毕业设计数控铣配合件的编程与加工.docx
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毕业设计数控铣配合件的编程与加工
芜湖职业技术学院
WuhuInstituteofTechnology
毕业设计
题目数控铣配合件的编程与加工（零件1）
姓名王洋阳学号4
系机械工程系年制三年
专业数控技术班级10级数控3班
2013年5月15日
芜湖职业技术学院
毕业设计任务书
2020—2021学年
机械系数控专业
编号4批准日期
学生王洋阳系主任
1.设计题目：
数控铣配合件的编程与加工（零件1）
10数控毕业设计任务书
指导教师：
陈杰
论文题目：
（任选一题，同一课题不得超过3人）
一、基于PRO/E的电视遥控器外壳造型、模具设计与NC加工
二、基于PRO/E的空调室内机外壳造型、模具设计与NC加工
说明：
造型设计时尚、前卫，个性特色鲜明，功能完善齐全。
提交完整的建模、模具设计和NC加工文件和毕业设计说明书。
3、基于PRO/E的腕表造型设计及动态仿真
说明：
对腕表的各个零件进行造型设计、虚拟装配、动态仿真并录制动画。
提交完整的PRO/E设计文件及设计说明书。
4、数控车零件工艺设计及程序编制
说明：
需提供设计说明书、零件cad图纸及NC程序，零件图见附图一所示。
论文中需包括工艺进程卡、计算编程尺寸、画出加工线路图、画出刀具调整图、列出数控刀具表、编制加工工序卡等。
五、数控铣配合件的编程与加工
说明：
需提供设计说明书、cad图纸及NC程序，图纸见附图二所示。
论文中需包括工艺进程卡、计算编程尺寸、画出加工线路图、画出刀具调整图、列出数控刀具表、编制加工工序卡等。
六、基于PLC的自动换刀系统设计
说明：
需提交设计说明书及PLC梯形图。
设计要求：
一、撰写毕业设计说明书（设计思路、大体流程和心得体会）。
（1）字数5000字左右；
（2）设计参考资料标明出处；
（3）论文格式套用下发的电子文档“毕业设计论文格式（样本与规定）”。
二、电子版和打印版各一份（先提交电子版，待导师修改确认后方可打印）。
3、指导教师联系方式：
固定：
E-Mail
毕业设计任务完成清单
说明书：
1份共26页；
图纸：
共1张，
其中装配图0张，零件图1张；
电子文档：
文件夹2个；
文档10个；
内容：
NC文件、CAD图、PROE零件图、
毕业设计论文
芜湖职业技术学院
WuhuInstituteofTechnology
毕业设计说明书
论文题目数控铣配合件的编程与加工（零件1）
系别机械工程系
专业数控技术
毕业生学号4
及姓名王洋阳
指导教师姓名陈杰
2021年5月
摘要
数控机床的显现和带来的庞大利益,引发世界各国科技界和工业界的普遍重视。
随着科技的进展，数控技术也在不断的进展更新,此刻数控技术也称运算机数控技术,CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术,如像UG,PRO/E,Cimitron,MasterCAM,CAXA制造工程师等。
本文要紧讲述数控洗配合零件的编程与加工的内容和步骤，和UG后处置部份。
关键词：
运算机辅助设计/运算机辅助制造，进展，数控技术
ABSTRACT
TheemergenceofCNCmachinetoolsandtheenormousbenefits.Worldwidesciencecommunityandindustryingeneralimportance..Withthedevelopmentofscienceandtechnology,Numericalcontroltechnologyisdevelopingcontinuouslyupdate,Nowthenumericalcontroltechnologyalsocalledcomputernumericalcontroltechnology,TheapplicationofCAD/CAMisaverystrongpracticaltechnology.LikeUG,PRO/E,Cimitron,MasterCAM,CAXAManufacturingEngineer.
Thispaperfocusesonthenumericalcontrolwiththecontentsandstepsofprogrammingandmachiningparts,andafterUGtreatment.
关键词：
Computeraideddesign/computeraidedmanufacturing，Development，Numericalcontroltechnology
摘要1
ABSTRACT2
第一章前言4
1．数控加工的特点4
2．数控加工的要紧对象4
3．数控加工工艺内容4
4．适合数控加工的内容4
5．不适合数控加工的内容4
6．数控加工工艺的概念5
第二章、配合件设计的内容及步骤5
一、零件加工工艺的分析5
一、零件的技术要求分析5
二、零件的结构工艺分析6
二、刀具的选择7
3、毛坯的选择8
4、加工工艺线路设计9
五、选择机床、工艺装备9
一、数控机床及系统9
二、选择工艺装备10
六、确信切削用量11
7.工艺文件12
工序卡12
第三章数控加工进程简介15
一、数控加工的特点15
二、数控加工进程15
第四章UG后处置部份17
总结24
参考文献25
致谢26
第一章前言
1．数控加工的特点
1能够加工具有复杂型面的工件
2加工精度高质量稳固
3生产率高
4改善劳动条件
5有利于生产治理现代化
6数控加工是CAD/CAE技术和先进制造技术基础 。
2．数控加工的要紧对象
1多品种，单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件
2几何形状复杂的零件
3精度及表面粗糙度要求高的零件
4加工进程中需要进行多工序加工的零件
5用一般机床加工时，需要昂贵工装设备的零件。
3．数控加工工艺内容
1选择并确信零件的数控加工内容
2数控加工的工艺性分析
3数控加工工艺线路设计
4数控加工工序设计
5数控加工专用文件的编写
4．适合数控加工的内容
1通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容
2通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容
3通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力的选择。
5．不适合数控加工的内容
1占机调整时刻长
2加工部份分散，需要多次安装设置原点
3按某些特定的制造依据加工的型面轮廓 。
6．数控加工工艺的概念
（1）数控加工工艺是采纳数控机床加工零件时所运用各类方式和技术手腕的总和，应用于整个数控加工工艺进程。
数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、进展而慢慢完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的体会总结。
（2）数控加工工艺进程是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的进程。
7.CAD/CAM系统进展
20世纪90年代以前，市场上销售的CAD/CAM软件大体上为国外的软件系统。
90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。
其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化效劳方面具有优势。
一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是画图，做轨迹，出加工代码，他仍是一种先进的加工工艺的综合，先进加工体会的记录，继承和进展。
第二章、配合件设计的内容及步骤
一、零件加工工艺的分析
一、零件的技术要求分析
定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。
该零件第一以一个毛坯件的一个平面为粗基准定位，将毛料的精加工定位面铣削出来，并达到规定的要求和质量，作为夹持面，再以夹持面为精基准装夹来加工零件，最后再将粗基准面加工到尺寸要求。
材料名称:
铝型材
热处置：
正火。
强度较高，塑性和韧性尚好，最经常使用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作经受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，和对心部强度要求不高的表面淬火零件。
二、零件的结构工艺分析
由于典型零件需要配合的薄壁零件，形状比较简单，可是工序复杂，表面质量和精度要求高，因此从精度要求上考虑，定位和工序安排比较关键。
为了保证加工精度和表面质量，依照毛胚形状和尺寸，分析采纳两次定位（一次粗定位，一次精定位）装夹加工完成，依照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原那么依次划分工序加工.。
零件大体尺寸：
120×90×35
技术要求：
（1）以小批量生产条件编程。
（2）锐角倒钝°。
（3）未注公差尺寸按IT14.
（4）零件尺寸：
（120x90x35）。
（5）材料：
45#调质处置HRC20到30。
二、刀具的选择
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采纳立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采纳球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。
曲面加工常采纳球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因此采纳环形铣刀。
由于该零件材料为45号钢，应选择硬质合金刀。
因此选φ16的立铣刀（粗加工），φ8的立铣刀（精加工），φ的麻花钻，φ16的球头刀。
3、毛坯的选择
毛该零件正面是由圆弧、直线、圆弧与圆弧相切、圆弧直线相切的凸台，圆弧加直线组成的型腔和两个φ10H7的对称孔所组成。
侧面是由一个凸半球和两个对称的部份圆环组成。
零件图尺寸标注完整、正确，符合数控加工要求，加工部位清楚明确。
材料为45号钢，结构工艺性好，易加工。
零件的精度要求相对较高坯的选择
毛坯尺寸：
120×90×35
4、加工工艺线路设计
该零件加工顺序依照基面先行、先粗后精的原那么确信。
采纳粗加工——半精加工——精加工的顺序。
加工走刀线路包括平面内进给走刀和深度进给走刀两部份线路。
平面内的进给走刀，对外轮廓是从切线方向切入；对内轮廓是从过渡圆弧切入，如以下图所示。
为使凸轮槽表面具有较好的加工表面质量，采纳顺铣方式铣削，即对外轮廓按顺时针方向铣削，对内轮廓按逆时针方向铣削。
深度进给按坡走铣法慢慢进刀到既定深度。
先加工正面，在加工侧面。
五、选择机床、工艺装备
一、数控机床及系统
选用加工中心（FAUNC——VMC850）
加工中心加工柔性比一般数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，关于工序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候能够减少很多辅助时刻，很方便，而且能够加工加倍复杂的曲面等工件。
因此，提高加工中心的效率便成为关键，而合理运用编程技术，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具成心想不到的成效。
工作台面尺寸
（长×宽）
405×1307（mm）
主轴锥孔/刀柄形式
24ISO40/BT40（MAS403）
工作台最大纵向行程
650mm
主配控制系统
FANUC0iMate-MC
工作台最大横向行程
450mm
换刀时间（s）
主轴箱垂向行程
500mm
主轴转速范围
60—6000（r/min）
工作台T型槽
（槽数-宽度×间距）
5-16×60mm
快速移动速度
10000（mm/min）
主电动机功率
（kw）
进给速度
5—800（mm/min）
脉冲当量（mm/脉冲）
工作台最大承载（kg）
700kg
机床外形尺寸
（长×宽×高）（mm）
2540mm×2520mm×2710mm
机床重量（ kg）
4000kg
二、选择工艺装备
（1）夹具的选择
机械制造进程顶用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以同意施工或检测的装置称为夹具，又称卡具。
从广义上说，在工艺进程中的任何工序，用来迅速、方便、平安地安装工件的装置，都可称为夹具。
例如焊接夹具、查验夹具、装配夹具、机床夹具等。
在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状和与其他表面的彼此位置精度等技术要求，加工前必需将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。
夹具通常由定位元件（确信工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件（确信刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件和夹具体（夹具底座）等组成。
按进给方式铣床夹具可分为直线进给式、靠模进给式和圆周进给式三种。
1、直线进给式铣床夹具：
这种铣床夹具用得最多，夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。
二、靠模铣床夹具：
靠模的作用是使工件取得辅助运动，形成仿形运动，它用在专用或通用铣床上加工各类非圆曲面。
3、圆周进给式铣床夹具：
可在不断车的情形下装卸工件，一样是多工位，在有回转工作台的铣床上利用。
这种夹具结构紧凑，操作方便，是高效铣床夹具，利用于大量量生产。
现代的数控铣床夹具除用到经常使用的虎钳、分度头和三爪夹盘等通用夹具外还有全能组合夹具、多工位夹具、气动或液压夹具、专用铣切夹具和真空夹具等
（2）装夹方案的选择
在确信装夹方案时，只需依照已选定的加工表面和定位基准定工件的定位夹紧方式，并选择适合的夹具。
在选用夹具时，在能用一般夹具装夹加工的尽可能的选用一般夹具，在经济效应上能够减少本钱的开支。
数控机床上用的夹具应知足安装调整方便、刚性好、精度高、耐费用好等要求，因此我依照零件的形状考虑选择平口虎钳。
现在，要紧考虑以下几点：
1 夹紧机构或其它元件不得阻碍进给，加工部位要放开；
2 必需保证最小的夹紧变形；
3 装卸方便，辅助时刻应尽可能短；
4 对小型零件或工序时刻不长的零件，能够考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率；
5 夹具结构应力求简单；
6 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。
该零件形状规那么，四个侧面较光整，加工面与加工面之间的位置精度要求不高。
所以以底面和两个侧面作为定位，用虎钳从工件侧面夹紧。
利用注意事项：
1 夹紧工件时要松紧适当，用手板紧手柄，不得借助其他工具加力。
2 强力作业时，应尽可能使力朝向固定钳身。
3 不准在活动钳身和滑腻平面上敲击作业。
4 对丝杠、螺母等活动表面应常常清洗、润滑，以防生锈
产品名称
型号
钳口宽度（mm）
钳口高度（mm）
钳口最大张开度（mm）
定位键宽度（mm）
外形尺寸长×宽×高（mm）
平口虎钳
Q12160
160
50
160
18
500×300×200
六、确信切削用量
合理选择切削用量的原那么是：
粗加工时，一样以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工本钱；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工本钱。
具体数值应依照机床说明书、切削用量手册，并结合体会而定。
该零件材料切削性能较好，铣削平面和外轮廓面时，留精加工余量，第二一刀完成粗铣。
确信主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后依照铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（假设机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
N=1000v/
确信进给率时，依照铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
Vf=Fn=Fn*Zn
背吃刀量的选择应依照加工余量确信。
粗加工时，一次进给应尽可能切除全数余量。
在中等功率的机床上，背吃刀量可达3-5mm。
半精加工时，背吃刀量取为。
精加工时背吃刀量取为。
7.工艺文件
工序卡
数控加工工艺文件既是数控加工的依据，也是操作者遵守、执行的作业指导书。
数控加工工艺文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、加工顺序、走刀线路、切削用量和各个加工部位所选用的刀具等作业指导规程。
数控加工工艺技术文件要紧有：
数控加工工序卡和数控加工刀具卡。
更详细的还有数控加工走刀线路图。
当前，数控加工工序卡、数控加工刀具卡及数控加工走刀线路图尚未统一的标准格式，都是由各个单位结合具体情形自行确信。
数控加工工序卡
芜湖职业技术学院
零件1加工工艺卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
零件1
零件1
工序号
工步号
刀具
加工内容
主轴转速r/min
背吃刀量mm
进给量mm/min
余量mm
设备
夹具
备注
1
1
φ63的面铣刀
铣毛坯
700
1200
0
数控铣
平口钳
工序1铣毛坯至尺寸，工序2铣正面，工序3铣侧面
2
2
φ16立铣刀
粗铣凸台
1500
1
1500
数控铣
平口钳
3
φ16立铣刀
精铣凸台
2000
1200
0
数控铣
平口钳
4
φ8立铣刀
粗铣型腔
1800
1400
数控铣
平口钳
5
φ8立铣刀
精铣型腔
2500
1300
0
数控铣
平口钳
6
φ9麻花钻
打孔
500
80
/
/
数控铣
平口钳
7
φ8立铣刀
扩孔
2500
1500
0
数控铣
平口钳
3
8
φ16立铣刀
粗铣侧面
1500
1
1200
数控铣
平口钳
9
φ16立铣刀
精铣侧面
2000
1200
0
数控铣
平口钳
10
φ16球头刀
精铣球凸台
杨2800
2000
0
数控铣
平口钳
编制
王洋阳
审核
批准
2012年11月20日
共2页
第1页
刀具卡
数控加工刀具卡
芜湖职业技术学院
零件1数控加工刀具卡
产品名称
零件1
刀具号
刀具名称
规格材料
刀具数量
刀具长度
1
面铣刀
φ63硬质合金刀
1
>10mm
2
立铣刀
φ16硬质合金刀
2
>30mm
3
立铣刀
φ8硬质合金刀
2
>30mm
4
球头刀
φ16硬质合金刀
1
>30mm
5
麻花钻
φ9高速钢刀
1
>50mm
编制
王洋阳
2012年11月20日
共2页
第1页
第三章数控加工进程简介
一、数控加工的特点
1.数控机床一开始就选定具有复杂型面的飞机零件作为加工对象，解决一般的加工方式难以解决的关键。
数控加工的最大特点是用穿孔带（或磁带）操纵机床进行自动加工。
由于飞机、火箭和发动机零件各有不同的特点：
飞机和火箭的零、构件尺寸大、型面复杂；发动机零、构件尺寸小、精度高。
因此飞机、火箭制造部门和发动机制造部门所选用的数控机床有所不同。
在飞机和火箭制造中以采纳持续操纵的大型数控铣床为主，而在发动机制造中既采纳持续操纵的数控机床，也采纳点位操纵的数控机床（如数控钻床、数控镗床、加工中心等）。
2.数控加工，确实是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺进程。
数控机床是一种用运算机来操纵的机床，用来操纵机床的运算机，不管是专用运算机、仍是通用运算机都统称为数控系统。
数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。
而数控系统的指令是由程序员依照工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）编制的。
数控系统依照程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来操纵机床的各类运动。
当零件的加工程序终止时，机床便会自动停止。
任何一种数控机床，在其数控系统中假设没有输入程序指令，数控机床就不能工作。
机床的受控动作大致包括机床的起动、停止；主轴的启停、旋转方向和转速的变换；进给运动的方向、速度、方式；刀具的选择、长度和半径的补偿；刀具的改换，冷却液的开起、关闭等。
二、数控加工进程
1.打开机床
接通机床电源，系统启动后进入“加工”操作区JOG运行方式
检查机床。
开启后发觉机床会显现报警信号，需按下复位键即可，使机床加上驱动力,才能正常操作机床。
2.回参考点即回零操作
用机床操纵面板上“回参考点键”启动回参考点。
在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是不是必需回参考点：
如显现灯亮，那么说明未回参考点，如显现灯不亮，那么说明已回参考点。
3.参数的设定
在CNC进行工作前，必需对一些参数进行设定，对机床和刀具进行调整：
（1）输入刀具参数及刀具补偿参数
（2）输入/修改零点偏置
（3）输入设定数值
刀具参数包括刀具几何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。
有些参数如R参数那么一样不需修改
4.装夹工件
依照指定的装夹方式装夹工件
5.对刀
确信工件是不是采纳边角对刀仍是中心对刀，利用寻边器找工件的零点，把每一把刀具都调到自己设定的编程零点，把编程零点所在机床坐标值输入机床中
6.导入程序
把自己编的程序输入机床定一个名字，对程序进行检查，确保程序本身没有错误和也没有输入错误。
7.仿真
按编程仿真进入仿真系统，对程序进行仿真，检查仿真出的工件图形与要加工的工件有多大出入，并非断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正确为止。
加工
退出仿真系统，先按复位键，回零。
刚开始时可进行单步加工，按下步加工键。
这时要一手按启动键，一手按停止键，如发觉异样情形应当即停止。
直到确信程序无误后方可按自动加工键，加工完成后，将刀具退到平安位置,最后取下工件。
第四章UG后处置部份
一.简要概述
数控自动编程是利用运算机和相应的编程软件编制数控加工程序的进程。
UG后处置是数控加工中一个重要的环节，要紧任务是把CAM软件生成的加工刀位文件转换成特定机床可同意的数控代码文件。
随着微电子技术和CAD技术的进展，自动编程系统已慢慢过渡到以图形交互为基础，与CAD相集成的CAD/CAM一体化的编程方式。
与以前的APT等语言型的自动编程系统相较，CAD/CAM集成系统能够提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处置手腕灵活、多样、方便，能够实现设计、制造一体化。
采纳CAD/CAM数控编程系统进行自动编程已经成为数控编程的要紧方式。
二.UG后处置步骤
1.打开UG软件导入该零件图
2.创建程序，依照需要命名程序名称
3.创建刀具，分析零件的几何属性选择刀具种类及大小
4.设置几何体及加工坐标系
5.创建操作
6.生成刀具轨迹
动态
8.生成后处置，选择适合的后处置文件
具体操作如以下图所示
三.生成后的程序
%
（TD
升级会员 