《数控编程》课程设计.docx
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《数控编程》课程设计.docx
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《数控编程》课程设计
《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,在弹出的红中选择“新建”对话框,选择“实体”类型,输入文件名,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,在指定的top基准平面上放置150mm×100mm×28mm的立方实体块,如下图2.1所示。
图2.1
(2)以体积块上表面为基准平面,向下拉伸去除材料16mm不规则立体图形,其中两大圆弧半径为R23.5mm,倒角半径均为R9mm,三条直边距与工件外边距离为3mm,其位置如图2.2所示。
图2.2
(3)以图2.2中所去除材料后槽的下表面为基准平面,向上拉伸16mm边长为30mm的正六边形,正六边形的外接圆圆心与工件原点重合,其位置如图2.3所示。
图2.3
(4)以图2.2中不规则体积下表面为基准面,向上拉伸两个大小相等、对称的正方体,其边长为23mm,其中两直角边与工件两外直角边重合,拉伸长度为10mm,其位置如图2.4所示。
图2.4
(5)在图2.4中,给正方体倒圆角,倒角径为R9mm,其位置如图2.5所示。
图2.5
(6)在图2.5中,以正六边形上表面为基准面,向下拉伸去除半径为R20mm的圆柱,深为4mm,位置形状如图2.6所示。
图2.6
(7)在图2.6中,以拉伸去除半径R20mm的圆柱下表面为基准平面,拉伸去除半径R11mm的圆柱通孔,位置形状如图2.7所示。
图2.7
(8)在图2.7中,以拉伸的两正方体上表面为基准平面,拉伸去除半径R6mm的圆柱通孔,位置形状如图2.8所示。
图2.8
(9)在图2.8中,以工件上表面为基准平面,拉伸去除两个键槽,键槽长为20mm、宽9mm、深5mm,位置形状如图2.9所示。
图2.9
三.数控加工工艺
3.1毛坯的选择
机械加工中,需要根据零件的特性和功能来确定毛坯的种类。
毛坯的种类很多种,包括铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件以及焊接组合件等,此次设计加工的凹槽采用毛坯为150mm×100mm×29mm的合金钢。
3.2机床以及夹具的选择
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,即小工件选择小规格机床加工,大工件选择大规格的机床加工,同时,还要考虑零件的要求精度,然后合理的选用机床。
夹具分为虎钳,工艺板和压板等,夹具的选择需要根据加工工件的加工部位以及加工深度来选择。
因此我们选择的数控机床为华中数控HNC-21M,使用的夹具为平口虎钳装夹。
3.3刀具的选择
刀具是数控加工中重要的工艺内容之一,它不仅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。
因此根据零件的材料和加工需求,选择合适材料的刀具十分重要,此处选择高速钢刀具。
根据零件的需要,比如槽宽、槽深、零件材料等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。
此处零件根据工艺,需要选择φ8mm的端铣刀,φ20mm的端铣刀,φ2mm的中心钻,φ12mm的基本钻头。
(1)φ8mm的端铣刀,如图3.1
图3.1
(2)φ20mm的中心钻,如图3.2
图3.2
(3)φ12mm的基本钻头如图3.3。
图3.3
(4)φ13mm的中心钻头,如图3.4
图3.4
3.4加工工艺分析
根据我所设计的零件,通过图纸来制定加工工艺,做到基面先行,先面后孔,先粗后精,先主后次,工序集中等原则。
3.5工艺参数的计算
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=fzn
其中f为进给量,z为刀具齿数,n为主轴转速
加工工艺参数计算,详见附件3。
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
合金钢
平口虎钳
华中数控HNC-21M
机制0805班
黄朝剑
2011.12.11
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)
背吃
刀量
(mm)
1
铣削工件上表面
面铣削
T0002
φ20端铣刀
320
260
5
2
用φ8端铣刀铣削轮廓
体积快铣削
T0001
φ8端铣刀
800
320
5
3
用φ8端铣刀铣削轮廓
体积快铣削
T0001
φ8端铣刀
800
320
5
4
用φ8端铣刀铣削轮廓
体积快铣削
T0001
φ8端铣刀
800
320
5
5
铣削两个对称键槽
轮廓铣削
T0001
φ8端铣刀
800
320
5
6
用φ2的中心钻定位
中心定位
T0004
φ2的中心钻孔
2400
260
2
7
用φ12的基本钻打通孔
打孔
T0003
φ12基本钻头
400
240
2
8
用φ20端铣刀铣削轮廓
剖面铣削
T0002
φ20端铣刀
320
260
5
四.仿真加工
4.1文件导入Pro/Ed的加工设置,设置坐标系、机床及退刀平面,如图所示。
(1)坐标系参数设置,如图4.1。
图4.1
(2)机床参数设置,如图4.2。
图4.2
(3)退刀面参数设置,如图4.3。
图4.3
(4)各操作设置,如图4.4。
图4.4
4.2加工工序
(1)工序一:
铣削工件上表面
用直径为φ20的端铣刀对毛坯上表面进行铣削加工,分8次走刀完成,其走刀轨迹如图4.5(a)、刀具参数如图4.5(b)所示。
图4.5(a)
图
图4.5(b)
(2)工序二:
用φ8端铣刀铣削轮廓
使用φ8的端铣刀,铣不规则体积快,其走刀轨迹如图4.6(a)、刀具参数如图4.6(b)所示。
图4.6(a)
图4.6(b)
(3)工序三:
用φ8端铣刀铣削轮廓
使用φ8的端铣刀,铣不规则体积快,其走刀轨迹如图4.7(a)、刀具参数如图4.7(b)所示。
图4.7(a)
图4.7(b)
(4)工序四:
用φ8端铣刀铣削轮廓
使用φ8的端铣刀,铣圆柱体积块,其走刀轨迹如图4.8(a)、刀具参数如图4.8(b)所示。
图4.8(a)
图4.8(b)
(5)工序五:
用φ8端铣刀铣削两个对称键槽
使用φ8的端铣刀,铣两个宽为9mm对称的键槽体积块,其走刀轨迹如图4.9(a)、刀具参数如图4.9(b)所示。
图4.9(a)
图4.9(b)
(6)工序六:
用φ2中心钻定位
使用φ2的中心钻定位三个圆,其走刀轨迹如图4.9(a)、刀具参数如图4.9(b)所示。
图5.0(a)
图5.0(b)
(7)工序七:
用φ12基本钻钻通孔
使用φ12基本钻钻三个通孔,其走刀轨迹如图5.1(a)、刀具参数如图5.1(b)所示。
图5.1(a)
图5.1(b)
(8)工序八:
用φ20的端铣刀剖面铣削圆柱面
用φ20的端铣刀剖面铣削圆面,其走刀轨迹如图5.2(a)、刀具参数如图5.2(b)所示。
图5.2(a)
图5.2(b)
4.3程序清单
通过Pro/E生成NC代码,详见附件2。
4.4加工仿真
使用斯沃数控仿真系统对此加工过程进行仿真加工,其仿真结果如图5.3所示。
图5.3
五.现场加工(分组加工)
5.1通过分组,各组成员合理分工,经过各工序输出NC代码,然后现场加工。
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,然后用平口钳装夹100mm×100mm×31mm的毛坯,用直径为10mm的立铣刀进行铣削,自动加工前要进行对刀,通过计算,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5.4所示的零件
图5.4
5.2现场加工实体工程图,详见附件1.
6.设计小结
在这次《数控编程》实训及课程设计中,我通过学习,最终运用机械专业绘图编程软件设计自己的零件。
通过这次系统全面的实训,丰富了我的理论知识,也提高自己的动手能力,并能够独立设计凹槽类零件;独立完成零件的实体造型和工程图的绘制;能够合理的选择夹具、加工设备和加工工艺;最后完成数控编程,生成NC代码,仿真加工。
这次课程设计是我在零件设计上有了更深的了解,从设计到绘图、编程,每一步都要考虑周全。
通过小组合作,还锻炼了我的机床操作能力,对今后的学习和工作打下坚实的基础,也增加了些信心。
通过本次课程设计,我掌握了用数控机床进行机械加工的基本方法及步骤,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。
也熟练掌握了pro/E软件在机械加工中运用方法,深刻感受到计算机辅助加工在现代生产中的重要性。
7.参考文献
1.杜国臣,王士军编著.数控编程技术.北京:
北京大学出版社.2010.1
2.严京滨编著,pro/E制造基础教程.北京:
清华大学出版社.2009.8
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.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
5.王永章主编.数控技术.北京:
高等教育出版社.2001
8.感想
本次实训及设计虽然只有一周的时间,但是所学的知识却让人受益匪浅。
从开始的学习到最后的设计加工,在这个过程中,我全面学习了机械零件设计加工的相关知识,如机床的的选择、刀具的选择和参数的设置等,这是我们更全面的掌握数控加工这门技术。
在发达国家,数控机床已经大量普遍使用。
我国制造业与国际先进工业国家相比存在着很大的差距,机床数控化率还不到2%,对于目前我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用。
原因是多方面的,数控人才的匾乏无疑是主要原因之一、由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术,我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层次的技术人才。
所以这对我们机械类的学生来说,既是机遇又是挑战。
而我们马上就要走出校园融入到社会,所以这次实训及设计真是难能可贵,就像临阵磨刀一样。
这次实训及设计中,通过赵老师指导,我学到了许多平时没有学到的东西,也补充了一些忘记的知识。
在数控加工中,我们必须保持严肃认真科学的求知态度,这样才能避免一些不必要的错误。
同时,在出现错误的时候,要一步一步的检查排除,只有这样才能不断的改正,达到理想效果。
最深刻的事是我们在完成小组任务过程中所犯的错误,从而导致工件不符合要求,我们从开始的绘图到最后的加工都没能发现错误。
这深刻教育了我们要仔细审图,团队之间更要相互协作。
最后,衷心感谢赵老师,谢谢您的指导与帮助。
九.附件
附件1:
工程图
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