凸凹模的数控加工工艺编制及零件的数控加工全套图纸本科毕业论文.docx
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凸凹模的数控加工工艺编制及零件的数控加工全套图纸本科毕业论文
湘潭职业技术学院
（2015届）
毕
业
设
计
班级：
数控12301班
2015届毕业设计课题开题报告
院（部）：
工学院专业：
数控技术
姓名
学号
班级
数控08301班
项目名称
工套模的数控加工工艺编制及零件的数控加工
主要研究（设计）内容：
1.分析零件的结构工艺性；2.确定零件的数控加工工艺；3.零件的三维建模；4.自动编程生成G代码；5.在数控机床上加工真实产品。
方法及其预期目的：
实现方法：
基于三维CAD的零件三维建模方法和基于CAD/CAM的自动编程方法。
预期目的：
编写一套数控加工工艺规程，并完整的加工出真实的产品。
项目特色和重点难点：
项目特色：
三维机械产品设计和CAM自动编程。
重点难点：
数控加工工艺分析和工艺制订。
课题进度计划：
1.4月28日~5月3日，开题、收集资料；
2.5月4日~5月10日，编写数控加工工艺；三维建模
4.5月11日~5月17日，三维建模、自动编程、加工产品；
5.5月18日~5月29日，撰写毕业设计说明书；
6.5月30日，毕业答辩。
指导教师意见：
指导教师签字：
2015年5月24日
毕业设计说明书
设计题目：
＿凸凹模数控加工工艺编制及零件的数控加工＿＿
专业：
＿数控技术＿
班级：
＿数控12301班＿＿
学号：
＿＿＿＿＿＿＿＿
设计者：
＿＿＿＿＿
指导教师：
＿＿＿＿
完成时间：
＿2015年5月20日＿
湘潭职业技术学院工学院
前言
本设计中根据数控加工应用的特点、专业培养目标和学习要求确定内容安排，力求通过课程的学习，使我们系统掌握数控加工的基本理论知识和常用工艺方法，重点掌握数控编程的方法与技巧，了解先进数控加工技术及发展趋势，具有分析数控加工结构工艺性、提高合理设计数控加工的能力，培养我们具有较强的从事数控加工工艺技术工作和组织数控加工生产管理工作的能力。
通过本次数控加工，我们能够较全面地掌握数控加工工艺知识；注重培养我们全面的数控加工的能力，不但掌握数控设备的结构，还要灵活操作使用数控设备。
通过学习，能制定出合理的数控加工工艺规程，而且结合数控编程课程学习，能够自己制定加工工艺、自己编制程序、自己动手执行工艺过程并加工出合格的零件。
内容包括：
数控加工工艺设计（包括：
零件图形的工艺分析、数控机床选择、数控刀具选择）MasterCAM的刀路处理、自动编程及后处理，生产零件数控加工工艺。
由于设计者水平有限，其中有不免有缺点和错误，恳求指导老师批评指正。
全套图纸，加153893706
摘要
随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。
本设计通过对数控加工的工艺特点、加工零件工艺性等进行分析，选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。
设计说明书以数控车床车削轴类零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。
按照说明书要求将加工出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。
关键词：
工艺分析；刀具；切削用量；加工程序
Abstract
Withthedevelopmentofscienceandtechnology,numericalcontroltechnologyplaymoreandmoreimportantroleintheenterprise.Analysisofthedesignprocess,throughthecharacteristicsofNCmachiningprocessofmachiningparts,choosethecorrectmethodsforprocessing,machiningprocessdesignisreasonable,givefullplaytothecharacteristicsofNCmachiningquality,highefficiency,lowcost.DesignspecificationforCNClatheturningshaftpartsasanexample,accordingtothematerial,theshapeoftheworkpiececontour,theprocessingprecisionoftheappropriatechoiceofmachinetool,makingprocessingscheme,determinetheprocessingorderofparts,toolsusedineachprocess,fixtureandcutting,preparationprocessingpartsoftheprogram.Inaccordancewiththespecificationrequirementsofprocessingofparts,andpartsofselfcheckingdataanalysis,explainthemattersneedingattentionintheprocessofmanufacture.
Keywords:
processanalysis;cuttingtool;cuttingparameters;machiningprogram
目录
前言3
第1章零件的结构工艺性分析5
第2章数控加工工艺设计2
2.1工序设计2
2.1.1凸模的工序2
2.1.2凹模的工序2
2.2确定装夹方案和选择夹具3
2.3选择刀具3
2.4工序余量的安排4
2.5加工中心加工切削用量的选择4
第3章MasterCAM的加工及后处理5
3.1实体切削验证5
3.2后处理12
3.3DNC传送14
后记15
参考文献16
附录17
致谢18
第1章零件的结构工艺性分析
该底座的材料为45#锻件，毛坯为234×120×25mm和234×120×40mm件。
由图可知，该零件主要的加工内容为平面、型腔、孔，并且都集中在上表面。
其中最高精度为IT6级,其中一部分的表面粗糙度为毛坯的粗糙度，剩余部分的则全为3.2μm。
从定位和加工两方面考虑，以上表面为主要定位基准面，先加工外面166.5×101.5×15mm的凸台和166.5×101.5×10的内轮廓，再加工8×8mm精度为IT6级的型腔，其次是加工中间45×14×8mm凸台的角度45°高为5mm的斜面，最后钻φ5mm的孔。
其所有工序全部加工中心上加工。
图1.1凸模
图1.2凹模
第2章数控加工工艺设计
2.1工序设计
按照先粗后精.先面后孔的原则,先粗、精铣内外轮廓，再钻削Φ34孔。
步骤如下：
2.1.1凸模的工序
工序一：
下料
下240×125×30mm方料
工序二：
铣工件的六方
铣工件的六方至234×120×25mm
工序三：
粗、精铣凸模的外轮廓
工步一：
粗铣外轮廓
工步二：
精铣外轮廓
工序四：
钻、铣凸模的Φ34-H8的孔
工步一：
钻Φ34-H8的底孔
工步二：
铣Φ34-H8的孔
工序五：
检验
2.1.2凹模的工序
工序一：
下料
下240×125×43mm方料
工序二：
铣工件的六方
铣工件的六方至234×120×40mm
工序三：
粗、精铣凹模的内轮廓（内腔）
工步一：
粗铣内轮廓
工步二：
精铣内轮廓
工序四：
粗、精铣凹模的四角槽
工步一：
粗铣凹模的12H8,角度为45 的四角槽
工步二：
精铣凹模的12H8,角度为45 的四角槽
工序五：
钻、铣凸模的Φ34-H8的孔
工步一：
钻Φ34-H8的底孔
工步二：
铣Φ34-H8的孔
工序六：
钻孔、攻丝凹模的M12的螺纹孔
工步一：
钻M12的的底孔
工步二：
攻丝M12的螺孔
工序七：
检验
2.2确定装夹方案和选择夹具
该底座零件形状较简单.尺寸较小,但四个侧面较光整,加工面与非加工面之间的位置精度要求不高,故可选通用虎口钳,以底座和两个侧面定位,用虎口钳钳口从侧面夹紧.
2.3选择刀具
根据加工内容,所需的刀具有钻头,平头铣刀，铰刀等,其规格根据加工尺寸选择.因XH715型加工中心的允许装刀直径:
无相邻刀具为直径为400mm,但工件宽度为120mm,一次能铣削整个宽度,但是为了保证加工精度，至少需两次走刀.一般来说,铣刀半径一般小于加工零件轮廓的最小曲率半径ρ，一般取R=（0.8～0.9）ρ，经综合分析确定粗铣外轮廓的铣刀直径选为直径为10mm.粗铣内轮廓的铣刀直径选为10mm,钻孔选用直径为12mm的麻花钻，其详细参数见下表。
表2.1刀具参数表
产品名称
零件名称
零件图号
01
程序编号
O01-O04
工步号
刀具号
刀具名称
刀具
补偿值/mm
备注
直径/mm
长度/mm
1
T01
平头铣刀
Φ10
75
2
T02
平头铣刀
Φ10
75
3
T03
平头铣刀
Φ10
75
4
T04
钻头
Φ12
50
5
T05
铰刀
Φ12
50
6
T06
镗刀
Φ34
70
2.4工序余量的安排
加工余量的大小，对零件的加工质量和生产效率及经济行均有较大的影响。
正确规定加工余量的数值，是制定工艺规程的重要任务之一，特别是加工中心，选好余量尤为重要，在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产率。
在数控机床上，在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2～12.5μm时，粗铣后的余量一般取（0.5～1.0）㎜[8]，而本次设计中工件的表面粗糙度为Ra3.2μm，所以粗铣时的余量取0.5mm。
2.5加工中心加工切削用量的选择
1）切削用量的确定
切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量（切削深度）、进给量（进给速度）。
对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。
a）切削深度ap（㎜）ap是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。
由于零件精度要求不高，从“切削用量简明手册”可查得，可以一次净加工余量，即ap等于加工余量，即粗铣时ap=0.5mm。
b）切削速度νc（m/min），νc是指铣刀旋转时的切削速度
n=1000νc/πd0
由此公式可算得粗铣外轮廓时n=800r/min,
精铣内外轮廓时n=1600r/min，钻孔时n=600r/min。
c）进给量（进给速度）f（mm/min或mm/r）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应选小些，一般在20～50mm/min[5]范围内选取。
最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。
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，但也应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。
第3章MasterCAM的加工及后处理
MastercamX可以设计实体模型、工程图纸等，并可以通过设置刀具路径，生成零件的数控程序。
Mastercam具有强大的功能：
加工方式的多样化。
在型腔铣削、轮廓铣削以及点位加工中心，Mastercam提供了多种走刀方式；加工智能化。
加工的刀具路径与被加工零件的几何模型一致。
当零件几何模型或加工参数被修改后，可以迅速准确地更新相应的刀具路径
工厂
数控加工工序卡片
零件名称
材料
零件图号
45锻件
01
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
01
O01-O04
平口钳
数控立式加工中心
工步号
工步内容
加工面
刀具号/mm
刀具规格
主轴转速（r/min）
进给量
（mm/r）
背吃
刀量
/mm
备注
01
粗铣外
轮廓
T01
800
0.2
02
粗铣内轮廓
T02
800
0.2
03
钻孔
2XΦ34
T03
800
0.12
03
精铣内外
轮廓
T04
1600
0.1
04
钻孔
4XΦ12
T05
600
0.12
工厂
数控加工工序卡片
零件名称
材料
零件图号
45锻件
01
3.1实体切削验证
表3.1数控加工工序卡片
（1）机床类型选择铣削，刀路路径选择外形铣削，选择234X120，刀具的选
及外形铣削的工作参数的设定如下图所示：
图3.1外形铣削的刀具参数设定图
外形铣削的效果图如下：
图3.2凸模外轮廓仿真加工图
图3.3凹模外轮廓仿真加工图
（2）、内轮廓粗铣的刀具选择及刀具路径的设定如下：
图3.4内轮廓铣削的刀具参数设定图
图3.5内轮廓铣削的刀路设定图
粗铣内腔效果图如下：
图3.6凹模内轮廓仿真加工图
图3.7凹模内轮廓仿真加工图
（3）钻孔所选刀具如下：
图3.8钻孔的刀具参数设定图
钻孔效果图：
图3.9凸模钻孔仿真加工图
图3.10凹模钻孔仿真加工图
（4）工件生成的刀具路径如下图：
图3.11凸模刀具路径图
图3.12凹模刀具路径图
（5）、切削完成以后的工件图如下图；
图3.13凸模最后仿真加工效果图
图3.14凹模最后仿真加工效果图
3.2后处理
由于各种机床使用的数控系统各不相同，自动编程系统通常提供多种专用的或通用的后处理文件，将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。
即要得到CNC控制器可以解读的NC码需进行后处理。
具体操作：
在操作管理器中单击【后处理以选择的操作】打开如图所示的【后处理程式】对话框。
图3.15后处理图
点击确定后将文件保存，再根据所用数控系统更改其代码与格式，如下图所示：
图3.16生成G代码图
%1
（程式名=______888.NC）
（刀具名称=刀具号码=1刀径补正=0刀长补正=0刀具直径=10.刀角半径=0.）
（加工余量:
XY方向=0.Z方向=0.）
（工件坐标=）
N100G0G17G40G49G80G90
N102G91G28Z0.
N104S1500M3
N106G0G90X5.1963Y-4.74
N108Z.25
N110Z.1
N112G1Z-10.F100.
N114X-5.0867Y-5.24F150.
N116X2.385
N118Y0.
N120X6.7333
N122Y-11.24
N124X12.6028Y-6.74
N126X21.2844Y-4.74
N128X30.4263Y-2.24
N130X32.8158Y-.74
N132X33.0833Y.26
N134X31.5546Y1.26
N136X-31.8343
N138X-33.0877Y.26
N140X-32.7534Y-.74
N142X-28.8936Y-2.74
N144X-25.2255Y-3.74
N146X-16.1331Y-5.74
N148X-10.3779Y-8.24
N150X-6.3762Y-11.74
N152X6.1026
N154Y0.
N156X9.9747
N158Y-18.24
N160X16.2822Y-13.24
N162X27.9983Y-10.74
N164X34.2725Y-8.74
N166X38.0386Y-6.24
N168X39.5949Y-4.24
N170X40.7412Y-.74
N172X40.2695Y2.76
N174X38.5575Y5.76
N176X33.6397Y8.76
N178X-34.0038
N180X-34.9091Y8.26
N182X-38.4842Y5.76
N184X-39.4984Y4.26
N186X-40.5914Y1.26
N188X-40.6118Y-2.24
N190X-38.4747Y-5.74
N192X-35.8033Y-7.74
N194X-30.4222Y-10.24
N196X-23.777Y-11.24
N198X-18.3061Y-12.74
N200X-14.0574Y-14.74
N202X-9.8862Y-18.74
N204X9.4117
N206Y0.
N208X32.5
N210Y-24.24
N212X14.4824
N214X19.9617Y-19.74
N216X32.4995Y-17.24
N218X38.0342Y-15.24
N220X43.3068Y-11.74
N222X46.3579Y-7.74
N224X47.7335Y-4.24
N226X48.27Y-1.24
N228X48.1035Y2.76
N230X46.8742Y6.76
N232X44.2392Y10.76
N234X40.3811Y13.76
N236X35.2782Y16.26
N238X-35.6025
N240X-36.7927Y15.76
N242X-41.3195Y13.26
N244X-44.7Y10.26
N246X-47.256Y5.76
N248X-48.2838Y1.26
N250X-48.0462Y-3.74
N252X-45.7296Y-8.74
N254X-43.2361Y-11.74
N256X-38.8496Y-14.74
N258X-32.9356Y-17.24
N260X-25.617Y-18.24
N262X-20.5276Y-19.74
N264X-17.7469Y-21.24
N266X-13.5656Y-25.74
N268X13.1575
N270X32.5
N272Y-30.74
N274X18.6668
N276X19.Y-30.24
N278X23.6411Y-26.24
N280X29.4802Y-25.24
N282X36.9999Y-23.74
N284X42.9129Y-21.24
N286X47.9214Y-17.74
N288X51.1383Y-14.24
N290X53.6228Y-10.24
N292X55.4654Y-4.74
N294X55.9782Y.76
N296X55.163Y6.26
N298X53.1446Y11.26
N300X50.3541Y15.26
N302X46.5977Y18.76
N304X41.6014Y21.76
N306X36.4102Y23.76
N308X-36.9198
N310X-42.871Y21.26
N312X-47.3099Y18.26
N314X-50.7642Y14.76
N316X-53.3438Y10.76
N318X-55.12Y6.26
N320X-55.9366Y.76
N322X-55.4804Y-4.74
N324X-54.0436Y-9.24
N326X-51.5052Y-13.74
N328X-47.9161Y-17.74
N330X-41.8497Y-21.74
N332X-35.3661Y-24.24
N334X-27.4308Y-25.24
N336X-22.8206Y-26.74
N338X-19.7066Y-29.74
N340X-17.8564Y-32.74
N342X17.8544
N344X32.5
N346Y-35.74
N348X24.3786
N350X25.Y-34.74
N352X27.3206Y-32.74
N354X35.2666Y-31.74
N356X41.0701Y-30.24
N358X47.7018Y-27.24
N360X53.77Y-22.74
N362X58.4166Y-17.24
N364X61.2961Y-11.74
N366X63.244Y-4.74
N368X63.548Y2.26
N370X62.2295Y9.26
N372X59.3553Y15.76
N374X55.2287Y21.26
N376X49.936Y25.76
N378X43.4323Y29.26
N380X37.0968Y31.26
N382X-37.0968
N384X-41.0026Y30.26
N386X-47.6657Y27.26
N388X-53.193Y23.26
N390X-57.6903Y18.26
N392X-61.1028Y12.26
N394X-62.9575Y6.26
N396X-63.5934Y-.74
N398X-62.634Y-7.74
N400X-60.1635Y-14.24
N402X-56.5225Y-19.74
N404X-51.9776Y-24.24
N406X-44.7849Y-28.74
N408X-37.7253Y-31.24
N410X-29.2239Y-32.24
N412X-26.5Y-33.24
N414X-24.1261Y-36.24
N416X-24.4174Y-39.74
N418X24.4174
N420X23.7808Y-37.24
N422X24.1261Y-36.24
N424X32.5
N426Y-39.24
N428X31.
N430X37.4023Y-38.74
N432X45.1404Y-36.74
N434X52.4215Y-33.24
N436X59.5704Y-27.74
N438X65.2292Y-20.74
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