泵盖零件的自动编程加工设计论文

I 学士学位毕业 设计 泵盖零件的自动编程加工 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 所 在 学 院： 工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 中 国 大庆 2014 年 5 月 II 摘 要 本文根据数控机床的加工特点，针对具体的端盖的零件图以及加工要求，对零件的工艺方案的分析与确定，工装方案的分析，刀具的使用选择和切削用量确定的选择，确定加工顺序和加工路线以及数控工艺工序卡片。 本设计采用自动编程软件编制程序，然后根据制定出的程序进行数控模拟仿真 ，数控模拟仿真用的软件是上海宇龙数控仿真软件，制定出的仿真模拟为本次毕业设计提供了更形象的依据来解释本次设计的内容及结果，最后将模拟仿真过程录制成视频。 关键词： 工艺分析；编制程序；数控仿真 III Abstract In this paper, according to the characteristics of the NC machine tool, in view of the the end cover of a part drawing and processing requirements, the specific analysis process, the scheme determination of tooling and cutting tool and cutting parameter selection, determine the processing order and processing route and CNC craft process card. This design uses the Automatic programming software programming, and then according to formulate the procedure of NC simulation and NC simulation using software is Shanghai yulong NC simulation software, to develop a simulation for the graduation design provides more image on the basis of explaining the content of this design and as a result, finally the simulation process for video. Keywords： analysis processing programming CNC simulating IV 目 录 摘 要 . II Abstract . III 目 录 . IV 前 言 .V 1 设计的目的和意义 . 1 2.零件分析 . 2 2.1 生产状态 . 2 2.2 零件结构分析 . 2 3.零件总体分析 . 3 3.1 选择毛坯 . 3 3.2 工艺分析 . 3 3.3 加工路线 . 4 3.4 工序间的衔接 . 4 4. 加工工艺过程卡 . 5 5.确定数控加工内容 . 6 6.数控加工工序分析 . 7 6.1 零件加工内容 . 7 6.2 工艺设计 . 7 6.3 确定装夹方案 . 8 6.4 刀具的选择 . 9 6.5 加工步骤 . 13 6.6 程序编制及说明 . 25 7. 数控模拟仿真加工 . 28 V 7.1 进入系统 . 28 7.2 选择机床 . 28 7.3 机床回零 . 29 7.4 安装 零件 . 30 7.5 输入 NC 程序 . 32 7.6 对基准、装刀具 . 33 7.7 设置参数 . 36 7.8 自动加工 . 37 8. 设计总结 . 38 参考文献 . 39 致 谢 . 40 附 录 一 . 41 加工工艺过程卡片 . 41 附 录 二 . 42 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） V 前 言 随着工业革命的来临和现代科学技术的进步，以及数字化控制方面技术在机械行业中得到广泛应用，现代机械成果日益趋精密复杂，而数控机床是当下机械制造业技术改造和创新的必经之路，并且具有极高的研究价值。 20 世纪 50 年代初第一台数控机床诞生了，数控机床是最具典型特色的机电一体化产品，综合了精密机械、电子、电力拖动、自动控制、自动检测、故障诊断和计算机等诸多方面的技术。数控机床的高精度、高效率及高柔性等特点决定了大力推广使用数控机床是我国制造业提高制造能力和水平，提高市 场适应能力和竞争能力的必经之路。 数控铣削加工是机械加工当中最常用和最主要的数控加工方法之一，加入世界贸易组织以来，我国汽车制造产业、航空航天制造产业得到了快速发展，大量具有复杂曲面的零件如模具、叶片和螺旋浆等，都需要用数控铣床进行加工。 数控加工毕业设计是为了我们把所学的机械制造、机械制造基础、金属工艺学以及数控技术及应用等专业知识的总结，是实理论与实践之间的桥梁。 这次数控加工的毕业设计，我们根据具体零件加工图进行工艺分析，确定加工方案、整理加工工序和确定零件夹具。在工艺加工过程中，主要考虑到精度、效率 与加工成本，故该零件分为粗、精加工这样就能保证了加工质量，又提升生产效率和降低加工成本。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -1- 1 设计的目的和意义 设计的目的及意义主要由以下几个方面： 1.通过本次的毕业设计要达到能对典型零件的工艺分析、工艺过程的拟定于加工，提高学生的设计能力和加工的系统化知识。 2.学会使用有效的资源，提高学生的动手查阅资料收集能力。 3.根据零件图能够对零件的完整性和正确性分析。 4.完整正确分析零件图的技术要求，并把加工标准达到零件图的技术要求。 5.学会确定零件加工时的加工余量、工序、尺寸及公差的计算。 6.提高自己对零件工艺的综合应用能力的分析。 7.运用数控仿真软件的能力。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -2- 2.零件分析 2.1 生产状态 绘制泵盖件零件图，如图 2-1 所示，零件材料为 HT200，无热处理工艺等其他要求。 图 2-1 零件图 2.2 零件结构分析 该零件属于板类型零件，加工上表面、轮廓、螺纹和孔。虽上表面以 A 基准有平行度要求，但可在一次装夹中来保证与 A 基准的平行度要求。零件的上表面有轮廓、孔及螺纹，在数控加工中心和数控铣床上都可以满足图纸要求。 零件的变形情况，为了保证零件的加工精度，虽然数控机床的精度很高，但在加工过程中产生的切削拉力和薄板弹性收缩，容易使切削面发生振动，加工薄板的尺寸公差难以保证，同时，它的表面粗超度也会增大。该零件的厚度 15mm，刚性足够在加工时不易产生振动。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -3- 3.零件总体分析 3.1 选择毛坯 该零件的材料为 HT200，因此，该毛坯可为 铸件 ，如图 3-1 所示。 图 3-1 零件毛坯图 3.2 工艺分析 该零件属于肋板型零件，其上下表面均可在数控加工中心上加工完成。 工件中有十个孔，其中有一个是 32 的通孔，七个是沉孔，分别是六个107和1812，俩个定位销孔 6，俩个螺纹孔 M16。其加工的精度要求都较高，还有就是其它位置精度要求较高，所以这些部分在数控加工中心上完成加工。 考虑到泵盖零件中孔、螺纹及圆弧的加工精度要求及其位置精度要求都比较高，所以该零件的加工可以用装夹定位基准的下表面和侧表面在数控加工中心上完成加工。 从上述几条可以得出，该泵盖零件在数控加工中心上将下表面和侧表面作为装夹定位基准，将上表面的多余部分铣出，而其余部分遵循先面后孔、先粗后精、先外后内、先小后大等原则进行加工，利用上述的分析可以拟定零件的加工路线。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -4- 3.3 加工路线 零件的加工方案。 锻造 热处理 数铣 钳工 检验 入库。 3.4 工序间的衔接 （ 1）在热处理完成之后进行数控加工对其进行粗精加工工序。 （ 2）在数控加工中心上先对其进行粗加工达到基本加工要求，因为各部分的表面粗糙度质量的精度要高，所以在粗加工完成之后采用精加工，由于在加工过程中数控机床的加工效率高，更能体现了数控机床的高精、高效，并且工序集中。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -5- 4. 加工工艺过程卡 该零件加工工艺过程卡如表 4-1所示。 表 4-1 机械加工工艺过程卡 零件 图号 材料 件数 毛坯类型 毛坯尺寸 板类型 HT200 铸件 160mm 100mm 25mm 序号 工序名称 工序内容 机床 工 装 1 铸造 铸模 压板 2 热处理 人工时效 3 数铣 1. 铣零件的上表面及至图纸要求。 2. 粗精铣凸台轮廓及圆弧。 3. 钻 6个107的沉头孔。 4. 钻 2个 6 的定位销孔。 5. 钻 1个 32 的通孔。 6. 钻 1个1812的沉头孔。 7. 钻、攻 2个 M16的螺纹孔 加工中心 数控平口钳 端面铣刀 平底铣刀 钻头 丝锥 4 钳工 去毛刺，飞边倒钝 台虎钳 锉刀 5 检验 检验零件 6 入库 涂油入库 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -6- 5.确定数控加工内容 （ 1）肋板型零件的工艺过程中，从零件所需要的加工部位来看，该零件的上表面和侧表面都需要加工，并且在加工的时候不能再一次装夹中一次将零件全部加工完成。 （ 2）泵盖零件的各加工部位的表面粗糙度都是 Ra3.2 的要求，但是在泵盖零件中孔需 要保证其位置精度，以及考虑到所需的刀具数量和种类较多。为保证加工精度且减少换刀时间，所以加工内容适应放在数控机床上进行完成，以及有圆弧难以保证加工质量，还有就是类班型零件的加工中轮廓表面粗糙度要求较高。 因此，将工序 3作为数控加工程序设计的工序。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -7- 6.数控加工工序分析 6.1 零件加工内容 (1)螺纹和孔结构都集中在上表面，其中精度要求最高的为一个 32 通孔，精度为 IT6 表面粗糙度为 Ra1.6,一个1812的沉孔 ，精度为 IT7 表 面粗糙度为Ra0.8， 其次是 6个107的沉孔， 2个 M16 的螺纹孔以及 2个 6的定位销孔，其加工精度不高，没有粗糙度要求。 (2)从加工、定位和换刀三个方面考虑，以零件的底面为定位基准，以侧面为夹紧基准。位于上表面的外轮廓、孔及其螺纹都在数控加工中心上加工完成。 6.2 工艺设计 6.2.1 选择零件加工内容 该工序制定方案可以按粗加工和精加工的主次顺序完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行，对于有面有孔的零件，可以先面后孔 ，按这种方法划分工步，可以提高孔的加工精度。 根据零件图的分析，该零件的加工工步如下： （ 1）在数控加工中心上粗、精铣平面到图纸尺寸及精度要求。 （ 2）在数控加工中心上粗、精铣凸台至图纸尺寸 120,90mm， 10mm 以及 R30、R20 的圆弧并保证其加工精度。 （ 3）在数控加工中心上粗、精铣外轮廓至图纸尺寸 160,100mm， 15mm 以及R50 的圆弧并保证其加工精度。 （ 4）打 6107的沉孔， 2 6的定位销孔， 1 32 的通孔， 11812的沉孔，2 M16 的螺纹孔。 6.2.2 确定加工顺序 因为泵盖零件的工序较为集中，所以按使用刀具来划分，以同一把刀具完成工艺的过程作为一道工序，这种划分的方法合适于工件的代加工便面较多的情况。黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -8- 在数控加工上常用这种方法。所以加工顺序如下：以工件中心为编程原点，以底面为定位基准先粗、精铣上表面并到图纸尺寸及精度要求粗、精铣凸台至图纸要求尺寸粗、精铣铣外轮廓至图纸要求尺寸按图纸要求尺寸打中心孔钻孔。 6.3 确定装夹 方案 6.3.1 装夹分析 （ 1）零件的主要加工内容为侧边面的凸台和上表面的孔，因此，其切削力的主要方向是在泵盖零件的轴心线方向，以下表面承受主要切削力。因此确定下表面为主要 Z 向定位基准面。 （ 2）该零件为板类结构，当加工零件上的孔时，应避免刀具与夹具发生碰撞，所以，工件装夹定位必须为加工孔时预留安全操作距离。其方法是将工件向上升起，使工件下底面与夹具底座上表面预留一段安全操作空间。 6.3.2 夹具确定 夹具是机床装嵌工件的重要部分。工件定位后必须通过特定的机构对工件产生夹紧力，把工件压紧在定位原件上，使 它的定位准确，不会因为切削力、工件的重力、扭力或惯性力等的作用而产生位置的移动和震动，这样才能有效的保证加工精度。 该零件为板类型零件，加工内容主要集中于上表面，可以减少装夹次数，而且为中小批量生产所以选择通用机用平口钳就可以满足加工要求，考虑到有通孔，所以在装嵌过程中抬高工件，留出工件与用平口钳端面的间隔距离机用平口钳端面的间隔距离。 依上述考虑该零件装夹如图 6-1所示： 图 6-1 零件装夹 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -9- 6.4 刀具的选择 数控加工中心可选用的刀具种类较多，刀具的选择应根据数控加工中心的加工能力，工件 材料的性能，加工工序，切削用量以及其他相关因素选用刀具。刀具选择总的原则是：安装调节方便、刚性好、耐用度好和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换一般为人工手动进行操作，占用辅助的时间长，因此，必须合理安排刀具的加工顺序，一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位：进行粗、细加工的刀具应分开使用，即便是相同尺寸规格的刀具；先铣加工后钻加工；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工 。 选择数控铣削用刀具在数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下 :一是铣刀半径应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，一般取最小曲率半径的 0.8 0.9 倍。二是零件的加工高度 H (1/4 1/6) 最小曲率半径值 ,以保证刀具有足够的刚度。 6.4.1 刀具类型 加工肋板型零件选用的刀具及结构类型如图 6-2 所示： 图 6-2 刀具结构类型 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -10- 6.4.2 刀具材料 考虑到加工中心高效的特点，应采用硬质合金端面铣刀和高速钢立铣刀进行切削加工，提高效率。 6.4.3 刀具规格 本工序的刀具具体名称、刀具编号、刀具规格等内容见表 6-1 所示 表 6-1 数控加工刀具卡 数控加工车间 数控刀具卡 型别 零件图号 零件名称 泵盖零件 XH715D 设备名称 数控加工中心 设备型号 XK7132SD 程序号 O0001 基本材料 HT200 硬度 HRC55 工序名称 铣削 工序号 40 序号 刀号 刀具名称 刀具参数 刀补地址 加工部位 刀片 刀尖半径 刀杆规格 半径 形状 1 T01 10端铣刀 10 70 粗铣上表面凸 台 2 T02 7麻花钻 7 100 钻 7 的通孔 3 T03 10平底刀 10 70 铣削 10的沉孔 4 T04 6平底刀 6 90 铣削 6的定位销孔 5 T05 32平底刀 32 100 钻 32 的通孔 6 T06 12平底刀 12 110 钻 12 的通孔 7 T07 18平底刀 18 105 铣削 18的沉孔 8 T08 13.83 钻头 13.83100 钻 13.83 的孔 9 T09 10平底刀 10 70 精铣上表面凸台 10 T10 16的丝锥 16 110 攻 M16 的螺纹孔 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -11- 续表 6-1 刀具简图 面铣刀 钻头 立铣刀 丝锥 更改栏 编程员 共 1页 工艺员 第 1页 工艺室主任 更改单号 更改编号 更改者 日期 主工艺师 6.4.4 切削用量的选择原则 铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。 （ 1）背吃刀量或侧吃刀量 背吃刀量为平行于铣刀轴线测量的切削尺寸，单位为 mm。端铣时，背吃刀量为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面的宽度；侧吃刀量为垂直于铣刀轴黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -12- 线测量的切削尺寸，单位为 mm。端铣时，侧吃刀量为被加工表面宽度；而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层深度。 背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求 决定： 1.当加工表面粗糙度值要求为 Ra=12.5 25um 时，如果圆周铣削加工余量小于 6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。 2.当工件表面粗糙度值要求为 Ra=3.2 12.5um 时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留 0.5 0.1mm 余量，在半精铣时切除。 3.当工件表面粗糙度值要求为 Ra=0.8 3.2um 时，应分为粗铣、半精铣、精铣三步完成。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取 1.5 2mm；精铣时，圆周铣侧吃刀量取 0.3 0.5mm；面铣刀背吃刀量取 0.5 1mm。 （ 2）进给量与进给速度的选择 铣削加工的进给量 f mm/r 是指刀具转一圈，工件与刀具沿进给运动方向的相对移动距离；进给速度 mm/min 是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对移动距离。进给速度与进给量的关系为 XXYZR平 面5（ n为铣刀转速，单位 r/min）进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量的重要参数。根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀 具选择及工件材料等因素。参考切削用量手册选取或通过选取每齿进给量 xf 在根据公式 xfZf (Z 为铣刀齿数 )。计算每齿进给量 xf 的选取主要依据工件的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高， xf 越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀工件。表面粗糙度要求越高， xf 越小。每齿进给量的确定可参考表 6-2 选取工件刚性差或刀具强度低时，应选取较小值。 表 6-2 工件材料 xf /mm 粗铣 精铣 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -13- （ 3）切削速度cV的选择 铣削的切削速度cV与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当 zf 、pa、ea和 Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热量增加，温度升高，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具的耐用度可以使用较低的切削速度。但是加大了铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。铣削加工的切削速度cV可参考表 6-3，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通过计算选取工件材料。铣削加工的切削速度参考值 表 6-3 6.5 加工步骤 6.5.1 数控加工工序设计 （ 1）数控工序加工工序步骤见表 6-1。 续表 6-2 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 0.10 0.15 0.10 0.25 0.02 0.05 0.02 0.05 0.10 0.15 0.10 0.15 铸铁 0.12 0.20 0.15 0.30 工件材料 硬度（ HBS） cV 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 225 18 42 66 150 225 325 12 36 54 120 325 425 6 21 36 75 铸铁 190 21 36 66 150 190 26 9 18 45 90 260 320 4.5 10 21 30 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -14- （ 2）工序中各个工步走刀路线见数控加工走刀路线表 6-4到表 6-14。 6.5.2 数控加工各工步切削参数的确定 数控加工各工步参数见附表 表 6-4 数控加工走刀路线 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 O0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 粗精铣上表面 共 页 第 页 XXYZR 平 面5 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 钻孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -15- 表 6-5 数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-00 工序号 工步号 程序号 O0001 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 粗精铣凸台及轮廓 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -16- 表 6-6 数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件 图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 粗精铣外圆弧 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -17- 表 6-7数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 钻 6 7的孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -18- 表 6-8 数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 铣削 6 10的沉孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -19- 表 6-9数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件 图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 铣削 6的定位销孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -20- 表 6-10数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 铣削 32 的通孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -21- 表 6-11数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 铣削 12 的通孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -22- 表 6-12数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 铣削 18 的沉孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -23- 表 6-13数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 铣削 16.83 的底孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -24- 表 6-14数控加工走刀路线表 数控加工走刀路线 零件图号 BGLJT-001 工序号 工步号 程序号 0009 机床型号 Funca0 程序段号 加工内容 攻 M16 的螺纹孔 共 页 第 页 符号 含义 抬刀 下刀 编程原点 起到点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -25- 6.6 程序编制及说明 型腔零件数控加工程序单如表 6-15： 表 6-15 程序 解 释 % 程序开始 O0009 N10G90G54G00Z100.000 初始状态 N12S3000M03 主轴正传 N14X-80.000Y50.000Z100.000 快速移动 N16Z45.000 开始进行粗铣外轮廓 N18G01Z35.000F1000 N20X80.000F2000 N22Y45.000F1200 . N998M05 铣削结束主轴停止 N999G28 回到换刀点 N10002T09M06 更换 09 号刀具 N100S3000M03 主轴正 传 N1004G43X24.991Y25.962H08F1000 建立刀具长度补偿 N1006Z40.000 开始进行精铣外轮廓 . N8322M05 铣削结束主轴停止 N8324G28 回到换刀点 N8282M06T02 更换 02 号刀具 N8284M03S3000 主轴正传 N8286G00G43X-70Y0Z100H01F1000 建立刀具长度补偿 N8288G01Z40 钻 7的通孔 . 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -26- 续表 表 6-15 N8322M05 主轴停止 N8324G28 回 到换刀点 N8326M06T03 更换 03 号刀具 N8328M03S300 主轴正转 N8330G00G43X-70Y0Z100H02F1000 建立刀具长度补偿 N8332G01Z25 铣削 10 的沉孔 . N9368M05 主轴停止 N9370G28 回到换刀点 N9372M06T04 更换 04 号刀具 N9374M03S2000 主轴正转 N9376G00G43X-66.25Y-16.9Z100H03F1000 建立刀具长度补偿 N9378G01Z10 加工 6 的定位销 孔 . N10392G28 回到换刀点 N10394M06T05 更换 05 号刀具 N10396M03S2000 主轴正转 N10398G00G43X-30Y0Z100H04F1500 建立刀具长度补偿 N10400G01Z34 加工 32 的通孔 . N11412G28 回到换刀点 N11414M06T06 更换 06 号刀具 N11416M03S2000 主轴正转 N11418G00G43X40Y0Z150H05F1600 建立刀具长度补偿 N11420G01Z30 加工 12 的通孔 . N11526G28 回到换刀点 N11528M06T07 更换 07 号刀具 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -27- 续表 表 6-15 N11530M03S2000 主轴正转 N11532G00G43X40Y0Z150H06F1600 建立刀具长度补偿 N11534G01Z54 加工 18 的沉孔 . N11942G28 回到换刀点 N11944M06T08 更换 08 号刀具 N11946M03S2600 主轴正转 N11948G00G43X0Y25Z150H07F1600 建立刀具 长度补偿 N11950G01Z34 加工 13.83 的通孔 . N11942G28 回到换刀点 N11944M06T10 更换 10 号刀具 N11946M03S2600 主轴正转 N11948G00G43X0Y25Z150H07F1600 建立刀具长度补偿 N11950G01Z34 攻 M16的螺纹孔 . N12084G00G49 取消刀补 N12086M05 主轴停止 N12088M30 程序结束 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -28- 7. 数控模拟仿真加工 7.1 进入系统 打开“开始 ”菜单。在“程序 /数控加工仿真系统 /”中选择“数控加工仿真系统（ FANUC）”点击，进入。 7.2 选择机床 如图 7-1 点击菜单“机床 /选择机床”，在选择机床对话框中控制系统选择FANUC 0，机床类型选择立式加工中心并按确定按钮，此时界面如图 7-2 所示。 图 7-1“机床”菜单及选择机床对话框 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -29- 图 7-2“数控加工仿真系统”软件界面 7.3 机床回零 调节 将旋钮旋转到回零位置，再点击 中的加号， 此时 X 轴将回零，同时 CRT 上的 X 坐标发生变化 ；对 Y 轴和 Z 轴的操作相同， Y 与 Z 将回到零点。并且 X.Y.Z 的回零指示灯亮起 。 此时操作面板上的指示灯如图 7-3 所示，同时机床的变化如图 7-4 所示。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -30- 图 7-3 CRT 界面及操作面板上的指示灯 图 7-4 加工中心位置 7.4 安装零件 点击菜单“零件 /定义毛坯”，在定义毛坯对话框（如图 7-5）中将零件尺寸改为高 25、长 160 和宽 100，并按确定按钮。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -31- 图 7-5“定义毛坯”对话框 点击菜单“零件 /安装夹具”，在选择夹具对话框（如图 7-6）中， 选择零件栏选取“毛坯 1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。 图 7-6“选择夹具”对话框 点击菜单“零件 /放置零件”，在选择零件对话框（如图 7-7）中，选取名称为“毛坯 1”的零件，按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，此时机床如图 7-8 所示。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -32- 图 7-7“选择零件”对话框 图 7-8 移动零件面板 7.5 输入 NC 程序 数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用 FANUC 系统的 MDI 键盘输入。此处配合本手册，已存有一 NC 程序文件。 点击菜单“机床 /DNC 传送”，再打开文件对话框（如图 7-9）选取文件“终结版”，点击打开按钮。 图 7-9“打开文件”对话框 将操作面板的 MODE 旋钮切换到 DNC 位置。 点击 键；在通过 MDI 键盘一次输入 O0009，再点击 键，即可输入预先编辑好的数控程序，此时 CRT如图7-10 所示。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -33- 图 7-10 输入数控程序前后的 CRT 界面 7.6 对基准、装刀具 运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点，下面 将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。 点击菜单“机床 /基准工具”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为 14mm，如图 7-11； 图 7-11 基准刀具 旋转操作面板中 旋钮至手动，利用操作面板上的按钮 和 X、 Y、Z轴的控制旋钮 ，进行对刀。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -34- 点击菜单“塞尺检查 /1mm”，首先对 X 轴方向的基准，将基准工具移动到如图7-12 所示的位置，使用 ，通过调节操作面板上的手轮 按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”，记下此时 CRT 中的 X坐标 -212，此为基准工具中心的 X 坐标，故工件中心的 X 坐标为 -212（塞尺厚度）-14/2（基准工具半径） -160/2（取工件中心为原点） =-300，同样操作可得到工件中心的 Y 坐标为 -215。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -35- 图 7-12 对刀及对刀结果 X， Y 方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查 /收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床 /拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床 /选择刀具”，选择一把直径为 10mm 的平底刀，如图 7-13，装好刀具后，机床如图 7-17 所示。用类似方法得到工件上表面的 Z 坐标为 -488.000。 图 7-13 选择刀具 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -36- 图 7-17 安装刀具 7.7 设置参数 确定工件与机床坐标系的关系有两种方法，一种是通过 G54-G59 设定，另一种是通过 G92 设定。此处采用的是 G54 方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。 刀具补偿参数的输入：点击面板，连续点击 按钮，如图 7-14 所示，即完成了刀补数据的输入。 长度补偿参数设置 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -37- 图 7-14 原点坐标参数设置 7.8 自动加工 机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动 加工了。通过 旋钮回零，然后将旋钮旋转到 自动位置，再点击循环启动 即可完成泵盖的加工。 加工完毕就会出现如图 7-15 所示的结果。 图 7-15加工成品 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -38- 8. 设计总结 通过本次毕业设计，使我对数控加工以及零件的机械加工工艺路线认识更深了一成，同时也使我们认识到我们所学的知识不足以及团队合作力量的伟大。 经过这这个学期的学习和该次毕业设计，我基本完成了设计任务，本次老师要求我的毕业设计的内容中要有较高的精度等；所以我选择的零件是泵盖，泵盖的尺寸小，但是精度要求比较高、有圆弧、孔及螺纹的加工 ，并且孔和表面有精度要求，符合毕业设计的内容。我在该次毕业设计中遇到了很多困难，比如我在学习 CAXA 制造工程师时我就花了很多时间、在做该零件的加工路线中有很多我不懂的地方，我通过询问老师、同学，翻阅资料书、上网等方式把问题解决了。 此次毕业设计综合运用了我之前所掌握的知识，如机械制图、机械制造技术、金属工艺学、数控技术及应用等。 本次毕业设计的重点在于零件的结构工艺分析，机床的选择，加工方案及顺序的拟定和切削用量等等参数的选择，尤为突出的是数控程序的编制，程序的正确与否是由数控模拟仿 真进行校验的，在本次设计中我成功的将模拟仿真完成，证明了我所编制的程序，其中也许会有些错误但是整体来说还是正确的。 本次毕业设计的工作量尽管非常大，我还是如期的完成了，此次的所学知识都将是我在以后的工作中的一笔宝贵的财富。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -39- 参考文献 1 王伯平 .互换性与测量技术基础 M.第二版，北京：机械工业出版社， 2006,636. 2 王先奎 .机械制造工艺学 M.第二版 ,北京：机械工业出版社， 2006， 148165. 3 蔡兰，王宵 .数控加工工艺学 M.北京：化学工业出版社， 2005， 4369. 4 Maoquan Xue. Design and Auto Machining of Friction Disc Casting Die Cavity Based on MasterCAMD. Changzhou: Changzhou Institute of Light Industry technology, 2012. 5 赵玉冰 .数控技术及应用 M.北京：中国计量出版社， 2007,110134. 6 李益民 .机械制造工艺设计简明手册 M.北京：机械工艺出版社， 1993,5564. 7 艾兴 .切削用量简明手册 M.第三版，北京：机械工业出版社， 2002,43111. 8 陈日曜 .金属切削原理 M.第二版，北京：机械工业出版社， 2002,1826. 9 乐兑谦 .金属切削刀具 M.第二版，北京：机械工业出版社， 2001,2671. 10 Keiichi Shirase MSc, Susumu Fujii Prof . Machine Tool Automation in Handbook of Automation M. German: Springer , 2009, 837857. 11 段友良 .磨具数控加工技术 M.长沙：湖南大学出版社， 2009， 94114. 12 邓奕 .数控加工技术实践 M.北 京：机械工业出版社， 2004， 5888. 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） -40- 致 谢 首先感谢我的指导教师 金中波。在这写毕业论文期间，导师无微不至的关怀和指导使我受益非浅。不仅使我在课题研究中学到了许多专业知识和研究方法予以了帮助，更主要的是他对待工作认真和勤恳的态度，使我学到了作为一名即将走向社会的毕业生应该具有的品质，是我学习的榜样。 在毕业设计中，我发现自己存在很多欠缺，在以后的学习中我会更加努力地去补充和完善自己，是自己达到一个合格大学生的要求。通过这次数控加工设计，使我对数控加工工艺、编程、加工方法等等都有了非常多 的了解和认识。最重要的是，经过这次设计，我对本专业的发展方向和数控编程与工艺有了进一步的了解熟练掌握了查找资料解决问题的方法，坚定了我的发张方向，充满了的前进动力。 此外，特别感谢我的同学和朋友对我的支持和无私的帮助，使我冲破了一个有一个的难关。最后，向所有曾给与关心和帮助的老师和同学致以最衷心的感谢。 黑龙江八一农垦大学毕业论文（设计） - 41 - 附 录 一 加工工艺过程卡片 黑龙江八一农垦大学 设计制造教研室 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片 零 件 号 零 件 名 称 泵盖零件 工序号 工 序 名 称 设 备 夹 具 刀具 量具 工时(min) 名 称 型