《数控加工工艺》课程设计任务书Word文档格式.docx
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七、一些技术要求·
20
八、设计小结·
九、参考文献·
21
《数控加工工艺与编程》课程设计说明书
前言
《数控加工工艺与编程》课程设计，是在全部学完数控加工工艺学，数控编程操作等大部分专业课的基础上进行的一个教学环节。
这是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习，也是一次理论联系实际的训练。
因此，它在四年的大学生活中占有重要地位。
本次课程设计是对具体零件加工工艺的设计及程序的编制，它综合考查了我们对零件的工艺分析能力和数控编程指令的理解，如能独立认真地完成这次设计将对能力的提高和知识的掌握及灵活的运用起到很大的促进作用。
本次数控加工工艺实习，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。
用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单；
用自动编程软件或手工编程。
通过宇龙数控仿真软件对程序和刀具走刀路径进行模拟仿真。
用UG来画出工件和夹具的三维图并装配好供分析使用。
制作工艺时还对工艺卡片进行制作。
在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。
本工艺设计由我们组两名成员共同编写，在编程过程中参阅了很多有关工艺设计手册、教材和网上资料等资料与文献，并得到指导老师的帮助，在此表示衷心的致谢。
由于时间仓促，编者水平有限,调查研究不够深，实际工作经验少,本设计中难免仍有很多缺点和错误,我们恳切希望老师批评指正。
一、设计目的
《数控加工工艺与编程》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的有：
1、通过本设计，使学生全面地、系统地掌握数控加工工艺和数控编程的基本内容和基本知识，学习总体方案的撰写，分析与比较的方法。
2、通过对夹具的设计，掌握数控夹具的设计原则以及如何保证零件的工艺尺寸。
3、通过工艺分析，掌握零件的毛坯选择方式以及相关的基准的确定，确定加工顺序。
4、通过对零件图纸的分析，掌握如何根据零件的加工区域选择机床以及加工刀具，并根据刀具选择相应的切削用量。
5、通过课程设计，更加熟悉各工艺与工序，增加对工艺文件了解。
二、课程设计的原则
（1）结合本校数控毕业设计基地建设的具体情况，合理安排毕业设计内容。
也可以采用与校外的实践教学基地（企业）合作的方式共同制定并完成相关设计课题。
（2）必须保障人身和设备的安全。
在编程操作前应熟悉数控机床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。
数控加工时精力应高度集中，出现问题应立即切断机床电源，并向指导教师报告。
（3）兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量。
（4）注重培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。
三、设计的基本内容
数控技术课程设计主要包括数控加工工艺设计、数控加工程序编制、数控机床操作技能三大核心环节。
1．数控加工工艺设计
数控加工工艺设计包括以下基本内容：
（1）零件图的工艺性分析。
（2）加工方法的选择。
（3）工序的划分。
（4）定位与夹紧方式的选择。
（5）加工顺序的安排。
（6）确定走刀路线和工步顺序。
（7）切削用量的选择。
（8）对刀点和换刀点的确定。
（9）数控加工刀具的选择。
（10）工件在数控机床上的装夹与夹具的选择。
2．数控加工程序编制
数控加工程序编制主要包括以下几个方面的工作：
（1）加工工艺分析。
（2）数值计算。
（3）编写零件加工程序单。
（4）制作控制介质。
（5）程序校验与首件试切。
3．数控机床操作技能
数控机床操作技能主要包括以下几个方面的内容：
（1）数控车削加工编程与操作。
（2）数控铣削加工编程与操作。
（3）数控加工中心的编程与操作。
（4）数控电火花加工。
（5）数控线切割加工。
（6）数控机床安装、调试与验收。
四、课程设计的步骤
学生必须充分利用设计前的时间研究设计计划和任务书，了解产品的工艺性及公差等级分析，对于一些零件结构不合理或工艺性不好的，必须征询指导教师的意见后进行改进。
在初步明确设计要求的基础上，可按以下步骤进行数控技术毕业设计方案的论证。
（1）分析零件图纸，确定总体加工方案。
根据图纸所规定的毛坯的精度来分析，确定自己设计的方案。
并根据零件图样，对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求进行分析。
（2）确定加工工艺方案。
根据上述对零件的分析，选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等。
要求有详细的设计过程，合理的参数选择。
（3）数值计算。
根据零件图的尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据。
要求有刀位点坐标值计算过程和并画出刀具轨迹图。
（4）编写零件加工程序。
加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单。
此外，还要填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安装和零点设定卡片、数控加工程序单等。
（5）按规定格式编制设计说明书和设计报告书。
要求上交设计说明书和设计报告书。
（6）课程设计答辩。
五、零件加工工艺规程
1、生产类型
综合零件的生产要求和装配的技术要求，以及图纸的技术资料，确定该为中批生产。
2、零件的工艺分析
图5-1固定支座A零件CAD图
该零件为45号钢，如图5-1。
零件要加工的内容有外形轮廓、平面、孔、槽。
主要集中在上表面，参照互为基准铣削上下表面和外形。
加工部位有平面A、B、C、D、E、F，24mm深的T形槽，37mm深的圆弧槽，以及M16-7H螺纹孔和直径为17.5mm的通孔。
根据加工方法选择原则，上表面与槽面的精度要求较高，粗糙度值为1.6，且上表面对基准面A有较高的平行度要求，其余表面的加工精度值为3.2。
固定支座通过T形槽与滑座突台配合，所以必须保证T形槽尺寸
、
及基准面A的形位公差，还要保证与基准面A的平行度和垂直度。
而其他外表面定位孔只起定位作用，故不要求很高的加工精度。
螺纹孔和通孔有一定的位置精度和粗糙度（粗糙度值为6.3）要求，也必须保证。
3、毛坯的选择
毛坯分为铸、锻件、型材、焊接件和冷冲压件、铸造适用于形状较复杂的零件；
锻件适用于强度要求高、形状比较简单的毛坯；
型材有热轧和冷轧两种，热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯，冷轧适用于尺寸较小、精度较高的毛坯；
焊接件是根据需要将型材或钢材等焊接而成的毛坯；
冷冲压件可以加工接近成品的工件。
该零件的来料为45#钢，毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，材料消耗就越少，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。
根据零件尺寸和形状要求，选择型材作为毛坯。
型材是指利用冶金材料厂提供的圆钢、方刚、管材、板材等各种形状截面的材料，经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯。
现选用45#钢板作为毛坯。
查手册的钢材标准GB-T709-1988，考虑要留有一定的加工余量，从标准中选钢板的长、宽及厚度比实际大5mm，采用锯床切割下料。
选用毛坯尺寸140mm
60mm
mm。
4、确定装夹方案
该零件在普通铣床上需分三次安装进行加工，因零件刚性较好，考虑加工方便，采用平口虎钳定位夹紧即可。
为确保工件定位夹紧可靠，保证所需的技术要求，先用平口虎钳夹紧定位铣平面A；
其次，用已加工A面靠紧平口虎钳固定面，定位夹紧铣B面。
再次，在该机床上进行底面倒角。
在加工中心上需分两次安装进行加工，用自制专用夹具定位夹紧即可。
为确保工件定位夹紧可靠，保证所需的精度和技术要求。
用工件的A面靠紧夹具A面，工件B面定位靠紧夹具B面，先加工工件平面C和端面E；
换另一个装夹方式，使工件A面对夹具B，工件B面对夹具A，工件E面靠紧夹具C面，加工工件D和端面F以及所需的孔系和槽系。
自制夹具图样
图5-2实物及装夹图
5、工艺路线
根据零件结构，遵循先粗后精、先面后孔、先内后外、基准面先行原则，该零件需五次装夹方可完成零件的加工。
加工基准面A和侧面B时在普通铣床上加工，用平口虎钳装夹，加工其余面时在数控加工中心上用专用夹具装夹两次加工，最后回到普通机床上倒角即可完成零件的加工。
加工工序可根据装夹次数来划分。
具体工序及工艺路线见下表。
表5-1工序及工艺路线
工序号
工序内容
工步号
工步内容（工艺路线）
1
夹持两侧面
粗铣基准面A
2
精铣基准面A
夹持上下表面
粗铣侧面B
精铣侧面B
3
侧面B置于底部，夹持上下表面A、D
粗铣侧面C
精铣侧面C
粗铣端面E
基准面A置于底部，夹持两侧面B、C
粗铣上表面D
精铣上表面D
粗铣端面F
粗铣20mm宽槽
精铣20mm宽槽
粗铣T形槽
精铣T形槽及倒角
7
粗铣圆弧槽
8
精铣圆弧槽
9
钻中心孔
10
钻
17.5通孔
11
扩
12
16螺纹
攻丝
16
14
上表面轮廓倒角
15
T形槽内边倒角
底面倒角
6、确定机床、工艺装备及辅助工具
1）机床的选择
由零件图可知，本零件特点为长度远大于宽度和厚度且零件较小，对加工机床并无特别要求，综合生产纲领和加工工艺确定选用的机床为X5032普通立式铣床和普通立式加工中心即选用WELW台湾崴立机电立式加工中心-AQ1050。
表5-2X5032技术参数
主轴端面至工作台距离（mm）
45～415
主轴中心线到床身垂直导轨的距离（mm）
350
主轴孔锥度
7：
24ISO50
主轴孔径（mm）
29
主轴转速（r.p.m）18级
30～1500
立铣头最大回转角度
±
45°
主轴轴向移动距离（mm）
70
工作台工作面（宽度×
长度）（mm）
320×
1325
工作台行程纵向/横向/垂向（手动/机动）（mm）
700/880、255/240、370/350
工作台进给范围纵向/横向/垂向（mm/min）
23.5～1180/15～786/8～394
工作台快速移动速度纵向/横向/垂向（mm/min）
2300/1540/770
T型槽槽数/槽宽/槽距（mm/）
3/18/70
主电机功率（mm）
7.5
进给电机功率（kw）
1.5
外形尺寸（mm）
2530×
1890×
2380
机床净重（kg）
3200
图5-2X5032立式铣床
表5-3WELW台湾崴立机电立式加工中心-AQ1050技术参数
加工范围
规格
单位
X轴行程（左右）
mm（in）
1020（40.2）
Y轴行程（前后）
510（20.1）
Z轴行程（上下）
主轴鼻端至工作台面距离
125-635（4.9-25）
工作台规格
工作台尺寸（X方向）
1200（47.2）
工作台尺寸（Y方向）
工作台最大载重
kg（lb）
600（1320）
主轴规格
主轴转速
rpm
皮带式/8000
主轴马力（连续/30分钟额定）
kW（HP）
7.5/11（10/15）
主轴内孔锥度
BT#40
进给系统
G00快速进给（X轴）
mm（in）/min
48000（1890）
G00快速进给（Y轴）
G00快速进给（Z轴）
36000（1417）
G01切削进给
1-10000（0.04-393.7）
刀库系统
刀库容量
pcs
最大刀具直径/无邻刀
250（9.8）
最大刀具长度
最大刀具重量
7（15.4）
精度
定位精度（VDI/DGQ3441）
P0.012（0.0005）
重现性精度（VDI/DGQ3441）
Ps0.006（0.0002）
机器尺寸
机器长度
3100（122）
机器宽度
2150（84.6）
机器高度
2900（114）
机器重量
6000（13200）
图5-4立式加工中心-AQ1050
2）选取刀具
参考工具书及相关的资料，结合机床和所要加工的工件，综合经济和效率，刀具选取具体见下表
表5-4普通立铣床刀具
序号
刀具号
刀具名称
刀具直径
长度
备注
T100
硬质合金面铣刀
φ75
T200
燕尾槽铣刀
φ25
表5-5加工中心刀具明细
补偿量
T01
硬质合金端铣刀
φ80
H01
长度补偿
T02
硬质合金立铣刀
φ18
D02
半径补偿
T03
φ15
D03
T04
T型槽刀
D04/H04
半径/长度补偿
T05
中心钻
φ5
H05
T06
高速钢钻头
φ13.8
T07
φ17.5
T08
右牙螺纹刀
M16×
T09
T10
反燕尾槽铣刀
3）工艺装备及辅助工具
表5-6量具、辅助工具、夹具
名称
数量
量具
钢尺150mm
游标卡尺0-200mm
百分表
90°
角尺
内径百分表φ18-φ35mm
辅助工具
锉刀若干
油石若干
其他铣工常用辅具
夹具
平口虎钳
专用夹具
7、确定切削用量
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。
切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是:
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；
半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。
铣削用量计算参考（参考《铣工操作技能手册》陈宏钧主编和《机械加工工艺设计实用手册》张辉宸主编）确定切削速度和进给量，然后根据公式
计算出机床主轴转速和机床进给速度，详见工序卡片。
普通立式铣床表5-7
工步内容
刀具规格
主轴转速（r.min-1）
进给速度（mm.min-1）
背吃刀量/mm
粗、精铣底面A
φ75硬质合金面铣刀
粗450
精500
粗250
精200
粗2.5
精0.5
粗、精铣侧面B
φ25反燕尾槽铣刀
800
160
加工中心表5-8
主轴转速（r·
min-1）
进给速度（mm·
φ80硬质合金端铣刀
450
300
550
0.5
粗、精铣端面E
φ18硬质合金立铣刀
1000
5/0.5
200
粗、精铣端面F
粗铣20槽
粗铣T型槽
φ25T型槽刀
400
精铣T型槽
500
精铣20槽、圆弧槽
φ15硬质合金立铣刀
钻φ17.5、M16中心孔
φ5中心钻
1200
0.3
钻φ17.5、M16通孔
φ13.8高速钢钻头
600
100
扩φ17.5通孔
φ17.5高速钢钻头
攻丝M16
1.5右牙螺纹刀
150
D面倒角
17
T型槽倒角
φ25燕尾槽铣刀
六、主要操作步骤及加工程序
1．确定编程原点
铣床上编程坐标原点的位置是任意的，它是编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的，为了编程方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定工件上某一点为编程坐标原点，具体选择应注意如下几点：
（1）编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。
（2）编程坐标原点尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。
（3）对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；
不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角点上。
（4）z轴方向的零点一般设在工作表面。
本设计选择地底面A和端面E交线的中点作为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。
2．按工序编制各部分加工程序
在数控机床上第一次装夹加工侧面C和端面E。
（1）粗铣侧面C采用专用夹具装夹，用
80mm硬质合金平面端铣刀，主轴转速为450r/min，进给速度为300mm/min，背吃刀量为5mm。
起刀点坐标为（X-100，Y0），精铣侧面时，主轴转速为500r/min。
（2）铣端面E时采用
18的硬质合金立铣刀，主轴转速为1000r/min，进给速度为300mm/min，一次切深为10mm。
起到点坐标为（X-10，Y50）。
第一次装夹的加工程序如下：
N1
O0001
N5
G21G17G40G94G49G80G99T01
程序初始化,刀具T01准备
N10
G28M05
返回机床换刀点
N15
M06
T01刀安装在主轴上
N20
G00G90G54X-100Y0S450M03
起点
N25
G43Z20H01
T01号刀具长度补偿
N30
G01Z3M08
N35
X190F300
N40
Z0.5
N45
X-50
N50
Z0F200
N55
X190
N60
G00Z50
N65
G00Z50
N70
G49M09
N7
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