1、1数控加工技术课程设计说明书学号： 2011301223 姓名： 易文峰 班级： 05021102 指导： 屈健康 日期： 2015.1.23 数控加工技术 .1课程设计说明书 .11. 课程设计综述 .31.1 设计目的 .31.2 设计内容 .31.3 设计环境 .31.3.1 Siemens NX 8.0 软件简介 .31.3.2 数控车间及数控机床简介 .31.3.3 刀具及毛坯简介 .31.3.4 工具、工装及其使用 .42、 设计过程 .42.1 零件三维实体造型 .42.1.1 零件设计目标及思路 .42.1.2 零件造型过程及结果 .42.2 零件加工工艺分析 .42.2.1
2、加工方法选择 .42.2.2 加工过程划分 .42.2.3 装夹与夹具选择 .52.2.4 刀具与切削参数的选择 .52.2.4.1 刀具的选择 .52.2.4.2 切削参数的选择 .52.2.5 毛坯的选择 .52.3 刀具路径规划与仿真加工 .62.3.1 对刀点与换刀点确定 .62.3.2 加工路线确定 .62.3.3 加工仿真及分析 .62.4 后置处理与代码生成 .82.4.1 后置处理设置 .82.4.2 代码生成与分析 .82.5 数控工艺编制 .332.5.1 数控加工工序卡片 .332.5.2 数控刀具明细表 .332.7 数控加工操作 .342.7.1 加工准备 .342.
3、7.2 加工过程记录 .352.7.3 加工结果 .353、 设计总结 .383.1 结果分析与设计总结 .383.2 对课程设计的意见和建议 .3941.课程设计综述1.1 设计目的1.复习和巩固已学过的“数控加工技术”理论知识和操作技能，掌握数控工艺处理技术和编程方法，学会运用数控编程和仿真软件进行数控铣削的程序设计和加工仿真，2.培养运用数控加工技能，综合学过的机床、工艺、工夹具等专业知识，在数控铣床上加工零件的实际操作能力3. 学习和训练查阅各种技术资料，编制相关的专业技术文件的基本技能1.2 设计内容根据本次课设任务提供的斯特林发动机零件图及相关技术要求，分析零部件的工艺性，设计工艺
4、过程。利用 Siemens NX 8.0 软件的 CAD/CAM 模块，完成各个零件的数控编程与加工仿真，以及对应数控系统的程序后处理。选择适当的工装，完成零件在数控铣床上的实际加工，并装配、调试完成斯特林发动机制作。目的是使学生进一步了解数控机床、数控系统和数控加工环境，熟悉数控机床操作机加工过程，能应用简单的 CAD/CAM 软件，掌握数控铣削编程技术。1.2 设计环境1.3.1 UG 软件介绍UG 是 Unigraphics 的缩写，是一个交互式 CAD/CAM 系统，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，其具有三个设计层次，即结构设计，子系统设计和组件设计。本次课程设计主要应用 UG
5、的 NC 加工功能。UG NX 加工基础模块提供联接 UG 所有加工模块的基础框架，它为 UG NX 所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。同时，UG NX 的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC 机床和加工中心。1.3.2 数控车间及数控机床简介本课程设计所用数控车间为机电学院教学实验室数控加工车间，里面布置了多台数控机床，包括数控铣床、数控车床、加工中心以及数控精雕机等。本实验所用数控铣床是由南京第二机床厂/华
6、中数控制造的 XKN713，广泛使用于箱体、扳杆件、模具加工。51.3.3 刀具及毛坯简介使用的刀具包括：立铣刀：4 和 6钻头：3,4.5 和 61.3.4 工具、工装及其使用使用的工具有：虎钳、游标卡尺、直尺等；工装采用虎钳抓夹方块类毛坯2、设计过程2.1 零件功能及配合2.1.1 零件功能及其在产品中的作用（说明零件的主要功能，以及在整体产品中所发挥的作用）2.1.2 与其他零件的配合要求（说明零件与其他部件装配时的要求）2.2 零件加工工艺分析2.2.1 加工方法选择加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同样的京都所用的加工方法很多，因而时机选择是，要结
7、合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。零件上比较精确表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。确定加工方案是，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需的加工方法。62.2.2 加工过程划分按照所用道具划分为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工费零件。即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其他部位。2.2.3 装夹与夹具选择在加工外围轮廓的装夹方案：利用虎钳，对于长方体的块状毛坯材料进行装夹在加工内部型腔的装夹方案：通过已加工的零件表面进行装夹，并进行定位。
8、2.2.4 刀具与切削参数的选择2.2.4.1 刀具的选择对于刀具的选择，在保证效率的情况下，尽量选择同一把刀具来减少因为变换刀具过程中反复对刀所造成的误差。对于凹面零件来说：在加工毛坯上表面，以及内外大致轮廓粗加工进行大余量切除时时采用 SFR16 立铣刀； 在进行进一步的加工外轮廓、沟槽、平面时采用 LFR06 键槽铣刀；在进行钻孔加工时考虑到所需要的孔的直径为 5 应采用 SPB05 麻花钻；在进行型腔内部刻字加工时采用 NCA12 数控中心钻；对于凸面零件来说：在加工毛坯表面与内外大致轮廓粗加工时，为了避免换刀所带来的对刀误差，采用 LFR04 的键槽铣刀进行加工；在加工型腔时，同样采
9、用 LFR04 的键槽铣刀进行加工；在进行型腔内刻字加工时，采用 NCA12 数控中心钻；2.2.4.2 切削参数的选择切削参数主要包括主轴转速、背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册并结合经验而定。粗加工时，考虑经济性和加工成本，通常选择较大的吃刀量和进给量，采用较低的切削速度；半精加工和精加工时，通常选择较小的吃刀量和进给量，并选用且学性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。考虑到毛坯材料是铝，易于切削加工，所以可以在保证精度的条件下尽量选择大的切削深度和切削速度以保持切削的效率。具体切削速度，
10、由 CAD/CAM 系统自动生成。2.2.5 毛坯的选择毛坯的形状由所需加工零件要求确定，根据设计的零件 GEO3，确定毛坯形状为长方体块7状材料。毛坯尺寸大于零件 GEO3 的设计尺寸，给加工留够足够的加工余量。毛坯材料由老师选择易于切削加工的铝材。2.3 刀具路径规划与仿真加工2.3.1 对刀点与换刀点确定数控加工的机床采用南京第二机床厂生产的 XKN713 数控铣床，需要手动换刀，并且对刀点的确定也不能根据激光的精确定位，而需要人为操作机床，记录数据，确定对刀点。一般的换到点，选择在主轴远离工件的位置。2.3.2 加工路线确定为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具
11、集中工序的方法加工费零件。即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具完成所有可能加工到的部位，然后再换另一把刀具加工其他部位。对于凹面零件：1、先加工毛坯上表面，将其铣去 1mm 厚度，来减少进一步加工时因为毛坯表面不平整所带来的零件实际尺寸与设计尺寸偏差大，影响零件装配，并且用同一把铣刀来进行大量材料的切除，大致洗出零件的内外轮廓。2、然后选择 LFR06 键槽铣刀经行外轮廓的进一步加工，将第一步由于刀子半径过大所没有加工到的地方进一步加工，使其符合零件的设计图纸，并且铣出键槽。3、接下来用 SPB05 麻花钻根据零件图纸钻孔。4、再用 NCA12 数控中心钻进行刻字加工。对于凸面零件：1、与凹面加
12、工一样，先铣去毛坯表面 1mm 厚度，然后利用同一把铣刀 LFR04 键槽铣刀讲另加内部型腔铣出。2、然后利用同一把铣刀进行，外轮廓以及凸台内圆的加工。3、利用 NCA12 数控中心钻在型腔内刻字。2.3.3 加工仿真及分析加工凹面的仿真8加工凸面的仿真92.4 后置处理与代码生成2.4.1 后置处理设置当仿真完成，确认工序设计没有问题后，即可以通过后置处理，生成相应的数控程序，并将数控程序发送到相应的机床上。其基本操作顺序为：1、选择后置处理的菜单；2、生成数控程序，需要设定后置处理对应的数控程序；3、再选择所需要进行购置处理的工作计划；4、根据上处设置生成数控程序；2.4.2 代码生成与分
13、析加工凹面零件：（1）将毛坯表面铣去 1mm 厚度%_N_601_MPFN5 G900; 矩形 ; SFR16N10 G54 T1 D1N20 F150 S1000 M310N25 G0 X78 Y53 M8N30 G0 Z10N35 G0 X103.2 Y115N40 G0 Z-1N45 G1 Y114N50 G1 Y101.2N55 G1 Y88.4N60 G1 Y75.6N65 G1 Y62.8N70 G1 Y53.2N75 G1 X52.8N80 G1 Y52.8N85 G1 X103.2N90 G1 Y53.2N95 G1 Y62.8N100 G1 X43.2N105 G1 Y43.
14、2N110 G1 X112.8N115 G1 Y62.8N120 G1 X103.2N125 G1 Y75.6N130 G1 X30.4N135 G1 Y30.4N140 G1 X125.6N145 G1 Y75.6N150 G1 X103.2N155 G1 Y88.4N160 G1 X17.6N165 G1 Y17.6N170 G1 X138.4N175 G1 Y88.4N180 G1 X103.2N185 G1 Y101.2N190 G1 X4.8N195 G1 Y4.8N200 G1 X151.2N205 G1 Y101.2N210 G1 X103.2N215 G1 Y114N220 G
15、0 Z10N225 G0 X78 Y53; 运行 N230 G0 Z50 M9N235 G0 X50 Y5011N240 M30（2）加工零件外轮廓大半径刀具进行大切削量加工 %_N_602_MPFN5 G900; 平面 ; SFR16N10 G54 T1 D1N20 F150 S1000 M3N25 G0 X75 Y50 M8N30 G0 Z10N35 G1 X67.8 F300N40 G3 X67.8 Y50 Z6.042 I7.2 J0N45 G3 X67.8 Y50 Z2.084 I7.2 J0N50 G3 X67.8 Y50 Z-1.874 I7.2 J0N55 G3 X73.214
16、 Y56.975 Z-5 I7.2 J0N60 G1 X75 Y50.7 F150N65 G2 X59.973 Y53.326 I0 J44.3N70 G2 X59.973 Y46.674 I-37.151 J-3.326N75 G2 X90.027 Y46.674 I15.027 J-41.674N80 G2 X90.027 Y53.326 I37.151 J3.326N85 G2 X75 Y50.7 I-15.027 J41.674N90 G1 Y61.9N95 G2 X47.287 Y76.9 I0 J33.1N100 G1 X25.226N105 G1 X31.748 Y74.526N
17、110 G2 X31.748 Y25.474 I-8.927 J-24.526N115 G1 X25.226 Y23.1N120 G1 X47.287N125 G2 X102.713 Y23.1 I27.713 J-18.1N130 G1 X124.774N135 G1 X118.252 Y25.474N140 G2 X118.252 Y74.526 I8.927 J24.526N145 G1 X124.774 Y76.9N150 G1 X102.713N155 G2 X75 Y61.9 I-27.713 J18.1N160 G1 Y71.5N165 G2 X53.091 Y86.5 I0 J23.5N170 G1 X13.5N175 G1 Y70.952N180 G1 X28.465 Y65.505N185 G2 X28.465 Y34.495 I-5.643 J-15.505N190 G1 X13.5 Y29.048N195 G1 Y13.5
