数控编程技术毕业论文泵盖的数控加工工艺编制与仿真.doc
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1、数控编程技术毕业论文-泵盖的数控加工工艺编制与仿真 摘 要 制造自动化技术是先进制造技术中的重要组成部分其核心技术是数控技术数控加工工艺分析与编程则是数控加工的核心合理的工艺是保证数控加工质量数控技术是综合应用计算机自动控制自动检测及精密机械等高技术的产物随着它们的发展而得到飞速发展数控技术极大地推动了计算机辅助制造柔性制造系统计算机集成制造系统虚拟制造系统和敏捷制造的发展将朝着高速化高精度化多功能化系统化与高可靠性等方向发展随着社会的不断发展和先进技术的提高在当今的制造业的各个企业中不仅仅只是需要生产出质量合格的零件而是对整个生产工艺提出了更高的要求以便提高加工效率生产出既经济又合格的零件以
2、谋求最大的利益本论文对泵盖进行了详细的工艺分析包括齿轮轴图工艺分析确定com工艺卡片通过实例进一步说明数控技术的特点以及在制造业中所起的作用关键词 数控技术 泵盖 加工工艺与编程 目 录第一章 数控加工技术的概述11 数控技术简介 12 数控加工技术的特点 13 数控技术的现状及发展趋势 14 数控技术发展策略 15 小 结 第二章 数控仿真技术 21 计算机仿真的概念及应用- 422 数控仿真技术的- 4 23 数控仿真技术的 32 数控加工工艺的基本特点 33 数控加工工艺的主要内容 34 计算机辅助设计制造CADCAM的介绍及应用 - 8第四章 泵盖的数控加工工艺编制与仿真41 泵盖简介
3、 42 零件图工艺分析 43 零件图工艺设计 com 编制加工工艺 com 确定装夹方案 com 确定加工顺序及走刀路线 com 切削用量选择 com 拟订数控加工工序卡片 44 泵盖仿真程序 45 小结 第五章 总结 51 总结 参考文献 致谢 11数控技术简介当今世界各国制造业广泛采用数控技术以提高制造能力和水平提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策总之大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高
4、综合国力和国家地位的重要途径数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品即所谓的数字化装备其技术范围覆盖很多领域1机械制造技术2信息处理加工传输技术3自动控制技术4伺服驱动技术5传感器技术6软件技术等现代数控机床是机电一体化的典型产品是新一代生产技术计算机集成制造系统等的技术集合现代数控机床的发展趋向是高速化高精度化高可靠性多功能复合化智能化和开放式结构主要发展动向是研制开发软硬件都具有开放式结构的智能化全功能通用数控装置作用和地位上的战略性技术上的综合性控制上的实时性软件上的领域性推广应用上的适应
5、性跟踪上的滞后性发展上的开放性数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化柔性化集成化生产的重要手段和标志数控技术及数控机床的广泛应用给机械制造业的产业结构产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化使制造业成为工业化的象征而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大他对国计民生的一些重要行业IT汽车轻工医疗等的发展起着越来越重要的作用因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看其主要研究热点有以下几个方面
6、高速高精加工技术及装备的新趋势效率质量是先进制造技术的主体高速高精加工技术可极大地提高效率提高产品的质量和档次缩短生产周期和提高市场竞争能力为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一国际生产工程学会CIRP将其确定为21世纪的中心研究方向之一在轿车工业领域年产30万辆的生产节拍是40秒辆而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一在航空和宇航工业领域其加工的零部件多为薄壁和薄筋刚度很差材料为铝或铝合金只有在高切削速度和切削力很小的情况下才能对这些筋壁进行加工近来采用大型整体铝合金坯料掏空的方法来制造机翼机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉螺钉和其他联结方式拼装使构件的强度刚度和
7、可靠性得到提高这些都对加工装备提出了高速高精和高柔性的要求智能化开放式网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统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如加工过程的自适应控制工艺参数自动生成为提高驱动性能及使用连接方便的智能化如前馈控制电机参数的自适应运算自动识别负载自动选定模型自整定等简化编程简化操作方面的智能化如智能化的自动编程智能化的人机界面等还有智能诊断智能监控方面的内容方便系统的诊断及维修等数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上面向机床厂家和最终用户通过改
8、变增加或剪裁结构对象数控功能形成系列化并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中快速实现不同品种不同档次的开放式数控系统形成具有鲜明个性的名牌产品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用系统的方法选择能够主导制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术配套技术作为研究开发的内容实现制造装备业的跨跃式发展在竞争前数控技术方面强调创新强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品3强调市场需求为导向即以数控终端产品为主以整机如量大面广的数控车床铣床高速高精高性能数控机床典型数字化机械重点行业关键设备等带动
9、数控产业的发展数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化使制造业成为工业化的象征而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大第二章 数控仿真技术从工程的角度来看仿真就是通过对系统模型的实验去研究一个已有的或设计中的系统分析复杂的动态对象仿真是一种有效的方法可以减少风险缩短设计和制造的周期并节约投资计算机仿真就是借助计算机利用系统模型对实际系统进行实验研究的过程它随着计算机技术的发展而迅速地发展在仿真中占有越来越重要的地位建模活动是通过对实际系统的观测或检测在忽略次要因素及不可检测变量的基础上用物理或数学的方法进行描述从而获得实际系统的简化近似模型这里的模型同实际系统的功能与参数之间应具有相
10、似性和对应性仿真模型是对系统的数学模型简化模型进行一定的算法处理使其成为合适的形式如将数值积分变为迭代运算模型之后成为能被计算机接受的可计算模型仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机上运行的过程仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响 计算机仿真技术的发展趋势主要表现在两个方面应用领域的扩大和仿真计算机的智能化计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域航空航天化工等方面继续发展而且扩大到社会经济生物等许多非工程领域此外并行处理人工智能知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展数控加工仿真利用计算机来
11、模拟实际的加工过程是验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的有力工具以减少工件的试切提高生产效率目前我国国产数控机床的市场占有率还很低数量50价值量30左右形成一定规模的生产企业不多功能部件的专业化生产及社会化配套能力不高大量功能部件依靠进口使得我国生产数控机床的成本增高特别是数控系统品种和功能少可靠性不高一直是我国数控机床生产中的薄弱环节严重影响了我国数控机床的市场信誉同时我国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训服务网络等支撑体系市场营销能力和经营管理水平也不高这些都极大的影响了我国数控机床产业化的发展数控机床加工零件是靠数控指令程序控制完成的为确保数控程序的正确性防止加工过程中干涉和碰撞
12、的发生在实际生产中常采用试切的方法进行检验但这种方法费工费料代价昂贵使生产成本上升增加了产品加工时间和生产周期后来又采用轨迹显示法即以划针或笔代替刀具以着色板或纸代替工件来仿真刀具运动轨迹的二维图形也可以显示二维半的加工轨迹有相当大的局限性对于工件的三维和多维加工也有用易切削的材料代替工件如石蜡木料改性树脂和塑料等来检验加工的切削轨迹但是试切要占用数控机床和加工现场为此人们一直在研究能逐步代替试切的计算机仿真方法并在试切环境的模型化仿真计算和图形显示等方面取得了重要的进展目前正向提高模型的精确度仿真计算实时化和改善图形显示的真实感等方向发展从试切环境的模型特点来看目前NC切削过程仿真分几何仿真
13、和力学仿真两个方面几何仿真不考虑切削参数切削力及其它物理因素的影响只仿真刀具工件几何体的运动以验证NC程序的正确性它可以减少或消除因程序错误而导致的机床损伤夹具破坏或刀具折断零件报废等问题同时可以减少从产品设计到制造的时间降低生产成本切削过程的力学仿真属于物理仿真范畴它通过仿真切削过程的动态力学特性来预测刀具破损刀具振动控制切削参数从而达到优化切削过程的目的 几何仿真技术的发展是随着几何建模技术的发展而发展的包括定性图形显示和定量干涉验证两方面目前常用的方法有直接实体造型法基于图像空间的方法和离散矢量求交法 直接实体造型法这种方法是指工件体与刀具运动所形成的包络体进行实体布尔差运算工件体的三维
14、模型随着切削过程被不断更新 基于图像空间的方法这种方法用图像空间的消隐算法来实现实体布尔运算离散矢量求交法这种方法将曲面按一定精度离散用这些离散点来表示该曲面以每个离散点的法为该点的矢量方向延长与工件的外表面相交通过仿真刀具的切削过程计算各个离散点沿法到刀具的距离第三章 数控编程技术 数控编程的主要内容包括分析零件图纸进行工艺处理确定工艺过程数学处理计算刀具中心运动轨迹获得刀位数据编制零件加工程序制备控制介质校核程序及首件试切数控编程是目前CADCAPPCAM系统中最能明显发挥效益的环节之一其在实现设计加工自动化提高加工精度和加工质量缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用在诸如航空工业汽车工业等
15、领域有着大量的应用由于生产实际的强烈需求国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究并取得了丰硕成果31 数控加工工艺无论是手工编程还是自动编程在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析拟订工艺方案选择合适的刀具确定切削用量在编程中对一些工艺问题如对刀点加工路线等也需要做一些处理因此数控编程的工艺处理是一项十分重要的工作32 数控加工工艺的基本特点 在普通机床上加工零件时是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序操作者按工艺卡上规定的程序加工零件而在数控机床上加工零件时要把被加工的全部工艺过程工艺参数和位移数据编制成程序并以数字信息的形式记录在控制介质如穿孔纸 带磁盘等上用它控制机床加工由此可见数控
16、机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同但数控加工的整个过程是自动进行的因而又有其特点 工序的内容复杂这是由于数控机床比普通机床价格贵若只加工简单工序在经济上不合算所以在数控机床上通常安排较复杂的工序甚至在普通机床上难以完成的工序 工步的安排更为详尽这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题如工序内工步的安排对刀点换刀点及加工路线的确定等问题在编制数控机床加工工艺时却不能忽略计算机辅助设计计算机辅助制造简称CADCAM该技术是以计算机数控技术计算机图形技术计算机数据分析技术及计算机网络技术为基础发展起来的是计算机在工程应用中最有影响的技术之一推动了几乎一切领域的设计革命在机械行业的应用
17、中尤以模具制造业的应用成果最为突出CADCAM技术的引入不仅提高了产品质量缩短了新产品的开发周期也为工厂实现由产品设计生产到管理的一体化无图纸化奠定了基础CADCAM系统中输出的零件程序可以直接送入CNC机床的控制计算机中 CADCAM系统用于设计和制造全过程它们包括制定产品规格方案设计最后设计绘图制造和检验在该过程的每一阶段数据都可以进行增加修改调用并分布于计算机和终端的网络中这就减少了单独数据库提供的人为误差大大缩短了从产品基本设想的形成到最后实际产品的制造所需的时间 AutoCAD技术一直处于不断发展与探索之中应用技术起到了提高企业设计效率优化设计方案减轻技术人员的劳动强度缩短设计周期加
18、强设计标准化等作用越来越多的人认识到是一种巨大的生产力特别是它的开放性结构优越性使技术必将广泛地应用于机械电子航天化工建筑测量与勘察等行业使设计与生产向数字化和无纸化方向发展 泵的主要特点是结构紧凑体积小重量轻造价低齿轮泵适合于输送黏稠液体因为泵体绝不可能无间隙配合而外啮合齿轮泵高压腔的压力油向低压腔泄露泵的端面泄露有三种途径1通过齿轮啮合处的间隙2泵体内表面与齿顶圆间的径向间隙3通过齿轮两端面与两端盖间的端面轴向间隙其中端面轴向间隙的泄露量最大所以应提高加工精度来减小端面轴向间隙来提高效率42 零件图工艺分析本设计课题为泵盖的加工工艺编制与加工仿真 分析零件的形状结构及尺寸特点检查零件的加工
19、要求泵盖零件图如4-1所示图4-1泵盖零件图43 零件图工艺设计com 编制加工工艺1毛坯的选择毛坯为铸造件2铣外形12铣刀铣28圆台至尺寸3铣286-34圆锥台至尺寸4铣底台至尺寸5用14钻头钻15孔6用12铣刀铣19孔至1857用12铣刀铣15孔至1458精镗19和15孔至尺寸9用6钻头钻7通孔10用5铣刀铣7孔至6511 用5铣刀铣12孔至11512 精镗7和12孔至尺寸13去毛刺清洗检验入库com 确定装夹方案由于本零件为批量活为了提升加工效率保证加工质量所以有固定工装com 确定加工顺序及进给路线 按照先粗后精先近后远的原则确定加工顺序尽量减少用刀数量 1先用50的面铣刀com 切削
20、用量选择一般铣削的精加工余量为02-05mm1背吃刀量的选择 2主轴转速的选择进给速度的选择综合前面分析的各项内容并将其填入表所示的数控加工工艺卡片此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件主要内容包括工步顺序工步内容各工步所用的刀具及切削用量等单位名称淄博职业学院产品名称或代号零件名称零件图号加工中心铣削工艺分析泵盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间自制工装加工中心加工中心车间工序号工步内容刀具号刀 具 规 格主轴转速 rmin进给速度 min背吃刀量备注1铣刀T011280050012钻头T02145008053精镗刀T0314560060024精镗刀T04
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