數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計及加工仿真

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1、 數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計及加工仿真 題 目 數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計及加工仿真 學(xué) 院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 年 級 2009 級學(xué)號姓名指導(dǎo) 教師成績 2013 年 5 月 7 日 目 錄 摘 要 .................................................................... 1 關(guān)鍵 詞 .................................

2、................................. 1 Abstract ................................................................ 1 Key words ............................................................... 1 1 工藝方案的分析 ........................................................ 2

3、 1.1 零件圖 .......................................................... 2 1.2 零件圖分析 ...................................................... 3 1.3 加工方法 ........................................................ 3 1.4 加工方案 ..........................................

4、.............. 3 2  工件的裝 夾  ............................................................ 3 2.1 定位基準(zhǔn)  ........................................................ 3 2.2 裝夾方式的選擇 .................................................. 3 3 刀具及切削用 量 ..................

5、...................................... 3 3.1 選擇數(shù)控刀具的原則 .............................................. 3 3.2 選擇數(shù)控銑削刀具 ................................................ 4 3.3 切削用量 ........................................................ 4 4 數(shù)控程序的編 制 ....................................

6、.................... 5 4.1 Mastercam 軟件編程簡介 .......................................... 5 4.2 建立坐標(biāo)系 ...................................................... 6 4.3Mastercam 編程截圖 ............................................... 6 4.4Mastercam 編程程序 .......................

7、........................ 9 5 數(shù)控加工程序的仿 真 14 5.1 選擇機床 ....................................................... 14 5.2 銑床的對刀、程序的導(dǎo)入和仿真 ................................... 16 參考文 獻  ............................................................... 21  致

8、 謝 ............................................................... 22 數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計及加工仿真 摘要 : 數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百 分比 是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。主要用于 加工體類零 件和平板類零件，本文通過從零件圖紙入手，分析了零件結(jié)構(gòu)工藝，用 mastercam 軟件進 行編程。并通過宇龍仿真軟件校驗程序的真確性。 關(guān)鍵詞 : 數(shù)控機床 mas

9、tercam 數(shù)控編程 仿真軟件 Abstract: Nc machine tools technical level and in the metal cutting machine tool production and the percentage of the total ownership is the measure of a countrys national economic development and the overall level of industrial production as one of the important marks. M

10、ainly used for processing body parts and flat parts, this paper, from the view of drawing, this paper analyzes the structure of the parts process, with mastercam software programming. And through the yulong simulation software check the completeness and accuracy of the program. Key wo

11、rds:Nc machine tool ，mastercam nc ，programming， simulation software 第1頁共24頁 1 工藝方案的分析 1.1 零件圖 9680+0,150Ra3.2Ra3.2 301025+0,160 45,00?0.05 20 2xC15 Ra3.2 +0,050φ30R10 0+0, 04+0,02+0,02006020 φ40,0020 Ra3.2R102xφ12 +0,032xR10020

12、 0100-0,05 120 技術(shù)要求 1. 材料 45 鋼～表面無硬處理 : 2. 毛坯去飛刺毛邊。 制圖 1:1 李碧建數(shù)控銑零件 45 鋼校核強華 西南大學(xué)育才學(xué)院 圖 1.1 第2 頁共24 頁 1.2 零件圖分析 該零件為體類零件，加工時先銑工件表面輪廓再銑凹臺最后銑 2 個沉孔。尺寸 標(biāo)注完整，選用 45#鋼。工件毛坯 20mm80mm25mm，無熱處理和硬度要求。 1.3 加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由

13、于獲得同 一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結(jié)合零件的 形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率 和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為銑削。 1.4 加工方案 零件表面加工精度要求高，零件上比較精密表面加工，常常是通過粗加工、半 精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方 法是不夠的，還應(yīng)正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。 1.5 工藝過程 先用 Φ10 立銑刀銑工件表面輪廓再銑凹臺最后銑 2 個沉孔。工藝過程 : 粗銑

14、外 輪廓 , 精銑外輪廓 , 粗銑內(nèi)凹槽 , 精銑內(nèi)凹槽 , 銑 2 個孔。 2 工件的裝夾 2.1 定位基準(zhǔn) 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位的基準(zhǔn)有著十分的重要 意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的 加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能 簡化加工工序，提高加工效率。定位基準(zhǔn)選擇的原則 :? 基準(zhǔn)重合原則 ?便于裝夾的 原則。 ?便于對刀的原則。 2.2 裝夾方式的選擇 以毛坯底面為加工基準(zhǔn)

15、，此零件外形規(guī)則因此采用通用夾具工藝板裝夾，工件 處于完全定位狀態(tài)，方案合理。 3 刀具及切削用量 3.1 選擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀 具壽命， 第3頁共24頁 而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最 低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低 的目標(biāo)確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。 復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對于機

16、夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到 時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選的低些，一般取 15-30min 對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀 具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。大件精加工時，為保證至少完成 一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來定。與普 通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度 高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿 足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高

17、速切削的刀具材 料 ( 如高速鋼、超細粒質(zhì)硬質(zhì)合金 ) 并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 3.2 選擇數(shù)控銑削刀具 在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有 關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下 : 一是銑刀半徑 RD應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑 Rmin，一般取 RD=(0.8 一 0.9)Rmin 。二是零件的加工高度 H<(1/4-1/6)RD, 以保證 刀具有足夠的剛度。三是用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭 接，而刀具底刃起作用的半徑 Re=R-r, ，即直徑為 d=2Re

18、=2(R-r) ，編程時取刀具半 徑為 Re=0.95(Rr) 。對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、 環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。本零件最小圓弧半徑為 6mm，最深的孔 位 10mm，故選直徑為 10mm的平面銑刀精加工粗加工都能滿足。 3.3 切削用量 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程 序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需 要選用不同的切削用量。 切削用量的選擇原則是 : 保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削

19、 性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降 低成本。 切削速度 V 的選擇 : 取決于刀具材料、工件材料、加工條件等。一般情況下， 我們采用在外輪廓粗銑情況下主軸轉(zhuǎn)速為 600~800，精銑時可以高些。主軸轉(zhuǎn)速取 (800~1000) 進刀量 : 主要取決于工件加工表面粗糙度要求。精加工時，表面要求高，粗加工時， 第4頁共24頁可取大一些。 吃刀深度 : 加工時，根據(jù)工件、刀具、機床情況決定 . 表 3.1 數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn)品名或代號 零件名稱 用途 序號 刀具號 刀具規(guī)

20、格名稱 數(shù)量 加工所有表 面 1 T0101 Φ10 平面銑刀 1 加工所有表面 表 3.2 數(shù)控加工工序卡片 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具主軸轉(zhuǎn)進給速度背吃刀量 /mm /mm 規(guī)格速 /mm /mm 1 500 60 1.5 粗銑外表面輪廓 T0101 Φ10 2 800 50 1 精銑外表面輪廓 T0101 Φ10 3 500 60 1.5 粗銑內(nèi)凹臺 T0101 Φ10 4 600 50 1 精銑內(nèi)凹臺 T0101 Φ10 5 500 60 1.5 粗銑 2 個沉孔

21、 T0101 Φ10 6 600 50 1 精銑 2 個沉孔 T0101 Φ10 4 數(shù)控程序的編制 4.1 Mastercam 軟件編程簡介 Mastercam 軟件是美國 CNCSoftware,INC 開發(fā)的 CAD/CAM系統(tǒng)，是最經(jīng)濟有效 率的全方位的軟件系統(tǒng)。包括美國在內(nèi)的各工業(yè)大國 皆一致采用本系統(tǒng)，作為設(shè) 計、加工制造的標(biāo)準(zhǔn)。 Mastercam 為全球 PC級 CAM，全球銷售量第一名，是工業(yè) 界及學(xué)校廣泛 第5頁共24頁 采用的 CAD/CAM系統(tǒng)，以美國和加拿大教育單位來說，共計有 2500 多所高

22、 中、?？拼髮W(xué)院校使用此來作為機械制造及 NC程序制作，在中國大陸及臺灣，其 業(yè)界及教育單位亦有領(lǐng)先地位。 4.2 建立坐標(biāo)系 所有的加工內(nèi)容都集中在工件上表面上，以 Φ30 的凹臺的中心定位，所以以 Φ30 的凹臺的中心為坐標(biāo)原點，以工件上表面端面為 X、Y 平面，垂直與端面的軸 為 Z軸。 4.3Mastercam 編程截圖 4.3.1 打開 Mastercam 繪制好零件圖

23、 圖 4.1 零件圖 第6頁共24頁 4.3.2 確定刀具和刀具路線、毛坯 圖 4.2 毛坯選用圖 圖 4.3 刀具選用圖第7頁共24頁 圖 4.4 外輪廓刀具路線圖

24、 圖 4.5 內(nèi)輪廓刀具路線圖第8頁共24頁 4.3.3 實體驗證 圖 4.5 實體驗證圖 4.4Mastercam 編程程序 4.4.1 后處理結(jié)果程序

25、 第9頁共24頁 4.4.2 部分程序 % O0000 N100G21 N102G0G17G40G49 N110T1M6 N112G0G90X-59.75Y-39.75A0.S1909M3 N114G43H1Z50. N116Z10. N118G1Z-3.F3.6 N120X59.75F381.8N122Y-32.523 N124X48.703 N126G3X54.301Y-25.295R15.25 N128G1X59.75 N130Y-18.068

26、 N132X55.25 N134Y-10.841 N136X59.75 N138Y-3.614 N140X44.917 N142G2Y3.614R4.75 N144G1X59.75 N146Y10.841 N148X55.25 N202Y-25.295 N204X-47.129 N206X-39.902Y-32.523 N208X-59.75 第10 頁共24 頁 N210G0Z50. N212Y-39.75 N214

27、Z7. N216G1Z-6.F3.6 N218X59.75F381.8 N220Y-32.523 N222X48.703 N224G3X54.301Y-25.295R15.25 N226G1X59.75 N228Y-18.068 N230X55.25 N232Y-10.841 N234X59.75 N236Y-3.614 N238X44.917 N240G2Y3.614R4.75 N242G1X59.75 N244Y10.841 N246X55.25

28、 N248Y18.068 N250X59.75 N252Y25.295 N254X54.301 N256G3X48.703Y32.523R15.25 N258G1X59.75 N260Y39.75 N262X-59.75 N264Y32.523 N266X-39.902 N268X-47.129Y25.295 第11 頁共24 頁 N270X-59.75 N272Y18.068 N274X-54.356 N276X-55.25Y17

29、.175 N542X-20. N544X-25. N546G3Y-5.R5. N548G1X-20. N550X-14.434 N552X-12.99Y-7.5 N554G3X10.781Y-10.429R15. N556G1X13.125Y-8.006 N558X16.25Y-9.27 N560G3X23.75Y9.27R10. N562X16.25R10. N564G1X13.125Y8.006 N566G0Z50. N568X-25.012Y-.75 N570Z10.

30、N572G1Z-5.F3.6 N574X-24.988F381.8 N576G3X-24.25Y0.R.75 N578X-24.988Y.75R.75 N580G1X-25.012 N582G0Z50. N584Y-.75 N586Z5. N588G1Z-10.F3.6 N590X-24.988F381.8 N592G3X-24.25Y0.R.75 第12 頁共24 頁 N594X-24.988Y.75R.75 N596G1X-25.012 N598G0Z50. N600X19.988Y

31、-.75 N602Z10. N604G1Z-5.F3.6 N606X20.012F381.8 N608G3X20.75Y0.R.75 N610X20.012Y.75R.75 N612G1X19.988 N614G0Z50. N616Y-.75 N618Z5. N620G1Z-10.F3.6 N622X20.012F381.8 N624G3X20.75Y0.R.75 N626X20.012Y.75R.75 N628G1X19.988 N630G0Z50. N632X-24.Y0. N634

32、Z10. N636G1Z-5.F3.6 N638G3X-26.R1.F381.8 N640X-24.R1. N642G1Z-10.F3.6 N644G3X-26.R1.F381.8 N646X-24.R1. N648G0Z50. N650X21. N652Z10. 第13 頁共24 頁 N654G1Z-5.F3.6 N656G3X19.R1.F381.8 N658X21.R1. N660G1Z-10.F3.6 N662G3X19.R1.F381.8 N664X21.R1. N666G0

33、Z50. N668M5 N670G91G28Z0. N672G28X0.Y0.A0. N674M30 5 數(shù)控加工程序的仿真 5.1 選擇機床 第14 頁共24 頁 5.1.2 定義毛坯 5.1.3 選擇夾具和放置零件 第

34、15 頁共24 頁 5.1.4 刀具的選擇 5.2 銑床的對刀、程序的導(dǎo)入和仿真 5.2.1 銑床的對刀 X 軸 第16 頁共24 頁 Y 軸 Z 軸

35、 第17 頁共24 頁 5.2.2 程序的導(dǎo)入 5.2.3 實體仿真 第18 頁共24 頁

36、 第19 頁共24 頁 成品效果圖 第20 頁共24 頁 參考文獻 [1] 王先逵 . 機械制造工藝學(xué) [ 第 2 版 ] [M]. 機械工業(yè)出版社， 2006 年. [2] 陸建 中，孫家寧 . 金屬

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38、 [8] 賈亞洲 ( 金屬切削機床概論 [M]. 機械工業(yè)出版社， 1996 年( [9] 趙家齊 . 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書 [ 第 2 版] [M]. 機械工業(yè)出版社， 2000 年 . [10] 王伯平 . 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) [ 第 3 版] [M]. 機械工業(yè)出版社， 2008 年. [11] 姜敏鳳 . 工程材料及熱成型工藝 [M]. 高等教育出版社， 2003 年. 第21 頁共24 頁致 謝 設(shè)計的完成是在我們的導(dǎo)師強華老師的細心指導(dǎo)下進行的。在每次設(shè)計遇到問 題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進行。從設(shè)計的選題到資料的搜集 直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費了郭老師很多的寶貴時間和精力，在此向 導(dǎo)師表示衷心地感謝～導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進取的精神和高度的責(zé)任心都將 使學(xué)生受益終生～ 還要感謝和我同一設(shè)計小組的幾位同學(xué)，是你們在我平時設(shè)計中和我一起探討 問題，并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計順利的進行下去，沒 有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。 第22 頁共24 頁