中北大学2009届毕业设计说明书
目 录
1 引言 .................................................................. 1 1.1 本课题研究的目的及意义 ............................................. 1 1.2 通过对本课题设计应该达到的目的 ..................................... 1 1.3 本课题的发展趋势 ................................................... 1 1.4 国外NC系统和功能部件现状 .......................................... 2 1.4.1 国外NC系统现状 ................................................ 2 1.4.2 国外功能部件现状 ............................................... 2 1.5 国内NC系统现状 .................................................... 2 1.5.1 中高档NC系统 .................................................. 3 1.5.2 数字化交流伺服驱动系统 ......................................... 3 1.6 本课题研究的意义 ................................................... 4 1.7 本课题的内容安排 ................................................... 4 2 零件图工艺分析 ........................................................ 5 2.1 零件图分析 ......................................................... 5 2.2 毛坯的选用 ......................................................... 6 2.3 数控机床的选择 ..................................................... 6 2.3.1 适合在数控车床上加工的零件 ..................................... 6 2.3.2 适合在数控铣床上加工的零件 ..................................... 6 2.4 零件的装夹方案 ..................................................... 6 2.5 零件的加工方案 ..................................................... 6 2.5.1 内孔的加工 ..................................................... 7 2.5.2 外轮廓的加工 ................................................... 7 2.6 确定加工顺序 ....................................................... 7 2.7 刀具的选择 ......................................................... 7 2.7.1 刀具材料的选择 ................................................. 7 2.7.2 各种刀具的简介 ................................................. 8
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2.7.3 加工过程所需的刀具 ............................................. 8 2.8 确定切削用量 ....................................................... 8 2.8.1 背吃刀量的确定 ................................................. 9 2.8.2 进给量的确定 ................................................... 9 2.8.3 切削速度的确定 ................................................. 9 2.8.4 主轴转速的确定 ................................................ 10 3 PRO/ENGINEER造型 ..................................................... 13 3.1 PRO/ENGINEER软件的介绍 ............................................ 13 3.2 建立新零件文件 .................................................... 13 3.3 零件的实体旋转特征 ................................................ 14 4 数控加工程序编制 ..................................................... 17 4.1 数控程序编制简介 .................................................. 17 4.2 数控编程的内容 .................................................... 17 4.3 心轴零件的数控手工编程 ............................................ 17 5 仿真 ................................................................. 21 5.1 宇龙仿真软件的介绍 ................................................ 21 5.2 板类零件的仿真过程 ................................................ 21 5.2.1 机床的选择 .................................................... 21 5.2.2 定义毛坯 ...................................................... 21 5.2.3 刀具及夹具的选择 .............................................. 21 5.2.4 机床回参考点 .................................................. 22 5.2.5 对刀 .......................................................... 23 5.2.6 输入程序 ...................................................... 23 6 结论 ................................................................. 25 参 考 文 献 ............................................................. 26 致 谢 ................................................................... 27
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1 引言
1.1 本课题研究的目的及意义
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。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。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、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术及装备发展速度直接影响到我国机械制造技术在国际中的地位。 1.2 通过对本课题设计应该达到的目的
（1）能熟练操作计算机并能熟练掌握本课题设计所需的AutoCAD及Pro/ENGINEER绘图软件；
（2）巩固和加深己学的专业理论知识并能综合运用，对比较复杂的零件能独立分析它的工艺过程；
（3）能够根据零件的技术要求选择正确的加工方案和合适的刀具； （4）能够为零件的设计选择合适的装夹方式及专门夹具； （5）学会编制零件加工程序并能够利用程序加工出完整的零件； （6）学会查阅各种手册选取合适的切削用量。 1.3 本课题的发展趋势
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。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、
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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：
（1）高速、高精加工技术及装备的新趋势。普通NC机床的加工精度已由10um提高到5um,精密级加工中心则从3-5um,提高到1-1.5um,且超精密加工精度已进入纳米(0.01um)； （2）5轴联动加工和复合加工机床快速发展；
（3）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势； （4）数控机床向柔性自动化系统发展；
（5）21世纪的金切机床必须把环保和节能放在重要位置，即要实现切削加工工艺的绿色化。
1.4 国外NC系统和功能部件现状 1.4.1 国外NC系统现状
世界NC机床产量中,低、中、高档NC机床之比为30:60:10。高档NC机床主要被德国、美国所垄断，日本占据了中档NC机床的主要市场，韩国则是中低档NC机床的主要供货商【1】。可见中高档NC系统基本掌握在德、美、日本几个国家中。2007年,全球NC系统市场销售额为61亿美元。国外的主要NC系统制造商有西门子、法那克、三菱电机、博世力士乐等。2007年全球NC系统市场西门子占了34.6%，法那克占了29.2%，三菱电机占了12.3% 【2】。NC系统的发展基本可分为传统NC系统和开放式NC系统。传统NC系统目前仍在世界各国得到广泛应用，由于传统NC系统的封闭性, 使企业难以实现网络化，各制造商的NC系统软硬件又不兼容，用户基本上无法介入。 1.4.2 国外功能部件现状
为提高NC机床的高速度和高精度，各国制造商又开发了各种高速、高精度伺服驱动系统、直线电动机和主轴电机等。 1.5 国内NC系统现状
我国机床行业经过几十年的发展，形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系,使国产NC系统产业发展迅速，在质和量上都取得了飞跃。特别是国产高档NC系统开发成功，打破了国外技术封锁，中高档NC系统大部分仍采用西门子和法那克产品。国内NC系统基本占领了低端NC系统市场，中高档NC系统的研发和应用也取得了一定成绩。
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