典型数控铣零件工艺分析及程序编制.doc

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济源职业技术学院毕业设计

技术学院

毕业设计

题目

典型数控铣零件工艺分析及程序编制

系别

机电工程系

专业

　　　　机电一体化技术　　　　　　　　

班级

机电

姓名

学号

0441

指导教师

日期

2011年9月

20

设计任务书

设计题目：

典型数控铣零件工艺分析及程序编制

设计要求：

第一：

熟悉数控铣床结构及加工性能

第二：

零件图的分析及确定加工内容

第三：

AUTOCAD图形的绘制

第四：

三维图形的绘制

第五：

选定加工设备

第六：

切削用量及刀具选择、装夹

第七：

制定零件的加工工艺路线

第八：

编写程序，完成加工操作

设计进度要求：

第一周搜集资料和前期准备工作

第二周零件的工艺分析

第三周零件的尺寸计算

第四周整个零件工艺尺寸的计算部分

第五周校核、修改、成文和定稿

第六周电子稿的输入和排版

第七周毕业答辩

指导教师（签名）：

摘要

质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品是国民经济各个部门迫切需要的，伴随着科学技术和工业生产的飞速发展，产品设计是决定产品性能、质量水平、市场竞争力和经济效益的重要环节。

数控加工效率高、质量好、加工精度高，数控技术是与机床的自动控制密切结合而发展起来的，如今数控技术已广泛应用于化工生产、石油精炼、造纸、钢铁生产等工艺流程控制及其他各个方面。

近代大工业生产中，机械加工工艺过程的自动化是提高产品质量和生产率的重要措施。

数控机床的诞生，较好解决了精密复杂多品种单件或小批量机械零件加工自动化的问题。

为了能充分发挥、利用数控机床的各种功能，使数控机床能安全、可靠、高效的工作，在这里选择了一件最适宜在数控机床上进行加工的零件作为设计，并严格按照毕业设计要求，进行包括数控加工工艺分析、数控刀具及切削参数的选择、工件装夹方式与数控夹具的选择、程序编制中的数字计算、数控加工程序的编制等。

本设计主要介绍数控加工技术概述、数控加工的铣削基础、数控加工工艺设计及数控加工工艺文件、数控加工的工具系统、数控加工夹具、典型形状零件的数控加工工艺、数控铣削的加工工艺。

由于本课题所选的零件属于板类零件，二维加工，而且内、外轮廓的几何要素都是由直线和圆弧组成的，故采用手工编程方式即可完成全部数控编程任务。

这样既及时又经济，同样能达到预期的效果。

另外，为了检验手工编程的实际效果，在这里还采用了数控仿真技术来及时校验整个程序的加工效果。

关键词：

工序确定，数控编程，工艺分析，数控加工

目录

设计任务书 I

摘要 II

1国内外的研究现状 1

1.1数控铣的研究 1

2数控铣削加工工艺分析 3

2.1加工零件图 3

2.2零件的结构工艺性分析 3

2.3毛胚的确定 5

2.4零件的技术要求 6

3机床以及夹具的选择 7

3.1机床以及系统的选择 7

4零件加工工艺分析 10

4.1工序的划分及加工顺序的安排 10

4.2刀具的选用 13

4.3切削用量的确定 14

4.4数控加工工序卡片 14

5程序的编制 16

5.1自动编程 16

5.2手动编程 16

致谢 20

参考文献 21

1国内外的研究现状

1.1数控铣的研究

1.1.1国外的研究现状

1947年为了精确地制作直升机的叶片样板，美国密执安州特拉弗斯城帕森公司的帕森提出了用电子装置控制坐标镗床的方案。

1949年美国空军后勤司令部为了在段时间内能制造出变更基础设计的火箭发动机零件与帕森公司合作，并选择麻省理工学院伺服机构研究所为协作单位，经过三年的时间努力于1952年研制成功了基于电子管和继电器的机床数控装置，用于控制三坐标立式铣床，它标志着第一代数控系统——电子管数控系统的诞生。

世界上第一台数控机床由美国帕森斯公司与麻省理工学院合作研制。

1952

年公开展示。

数控机床的发展先后经历了五代。

第一代：

电子管（1952年）

第二代：

晶体管（1959年）

第三代：

小规模集成电路（1965年）

第四代：

大规模集成电路及小型计算机（1970年）

第五代：

微处理机或微型计算机（1974年）

有代表性的数控公司有日本的法拉克公司、德国的西门子公司、美国的A-B公司、西班牙的发格公司、法国的NUM公司等。

数控铣零件的工艺分析与程序的编制在国外有很大的改进与创新。

今年来国际上对零件的要求是越来越高，在精度方面更是苛刻，数控铣作为平面、曲面、和各种箱体类零件的加工，和新产品的样板的制作中发挥着重要的作用

在数控铣中工艺的好坏可以决定零件的精度和表面粗糙度，在零件的加工中不断的寻求新工艺，新技术，做出更高质量的零件。

在当今的数控加工的程序编制中也需要不断的革新，在新世纪不仅要求有好的质量，工厂需要取得较好的效益，加工效率也是一个重要的因素。

一段合理简洁的数控程序不但可以提高生产效率，对机器、刀具的损害也是可以降低的。

1.1.2国内的研究现状

目前自动编程软件主流的有UG、PRO/E、MASTERCAM等。

在一些复杂表面的加工中经常是要用到自动编程的，手动编程已经不能满足要求。

同时自动编程也给了我们很大的方便，软件强大的绘图功能以及辅助制造功能让三维空间的零件加工变得简单，在精度方面也能达到很高的要求。

手动编程虽然已经很少用到了，但是手动编程是编程的基础。

在一些简单的平面图形铣削中还是起这相当的作用，尤其是宏程序的使用让一些手动编程的程序变得极为简单明了。

在当今的数控加工中，数控铣扮演了重要的角色，在这里我们使用数控铣床加工零件，如一些平面及曲面类零件，数控铣在箱体零件的加工中发挥着重要的作用。

数控铣加工有手动编程加工和自动编程加工，手工编程一般使用在零件比较简单的程序简单的加工中。

自动编程用于零件复杂，如一些曲面加工中。

理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床发挥出相应功能，以使数控机床能够安全、可靠及高效的工作。

轮廓铣削加工路线的分析：

对于里啊你铣削轮廓。

特别是加工圆弧时，要注意安排好刀具的切入、切出，要尽量避免交接处重复加工，否则会出现明显的痕迹。

用圆弧方式铣削外圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后不要在切点处直接退刀，而让刀具多运动一段距离，最好沿切线方向退出，以免取消刀具补偿时，刀具与工件表面相撞，造成工件报废。

铣削内圆时，也要遵守从切向切入的原则，安排切入、切出过渡圆弧。

曲面加工的加工路线的分析：

对于辩解敞开的直纹曲面，加工时经常采用球铣刀进行“行切法”加工，即刀具与零件轮廓的切点轨迹是一行一行，行间距按零件加工精度要求而确定。

孔系加工的路线的工艺分析：

对于位置精度要求较高的孔系加工，特别要注意孔的加工顺序的安排，安排不当时，就有可能将沿坐标轴的反向见习带入，直接影响位置精度。

进入21世纪90年代以来，我国数控系统的各个方面研究力量在集中优势、突破关键、一我为主、发展产业的原则基础上，逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等以生产普及型数控系统为主的国有企业，以及北京一发那科、西门子数控（南京）有限公司等合资企业的基本力量。

而数控机床的发展在20世纪80年代也在西方国家得到了十分重视，国家科技攻关开发自主产权数控系统也已经成为数控机床的产业奠定了良好的基础，并取得了长足的进步。

“九五”期间数控机床发展已迈入实现产业化的阶段。

新开发的国产数控机床大部分达到了国际20世纪80年代中期水平，部分达到20世纪90年代水平，在技术上取得了突破，如高速株洲的制造技术、快速进给、快速走刀。

柔性制造等，为下一代国产数控机床的发展奠定了基础。

2数控铣削加工工艺分析

2.1加工零件图

图2.1零件基本尺寸参照

2.2零件的结构工艺性分析

零件的尺寸标注图样图所示，此零件的端面及外轮廓的粗糙度是3.2，加工过的端面粗糙度是6.3，矩形槽设置的极限偏差为0～+0.052mm,半圆形槽的极限偏差设置为0～+0.043mm，同一基准标注方法以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸，它适应数控铣床加工的特点，即便与编程，也便于保持设计工艺，测量基准与编程原点设置的一致性。

由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，构成零件轮廓的几何元素（点，线，面）的相互关系（如相切，相交，垂直和平行等）应明确，各种几何要素的条件要充分，应无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸，尺寸的标注应方便编程等。

保证零件的加工精度要特别注意：

过薄的底板的厚度公差，由于加工时产生的切削力及薄板的弹性变形易使切削面发生震动，薄板的厚度尺寸公差难以得到保证，薄棉粗糙度值也将增大。

对于面积较大的薄板，当厚度小于3mm时，应在工艺上充分重视。

零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

良好的结构工艺性可使零件加工容易，节省工时和材料。

较差的结构工艺性，会使零件加工困难，浪费工时和材料，有时甚至会使零件无法加工。

1.工件的内腔与外形应尽量采用统一的几何类型和尺寸，以减少刀具规格和换刀次数，方便编程和提高数控机床加工效率。

2.工件内槽的圆角半径R不应过小。

圆角半径限制了刀具直径的大小，刀具直径与工件轮廓的深度之比又决定了刀具的刚度，如果刀具半径R＜0.2H（H为工件轮廓的深度），则判定工件该部位加工工艺性差，如果R＞0.2H时，则判定工件该部位的加工工艺性良好，工件的加工质量能得到保证。

3.工件槽底的圆角半径r不宜过大。

铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径d=D-2r（D为铣削直径），当D一定时，r越大，铣刀的端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性越差。

当r大到一定程度时甚至必须用球头铣刀加工，这是应当避免的。

4.应采用统一的基准定位

数控铣削加工中若没有统一的定位基准，则会产生因工件二次装夹而造成的加工后两个面上的轮廓，位置及尺寸不协调现象。

例如，有些零件需要在铣完一面后两次装夹铣另一面，由于数控铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试切法来接切，这时最好采用统一基准定位，因此零件上应有合适的的孔作为定位基准。

如果没有基准孔。

则应专门设置工艺孔作为定位基准。

若无法制出工艺孔，也应用加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。

5.该槽轮板的零件图工艺分析：

槽轮板是由平面，外轮廓以及孔系组成，几何元素之间关系描述清晰，完整，槽轮板侧面与矩形槽，半圆形槽内侧表面粗糙度值要求较小，为Ra3.2um。

该半圆形槽相对于中心线有对称度的要求，零件材料为45钢，切削加工性能较好，台阶面粗糙度值Ra3.6。

根据上述分析，槽轮板内，外轮廓及半圆型槽，矩形槽应分，粗，精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度值要求。

同时以零件的A和B定位，提高装夹刚度以满足垂直度和对称度的要求。

确定装夹方案，根据零件的结构特点，加工两个槽时，以A和B定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。

以A和B定位基准。

2.3毛胚的确定

毛胚的设定，为了更快的加工出零件来，在选择毛胚的时候，应该尽量接近零件的基本尺寸，这样就可以节省加工时间和减少加工余量。

在这里选择毛胚是45钢，规格为：

长100mm宽为100mm高为25mm的长方体毛胚，示意图如下：