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1、济源职业技术学院毕业设计 济源职业技术学院 毕 业 设 计 题 系 专 班 姓 学 目 别 业 级 名 号 基于 mastercam 叉架板的编程与加工 机电系 数 控 技 术 数控 0802 班 宋前亮 08230221 章 明 指 导 教 师 日 期 2010 年 10 月 济源职业技术学院毕业设计 设计任务书设计题目： 设计题目： 基与 mastercam 的叉架板的数控编程与加工 设计要求： 设计要求： 1要求使用 CAD 软件绘制出叉架板的零件图，并对其进行三维造型。2. 使用 Mastercam 软件对叉架板进行自动编程，要选择好刀具，夹具及主要的 机床参数，并在 Masterca
2、m 软件中进行刀具仿真轨迹。 3. 把程序输入到机床中，并对工件进行加工。 1 济源职业技术学院毕业设计 设计进度： 设计进度： 进度设计进度：全部毕业设计时间为十周 第一周：确定毕业设计题目和内容，查阅资料； 第二周：确定整体设计思路； 第三周：用 CAD 绘制零件图，用 ProE 画出三维造型图。 第四周：选择相应的刀具，对车床进行试车调试。 第五六周：确定加工工艺，进行数控编程并加工； 第七周：初步拟定设计的草稿 第八周：毕业论文的整体校核、修改； 第九周：整理完善设计内容、按照毕业设计规范进行设计报告的撰写。 第十周：最终确定设计报告和图纸，打印装订，准备毕业答辩和指导教师评 阅等。
3、指导教师（签名） ： 指导教师（签名） 2 济源职业技术学院毕业设计 摘 要 本设计主要课题就是叉架板 Mastercam 软件仿真加工的设计安排。 其零件图 是从相关的资料中筛选。零件结构看似简单，零件图里有孔的加工，还有曲面的 加工，使用该软件进行加工时还要注意刀具参数的选择，用机床进行实体加工时 要注意许多安全事项。 叉架板式作为支撑零件使用要求硬度比较高，耐磨性较好，并具有足够的韧 性、表面硬度，为了满足这些要求，因此本次材料选择 45 钢。 Mastercam 具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。 Mastercam 提 供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。
4、Mastercam 还具有 丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。 Mastercam 的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。 关键词： 叉架板，刀具参数、45 钢，曲面加工 3 济源职业技术学院毕业设计 目 录 1 绪论. 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1.1 数控机床的基本概况 . 5 1.2 数控机床的发展趋势 . 7 2 零件的类型及材料选择. 8 2.1 零件的类型 . 8 2.2 各种毛坯的材料选择 . 9 2.3 叉架板零件材料选择 . 9 3 刀具选择和零件加工工艺分析. 11 3.1 零件毛坯安装 . 11 3.2 零件的加工工艺
5、 . 11 3.3 零件夹具的选择 . 12 4 刀具参数选择以及数控加工轨迹仿真. 17 4.1 刀具参数选择 . 17 4.2 数控轨迹仿真 . 22 5 数控加工后处理. 23 5.1 叉架板加工程序 . 23 结 致 论. 31 谢. 32 参考文献. 33 4 济源职业技术学院毕业设计 1 绪论 1.1 1.1 数控机床的基本概况数控机床的基本组成包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主 体和其他辅助装置。下面分别对各组成部分的基本工作原理进行概要说明。 1加工程序载体 数控机床工作时，不需要工人直接去操作机床，要对数控机床进行控制，必 须编制加工程序。零件加工程序中，包括机
6、床上刀具和工件的相对运动轨迹、工 艺参数（进给量主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序用一定的格式和代 码，存储在一种程序载体上，如穿孔纸带、盒式磁带、软磁盘等，通过数控机床 的输入装置，将程序信息输入到 CNC 单元。 2数控装置 数控装置是数控机床的核心。 现代数控装置均采用 CNC(Computer Numerical Control)形式，这种 CNC 装置一般使用多个微处理器，以程序化的软件形式实现 数控功能，因此又称软件数控(Software NC)。CNC 系统是一种位置控制系统， 它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹， 然后输出到执行部件加工出所需要的 零件。因此，数控装置主
7、要由输入、处理和输出三个基本部分构成。而所有这些 工作都由计算机的系统程序进行合理地组织，使整个系统协调地进行工作。 （1）输入装置 将数控指令输入给数控装置，根据程序载体的不同，相应 有不同的输入装置。目前主要有键盘输入、磁盘输入、CAD/CAM 系统直接通信方 式输入和连接上级计算机的 DNC(直接数控)输入，现仍有不少系统还保留有光电 阅读机的纸带输入形式。 a.纸带输入方式。可用纸带光电阅读机读入零件程序，直接控制机床运动， 也可以将纸带内容读入存储器，用存储器中储存的零件程序控制机床运动。 b.MDI 手动数据输入方式。操作者可利用操作面板上的键盘输入加工程序的 指令，它适用于比较短
8、的程序。 在控制装置编辑状态(EDIT)下，用软件输入加工程序，并存入控制装置的存 储器中，这种输入方法可重复使用程序。一般手工编程均采用这种方法。 5 济源职业技术学院毕业设计 在具有会话编程功能的数控装置上，可按照显示器上提示的问题，选择不同 的菜单，用人机对话的方法，输入有关的尺寸数字，就可自动生成加工程序。 c.采用 DNC 直接数控输入方式。把零件程序保存在上级计算机中，CNC 系统 一边加工一边接收来自计算机的后续程序段。DNC 方式多用于采用 CAD/CAM 软件 设计的复杂工件并直接生成零件程序的情况。 （2）信息处理 输入装置将加工信息传给 CNC 单元，编译成计算机能识别的
9、 信息，由信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理后，通过输出 单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制部分。CNC 系统的输入数据包 括：零件的轮廓信息(起点、终点、直线、圆弧等)、加工速度及其他辅助加工信 息(如换刀、变速、冷却液开关等) ，数据处理的目的是完成插补运算前的准备 工作。数据处理程序还包括刀具半径补偿、速度计算及辅助功能的处理等。 （3）输出装置 输出装置与伺服机构相联。输出装置根据控制器的命令接受 运算器的输出脉冲，并把它送到各坐标的伺服控制系统，经过功率放大，驱动伺 服系统，从而控制机床按规定要求运动。 3伺服系统和测量反馈系统 伺服系统是数控机床的重要组成
10、部分， 用于实现数控机床的进给伺服控制和 主轴伺服控制。 伺服系统的作用是把接受来自数控装置的指令信息， 经功率放大、 整形处理后，转换成机床执行部件的直线位移或角位移运动。由于伺服系统是数 控机床的最后环节， 其性能将直接影响数控机床的精度和速度等技术指标， 因此， 对数控机床的伺服驱动装置，要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪 数控装置发出的数字指令信号，并能忠实地执行来自数控装置的指令，提高系统 的动态跟随特性和静态跟踪精度。 伺服系统包括驱动装置和执行机构两大部分。驱动装置由主轴驱动单元、进 给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。步进电动机、直流伺服电 动机和交流伺服
11、电动机是常用的驱动装置。 测量元件将数控机床各坐标轴的实际位移值检测出来并经反馈系统输入到 机床的数控装置中，数控装置对反馈回来的实际位移值与指令值进行比较，并向 伺服系统输出达到设定值所需的位移量指令。 4机床主体 6 济源职业技术学院毕业设计 机床主机是数控机床的主体。它包括床身、底座、立柱、横梁、滑座、工作 台、主轴箱、进给机构、刀架及自动换刀装置等机械部件。它是在数控机床上自 动地完成各种切削加工的机械部分。与传统的机床相比，数控机床主体具有如下 结构特点： （1）采用具有高刚度、高抗震性及较小热变形的机床新结构。通常用提高 结构系统的静刚度、增加阻尼、调整结构件质量和固有频率等方法来
12、提高机床主 机的刚度和抗震性，使机床主体能适应数控机床连续自动地进行切削加工的需 要。采取改善机床结构布局、减少发热、控制温升及采用热位移补偿等措施，可 减少热变形对机床主机的影响。 （2）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置，使数控机床的 传动链缩短，简化了机床机械传动系统的结构。 （3）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件，如滚珠丝 杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等。 5数控机床的辅助装置 辅助装置是保证充分发挥数控机床功能所必需的配套装置， 常用的辅助装置 包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头， 防护，照明等各种辅
13、助装置。 1.2 数控机床的发展趋势为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术 提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于 PC 的第六代方向、高速 化和高精度化、智能化等方向发展。1.开放式 为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅 速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控 系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。 2.基于 PC 的第六代方向 基于 PC 所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系 统生产厂家会走上这条道路。至少采用 PC 机作为它的前端机， 来处理人机界面、 7 济源职业技术学院毕业设计 编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC 机所具有的友好的 人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 3.高速化、高效化 机床向高速化方向发展
