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1、沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目：數(shù)控編程加工課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 2014年12月15日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 1．設(shè)計(jì)目的： 1.通過課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)綜合運(yùn)用《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》等課程的理論與生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)，來分析和解決零件加工時(shí)所遇到的數(shù)控加工工藝分析和編程問題的能力。 2.學(xué)習(xí)數(shù)控編程的一般方法、步驟，掌握數(shù)控加工的手工編程。 3.學(xué)習(xí)使用模擬數(shù)控加工

2、軟件來調(diào)試數(shù)控程序。 2．設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）： 1工藝分析 1.1零件圖的分析 用CAD繪制零件圖；分析加工內(nèi)容、選擇毛坯的材料和尺寸。 1.2確定工藝過程 加工方案及加工路線的確定，完成數(shù)控編程工藝卡片； 1.3零件的裝夾及夾具的選擇 1.4所選刀具和切削用量的選擇 完成數(shù)控編程的刀具卡片； 2程序編制 2.1程序原點(diǎn)的設(shè)置 2.2數(shù)值計(jì)算 2.3編制程序 3程序驗(yàn)證 在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件上進(jìn)行仿真調(diào)試，寫出仿真結(jié)果 4 完成課程設(shè)計(jì)說明書，并以書面形式上交。（用A4紙按指定格式打?。? 3．設(shè)計(jì)工作任務(wù)及

3、工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等〕： 1．繪制零件圖、制定零件的數(shù)控加工路線、編寫數(shù)控程序，并用仿真軟件進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證。 2．撰寫課程設(shè)計(jì)說明書一份A4紙，要求內(nèi)容與設(shè)計(jì)過程相符，且格式要符合規(guī)定要求。 4．主要參考文獻(xiàn)： 1 王愛玲等.現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用（第2版）.北京：國防工業(yè)出版社，2005 2 王愛玲，孫旭東.數(shù)控編程技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006

4、 3 王愛玲，李清.數(shù)控機(jī)床加工工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 4 王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1981 5 艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊(cè)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 5．設(shè)計(jì)成果形式及要求： 提交課程設(shè)計(jì)說明書一份，要求內(nèi)容與設(shè)計(jì)過程相符，且格式要符合規(guī)定要求。說明書與本任務(wù)書一塊裝入檔案袋中，在檔案袋上寫清自己的姓名和班級(jí)學(xué)號(hào)。 6．工作計(jì)劃及進(jìn)度： 20014年12月 8日 ~ 12月10日 對(duì)零件進(jìn)行工藝分析、確定工藝過程 12月11日 ~ 12月11日 程序編制、程序驗(yàn)證 12

5、月13日 ~ 12月14日 整理完成課程設(shè)計(jì)說明書 12月15日 ~ 12月15日 答辯、成績考核 目錄 目錄 ……………1 前言 2 1零件的數(shù)控工藝分析 3 1.1零件圖的分析 3 1.2確定數(shù)控加工工藝 ...................................3 1.3刀具和切削用量的選擇 5 1.4零件的裝夾及夾具的選擇 5 2數(shù)控加工程序的編制 5 2.1程序原點(diǎn)的設(shè)置 5 2.2對(duì)刀方法和設(shè)置 5 2.3數(shù)值計(jì)算 6 2.4編制程序 6 3.仿真過程和結(jié)果..................

6、........................9 3.1數(shù)控加工仿真系統(tǒng)加工軟件簡介.........................9 3.2仿真過程.............................................9 3.3仿真結(jié)果............................................15 總結(jié) 16 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………...16 前言 數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務(wù)是計(jì)算加工走刀中的刀位點(diǎn)（cutterlocationpoint簡稱CL點(diǎn)）。刀位點(diǎn)

7、一般取為刀具軸線與刀具表面的交點(diǎn)，多軸加工中還要給出刀軸矢量。 在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，首先應(yīng)由工藝人員對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，也必需對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，同時(shí)要將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等，按規(guī)定的信息格式記錄在控制介質(zhì)上，將此控制介質(zhì)上的信息輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。我們將從零件圖樣到制作數(shù)控機(jī)床的控制介質(zhì)并校核的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程。數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格零件，

8、同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的利用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全可靠及高效地工作。 數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實(shí)際的強(qiáng)烈需求，國內(nèi)外都對(duì)數(shù)控編程技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。 數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控方向?qū)W生在學(xué)習(xí)完本科大綱要求的“數(shù)控編程”“工藝設(shè)計(jì)”及數(shù)控仿真系統(tǒng)加工軟件后進(jìn)行的一次綜合性課程設(shè)計(jì)。本課程設(shè)計(jì)的目的在于通過編程，并在數(shù)控加工仿真軟件中進(jìn)行仿真，

9、使我們熟悉數(shù)控車床和數(shù)控銑床編程流程。當(dāng)然，由于水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有很多紕漏，懇請(qǐng)老師指正。 1．零件的數(shù)控工藝分析 1.1零件圖的分析 該零件表面由圓柱、螺紋以及圓球表面組成，如圖1。其中尺寸精度和表面粗糙度要求如圖。零件材料為45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)硬度220-250HBS，為了便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先留出夾持部分，所以毛坯件選φ50.0mm的棒料，長度為230mm。 圖一 1.2確定數(shù)控加工工藝 加工順序從右到左進(jìn)行，具體加工工步：1）車端面為圓球；2）換切槽刀10φ32，切φ32處外圓槽;3）車φ22圓柱面，倒角，φ48

10、圓柱面，φ36螺紋外圓柱面，倒角；4）換螺紋刀M361.5，車螺紋外圓。5）換切斷刀，于離原點(diǎn)92mm處切斷。 數(shù)控加工工序卡 零件圖號(hào) 零件名稱 文件編號(hào) 第 頁 NC 01 軸 工序號(hào) 工序名稱 材料 01 車輪廓 45 加工車間 設(shè)備型號(hào) CK6140 主程序名 子程序名 加工原點(diǎn) %001 G50 刀 刀具半徑補(bǔ)償 刀具長度補(bǔ)償 工

11、裝 工步號(hào) 工步內(nèi)容 夾具 刀具 1 車外圓 三爪卡盤 T01 2 切槽 三爪卡盤 T02 3 車外螺紋 三爪卡盤 T03 4 切斷零件 三爪卡盤 T04 更改標(biāo)記 更改單號(hào) 更改者/日期 工藝員 校對(duì) 審定 批準(zhǔn) 表1 手柄的工序卡 1.3刀具和切削用量的選擇 車外圓可選用107彎頭車刀，車圓球和車圓柱表面均可，最后用切槽刀，螺紋刀，切斷刀。主軸轉(zhuǎn)速取粗

12、車切削速度V=90m/min，根據(jù)毛坯直徑，并結(jié)合機(jī)床說明書選取粗車時(shí)轉(zhuǎn)速n=500r/min。 進(jìn)給速度計(jì)算得，車外圓時(shí)選取進(jìn)給量f=0.4mm/r，計(jì)算得車進(jìn)給速度V=200mm/min。 車槽用V=100mm/min，車外螺紋用V=150mm/min，切斷用F=50mm/min。 表2 刀具選擇及參數(shù) 刀號(hào) 刀具名稱 規(guī)格 用途 T01 外圓車刀 95 車端面、外輪廓 T02 切槽刀 寬6mm 切槽 T03 車螺紋刀 車外螺紋 T04 切斷刀 寬6mm 切斷零件 1.4零件的裝夾及夾具的選擇 裝夾方案可知坯件軸線和左端端面為定位基準(zhǔn)

13、，左端采用三爪自定心卡盤夾緊即可 。 2數(shù)控加工程序的編制 2.1程序原點(diǎn)的設(shè)置 程序原點(diǎn)是指程序中的坐標(biāo)原點(diǎn)，即在數(shù)控加工時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。本次加工中以右端球心O點(diǎn)為基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)為O。 2.2對(duì)刀方法和設(shè)置 采用G54設(shè)定工件坐標(biāo)系時(shí)的對(duì)刀方法： 毛坯為φ50.0mm的棒料，欲加工最大直徑為φ48mm，總長為92mm的零件。編程時(shí)采用程序段G54 設(shè)定工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系原點(diǎn)O設(shè)在以右端球心O點(diǎn)。 加工時(shí)采用的1號(hào)刀具為95硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀（如圖3所示），并作為基準(zhǔn)刀具；2號(hào)刀具為硬質(zhì)合金機(jī)夾切槽刀，3號(hào)刀具為硬質(zhì)合金機(jī)夾螺紋刀，4號(hào)刀

14、具為硬質(zhì)合金機(jī)夾切斷刀。基準(zhǔn)刀具刀尖點(diǎn)的起始點(diǎn)為P。 圖3 刀具安裝位置示意圖 以上操作步驟完成了基準(zhǔn)刀具的對(duì)刀。此時(shí)，若執(zhí)行程序段G54 后，則CRT屏幕上的絕對(duì)坐標(biāo)值處顯示基準(zhǔn)刀具刀尖在工作坐標(biāo)系的位置（X169.200 Z217.500）。 2.3數(shù)值計(jì)算 起刀點(diǎn)坐標(biāo)（0，0）； 逆圓弧終點(diǎn)（28，-34.29） 順圓弧終點(diǎn)（22，-41.42） 直線終點(diǎn)（22，-56） 順圓弧終點(diǎn)（32，-60） 端面終點(diǎn)（48，-60） 直線終點(diǎn)（48，-66） 左端面終點(diǎn)（36，-66）直線終點(diǎn)（36，-92） 2.4編制程

15、序 M36*1.5螺紋軸程序如下： T0303 S200 M03 G00 X60 Z-72 M08 X40 G92 X34.4 Z-73 F1.5 X33.6 X33.4 X100 Z100 M30 其余外輪廓和切槽程序如下： N01 G54 T0101 N02 G00 X60 Z0 M03 S720 G01 X-1 F0.4 G00 X60 Z2 N03 G73 P04 Q12 I10.0 K8.0 U2.0 W2.0 D4 F0.4 S500 N04 G00

16、X-2.0 Z0 G01 X0 N05 G03 X28.0 Z-32.29 R-20.0 N06 G02 X22.0 Z-41.42 R10.0 N07 G01 Z-56 N08 G02 X32.0 Z-60.0 R5.0 N09 G01 X48.0 N10 Z-66.0 N11 X36.0 N12 Z-100.0 N13 G70 P4 Q12 N14 G00 X200 Z50 N15 T0202 N16 G00 Z-72.0 N17

17、 X40 N18 G01 X32.0 F0.4 N19 G00 X40.0 N20 Z-98.0 N21 G01 X32.0 F0.4 N22 G00 X100.0 N23 Z50.0 N24 M30 切斷程序： T0404 G00 Z-98 X40 G01 X-1 G00 X100 Z50 3.仿真過程和結(jié)果 3.1數(shù)控加工仿真系統(tǒng)加工軟件簡介 該軟件是在學(xué)習(xí)數(shù)控編程人數(shù)較多，教學(xué)壓力急劇增加的情況下誕生的一種軟件。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床品種多，價(jià)格高，一臺(tái)數(shù)控中心

18、甚至上百萬。數(shù)控機(jī)床的操作訓(xùn)練完全依賴數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，投資大，消耗多，成本高，一般院校無力承擔(dān)這種消耗和投入。因此，探索一種偷投資少，見效快，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)性強(qiáng)，企業(yè)歡迎的模式勢在必然。所以，數(shù)控加工仿真軟件的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，增加了學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，提高了熟練操作程度。 3.2仿真過程 圖3.1“數(shù)控加工仿真系統(tǒng)”軟件界面 圖3.2 機(jī)床回零 圖3.3 操作面板上的MODE旋鈕 圖3.4操作面板上的指示燈 圖3.5移動(dòng)零件面板及機(jī)床上的零件 圖3.6

19、輸入數(shù)控程序前后的CRT界面 圖3.7安裝刀具后的機(jī)床 圖3.8輸入坐標(biāo) 圖3.9程序003的輸入 圖3.10加工過程圖 圖3.11程序0003的輸入 3..3仿真結(jié)果 圖3.12最后仿真結(jié)果 4 總結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控車床系統(tǒng)進(jìn)行程序指令編寫以及應(yīng)用，使自己進(jìn)一步熟悉了工藝編制過程及數(shù)控基本編程指令基本意義。從以上編寫的程序，我們可以了解到數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，熟悉了數(shù)控編程的步驟和方法，基本上掌握了數(shù)控車削零件加工編程，使自己加深了數(shù)控指令的應(yīng)用和重要性。而且通過本次課程設(shè)計(jì)，基本達(dá)到了對(duì)已修課程熟悉

20、并加深了基礎(chǔ)知識(shí)的練習(xí)與應(yīng)用能力的基本要求，達(dá)到了大學(xué)教育的目的。 參考文獻(xiàn) 1.王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，2005 2.王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1981 3.艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊(cè)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 4.楊叔子.機(jī)械加工工藝手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 5.袁哲俊.刀具設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 6.徐發(fā)仁.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社，1996 7.范炳炎.數(shù)控加工程序編.北京：航空工業(yè)出版社，1997 8.徐嘉元.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995 9.齊國光.機(jī)械制造工藝學(xué).北京：石油工業(yè)出版社，1999 10.馮之敬.機(jī)械制造工程原理 .北京：清華大學(xué)出版社，2006 20