數(shù)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、 數(shù)控系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)概述課程的任務(wù)和作用本課程設(shè)計(jì)是在數(shù)控技術(shù)理論課程學(xué)習(xí)完后進(jìn)行。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步掌握和理解課程的基本內(nèi)容，對(duì)所學(xué)課程進(jìn)行一次綜合性的總復(fù)習(xí)，了解數(shù)控編程的特點(diǎn)和步驟，深化工藝處理技術(shù)和編程方法，提高獨(dú)立的分析和解決數(shù)控加工的工藝問(wèn)題和編程問(wèn)題的能力，為今后從事數(shù)控領(lǐng)域工作打下扎實(shí)基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)題目及要求本課程設(shè)計(jì)共有2類(lèi)題目，每個(gè)學(xué)生做一個(gè)具體題目（可以幾個(gè)人為一組，但每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成）。1）車(chē)削類(lèi)零件數(shù)控加工程序編制；2）銑削類(lèi)零件數(shù)控加工程序編制。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，要求學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：1）針對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)選擇合適的工藝方案；2）培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)手

2、冊(cè)和有關(guān)技術(shù)資料的能力；3）培養(yǎng)學(xué)生零件加工程序設(shè)計(jì)能力；4）培養(yǎng)學(xué)生程序調(diào)試能力；5）培養(yǎng)學(xué)生編制技術(shù)文檔的能力；6）培養(yǎng)工藝人員嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的工作態(tài)度。課程設(shè)計(jì)基本內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配課程設(shè)計(jì)包括的項(xiàng)目及時(shí)間分配為：1）課程設(shè)計(jì)講解、準(zhǔn)備有關(guān)資料（10%）；2）繪制零件圖（4%）；3）分析零件數(shù)控加工工藝（6%）；4）設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝卡（4%）；5）編寫(xiě)數(shù)控加工走刀路線圖（6%）；6）編寫(xiě)數(shù)控加工程序（10%）；7）調(diào)試程序（30%）；8）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（20%）；9）答辯（10%）；課程設(shè)計(jì)提交的技術(shù)文件1）繪制零件圖一份（根據(jù)設(shè)計(jì)題目圖形繪制CAD工程圖）；2）數(shù)控加工工序卡一份；3）

3、走刀路線圖一份；4）數(shù)控加工程序清單一份；5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（內(nèi)容包括：分析零件結(jié)構(gòu)，選擇機(jī)床設(shè)備、刀具，編寫(xiě)數(shù)控加工工藝，寫(xiě)出數(shù)值計(jì)算過(guò)程）。課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)下列幾個(gè)方面進(jìn)行考核，以五級(jí)評(píng)分制（優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格）綜合評(píng)定成績(jī)：1）設(shè)計(jì)過(guò)程中的表現(xiàn)（包括獨(dú)立工作能力、分析問(wèn)題的能力、工作態(tài)度等）；2）提交的設(shè)計(jì)文檔的質(zhì)量；3）答辯中的表現(xiàn)。6主要參考資料徐宏海.數(shù)控加工工藝.北京：化工工業(yè)出版社，2004田萍數(shù)控機(jī)床加工工藝及設(shè)備.北京:電子工業(yè)出版社,2005王愛(ài)玲現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2002李洪機(jī)械加工工藝手冊(cè)北京：北京出版社,1990二、課程設(shè)計(jì)

4、的主要設(shè)計(jì)步驟與方法數(shù)控編程的內(nèi)容和步驟本課程設(shè)計(jì)要針對(duì)具體零件進(jìn)行數(shù)控加工編程，其內(nèi)容和步驟如下。圖件零分析圖樣諭定加工工藝過(guò)程一一數(shù)值計(jì)算亠編寫(xiě)程序清單-禍備控割介JI-首件試切程序校鯊-一-一-亠圖1數(shù)控加工工藝的制定數(shù)控機(jī)床的加工工藝與通用機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，但在數(shù)控機(jī)床上加工零件比通用機(jī)床加工零件的工藝規(guī)程要復(fù)雜得多。在數(shù)控加工前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、零件的工藝過(guò)程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，數(shù)控加工工藝的制定包括以下內(nèi)容：（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容；（2）對(duì)零件圖樣進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；（3）零件圖樣的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸的確定

5、；（4）數(shù)控加工工藝方案的制定；（5）工步、進(jìn)給路線的確定；（6）數(shù)控機(jī)床類(lèi)型的選擇；（7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)；（8）切削參數(shù)的確定；（10）首件試切加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理；（11）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與整理歸檔。2.1數(shù)控加工工藝性分析a）尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控編程中，所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。b）幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。c）定位基準(zhǔn)可靠在數(shù)控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準(zhǔn)定位十分重要。因此往

6、往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在毛坯上增加一些工藝凸臺(tái)。在完成定位加工后再除去。數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)（1）工序的劃分1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內(nèi)容較少的零件，加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。2）以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長(zhǎng)，會(huì)受到某些限制，如機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的限制（如一道工序在一個(gè)工作班內(nèi)不能結(jié)束）等。此外，程序太長(zhǎng)會(huì)增加出錯(cuò)與檢索的困難。因此程序不能太長(zhǎng)，一道工序的內(nèi)容不能太多。3）以加工部位劃分工序。對(duì)于加工內(nèi)容很多的工件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個(gè)部分，如內(nèi)腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工

7、作為一道工序。4）以粗、精加工劃分工序。對(duì)于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于對(duì)粗加工后可能發(fā)生的變形需要進(jìn)行校形，故一般來(lái)說(shuō)，凡要進(jìn)行粗、精加工的過(guò)程，都要將工序分開(kāi)。（2）加工順序的安排加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來(lái)考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行：1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮；2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工；3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)；4）如一次裝夾進(jìn)行多道加工工序時(shí)，應(yīng)把對(duì)工件剛度削弱較小的工序安排在先

8、，以減小加工變形。數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法3.1確定毛坯的形狀、尺寸和材料根據(jù)零件圖樣要求與確定的加工工藝過(guò)程，確定毛坯形狀、尺寸和材料。設(shè)計(jì)時(shí)必須通過(guò)查閱相關(guān)手冊(cè)合理確定毛坯形狀和加工余量，并在課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中畫(huà)出簡(jiǎn)圖。確定走刀路線和安排加工順序走刀路線是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫(xiě)程序的依據(jù)之一，因此，在確定走刀路線時(shí)最好畫(huà)一張工序簡(jiǎn)圖，將已經(jīng)擬定出的走刀路線畫(huà)上去（包括進(jìn)、退刀路線），這樣可為編程帶來(lái)方便。工步的劃分與安排一般可隨走刀路線來(lái)進(jìn)行，在確定走刀路線時(shí)，主要考慮以下幾點(diǎn):（1）選擇工件加工變形小的路線;（2）尋求最短加工路

9、線，減少空刀時(shí)間以提高加工效率;（3）不要在工件輪廓面上停刀或垂直上下刀，以免劃傷工件或損壞刀具與機(jī)床;（4）最終輪廓應(yīng)安排最后一次走刀連續(xù)加工出來(lái)，以滿足工件輪廓表面加工后的粗糙度要求。確定零件加工時(shí)的定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）盡可能做到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程計(jì)算基準(zhǔn)的統(tǒng)一；（2）盡量將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機(jī)、人工調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位。3.4確定切削用量編程人員在確定每道工序的切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)刀具的壽命和機(jī)床說(shuō)明書(shū)中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實(shí)際經(jīng)

10、驗(yàn)用類(lèi)比法確定切削用量。在確定切削用量時(shí)，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進(jìn)給量，刀具壽命，最后選擇合適的切削速度。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，保證合理的刀具壽命，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度地提高生產(chǎn)率，降低成本。切削用量的選擇原則見(jiàn)表1。表1切削用量三要素的選擇原則切削用量要素選擇原則背吃刀量背吃刀量主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于零件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對(duì)于表面粗糙度和精度要求較冋的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可以比普通機(jī)床加工的余量小一些。進(jìn)

11、給量進(jìn)給量主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能的限制。確定進(jìn)給速度的原則是當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較咼的進(jìn)給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選??；刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以采用該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速的選擇，主要考慮切削加工的經(jīng)濟(jì)性，必須保證刀具的經(jīng)濟(jì)壽命，同時(shí)切削負(fù)荷不應(yīng)該超過(guò)機(jī)床的額定功率。原則是主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)床和刀具允許的切削速度來(lái)確定?？梢杂糜?jì)算或查表法來(lái)選取。4.填寫(xiě)數(shù)控加工技術(shù)文件4.1數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡與普通加工工序

12、卡有許多相似之處，所不同的是:工序簡(jiǎn)圖中應(yīng)注明編程原點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)，要進(jìn)行編程簡(jiǎn)要說(shuō)明（如:所用控制機(jī)型號(hào)、程序編號(hào)、鏡像加工對(duì)稱方式、刀具半徑補(bǔ)償界限等）及切削參數(shù)的選定。表2為數(shù)控加工工藝卡的一個(gè)例子。表2數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱或型號(hào)零件名稱零件圖號(hào),22車(chē)間使用設(shè)備4y012工藝序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)4J三爪卡盤(pán)GS53-61T-rH口工步號(hào)工步內(nèi)容加工面刀具號(hào)刀補(bǔ)量主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/r背吃刀量mm備注1車(chē)端面右端面T0106000.12粗車(chē)外圓面T0106000.23車(chē)半圓頭右端面T016000.14半精車(chē)外圓面T0206000.14.2數(shù)控加工走刀路線

13、圖數(shù)控加工走刀路線圖規(guī)定了編程中的刀具運(yùn)動(dòng)路線，如:從哪里下刀，在哪里抬刀，哪里是斜下刀等，以防止刀具在運(yùn)動(dòng)中與夾具、工件等發(fā)生碰撞。此外，對(duì)有些被加工零件,由于工藝性問(wèn)題，在加工過(guò)程中必須挪動(dòng)夾緊位時(shí)，需要事先告訴操作者在哪個(gè)程序段前挪動(dòng)，夾緊點(diǎn)在零件的什么位置，然后更換到什么位置等，以防出現(xiàn)安全問(wèn)題。為簡(jiǎn)化走刀路線圖，一般可采用統(tǒng)一約定的符號(hào)來(lái)表示。表3為數(shù)控加工走刀路線圖的一個(gè)例子。表3數(shù)控加工走刀路線圖數(shù)控加工刀具卡片數(shù)控加工時(shí)，對(duì)刀具的要求十分嚴(yán)格，一般要在機(jī)外對(duì)刀儀上預(yù)先調(diào)整刀具直徑和長(zhǎng)度。刀具卡片是組裝刀具和調(diào)整刀具的主要依據(jù)。主要包括刀具號(hào)、刀具名稱、刀柄型號(hào)、刀具直徑和長(zhǎng)度。

14、表4為數(shù)控加工道具卡片的一個(gè)例子。表4數(shù)控加工刀具卡零件號(hào)編制審核程序號(hào)日期日期-I-rH口工步號(hào)刀具號(hào)刀具型號(hào)及相關(guān)參數(shù)刀長(zhǎng)及半徑補(bǔ)償量備注TH=D=TH=D=TH=D=TH=D=TH=D=TH=D=TH=D=4.4數(shù)控程序清單根據(jù)所采用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的指令代碼和程序段格式，編寫(xiě)數(shù)控程序清單。5.調(diào)試程序編制好的數(shù)控加工程序要利用仿真軟件或編輯軟件進(jìn)行調(diào)試，對(duì)加工程序的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。要求在課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中用仿真截圖說(shuō)明驗(yàn)證過(guò)程和結(jié)果。仿真軟件可以用南京斯沃或上海宇龍。數(shù)控編輯軟件可以用CIMCOEdit。附錄一：設(shè)計(jì)題目（每組分配一個(gè)具體題目）1毛坯為60mm45號(hào)鋼棒料，數(shù)控車(chē)床粗、精

15、加工。GMT44河左毛坯為72mm45號(hào)鋼棒料，數(shù)控車(chē)床粗、精加工，外圓表面尺寸精度IT7、表面粗糙度3.2,端面尺寸精度IT8、表面粗糙度Ra6.3。毛坯為30mm45號(hào)鋼棒料，數(shù)控車(chē)床粗、精加工。外圓表面尺寸精度IT7、表面粗毛坯為40mm45號(hào)鋼棒料，數(shù)控車(chē)床粗、精加工。未標(biāo)注外圓表面尺寸精度IT7、表面粗糙度Ra3.2，端面尺寸精度IT8、表面粗糙度Ra6.3。O%s-utf工嶽社ItBM1(Wasaiasab3-83.60,saatatIQDMISi.BLQ亦LA乩910aL&1.02U1.52,i107.QtsEOJ.Ol.S2.3.03.0h.s囂1X1WmOuIfia.510丄

16、&201.52.52.0J.02.51S.P4.S機(jī)1ieJ50ah0.7I.bi.a1.5LO2.0i.5.l.Sk52.0EQ2.55l5L5203.0氫52.01.51.5303.S乩0X古廠5.Q札卜E,SL&3.D?.Sisl3.0*-51.Q1,5氣0iw400o.&awL5I.B1.SLSZ0 xo&o1.:L5S-D3.5101訓(xùn)xsJ,011-fle.s2hQ3-0Z.51-015s.oM.S.G址D3-0152.B4.5孔5.54.&.atoo4W2-al.S監(jiān)0L5X55匕勿is.52,54.D3.SJMto13.01-5仏DX5e.&E.O監(jiān)計(jì)155人聶7,03.Q2.

17、5403.05-04.0DLflr,sr.o34LOKJi2.0冷0監(jiān)5LB3.Q3.0,QB,0尺寸企舉即襲UTii011ii13HISIfWc*KW4MAGHGHFGHJFGJMJHHJ耳Arr.tinnKO2.St.5u2.Q3.ifISl,J里衣3-0t-nj.iidfeMfen機(jī)53.SND?.152-54.0105.5LA1.b気s4.質(zhì)hSS.5打fi.Ot.05-5lu陸sH$-511rs100IMXCI2(J3.51-0 xo+5-0i.5.G；112_1S.1Ltft11u1320H1.121|100&5.S虬無(wú)0R.Ufi,5?L$.5:亂SSr5乩0T-0D.O9.0氐

18、&)Ll.u11101$13nrs1341111IBUITf2015即1413172315N納的扒掀加工（外能轉(zhuǎn)宸面/mm的120-20260SOT500-800800-1250墓本尺寸左面的加丄方法貞徑上的余（分子殺用申心孔安裝時(shí)）-（分母象川夾盤(pán)安裝時(shí)）車(chē)削只粗豐和一次卒1.2/1.11,打一300.25/0-醇0.3/0,12/0.120.15/-粗車(chē)和.-農(nóng)車(chē)L8/L1L5/1.42.2/一30-50fiiT0,3/0.250.3Z0.25635/蒯車(chē)0.15/0.12a16/0-13420/粗車(chē)狗一慶豐1,5/1.1L7/L52.3/2.13-1/50-S0晴車(chē)0.25/0.200.

19、3/0.2503/0.30.4/0,14/0.12G-15/0.UQ.17/0,16625/團(tuán)弔和一撫車(chē)l.fi/t.21-7/1.32-0/1.72.5/2,33,3/A恥120山25/0,250.3/0125&-J/0-3a.3/0.3035/&,14/0,130.15/0.13Oiii/aiBa17/Q.170-?0/WTW-tJc車(chē)1.3/bi1，7/-.-cm牛枷車(chē)0.45/0.43650/g-JU精車(chē)O.S5/2Oa一即車(chē)omu0.15/粗車(chē)fn-it車(chē).3/1.11.6/1.4*測(cè)血半拾審4.45/0.450i45/0i45G.一0.25/0.200-45/0,2563fl/細(xì)車(chē)

20、0.13/0.12Qr14/0.130.16/粗豐和-衣乍L5/1.11-7/L52.3/3.13-1/-A50帥羋車(chē)0r15/0.45a59/0-450.50/0.500.55/精車(chē)a25/0-2C0.30/0.250.3/L300-36/報(bào)豐0-13/0.1Zawa13618他140,20/凰半和一農(nóng)車(chē)l-S/1-21.9/1.32.1/1,72.6/2.33.4/-t壻車(chē)0.SO/0.4&0.50/0.45也50/0.500.50/0.5&0.55/S0-120硝主-i0/0-250.30/&.25久30/a$Q.3Q/(X300.35/0.30D.IK/Oi130-16/0-134.1

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