毕业设计（论文）-数控加工中心加工工艺与编程综合设计.doc

学以致用 自强不息loudi vocational and technical college毕业设计书-姓名： 学号：指导教师： 专业：模具设计与制造教学系部：机电系毕业设计题目：数控加工中心加工工艺与编程综合设计开题报告（阐述课题的目的、意义、研究内容、 研究方案、 预期结果等） l 课题目的：该毕业设计从选题到最终的完成，运用到了大学三年所学到的各门学科的知识。通过完成这次毕业设计，首先让我熟悉了我们以前所学的知识，把比较分散的知识集中化，对我们以前所学的各科知识进一步的熟练、巩固与提高。同时也锻炼我们在工艺设计及数控编程等方面的实际能力。也使我们能够系统的集中的复习、总结了这二年多所学的各学科的知识。让自己在专业方面有很大的提升。 l 课题意义：数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大提高，一线的生产将向机电一体化、程控化、数字化方向发展。形式迫使我们在机械加工方面不仅要会操作普通机床而且更要会操作数控机床。此外，还要求我们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力；具有开拓创新能力、团队协作能力和交际能力。通过本课题的完成，我们能加强自己对数控知识的掌握。 l 研究内容：本课题主要研究凸盘的数控加工。包括零件的加工工艺分析，并确定最终加工工艺方案；合理选择数控机床；确定各工序的加工路线与定位方式，选择设计相应的工装；合理选择刀具和确定各工步的切削用量；通过以上各项的分析和设计，最后各工序编制相应的加工程序。 l 研究方案：课题通过以下步骤来完成：首先，分析零件图，初步确定零件的分类以及大体对设备的要求；其次，对工艺的方案进行分析和拟定，这一步中包括工艺分析处理、机床的选择、刀具的确定、切削用量的确定、拟订加工方案；第三步，确定工艺文件，包括数控加工工艺卡，工件安装和零点设定卡、数控刀具明细表、加工零件刀具轨迹图；最后编制适合机床和零件的程序。 l 预期结果：通过本次毕业设计，能够提高自己对资料的收集和查阅能力；会合理应用资料和工具软件解决设计问题，提高设计效率；锻炼自己分析问题和解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能解决中等以上复杂程度零件的工艺问题和数据处理问题；提高编程能力，编制合理的加工程序。同时自己学会了遇到问题后，怎样的办法去解决问题和利用有限的资料去解决的能力，并对这三年来所学的知识的一个综合运用，另一面看也检查了自己对知识的撑握的情况，也为自己今后的工作打下了一点点基础。学生签名：聂文伟 2010年10月28 日目 录1引言 2 设计任务书. 3零件图纸的工艺分析及处理.3.1工艺分析3.2工件的定位与装夹3.3加工难点3.4刀具干涉检查4加工路线编制4.1加工步骤4.2加工路线5刀具的选择6切削及下刀的方法6.1粗磨和精磨6.2粗铣6.3上表面的铣削6.4加工工艺卡片7具体程序设计附录1附录2参考文献引 言数控技术在我国机械制造业的应用已比较成熟，它与传统的机床设备相结合形成了一种全新的机械加工装备数控机床。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变法，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对关系国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。我选择这个题目是因为本次的设计零件主要用加工中心体现了工序集中现代制造业的主要方法。用到了铣端面、铣凸台、钻孔、绞丝、攻螺纹。对我们学的知识大致都都进行了个概括和总结。这份毕业设计主要包括四个大的部分：一、零件图纸 二、工艺分析 三、工业设计 四、计算程序。零件图通过在autocad上用平面的形式变现出来，更加清楚零件的结构形状，然后具体分析零件结构。数控加工工艺分析，通过对零件的工艺分析，可以深入全面的了解零件的结构，及时地对零件结构和技术要求等做必要的修改，进而确定零件适合在哪一种数控机床上加工，此零件我选择在加工中心上进行，因为加工中心具有自动换刀装置，在一次安装中，可以完成零件上平面的铣削、镗削、铰削及攻螺纹等多工位加工。加工的部位可以在同一个平面上面，也可以在不同的平面上面，既有平面又有孔系是加工中心的首选对象，接下来是分析机床上应完成零件哪些工序，选择定位基准；零件的定位基准一方面要保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足加工中心工序集中的特点既一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是已有的面和孔。再确定所有的加工表面的加工方法和加工方案；选择刀具和切削用量。然后确定所有加工便面的加工方案和加工方法；选择刀具和切削用量。然后确定所有工部的加工顺序，把相邻的工部划为一个工序，即进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面的加工轮廓加大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故先应加工平面后加工孔。最后再将需要的其他工序如普通加工工序插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。现在制造业中数控技术的日益广泛使用，使得我认识到学好数控技术的重要性。我相信接下来的毕业设计会对我三年来的学习会是一次巩固和复习，将会进一步认识到数控技术的重要性，同时为以后的上岗就业打下很好的基础。 聂文伟毕业设计任务书一、设计课题数控加工中心加工工艺与编程综合设计二、课题的来源本“数控加工中心加工工艺与编程综合设计”毕业设计课题，主要针对某机械加工厂生产的零件来进行生产工艺的设计与零件加工程序的编制，由于此零件加工要求比较高，精度控制比较严格，因此，采用数控加工方法进行加工符合该零件的精度要求。三、设计目的本毕业设计课题为数控加工设计类课题，数控加工的设计包含多方面的设计，本次毕业设计主要为数控加工工艺方面的设计和零件加工的编程设计。四、课题的具体内容及要求1根据课题给定的零件图样绘制两张工作图（用cad绘制）第一张：适宜数控机床加工用的零件工作图，图中必须标有以下内容：除了必须完整、清晰地表达出零件的全部结构形状、尺寸和技术要求之外，还必须清楚地标注出工件坐标系，基点坐标表，对刀点、起刀点、切入点、切出点、循环起点等的坐标。第二张：零件的毛坯图，具体要求有：（1） 图中要表达出毛坯的全部结构形状、尺寸和技术要求。（2） 标注出工件坐标系、对刀点、起刀点、毛坯循环起点坐标。（3） 毛坯在数控机床上的定位、装夹方式。2根据数控机床加工工艺的要求，制表两套：第一套：数控机床加工工艺流程表。第二套：数控机床使用刀具及切削参数表。3编制数控机床加工的完整程序，要求附加注释。4编写设计说明书，对该设计的前提条件、原始数据、设备情况、方案选择、技术要求、工艺要求、虚拟加工的结果、设计过程中所遇到的各种问题等作一个详细的说明。5写一篇设计心得，将本人在这次设计当中的所思所想写出来，亦可以写一些对毕业设计教学改革方面的建议，供学院借鉴，以利于这项教学工作的进一步开展。6设计内容全部以电子文档的形式给出；图面要规范，符合国标；工艺规程的编制要合理、切合实际，不允许出现原则性的错误。指导老师：贺应和3、零件图纸的工艺分析及处理经过数控加工中心加工后，实际零件效果图形如图所示。3.1工艺分析该零件毛坯尺寸为170mm130mm30mm，材料为45号钢，在将该零件装上数控机床进行加工之前，其六个表面皆已加工完毕，上述加工部位都已达到毛坯图上所规定的加工精度要求。具体要求如下：使用系统为fanuc 01 - mc、型号为kh714立式加工中心，因为该机床具备定位精度高、重复定位精度高、回转精度也高的特点、同时刀库容量为12把等，能满足本工件的加工要求。3.2工件的定位与装夹夹具应能在机床上实现定向安装。为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致，如果夹具的定位和夹紧要全部敞开加工部位确有困难，则可以通过减少加工表面来留出定位夹紧元件的空间。通过三爪卡盘、分度头及各种台钳等夹具装夹平面铣削加工;通过组合孔系夹具和槽系组合夹具配合使用，加工其他表面。在此加工过程中为保证精度尽量不换夹紧点，由于工件的毛坯是长方体，所以平口钳进行装夹，使其固定钳口侧与数控机床的x轴一致。3.3加工难点孔要求 mm为该工件尺寸精度要求最高的尺寸，同轴度公差为0.03mm的要求使其与 mm关联起来，位置度公差为0.03mm的要求使其与a、b关联起来；而从不规则面上钻孔，并使其与d基准面的平行度 误差不大于0.03mm是一个比较困难的问题，所以该孔是加工难点。3.4刀具干涉检查图样中只给出了工件几何特征点，并没有给出刀具轨迹的过程点。工艺上为了保证加工效率，往往是尽量选用大直径刀具，而刀具直径越大，发生干涉的几率就越高，故在工艺施工中必须注意避免干涉的发生。4、加工顺序的编制41加工的步骤4.2各基点图及坐标点图处位置如图所示，其各基点的坐标值计算结果如表所示（所有基点的z坐标都为0）。a（-19.25 51.24 ）b（1923 5124）c（1539 4229）d（-1539 4229）e（-3998 2998）f（-2873 21。55）g（-2041 2199）h（2041 2199）i（2873 2155）j（3998 2998）k（50 245）l（50 -245）m（3998 -2998）n（2873 -2155）o（2041 -2199）p（-2041 -2199）q（-2873 -2155）r（-3998 -2998）s（-50 -245）t（245 -50）u（-1539 -4229）v（1539 -4229）w（1923 -5124）x（-1923 -5124）加工时加工路线是从刀具下刀点 (0， 55 -9.5 )开始，依次为： bcdabwvuxw efghijkmnopqrste各基点所5、数控刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，选择的好坏不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。刀柄是机床主轴与刀具之间的连接工具，因此刀柄要能满足机床主轴自动松开和拉紧定位、准确安装各种切削刃具、适应机械手的夹持和搬运、储存和识别刀库中各种刀具的要求。加工中心上一般都采用724圆锥刀柄。1号刀：面铣刀；2号刀：圆柱铣刀；3号刀：平底立铣刀；4号刀：盘铣刀；5号刀：成型铣刀;6号刀：球头铣刀；7号刀：。10号刀：直径9.8的麻花钻；11号刀：10mm的铰刀；12号刀：直径为3mm的高速钢中心钻t01 10立铣刀t057.4麻花钻t023中心钻t0610内螺纹刀t0338麻花钻t0440麻花钻6、切削用量及下刀方法的确定切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。在对凸台加工过程中的下刀点确定时，设计成刀具从(x=0.0，y=0.0)点下刀，由于外轮廓表面精度要求比高，粗加工时就将下刀量一次进行到位，即分层下刀量依次为z= 0.6、- 0.6、-0.2、-0.1mm。6.1粗磨加精磨此工件的毛坯为170mm130mm30mm，比我需要的160mm120mm28.5mm要大，且工件的表面精度要求比较高，所以，决定用粗磨加精磨的方法使工件达到我所需要的尺寸。加工机床为卧式磨床。6.2粗铣加工方法在进行凸台表面加工时，考虑到轮廓表面的平滑过渡要求，采用圆弧切入、圆弧切出的进、出刀方式；同时，刀具也是在一次进刀加工中将内轮廓表面全部加工完毕；不过，在零件的局部位置上可能会留有一些加工死角，这可考虑用手工加工的方式予以铲除。6.3上表面的铣削零件凸台上表面加工设计为，刀具采用端顺铣方式。凸台周边采用立铣同时周铣和端铣，下表面采用端铣的方法，孔用中心钻、麻花钻和铰刀加工。粗、精加工路线设计成一致，以便于利用一个轮廓切削加工程序进行加工，其只要通过改变刀具半径补偿值的方法就可以达到进行粗、精两道工序加工的目的了6.4加工工艺卡片毕业设计机械加工工艺过程卡产品型号零件图号01共2 页产品名称凸台零件名称第 1页零件件号1材料牌号45#毛坯种类长方形单件重量(公斤)净重数控程序名o1111每台件数1规格17013030毛重2.5工序号工序名称工步号工序工步内容设备名称型号工艺装备工艺简图夹具刀具量具1下料下料尺寸17013030电锯2铣铣削6个面普通铣床面铣刀3磨磨削6个面平面磨床4检检查数控加工毛坯是否符合图纸要求千分尺 百分表游标卡尺 外径千分尺5铣用平口虎钳装夹工件，调整工件的高度，打表找正立式加工中心kh714平口虎钳游标卡尺外径千分尺 千分尺 百分表1外轮廓粗铣10立铣刀2内轮廓粗铣3外轮廓精铣4内轮廓精铣6钻立式加工中心kh714平口虎钳1钻3中心孔3中心钻2钻38孔38麻花钻3钻40孔40麻花钻5钻3中心孔3中心钻6钻7.4孔7.4麻花钻8螺纹加工10的孔螺纹10内螺纹刀9钳清理毛刺中齿偏锉三角锉10检检查数控加工工件是否达到图纸要求千分尺 百分表游标卡尺 外径千分尺7，具体程序设计o001; g40 g49 g80 g69 g17 g90; gg54 g00 x0 y0 z50; m03 s400 t0101 m06; g00 g41 x-100 y55 d01 z3 m08; g01 z-9 g43 h01 g94 f100; g01 x0; g03 x19.23 y51.24 r55; g02 x15.39 y42.29 r5; g03 x-15.39 y42.29 r45; g02 x-15.23 y51.24 r5; g03 x0 y55 r55; g00 x85 y55 z-55; g01 x0 y-55; g02 x-19.23 y-51.24 r55; g03 x-15.39 y-42.29; r5 g03 x15.39 y-42.29 r45; g03x19.23 y-51.24 r5; g02 x0 y-55 r55; g01 x-50; g01 y24.5; g03 x-39.98 y29.98 r6.5; g01 x-28.73 y21.55; g03 x-20.41 y21.99 r6.5; g02 x-20.41 y21.99 r60; g03 x28.73 y21.55 r6.5; g01 x39.98 y29.98; g02 x50 y24.5 r6.5; g01 x50 y-24.5; g02 x39.98 y-29.98 r6.5; g01 x28.73 y-21.55; g03 x20.41 y-21.99 r6.5; g02 x-20.41 y-21.99 r60; g03 x-28.73 y-21.55 r6.5; g01 x-39.98 y-29.98; g02 x-24.5 y-50 r6.5; g01 x-50 y70; g02 x-39.98 y29.98 r6.5 g03 x-50 y24.5 r6.5 g00 x0 y0 z50; g00 x-100 y55; z3 m08;g01 z-4 g43 h01 g94 f100;g01 x0;g03 x19.23 y51.24 r55;g03 x15.39 y42.29 r5;g02 x-15.39 y42.29 r45;g03 x-19.23 y51.24 r5;g03 x0 y55 r55;g01 x85 y55;g00 x85 y-55;g01 x0 y-55;g02 x-19.23 y-51.24 r55;g02 x-15.39 y-42.29 r5;g03 x15.39 y-42.29 r45;g02 x19.23 y-51.24 r5;g02 x0 y-55 r55;g40 g01 x-100;g00 z55;g00 x0 y0;m05 m09;m30;t02 m06;m03 s800;g00 g43 h02 z15;g90 g01 x0 y0 z-8 r3 f120;g01 z5;g40 g49 g00 z50;m05 m09;t03 m06;m03 s800;g00 g43 h03 z15;g90 g01 z-24 r38 f120;g01 z10;g40 g49 g00 z50;m05 m09;t04 m06;m03 s800;g00 g43 h04 z15;g90 g01 z-9 r40 f120;g01 z10;g40 g49 g00 z50;m05 m09;t02 m06;m03 s800;g00 g43 h02 z15;g90 g01 x-60 y45 z-10 r3 f120;x65 y-48;g01 z10;g40 g49 g00 z50;t05 m06;g00 g43 h05;g90 g01 x-60 y45 z-12 r7.5 f120;x65 y-48;g01 z10;g40 g49 g00 z50;t06 m06;g00 g43 h06g90 g01 x-60 y45 z19 r10 f120;x65 y-48 ;g01 z10;g40 g49 g00 z50;g00 x0 y0;m30;附 录一fanuc系统g代码m代码指令集指令集（向如、等的编程量均采用直径量）g00：快速定位指令。格式为g00x（u）z（w），x、z为绝对编程时的目标点，u、w为相对编程时的目标点。两轴同时以机床最快速度开始运动，但不一定同时停止，即合成刀具轨迹并不一定是直线。本系统可以混合编程，如g00xw。g01：直线插补指令。格式为g01x（u）z（w）f，x、z为绝对编程时的目标点，u、w为相对编程时的目标点，值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为g还是g。g02：顺圆插补指令。格式为g02x（u）z（w）r（ik）f，x、z为绝对编程时的目标点，u、w为相对编程时的目标点，为半径（仅用于劣弧编程），、为圆心的、坐标，值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为g还是g。注：采用半径量，、始终为相对量编程。g03：逆圆插补指令。格式为g03x（u）z（w）r（ik）f，x、z为绝对编程时的目标点，u、w为相对编程时的目标点，为半径（仅用于劣弧编程），、为圆心的、坐标，值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为g还是g。注：采用半径量，、始终为相对量编程。g04：暂停指令。格式为g04 p(x u ) ,采用p时（不能用小数点），时间单位为ms，x、u时，时间单位为s。最大延时9999.999s。g20：英制单位设定指令。g21：公制单位设定指令。注意：某程序若不指定g20、g21，则采用上次关机时的设定值。g27：返回参考点检测指令。格式为g27x（u）z（w）t0000，本指令执行前必须使刀架回零一次。若指定的两个坐标值分别是机床参考点的坐标值，且机床面板上的两个回零参考点指示灯都亮，则说明机床零点正确。否则，机床定位误差过大。g28：返回参考点指令。格式为g28x（u）z（w）t0000，若机床启动后回过零点，则本指令的执行使刀架经过指定点回零，否则经过指定点移动至系统加电时的位置。g32：螺纹切削指令。g32x（u）z（w）f，f为螺纹长轴方向的导程（即进给速度采用mm/r）。g50：工件坐标系设定或主轴转速钳制指令。格式为g00xz（坐标系设定），或g50 s（转速钳制）。前者，值为机床零点在设定的工件坐标系中的坐标；后者，为最高转速。g70：精加工复合循环。格式为g70pqsf，其中p等于精加工程序段开始编号，q等于精加工程序段结束编号。g71：粗加工复合循环。格式为g71ur，其中u等于向吃刀量或切深，r等于退刀量，均为半径值。g71pquwsf，其中p等于精加工程序段开始编号，q等于精加工程序段结束编号，u等于向精加工余量的直径值，等于向精加工余量，为主轴转速，为进给速度。g72：端面粗加工循环。格式为g72wr，其中w等于z向吃刀量，r等于z向退刀量。g72pquwsf，其中p等于精加工程序段开始编号，q等于精加工程序段结束编号，u等于向精加工余量的直径值，等于向精加工余量，为主轴转速，为进给速度。g73：固定形状粗加工复合循环。格式为g73uwr，其中u等于向吃刀量（或切深）的半径值，w等于z向吃刀量，r等于循环次数。g73pquwsf，其中p等于精加工程序段开始编号，q等于精加工程序段结束编号，u等于向精加工余量的直径值，等于向精加工余量，为主轴转速，为进给速度。g90：锥面切削单一循环指令。格式为g90x（u）z（w）rf，锥面的定义是素线的斜度45度。车削柱面时，r=0，可以不写。本指令完成的动作（虚线表示快速）如图，其中刀尖从右下向左上切削，r<0，刀尖从右上向左下切削，r>0。指