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1、优质文本烟台南山学院 毕业设计论文论文题目：轴承套数控工艺分析、编程及加工年 级： 2012级系 别：机械系专 业： 数控技术学 号： 651860330101028姓 名： 王丽艳指导老师： 徐斌2015年 05月 优质文本院 系 先进设计与制造系 专 业 数控技术 年 级 06级 1班 姓 名 唐燕 题 目 轴承套数控工艺分析、编程及加工 指导教师 徐斌评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 辩论委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计论文任务书班 级 12级1班 学生姓名 王丽艳 学 号 651860330101028 发题日期：2012 年 3 月 1日
2、 完成日期： 5 月 30 日题 目 轴承套数控工艺分析、编程及加工 1、本论文的目的、意义通过本论文的设计，使学生更加全面系统的掌握大学三年所学习的专业知识，把各知识有机的结合起来，更加的系统化，更具连贯性。同时，在设计过程中，学生不断查阅各种相关书籍、文献或借助网络资源扩展自身专业知识体系，到达查漏补缺，扩展知识结构的目的。在设计中学会应用各种软件以及同学之间、师生之间共同探讨共同完善。 通过对具体普通轴类零件的车削加工，表达数控技术的现状和开展趋势、数控加工的特点、工艺分析、工艺设计方法、编程等。 2、学生应完成的任务针对给出的零件图纸，完成以下内容： 1数控机床的根本知识 2零件CAD
3、：画出零件的二维图形及三维造型图； 3数控加工工艺设计：零件图的工艺分析、工序的划分、加工顺序和走刀路线 确实定、刀具的选择、切削用量的选择等； 4数控加工程序的 加工工艺分析、数学处理、加工程序清单等； 3、论文各局部内容及时间分配：共 20 周第一局部 查阅资料，对设计的课题进行分析，零件的二维图形的绘制 。 (第1-4 周) 第二局部 对绪论、数控加工根底知识的整合并确定所分章节的内容以及相关文献 (第5-8 周) 第三局部 分析零件图确定加工工艺以及工艺流程 (第9-12 周)第四局部 数控程序的编辑 (第13周)第五局部 论文排版及标准 (第13-18 周)评阅及辩论 论文评审及辩论
4、 ( 第18-20周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日优质文本摘 要 数控技术的广泛应用，给传统制造业的生产方式、产品结构，产业结构带来深刻的变化。科技水平的不断开展，也使社会生产力得到了空前的进步，不断催生而出的新的加工制造技术业越来越多的应用于生产实践之中，并对社会进步发挥着巨大的推进作用。数控加工就是其中最具代表性的技术之一。本毕业设计内容在表现形式上除了文字论述外，还附有图片。在编写方式上强调通俗易懂，由浅入深，并力求全面，系统和重点突出。通过本毕业设计，读者可以掌握较完整的数控机床编程及简单工艺知识，并适应现代制造业的开展需求。本毕业设计主要内容：通过对具体普通
5、轴类零件的车削加工。表达数控技术的现状和开展趋势，数控加工的特点，工艺分析，工艺设计方法，编程根底知识等。本毕业设计构思新颖，结构合理，图文并茂，针对性强，并注重实际应用。配有大量得走刀路线图和详细的编程说明加以分析，使读者能清晰的掌握编程思路，灵活应用。本毕业设计适合加工和编程人员参考。关键词：车削； 加工工艺； 编程； 加工；优质文本目 录第 1 章 绪论 11.1 数控机床的概念 11.2 数控机床的产生和开展过程 11.3 数控机床的根本组成 21.4 数控机床技术的开展趋势 2第 2 章 数控车床的根底知识 42.1 数控车床的加工特点 42.2 数控车床的控制原理 5第 3 章 数
6、控车削加工工艺根底 73.1 数控车削加工的内容 73.1.1 数控车削加工工艺的主要对象 73.1.2 数控车削加工工艺的主要内容 93.1.3 数控车削加工工艺的根本特点 9 3.2 数控车削加工工艺的制定 9 3.2.1 零件图样分析 10 3.2.2 装夹方式确实定 10 3.2.3 加工顺序的安排 11 3.2.4 进给路线确实定 11 3.2.5 定位与夹紧方案确实定 12 3.2.6 数控车削刀具的选择 12 3.2.7 切削用量的选择 12第 4 章 数控车削编程根底知识15 4.1 数控车削编程的内容15 4.2 数控车削编程的种类154.3 程序的构成154.4 典型数控编
7、程指令代码174.5 数控车床的坐标系统18第 5 章 数控车削零件加工195.1 零件图19 5.2 零件图样工艺分析19 5.3 主要操作步骤及加工程序21设计小结25致谢26参考文献27优质文本第1章 绪 论1.1数控机床的概念数字控制numerical control简称数控，是一种利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的方法数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是机、电、液、气光高度一体化的产品。它是将加工过程所需的各种操作如
8、主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供应冷却液等和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码表示，通过控制介质如穿孔纸带或磁带将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。1.2 数控机床的产生和开展过程数控机床是在机械制造技术和控制技术的根底上开展起来的，其过程大致如下： 1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949年
9、，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。 1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。 1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的开展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化
10、为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的开展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件局部，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。1.3 数控机床的根本组成数控机床通常由四局部组成 将机床所得到的检测结果反应到数控装置中去果再反应到数控
11、装置中去。机床局部图示的机床组成方式为 -开环开环系程序载体数控装置伺服系统检测反应机床上加虚线局部的测量装置后机床组成方式为 -闭环系统 测量装置图1-11.4 数控机床技术开展趋势1.高速加工技术开展迅速高速加工技术开展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，开展到机床加工全面高速化，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转开展到几万转、几十万转；快速移动速度从每分钟十几米开展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下，换刀
12、速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术到达缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。 2. 精密加工技术有所突破 通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精度，减少形位误差、外表粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，从1950年至2000年50年内提升100倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以到达1m，进入亚微米超精加工时代。3. 是技术集成和技术复合趋势明显 技术集成和技术复合是数控机床技术最活泼的开展趋势之一，如工序复合型车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工技术复合，跨
13、加工类别技术复合金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合等，目前已由机加工复合开展到非机加工复合，进而开展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。4. 数字化控制技术进入了智能化的新阶段数字化控制技术开展经历了三个阶段:数字化控制技术对机床单机控制；集合生产管理信息形成生产过程自动控制；生产过程远程控制，实现网络化和无人化工厂的智能化新阶段。智能化指工作过程智能化，利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合，对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等
14、。加工过程智能监控可以实现工件装卡定位自动找正，刀具直径和长度误差测量，加工过程刀具磨损和破损诊断、零件装卸物流监控，自动进行补偿、调整、自动更换刀具等，智能监控系统对机床的机械、电气、液压系统出现故障自动诊断、报警、故障显示等，直至停机处理。随着网络技术的开展，远程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线效劳后援。人工智能自动编程系统能按机床加工要求对零件进行自动加工。在线效劳可以根据用户要求随时接通INTERNET接受远程效劳。采用智能技术来实现与管理信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，大大提高成形和加工精度、提高
15、制造效率。信息化技术在制造系统上的应用，开展成柔性制造单元和智能网络工厂，并进一步向制造系统可重组的方向开展。第2章 数控车床根底知识2.1 数控车床的加工特点数控车床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控车床的加工有以下几方面的优点。 1适应性强。适应性即所谓的柔性，是指数控车床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控车床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零件的加工；而不需改变机械局部和控制局部的硬件，且生产过程是自动完成的。这就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便。适应
16、性强是数控车床最突出的优点，也是数控车床得以生产和迅速开展的主要原因。2精度高，质量稳定。数控车床是按数字形式给出的指令进行加工的，在设计制造数控机床时，采取了许多措施，使数控车床的机械局部到达了较高的精度和刚度。数控车床的加工精度由过去的0.01 mm提高到0.005mm甚至更高。定位精度九十年代初中期已到达0.002mm0.005mm。此外，数控车床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性。3生产效率高。零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两局部。数控车床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控车床每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于数控车床结构刚性好，因此允许
17、进行大切削用量的强力切削，这就提高了数控车床的切削效率，节省了机动时间。数控车床的移动部件空行程运动速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比一般机床大为减少。4能实现复杂的运动。普通车床难以实现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动。5良好的经济效益。数控车床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单件、小批量生产的情况下，使用数控车床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。数控车床加工精度稳定，减少了废品率，使生产本钱进一步下降。6有利于生产管理的现代化。数控车床使用数字信息与标准代码处
18、理、传递信息，特别是在数控车床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了根底。2.2 数控车床的控制原理程序载体输入装置数控装置伺服驱动系统强电控制装置检测装置机床主运动、进给运动、辅助操作图2-11、控制介质 控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中全部的信息。2、输入、输出装置 CNC系统与外部设备进行交互的装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。3、数控装置CNC装置是数控机床实现自动加工的核心，主要由计算机系统、位
19、置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件等组成。作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理如运动轨迹处理、机床输入输出处理等，然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的4、伺服系统 它是数控系统与机床本体之间的电传动联系环节，主要由伺服电动机、驱动控制系统以及位置检测反应装置组成。伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统那么是伺服电机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置反应信号比拟后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，带动机床移动部件作精确定位或按照规
20、定的轨迹和进给速度运动，使机床加工出符合图样要求的零件。5、检测反应系统测量反应系统由检测元件和相应的电路组成，其作用是检测机床的实际位置、速度等信息，并将其反应给数控装置与指令信息进行比拟和校正，构成系统的闭环控制。6、机床本体机床本体指的是数控机床机械机构实体，包括床身、主轴、进给机构等机械部件。由于数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，它与传统的普通机床相比，应具有更好的刚性和抗振性，传动部件之间的间隙要小，而且传动和变速系统要便于实现自动化控制。第3章 数控车削加工工艺根底3.1 数控车削加工工艺的内容3.1.1 数控车削加工工艺的主要对象及范围1 加工精度要求高的回转体零高精度的机
21、床主轴 图3-12 外表粗糙度要求好的零件电机主轴图3-23轮廓形状复杂的零件图3-33 导程有特殊要求的螺纹零件非标丝杆图3-45.其他形状复杂型的零件 图3-55. 车削加工范围车外圆车端面钻孔切断 切槽车型面车螺纹车锥面车内孔 图3-63.1.2 数控车削加工工艺的主要内容1数控车削加工包括端面、内外轮廓面、成形外表、螺纹、切断等工序的切削加工；2数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件；3车铣中心上可以实现车削和铣削的复合加工；4数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择。5在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编
22、程。3.1.3 数控车削加工工艺的特点数控车削时，工件做回转运动，刀具做直线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时，切除一定的工件材料从而形成相应的工件外表。其中，工件的回转运动为切削主运动，刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共同组成切削成形运动。 3.2 数控车削加工工艺的制定3.2.1 零件图样分析1.分析零件的几何要素首先从零件图的分析中,了解工件的外形、结构,工件上须加工的部位,及其形状、尺寸精度、和外表粗糙度；了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技术要求。从中找出工件经加工后，必须到达的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。 2.分析了解工件的工艺基准包括其外形尺寸、在
23、工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配使用要求，找准工件的工艺基准。3.了解工件的加工数量不同的加工数量所采用的工艺方案也不同。3.2.2 装夹方式确实定通用夹具装夹常用装夹方式三爪自定心卡盘装夹 卡盘和顶尖装夹两顶尖之间装夹双三爪定心卡盘装夹 图3-7 找正：找正装夹时必须将工件的加工外表回转轴线同时也是工件坐标系Z轴找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重合。薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形也
24、可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。3.2.3 加工顺序的安排 制定零件车削加工顺序一般应遵循以下原那么：1.先粗后精 在车削中应先安排粗加工工序。尽量满足精加工的余量均匀性要求，以保证零件的精加工质量。2.先近后远 先近后远是按加工部位相对于对刀点的距离大小。在加工中先安排离刀具起点近的部位先加工，可以缩短刀具移动距离，减少空走刀次数，提高效率。3.先内后外 加工既有内外表内孔，又有外外表需要加工的零件时，先安排内外外表粗加工在安排内外便面精加工，易控制其内外外表的尺寸和外表形状的精度。3.2.4 进给路线确实定确定走刀路线的一般原那么是： 1.保证零件的加工精度和外表粗糙度要求。2
25、.缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间。3.方便数值计算，减少编程工作量。4.尽量减少程序段数图3-8如图3-8为车圆弧的同心圆弧切削路线。即用不同的半径圆来车削，最后将所需圆弧加工出来。此方法在确定了每次吃刀量aP后，对90圆弧的起点、终点坐标较易确定，数值计算简单，编程方便，常采用。但按图b加工时，空行程时间较长。3.2.5 定位和夹紧方案确实定定位基准有两种：一种时以毛坯外表作为定位基准，另一种是以已加工外表作为定位基准的精基准。在确定定位基准和夹紧方案时，应注意以下几点：1.力求设计基准、工艺基准与编程基准统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。2.选择粗基准时，应尽
26、量选择不加工外表或能牢固可靠的进行装夹的外表，注意粗基准不能重复使用。3.选择精基准时，应可能采用设计基准或装配基准作为定位基准，并尽量与测量基准重合。4.减少装夹次数，尽量做到一次定位装夹后能加工出工件全部或大局部待加工外表，减少装夹误差，提供加工外表之间的相互位置精度。5.防止采用占机人工调整方案，以免占机实践太多，影响加工效率。3.2.6 数控车削刀具的选择1. 数控车床对刀具的要求1刀具性能方面强度高、精度高、切削速度和进给速度高、可靠性好、耐用度高、断屑及排屑性能好。2刀具材料方面刀具材料主要是指刀具切削局部的材料或刀片的材料。刀具材料必须具备的主要性能：较高的硬度和耐磨度、较高的耐
27、热性、足够的强度和韧性、较好的导热性、良好的工艺性、较好的经济性。常用的刀具材料如：高速钢、硬质合金、涂层刀具、非金属材料刀具陶瓷、金刚石及立方氮化硼等2. 车刀的种类和用途数控车床车削的常用刀具一般可分为三类：尖形车刀、圆形车刀、成型车刀。1尖形车刀 以直线形切削刃为特征。如90内、外圆车刀，左、右端面车刀，切刀，内孔车刀等。2圆弧形车刀 特征为构成主切削刃的刀刃形状为圆弧。3成形车刀 俗称样板车刀，加工零件轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。3.2.7 切削用量的选择数控车削加工中的切削用量是机床主运动和进给运动速度大小的重要参数，包括切削深度ap,主轴转速Sn或切削速度Vc、进给量f
28、或进给速度F。1. 切削深度ap确实定在车床主体夹具刀具零件这一系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高生产效率。当零件精度要求较高时，那么应考虑适当留出精加工余量，常取0.2-0.5mm。2.切削速度Vc或主轴转速Sn确实定主轴转速确实定方法，应根据零件被加工部位的直径，并按零件和刀具材料及加工性质等条件允许的切削速度来确定。确定主轴转速时，需要首先确定其切削速度，而切削速度又与切削深度和进给量有关。在切削时，车刀切削刃上某一点相对待加工外表在主运动方向上的瞬时速度Vc，单位为m/minn，又称线速度。按实际生产中，主轴转速可用以下公式计算：n =1000 Vc/
29、d Vc=d n/1000式中：n： 主轴转速r/min Vc：切削速度m/min d： 零件待加工外表的直径mm公式3-1零件材料刀具材料 a(mm)0.38-0.132.40-0.384.70-2.409.50-4.70 f(mm/r)0.13-0.050.38-0.130.76-0.38 1.30-0.76 V(m/min)低碳钢高速钢硬质合金-215-36570-90165-21545-60120-16520-4090-120中碳钢高速钢硬质合金-130-16545-60100-13030-4075-10015-2055-75灰铸铁高速钢硬质金-135-18535-45105-1352
30、5-3575-10520-2560-75黄铜青铜高速钢硬质合金-215-24585-105185-21570-85150-18545-70120-190铝合金高速钢硬质合金105-150215-30070-105135-21545-7090-13530-4560-90切削速度参考表表313. 进给量f或进给速度Ff确实定进给量是指工件旋转一周，刀具沿进给方向移动的距离mm/r，粗车时一般取为0.3-0.8mm/r，切断时宜取0.05-0.2mm/r。具体选择时可参考表3-1.进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动的距离mm/min。F=nf(mm/min) 式中,进给量f可参考表3-1选
31、择。公式3-2加工程序的编制过程中，选择好切削用量，使切削深度、主轴转速、进给速度三者间能相互适应，形成最正确切削参数，是工艺处理的重要内容之一第4章 数控车削编程根底知识4.1 数控车削编程内容通常程序的编制过程包括以下几个内容: 1分析零件图，确定加工工艺。 编程人员首先要根据加工零件图纸及技术文件，对零件的材料、几何形状、尺寸精度、外表粗糙度、热处理要求等进行分析，从而确定零件加工工艺过程以及设备、工装、加工余量、切削用量等。 2数值计算 根据零件图中的加工尺寸和确定的工艺路线，建立工件坐标系，计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素交点或切点得坐标值，便于编程使用。3.编写零
32、件加工程序单 根据加工路线、工艺参数、刀具号、辅助动作以及数值计算的结果等，按所使用的机床系统规定的功能指令及程序段格式，编写零件加工程序单。4程序输入数控系统把编制好的程序输入数控系统中，通常有三种输入方法：手动数据输入、利用数控介质输入、通过车床通信接口输入。5程序校对和首件试切输入的程序必须进行校对，校验的方法有：启动车床进行空运转绘图，检查车床运动轨迹的正确性；在具有CRT屏幕显示功能的车床上进行图形模拟加工，检查工件图形的正确性；用易加工的材料代替零件材料进行试切削。当发现问题后，应分析原因，调整刀具或改变装夹方式，或进行尺寸补偿。首件试切之后，才能进行正式加工。4.2 编程的种类数控编程有三种：手工编程、自动编程、计算机辅助编程CAD/CAM。采用哪种编程方法根据加工零件的难易程度而定。4.3 程序的构成1. 程序的组成由于每一种数控车床的控制系统不同，结合车床的本身特点及编程需要，都有一定的程序格式。一个完整的程序，一般由程序号、程序内容和程序结束三局部组成。 例如：O0010；-程序号N010 G54；N020 S800 M03；N030 M08； -程序内容N040 T0101；N050 G00 X50.0 Z5.0；N060 G94 X0 Z0 F0.15 N180 M05 N19