数控铣削加工工艺设计及加工仿真

数控铣削加工工艺设计及加工仿真题 目 数控铣削加工工艺设计及加工仿真学 院 专 业 机械设计制造及其自动化年 级 2009级学号姓名指导教师成绩2013 年 5月 7日目 录摘要.1关键词.1Abstract .1 Keywords .11工艺方案的分析.21.1 零件图 .21.2 零件图分析 .31.3 加工方法 .31.4 加工方案 .3 2工件的装夹. 32.1定位基准.32.2装夹方式的选择 .3 3 刀具及切削用量 .33.1选择数控刀具的原则 .33.2选择数控铣削刀具 .43.3切削用量 .4 4 数控程序的编制 .54.1 Mastercam 软件编程简介 .54.2 建立坐标系 .64.3Mastercam 编程截图 .64.4Mastercam 编程程序 .9 5 数控加工程序的仿真145.1 选择机床 .145.2 铣床的对刀、程序的导入和仿真.16 参考文献. 21致谢 . 22数控铣削加工工艺设计及加工仿真摘要 : 数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。主要用于加工体类零件和平板类零件，本文通过从零件图纸入手，分析了零件结构工艺，用mastercam 软件进行编程。并通过宇龙仿真软件校验程序的真确性。关键词 : 数控机床 mastercam 数控编程仿真软件Abstract: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 parts 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， simulationsoftware第1页共24页1 工艺方案的分析1.1 零件图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技术要求1. 材料 45 钢表面无硬处理 :2. 毛坯去飞刺毛边。制图 1:1 李碧建数控铣零件45 钢校核强华西南大学育才学院图 1.1第2页共24页1.2 零件图分析该零件为体类零件，加工时先铣工件表面轮廓再铣凹台最后铣2 个沉孔。尺寸标注完整，选用45#钢。工件毛坯 20mm80mm25mm，无热处理和硬度要求。1.3 加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为铣削。1.4 加工方案零件表面加工精度要求高，零件上比较精密表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确的确定毛坯到最终成形的加工方案。1.5 工艺过程先用 10 立铣刀铣工件表面轮廓再铣凹台最后铣2 个沉孔。工艺过程 : 粗铣外轮廓 , 精铣外轮廓 , 粗铣内凹槽 , 精铣内凹槽 , 铣 2 个孔。2 工件的装夹2.1定位基准在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分的重要意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。定位基准选择的原则:? 基准重合原则 ?便于装夹的原则。 ?便于对刀的原则。2.2 装夹方式的选择以毛坯底面为加工基准，此零件外形规则因此采用通用夹具工艺板装夹，工件处于完全定位状态，方案合理。3 刀具及切削用量3.1 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，第3页共24页而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料 ( 如高速钢、超细粒质硬质合金) 并使用可转位刀片。3.2 选择数控铣削刀具在数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下 : 一是铣刀半径 RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取 RD=(0.8 一 0.9)Rmin 。二是零件的加工高度H(1/4-1/6)RD, 以保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r, ，即直径为 d=2Re=2(R-r) ，编程时取刀具半径为 Re=0.95(Rr) 。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。本零件最小圆弧半径为6mm，最深的孔位 10mm，故选直径为 10mm的平面铣刀精加工粗加工都能满足。 3.3 切削用量数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是 : 保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。切削速度 V 的选择 : 取决于刀具材料、工件材料、加工条件等。一般情况下，我们采用在外轮廓粗铣情况下主轴转速为600800，精铣时可以高些。主轴转速取(8001000)进刀量 : 主要取决于工件加工表面粗糙度要求。精加工时，表面要求高，粗加工时，第4页共24页可取大一些。吃刀深度 : 加工时，根据工件、刀具、机床情况决定 .表 3.1数控加工刀具卡产品名或代号零件名称用途 序号 刀具号刀具规格名称数量 加工所有表面1 T0101 10 平面铣刀 1加工所有表面表 3.2数控加工工序卡片工步号工步内容刀具号 刀具主轴转进给速度背吃刀量/mm /mm 规格速 /mm/mm1 500 601.5粗铣外表面轮廓 T0101 102 800 501精铣外表面轮廓 T0101 103 500 601.5粗铣内凹台 T0101 104 600 501精铣内凹台 T0101 105 500 601.5粗铣 2 个沉孔 T0101 106 600 501精铣 2 个沉孔 T0101 104 数控程序的编制4.1 Mastercam 软件编程简介Mastercam 软件是美国 CNCSoftware,INC 开发的 CAD/CAM系统，是最经济有效率的全方位的软件系统。包括美国在内的各工业大国皆一致采用本系统，作为设计、加工制造的标准。Mastercam 为全球 PC级 CAM，全球销售量第一名，是工业界及学校广泛第5页共24页采用的 CAD/CAM系统，以美国和加拿大教育单位来说，共计有2500 多所高中、专科大学院校使用此来作为机械制造及NC程序制作，在中国大陆及台湾，其业界及教育单位亦有领先地位。4.2 建立坐标系所有的加工内容都集中在工件上表面上，以30 的凹台的中心定位，所以以30 的凹台的中心为坐标原点，以工件上表面端面为X、Y 平面，垂直与端面的轴为 Z轴。4.3Mastercam 编程截图4.3.1 打开 Mastercam 绘制好零件图图 4.1 零件图第6页共24页4.3.2 确定刀具和刀具路线、毛坯图 4.2毛坯选用图图 4.3 刀具选用图第7页共24页图 4.4外轮廓刀具路线图图 4.5 内轮廓刀具路线图第8页共24页4.3.3 实体验证图 4.5实体验证图4.4Mastercam 编程程序4.4.1 后处理结果程序第9页共24页4.4.2 部分程序%O0000N100G21N102G0G17G40G49 N110T1M6N112G0G90X-59.75Y-39.75A0.S1909M3N114G43H1Z50. N116Z10.N118G1Z-3.F3.6N120X59.75F381.8N122Y-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 页共24 页N210G0Z50.N212Y-39.75N214Z7.N216G1Z-6.F3.6 N218X59.75F381.8 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-39.902N268X-47.129Y25.295第11 页共24 页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-25.012Y-.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 页共24 页N594X-24.988Y.75R.75 N596G1X-25.012N598G0Z50.N600X19.988Y -.75N602Z10.N604G1Z-5.F3.6N606X20.012F381.8 N608G3X20.75Y0.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.N650X21.N652Z10.第13 页共24 页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 数控加工程序的仿真5.1 选择机床第14 页共24 页5.1.2 定义毛坯5.1.3 选择夹具和放置零件第15 页共24 页5.1.4 刀具的选择5.2 铣床的对刀、程序的导入和仿真5.2.1铣床的对刀X 轴第16 页共24 页Y 轴Z 轴第17 页共24 页5.2.2 程序的导入5.2.3 实体仿真第18 页共24 页第19 页共24 页成品效果图第20 页共24 页参考文献1 王先逵 . 机械制造工艺学 第 2 版 M.机械工业出版社， 2006 年. 2陆建中，孙家宁 . 金属切削原理与刀具 第 4 版 M.机械工业出版社， 2005 年 . 3龚仲华 . 数控技术 M. 机械工业出版社， 2004 年.4 杨瑞成，丁旭 . 机械工程材料 第 2 版 M. 重庆大学出版社， 2004 年. 5崔洪斌，肖新华 .AutoCAD2010中文版 M. 人民邮电出版社， 2009 年 . 6 吴宗泽，罗圣国 ( 机械设计课程设计手册 第 3 版 M. 高等教育出版社， 2006 年. 7 纪名刚 . 机械设计 第八版 M. 高等教育出版社， 2006 年.8 贾亚洲 ( 金属切削机床概论 M. 机械工业出版社， 1996 年(9 赵家齐 . 机械制造工艺学课程设计指导书 第 2 版 M. 机械工业出版社，2000 年 .10 王伯平 . 互换性与测量技术基础 第 3 版 M. 机械工业出版社， 2008 年.11 姜敏凤 . 工程材料及热成型工艺 M. 高等教育出版社， 2003 年.第21 页共24 页致 谢设计的完成是在我们的导师强华老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了郭老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。第22 页共24 页