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畢業(yè)設(shè)計（論文）
題 目： 某零件自動化加工工藝及裝備
學(xué)生姓名：
系 部：
專 業(yè)：
班 級：
指導(dǎo)教師：
目 錄
中文摘要 1
Abstract 2
1 復(fù)雜零件概述 3
1.1國內(nèi)外數(shù)控發(fā)展概況 3
1.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 4
1.2.1 性能發(fā)展方向 4
1.2.2 功能發(fā)展方向 5
1.2.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 6
1.3 智能化新一代數(shù)控系統(tǒng) 7
2 工藝方案分析 7
2.1 零件圖 7
2.2工藝設(shè)計及零件圖分析 11
2.2.1工藝設(shè)計 11
2.2.2零件工藝分析 12
2.3確定加工方法 12
2.4 確定加工方案 12
3 工件的裝夾 13
3.1定位基準(zhǔn)的選擇 13
3.2定位基準(zhǔn)選擇的原則 13
3.3確定零件的定位基準(zhǔn) 13
3.4裝夾方式的選擇 13
3.5數(shù)控銑床常用裝夾方式 14
3.6確定合理的裝夾方式 14
4 刀具及切削用量 15
4.1選擇數(shù)控刀具的原則 15
4.2選擇數(shù)控銑削用刀具 16
4.3設(shè)置刀點和換刀點 16
4.4確定切削用量 17
5 零件加工 17
5.1零件加工的工藝分析 17
5.2零件加工工藝 19
5.3 自動編程 29
5.3.1 CAM編程的一般步驟 29
5.3.2建立毛坯 29
5.3.3 創(chuàng)建刀具和幾何體父節(jié)點組 29
5.3.4創(chuàng)建刀具 30
5.3.5創(chuàng)建刀具軌跡 31
5.4后處理 36
5.5部分NC程序的輸出 36
6 結(jié)束語 37
致謝詞 38
參考文獻 39
中文摘要
數(shù)控機床加工程序的編制比普通機床工藝規(guī)程編制復(fù)雜。這是因為在普通機床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對刀點、換刀點及走刀路線的確定等問題，在數(shù)控加工時，這一切都無例外地都變成了固定的程序內(nèi)容，正由于這個特點，促使對加工程序的正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯，否則加工不出合格的零件。
數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工的整個過程是自動進行的。數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床的加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。這是因為數(shù)控機床價格昂貴，若只加工簡單的工序，在經(jīng)濟上不合算，所以在數(shù)控機床上通常安排較復(fù)雜的工序，甚至是在通用機床上難以完成的那些工序。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控銑削；工藝設(shè)計 ；銑削零件 UG（CAM）；自動編程 CAD
Abstract
Numerical control machine processing technology and common machine processing technology in the same basic in principle, but the whole process of nc machining is automatic. Nc machining process of the content of the machine tool than normal processing process content complex. This is because the numerical control machine tool is expensive, if only simple processing of working procedure, in economic not worthwhile, so on the nc machine more complex process is arranged normally, even in general in machine tool of the difficult to complete the process. Numerical control machine tool than regular programming machine process planning of complex. This is because in the processing technology of the conventional machine tools in need not consider of problems, such as the arrangement of the steps in the process of work, the cutting point, change the tools point and go to determine the knife route, in the numerical control processing, it all without exception to all become fixed program content, and because of this feature, for the processing procedures to the correctness and rationality of the highly demanding, there can be no mistake, or processing not qualified parts.
Keywords: axial parts; Process design ;CAD ; UG(CAM)
1 復(fù)雜零件概述
1.1國內(nèi)外數(shù)控發(fā)展概況
隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
??? 長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。
1.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
1.2.1 性能發(fā)展方向
（1）柔性化
包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
（2）高速高精高效化
速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
（3）實時智能化
早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的
（4）工藝復(fù)合性和多軸化
以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。
1.2.2 功能發(fā)展方向
（1）科學(xué)計算可視化
科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
（2）多媒體技術(shù)應(yīng)用
多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。
（3）插補和補償方式多樣化
多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補（非均勻有理B樣條插補）、樣條插補（A、B、C樣條）、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?
（4）內(nèi)裝高性能PLC
數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
（5）用戶界面圖形化
用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)
1.2.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
（1）模塊化
硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
（2）集成化
采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。
（3）通用型開放式閉環(huán)控制模式
采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
（4）網(wǎng)絡(luò)化
機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
1.3 智能化新一代數(shù)控系統(tǒng)
當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。
2 工藝方案分析
2.1 零件圖
UG三維圖造型
拉伸
拉伸求差
拉伸求差
拉伸求差
繪制直紋面
縫合直紋面
求差
鉆孔D14
鉆孔D10
完成后的零件圖
2.2工藝設(shè)計及零件圖分析
2.2.1工藝設(shè)計
（1）工藝設(shè)計
1）對零件進行工藝分析
2）選擇毛坯和機床
3）確定加工方案
4）選擇刀具并填寫工具單
5）確定零件裝夾方式
6）確定粗、精加工切削用量
7）確定工序內(nèi)容并填寫工序卡
（2）編寫加工程序
1）建立工件坐標(biāo)系
2）基點尺寸計算與確定
3）尺寸及其精度計算
4）編寫加工程序
（3）零件加工與精度檢測
1）加工程序輸入與仿真
2）零件加工
3）零件精度檢測，填寫零件加工質(zhì)量檢驗單
2.2.2零件工藝分析
此零件采用材料為45號鋼，要求加工主要尺寸是長470mm，寬352 ，高70，采用數(shù)控銑床能達到要求。有曲面，90°彎槽，上平面有五個Φ10mm小孔，一個Φ5mm小孔，左側(cè)面有兩個Φ10mm小孔，前面有個Φ10mm小孔，主要特征就是這些。
2.3確定加工方法
加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。
通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為銑削，考慮該零件為大量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控銑床。
根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用（數(shù)控銑床型號）數(shù)控機床。
2.4 確定加工方案
零件上比較精密表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。
先使用平面銑削加工底面加工出一個基準(zhǔn)平面。
換頭裝夾 開粗 部件余量留0.3mm
換刀型腔銑半精加工留余量0.1mm
換刀精加工曲面
該零件加工順序為：
采用虎鉗裝夾。用Φ30銑刀先使用平面銑削加工底面和四周輪廓加工出一個基準(zhǔn)平面→換頭裝夾Φ30銑刀開粗留余量0.3mm→Φ16銑刀半精加工留余量0.1→Φ30銑刀精加工上平面→Φ20銑刀精加工90°彎槽→Φ20銑刀精加工上平面2個凹槽→Φ16R8球頭銑刀精加工曲面→Φ10鉆花鉆四小孔→Φ5鉆花鉆小孔。合格取下零件。
3 工件的裝夾
3.1定位基準(zhǔn)的選擇
在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位的基準(zhǔn)有著十分中的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。
3.2定位基準(zhǔn)選擇的原則
1）基準(zhǔn)重合原則。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使用工序基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)、編程原點三者統(tǒng)一。
2）便于裝夾的原則。所選的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位夾緊簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。
3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。
3.3確定零件的定位基準(zhǔn)
虎鉗裝夾工件百分表打表加工一個平面作為基準(zhǔn)平面。換頭裝夾把剛才加工的平面和外輪廓作為精基準(zhǔn)加工其他地方。
3.4裝夾方式的選擇
為了工件不至于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊壓牢，采用虎鉗夾緊的方法。合理的選擇加緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。由于低面有通孔所以不能放墊塊。除了最后外形精加工需要使用一下工裝其他工序都使用虎鉗夾緊。
3.5數(shù)控銑床常用裝夾方式
1）在三爪自定心卡盤上裝夾。 能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。
2）虎鉗夾緊工件
3）特殊工裝定位裝夾，大批大量生產(chǎn)，特殊要求時使用。提高效率和保證質(zhì)量。
3.6確定合理的裝夾方式
工件加工時，使用虎鉗夾緊定位。
4 刀具及切削用量
4.1選擇數(shù)控刀具的原則
刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。
選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選的低些，一般取15-30min對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低些，當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時，刀具壽命也應(yīng)選的低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質(zhì)硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。
4.2選擇數(shù)控銑削用刀具
選用硬質(zhì)合金刀，高速鋼，鉆花
表3-1 數(shù)控加工刀具卡
產(chǎn)品名稱
零件圖號
1
補償值/mm
備注
序號
刀具號
刀具名稱
刀柄型號
刀具
直徑/mm
長度/mm
1
T01
Φ30R0.8mm立銑刀
BT40
Φ30
實測
2
T02
Φ16R0.8mm立銑刀
BT40
Φ16
實測
3
T03
Φ20mm立銑刀
BT40
Φ20
實測
4
T04
Φ16R8mm球刀
BT40
Φ16
實測
5
T05
Φ10mm麻花鉆
BT40
Φ10mm
實測
6
T06
Φ5mm麻花鉆
BT40
Φ5mm
實測
編制
審核
批準(zhǔn)
共1頁
第1頁
4.3設(shè)置刀點和換刀點
刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對與工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。實際操作機床時，可以通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合，所謂“刀位點”是指刀具定位基準(zhǔn)點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。用手動對到操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”時指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置，換刀點應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其他部件為準(zhǔn)。
4.4確定切削用量
數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。
5 零件加工
5.1零件加工的工藝分析
（1） 技術(shù)要求
零件基本要求不高，兩個平面要求表面粗糙度為3.2，保證其形位公差。
（2） 毛坯選擇
毛坯選擇鍛件一般鍛鋼的力學(xué)性能較好。同時又節(jié)省材料。刀具需要加工的也少。對于刀具來說也是很合理的。
（3） 定位基準(zhǔn)的選擇
選擇一個平面精加工后作為精基準(zhǔn)。
工裝就能夠很好地定位?；Q定位y方向，螺釘定位x方向。
（4）零件預(yù)備加工
零件毛坯可能在運輸或其他原因使其產(chǎn)生一些變形，對于變形大的我們應(yīng)該矯正如果矯正不了的就不能加工。以免做無用功。
（5） 熱處理工序
鑄、鍛件毛坯在粗加工前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求正火或退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理，一提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學(xué)熱處理，以提高耐磨性。
（6） 加工工序劃分一般可按下類方法進行：
①刀具集中分序法
就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。
②以加工部位分序法
對于加工類容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部分分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。
③以粗、精加工分序法
對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)和工藝性，機床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實際情況來確定，但一定力求合理。
（7）在加工時，加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破壞。順序一般應(yīng)按下列原則進行：
①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。
②先進行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序。
③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。
④在同一次安裝中進行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞小的工序。
在數(shù)控床上粗車、半精車分別用一個加工程序控制。工件調(diào)頭裝夾由程序中的M00或M01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動”繼續(xù)加工。
（8）走刀路線和對刀點的選擇
走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動切削起始點，刀具切入，切出并返回切削起始點或?qū)Φ饵c等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對刀點，對刀點可以設(shè)在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準(zhǔn)位或已加工精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工損壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r注意要在與定位基準(zhǔn)有相對固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個相對對刀位置，這樣可以根據(jù)他們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點。這個相對對刀位置通常設(shè)在機床工作臺或夾具上。
5.2零件加工工藝
（1）確定加工順序及進給路線
先加工定位基準(zhǔn)面
開粗
半精加工
精加工曲面
（2）選擇刀具
①Φ30R0.8mm立銑刀
②Φ16R0.8mm立銑刀
③Φ16R8mm球刀
④Φ10mm麻花鉆
⑤Φ5mm麻花鉆
（3）切削用量選擇
表面粗精加工時的切削用量選擇見表
背 吃 刀 量
ap/mm
進 給 量/(mm/min)
主軸轉(zhuǎn)速S/(r/min)
平面銑削基準(zhǔn)平面
0.3
1500
2500
型腔銑開粗輪廓
0.8
1500
3000
半精加工
0.5
1200
3500
精加工
0.2
1000
4500
加工工序卡1
零件圖號
零件名稱
使用設(shè)備名稱
數(shù)控銑床
使用設(shè)備型號
XD-A40
換刀方式
自動換刀
程序編號
刀具刀號
刀具名稱
序號
量具名稱及規(guī)格
刀具名稱及規(guī)格
序號
工藝內(nèi)容
切屑用量
備注
/mm
f/min
1
銑基準(zhǔn)面
0.5
1800
2500
2
開粗
0.8
1500
2000
3
半精加工
0.5
1200
3500
4
精加工上平面
0.2
1200
4000
5
精加工行腔平面
0.2
1200
4000
6
精加工兩個凹槽
0.2
1200
4000
7
精銑曲面
0.2
1500
4500
8
鉆孔
0.4
100
1800
表3-7工序1工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
1
2
01
45鋼
車間
工序2工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
開粗
T01
深度尺、游標(biāo)卡尺
2000
1500
0.8
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第1頁
表3-8工序2工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
3
02
45鋼
車間
工序3工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
半精加工
T02
3500
1200
0.3
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第2頁
表3-9 工序3工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
1
4
03
45G鋼
車間
工序4工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
精加工上平面
T01
3500
1500
0.4
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第3頁
表3-10 工序4工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
5
04
45鋼
車間
工序5工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
精加工下平面
T03
3500
1200
0.3
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第4頁
表3-11 工序5工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
5
05
45鋼
車間
工序5工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
精加工兩個凹槽
T03
3000
1200
0.3
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第5頁
表3-12 工序5工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
5
06
45鋼
車間
工序5工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
曲面精加工
T03
3000
1200
0.3
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第6頁
表3-13 工序5工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
5
07
45鋼
車間
工序5工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
鉆孔
T05
1500
100
——
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第7頁
表3-14 工序5工序卡
（單位名稱）
數(shù)控加工工序卡
零件名稱
零件圖號
工序號
程序編號
材料
5
07
45鋼
車間
工序5工序簡圖
使用設(shè)備
XD-A40
夾具名稱
平口虎鉗
冷卻液選擇
乳化液
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
量具
主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)
進給速度/(mm/min)
背吃刀量/(mm/r)
備注
1
鉆孔
T06
1700
100
——
編制
審核
批準(zhǔn)
共8頁
第8頁
建立工件坐標(biāo)系：加工時工件坐標(biāo)系和設(shè)計坐標(biāo)系重合，定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)重合。
5.3 自動編程
UG是一種功能強大的軟件，在這個型腔零件的造型中我們用到的是UG的草圖建模和仿形加工模塊。使用UG設(shè)計軟件CAM模塊自動編程模擬刀具軌跡和加工效果。
5.3.1 CAM編程的一般步驟
第一步：獲得CAD模型；
第二步：加工工藝分析和規(guī)劃;
第三步：CAD模型的完善；
第四步：加工參數(shù)的設(shè)定，其中包括切削方式，加工對象，刀具及機械參數(shù)，加工程序參數(shù)的設(shè)置；
第五步：刀軌的計算；
第六步：檢查檢驗；
第七步：后處理。
5.3.2建立毛坯
在草圖階段我們已經(jīng)把我們需要的毛坯的草圖畫好了，所以我們現(xiàn)在只要在建模階段對其拉伸，拉伸高度大于零件的最大高度，所以我拉伸了73mm。如圖5-1。再在編輯命令下的隱藏命令，點擊隱藏就可以把毛坯給隱藏了。做完著一步就可以進入加工狀態(tài)了。
圖5-1
5.3.3 創(chuàng)建刀具和幾何體父節(jié)點組
幾何體父節(jié)點組
打開下拉菜單，點擊圖標(biāo)，在加工環(huán)境對話框中設(shè)置加工環(huán)境。在對話框的上部列表中選擇，在下部列表中選擇模塊零件，單擊圖標(biāo)，進入加工環(huán)境。
編輯WORKPIECE，在出現(xiàn)的對話框中，在部件下點擊選擇，選擇要加工成的零件模型，點擊確定；再在編輯下的隱藏，點擊反向隱藏全部，出現(xiàn)毛坯，再在隱藏下點擊選擇，選擇毛坯。這樣就把WORKPIECE編輯好了。如圖5-2
再把零件模型調(diào)出來，編輯MCS_MILL，這是設(shè)置加工的坐標(biāo)系以及安全平面，勾選其中的間隙，指定安全平面，我們應(yīng)該把安全平面的高度設(shè)為大于它的高度，設(shè)為30即可。如圖5-3
5-2
5-3
5.3.4創(chuàng)建刀具
下一步是刀具的創(chuàng)建，選擇工具欄上圖標(biāo)，進入對話框，在子類型中選擇圖標(biāo)，然后在名稱欄里輸入D30R0.8，點擊確定鍵進入菜單欄，如圖5-4所示，接著依此創(chuàng)建剩下刀具。
5-4
5.3.5創(chuàng)建刀具軌跡
開粗
選擇工具欄上創(chuàng)建操作圖標(biāo)，進入對話框，在子類型中選擇操作，在項中選擇NC-PROGRAM，在項中選擇WORKWOPIECE，在項中選擇D10，在項中選擇MILL-ROUGH，點擊確定鍵進入對話框。選擇圖標(biāo)，再點擊此圖標(biāo)下的選項，打開下對話框，在一欄中選擇外部，點選曲線邊進行邊界選擇，點選小凸臺上的凹槽的外輪廓線框，點選完成后點擊兩次確定鍵就可完成的選擇。同樣選擇圖標(biāo)，點擊此圖標(biāo)下的選項，凹槽的底面，點選確定完成底面選擇。在后選擇跟隨工件圖標(biāo)，點擊，進入對話框，,在最大值一欄中輸入值1，點擊確定。選擇生成圖標(biāo)，在圖中就可以形成刀具軌跡，按確定鍵完成操作，如圖5-5
5-5
半精加工如圖5-6
圖5-6
精加工上平面
平面銑操作，創(chuàng)建平面立銑操作 如圖5-7所示
圖5-7 創(chuàng)建平面立銑操作
平面銑加工過程：選擇加工所至的表面，選擇上平面輪廓線作為加工邊界，如圖5-8所示選擇。
圖5-8 選擇加工表面
設(shè)置好切削用量、每一刀的進給量、切削方式，外面毛坯的距離，進刀方式和安全距離，切削速度和進給。不留精加工余量。然后生成刀軌，準(zhǔn)備進行精加工如圖5-9所示。
圖 5-9生成刀軌
平面精加工完成，接著要進行確定保存，如圖5-10所示。
圖 5-10平面精加工完成
按照上述步驟依次完成型腔90°彎槽平面和上平面兩個凹槽平面的精加工，如圖5-11所示。
5-11
創(chuàng)建固定輪廓銑加工，如圖5-12，5-13所示
5-12
5-13
鉆孔
5.4后處理
5.5部分NC程序的輸出
============================================================
信息清單創(chuàng)建者： Administrator
日期 ： 2012/12/6 22:12:30
當(dāng)前工作部件 ： G:\UG \biancheng.prt
節(jié)點名 ： 9bnm8q8g8n13vwo
============================================================
%
G40 G17 G49 G80 G90 G53
N10 (FACE_MILLING_AREA)
T02 M06
;(D=30.00 R=0.00 F=50.00 L=75.00)
G0 X5.833 Y-382.1 S0 M03
G43 Z10.5 H00
Z3.
G1 Z0.0 F250. M08
。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。
Y-145.421
Y-129.462
Z3.
G0 Z10.5
M09
M05
G91 G28 Z0.0
M30
%
6 結(jié)束語
在數(shù)控銑削加工中經(jīng)常遇到的零件。使用UG和CAD等設(shè)計軟件，使我再一次的熟悉了這兩門工具，本設(shè)計論文中采用含螺紋零件進行編程設(shè)計，在螺紋銑削編程中要注意，數(shù)控銑床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實際轉(zhuǎn)速，主軸的轉(zhuǎn)速必須保持不變，有螺紋、倒角、圓弧、孔、槽等。數(shù)控加工的基本編程方法時用點定位指令編寫接近或離開工件等空行程軌跡，要用插補指令編寫工件輪廓的切削進給軌跡。
從開始到畢業(yè)設(shè)計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計過程中使我學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對數(shù)控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復(fù)雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。通過這個畢業(yè)設(shè)計使我對數(shù)控的興趣更加濃厚。學(xué)習(xí)了很多知識。
致謝詞
致謝:
我要特別感謝我的指導(dǎo)老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵,使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，在此表示衷心的感激。各位老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他們耐心的輔導(dǎo)。本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。同時我在網(wǎng)上也搜集了不少資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。在此本系的全體老師表示由衷的謝意。
大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作中去。即將結(jié)束再次學(xué)習(xí)的生活，相信等待我的是一片充滿機遇、風(fēng)險與快樂的土地；也相信我和同仁們的事業(yè)必將如涅磐之鳳、浴火之凰。
從開始思考論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文設(shè)計的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨立完成的最大的項目。經(jīng)過了兩個多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受。我開始了獨立的學(xué)習(xí)和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)的最后一個環(huán)節(jié)，我要努力把握這個學(xué)習(xí)的好機會鍛煉自己。同時感謝老師們耐心的輔導(dǎo)我教育。
參考文獻
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