数控专业毕业论文.docx

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1、第一章 绪 论1.1 数控加工的概述1、 数控加工数控加工，也称之为NC（Numerical Control）加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：（1） 提高生产效率；（2） 需熟练的机床操作人员；（3） 提高加工精度并且保持加工质量；（4） 可以减少工装夹具；

2、（5） 可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件， 数控 加工一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；（6） 容易进行加工过程管理；（7） 可以减少检查工作量；（8） 可以降低废、次品率；（9） 便于设计变更，加工设定柔性；（10） 容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；（11） 操作容易，极大减轻体力劳动强度随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。2 数控 数控是数字控制

3、的简称，英文为Namerical Control,简称NC。是近代发展起来的一种自动控制技术、是用数字化的信息实现机床控制的一种方法。数控机床既是数字控制机床，也是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。它是一种灵活通用能够适应产品频繁变化的柔性自动机床。3 数控系统数控系统是数字控制系统简称，英文为Numerical Control System.它是自动阅读输入载体上事先给定的数字值，并将其译码，从而使机床动作和加工零件。数控系统包括数控装置，可编程序控制器，主轴驱动及进给驱动装置等部分。4 数控程序数控程序或零件是输入数控系统中的，使数

4、控机床执行一个确定加工任务的具有特定代码和编程的一系列指令。1.2 数控加工工艺的内容1 选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。2 分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求、确定加工方案、制定数控加工路线，如工艺的划分、加工顺序的安排，非数控加工工序的衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分，刀具的选择，夹具的定位与安装，切削用量的确定，走刀路线的确定。3 调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择，刀具的补偿。4 进行数控编程。5 自动运动使至程序结束。第二章 零件加工 图21 主视图图22 零件成型图2.1 对零件进行工艺分析1 如图2.1所示零件由平面、凸台、槽、台阶、孔等组成。

5、 该零件属于平面凸台零件，结构形状对称，尺寸标注齐全，结构要素清晰，工艺性好。零件为铝合金材料，毛胚料为33513511mm的板料，尺寸精度符合图纸要求。对零件要求如下： A 先加工两边的外形32722， 耳朵的外形。保证1mm的厚度。 B 铣出平面，把四个台阶留出来，保证8mm的厚度，台阶尺寸留下。 C 用键槽刀铣出13740mm的两个键槽，保证公差要求。因零件下的厚度为1mm，压住会发生变形，进行热处理，需要校正。 D 钻出4，3的孔，保证粗糙度。2零件精度要求 零件精度要求是零件工艺性分析的重要内容。通过分析，明确零件的加工要求，为后续加工方法的选择、装夹方式的确定，刀具及切削用量的选择

6、提供依据。 此零件为铝合金材料，精度要求高，应根据用途和尺寸要求来合理加工零件，来达到精度要求。2.2 毛胚的选择和加工余量的确定 在选择毛胚应遵循的原则是：在保证毛胚质量的前提下，力求选择高效。低成本，制造周期短的毛胚生产方法。首先由设计人员提出毛胚材料和加工后要达到的质量要求，然后再由工艺人员根据零件图、生产批量、生产成本、并考虑交货期限及现有可利用的设备，人员和技术水平等选定合适的毛胚生产方法。 加工余量指毛胚尺寸与零件尺寸之差。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响，余量过大会浪费原材料及机械加工时增加机床、刀具及能源的消耗，余量过小则不能消除上道工序留下的各种误差，

7、表面缺陷和本工序的装夹误差，易造成废品。因此，应根据影响余量的因素合理确定加工余量，零件加工一般要经多道工序，总加工余量就是每个中间工序加工余量的总和。（1） 尽可能采用最小的加工余量的总和，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。（2） 应有足够的加工余量，特别是最后工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求。（3） 决定加工余量时，应考虑到零件在热处理后的变形，负责可能出现次品，造成浪费。（4） 决定加工余量时，应考虑被加工零件的大小。零件越大，由切削力、内应力引起的变形会越大，因此加工余量也相应大些。（5） 数控加工余量不宜过大，特别是粗加工时，其加工余量不宜太大，否则数

8、控机床高效、高精度的特点难以实现。对于加工余量过大的毛坯，可在普通机床上先安排粗加工工序。2.3 选择数控机床、 夹量具1 选择铣床数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别. 如图2.3所示，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几数控铣床大部分组成： 1、主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋2、进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。3、控制系统 数控

9、铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 4、辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。5、机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床基础。 图2.3 数控立式铣床 FANUC数控系统标准面板 工作台尺寸（mm）3001000主轴中心至立柱距离（mm）420X轴行程（mm）600工作台最大承重（kg）300Y轴行程（mm）350最小设定单位（mm）0.001Z轴行程（mm）450重复定位精度（mm）0.005主轴转速rpm2006000定位精度（mm）0.01刀柄型式BT40主电机（kw）3进给速度（mm/min）08000机床外形尺寸（mm）21002

10、0502200T形槽宽（mm）14机床重量（kg）1850T形槽间距（mm）80表21 数控立式铣床主要参数2 选择夹具 铣床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构大多数是利用机械摩擦的原理夹紧工件的。如平口虎钳、压板、螺旋机构。该零件为铝制板料材质，选用压板比较合适，定位时用力不易过大，以防变形。如图2.4。 （1） 为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。 （2） 为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的

11、一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。 （3） 夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。 图2.4 零件用压板的装夹2.4 零件的定位基准和装夹方案 工件的定位是指通过工件上的定位基准和夹具上的定位元件、工作表面之间的配合或接触实现的。在选择工件的定位基准时，应以减少装夹次数为原则，尽量做到在一定安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来，此零件选用工件底面为定位基准，两侧面为长度方向的定位基准。装夹一次后，应把待加工的面、凸台

12、全部加工出来，来减小加工次数，减小误差。该零件只能用压板来装夹，零件应多次装夹才能完成，（1）毛坯方在工作台上，用压板在一侧压住，找正定位，分别把另三个面加工出来，再压到另一侧，把剩下的那一侧加工出来。 （2）把零件下面垫两个相同的垫铁，保证平衡，把零件放上去，用四个压板把工件的角压住，压角的下面要有垫铁，防止压板把工件压变形。找正工件，加工上面的凸台、槽，现把327828mm的面加工出来，留下上面的凸台，再把中间的两个通槽13740mm加工出来，精确尺寸。把中间的两个长凸台上的长槽加工出来，选用合理的刀具加工，保证尺寸。 （3）用钻头把4-4MM孔加工出来。 (4) 变换装夹方式，把零件侧立

13、起来，加工两个侧面的孔保证尺寸。2.5 确定切削用量 1、 零件加工时，对同一加工过程选择不同的切削用量会产生不同的切削效果。切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动速度大小的重要参数，包括背吃刀量、主轴转速或切削速度和进给量。（1） 背吃刀量：在“铣床夹具零件材料的允许条件下，尽量选取较大切削深度，以减少走刀次数。如该零件，粗铣外轮廓的深度一次加工到位，厚度为11mm，留余量0.30.5mm。零件尺寸要求精度的地方，应留出余量，不要一步到位。（2）主轴转速; 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径、零件和刀具材料及机床的性能来确定，主轴转速可按下式计算： n=1000v/d （2-1） 式中（

14、2-1） n主轴转速，r/min； v切削速度，m/min； d零件待加工表面的直径，mm; (3) 进给量f 进给量指工件每转一周，刀沿进给方向移动的距离（mm/r）.粗车一般取0.30.8mm/r,精车一般取0.10.3mm/r. 2 结构特点： 外轮廓采用10的立铣刀，粗加工留0.5mm的精铣余量，零件的凸台327838mm , 键槽 29522.5mm的尺寸都应留出0.30.5mm的余量。粗加工时主轴转速为s=1400r/min、进给量f=0.5mm/r,精加工主轴转速为s=1600r/min、进给速度F=0.2mm/r。2.6 刀具选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。

15、应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 键槽铣刀（1） 立铣刀（2） 麻花钻（3） 键槽铣刀（4）刀具工艺卡

16、零件名称卫星星上电源箱底板铣削加工设备名称数控铣床材料名称及号铝Z104序号刀具编号刀具名称加工内容刀具参数刀具直径材料1T1立铣刀铣削外轮廓327108mm 4022mm10硬质合金2T2立铣刀铣零件上的平面327 83mm 留台阶2957 16硬质合金3T3立铣刀加工外轮廓，精铣尺寸8硬质合金4T4键槽铣刀铣中间的两个通槽1374011mm16高速钢5T5键槽铣刀铣两个长槽29522.5mm2高速钢6T6钻头钻耳朵上的4个孔4mm4高速钢7T7钻头钻侧面的5个孔3mm3高速钢表22 刀具卡片第三章 工艺卡片 设备名称 数控铣床 零件名称 电源箱底板铣削加工材料 铝Z104毛坯3313511

17、mm 工艺卡片夹具压板 零件号 A4 工序号 工艺内容刀号1钻3的孔 深为5mm孔的中心在一条线上，保证尺寸。T7编制董冲审核吴跃文时间 2010年4月表32 零件侧面图孔的加工工艺卡片设备名称 数控铣床 零件名称 电源箱底板铣削加工材料 铝Z104 毛坯3313511mm 工艺卡片夹具压板 零件号 A4 工序号 工艺内容刀号 1 铣74mm，厚为2mm,键槽。保证圆弧铣出，精确尺寸。 T5 2用麻花钻加工33mm的孔，深为5mm，角度为118，保证加工精度。 T7编制董冲审核吴跃文时间 2010年4月表33 零件侧面槽的加工卡片 第四章 零件加工程序 O 0001T1 M6; G54 G90

18、 X0 Y60 S800 M03G43 H1 Z50；G0 Z2;G41 G1 X-2 Y60 D1 F100;Z-12;XO;Y117.5;X20;Y122;G02 X25 Y127 R5;G01 X55;G02 X60 Y122 R5;G01 Y117.5;X327;Y60;G0 Z50;X0 Y105;Z-10;G01 X17;Y118;X0;G0 Z2;X61 Y119;G01 Z-10;Y104;X327;Y118;X61;G0 Z2;X0 Y105;Z-10;G01 X17;G03 X20 Y108 R3;G01 Y117.5;G02 X25 Y127 R5;G01 X55;G02

19、 X60 Y122 R5;G01 Y108;G03 X63 Y105 R3;G01 X327;G00 Z2;X16 Y105;G01 Z-6 F200;X64;Y122;X17;Y127;X63;G40 G0 Z50;M01;M28 Y0;换位装夹T1 M06;G54 G90 X0 Y0 S800 M03;G43 H1 Z50;G0 Z2;G41 G1 X328 Y107 D1 F200;G1 Z-12;G1 X327 Y105;Y9.5;X60;Y5;G02 X55 Y0 R5;GO1 X25;G02 X20 Y5 R5;G01 Y9.5; X0; Y60;G0 Z2;X327 Y2;G01

20、 Z-10;X62;Y10;X327;G00 Z2; X24 Y9;G01 Z-10; Y18; X0; Y0;G00 Z2; X327 Y22;G01 Z-10 F200; X63;G03 X60 Y19 R3;G01 Y5;G02 X55 Y0 R5;G01 X25;G02 X20 Y5 R5;G01 Y19;G03 X17 Y22 R3;G01 X0;G00 Z2; X64 Y21;G01 Z-6; Y22; X17; Y5;X63;Y0;X20;G40 G0 Z50;MO5;G28 Y0;T2 M06;G54 G90 X0 Y0 S800 M03;G43 H2 Z50;G0 Z2;G4

21、1 G1 X15 Y21 D1 F200;Z-3;Y107;X315;G0 Z2;X315 Y21;G01 Z-3 F200;Y36;X0;Y46;X315;Y75;X0;Y83;X315;G40 G0 Z50;M01;T3 M06;G55 G90 G0 X0 Y0 S1000 M03;G43 H3 Z50;G00 Z2;G41 G1 X16 Y37.5 D1 F250;Z-3;Y44.5;X311;Y37.5;X16;G0 Z2;X16 Y84.5;G01 Z-3 F200;Y91.5;X311;Y84.5;X16;G00 Z2;X328 Y72;G01 Z-3;X320.5;Y100;X3

22、29;Y22;X320.5;Y56;X328;G40 G0 Z50;M01;T4 M06;G55 G90 X0 Y0 S800 M03;G43 H4 Z50;G00 Z2;G41 G1 X20 Y65 D1 F200;G1 Z-12;G03 X16.5 Y60 R5;G01 Y54.5;G03 X26.5 Y44.5 R10;G01 X152.5;G03 X153.5 Y54.5 R10;G01 Y74.5;G03 X152.5 Y84.5 R10;G01 X26.5;G03 X16.5 Y74.5 R10;G01 Y58;G00 Z2; X175 Y60;G01 Z-12 F200;G03

23、X173.5 Y57 R3;G01 Y54.5;G03 X183.5 Y44.5 R10;G01 X300.5G03 X310.5 Y54.5 R10;G01 Y74.5;G03 X300.5 Y84.5 R10;G01 X183.5;G03 X173.5 Y74.5 R10;G01 Y55;G40 G0 Z50;M01;T5 M06;G55 G90 G0 X15 Y87 S2000 M03;G43 H5 Z50;G00 Z2;G41 X15 Y87 D1 F200;G01 Z-2.5;X312 F100;G0 Y42;G01 X15 F100;G40 G0 Z50;M01;T6 M06;G5

24、6 G90 G0 X25 Y5 S1500 M03;G43 H6 Z50;G98 G83 Z-12 R2 Q5 F100;X55 Y5;X25 Y122;X55 Y122;G80 G0 Z50;M05;G28 Y0;T7 M06;G56 G90 G0 X-7 Y29 S1000 M03;G43 H7 Z50;G00 Z2;G98 G83 Z-5 R2 Q2 F200;X-7 Y74.5;Y63.5;Y82;Y98;G80 G0 Z50;M05G28 X0 Y0;M30;第六章 零件加工模拟仿真5.1 Mastercam的简介Mastercam 是美国CNC Software公司开发的CADCA

25、M一体化软件，包括美国在内的各工业大国都采用该软件作为设计，加工制造的标准，在CAM全球市场份额上Mastercam X雄踞榜首。Mastercam X在IMTS 2004年展会上正式推出，软件核心经过重新设计后，能与Microsoft公司的Windows技术更加紧密地结合，使程序运行更加流畅，设计效率更加高效。目前，Mastercam X以优良的性价比、常规的硬件要求、灵活的操作方式、稳定的运行效果及易学易用的操作方法等特点，成为世界上应用最广泛、最优秀的软件之一，也是我国应用最广泛、最有代表性的CADCAM软件之一。它主要应用于机械、电子、汽车和航空等行业的模具制造。5.2 模拟仿真（1）

26、 首先，打开 Mastercam 软件档案档案转换Autodesk读取弹出个请指定欲读取之档名找到在AutoCAD中保存的DXF文件打开确定是回主功能菜单转换平移所有的图素执行两点间原点确定返回主功能菜单刀具路径工作设定原点显示素材确定回主功能菜单刀具路径工件设定Y135、X235、Z11显示素材确定。（2） 挖槽铣削， 接上述中挖槽串联选择要加工的外形轮廓执行从刀库中选择11平刀确定设定进给率500、下刀速率500、提刀速率1000、主轴转速1200等参数挖槽参数设定（如图5-1）设置参考高度50、进给下刀位置2、工件表面0、深度-3、加工方向顺铣粗修/精修参数（如图52）平行环切选择只在最

27、后深度才执行一次精修确定操作管理刀具路径模拟手动控制（S）或者实体验证加工。如图5-3、5-4、5-5、5-6所示。图51 零件挖槽设置参数图52 零件粗修/精修 参数53侧面走刀路线图54 零件侧面加工成形零件图55 正面走刀路线图56 零件最终加工效果图设计总结通过这次的毕业设计，我在设计的过程中学到了很多在书本上没有的知识，使自己的能力提高，加深了对数控机床这方面有更多的了解，巩固了书本上的知识，对我受益匪浅。总结如下：1 对加工软件又多认识了几种，如;UG CAD/CAM、Mastercam MILL9.1、FANUC软件，对他们会进行操作，能把零件在这些系统上加工出来。2 在工艺上，

28、对于部分零件部是都适合在数控机床上完成，可能在其他机床更合适，这就需要对零件进行更仔细的工艺分析，选择最适合，最需要进行加工的工序。3 有些零件在装夹方面不能够一次装夹而成，需要多次装夹，对于这些零件，需要有一个正确的装夹和定位，使加工时容易加工，装夹位置需合理安排好。4 在加工中最主要还是要选用刀具，刀具的好坏会影响加工零件的精度、表面粗糙度，零件加工是否合格，所以，在加工前，应选择适合该零件的刀具。以达到较好的效果。参考文献1 蒋建云主编. 数控编程技术. 北京：科技出版社. 2007、5.2 王宏道主编. 数控技术. 杭州：浙江大学出版社.2008、6.3 胡香斌主编. 数控加工. 北京

29、：中国石化出版社.2008.4 陈立德主编. 机械设计基础与课程设计.北京：高等教育出版社.2006.5 王睿鹏主编. 数控机床编程与操作. 北京：机械工业出版社.2005、5.致谢本毕业设计在我的导师吴跃文的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，吴老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。帮助我解决了不少困难，为了我的毕业设计，你给了我许多资料，不断给我鼓气督促我。做的不对的地方你耐心的给我指正和解决。在此，我向你表示深情的谢意。 在此，我还要感谢在一起度过三年生活的各位同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑， 从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!