凸台零件的数控工艺分析与编程

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1、 . . . 绪论2第1章凸台零件的零件图分析31.1凸台零件零件的图样分析31.2 三维实体建模4第2章凸台零件加工工艺分析52.1凸台零件加工容分析图52.1.1零件图尺寸的分析52.1.2零件加工要求52.2 毛坯的确定62.3 机床的选择62.4加工顺序的规划72.6 确定装夹方案82.6.1 零件的基准分析82.6.2 确定零件的装夹方式92.7刀具与切削用量选择112.7.1刀具的选择112.8 拟订加工工序卡123.1 粗铣毛坯六面体的程序编制123.2凸台B面精加工程序编制133.3程序仿真153.3.1仿真软件的介绍153.3.2仿真步骤和结果16结束语19参考文献1919

2、/ 20摘要本论文主要为培养学生运用数控编程与有关课程(机械制造工艺学、互换性与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀具等)的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决一个中等复杂程度零件的加工工艺与编程问题。 通过编程，并在宇龙数控加工仿真系统软件上进行调试，使同学们熟悉和掌握数控机床的编程流程，其目的具体如下：（1） 学会数控机床的手工编程；（2） 学会数控仿真软件的使用。绪论课程设计是对所学各课程的一次深入的综合性的应用。也是一次理论联系实际的训练。因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从

3、中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后打下一个良好的基础。本设计书是根据数控加工综合设计的，数控机床已成为国家先进制造技术的基础设备，并关系到国家发展的战略地位，从20世纪中叶数控技术出现以来。数控机床给机械制造带来了革命性的变化，数控加工具有自动化，高效率，适应性强，精度高等特点。现代数控加工正向高速化，高精度化，高柔性化，高一体化和智能化方向发展。本设计容主要是详叙如何对凸台零件进行工艺分析与编程，大致包含了零件的分析、毛坯、工艺规程设计刀具的选取和机床的选取，数控加工工艺分析是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识与专业技能的重要组成部分，通过编程，并在宇龙数控加工仿真系统软件上

4、进行调试，使同学们熟悉和掌握数控机床的编程流程，通过毕业设计使我们更深了解了相关学科中的基本理论、基本知识，以与理论实践相结合，同时对本专业有了较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以与培养了科学的研究和创造能力。第1章凸台零件的零件图分析1.1凸台零件零件的图样分析在数控加工零件图上，应该是以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。零件设计人员在尺寸标注时，较多地考虑装配等使用特性，而常采用局部分散的标注方法，这样就会给工序安排

5、和数控加工带来诸多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用特性，因此，可将局部的分散标注改为同一基准标注或直接标注坐标尺寸。本零件图见（图1-1）基本满足同一基准标注或直接标注坐标尺寸。零件图长度方向、宽度方向分别以对称中心线为长度方向和宽度方向的基准，各部分的定形尺寸和定位尺寸标注正确、清晰、完整。图1-11.2 三维实体建模 零件实体模型是利用UG NX5.0软件生成的，完成后的整体零件图，如（图1-2，图1-3 ）图1-2凸台A面图1-3凸台B面第2章凸台零件加工工艺分析2.1凸台零件加工容分析图图2-12.1.1零件图尺寸的分析主要轮廓由：外

6、轮廓、轮廓、组成。主要尺寸A面有：65655mm、50508mmB面：基本尺寸： 外轮廓606010mm和20R4圆弧与一个尺寸为2424的轮廓以上三点都是该零件的一些基本尺寸和该零件的主要加工尺寸。2.1.2零件加工要求（1）如图所示，大多都是由轮廓组成，从图纸可以知道该零件的表面粗糙度都是Ra3.2，相对来说精度较低比较好操作加工。（2）技术要求：棱边倒钝、未注倒角145、未注倒角均为R0.5。2.1.3 各结构的加工方法（1）首先以毛坯光滑的面为基准铣平面。（2）装夹B面加工A面，先加工外轮廓尺寸65655mm，, 50508mm留0.5mm余量，然后精加工尺寸至图纸要求。（3）装夹A面

7、加工B面，先加工外轮廓606010mm留0.5mm的余量20R4圆弧，再加工轮廓242410mm，留0.5mm的余量。然后精加工尺寸至图纸要求。2.2 毛坯的确定选择毛坯材料为指定的45钢件。形状和尺寸总的要：毛坯尺寸尽量接近成品形状，减少机械加工的劳动量。在采用数控加工时其加工表面应有较充分的余量，根据图纸所规定的尺寸，毛坯选择方料，尺寸为72mm72mm38mm。2.3 机床的选择选择机床时主要考虑以下因素:（1）机床规格应与工件的外形尺寸相适应，即大件用大机床，小件用小机床。（2）机床精度应与工件加工精度要求相适应。机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工件的制造成本，应

8、根据工件的精度要求合理选择。（3）机床的生产效率应与工件的生产类型相适应。单件小批生产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效专用设备。（4）与现有的条件相适应。要根据现有设备与设备负荷状况、外协条件等确定机床。在确定用数控机床加工时还应注意，不同类型的零件应在不同的数控机床上加工。数控车床适用于加工形状比较复杂的回转类零件，数控铣床主要加工平面、台阶面、沟槽、成型表面、型腔表面、螺旋表面等。由于本凸台零件是70mm70mm36mm规格的六方体，且加工表面多，零件可采用立式铣削，选用型号为KV650立式数控铣床进行加工。机床参数如表2-1 KV650立式数控铣床参数表名称单位数值工作台面积（

9、宽长）mm4051370工作台纵向行程mm650工作台横向行程mm450主轴箱垂直向行程mm500主轴端面至工作台面距离mm100600主轴锥孔ISO40（BT40刀柄）转速围r/min606000进给速度mm/min58000快速移动速度mm/min10000定位精度mm0.008重复定位精度mm0.005机床需气源Mp0.50.62.4加工顺序的规划制定工艺路线的出发点，应当使零件的几何形状、尺寸精度、位置精度和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。还有，应当考虑经济效果，以便降低生产成本。

10、按照基面先行、先主后次、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。基面先行：选作精基准的表面，应该安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。先主后次：零件的主要工作表面、装配基面应该先加工，从而能与早发现毛胚中要表面可能出现的缺陷。次要表面的加工可适当穿插在主要表面加工工序之间进行。先粗后精：通过划分加工阶段，各个表面先进行粗加工，再进行半精加工，左后进行精加工和光整加工。从而逐步提高表面的加工精度与表面质量。先面后孔：对于箱体、支架等类零件，因其平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，一般先加工平面再加工孔。从工艺分析的角度看，毛坯尺寸为72mm72mm38mm，要把毛坯加工

11、到700.02700.02360.02mm。2.5 加工工序的确定在数控铣床上加工的零件，按工序集中原则划分工序，按照“下料装夹铣平面粗加工A面精加工A面粗加工B面精加工B面一般顺序对零件进行加工。下料：双面型腔毛坯尺寸727238mm数铣加工（第一次装夹B面）：按照“粗铣外轮廓精铣外轮廓的一般顺序对零件加工。步骤一：铣六方形外轮廓，保证尺寸707036mm步骤二：粗加工65655mm的外轮廓和50508mm的外轮廓，留0.5mm的余量。步骤三：精加工65655mm的外轮廓和50508mm的外轮廓，步骤四：精加工尺寸至图纸。（图见附表2）数铣加工（第二次装夹A面）：按照“粗铣外轮廓精铣外轮廓孔

12、的一般顺序对零件加工。步骤一：粗加工，外轮廓606010mm轮廓 242410 mm 20XR4的圆弧留0.5mm余量。步骤二精加工，外轮廓606010mm,轮廓 242410 mm,留0.5mm余量。步骤五：精加工外轮廓R4的圆弧至图纸要求。步骤六：精加工凸台尺寸至图纸要求。（图见附表3）2.6 确定装夹方案2.6.1 零件的基准分析基准是零件上用来确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面、按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。 1设计基准设计基准是在零件图上所采用的基准，它是标注设计尺寸的起点，所以该零件的轴向设计基准为中心 2工艺基准工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工

13、艺过程是一个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。3粗基准的选择原则：非加工表面原则；余量最小原则；重要表面原则；粗基准应避免重复使用；结合图纸分析型腔零件，以A面为加工基准；在铣削加工时，先以毛坯的较光滑端为粗基准进行装夹，对零件的另一面进行加工，然后以加工过后的一面为精基准，对另一面再进行加工。2.6.2 确定零件的装夹方式夹具是一种装夹工件的工艺设备，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中，机床夹具是一种

14、不可缺少的工艺设备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生率和产品的制造成本等。数控加工的特点对夹具提出几点要求：（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调试夹具与其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节约生产费用。（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。（4）夹具上各零件应不防机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。在本设计中，由于所要加工材料的规格为727238mm，可直接用虎钳加垫铁进行装夹，上表面加工时工件露出钳口在22mm左右。然后卸下工件，在加工正面时，先需要找正工件的

15、平行度，再进行加工；背面加工时由于外表面不需要加工，所以工件露出钳口15mm-20mm即可。（注:使用虎钳装夹前应调整虎钳固定钳口，保证其在与机床相应坐标方向的平行度。装夹时注意调节垫铁高度，以保证能夹紧且在进行切削加工时刀具不会与虎钳钳口相撞。）装夹示意图如下图2-2粗精加型腔A面的装夹图图2-3粗精加工型腔B面装的夹图 2.7刀具与切削用量选择2.7.1刀具的选择在金属切削过程中，刀具切削部分承受着较大的压力、较高的温度和剧烈的摩擦，有时还要受到强烈的冲击，因此刀具的材料必须具备下列性能：(1)高的硬度:其切削部分的硬度必须大于工件材料的硬度；(2)高的耐磨性:刀具应具备较高的耐磨性，以抵

16、抗工件对刀具的磨损；(3)足够的强度与韧性:为了防止刀具的崩刃与碎裂，要求切削部分的材料必须具有足够的强度与韧性；(4)高的耐热性:刀具耐热性越好，材料允许的切削速度就越高。选用刀具主要应考虑如下几方面：(1)一次连续加工的表面应尽可能多；(2)在切削加工中，刀具不能与工件轮廓发生干涉；(3)有利于提高加工效率和加工表面的质量；(4)有合理的刀具强度和寿命。另外刀具应具有严格的、标准的规格，尽量避免选用一些直线度、同轴度不好或者刃口有缺陷的劣质刀具，以提高加工效率与质量。本设计中，由于零件材料是铝合金，其硬度相对较低，塑性与韧性较好，可选硬质合金刀。刀具与切削参数见表2-2序号刀具号刀具名称直

17、径加工部位材质1T01面铣刀80铣削平面硬质合金3T03立铣刀16半精加工轮廓硬质合金4T04立铣刀8半精加工型腔硬质合金编制斌审核何苗日期2.8 拟订加工工序卡零件的加工工艺过程卡见附表。零件的加工工序卡见附表。第3章凸台的数控编程与仿真加工3.1 粗铣毛坯六面体的程序编制（1）粗铣六面体用80的刀面铣刀粗加工毛坯，留0.5mm走刀路线如下图3-1所示图3-1走刀路线经过后处理后的部分程序，如下所示：G40 G17 G49 G80 G90 G21 G69G0 G54 X0.0 Y0.0X-163. Y78.G43 Z50. H01S320 M03Z3.G1 Z0.0 F80.G91 G28

18、Z0.0G91 G28 Y0.0M303.2凸台B面精加工程序编制（1）精铣零件底面凸台N10G90G54G00Z100.000N12S3000M03N14X-14.000Y-44.100Z100.000N16Z10.000N18G01Z0.000F1000N20G02X-4.000Y-34.100I10.000J-0.000F2000N22G01X4.000N24G03X12.100Y-26.000I-0.000J8.100N26G01Y-20.842N28G03X20.842Y-12.100I-12.100J20.842N30G01X26.000N32G03X34.100Y-4.000I0

19、.000J8.100N34G01Y4.000N36G03X26.000Y12.100I-8.100J-0.000N38G01X20.842N40G03X12.100Y20.842I-20.842J-12.100N42G01Y26.000N44G03X4.000Y34.100I-8.100J-0.000N46G01X-4.000N48G03X-12.100Y26.000I-0.000J-8.100N50G01Y20.842N52G03X-20.842Y12.100I12.100J-20.842N54G01X-26.000N56G03X-34.100Y4.000I0.000J-8.100N58G0

20、1Y-4.000N60G03X-26.000Y-12.100I8.100J-0.000N62G01X-20.842N64G03X-12.100Y-20.842I20.842J12.100N66G01Y-26.000N68G03X-4.000Y-34.100I8.100J0.000N70G02X6.000Y-44.100I0.000J-10.000N72G01Z10.000N74G00Z100.000N76M05N78M303.3程序仿真3.3.1仿真软件的介绍本软件具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能。可以进行数控编程的教学，能够完成整个加工操作过程的教学。使原来需要在数控设备上

21、才能完成的大部分教学功能可以在这个虚拟制造环境中实现。由于大部分的实训活动可以在本仿真系统中实现，使用本仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入，从而可以加快当前紧缺数控加工操作技术人员的培训速度。由于使用仿真软件，也大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以降低培训成本。由于仿真软件不存在安全问题，学员可以大胆地、独立地进行学习和练习。本软件中不仅具有对学员编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学员可以进行自我学习，自我检测加工零件几何形状的精度，大大降低了教师的工作强度。本软件的互动教学功能使得教师既可以以广播的方式在每个

22、学生的屏幕上演示其教学容。教师也可以在自己屏幕上看到每个学生的操作情况，实时了解教学情况。许多教师在数控理论课程中也使用本仿真软件，使得课堂的教学变得更加生动、更加具体，教学效果明显得到提高。3.3.2仿真步骤和结果(1)选择机床(2) 毛胚(3) 夹具(4) 刀具(5) 操作面板(6) 仿真过程结果通过宇龙仿真软件查看程序结束语本设计在老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着老师的心血和汗水，在三年的专科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感和崇高的敬意。经过了一个多月的学习和工作，我已基本完成了

23、论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对相关技术很不了解的状态，到独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我感到非常兴奋和喜悦。虽然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一段代码，都有我的劳动。当看着自己的程序，自己成天相伴的系统能够健康的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉

24、。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。最后，再次向精心指导我的何苗老师与所有为我提供帮助的同学和老师们表示最衷心的感！参考文献1王爱玲.现代数控编程技术与应用.国防工业.20052王绍俊.机械制造工艺设计手册.工业大学.19813艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.机械工业.20044王先逵.机械制造工艺学（第二版）.清华大学.20075邓志博. 数控机床加工培训教程. 科学技术.2009.6学强. 机械加工技术M. 机械工业，19997王茂元. 机械制造技术M. 机械工业，20018田春霞. 数控加工工艺M. 机械工业，20069长旭. 数控加工工艺M. 电子科技大学，200610田萍. 数控机床加工工艺与设备M. 电子工业，200511守勇.机械制造工艺与1床夹具. 机械工业，1994