y12.774Z2.5
N980G2X-23.585Y-12.774I-15.389J-12.774
N985G3X-19.844Y-25.043I5.907J-4.904
N990G1Z-2.5
N995X-15.511
N1000X-15.511Y-25.043Z-2.5
N1005G3X-13.104Y-23.845I-2.167J7.365
N1010G1X-13.104Y-23.845Z-2.5
N1015G2X-4.886Y-20.066I13.104J-17.671
N1020G1X-24.974
N1025G2X-24.905Y-15.088I7.296J2.388
N1030G1X-24.905Y-15.088Z-2.5
N1035X24.905
N1040X24.905Y-15.088Z-2.5
N1045G3X23.585Y-12.774I-7.227J-2.59
N1050G1X23.585Y-12.774Z-2.5
N1055G2X21.719Y-10.111I15.389J12.774
N1060G1X-21.719
N1065G3X-19.645Y-5.134I-17.255J10.111
N1070G1X-19.645Y-5.134Z-2.5
N1075X19.645
N1080X19.645Y-5.134Z-2.5
N1085G2X18.975Y-.156I19.329J5.134
N1090G1X-18.975
N1095G3X-19.564Y4.821I-19.999J.156
N1100G1X-19.564Y4.821Z-2.5
N1105X19.565
N1110X19.565Y4.821Z-2.5
N1115G2X21.539Y9.798I19.409J-4.821
N1120G1X-21.539
N1125G3X-23.585Y12.774I-17.435J-9.798
N1130G1X-23.585Y12.774Z-2.5
N1135G2X-24.786Y14.776I5.907J4.904
N1140G1X-24.786Y14.776Z-2.5
N1145X24.785
N1150X-24.785
N1155G2X-25.069Y19.753I7.107J2.902
N1160G1X-25.069Y19.753Z-2.5
N1165X-3.222
N1170X-3.222Y19.753Z-2.5
N1175G2X-13.104Y23.845I3.222J21.763
N1180G1X-13.104Y23.845Z-2.5
N1185G3X-14.644Y24.731I-4.574J-6.167
N1190G1X-20.711
N1195X4.886Y-20.066
N1200X24.974
N1205G2X19.844Y-25.043I-7.296J2.388
N1210G1X19.844Y-25.043Z-2.5
N1215X15.511
N1220X19.709Y-5.369
N1225X19.709Y-5.369Z-2.5
N1230G2X23.578Y12.765I19.265J5.369
N1235G1X25.069Y19.753
N1240X3.222
N1245G3X13.104Y23.845I-3.222J21.763
N1250G1X13.104Y23.845Z-2.5
N1255G2X14.644Y24.731I4.574J-6.167
N1260G1X14.644Y24.731Z-2.5
N1265X20.711
N1270X20.711Y24.731Z-2.5
N1275G3X13.104Y23.845I-3.033J-7.053
N1280G2X-13.104Y23.845I-13.104J17.671
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