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CAD毕业论文


中央广播电视大学 开放教育试点和人才模式改革 专科综合实训报告

数控技术专业《综合实训》 数控技术专业《综合实训》报告

专 学 姓

业 号 名





077004208 张 任 洋 大连广播电视大学

直属/ 直属/ 分校 指

导 老 师

大连广播电视大学 2009 年 4 月 23 日

数控技术专业《综合实训》 数控技术专业《综合实训》报告
张任洋

第一部分: 第一部分:数控机床应用调查 一、ETC50 数控机床外形图片
如图 1-1

图 1-1 1-1

二、ETC50 数控机床概况 ETC50
1、先进的机械设计 采用先进的 CAD/CAPP 计算机辅助设计/计算机辅助工艺系统完成最优的结构 设计。 2、机床刚性优良 机床采用树脂砂造型的高强度铸铁、45°整体倾斜床身底座结构、床身导轨 为整体镶钢贴塑导轨,以及宽矩形导轨等结构,确保了机床高刚性及流畅的排屑 性能,在机床重型强力或间歇切削时,具有优异的机床刚性。 大功率强力型交流数字式的主轴伺服电机、强劲的主轴扭矩、大直径主轴通 孔,使得有大的主轴刚性,以及大功率的动力刀塔主轴伺服电机,以满足切削的 需要。

1

大直径滚珠丝杠与交流数字式伺服电机直联,并采用 NSK 丝杠专用轴承,以保证 足够的传动刚性。 3、结构先进合理 床身导轨均为一次性经精密磨削而成, 对应的导轨表面贴采用聚四氟乙烯带, 实现了配合导轨副的完美结合,床鞍抗磨损能力强、移动速度快、重复定位精度 高,由于床头、尾座、床鞍在同一平面内,因此具有极好的机床几何精度和优异 的精度保持性,并保证了定位精度不受周围环境的影响和设备的长寿命;X 向采 用直线导轨,以实现其快速的进给。 采用进口主轴组件,高精密通孔式主轴结构、抗振性设计、以及大功率广域 型交流主轴电机,并配有可编程的主轴制动器和阻尼器,增强了机床运转的稳定 性,实现主轴的高精度、高转速,低的传动噪声,保证了加工的高精度。 配备意大利 BARUFFALDI 公司的 12 工位的动力刀塔,可连续分度,就近换刀, 转位精度高,换刀速度快,用于车削加工、铣削加工、钻孔攻丝。 采用进口尾座组件,精度高、刚性强,并采用了可编程控制尾座的移动。 珠丝杠与螺母进行了预紧,安装时进行了预拉伸,提高了传动刚性,克服了 丝杠热膨胀引起的位置偏差,确保机床的高精度,各进给方向配置快速响应的数 字式 AC 伺服电机,移动速度快。采用独特的轴向限矩离合器,可防止在刀架与 工件或卡盘发生碰撞时提供保护,而且离合器可在极短的时间内重新定位。 4、机床操作宜人性良好 采用全封闭防护罩(由专业板金制造厂制作)。 符合安全规范及人性化的人机界面,操作简单。 配置了切屑自动输送装置,使切屑清除及运送十分方便,并配有油水分离器, 以防止冷却液的污染。 5、机床配置国外著名品牌的控制系统,性能优越、运行可靠 采用 FANUC Oi-TC 控制系统,功能齐全、性能可靠、操作方便,稳定可靠, 已被国内外用户广泛采用,也可根据用户的需要配置其它数控系统。

三、主要技术参数
床身最大回转直径: 最大车削直径: 床鞍上最大加工直径: 最大车削长度: 最大棒料直径: 主轴头(ISO): 主轴内孔锥度: 主轴卡盘直径: 主轴转速范围: 主轴电机功率: 主轴最大输出扭矩: C 轴转速: X 轴/Z 轴向移动行程: Φ545 mm Φ365 mm Φ365 mm 750 mm Φ64 mm A2-8 公制 1:20 大端为Ф85 10" inch 22-3200(无级)r/min 15∕18.5(αi P30 电机)Kw 448/552(i=1:1.8 计算转速 319)Nm 22-300 r/min 275/750 mm

2

X 轴/Z 轴向快速移动速度: X 轴/Z 轴伺服电机扭矩: 尾座套筒直径: 尾座套筒锥孔形式: 尾座套筒行程: 尾座套筒推力: 刀盘工位数: 刀座标准: 车外圆刀柄尺寸: 刀盘动力头电机功率/最大 转矩: 刀盘动力头转速: 刀塔分度时间(单步): 定位精度: 重复定位精度: 最大承重盘类件: 最大承重轴类件: 加工精度: 加工工件表面粗糙度: 冷却泵电机功率: 液压油泵电机功率: 机床电源容量: 主配控制系统: 机床重量: 外形尺寸(长*宽*高):

25/20 m/min 12/20 Nm Φ90 mm MT5 90 mm 500—8500 N 12 个 VD140 25*25 mm 7.5Kw / 48Nm 30-5000 r/min 0.34 s X:0.015mm;Z:0.018mm X:0.010mm;Z:0.012mm 120 Kg 240 Kg IT5-IT6 Ra1.6-Ra0.8 0.37 Kw 2.2 Kw 36 KAV FANUC 0i-TC 6500 Kg 4450*2000*2000 mm

第二部分: 第二部分:数控加工工艺分析 一、平面钻孔零件加工工艺分析
分析图 2-1 所示零件的数控铣削加工工艺,完成下列内容: ①零件图工艺分析; ②确定装夹方案; ③确定加工顺序及走刀路线; ④刀具选择; ⑤切削用量选择; ⑥拟定工艺卡片

3

2-1 (1 )零件图工艺分析 该平面主要由平面、 外轮廓以及孔隙组成。 其中 φ 16 的表面粗糙度要求较 高,为 Ra 1.6;同时它对 A 面有垂直度要求,左右两个侧面和内槽边缘对 A 面都

有垂直度要求。该零件为铸铁,切削加工性能好。 根据上述分析, φ 16 和 φ 6 两个孔分为精、粗加工,以保证表面粗糙度要求。同 时应以底面 A 定位,提高装卡刚度以满足 φ 16 内孔表面的垂直度要求。 (2)选择加工方法 上、下表面及台阶面的粗糙度为 Ra 3.2,可选择“粗铣-——精铣”方案。 孔加工方法的选择 孔加工前,为方便钻头引正,先用中心钻加工中心孔,然后在钻孔。内孔 表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。 对于精 度较高、粗糙度值较小的表面,一般不能一次加工到规定的尺寸,而要划分加工 阶段逐渐进行。该零件孔系加工方案的选择如下。 a φ 6,表面粗糙度值为 Ra 3.2,选择“钻——粗绞——精绞”方案。 b

φ 16,表面粗糙度值为 Ra 1.6,选择“钻——粗镗——半精镗——精镗”方案。

(3) 确定装夹方案 该零件毛坯的外形比较规则,因此在加工上下表面、台阶面及孔系时,选 用平口虎钳夹紧; 在铣削外轮廓时, 采用一面两孔的定位方式, 即以地面 A,孔 φ 16 和 φ 6 孔定位。

4

(4)确定加工顺序及走刀路线 按照基面先行,先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。内轮廓加工采 用顺铣方式,刀具沿切线方向切入切出。 (5)刀具的选择 零件上、下表面采用端铣刀加工,根据侧吃刀量选择端铣刀直径,使铣 刀工作时有合理的切入、切出角;且铣刀直径应尽量包容工件整个加工 宽度,以提高加工精度和效率,并减少相邻两次进给之间的接刀痕迹。 台阶面及其轮廓采用立铣刀加工,铣刀半径 R 受轮廓最小曲率半径的限 制,取 R=3mm. 孔加工各工步的刀具直径根据加工余量和孔径确定。 该零件加工所选刀具见下表 产品名 零件名称 称或代 号 序号 刀 具 刀具规格名称 数量 编号 1 T01 1 φ 63 硬质合金端 面铣刀 2 T02 1 零件图号 2-1

加工表面 铣削上下表面

备注

φ 硬质合金立铣


铣削台阶面及其轮 廓 钻中心孔 钻 φ 16 的孔 粗镗、半精镗和精镗 绞 φ 6 的孔

3 4 5 6 7

T03 T04 T05 T06 T07

φ 3 中心钻 φ 14 钻头
内孔镗刀

1 1 1 1 1

φ 6 绞刀
90 度倒角铣刀

φ 16 、 φ 6 孔 倒 角
1.5*45° 粗加工槽内外轮廓

8

T08

φ 3 高速刚立铣


1

9

T09

φ 3 硬质合金立
铣刀 审核

1

精加工槽内外轮廓

编制

批准

年 日

月 共 页





6)切削用量选择 该零件材料切削性能较好,铣削平面、台界面及轮廓时,留 0.5mm 精 加工余量;孔加工精趟余量留 0.2mm,精绞余量留 0.1mm.
5

选择主轴转速与进给速度时,先查切削用量手册,确定切削速度与每齿 进给量,然后按式(1——2)(1——4)计算主轴转速与进给速度(计算过 、 程从略) 。 7) 拟定数控铣削加工工序卡片 为更好地指导编程和加工操作,把该零件的加工顺序、所用刀具和切削用 量等参数编入下表所示的工序卡片中。 单位名称 ××× 产 品 名 称 或 代 零件名称 号 ××× ××× 夹具名称 使用设备 零件图号 2-1 ××× 车间

工序号 ×××

程序编号 ×××

工 步 号 1 2 3 4 5 6 7 8

工步内容

平 口 虎 钳 和 一 XK5025 数控中心 面两销自制夹 具 刀具 刀具规格 主轴转速 进 给 速 被 吃 备注 号 度 刀量

粗铣定位基 T01 准面 A 精铣定位基 T01 准面 A 粗铣上表面 T01 精铣上表面 T01

φ 63 φ 63 φ 63 φ 63 φ3 φ3 φ3 φ 14

90 90 90 90 300 300 1000 100

20 13 20 13 18 9

2 0.5 2 0.5 4 0.5

自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动

粗铣台阶面 T02 及其轮廓 精铣台阶面 T02 及其轮廓 钻所有孔的 T03 中心孔 T04 钻 φ 16 底孔 至 φ 14

20

自动

9

粗趟 φ 16 到

T05

500

80

1.5

自动

φ 15
10 半 精 趟 φ 16 T05 700 70 0.8 自动

6

到 φ 15.5 11 12 13 14 精趟 φ 16 孔 T05 90°倒角铣刀 800 300 600 600 60 40 25 40 0.1 2 0.2 自动 自动 自动 自动

2-M16 底 孔 T06 倒角 T07 绞φ 6 孔 一面两孔定 T08 位粗铣外轮 廓 精铣外轮廓 T08 × × 审 × 核

15 编 制

25 ×××

0.5

自动

×× 批准 ×

年 × 月 共 × 第× ×日 页 页

二、轴类零件加工工艺分析 1.锉刀手柄零件图如附图 2-2 所示。

2-2 2.工艺方案拟定过程 (1)首先要熟读图样,分折零件图可知手柄轮廓是由一个圆锥台、一个柱面 和三个圆弧连接曲面组成。 确定工件坐标原点并汁算出每个折点的坐标以及曲线 连接点的坐标,见零件图上所注。 (2)选择刀具, 主要是考虑刀具结构和尺寸能否与工件已加工部位发生干涉, 在切削中切削点一但偏离刀尖,就有可能发生过切。对尺寸较小的曲线轮廓可考 虑使用成形刀具。 手柄是由三段圆弧连接的非单一曲线轮廓, 用外圆车刀车削应考虑车刀主偏角和 副偏角的选择,主偏角的大小决定工件的形状,而副偏角的选择要考虑是否与已 加工表面轮廓发生干涉。经计算副偏角应大于 13.4?,故选用主偏角为 90?、副 偏角为 15?的外圆右偏刀和切断刀两种刀具。
7

(3)按选择的刀具划分工序,以外圆右偏刀为主加工刀具,应尽可能加工出可 以加工的所有部位,然后换切断刀车锥面和切断,并考虑切断刀的宽度。这样可 以减少换刀次数,压缩李行程时间。 (4) 还应考虑按粗、精加工划分工序,若采用整个轮廓循环程序,编程虽然 简单,但前几个循环中的空程太多,不利于发挥数控加工的高效率。故对右端 R8mm 球头先用车锥法粗车、再同中部 R30mm 凹弧处用循环程序粗车。粗加工切 除大部分余量后,再将其表面精车一遍,以保证加工精度和表面粗糙度的要求。 (5)合理选择切削用量,一般是在保证加工质量和刀具寿命的前提下,充分发 挥机床性能和刀具切削性能,使切削效率最高、加工成本最低。粗加工时,多选 用低的切削速度,较大的背吃刀量和进给量;精加工时,选用高的切削速度,较 小的进给量数控车床 3.编程和实训中的考虑 (1) 依据工艺考虑进行编程,编程就是给出工步中的每一次走刀命令。首先 确定工件的坐标原点(手柄右端中心点), 并计算出每个折折点的坐标以及曲线连 接点的坐标,见零件图上所注。正确给出每一工步的起刀点,即加工某个部位时 刀具的初始位置,见实例编程中的 N00040、N00110、N00210、 N00300 等程序。 起刀点的正确与否直接影响编程和被加工表面轮廓的形成。 (2)按粗、精加工和所选刀具划分工序编程,粗加工程序 N00040~N00200, 去除大部分加工余量; 精加工程序 N00210~N00280, 提高表面质量, T01 刀(外 由 圆右偏刀,副偏角 15?)完成;车锥面和切断程序 N00300~N00340,由 T02 刀(切 断刀,刀宽 4mm)完成。考虑切断刀的实际工作刀尖,编程时应考虑刀宽的影响, 见实例编程中的 N00300、N00320 等程序。 (3)在编程中不能直接使用 G00 程序使刀具直达工件表面, 刀具与工件表面在 零接触下也不允许使用 G00 程序移动,而应采用 G01 程序,见实例编程中的 N00140、N00220、N00270、N00310 等程序。这样可有效避免刀具与工件接触可 能产生的碰撞,避免造成刀具划伤工件表面或刀具磨损。 (4)准确对刀,数控编程是以刀尖点为参考沿零件轮廓的运动轨迹。实训加工 前首先通过正确对刀,使刀尖坐标与工件原点坐标重合。只有这样,才能保证刀 具按编程运行后获得正确的零件轮廓。 (5)输入编程模拟仿真,仿真看到的是模拟刀尖按编程刻划出的轮廓轨迹。而 在切削过程中切削刃对工件是否造成干涉,在仿真中很难反应出来。仿真轨迹正 确,最后加工出的工件轮廓不一定就完整,也就是说仿真可检验编程是否正确, 而不能把加工过程中的过切干涉现象全部反映出来。

第三部分: 第三部分:编制数控加工程序 一、编制洗削零件数控加工程序
8

如图 3-1 所示,本工序的加工内容为:用Φ10 麻花钻头钻 1#~#6 孔,设刀 号为 11,刀长补号 Hll;用Φ20 的键槽铣刀铣 7#~10#沉孔,设刀号为 15, 刀长补号 H31。

参考程序 O0010; N001 G92 X0 Y0 Z0; 在参考点设置工件坐标 N002 G90 G00 Z250.0Tll M00; 换上 T11 刀具 N003 G43 Z0 Hll; 初始位置,刀具长度偏置 N004 S300 M3; 主轴启动 N005 G99 G81 X400.0 Y-350.0; Z-153.0 R-97.0 F120; 定位,钻 1 孔 N006 Y-550.0; 定位,钻 2 孔,并返回到 R 点位置 N007 G98 Y-750.0 定位,钻 3 孔,并返回到初始位置 N008 G99 X1200.0; 定位,钻 4 孔,并返回到 R 点位置 N009 Y-550.0; 定位,钻 5 孔,并返回到 R 点位置 N010 G98 Y-350.0; 定位,钻 6 孔,并返回到初始位置 N011 G00 X0Y0M5; 返回参考点,主轴停止 N012 G49 Z250.0 T15 M00。 取消刀具长度偏置,换刀,T15 后启动 N013 G43 Z0 H15; 初始位置,刀具长度偏置
9

3-1 说明

N014 S500 M3; N015 G99 G82 X550.0 Y-450.0; Z-130.0 R-97.0 P300 F70; N016 G98 Y-650.0; N017 G99 X1050.0; N018 G98 Y-450.0; N019 G00 X0 Y0 M5; N020 G49 Z250.0 T31 M00; N021 G43 Z0 H31; N022 S1500 M3; N023 G85 G99 X800.0 Y-350.0; Z-153.0 R-47.0 F50; N024 G91Y-200.0 K2; N025 G28 X0 Y0M5; N026 G80 G49 Z0; N027M30;

主轴启动 定位,钻 7 孔,返回到 R 点位置 定位,钻 8 孔,返回到 R 点位置 定位,钻 9 孔,返回到 R 点位置 定位,钻 10 孔,返回到初始位置 返回参考点,主轴停止 取消刀具长度偏置,换刀 T31 后启动 初始位置,刀具长度偏置 主轴启动 定位,模 11 孔,返回到 R 点位置 镗 12,13 孔,返回到 R 点位置 返回参考点,主轴停止 取消刀具长度偏置 程序停止

二、编制倒角零件数控加工程序

如图 3-2

参考程序

说明

N10 G92 X70 Z10 N20 G00 X0 Z4 N30 G01 W-4 F100 N40 X26 C3 N50 Z-21

(设立坐标系,定义对刀点的位置) (到工件中心) (工进接触工件) (倒 3×45°的直角) (加工Φ26 外圆)
10

N60 G02 U30 W-15 R15 RL=3 (加工 R15 圆弧,并倒边长为 4 的直角) N70 G01 Z-70 N80 G00 U10 N90 X70 Z10 M30 (加工Φ56 外圆) (退刀,离开工件) (返回程序起点位置) (主轴停、主程序结束并复位)

11

第四部分; 第四部分; 绘制 CAD 零件图
一、平面钻孔零件图(占一页)

12

二、轴类零件图

13

三、洗削零件图

14

四、编制倒角零件图

15

【参考文献】 1. 《CAD 通用技术规范和 CAD 技术制图》 杨东拜 北京 中国标准出版社 2000 年8月 2. 《机械制图》 刘朝儒 北京 高等教育出版社 2001 年 8 月 3. 《机械制图》 李澄等 北京 高等教育出版社 2004 年 2 月 4. 《机械制图与 CAD》 陈伟珍 韦余苹 主编 ,华南理工大学出版社,2006 年 8 月 5. 《AutoCAD2006 与 AutoCADLT2006 从入门到精通》 美 George Omura 著,李晶 晶等译,电子工业出版社,2006 年 5 月

16


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