毕业设计（论文）换热产品的工艺过程及数控编程设计

1、 换热产品的工艺过程及数控编程 （绝热板）摘要：本论文主要讨论绝热板的两维工程图设计、模具路径形成及板材的数控加工程序编制等方面的问题。关键词：绝热板 工艺设计 数控辅助加工一、 引言绝热板是一种常用的绝热产品。随着社会的发展，绝热板涉及到了各个领域。而板材的加工有自身的特点，需要制定一套特定的适应数控设备的加工方案，这样才能降低成本，缩短时间，提高效率。在绝热板的板材里的工艺过程及数控加工编程这一课题中得到了充分体现。二、 cad、cam软件及数控加工介绍利用cad进行产品设计如下面实例所示的二维零件，利用cad、cam实体设计进行产品的工程二维设计，并能完成这些产品所需的二维图纸。就可完成

2、产品的设计，分析，加工等过程。1、 主要功能（1） 产品设计（2） 性能分析（3） 零件加工（4） 检测2、 主要特点利用cad/cam，可以完成产品从概念设计、模型建立、程序生成和加工过程的生产过程。(1)cad/cam可以完成从产品概念设计，详细设计，图纸生成，零件数控加工程序的自动生成，设计与使用文档的建立等的全过程，甚至还可以对生产过程进行管理。计算机技术是现代科学技术发展里程中最伟大的成就之一，它的应用已遍及各个领域。在机械设计及制造领域中，由于市场竞争的加剧，用户对产品的要求越来越高，为了适应瞬息万变的市场要求，提高产品质量，缩短生产周期，就必须将先进的计算机技术与机械设计和制造技

3、术相互渗透和相互结合，从而产生了机械cadcam这样一门综合性的高新技术，其已成为当今发展最快的应用技术之一。它不仅改变了工程人员在设计和制造产品中常规的工作方式，大大减轻脑力劳动和体力劳动，而且还有利于发挥工程人员的创造性，提高企业的管理水平和市场竞争能力。机械cadcam技术是将cad、cae、capp、cam等各种功能通过软件有机地结合起来，用统一的执行控制程序来组织各种信息的提取、交换、共享与处理，以保证系统内信息流的畅通并协调各个系统有效地运行。它的显著特点是把设计与制造过程同生产管理、质量管理集成起来，通过生产数据采集形成一个闭环系统。 计算机辅助设计(computer aided

4、 design，cad)是指以计算机为辅助工具，根据产品的功能要求，完成产品的工程信息的数字化及制图。主要包括：零件建模、装配建模、工程绘图等。 计算机辅助工程分析(computer aided engineering，cae)，是以现代计算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，是实现产品优化设计的主要支持模块。主要包括：有限元分析fea、机构运动分析、流场分析等。 计算机辅助工艺设计(computer aided process planning，capp)是指根据产品的工程信息，利用计算机辅助确定产品加工方法和工艺过程。主要包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹

5、具设计等。3支撑软件 典型的系统有：法国dassauh systemes公司的catia、美国e ds公司的ideas和ug nx、美国ptc公司的proengineer等。对于机械产i：口11：1，它一般包含：基于特征的零件建模、装配建模、曲面造型、有限元分析、运动仿真、数控编程等。 4应用软件 它在不同的专业领域里有不同的内容，像飞机设计包括了总体方案、质量计算、空气动力计算、载荷分析、结构分析、应力计算、动力颤振分析、疲劳断裂计算、起落架设计、飞行控制、航空电子、电气系统、液压系统、机构设计、可靠性设计、弹射座椅、火力控制、隐身设计等。工程设计包含的专业更广。在激烈的市场竞争中，各家公司

6、都力求保住技术优势，决不肯轻易出售自己的cad专业设计系统。这类软件必须由各行业、各企业单位自己开发。 二、cadcam过程 从使用上说，各种类型的cadcam系统基本都采用人机交互方式工作，区别在于系统的功能、完善程度及自动化水平不同。其中操作者起着主导作用，他们通过人机对话方式，在计算机上实现cadcam中的各种过程，从初始的概念设计到产口1=3日设计、仿真和制造工程，各个操作过程的结果都以图形和数据的形式显示在计算机屏幕上，供设计者观察判断，以确定是否合格或如何进行修改。作为cadcam系统的使用者，应该具有相关的专业知识，要对系统功能有充分的了解和掌握。另外，也要很好地了解系统运行环境

7、。只有把硬件、软件及操作者有机结合起来，才能有效地发挥一个成熟的c adcam系统的作用（二） 加工介绍零件生产具有高效、节材、成本低、保证质量等一系列优点。现代工业的发展和竞争力，在很大程度上取决于零件的水平。随着产品的更新换代节奏加快，对零件的需求越来越大，技术要求越来越高，在很大程度上促进了当代生产力的快速向前发展，推进了社会地进步，加快了现代化建设地步伐。绝热板由里板和外板两大部分组成，要做个合格的绝热板，这就需要有有较好的板材外形尺寸，还要有严谨的加工步骤，零件的加工方法有：机械加工，焊接等。绝热板用到了机械加工，折弯，抛光等。三、 零件加工工艺分析（一） 毛坯及加工余量1毛坯尺寸的

8、确定毛坯种类的选择不仅影响到毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关，为此需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状及尺寸，并绘出毛坯图。 常见的毛坯有这几种：铸件，锻件，型材，焊接件和其他毛坯。对于形状复杂的毛坯，一般可用铸造的方法来实现；也可以用热轧或冷轧形成的型材；还有通过焊接形成，或者其他方法。本人选择的是冷轧出来的钢板毛坯，因为冷轧钢的刚性较好，所以用来作为绝热板的主要板材。由于零件没有复杂的形状，也不是很大的零件，因此本人采用的是数控冲床。 材料的毛坯尺寸：2加工余量的选择零件加工工艺路线确定以后，在进一步安排各个工序的

9、具体内容时，应正确地确定工序的工序尺寸，而为确定工序尺寸，首先应确定加工余量。（二） 工艺路线1 零件的材料及设计要求分析由零件设计图纸上的标注得知零件的牌号为q 235-1.5 这个牌号不是我国的统一牌号，故通过常用材料速查手册上查得次牌号为我国统一标准牌号为冷轧钢板在下料时，应注意对角线要相等，保证尺寸。在设计图纸时应注意图纸上孔的位置是否正确。2 工艺路线分析工序号 工序名称 工序内容 设备1 下料 下成3102*1102 液压摆式剪板机2 冲孔 把图纸上的空全冲出来 et-300数控冲床3 折弯 折成所需要的尺寸 pr6数控折弯机4 焊接 把缝焊接好 电焊机5 填装 填装保温棉6 组装

10、 板材和成7 打孔 打孔4.3 电钻8 上铆钉 打铆钉 铆钉枪9 攻丝 攻丝 攻丝钻10 抛光 抛光 抛光机 （2） 几点说明首先是在下板材是要注意，剪板机的间隙要调到相应的板厚，保证没有毛刺。加工时要把板材夹好在冲床上，工作台上要无杂物，以保证冲出的图样和图纸上一样。其次，在折弯时，应注意后靠栅的位置，保证折出来的尺寸跟图纸上一样。当完成了上述的各项加工之后，就可以填装石棉了，在打孔，焊接和工丝，打铆钉，最后再抛光处理。这样就可以检验入库了。（三） 工件定位及冲压1、 工件定位基准：制定机械加工工艺规程时，定位基准的选择是否合理，将直接影响板材的最终尺寸和精度。工件定位：工件加工面的尺寸、形

11、状和表面间的相互位置精度是由机床、夹具、模具及工件间的正确位置关系来保证的。因此加工前，应首先确定工件在机床上或夹具中的正确位置，即是工件的定位。零件定位时，由于工艺系统在静态下的误差，会使零件加工面的设计基准在机床上或夹具中的位置发生变化，影响零件加工尺寸、形状和相互位置精度，但只要这个变动数值在零件的允许误差范围内，即可认定零件在机床上或夹具中已占据了一正确位置，即零件已正确定位。为了保证加工表面与其设计基准间的相对位置精度（同轴度、平行度、垂直度等），零件定位时应使加工表面的设计基准相对于机床占据一正确位置。如零件的水平面与冲床的工作台横向直线运动相平行。为了保证加工面与其设计基准间的距

12、离尺寸精度，零件定位时，应使加工表面的设计基准相对刀具有一确定的位置。2、 冲量选择冲量选择应根据企业的冲床实际情况而定，不可超过冲床的加工尺寸范围。（四） 机床及模具选择1、 机床是用的et300数控冲床，主要技术参数为工作台最大加工尺寸为400012502、 折弯零件时，本人选用的是pr6数控折弯机，它的加工范围是400010005（宽长厚）3、 模具选择模具的选择多为数控自动编程中的自动配刀四、 数控编程下面是本人在设计中所用到的fanuc oi-p的一些内容一 坐标系的建立及坐标值的计算1 在本机床中，坐标系是如下建立的；在开机后，通过回参考点就建立了以夹钳口和定位块的垂直交点为零点的

13、坐标系。2 象限的确定3 绝对值坐标以坐标原点为基准的标准值为绝对值坐标，上图各孔对原点（0，0）的x，y坐标值分别为：x值 y值1 100.00 100.002 300.00 100.003 300.00 200.004 400.00 300.005 500.00 300.004 增量值坐标以前一孔的位置为基准值的增量值坐标，上图各孔增量坐标如下： x值 y值1 100.00 100.00 （绝对值）2 200.00 0 （增量值）3 0 100.00 （增量值）4 100.00 100.00 （增量值）5 100.00 0 （增量值）若加工顺序改由5孔到1孔，则相应的坐标值为： x值 y值

14、 5 500.00 300.00 （绝对值） 4 -100.00 0 （增量值） 3 -100.00 -100.00 （增量值） 2 0 -100.00 （增量值） 1 -200.00 0 （增量值）二 g代码g功能主要是确定运动方式，实现坐标系设定，定位冲孔，图形功能等，其中g90和g91为模式g代码，其余则为单次有效g代码。g代码表 g92 绝对坐标系设定g52 局部坐标系设定g90 绝对值指令g91 增量值指令g04 暂停指令g28 自动返回参考点g70 定位及冲压锁定g72 标准点指令g26 圆周均布孔指令g76 直线排孔指令g77 圆弧排孔指令g78 栅格指令（i）g79 栅格指令（

15、ii）g75 自动再定位指令g86 步距自动分配直线排孔g87 矩形指令g88 半径排孔g89 直线冲压g68 圆弧步冲g69 直线步冲1 绝对坐标系的设定，该指令形式为：g92 xx yy ;其中x，y值为1号模具的中心位置在所确定的绝对坐标系中的坐标值。如下所示的指令：g92 x1250 y1250；就建立了以定位块为x轴坐标的原点，夹钳口为y轴坐标的原点，1号模具中心的坐标值为（1250，1250），绝对坐标系建立后，编制工件程序时以0点为基准。2 局部坐标系的设定，该指令形式为： g52 xx yy ；通过该指令可以在绝对坐标系内建立局部坐标系。局部坐标系可以用绝对值编程进行设定，也可

16、以用增量值编程进行设定。在包含g52的程序段中不允许定义t代码和m代码。3绝对值/增量值指令 g90/g91 xx yyg90（绝对值编程）和g91（增量值编程）是模式g代码，在工件程序定义一次后，除非定义另一代码，否则原定义的代码在随后的程序中有效，例如：n5 g90 x100 y200 g90 有效 n10 x300 g90 有效 n15 g90 有效 n20 g90 有效 n30 g91 x50 y50 g91有效 n35 x100 g91有效 n40 g90 x500 y500 g90有效4.暂停（g04）在执行g04指令时，机床运动暂时停止一段确定的时间后，又重新自动启动，指令的形式

17、为： g04 x t1 ；或g04 p t2 ；t1：规定一个时间（允许带小数点） 指令值范围：0.001到99999.999 单位1秒t2：规定一个时间（不允许带小数点） 指令值范围：1到99999999 单位：0.001秒例如：需要暂停2.5秒，其指令为：g04 x2.5 或 g04 p 2500 ；该指令必须作为一个独立的程序段。5定位及冲压锁定（g70）g70指令与g00指令的运动方式相同，但执行定位运动后，不进行冲孔，此指令通常用于工件程序进行再定位指令前，其指令形式为：g90 g70 xx yy ；6图形功能（g72 g26 g76 g77 g78 g79 g86 g87 g88

18、g89 g68 g69）图形功能就是在一个程序段中，用一个g代码执行某种有规律的多次定位冲孔的功能，以便简化程序的编制。（1） 标准点指令（g72）圆弧图形的圆心和直线图形的起始点均称之为标准点，标准点指令的形式：g72 xx yy ；在包含g72的程序段中不允许定义t代码和m代码。该指令必须作为一个独立的程序段。在调用图形功能时，g70和g72的不同之处，见下图所示（2） 圆周均布孔指令 （g26） g26 ir j kn ；其中：r-圆周半径 单位 ： mm-第一个孔点到圆心连线与+x轴的夹角 单位 ： 度 n-冲孔的个数 单位 ： 整数注： 1.n为正值，逆时针运动n为负值，顺时针运动2

19、.r不得为零或负，n不得为零。3.在该程序段中允许定义t代码和c代码。（3） 直线排孔指令 （g76） g76 id j kn ；其中：d-孔距 单位 ： mm-排孔连线与+x轴的夹角 单位 ： 度n-冲孔个数 单位 ： 正整数注：1.当d为负值，将沿着+180的方向冲孔2.n不得为零或负3. 为正值，逆时针夹角；为负值，顺时针夹角（4） 圆弧排孔指令 （g77） g77 ir j p kn其中：r-圆弧半径 单位 ： mm-第一个孔点到圆心的连线与+x轴的夹角 单位 ： 度-相邻二孔之间的夹角 单位 ： 度n-冲孔个数， 单位 ： 正整数注：1. 为正值，按逆时针冲孔；为负值，按顺时针冲孔。

20、2.r及n不得为零或负（5）栅格指令 （g78 g79）g78 i dx p nx j dy k ny ；g79 i dx p nx j dy k ny ；g78与g79的区别，g78沿x方向先加工，g79沿y方向先加工。其中：dx-沿x轴方向相邻孔的间距 单位 ： mmnx-沿x轴方向冲孔排数（不包括起始点）dy-沿y轴方向相邻孔的间距 单位 ： mmny-沿y轴方向冲孔排数（不包括起始点）注：1.dx及dy为负值，冲孔顺序沿轴的负方向进行。2.nx及ny不得为零或负。(6)步距自动分配直线排孔指令 （g86） g68 il j pwl qw2 ；其中：l-直线长度 单位 ： mm 正值表示

21、沿规定的方向冲孔，负值表示沿相反的方向-直线与x正方向的夹角，正值为逆时针，负值为顺时针方向w1，w2-模具尺寸，模具尺寸必须指定，用正值或负值都可设定，但要一致。当w1=w2时，w2可省略，正值表示模具沿直线左侧，负值表示沿右侧。注：1.此指令需指定方形模具，且模具与+x轴方向夹角为02.此步距是自动分配的，公式：n=（l-wl）/0.95wl当n1，步距就是l-wl，当n是整数，步距就是0.95wl；当n不是整数，n+l=nl，步距就为（l-wl）/nl3.通常要求步距：0.45wl步距0.95wl4.要求直线长度l：l1.5wl例：（7）矩形指令 （g87） g87 ilx jly pw

22、1 qw2 ；其中：lx，ly-矩形长度和与宽度正值表示正方向，负值表示负方向w1，w2-模具尺寸，必须为正值，如w1=w2时，w2可省略。注：1.此指令需方形模具2.步冲自动分配，其处理方法与g86一样。3.冲时先从|lx|与|ly|最大值那一边开始，如相等则从x方向开始。4.lx3w1 ly3w2例：g72g90x10.0y5.0g87i100.0j-50.0p10.0q7.0（8）半径排孔指令 （g88） g88 ir j k pd qp ；其中：r-圆弧半径 单位 ： mm-起始点与正x方向角度 单位 ： 度 “+”表示逆时针方向，“-”表示顺时针方向。-从第一个孔到最后一个孔之间的夹

23、角 单位 ： 度 为正值，按逆时针步冲，为负值，按顺时针步冲d-模具直径 单位 ： mm 若d为正，刀具中心向外侧偏移d/2；若d为负，刀具中心向内侧偏移d/2；若d为0，刀具中心沿弧线冲压。p-步距 单位 ： mm（9）直线冲压 （g89） g89 il j pd qp其中：l-直线长度 单位 ： mm 负值表示+180方向-与-x方向角度 单位 ： 度 逆时针为正 顺时针为负d-模具直径 单位 ： mm 当为正值时，刀具中心向左侧偏移d/2；当为负值时向右侧偏移d/2；如果是0，则按直线进行冲压。p-步距 单位 ： mm（10）圆弧步冲 （g68）步冲就是压力机滑块连续作冲压运动冲出连续的

24、几何图形。 g68 ir j k pd qp其中：r-圆弧半径-+x轴与第一个冲孔间的夹角-从第一个冲孔到最后一个冲孔之间的夹角为正值，按逆时针方向步冲；为负值，按顺时针方向步冲d-模具直径 d为正值时，沿圆弧的外侧步冲 d为负值时，沿圆弧的内侧步冲 d为0时，沿模具中心步冲p-步距，由两步之间的弧长所确定。注：a.步距p若为负值，或大于允许值，以及r为0或负值b.当步冲弧长不能被步距整除时，计算机会自动把步距进行合理的调整。（11）直线步冲 （g69） g69 il j pd qp其中：l-步冲直线段长度 若i为负值，相当于夹角变为+180-+x轴与直线的夹角，逆时针为正值，顺时针为负值d-

25、模具直径 d为正值，沿直线向左移d/2进行步冲； d为负值，沿直线向右移d/2进行步冲； d为0值，沿直线进行步冲。p-步距注： a.由g72标准点指令给出起始点，执行g69时则从起始点开始步冲 b.当步冲p为0或负值，或大于允许值 c.当步冲的线段不能被步距整除，计算机会自动把步距进行合理的调整有关步冲功能指令g68、g69a.最小步距pmin应大于等于板厚。b.最大步距pmax，由参数no16186和16187规定c.步冲齿花s 在用图形模具冲出连续图形时，边缘会产生均匀的齿花，步距越大越明显d.在含有g68或g69程序段中可以指令t代码，执行该程序段时x、y轴定位第一个孔位同时选择模具之

26、后，再开始步冲。e.在含有g68或g69程序段中不可以再定义其它g代码和m代码。f.在含有步冲功能指令g68或g69的程序段之后，紧接增量指令时，增量值是从步冲结束点算起。三、t功能实现模具选择的功能，执行t指令时，t轴旋转自动选择模具的角度，同时选择打击器的位置，从而实现正确冲孔。没一个t代码都对于一个模具规格。四、c功能在过去加工一块板材，如果上面有许多大小、形状相同的孔，孔的方向不同，则要求有许多模具安装在不同模位上才能完成，现在有了自动分度模，即在转盘上有两个模具可以在360度范围内进行旋转，也就是c轴控制。五、m代码在m后面加两位数字，作为开关控制功能。六、程序格式例如：o-； 程序

27、名；g06 a2 ； 输入板厚；g81 xy-； 建坐标系并根据板长和板宽确定位置；g90-； 程序内容；-；t2 ； 最后停在2号工位；g28 ； 回参考点；m30 ； 程序结束。根据要加工的图纸，先调入cad的dxf格式的文件，进入2d的cam系统，再选择模具库及数控系统（fanuc oi-p）进行设置加工信息，如图纸所示，板材加工尺寸，夹钳位置，再打开自动配刀，在某些情况下需要手动选刀，如冲边上的折弯角，板材超过加工范围的需要设置重定位，最后生成g代码，确定文件，保存文件，再对g代码的文件进行处理修改，处理加工中的暂停。最后程序自动生成，下面就是加工程序%:0001(2006/4/11/

28、14 oclock)(sheet=x3102. y1102.) ( thickness=1.5 ) ( material= )(clamp1=400.) (clamp2=800.) (clamp3=0.) (clamp4=0.)( t3 r1 p4.3)( t25 r2 p60. q60.)( t2 r1 p3.)( t9 r1 p34.)g90x20. y841. t3y986.y261.y696.y551.y406.y116.x28.73 y1073.27 t25y1035.x67.y1073.27x97. y1005. t2y97.x116.5 y1087. t3x267.5x418.5

29、x493.5 y352.9t31g68 i25 j0 k360. p0 q8.25 x569.5 y1087. t3x720.5x871.5x993.5 y352.9t31g68 i25j0 k360. p0 q1x1022.5 y1087. t3x1173.5x28.73 y28.73 t25y67.x67.y28.73g70x1250.97 y564.36 t25g75 x1250.97t3x1324.5 y1087.x1475.5x1493.5 y352.9t31g68 i25 j0 k360. p0 q1x1626.5 y1087. t3x1777.5 y1082.x1928.5x1993.5 y352.9t31g68 i8.25 j0 k360. p0 q1x2079.5 y1082. t3x2230.5x2381.5x2493.5 y352.9t31g68 i8.25 j0 k360. p0 q1g70x2256.97 y532.42 t25g75 x950t3x2985.5 y1082.x2834.5x2683.5x2532.5g70 y1000g28 m30%冲好孔之后在进行折弯工序，本人用的数控折弯机是pr6型，下面就是编程过程：先开开到编程画面，先输入程序号1，输入板厚1.5，材料类型1（1是冷板，