Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет Машиностроения и Автомобильного Транспорта
Кафедра Технология Машиностроения

Курсовой проект

Программирование обработки на станках с ЧПУ

Выполнил: студент 4МиАТ1
Китаев А.
Проверил: преподаватель
Горяинов Д.С.

Самара 2012
РЕФЕРАТ

Стр30 , Рис.29, Табл.12.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ, РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ, ФРЕЗЕРОВАНИЕ, CAM-СИСТЕМА, NX UNIGRAPHICS, ПРОГРАММИРОВАНИЕ, АНАЛИЗ, ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ, МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ, ЗАГОТОВКА, СТРАТЕГИЯ ОБРАБОТКИ, МОЩНОСТЬ, НОРМИРОВАНИЕ.

В данной курсовой работе представлена последовательность и форма организации технического процесса обработки детали «Matrix_up» в программе NX САМ. Составлен технологический процесс обработки на основе типовых конструкторско-технологических элементов детали.

Содержание
Реферат
Содержание
Введение………………………………………………………………………...4
1.Анализ конструкторско-технологических свойств детали
1.1 Механические и технологические свойства обрабатываемого материала………………………………………………………………………….5
1.2 Анализ технологичности конструкции обрабатываемой детали (проверка минимального радиуса сопряжения, уклонов)………………………………….6

2. Разработка маршрутной и операционной технологий
2.1 Выбор заготовки…………….………………………………………………..9
2.2 Выбор вариантов общей стратегии обработки…………………………….10
2.3 Выбор оборудования, инструмента и оснастки и их описание…………...10
2.4 Определение технологических режимов обработки (выбор «0» детали, безопасной высоты, и т.п.)………………………………………………………17
2.5 Разработка переходов обработки и выбор их параметров………………..17
2.6 Расчет мощности резания для черновой операции………………………..27
3. Техническое нормирование операций обработки…………………………..27
Заключение…………………………………………………………………….29
Библиографический список ………………………………………………….30

Введение

Правильное выполнение высокоскоростной обработки зависит от многих факторов. Характер обработки таков, что если что-то начинает работать неправильно, то в дальнейшем ситуация очень быстро усугубляется. Качество и правильность CAD- и CAM-операций — два основных фактора. Это очевидно: поскольку CAD/CAM-система генерирует программу для ЧПУ, следовательно, она непосредственно определяет условия обработки.
Изготовление изделий со сложной геометрией внешних обводов требует соответствующего программного обеспечения для расчета управляющей программы для станка с ЧПУ. В зависимости от сложности детали применяется токарная обработка, фрезерная обработка на станках с тремя-пятью управляемыми осями, токарно-фрезерная, электроэрозионная обработка проволокой. Система NX CAM обладает всеми возможностями для формирования траекторий инструмента для соответствующих типов обработки.
Набор средств для программирования станков с ЧПУ позволяет применять NX CAM в самых разнообразных отраслях. NX CAM внедрен и используется в авиационно-космической и оборонной промышленности, автомобилестроении, машиностроении, производстве потребительских товаров, медицинского оборудования и многих других отраслях.

1.Анализ конструкторско-технологических свойств детали

Механические и технологические свойства обрабатываемого материала:

Обрабатываемая деталь «Matrix_up» (рис.1) представляет собой матрицу штампа изготавливаемую из инструментально-штамповой стали Х12Ф1.
Сталь Х12Ф1 применяется: когда требуется большая вязкость чем у стали марки 12Х - для изготовления холодных штампов высокой устойчивости против истирания (преимущественно с рабочей частью округлой формы), не подвергающихся сильным ударам и толчкам; волочильных досок и волок, глазков для калибрования пруткового металла под накатку резьбы; гибочных и формовочных штампов, сложных секций кузовных штампов, которые при закалке не должны подвергаться значительным объемным изменениям и короблению; матриц и пуансонов вырубных и просечных штампов; штамповок активной части электрических машин и электромагнитных систем электрических аппаратов.
Для изготовления профилировочных роликов сложных форм; секций кузовных штампов сложных форм; сложных дыропрошивочных матриц при формовке листового металла, эталонных шестерен, накатных плашек, волок, матриц и пуансонов вырубных, просечных штампов (в том числе совмещенных и последовательных) со сложной конфигурацией рабочих частей; штамповок активной части электрических машин.

Рис.1 Обрабатываемая деталь «Matrix_up»

Химический состав Х12Ф1
Таблица 1
Химический элемент %
Ванадий (V) 0.70-0.90
Кремний (Si) 0.15-0.35
Медь (Cu), не более 0.30
Марганец (Mn) 0.15-0.40
Никель (Ni), не более 0.35
Фосфор (P), не более 0.030
Хром (Cr) 11.0-12.50
Сера (S), не более 0.030

Технологические свойства Х12Ф1
Таблица 2
Температура ковки Начала 1160, конца 850. Сечением до 200 мм подвергаются низкотемпературному отжигу с одним переохлаждением.
Свариваемость не применяется для сварных конструкций.
Обрабатываемость резанием В горячекатаном состоянии при НВ 217-228 Ku тв.спл. = 0.8, Kuб.ст. = 0.3.
Склонность к отпускной способности не склонна
Флокеночувствительность не чувствительна
Шлифуемость удовлетворительная

Анализ технологичности конструкции обрабатываемой детали (проверка минимального радиуса сопряжения, уклонов)

Технологичность - это свойство конструкции изделия, обеспечивающее возможность его выпуска с наименьшими затратами времени, труда и материальных средств при сохранении заданных потребительных качеств.
Для достижения необходимого качества поверхности детали следует предварительно проанализировать ее модель, поверхность, уклоны, минимальный радиус сопряжения. На основе этого анализа будет подобран необходимый размер инструмента для чистовых и получистовых операций.
Для анализа технологичности воспользуемся инструментом «Помощник ЧПУ».Данный инструмент анализирует геометрию детали, выдает текстовый файл с результатом, одновременно визуализирует деталь в соответствии с результатом анализа. На рис.2,4 представлен анализ детали на радиус скруглений и уклоны. В таблицах 3,4 представлены результаты анализа соответственно.
Рис.2 Анализ детали на радиус скруглений

Результаты анализа детали на радиус скруглений
Таблица 3
Цвет Величина радиуса скругления, мм
Оранжевый 3.00
Яркий пурпурный 10.20
Яркий зеленый 44.20
Яркий голубой 39.90
Темный красный 38.20
Темный синий 15.60

В подтверждении вышеприведенных результатов воспользуемся инструментом NX CAM «Анализ» и измерим радиус одного из скруглений вручную (рис.3).

Рис.3 Анализ радиуса скругления инструментом «Анализ»

Рис.4 Анализ уклонов инструментом «Помощник ЧПУ»

Результаты анализа детали на уклон поверхностей
Таблица 4
Цвет Величина уклона, градусы
Темный синий 90.00
Темный желтый 79.40
Темный хаки 79.00
Темный красный 82.35
Яркий пурпурный) 82.12
Коричневый 78.48
Яркий зеленый 87.87
2. Разработка маршрутной и операционной технологий

2.1 Выбор заготовки
Способ получения заготовки должен быть наиболее экономичным при заданном объеме выпуска деталей. Технико-экономическое обоснование выбора заготовки для обрабатываемой детали производят по нескольким направлениям: металлоемкости, трудоемкости и себестоимости, учитывая при этом конкретные производственные условия.
Технико-экономическое обоснование ведется по двум или нескольким конкурирующим вариантам в следующем порядке:
- устанавливают метод получения заготовки согласно типу производства, конструкции детали, материалу, шероховатости необрабатываемых поверхностей и другим техническим требованиям на изготовление детали;
- назначают припуски на обрабатываемые поверхности детали согласно выбранному методу получения заготовки по нормативным таблицам соответствующих стандартов или производят расчет аналитическим методом при наличии маршрута обработки;
- определяют расчетные размеры на каждую поверхность заготовки;
- назначают предельные отклонения на размеры заготовки по нормативным таблицам в зависимости от метода ее получения;
- производят расчет массы заготовки на сопоставляемые варианты;
- определяют норму расхода материала с учетом неизбежных технологических потерь для каждого вида заготовки (на литниково-питающую систему, прибыли, угар, облой, некратность и т.п.);
- определяют коэффициент использования материала по каждому из вариантов изготовления заготовок с технологическими потерями и без потерь;
- определяют себестоимость изготовления заготовки по каждому из вариантов изготовления для сопоставления и определения экономического эффекта получения заготовки;
- определяют годовую экономию материала по сопоставляемым вариантам получения заготовки;
- определяют годовую экономию от выбранного варианта заготовки в денежном выражении.
Заготовка для данной детали будет получаться из проката Х12Ф1 и представляет собой квадрат горячекатаный. Размер заготовки после назначения припусков 520×300×153 мм.

2.2Выбор вариантов общей стратегии обработки

При разработке технологического процесса изготовления подобных деталей оснастки на заводах обычно применяется система, присущая единичному производству, т. е. технологические карты подробно не разрабатываются, а дается только маршрутная технология, предусматривающая наиболее целесообразную последовательность выполнения операций до полного изготовления основных деталей. При этом для наиболее ответственных деталей указывают необходимые специальные инструменты, методы выверки детали, особые способы ее контроля, допускаемые отклонения от точности на отдельных этапах обработки и шероховатости поверхности после промежуточных операций.
Различают два вида базовых поверхностей:
-основные (конструктивные), ориентирующие положение детали в штампе (например, боковые поверхности матрицы по отношению к ее стенкам);
-вспомогательные (или технологические) базовые поверхности, специально создаваемые для лучшей и более точной обработки детали.
При разработке технологического маршрута необходимо учитывать наиболее полное использование всех возможностей станочного оборудования, чтобы максимально сократить дальнейшую слесарную обработку.
Обработка детали «Matrix_up» будет осуществляется предварительной (черновой) механической обработкой на фрезерном станке с последующим получистовым и чистовым фрезерованием. Завершающим этапом обработки будет доводка скруглений наиболее важных поверхностей, таких как формообразующие и поверхности облойного поля.

2.3 Выбор оборудования, инструмента и оснастки и их описание

Для обработки детали «Matrix_up» выбираем 3-ех осевой фрезерный станок First MCV-300.
Станки серии MCV отличаются оптимальным сочетанием высокоточного исполнения механической части и прогрессивной системы ЧПУ. Высокоэффективная обработка обеспечена использованием высокоскоростных шпинделей и большими ускоренными передачами. Несложный подход в рабочую зону благодаря передвижным кожухам, которые целиком открывают угол рабочей зоны. Большая жесткость несущей рамы станка предоставляет возможность силовой обработки, а так же очень точной обработки сложных деталей. Динамика линеарных осей предоставляет возможность высокоскоростной обработки форм. Ниже представлены основные характеристики данной линейки станков.

Рис. 5 Фрезерный станок First MCV-300.

Для обработки детали «Matrix_up» будет использоваться инструмент одного из мировых лидеров-производителей режущего инструмента «Sandvik Coromant». Подбор инструмента ведем по каталогу [5].
Предпочтение отдаем модульному инструменту со сменными твердосплавными пластинами серии «CoroMill». Подобный инструмент обладает высокой стойкостью, значительной технологической гибкостью и универсальностью.
На чистовых переходах и обработке методом «карандашной» доводки будет использоваться чистовой цельный твердосплавный инструмент серии «Plura».
Ниже представлены геометрические характеристики всего инструмента принимающего участие в обработке детали «Matrix_up».

Рис.6 Фреза CoroMill 345 D63 с комплектующими

Рис.7 Фреза CoroMill 390 D20 комплектующими

Рис.8 Фреза CoroMill со сферическим концом D10 с комплектующими

Рис.9 Фреза CoroMill со сферическим концом D16 с комплектующими

Рис.10 Фреза Plura D6 с комплектующими

2.4 Определение технологических режимов обработки (выбор «0» детали, безопасной высоты)

Выбираем 0 детали на реальной поверхности детали на пересечении двух кромок (рис.11). При этом безопасная высота относительно детали 10 мм задается автоматически. Меняем значение на 5мм. Задаем точку смены инструмента выше 0 детали на 30 мм по оси Z.

Рис.11 Выбор нуля детали и опций маневрирования инструмента

2.5 Разработка переходов обработки и выбор их параметров

При разработки маршрута технической обработки детали следует учитывать, что на первой технологической операции необходимо обработать те поверхности, которые в дальнейшем будут использоваться в качестве технологических баз.
Дальнейшую последовательность обработки устанавливают в зависимости от требуемой точности. Чем точнее поверхность, тем позднее она должна обрабатываться.
Последними должны обрабатываться наиболее точные поверхности.

Операция 010 Фрезерная с ЧПУ
Переход 1: СAVITY MILL Метод: MILL ROUGHT
Таблица 5
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
1 Фрез.начерно CoroMill 345 D63 230 0,15 1162 84,56

Рис.12 Траектория обработки П1 СAVITY MILL

Рис.13 Деталь после обработки П1 СAVITY MILL
Переход 2: CORNER ROUGHT Метод: MILL ROUGHT
Таблица 6
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
2 Фрез. начерно CoroMill D16 200 0,1 3979 130,18

Рис.14 Траектория обработки П2 CORNER ROUGHT

Рис.15 Деталь после обработки П2 CORNER ROUGHT

Переход 3: CORNER ROUGHT Метод: MILL SEMIFINISH
Таблица 7
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
3 Фрез.получист. CoroMill D10 200 0,1 3979 93,3

Рис.16 Траектория обработки П3 CORNER ROUGHT

Рис.17 Деталь после обработки П3 CORNER ROUGHT

Переход 4: PLANAR MILL Метод: MILL FINISH
Таблица 8
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
4 Фрез.начисто CoroMill 345 D63 210 0,12 1061 8,58

Рис.18 Траектория обработки П4 PLANAR MILL

Рис.19 Деталь после обработки П4 PLANAR MILL

Переход 5: FACEMILL AREA Метод: MILL FINISH
Таблица 9
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
5 Фрез.чист. CoroMill390 D20 200 0,10 3183 5,05

Рис.20 Траектория обработки П5 FACE MILL AREA

Рис.21 Деталь после обработки П5 FACE MILL AREA

Переход 6: ZLEVEL PROFILE Метод: MILL FINISH
Таблица 10
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
6 Фрез.получист CoroMill D16 210 0,12 4178 35,09

Рис.22 Траектория обработки П6 ZLEVEL PROFILE

Рис.23 Деталь после обработки П6 ZLEVEL PROFILE

Переход 7: FIXED CONTOUR Метод: MILL FINISH
Таблица 11
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
7 Фрез.начисто CoroMill D10 180 0,08 4730 51,44

Рис.24 Траектория обработки П7 FIXED CONTOUR

Рис.25 Деталь после обработки П7 FIXED CONTOUR

Переход 8: FIXED CONTOUR Метод: MILL FINISH
Таблица 12
№пер Описание Инструмент V, м/мин fz, мм/зуб N, об/мин T, мин
8 Фрез.начисто Plura D6 130 0,08 4891 1,55

Рис.26 Траектория обработки П8 FIXED CONTOUR

Рис.27 Деталь после обработки П8 FIXED CONTOUR

После программирования всех переходов обработки проводим анализ на зарезы/недорезы. Для этого просматриваем толщину детали «в цвете».

Рис.28 Анализ толщины остаточного припуска «в цвете»

Сверяясь с цветовой шкалой определяем проблемные места где присутствуют зарезы/недорезы. С помощью точечного измерения толщины определяем что все они находятся в поле допуска.

2.6 Расчет мощности резания для черновой операции

Рассчитаем мощность резания для чернового перехода П1 CAVITY MILL.
Выбранное значение подачи s=0,15 мм
Скорость резания - окружная скорость фрезы: 230м/мин
Осевая сила:

Сp=82,5
x=0,95
y=0,8
u=1,1
q=1,1
w=1
KMP=1

Мощность резания:
.

3. Техническое нормирование операций обработки

Под техническим нормированием понимается установление нормы времени на выполнение определенной работы. Техническая норма времени, определяющая затраты времени на обработку (сборку), служит основой для оплаты работы, калькуляции себестоимости детали и изделия. На основе технических норм времени рассчитываются длительность производственного цикла, необходимое количество станков, инструментов и рабочих, определяется производственная мощность цехов или участков. Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора наиболее прогрессивного варианта обработки заготовки.
Расчет системой NX CAM основного и вспомогательного времени для всех переходов и операции в целом представлен на рис.35

Рис.29 Расчет времени NX CAM

Рассчитаем Тшт для Операции 010:

Т_оп=ΣТ_0j+T_вi=717,26мин

Тобс= 12% от Топ=717,26∙0,12=86,07мин.
Тп= 12% от Топ=717,26∙0,12=86,07мин.

Т_шт010=717,26+86,07+86,07=889,4мин.

Заключение

Курсовой проект выполнен в соответствии с выданным заданием
При выполнении курсового проекта по программированию обработки на станках с ЧПУ для детали «Matrix_up» были выполнены следующие расчеты:
-анализ конструкторско- технологических свойств детали;
-разработка маршрутной и операционной технологии;
-техническое нормирование операций обработки.
Создана управляющая программа обработки.

Библиографический список

Дерябин ”Программирование обработки на станках с ЧПУ” – Л.: Машиностроение, 1979.
Пономарев Б.Б. Оптимизация стратегий фрезерной обработки сложных поверхностей. –Иркутск: 2003.
Норенков А.Б. Информационное обеспечение наукоемких технологий., 2003.
Справочное руководство по PowerMill и NX
Каталог инструментов Sandvik, Korloy, Pramet, Seco.