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1、數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計(jì)及加工仿真題 目 數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計(jì)及加工仿真學(xué) 院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年 級(jí) 2009級(jí)學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師成績(jī)2013 年 5月 7日目 錄摘要.1關(guān)鍵詞.1Abstract .1 Keywords .11工藝方案的分析.21.1 零件圖 .21.2 零件圖分析 .31.3 加工方法 .31.4 加工方案 .3 2工件的裝夾. 32.1定位基準(zhǔn).32.2裝夾方式的選擇 .3 3 刀具及切削用量 .33.1選擇數(shù)控刀具的原則 .33.2選擇數(shù)控銑削刀具 .43.3切削用量 .4 4 數(shù)控程序的編制 .54.1 Mastercam 軟件編程簡(jiǎn)介 .54.2 建立坐

2、標(biāo)系 .64.3Mastercam 編程截圖 .64.4Mastercam 編程程序 .9 5 數(shù)控加工程序的仿真145.1 選擇機(jī)床 .145.2 銑床的對(duì)刀、程序的導(dǎo)入和仿真.16 參考文獻(xiàn). 21致謝 . 22數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計(jì)及加工仿真摘要 : 數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jìn)行編程。并通過宇龍仿真軟件校驗(yàn)程序的真確性。關(guān)鍵詞 : 數(shù)控機(jī)床 mastercam 數(shù)控編程仿真軟件Abstr

3、act: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. Mainly used for processing body par

4、ts 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 words:Nc machine tool，mastercam nc ，programming， sim

5、ulationsoftware第1頁(yè)共24頁(yè)1 工藝方案的分析1.1 零件圖9680+0,150Ra3.2Ra3.2301025+0,16045,00?0.05202xC15Ra3.2+0,05030R100+0, 04+0,02+0,02006020 40,0020Ra3.2R102x12+0,032xR100200100-0,05120技術(shù)要求1. 材料 45 鋼表面無(wú)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(qiáng)華西南大學(xué)育才學(xué)院圖 1.1第2頁(yè)共24頁(yè)1.2 零件圖分析該零件為體類零件，加工時(shí)先銑工件表面輪廓再銑凹臺(tái)最后銑2 個(gè)沉孔。尺寸標(biāo)注完整，選用45

6、#鋼。工件毛坯 20mm80mm25mm，無(wú)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，由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，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(jì)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(dá)到的。對(duì)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 10 立銑刀銑工件表面輪廓再銑凹臺(tái)最后銑

7、2 個(gè)沉孔。工藝過程 : 粗銑外輪廓 , 精銑外輪廓 , 粗銑內(nèi)凹槽 , 精銑內(nèi)凹槽 , 銑 2 個(gè)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(shí)，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(duì)零件個(gè)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(jiǎn)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(duì)刀的原則。2.2 裝夾方式的選擇以毛坯底面為加工基準(zhǔn)，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

8、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(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，第3頁(yè)共24頁(yè)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(shí)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(shí)可考慮如下幾點(diǎn)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(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時(shí)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(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)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(shí)

9、，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)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(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時(shí)要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料 ( 如高速鋼、超細(xì)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(yàn)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

10、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(shí)，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=2(R-r) ，編程時(shí)取刀具半徑為 Re=0.95(Rr) 。對(duì)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(shí)，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(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同

11、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)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)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600800，精銑時(shí)可以高些。主軸轉(zhuǎn)速取(8001000)進(jìn)刀量 : 主要取決于工件加工表面粗糙度要求。精加工時(shí)，表面要求高，粗加工時(shí)，第4頁(yè)共24頁(yè)可取大一些。吃刀深度 : 加工時(shí)，根據(jù)工件、刀具、機(jī)床情況決定 .表 3.1數(shù)控加工刀具卡產(chǎn)品名或代號(hào)零件名稱用途 序號(hào) 刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量 加工所有表面1 T0101

12、10 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(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào) 刀具主軸轉(zhuǎn)進(jìn)給速度背吃刀量/mm /mm 規(guī)格速 /mm/mm1 500 601.5粗銑外表面輪廓 T0101 102 800 501精銑外表面輪廓 T0101 103 500 601.5粗銑內(nèi)凹臺(tái) T0101 104 600 501精銑內(nèi)凹臺(tái) T0101 105 500 601.5粗銑 2 個(gè)沉孔 T0101 106 600 501精銑 2 個(gè)沉孔 T0101 104 數(shù)控程序的編制4.1 Mastercam 軟件編程簡(jiǎn)介Mastercam 軟件是美國(guó) CNCSoftware,INC 開發(fā)的 CAD/CAM系統(tǒng)，是

13、最經(jīng)濟(jì)有效率的全方位的軟件系統(tǒng)。包括美國(guó)在內(nèi)的各工業(yè)大國(guó)皆一致采用本系統(tǒng)，作為設(shè)計(jì)、加工制造的標(biāo)準(zhǔn)。Mastercam 為全球 PC級(jí) CAM，全球銷售量第一名，是工業(yè)界及學(xué)校廣泛第5頁(yè)共24頁(yè)采用的 CAD/CAM系統(tǒng)，以美國(guó)和加拿大教育單位來說，共計(jì)有2500 多所高中、?？拼髮W(xué)院校使用此來作為機(jī)械制造及NC程序制作，在中國(guó)大陸及臺(tái)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30 的凹臺(tái)的中心定位，所以以30 的凹臺(tái)的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，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 Ma

14、stercam 繪制好零件圖圖 4.1 零件圖第6頁(yè)共24頁(yè)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(yè)共24頁(yè)圖 4.4外輪廓刀具路線圖圖 4.5 內(nèi)輪廓刀具路線圖第8頁(yè)共24頁(yè)4.3.3 實(shí)體驗(yàn)證圖 4.5實(shí)體驗(yàn)證圖4.4Mastercam 編程程序4.4.1 后處理結(jié)果程序第9頁(yè)共24頁(yè)4.4.2 部分程序%O0000N100G21N102G0G17G40G49 N110T1M6N112G0G90X-59.75Y-39.75A0.S1909M3N114G43H1Z50. N116Z10.N118G1Z-3.F3.6N120X59.75F381.8N

15、122Y-32.523N124X48.703N126G3X54.301Y-25.295R15.25N128G1X59.75N130Y-18.068N132X55.25N134Y-10.841N136X59.75N138Y-3.614N140X44.917N142G2Y3.614R4.75 N144G1X59.75N146Y10.841N148X55.25N202Y-25.295N204X-47.129N206X-39.902Y-32.523N208X-59.75第10 頁(yè)共24 頁(yè)N210G0Z50.N212Y-39.75N214Z7.N216G1Z-6.F3.6 N218X59.75F381

16、.8 N220Y-32.523N222X48.703N224G3X54.301Y-25.295R15.25N226G1X59.75N228Y-18.068N230X55.25N232Y-10.841N234X59.75N236Y-3.614N238X44.917N240G2Y3.614R4.75 N242G1X59.75N244Y10.841N246X55.25N248Y18.068N250X59.75N252Y25.295N254X54.301N256G3X48.703Y32.523R15.25N258G1X59.75N260Y39.75N262X-59.75N264Y32.523N266X

17、-39.902N268X-47.129Y25.295第11 頁(yè)共24 頁(yè)N270X-59.75N272Y18.068N274X-54.356N276X-55.25Y17.175 N542X-20.N544X-25.N546G3Y-5.R5.N548G1X-20.N550X-14.434N552X-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-25.012

18、Y-.75 N570Z10.N572G1Z-5.F3.6N574X-24.988F381.8 N576G3X-24.25Y0.R.75 N578X-24.988Y.75R.75N580G1X-25.012N582G0Z50.N584Y-.75N586Z5.N588G1Z-10.F3.6N590X-24.988F381.8 N592G3X-24.25Y0.R.75第12 頁(yè)共24 頁(yè)N594X-24.988Y.75R.75 N596G1X-25.012N598G0Z50.N600X19.988Y -.75N602Z10.N604G1Z-5.F3.6N606X20.012F381.8 N608G3

19、X20.75Y0.R.75 N610X20.012Y.75R.75 N612G1X19.988N614G0Z50.N616Y-.75N618Z5.N620G1Z-10.F3.6 N622X20.012F381.8 N624G3X20.75Y0.R.75 N626X20.012Y.75R.75 N628G1X19.988N630G0Z50.N632X-24.Y0.N634Z10.N636G1Z-5.F3.6N638G3X-26.R1.F381.8 N640X-24.R1.N642G1Z-10.F3.6 N644G3X-26.R1.F381.8 N646X-24.R1.N648G0Z50.N650

20、X21.N652Z10.第13 頁(yè)共24 頁(yè)N654G1Z-5.F3.6N656G3X19.R1.F381.8 N658X21.R1.N660G1Z-10.F3.6 N662G3X19.R1.F381.8 N664X21.R1.N666G0Z50.N668M5N670G91G28Z0.N672G28X0.Y0.A0. N674M305 數(shù)控加工程序的仿真5.1 選擇機(jī)床第14 頁(yè)共24 頁(yè)5.1.2 定義毛坯5.1.3 選擇夾具和放置零件第15 頁(yè)共24 頁(yè)5.1.4 刀具的選擇5.2 銑床的對(duì)刀、程序的導(dǎo)入和仿真5.2.1銑床的對(duì)刀X 軸第16 頁(yè)共24 頁(yè)Y 軸Z 軸第17 頁(yè)共24 頁(yè)5

21、.2.2 程序的導(dǎo)入5.2.3 實(shí)體仿真第18 頁(yè)共24 頁(yè)第19 頁(yè)共24 頁(yè)成品效果圖第20 頁(yè)共24 頁(yè)參考文獻(xiàn)1 王先逵 . 機(jī)械制造工藝學(xué) 第 2 版 M.機(jī)械工業(yè)出版社， 2006 年. 2陸建中，孫家寧 . 金屬切削原理與刀具 第 4 版 M.機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 年 . 3龔仲華 . 數(shù)控技術(shù) M. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004 年.4 楊瑞成，丁旭 . 機(jī)械工程材料 第 2 版 M. 重慶大學(xué)出版社， 2004 年. 5崔洪斌，肖新華 .AutoCAD2010中文版 M. 人民郵電出版社， 2009 年 . 6 吳宗澤，羅圣國(guó) ( 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第 3 版 M.

22、高等教育出版社， 2006 年. 7 紀(jì)名剛 . 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 M. 高等教育出版社， 2006 年.8 賈亞洲 ( 金屬切削機(jī)床概論 M. 機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 年(9 趙家齊 . 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 第 2 版 M. 機(jī)械工業(yè)出版社，2000 年 .10 王伯平 . 互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ) 第 3 版 M. 機(jī)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(yè)共24 頁(yè)致 謝設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師強(qiáng)華老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過程中，花費(fèi)了郭老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開拓進(jìn)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(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)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(yè)共24 頁(yè)