3234 盤形零件數(shù)控編程方法研究

3234 盤形零件數(shù)控編程方法研究,零件,數(shù)控,編程,方法,法子,研究,鉆研 畢業(yè)設計(論文) 外文資料翻譯系 （部）： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： B00203 班 姓 名： 徐樂 學 號： B07020323 外文出處： Computers in Industry 21 附 件： 1. 原文； 2. 譯文 2011 年 03 月1數(shù)控車床模擬器的數(shù)控編程與操作培訓Daoh-Tian Zhang and Jen-Gwo Chen他們是在美國 Houston（TX 77204-4812）大學，于 1992 年 6 月 10 日獲得并于 1992 年 7 月 15 日授予的機械工程師。這項研究的目的是開發(fā)一個模擬器，目的是為數(shù)控車床的模擬操作與編程技術的培訓。數(shù)控車床包含五個基本的模塊：操作選擇模塊，零件的程序開發(fā)模塊，機械設置模塊， ——模擬動畫與設計考慮模塊。操作選擇模塊由一個基礎規(guī)則性的專業(yè)性系統(tǒng)來支持工作器械和機械操作部分，零件程序開發(fā)模塊，包含一個程序編輯器和程序編輯設計方案。機械設置模塊允許用戶在操作之前進行機械設置。仿真動畫模塊包含一個語法檢查器 i、一個疑難解答操作和一個模擬動畫子系統(tǒng)。該語法檢查器是專門為驗證程序而設置的。運行故障診斷系統(tǒng)包含一個基礎性的專業(yè)系統(tǒng)在模擬仿真中可能引起的一些最常見的問題進行診斷分析。在屏幕上會顯示一個模擬動畫，其中的動態(tài)圖案會為數(shù)控車床的操作提供準確的信息。影響機械操作運行的十大因素都會被用來驗證驗證系統(tǒng)的準確性。結果顯示：數(shù)控仿真系統(tǒng)相當于是真正的數(shù)控車床在進行加工。評價系統(tǒng)顯示表明模擬數(shù)控車床可以作為一種工具來幫助同學們來學習編程部分。1. 簡介數(shù)控操作技術是制造業(yè)中最重要的技術之一。1991 年美國的工業(yè)展望顯示將來對數(shù)控機床采用率與總份額會以絕對的速度增長[1]。數(shù)控機床的快速增長意味著人力資源的需求發(fā)生變化[2]。1990 年美國職業(yè)預測和訓練數(shù)據(jù)表明，部分程序員的需求將在未來十年增加顯著[3,4]。這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)強調了數(shù)控培訓的重要性。機床實驗室是一個重要的數(shù)控培訓工具。然而，數(shù)控設備，材料，操作和維護費用昂貴[5] 。它也需要大量的空間來安裝數(shù)控機床，因此允許學生有動手做實驗的經(jīng)驗是相當困難的。在設備簡陋的實驗室培訓會使學生無法理解所要表達的意圖而且也無法實施完整的細則方面的問題。因此要想取得長足的進展完善數(shù)控實驗室面臨著巨大的需要和挑戰(zhàn)。當這樣一個實驗室無法使用時，模擬可能是一種有效的替代方式[6]。集上所述就是本次研究的動機。但是，基于PC 的仿真軟件用于數(shù)控訓練是有限的[7]大多數(shù)現(xiàn)有的數(shù)控軟件的模擬扮演著2刀具在加工過程中的軌跡。盡管這些軟件非常強大在道具的路徑生成和驗證中他們只能模擬軸運動而無法模擬數(shù)控車床的運動，這是一個學習機械重要部分。大多數(shù)現(xiàn)有的數(shù)控編程模擬器旨在模擬加工中心如：銑床、鉆床[9]。雖然數(shù)控車床是機械工具(表 1)中運用最高的但是目前還沒有一種系統(tǒng)對數(shù)控模擬車床進行設計的[10] 。因此開發(fā)一個電腦模擬系統(tǒng)對數(shù)控車床進行模擬是數(shù)控教育中非常重要的舉止。1. 系統(tǒng)開發(fā) 為了模擬數(shù)控車床我們通過研究組成部分之間相互作用的車床行為尋求重復演示車床的行為。我們需要產(chǎn)生對應數(shù)控編程部分的人工操作車床[11]。由系統(tǒng)生成的動畫必須能夠與很少或者根本沒有經(jīng)過技術培訓的人交流溝通[12]。一般來說，一個數(shù)控操作系統(tǒng)包含以下三個基本組成部分：（1）零件程序 （2） 機器控制單元（MCU ） （3）機器工具或其他控制進程。因此編程模塊，機器控制單元模塊和機器工具模塊的設計綜合反映了這三個基本組成部分并具備了如下功能：——用戶可以再屏幕上查看工件，工具和機器的加工過程?！獙嚧策\動方面的模擬，包括所有移動軸，刀具動畫，主軸旋轉方向和速度的變化及夾緊情況?！獙Φ毒吆凸ぜ叽绲臏蚀_顯示是檢查碰撞的關鍵?！獙τ诠ぞ呒爸鬏S單元以及其他車床部分之間發(fā)生的沖突都可以進行演示。弗拉韋爾和金凱德[13]發(fā)現(xiàn)一旦發(fā)現(xiàn)在機器設置和運行期間出現(xiàn)許多錯誤表明免費的程序并不一定是無錯的。因此操作選擇模塊與電路設計的模塊開發(fā)集中到數(shù)控車床仿真中可以提供給機械操作培訓中更多的功能。32.1 編程模塊編程部分對機器工具每一步應該怎么做作了詳細的定義。從理論上說，事件在數(shù)控車床編程中是無限的。實際上，這取決于一臺電腦的可用存儲空間。一般來說，有三個基本編程格式方案：可變塊格式，標簽序列格式，字地址格式。變量塊和標簽連續(xù)的格式已過時，它們不關于實施新新的數(shù)控機床[14]。因此，在 ANSI /環(huán)境影響評估的 RS - 274 - D 字地址格式是適應在數(shù)控車床。由于英文字母標識相應的字，詞不必被安排在任何需要的特定塊。字地址支持數(shù)控車床和它的功能作用如下：C Z 軸的旋轉F 速度進給指令G 準備功能指令M 輔助功能指令N 加工序列號O 程序代碼S 主軸速度指令T 刀具代號U X 軸相對增量V Y 軸相對增量W Z 軸相對增量X X 軸絕對增量Y Y 軸絕對增量Z Z 軸絕對增量4以下為準備功能指令（G）代碼，說明在數(shù)控車床執(zhí)行的一個具體運作模式：G00 快速點定位G01 直線插補G04 暫停G98 每分鐘進給G99 每轉進給以下為輔助功能指令 M 代碼：M00 程序停止M03 主軸正轉M04 主軸反轉M05 主軸停止M08 1 號切削液開M09 切削液關M10 夾緊M11 松開1.2 機器控制單元模塊該模塊模擬了一個真正單片機大部分控制功能和軟件要求，在現(xiàn)有的 MCU基礎上 MCU 模塊的詳細規(guī)格設計如下：——控制軸：兩個（X 和 Z）?！ぷ餍谐蹋篨 軸 27 厘米和 31 厘米減去工件在 Z 上的長度?！€性單位：英寸和毫米（mm）。——定位：增量的和絕對的?！斎敕直媛剩?..3937 英寸或 1 毫米?！敵鲮`敏度：0.0393 英寸或 1 毫米?！删幊痰淖畲蟪叽纾骸?2.20 英寸或±310 毫米?！焖僖苿樱?400 mmpm，沒有線性插值——進給率行程：810 mmpm，線性插值?！M給率范圍：1 至 6000 mmpm，增量 1 mmpm。——主軸轉速：從 1 到 6000rpm(每分鐘轉)——參考點：1 和 2 號工具 X240 到 X270，第 3 號工具 Y240 到 Y270?！聊簧系拿恳粋€點（像素），相當于 1 毫米或 0.03937 英寸。51.3 機床模型構建一個坐標系統(tǒng)使用戶設計切削刀具相對于工件的相對運動位置。在數(shù)控車床中工具相對于旋轉工件的運動定義在兩軸上，模擬圖形車床構造坐標上代表車床并模擬器運動方式。一臺真正的機床有許多基礎的部分組成，圖形車床由許多獨立的顏色圖標代表他們。所有的圖形組件都會顯示在顯示屏幕上。每一個組件都代表了一個二維圖，實際上類似于組件的主視圖。切削工具和旋轉工件也類似于他們的主視圖。這些數(shù)字圖標模擬的就是現(xiàn)實中的車床。主要部件的規(guī)格開發(fā)系統(tǒng)有；——科萊尺寸：直徑 7 厘米?！獖A緊尺寸：厚度 1.5 厘米。——工具塊規(guī)格：寬 2 厘米，高度 2 厘米，長 8 厘米?！ぞ叱钟谐叽纾簩?1 厘米，高度 1 厘米，長度 9.6 厘米?！ぜ叽绶秶喊霃?0—3.2 厘米，長度 0—30 厘米?！毒叱叽纾? 號刀具寬 0.3 厘米，2 號刀具寬 0.6 厘米和 0.2 厘米（刀尖半徑），3 號刀具直徑 0.4 厘米，長 3 厘米。——刀具數(shù)：3（1 號刀具為切削刀具，2 號刀具為整理面和粗加工刀具，3 號刀具是銑削和鉆孔刀具）刀具的更換時可以進行編程的 1 號刀具、2 號刀具、3 號刀具分別用 T01、T02、T11 代替?！毒咂茫? 號刀具 X 軸 1—159mm、200mm 減去工件在 Z 軸上的長度，2號刀具 X 軸 163 毫米、198 毫米減去工件在 Z 軸末端的長度或者 X 軸168mm、198 減去工件在 Z 右邊的長度，3 號刀具 158 減去工件在 X 軸的工件半徑并且 207 減去工件在 Z 軸的長度。2.4 選擇操作模塊選擇操作模塊有兩個基本的部分，工作裝置的選擇與機械加工工藝的選擇因此專業(yè)系統(tǒng)知識庫組織了兩個不同的系統(tǒng)知識庫一個用于基本要素，這種組織是使系統(tǒng)更容易維護，落后的推理鏈模式被選擇為分類問題當中之一。這些結果和結論是從哪些以先驗和確定適當?shù)膯栴}之一。此模塊的知識基于基本的規(guī)則系統(tǒng)，這是最流行和最直接的方法。這些大多數(shù)的知識模塊來源于公共領域比如說書籍和期刊[7,14-18]。目前，該操作選擇在數(shù)控車床模塊有 90 個規(guī)則（如有 25 個選擇工作夾緊裝置有 65 個規(guī)則用于機6械加工工藝）。一個加工生產(chǎn)的規(guī)則示例操作系統(tǒng)如果原料使用的市棒料并且這種棒料在以前沒有出現(xiàn)，這種棒料用卡盤卡住然后進行加工。2.5 仿真模塊這個仿真模塊提供了三個主要的功能：語法檢查，操作，故障排除及模擬動畫每個模塊可描述如下：2.5.1 語法檢查檢查設備的格式，字地址數(shù)控程序格式的閱讀能力，它檢查用戶的程序格式、語法功能并進行嵌入式的規(guī)則進行生產(chǎn)操作，通過仿真過程然后它會提示每一個格式、語法、和操作的錯誤。例如下面的序列號 11 被設計為選擇工具、3 設置為 Z 軸的工具的偏移。N11 T03 G00 Z400 M10 ＄2000這些的規(guī)則將被解除如有兩個代碼中的錯誤信息在屏幕上顯示。第 14 條 如果刀具補償已被設定，并且 Z 代碼明確指定 310mm 大于等于工件長度，然后就會顯示以下錯誤信息：請將你的 Z 代碼更改為 310mm 減去工件的長度。第 19 條 如果主軸旋轉速度已經(jīng)設定，并且 M03 和 M04 還沒有詳細規(guī)定，然后就會顯示以下錯誤信息：你忘了設置主軸旋轉方向！請明確指定 M03 順時針M04 逆時針。2.5.2 操作故障排除幾種常見的問題（例如：機床故障、機床作響、刀具問題、刀具設置情況）出現(xiàn)的各種加工過程中（例如：車削、銑、鉆等）在數(shù)控機床上進行的模擬 。用戶可以選擇要模擬的機械操作，仿真動畫將被出現(xiàn)在屏幕上的錯誤信息而打斷。然后用戶通過訪問故障排除知識庫來診斷出現(xiàn)的問題。然后經(jīng)過幾個回答及原因和補救方法的提供，目前故障排除有 300 條規(guī)則（例如：105 條總規(guī)則驚醒故障排除、110 條規(guī)則銑床故障排除、和 75 條鉆孔故障排除）。其中一個生產(chǎn)加工中的故障排除如下：如果發(fā)生顫抖就會是加工喪失了精度，如果沒有足夠的潤滑劑或徑向尺寸過大[比照= 80％]、刀具太鈍[比照= 70％]、晶片包裝[比照= 50％]、使用不正確的工具[比照= 30％]、進給量太多[比照= 10％]、速度太低[比照= 10％]就會使表面光潔度不夠[比照=80%]，比照表示確定性的因素。72.5.3 模擬動畫顯示這個函數(shù)接受程序開發(fā)模塊和查看二維彩色圖形模塊的輸出信號所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這個動畫會發(fā)生特別的模擬動畫與相應的程序部分相符合。這個動畫可以使用戶直接看到在車床上將要的發(fā)生的運行。切削運動和操作條件都會顯示在屏幕上。這個模擬可以使用戶驗證編程部分和了解機床的操作過程。動畫顯示的一個模擬示例如下：圖 1(Fig1)2.6 考慮設計模塊一般的操作設計聯(lián)系車床中提供的機械操作教會使用者如何避免不必要的問題和改善操作性能。操作部分的設計準則如下[16]：(a)設計應使工件固定并相對容易夾緊。薄細的工件難以承受大的加緊和切削力。(b)尺寸精度和表面光潔度應盡可能的范圍廣以使功能作用正常進行。(c)尖角和棱角在零件的主要尺寸部分應盡可能避免。(d)需要加工的尺寸應盡可能靠近最終尺寸以降低生產(chǎn)周期。(e)設計要使刀具加工中的穿越不受到阻撓。(f)設計應以市場上的刀具和刀片為標準。(g)材料選擇應盡可能增加其可加工工藝性。2.7系統(tǒng)配置圖 2 顯示了系統(tǒng)配置的數(shù)控車床。數(shù)控車床的開發(fā)利用了兩個軟件 EXSVS和 C8選擇操作模塊與故障處理模塊在ＥＸＶＳ環(huán)境下開發(fā)而其他四個模塊在Ｃ環(huán)境下開發(fā)。在主菜單（圖 3）使用者有六大選項：操作選擇、程序開發(fā)、機械設置、仿真模擬、考慮設計模塊等。用戶可以選擇他們當中的一個子系統(tǒng)進行訪問，當用戶選擇操作選擇模塊就會有三種選擇出現(xiàn)。然后用戶就可以讀取每一個專業(yè)子系統(tǒng)的說明與規(guī)則進行編輯。如果用戶選擇的市程序開發(fā)模塊，當零件圖完成后就可以進行編輯和修改。所有的零件圖都必須包含主視圖和側視圖，類似真正的操作車床，用戶通過選擇機械設置模型必須在程序設置之前對機械進行設置，用戶可以決定工件的尺寸。3. 系統(tǒng)的驗證和確認3.1 系統(tǒng)驗證重點檢查是否已經(jīng)正確實施，驗證計算機是否實現(xiàn)了仿真模型的技術。仿真圖形是所有輸出語言中最新的一種，動畫基本實現(xiàn)了可視化等效跟蹤。通過動畫我們可以正確的處理數(shù)控操作中的車床模型與 MCU 模型[19]。這個結果是非常令人滿意的。3.2 系統(tǒng)確認系統(tǒng)確認是對真正系統(tǒng)和模型動作的肯定。因此十個不同的序號在數(shù)控中代表不同的運行方式，并和真正的數(shù)控加工車床進行比較，SpectroLIGHT 二車床系統(tǒng)加工工序如下：9（1） 切槽和切斷（2） 換面（3） 銑削和鉆孔（4） 外圓車削（5） 粗車和切槽（6） 側面車削（7） 倒角車削（8） 換面、粗加工、精加工和切斷（9） 換面、粗加工、精加工、銑槽、鉆孔、切斷（10）換面、粗加工、精加工、倒角車削這個結果表明其性能同等于真正的數(shù)控車床。3.3 系統(tǒng)性能評價該實驗的目的是對數(shù)控車床作為學習訓練工具的效率進行評估。正如圖 4二十個沒有任何編程經(jīng)驗的初中學生接受四個小時的編程知識的演講，所有的學生都掌握了編程包括數(shù)控機床的結構部件，數(shù)控的程序以及數(shù)控語言。一部分編程在課堂中作為實例，將同學們隨機分為兩組經(jīng)過對他們兩個小時的學習和了解的八個部分的知識（如:工具設置、普通車削、以提高他們的編程技巧、換面原則和鉆孔等）然后設計兩個加工方案：方案 1：粗加工、精加工、切槽、切斷方案 2：粗加工、精加工、切槽、銑削、切斷10要求采取類似的上課隨堂筆記的類似程序進行編程以提高他們編程的技能。將他們的表現(xiàn)進行分級比較兩個組的正確率為實驗組 50%，對照組為 0%。對照組被要求重復使用了兩個小時的數(shù)控車床實驗，他們的表現(xiàn)與以前相比提高了 50%。大部分同學抱怨說學習數(shù)控車床和編程的時間太短。在解決了他們的抱怨之后，知道他們熟悉了數(shù)控車床與編程后來的訓練中兩組提高到了 90%。弗拉韋爾和金凱發(fā)現(xiàn)，數(shù)控零件程序錯誤出現(xiàn)的最大百分比是尺寸誤差和編程技術錯誤[13]。在分析了學生發(fā)生的錯誤后，我們發(fā)現(xiàn)大部分錯誤在確定編程技術和確定加工工序。這就突出表明了這一部分知識在將來發(fā)展中的重要性，當然延長數(shù)控編程學習時間和講座時間是改善設計的當務之急，讓他們知道數(shù)控車床是有效的工具。3.4 用戶界面的評價在用戶界面評價中有二十個系統(tǒng)性能需要進行評價，其中十四個是人為因素，每個主題在熟悉系統(tǒng)性能后參與系統(tǒng)性能評價。在系統(tǒng)評價后每個用戶要求填寫一張有關系統(tǒng)性能的印象問卷表（例如，問題一，二，三，四，五，六11及 7），加工過程（如問題 8），系統(tǒng)消息（例如，問題 9，10 和 11），顯示格式（如第 12 題）和用戶友好關系（例如，第 13 個問題），通過四個選項的比例規(guī)模（4 - 強烈同意，3 - 同意，2 - 不同意，1 - 強烈不同意）。調查結果（表 2）顯示，大部分主體積極接受用戶界面設計，并考慮系統(tǒng)易于使用。大多數(shù)關于調查問題 2，9 不滿，10 歸因于一個事實，即了解顯示出來的模擬速度太快，這項建議通過按動畫顯示“暫停”鍵提供了一個功能“凍結”。 然后通過輸入任何鍵動畫可以被重新激活。4 結論對于一個數(shù)控車床需要仿真軟件是顯而易見的，數(shù)控車床的發(fā)展?jié)M足了這種需求，在加工中使用數(shù)控車床是非常有效益的：——允許用戶在“現(xiàn)實生活中”對機床操作進行訓練——除去對機床復雜的恐懼心理——脫離機床研究數(shù)控加工工藝——避免實際環(huán)境中的碰撞造成的浪費——減少培訓費用——更容易更便宜的糾正數(shù)控編程的錯誤——節(jié)省了機床生產(chǎn)的寶貴時間在數(shù)控機床未來的發(fā)展中，一些提高其性能的建議如下：——整合與其它數(shù)控機床工具（例如：銑床，鉆床）來模擬綜合加工中心。; ——加強對不同機械診斷問題的更深入廣泛的研究?！隙嗝襟w系統(tǒng)演示各種加工操作?！脩敉瓿衫L圖后，整合發(fā)生器自動生成程序?！?APT 模型來支持設計與計算機輔助編程系統(tǒng)。12西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計(論文)開題報告題 目盤形零件數(shù)控編程方法研究系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 B07020323 姓 名 徐 樂 學 號 B07020323 導 師 白 瑀 2010 年 11 月 20 日西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告11.畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況）1.1 題目背景：CAD/CAM 技術是先進制造技術的重要組成成分, CAD／CAM 技術已成為工程設計的最有力的技術手段，應用范圍迅速擴大，并已形成完整的高技術產(chǎn)業(yè)。它的發(fā)展和應用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計、制造內容和工作方式等都發(fā)生了根本性的變化。CAD/CAM技術已成為衡量一個國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一 [1]。盤形零件是一種典型的復雜外形零件，往往具有回轉的外形表面和內孔。研究盤形零件的數(shù)控編程方法對實際生產(chǎn)有指導意義。數(shù)控技術是制造自動化的基礎，是現(xiàn)在制造裝備的靈魂與核心，是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關系到國家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國家綜合國力水平，其水平高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志[2]。 1.2 研究意義：數(shù)控機床以其優(yōu)異的性能和精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，并開創(chuàng)了機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河，由此數(shù)控技術也成為先進制造技術中的一項核心技術，且通過持續(xù)的研究，深化信息技術的應用促進其更大地發(fā)揮潛力和進一步提升其性能。它將涉及生產(chǎn)管理與調度、工夾刀具管理、技藝優(yōu)化數(shù)據(jù)庫、以及現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡通訊環(huán)境等技術，從而形成了更先進的和更全面的信息化數(shù)字控制技術，數(shù)控加工技術是先進制造技術的基礎與核心，數(shù)控機床是國家戰(zhàn)略性裝備，數(shù)控機床的普及將使現(xiàn)代化制造技術產(chǎn)生巨大變革，為此必須重視與發(fā)展數(shù)控加工技術與裝備 [3]。1.3 國內外相關研究情況：目前國外數(shù)控系統(tǒng)技術發(fā)展的總體趨勢如下 [4]：a.新一代的數(shù)控系統(tǒng)向 PC 化和開放式體系結構方向發(fā)展。b.驅動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展。c.增強通信功能向網(wǎng)絡化發(fā)展。d.數(shù)字系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。盤型零件是機械加工中常見的典型零件之一，它的應用范圍很廣。通過對盤型零件的數(shù)控編程研究可以基本掌握數(shù)控加工工藝的基礎知識，盤型零件加工編制的過程、編程語言和典型零件加工程序的一般編寫方法。數(shù)控加工編程功能模塊功能包括圖形幾何造型、刀具軌跡設計、刀具軌跡編輯、加工仿真……等 [13]。仿真系統(tǒng)具備對數(shù)控機床操作全過程和加工運行環(huán)境仿真的功能，通過仿真軟件的模擬可以明確的分析出加工方案的錯誤和不足之處以避免在實際生產(chǎn)中由于錯誤方案導致成本的提高和材料的浪費 [5]。2.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 以下是盤型端蓋零件的毛坯圖和零件圖 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告4毛坯零件為鑄鐵件、大批量生產(chǎn)、材料為 HT150[6]、尺寸如圖 2.1成形零件尺寸和技術要求如圖 2圖 2.1 毛坯圖 圖 2.2 零件圖2.2 端蓋零件主要研究內容2.2.1 端蓋零件結構分析 端蓋帶有回轉面和內孔，外部有環(huán)形結構、圓弧和倒角。2.2.2 制定盤形零件工藝路線 [7] (a 方案：1、粗車 A 端面 2、以 A 為基準粗鏜內孔 E 3、以端面 A 為基準粗車D 端面 4、車倒角 R2 5、以 E 為基準粗車外圓 B 與 C 6、以 D 為基準粗銑 F 的內槽 7、去毛刺(b 方案：1、粗鏜內孔 E 保證回轉精度 2、以內孔 E 為基準粗車端面 A 3、以內孔 E 為基準粗車端面 D 4、車倒角 R2 5、以內孔為基準粗粗車外圓面B、C 6、粗銑 F 的內槽 7、去毛刺(c 方案：1、粗車外圓 B 2、粗車外圓 C 3、粗鏜內孔 E 4、粗車端面 A 5、粗車端面 D 6、銑內槽 F 7、倒圓角 8、去毛刺2.2.3 針對盤形零件粗、精加工制定加工方案 [8] 此零件從毛坯的首次加工均為粗加工，精加工通過數(shù)控機床實現(xiàn)。其中粗加工的毛坯余量在 2mm 左右，精加工的余量為 1mm 左右。由于盤型零件要求回轉，所以對圓孔的回轉的精度要求較高。而且圓孔加工也是對外回轉面的精度保存的基礎，因此內孔是整個機械加工的關鍵 [14]。西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告52.2.4 針對盤蓋零件數(shù)控編程 [9]此端蓋零件采用車、銑、鏜三把刀進行精加工，以軸線同左端面 D 的交點作為編程坐標系原點，進行編程。2.2.5 夾具初步制定方案初步采用加工方案 c 所采用夾具類型如下 [10]：表 2.1 加工方案 c工序號 工序內容 設備1 車端面 D 三爪定心卡盤 車床2 銑端面 A 半圓孔定位座 銑床銑內槽 F 半圓孔定位座 銑床3 鏜內孔 E 三爪定心卡盤 鏜床4 粗車外圓 C 斜楔 滑塊夾緊機構 車床粗車外圓 B 斜楔 滑塊夾緊機構 車床 粗車直徑 90 外圓斜楔 滑塊夾緊機構 車床粗車倒角 C2 斜楔 滑塊夾緊機構 車床粗車圓弧 R5 斜楔 滑塊夾緊機構 車床5 去毛刺 鉗工臺1、偏心輪 2、V 形架 3、工件 4、V 形架 5、對到塊 6、夾具體 7、定位鍵圖 2.3 銑內槽 F 夾具 3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告63.1 本課題研究重點：端蓋零件的工藝路線與加工方案的制定，以及加工余量的安排。數(shù)控編程的內容與步驟，數(shù)控機床的坐標系和運動方向，加工方法的選擇，工序與工步的劃分 [11]。3.2 本課題研究難點：數(shù)控加工的工藝設計、工序劃分、零件的裝夾方法、對刀點與換刀點的確定、切削參數(shù)的選擇 [15][16]。怎樣使端蓋零件在機械加工中占有準確的定位于夾緊，在數(shù)控加工過程中怎樣實現(xiàn)刀具的補償命令、插補命令、和走刀方式，運用正確的數(shù)控指令代碼完成零件所需的精度和尺寸方面的要求 [12]。3.3 本課題前期已開展工作：通過對盤型零件的結構分析和相關文獻的查閱明確零件基本機構、基本尺寸、相關基礎知識、加工的初步方案與加工余量。4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）第 1 周－第 3 周：查閱資料，完成基礎知識的積累和開題報告。 第 4 周－第 7 周：典型盤形零件結構分析。 第 7 周－第 10 周：制定盤形零件工藝路線、加工方案。 第 11 周－第 14 周：針對盤形零件數(shù)控編程 第 15 周－第 16 周：完成畢業(yè)論文5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）指導教師： 年 月 日 西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告4參考文獻[1] 梅黎錦; CAD/CAM 技術在我國的發(fā)展和應用現(xiàn)狀[J]. 機械工程師 2009 年03 期 75-76[2] 崔貴波;吳伏家; 現(xiàn)代數(shù)控技術的發(fā)展動態(tài)[J]. 機械管理開發(fā) 2008年 04 期 3-4.[3] 王振林;數(shù)控加工技術是應用與發(fā)展現(xiàn)代制造技術的基礎[J]. 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新 2001 年 05 期 30-32.[4] 吳忠勛; 數(shù)控技術和裝備發(fā)展趨勢及策略[J]. 中國高新技術企業(yè) 2010 年28 期 28.[5] 廉良沖;周莉; 仿真軟件與數(shù)控教學的結合應用[J]. 機床與液壓 2010 年04 期 38.[6] 韓興國;王斌武; 崔立秀; 高職高?！稒C械制造工藝基礎》課程教學方法的探討[J]. 科技信息 2009 年 05 期 317.[7] 張彥如; 《機械制造工藝學》課程教學改革的探討[J]. 機械職業(yè)教育 2009年 01 期 27.[8] 于英華;張興元; 機械制造技術基礎課程設計改革與實踐[J]. 實驗科學與技術 2009 年 02 期 036.6 所在系審查意見：系主管領導： 年 月 日西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告4[9] 潘建新;周小紅; 典型零件數(shù)控加工工藝分析[J]. 機電工程技術 2010 年08 期 48.[10] 王凡;銑床夾具綜合利用方法的探討[J]. 農機使用與維修 2010 年 05 期71.[11] 王尚銀; 孫睿霞; 數(shù)控編程技術中提高尺寸精度的研究[J]. 科協(xié)論壇(下半月) 2010 年 09 期 20.[12] 李冬梅;數(shù)控技術在機械制造中的應用與發(fā)展[J]. 中國科技信息 2006 年10 期 67.[13] Thakar, Girish (Indian Inst of Technology, Kanpur, India); Shanker, Kripa; Jain, V.K. Integrated process planning and NC part programming system for rotational components. Computers in Industry, v 21, n 3, p 341-357, Apr 1993[14] Qiu, Zurong (State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments, Tianjin University, Tianjin 300072, China); Shi, Zhaoyao; Li, Yan Research on the development of measurement technology mechanical manufacture.Jixie Gongcheng Xuebao/Journal of Mechanical Engineering, v 46, n 14, p 1-11, July 20, 2010 [15] Wang, Zhe (Harbin Inst of Technology, Harbin, China); Wang, Zhixing; Zhong, Shisheng Development on the simulation system of NC machining process based on parallel machine tool . Jisuanji Jicheng Zhizao Xitong/Computer Integrated Manufacturing Systems, CIMS, v 6, n 4, p 23-26, Aug 2000 [16] Daoh-Tian zhang and Jen-Gwo chen an NC lathe simulator for part programming and machine operation training ,The university of Houstion,Tx 77204-4812,USA.西安工業(yè)大學北方信息工程學院畢業(yè)設計（論文）中期報告題目： 盤形零件數(shù)控編程方法研究系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化班 級 B00203 班 姓 名 徐樂 學 號 B07020323 導 師 白瑀 2011 年 3 月 14 日1. 設計（論文）進展狀況1.1 編制端蓋加工工藝卡片根據(jù)盤形零件的結構特點、尺寸大小、加工精度和表面質量要求，此盤型零件的加工方法主要為車削、銑削、鏜削加工，其中車削主要是以外輪廓和左端面為主，右端面面和內槽以銑削加工為主，鏜削加工的是內孔，詳細情況見機械加工工序卡片和工藝過程卡片，機床分為普通的機械加工機床和 FANUC 等數(shù)控加工機床。選擇的機床夾具分為三類：1、三爪自定心卡盤 2、半圓孔定位座 3、斜楔滑塊機構機構。 （詳細請見工藝卡片）1.2 外文翻譯對數(shù)控車床模擬器的數(shù)控編程與操作培訓的外文資料進行翻譯，從而對國外的仿真模擬器有了部分的了解。 （詳細請見外文翻譯資料）1.3 數(shù)控編程確定數(shù)控加工機床選用日本的 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)，其中刀具的選擇與加工順序的擬定如下：圖 1.1 數(shù)控加工坐標系 a 圖 b 圖 c 圖1.3.1 零件圖分析該零件是粗加工后的基礎上進行半成品的精加工其中直徑為 30 的內孔已經(jīng)精加過。該零件由外圓柱面、圓弧面、內孔、內槽、倒角等構成，其他的端面與外圓面均需要進行數(shù)控編程加工。1.3.2 確定裝夾方案根據(jù)毛坯和零件圖可知該零件比較規(guī)則，精車左端面利用三爪卡盤夾緊工件、精銑右端面和內槽時以左端面為基準、利用半圓孔定位座對工件進行裝夾，加工外圓輪廓時在直徑為 30 的內孔中插入錐心軸利用雙頂尖對工件進行裝夾加工。1.3.3 確定加工順序與走刀路線a.確定工件坐標系在車左端面的時候以右端面中心作為工件坐標原點，以徑向向上為 X 軸，軸向遠離工件的方向為 Z 軸。（如圖所示 a）在銑削加工過程中，以右端面中心為坐標原點，以徑向向里為 X 軸、軸向遠離工件的方向為 Z 軸，并采用右手坐標系確定 Y 軸。（如圖所示 b）在車外輪廓的過程中以徑向向上為 X 軸以軸向向右為 Z 軸（如圖所示 c）b.確定加工順序1、精車左端面 2、精銑右端面、內槽 3、從右至左車外輪廓1.3.4 選擇刀具與切削用量a.根據(jù)加工方案與工件材料，采用的數(shù)控加工刀具見到刀具卡b.根據(jù)刀具材料、工件材料和加工精度，并結合實際中的切削經(jīng)驗確定切削用量見數(shù)控加工工序卡和加工程序。數(shù)控加工刀具卡片刀具號 刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工內容 主軸轉速/r.min-1進給速度/mm.r-1設備名稱數(shù)控系統(tǒng) 備注T01 900外圓偏刀2 車左端面及外輪廓650 0.3 數(shù)控車床FANUC-0iT02 直徑 10鍵槽銑1 銑右端面及內槽800 80 數(shù)控銑床FANUC0i-B表 1.1 數(shù)控加工刀具卡片數(shù)控加工工序卡片零件名稱 端蓋 數(shù)量 10 2011 年 3 月工序 名稱 工藝要求 刀具號 工作者1 數(shù)控車 精車左端面 T01工步 工步內容1 精銑右端面 T022 數(shù)控銑2 精銑內槽 T023 數(shù)控車 從左至右精車端蓋外輪廓及圓弧、倒角T014 檢驗表 1.2 數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工程序：1、車左端面設備 數(shù)控車床 系統(tǒng) FANUC-0i程序 注釋O0001N0010 G50 X120 Z50N0020 S620 M03 T0101N0030 G00 Z30 M08N0040 G01 X0 F0.3N0050 G00 X120 Z50 T0100N0060 M05 M09N0070 M02程序名工件坐標系設定主軸正轉、調用 1 號刀 1 號刀補快速點定位、切削液開直線插補、加工端面快速定位回到起點、取消刀補主軸停止、切削液關程序結束表 1.3 數(shù)控車座端面程序卡片2、 銑右端面及內槽設備 數(shù)控銑床 系統(tǒng) FANUC0i-B程序 注釋O0001N0010 G54 N0020 G00 Z20 S800 M03N0030 X 35 Y0 Z0 M08N0040 G03 X35 Y0 I-35 J0 F80N0050 G01 X40N0060 G03 X40 Y0 I-40 J0N0070 G01 X45 N0080 G03 X45 Y0 I-45 J0N0090 G00 Z20N0100 X15 Y0 Z-8 N0110 G03 X15 Y0 I-15 J0 F80N0120 G01 X20 程序名選擇坐標系主軸正轉刀具快速點定位、切削液開逆圓弧插補、加工右端面逆圓弧插補、加工右端面逆圓弧插補、加工右端面逆圓弧插補、加工右端面逆圓弧插補、加工右端面快速點定位加工內槽加工內槽加工內槽N0130 G03 X20 Y0 I-20 J0 N0140 G01 X25 N0150 G03 X25 Y0 I-25 J0 N0160 G01 X30 N0170 G03 X30 Y0 I-30 J0 N0180 G00 X0 Z20 M05 M09N0190 M02加工內槽加工內槽加工內槽加工內槽加工內槽快速回到對刀點、主軸關、切削液關程序結束表 1.4 數(shù)控銑右端面及內槽3 從右至左精車外輪廓設備 數(shù)控車床 系統(tǒng) FANUC-0i程序 注釋O0001N0010 G50 X150 Z60N0020 S650 M03 T03N0030 G00 X90 Z20 M08 N0040 G42 G01 Z-7 F0.3N0050 X100N0060 Z-15N0070 G03 X90 Z-20 R5N0080 G01 X84N0090 Z-28N0100 G01 X82 Z-30N0110 G00 X150N0120 Z60 M05 M09N0130 M02程序名選擇坐標系主軸正轉快速定位、切削液開右刀補、直線插補、進給速度 0.3加工端蓋外輪廓加工端蓋外輪廓加工端蓋外輪廓加工端蓋外輪廓加工端蓋外輪廓加工端蓋外輪廓快速回到對刀點主軸停止、切削液關程序結束表 1.5 數(shù)控車外輪廓2. 存在問題及解決措施2.1 設計中存在的問題：在對零件進行編制工藝卡片中，機床的轉速的確定、刀具進給量的大小、分幾次走刀、以及粗、精加工的加工余量安排。如何合理、經(jīng)濟、效率的安排加工工序。以及數(shù)控加工中機床與刀具的確定，工件坐標系的選擇，加工順序的安排。目前的方案對后期工作的影響是否會出現(xiàn)加工錯誤、精度等級不夠或者浪費材料甚至不會是最有效的加工方案和方案的改進措施等。2.2 問題的解決措施：查閱相關機械資料與手冊、請教老師同學對相關知識進行補充與輔導，同時自己對不明白的機械問題進行學習，對不牢固的知識點進行鞏固。3.后期工作安排3.1 繪制夾具裝配圖查閱夾具手冊，以及相關的夾具資料明確夾具中的定位夾緊關系選擇合適的機床與定位夾緊方案利用 CAD 繪制夾具的裝配圖。3.2 修正數(shù)控編程的錯誤以及對加工方案進一步驗證與討論，找到最有效，省時省錢的工作方案。利用數(shù)控軟件對已經(jīng)編制出來的數(shù)控程序進行仿真模擬，以確定編程的正確性、可行性、可靠性已經(jīng)在執(zhí)行過程中的效率問題。從而對數(shù)控編程程序進一步的修正與完善。3.3 撰寫畢業(yè)論文與說明書、準備畢業(yè)答辯指導教師簽字：年 月 日