数控技术毕业设计（论文）数控特殊零件自动加工与编程

六安职业技术学院毕业设计题目 数控特殊零件自动加工与编程 机电 系 数控 专业学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 起 讫 日 期 2011-05-112011-05-028 设 计 地 点 六 安 职 业 技 术 学 院 摘 要 随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用，对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。本设计通过对典型的数控车床轴类零件工艺特点、数控加工工艺的分析，给出了对于一般零件数控加工工艺分析的方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计说明书以典型的数控车床轴类零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。关键词 ：数控加工、工艺设计、加工程序.Along with the science and technology unceasing development, numerical control technology in the enterprise play more and more important role. CNC processing manufacturing technology is increasingly widely used for spare parts and machining process analysis before programming, plays a very important role. The design of the CNC lathe by typical process characteristic and axial parts of nc machining process analysis, gives the general parts for CNC technology analysis method, to design the reasonable processing technology of nc machining process, give full play to the high quality, high efficiency, low cost characteristic. The design specification to typical numerical control lathe axial parts processed as an example, according to the workpiece materials, contour shape, processing precision machine tools, formulate appropriate processing scheme, sure parts processing order, each working procedure, fixtures and tools used by cutting dosages, write processing components program. According to specifications will work out parts, and analysis of the data of parts that self in the machining process matters needing attention. For improving manufacturing quality, the actual production has certain directive significance. 前 言 毕业设计是我们大学学习生活的很重要的一部分，是评价我们是否是一个合格大学生的一个很重要标准，因此在做毕业是我们在校学习的最后的一个环节设计时，我都是怀着很重视的态度去做的。数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着改革开放深入发展，全国特别是国有大中型企业及三资企业，在生产中都广泛地应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。由于市场竞争日益激烈，从而导致对专业人才的大量需求。随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人才更是供不应求， 所以我觉得数控行业有着十分广阔的前景，所以就有试着做这方面设计的念头，又因为我们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有一定的了解，就选择典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计这个课题。要成为数控编程员就要具备：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握机械的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CADCAM软件，如uG、ProE等；熟练掌握数控手工和自动编程等技术；这样的高的要求就更能考察我们的综合知识掌握的怎么样，所以我愿意接受这个任务，来自我检验一下自己是否合格一个的大学生。经过一个多月的准备，我的毕业设计终于告以段落，两个多月的忙碌对我来说有着丰富的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。目 录第1章 数控机床的组成及工作原理- 4 1.1数控机床的组成 - 5 1.2数控机床的工作原理 - 8第2章 数控机床的编程及其发展趋势- 9 2.1数控机床的编程 - 9 2.2数控机床的发展趋势- 10第3章 有关的自动编程软件- 12 第4章 零件图工艺分析- 14 4.1零件工艺分析- 14 4.2走刀路线- 16第5章 几何模型- 18 5.1建模- 18 5.2制造模型- 19第6章 数控加工工艺卡- 22 第7章 数控加工程序单- 23 第8章 设计总结- 24 第一章 数控机床的组成及工作原理 一数控车床的组成 图1-1是数控车床的基本组成部分，虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部组成方框图。 图1-1数控车床的基本组成方框图 （1） 车床主体 除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。 1）主轴与主轴箱a）主轴 数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。b）主轴箱 具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了轴承座及润滑箱的代名词；对于改造式(具有手动操作和自动控制加工双重功能)数控车床，则基本上保留其原有的主轴箱。2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨(金属型)外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。 3）机械传动机构 除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。a）螺旋传动机构 数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图1-2所示。如图1-2 滚珠丝杠副1一螺母 2一丝杠 3一滚珠 4一滚珠循环装置滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。但结构较复杂，制造技术要求较高，所以成本也较高。另外，自行调整其间隙大小时，难度亦较大。b）齿轮副。在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱（架）。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。4）自动转动刀架 除了车削中心采用随机换刀(带刀库)的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。5）检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。6）对刀装置 除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。（2） 数控装置和伺服系统 数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中所处的重要位置了。a）数控装置 数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起“指挥”作用：数控装置接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。b）伺服系统 伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件（如步进电机等），完成数控装置所要求的各种位移。 2.数控车床的工作过程数控车床的工作过程如图1-3所示。图1-3 数控车床的工作过程 （1）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。（2）用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3）将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上。（4）通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（MCU）。（5）数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。（6）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。 3.数控车床的工作原理按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。二. 数控铣床数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。由于数控铣削工艺最复杂，需要解决的技术问题也最多，因此，人们在研究和开发数控系统及自动编程语言的软件系统时，也一直把铣削加工作为重点。 1. 按主轴的位置分类 1) 数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。 2) 卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。 3) 立卧两用数控铣床 目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。 2. 数控铣床按构造上分类 1) 工作台升降式数控铣床 这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床一般采用此种方式。 2)主轴头升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。 3) 龙门式数控铣床这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。 第二章 数控机床的编程及其发展趋势 数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件，所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。 1.数控机床的编程数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质上；最后输入到书空机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。 数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程。手工编程是指程序编制的整个过程步骤几乎全部是由人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错的机会较少，这时用手工编程即及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序比较长的，使用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易出现错误，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况。影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。（2）自动编程。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序后置处理程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工方案外，（有些自动编程系统能自动确定 最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编写人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。CAM软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐、手工编写很困难的、或手工无法编出的程序都能实现。本设计根据零件的具体加工位置和零件的工艺特点，可以选择手工编程、也可以利用计算机进行自动编程的方式。 2. 数控机床的发展趋势高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。技术的问世已有40数控多年的历史，它是由机械学、控制学、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性新型学科。技术发展的需要对21 世纪的数控技术提出了更高的要求。一、个性化的发展趋势1.高速化、高精度化、高可靠性高速化：提高进给速度与提高主轴转速。 高精度化：其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。2.复合数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。3.智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。4.柔性化、集成化当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面(工段车间独立制造岛FA)、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。二、个性化是市场适应性发展趋势当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐。三、开放性是体系结构的发展趋势新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。 第三章 有关的自动编程软件数控编程有很多软件,最常用的有PRO / E软件,UG、CATIA、CIMATRON、DELCAM等软件。在我国的模具加工业，一般是几种软件混合使用。取利补弊。我们铸造模具厂是金属模具和压铸模具的加工企业。现在使用PRO/E软件进行设计，利用其实体参数化的功能。而数控编程软件则使用CIMATRON和数控编程有很多软件,最常用的有PRO / E软件,UG、CAXA、CIMATRON、Master CAM等软件。UG是模具领域设计和编程都是应用最为广泛的软件。它起源于美国麦道（MD）公司,是一个集CAD、CAE和CAM于一体的机械工程辅助系统，适用于航空航天器、汽车、通用机械以及模具等的设计、分析及制造工程。UG采用基于约束的特征造型技术和传统的几何建模为一体符合建模技术，具有尺寸驱动编辑功能和统一的数据库，实现了CAD、CAE、CAM之间无数据交换的自由切换，它具有很强的数控加工能力，可以进行2轴2.5轴、3轴5轴联动的复杂曲面加工和镗铣。UG还提供了二次开发工具GRIP、UFUNG、ITK，允许用户扩展UG的功能。特别是公司收购了美国SDRC公司的I-DEAS软件后，更是如虎添翼，逐步成为当今CAD/CAM软件领域最有影响力、最有发展前景的软件公司之一。CAXA数控车具有全中文Windows界面，形象化的图标菜单，全面的鼠标拖动功能，灵活方便的立即菜单参数调整功能，智能化的动态导航捕捉功能和多方位的信息提示等。CAXA数控车具有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口，可以绘制任意复杂的二维图形，通过数据接口与其他系统交换数据。CAXA数控车提供了功能强大、使用简洁的轨迹生成手段，可按加工要求生成各种复杂图形的加工轨迹。通用的后置处理模块使CAXA数控车可以满足各种机床的代码格式，对生成的代码进行校验及加工仿真。将CAXA数控车同其他的专业制造软件结合起来，将会满足任何CADCAM的需求。Master CAM是美国专门从事CNC程序软件的专业化公司CNC software INC研制开发的，使用于微机PC级的CAD/CAM。它是世界上装机量较多的CNC自动编程软件，一直是数控编程人员的首选软件之一。Master CAM系统除了可自动产生NC程序外，本身亦具有较强的（CAD）绘图功能，即可直接在系统上通过绘制所加工零件图，然后再转换成NC零件加工程序。亦可将如同CAD、CADKEY、MiCAD等其他CAD绘图软件绘制好的零件图形，经由一些标准或特定的转换档，像DXF（Drawing Exchange File）档、CADL（CADKEY Advanced Design Language）档及IGES（Initial Graphic Exchange Specification）档等，转换至Master CAM系统内，再产生NC程序。还可用BASIC、FORTRAN、PASCAL或C语言设计，并经由ASC档转换至Master CAM系统中。Master CAM是一套使用性相当广泛的CAD/CAM系统，为适合于各种数控系统的机床加工，Master CAM系统本身提供了百余种后置处理PST程序。所谓PST程序，就是将通用的刀具轨迹文件NCI（NC Intermediary）转换成特定的数控系统编程指令格式的NC程序。并且每个后置处理PST程序也可通过EDIT编辑方式修改，以适用于各种数控系统编程格式的要求。Master CAM具有铣削、车削及激光加工等多种数控加工程序制作功能。 第四章 零件图工艺分析如图所示为半椭圆球零件，在铣削加工前，该零件是一个半椭圆球体,长轴为60mm,短轴为40mm和一个矩形方块为100mm*100mm*30mm.本工序是在铣床加工的，该零件的材料是为45#钢。零件的毛坯如下图所示。1零件图工艺分析1） 该零件由长轴60mm和短轴40mm的半椭圆球体与一个 105mm*105mm*55mm的矩形块组成。2） 零件尺寸标注完整，轮廓描述清楚，零件结构合理。3） 尺寸精度没有太多的要求。用数控铣床自身精度即可。4） 材料的选取：选用45#钢（热轧），无热处理及硬度处理。2.选择设备加工工件为椭圆形的半球曲面的数控铣，一般采用两轴半或三轴联动的数控铣床。因此，首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其机床在允许的范围内。其次，考虑数控机床的精度是否能满足零件的要求。再而，椭圆形半球曲面为立体曲面类零件。这类零件的加工面不能展成平面，一般使用球头铣刀切削。这时，数控铣床用X,Y,Z三坐标联动或两轴半的空间直线插补，实现球面加工。 3.确定零件的定位基准和装夹1） 定位基准：采用工件的中心底面为定位基准。2) 根据工件特点：用一块100mm*100mm*40mm的垫块。在垫块上的工件前后两边用台虎钳加紧，夹具平面要保证与工作台面平行。1,2为台虎钳两钳夹 3为垫片 4为工件4确定加工顺序及走刀路线整个零件的加工顺序的拟定按照基面先行，先粗后精的原则确定。因此，应先加工X底面和四周的侧面侯加工椭圆半球曲面外轮廓表面及铣平以外的表面。其后，就分析加工上表面及椭圆球的走到路线。走到路线分平面端铣和球面空间直线插补。铣削平面外轮廓时，一般采用立铣刀测刃进行切削，哇、为减少走刀痕迹，保证零件表面质量，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面。进刀点选在P（60，50）点，刀具往返铣削，逐渐加深铣削深度，当达要求深度后，刀具在X,Y平面内运动，铣削椭圆的外轮廓。5刀具的选择根据零件结构特点，铣削凸台表面时，铣刀直径受到椭圆轮廓限制，同时考虑铸铁属于一般材料，加工性能较好，选用直径18mm硬质合金立铣刀，又因要铣椭圆半球曲面，选用R8的球铣刀。数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称半椭圆球零件图号A4序号刀具号刀具规格名称mm数量加工表面备注1T01181粗铣表面自动2T01181精铣表面自动3T02R101粗铣轮廓曲面自动4T02R81半精铣轮廓曲面自动5T02R31精铣轮廓曲面自动6切削用量的选择铣削上表平面及椭圆轮廓时留0.2mm铣削量，确定主轴速度与进给速度时，先查阅切削用量手册，确定切削速度与每齿的进给量，然后利用公式Vc=dn/1000计算主轴转速n.利用Vf=nzfz,计算进给速度。第五章 几何建模Pro/Nc模块并不能根据*.prt零件模型的形状和尺寸自动的产生到位数据。加工设计人员必须利用Pro/Nc模块提供的功能，把零件模型套在毛坯模型中。因为在数据编程之前，必须有加工所达到的模型以及使用的材料等基本几何要素的数据。除此之外，还包括夹具的设计及工作台的环境（工作台面的大小，其他设备等）参数，这样可以避免在加工过程中因为没考虑工件以外的环境因素，而造成在实际加工中发生刀具与夹具或其他设备碰撞的危险。只有完整的设计加工模型及其它的相关设备的参数，才能精确完善的设计加工刀具路径，避免不必要的加工失败。一 模型1）参数模型参数模型即设计模型，是设计的最终产品，也是所有加工制造的基础。首先用CAD模块将预加工的几何零件图形准确的绘制在计算机上，与此同时，在计算机的内部自动生成零件的图形数据文件，这些图形数据时下一步刀具路径计算的依据。在自动编程中，计算机根据数据加工要求自动提取这些数据。在参数模型上选取的特征曲面和边都作为每一刀轨迹的参照。通过参照它们，可以在参照模型与工件间设置相关链接，在改变参照模型时所有相关的加工操作都会被更新以反映所做的改变。零件组件和钣金都可以用作参照模型。如下图所示为设计模型，即加工制造中的参照模型。 2）工件即过程上所说的毛坯，是加工操作的对象。其几何形状是加工材料尚未经过材料切除前得几何形状，它可以任意的几何形状，这要看设计者对整个加工过程的设计，并由可行性及成本因素决定，毛坯能够表示任何形式的材料。铸件等。生成毛坯的方法很简单：复制设计模型。修改尺寸或删除隐藏特征，最后得到真实的欲加工操作的毛坯。工件除了可以作为设计加工刀具的参考依据外，还可以模拟加工时的材料切除情况和计算材料的切向量。在加工制造模式下，通过参照零件的模型能够直接创建毛坯。它作为一个零件，也能够进行其他操作，如修改，重定义等。.参照。一般来说，完整的制造模型包含产品零件的形状构成要素，作为可选择的模型构成要素，用户可以依据加工工艺的复杂程度来决定所需的制造模型。如果工艺上需要考虑加工时刀具对环境中的其它设备的影响，可在制造模型上加入夹具几何形状及相关设备的几何数据。若在加工过程不考虑刀具的运动过程中与其它设备发生干涉造成在pro/nc是可行的。使用关键优点在于；.在建nc序列时，自定义加工的范围。.动态的材料去除模拟和过切检测。.通过捕获去除材料来管理进程中的文档。3） 制造模型制造模型由参数模型和工件组成。即零件和毛坯。 设计模型和工件通过装配的命令装配在一起，参照模型作为加工制造的的碰撞的情况，也可以省略夹具及其它设备的设计。随着加工制造的进行，用户可以在毛坯上模拟材料的去除是一个可选步骤。在加工过程结束时，工件几何应与参照模型的几何一致。因此，加工组件的最低配置为一个参照零件。制造模型一般由以下4个单独文件组成：制造工艺文件；制造组件；参照模型。使用更为复杂的组件配置时，还会将其它零件和组件文件包括在制造模型中。制造模型配置反映在模型树中。二.操作设置数控加工前期工作的任务除了零件造型外，还有确定零件相对机床坐标系的装夹位置以及被加工部位所处的坐标疲平面；选择刀具的有关参数；确定工件坐标系找到基准面及对刀点；确定加工路线及选择合理工艺的参数等。这些工作都属于加工前介绍准备工作，它们都是非常重要是非常重要而且必须的。 在对实际的零件的进行加工时其产生的刀具路径与进行实际加工工艺的环境有关，因此在创建刀具路径之前，需要进行相关的加工环境设置，称之为操作设置。操作设置包括加工所用设备的选择、道具的选择、夹具的设置及加工坐标系，退刀面的设置。 操作设置是进行加工设置的基本设置，如加工工艺的名称，使用机床和退刀面等。只有在加工操作环境设置完成后，用户才能进行后续的加工程序设计。三. 加工坐标系设置 每一个数控编程人员和数控机床操作人员都必须对数控机床的坐标系有完整的认识，否则将发生混乱。对于数控加工而言，有3类坐标系，绝对坐标系、加工坐标系和参考坐标系。它们都有以下准则：（1）刀具相对静止零件的运动原则。虽然机床结构不同，有的是刀具固定而零件不动，有的刀具运动而零件运动但是为了编程方便，一般规定零件固定而刀具运动。（2）标准坐标系采用右手笛卡尔坐标系，即右手大拇指、食指、中指、完全伸直相互垂直，则大拇指方向为X轴正向，食指方向为Y轴正向，中指方向为Z轴正向。 （3）综上所叙，如上图所示建立工件坐标系，坐标系建立在工件上表面的中心点上，机床原点建立在工件的右上方。第六章 数控加工工艺卡 椭圆半球曲面零件的数控加工工序卡片单位名称产品名称或代号零件名称零件图号工序号程序编号夹具名称使用设备车间台虎钳数控中心工布号工步内容刀具号刀具规格mm主轴转速（r/min ）mm进给速度（r/min ）mm背吃刀量备注1粗铣外表面T0118800100自动2精铣外表面T01181000100自动3粗细曲面轮廓T01R10800100自动4半精铣轮廓曲面T02R8100080自动5精铣轮廓曲面T02R3150080自动编制审核批准共页第 页第七章 数控加工程序单附录 1. 粗加工程序 2. 半精加工程序 3. 精加工程序其程序都在于附录中，加工程序用到几个软件，如：AutoCAD2007,pro/ENGINEER Wildfire 4.0及数控加工仿真与画图软件等。而加工首先在pro/e中画出图形，然后再通过建模再把模型导成程序，最后在通过数控加工仿真软件仿真加工出来。第八章 设计总结通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。另外，我外还学会了利用AUTO CAD 软件辅助对零件进行进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床输入加工等许多技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中通过自己不断的学习，尤其是自主学习，和实践以及实验，我克服了许多的难题，这种成就感使感到十分的喜悦和兴奋。通过本设计的实践，我真切体会到理论与生产实践相结合。教材中学到许多知识在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调整、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对我自己和我所学的专业更加充满了信心。经过一个多月的努力，我的毕业设计终于完成，一个多月的时间对我来说有着很大的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。 致谢大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学二年学习的默默支持；感谢我的母校给了我在大学二年深造的机会，让我能继续学习和提高；感谢我的老师和同学们二年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的二年充满了感动。 这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师权老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题，我最先做的就是XX老师寻求帮助，而权老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。权老师平日里工作繁多，但我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文格式调整等各个环节中都给予了我悉心的指导。这几个月以来，权老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想给我以无微不至的关怀，在此谨向权老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，本篇毕业论文的写作也得到了XX、XXX等同学的热情帮助。两个月的努力我学到了很多知识，更多的了解了数控，知道自己的以后人生方向在哪，以后的路懂得怎么走了，找到了自己的人生价值观。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在此，我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢！借此机会向各位老师说声谢谢，谢谢你们的培养，祝你们身体健康，事业顺利！参考文献杨中力. 数控机床故障诊断与维修. 大连：大连理工出版社. 2002.李华志. 数控加工工艺与装备. 北京：清华大学出版社. 2010.孙明江. 数控机床编程与仿真操作. 西安：西北工业大学出版社. 2007.陈立德. 机械设计基础. 北京： 高等教育出版社. 2010. 关雄飞. 数控机床与编程技术. 北京：清华大学出版社. 2007.王立新. pro/ENGINEER Wildfire 4.0. 北京：清华大学出版社. 2008. 六安职业技术学院学生毕业设计（论文）开题报告书2010年 05 月 28 日姓 名专业和年级数控技术学制 3 年毕业设计(论文)题目数控特殊零件自动加工与编程 数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着改革开放深入发展，全国特别是国有大中型企业及三资企业，在生产中都广泛地应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。由于市场竞争日益激烈，从而导致对专业人才的大量需求。随着民营经济的飞速发展，我国沿海经济发达地区(如广东，浙江、江苏、山东)，数控人才更是供不应求， 所以我觉得数控行业有着十分广阔的前景，所以就有试着做这方面设计的念头，又因为我们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有一定的了解，就选择典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计这个课题。特殊零件自动编程加工的出现使得一些计算烦琐、手工编写很困难的、或手工无法编出的程序都能实现。为我们节约了很多的时间，这也使数控机床的发展走向柔性化。二、 本题的主要内容 本课题主要研究了特殊零件的自动加工，从零件图分析到数控加工刀具卡和数控加工工艺分析，再使用pro/e绘图软件对零件的建模，通过建模最终导出了零件的加工程序。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工方案外，（有些自动编程系统能自动确定 最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编写人员只需根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。通过自动编程导出的程序再导入数控仿真软件，通过软件对它进行模拟加工，加工出我们所需的零件。自动编程为我们节约了很多的时间同时也更显示了现代数控机床柔性化的特点。三、 完成期限和采取主要措施 通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。另外，我外还学会了利用AUTO CAD 软件辅助对零件进行进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床输入加工等许多技术和方法。三维建模我是用pro/e绘图软件来完成的，通过建模，确定了零件的加工方案，并最终由建模导出了零件的加工程序，最终于2011年5月28号完成。四、主要参考文献书目杨中力， 2002. 数控机床故障诊断与维修。 大连：大连理工出版社李华志 2010. 数控加工工艺与装备。 北京：清华大学出版社 孙明江 2010 数控机床编程与仿真操作 西安：西北工业大学出版社 陈立德 2007 机械设计基础 北京： 高等教育出版社关雄飞 2010 数控机床与编程技术 北京：清华大学出版社王立新 2008 pro/ENGINEER Wildfire 4.0 北京：清华大学出版社 五、审核意见：指导教师意见：系领导审查意见：注：此件指导教师、学生各存一份。六安职业技术学院学生毕业设计（论文）成绩评审表姓名专业和年级数控技术学制 3 年题目 数控特殊零件自动加工与编程 类别内容提要指导教师意见指导过程及检查记录第1次时间及内容：第2次时间及内容：第3次时间及内容：实际操作测试（此栏毕业论文可以不填）评语初评成绩签 字时 间 年 月 日答辩记录（此栏初评成绩为优秀的设计或论文必须填写）答辩教师提问学生回答情况1、2、3、4、答辩小组评语答辩成绩答辩小组长签字时 间 年 月 日考核领导小组审核意见评语综合成绩考核领导小组长签字时 间年 月 日系领导审查意见系领导签字： 年 月 日注：此表一式两份，一份存系，一份装入学生毕业设计（论文）后面。- 33 - 第 - 33 - 页 共 34 页