连杆零件数控自动编程及仿真

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1、任 务 书题目 连杆零件数控自动编程及仿真 任务与要求： 设计说明书一份（10000字以上），主要内容包括：零件图纸、三维建模过程、工艺分析、工艺文件、加工仿真等。 时间：从2007年9月10日至2007年12月28日共15周专业 学生姓名 准考证号 指导教师 职 称 2007年9月10日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮

2、助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其

3、他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在

4、论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优

5、良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

6、 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日西南科技大学应用型自学考试（专升本）毕业设计 任务书 教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及

7、格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日一、内容和要求1.技术参数生产类型：小批量试生产生产设备：数控铣削加工中心（FANUC 0i MC系统）2.设计要求1）绘制零件图一张(

8、要求用CAD制图)。2）根据图纸构建零件三维模型(使用CAXA制造工程师)。3）编制数控加工工艺文件一套(含工艺分析过程)。（1）零件工艺特征分析（2）确定加工工艺方案（3）工件装夹示意图（4）图示工件坐标系建立位置（5）数控加工工序卡（6）数控加工刀具卡（7）数控加工走刀轨迹路线图（8）零件三维造型效果4）零件数控加工仿真(使用CAXA制造工程师)。（1）参数设置、后置处理（2）加工程序生成(按要求编写成数控加工程序单)（3）模拟加工二、成绩评定说明第 11 页 共 71 页西南科技大学 任务书设计思路正确、能编出工艺文件给30分三维造型正确给20分能仿真加工出合格零件给20分能按要求提供规

9、定设计材料给20分毕业答辩正确给10分三、毕业设计进度要求09.1009.28 收集资料，确定设计题目10.0810.26 计算机建立模型绘图10.2911.16 工艺设计，仿真加工411.1912.21 整理资料，编写毕业设计说明书12.2412.28 毕业答辩 参加毕业设计的学生每周集中1-2次，由指导老师进行指导答疑。西南科技大学应用型自学考试（专升本）毕业设计题目 连杆零件数控自动编程及仿真 摘 要数控加工是具有代表性的先进制造技术。模具是数控加工应用最为广泛和典型的一个领域。本文主要是围绕模具加工应用较广泛的数控铣进行组织设计的。本文首先进行了连杆的零件分析，通过对参考文献进行了分析

10、与研究，阐述了连杆件的实体造型过程和加工过程的相关内容，全文共分为实体造型、加工过程、加工仿真三个部分。在技术路线中，论述连杆的加工工艺，机械加工余量，加工顺序的安排以及自动生成加工程序。为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个有力的指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。【关键词】 ：连杆件；实体造型；知识加工AbstractThat numerical control is processed is that advancement having representativeness makes a technology. The mou

11、ld is that numerical control processes the field applying be broad and representative one. The numerical control bright metal being broader mainly processing application around mould carries out the main body of a book organizing designs. The part having carried out a connecting rods first analyses

12、the main body of a book , analyse and study by having been in progress to references, content , full text having set forth connecting rod piece of entity model process and having processed the process relevance divide into three process together for the entity model , treating process , treating sim

13、ulate. The arrangement processing handicraft , the machine work margin , processing orders discussing the connecting rod handicraft in the route , in technology, the fundamental working hour calculates and the automation generates a job gram. Have been that graduation practice writing has built a pr

14、ogress chart , have provided a forceful direction to design in the hereafter job. Have given a few out references finally, can be used to look up the pertinent data, be brought about going to the lavatory by self design. 【Keywords】: Connecting rod document; Entity model; Knowledge is processed西南科技大学

15、应用型自学考试（专升本）毕业设计 前言前 言现代数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测 以及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床。数控加工技术已广泛应用于模具制造业，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂模具零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的模具零件，往往需要借助于CAD/CAM软件编制

16、加工程序，无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控加工和数控设备的应用也呈现突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的应用技能型人才需求越来越大，特别是对掌握数控加工技术的复合型人才需求量更大。本设计从加工工艺方法、刀具选用、各参数设定等方面，对连杆加工工艺方案进行了阐述和探讨，并对实际运用中所暴露出来的问题进行了总结，对同类零件的生产实践具有一定的指导作用。由于本人的水平

17、有限在设计过程中难免存在不足之处请你指导。敬请各位领导、老师、同学提出宝贵意见。西南科技大学应用型自学考试（专升本）毕业设计设 计 构 思在模具数控制造中，应用数控加工可以起到提高加工精度、提高劳动生产率、降低生产成本、缩短产品的研制和生产周期、加速产品更新换代，以适应社会对产品多样化需求的作用，同时由于数控加工的广泛应用，可以降低模具制造对钳工的经验的过于依赖。在模具加工中，经常遇到各种平面轮廓和立体轮廓的零件，如各种汽车零件产品、家电产品等，连杆零件就是汽车零件产品中典型的一种，是汽车零配件中不可缺少的一种。本设计主要是利用模具数控加工中的数控铣削这一加工方法加工出一个连杆的设计模型，以便

18、于以后可以参考使用。连杆的功用是连接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。就制造工艺而言，连杆件属于较难锻造与加工的一种零件。根据连杆件的造型及其三视图可以分析出连杆主要包括底部的托板、基本拉伸体、大、小凸台、凸台上的孔和基本拉伸体上表面的凸梁。连杆件底部的托板、基本拉伸体、基本拉伸体上表面的凸梁和大、小凸台是通过拉伸增料草图来得到。凸台上的圆孔通过拉伸除料草图来得到。本文通过CAXA制造工程师软件对连杆零件的几何模型进行绘制、编辑和修改，从而得到零件的实体模型。然后对机床和刀具进行定义和选

19、择，确定刀具相对于零件表面的运动方式、切削加工参数，便能生成刀具轨迹。最后进行后置处理，即按照特定机床的文件格式生成加工程序。在生成刀具轨迹时，还可以进行仿形加工，以便于使加工过程更加形象的体现出来。西南科技大学应用型自学考试（专升本）毕业设计 目录目 录任务书 2摘要 5前言 7设计构思 81.连杆件的实体造型 111.1 作基本拉伸体的草图 121.2 利用拉伸增料生成拉伸体 131.3 利用拉伸除料生成大、小凸台的内孔 141.4 利用拉伸增料生成基本体上的凸梁 161.5 利用拉伸增料生成连杆托板 161.6 过渡零件表面棱边 172.连杆件的加工过程 202.1 加工工艺分析 192

20、.1.1 零件图纸工艺分析 192.1.2 确定装夹方案 192.1.3 选择刀具及切削用量 202.1.4确定走刀方式 212.1.5定工件坐标系和对刀点 252.1.6连杆件的加工工艺过程 262.2 加工前的准备工作 282.2.1 加工前的准备 282.2.2 设置加工刀具 282.2.3 后置设置 292.2.4 设置加工范围 302.3 知识加工 30 2.3.1 知识库设置 312.3.2 知识加工操作 312.4 生成G代码及加工轨迹明细单 343.加工仿真 354.设计总结 365.致谢语 376.附录 38附录1 39附录2 40附录3 42附录4 49附录5 507.参考

21、文献 51 西南科技大学应用型自学考试（专升本）毕业设计 正文1.连杆件的实体造型由上面的设计构思得出了本次设计的二维图形，如下图所示：由图中可以看出，连杆模主要由托板和基本拉伸部分组成。连杆是发动机中的重要零件。它将作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴，推动曲轴旋转，同时受曲轴的驱动而带动活塞压缩汽缸内的气体。连杆毛坯是锻造件。为了提高发动机的效率，延长其使用寿命，有必要对连杆加工工艺进行改进。连杆结构复杂，杆身是工字型截面，而且从大头到小头逐步变小。如果不作任何特征规划，直接运用特征造型技术构建连杆三维模型，造型很容易失败，难以获得较理想的结果。1.1 作基本拉伸体的草图1、单击零件特征

22、树的绝对坐标系，选择【平面XOY】面为绘图基准面。2、单击【绘制草图】按钮，进入草图绘制状态。3、绘制整圆。单击曲线生成工具栏上的【整圆】按钮，在立即菜单中选择做圆方式为【圆心_半径】，按Enter键，在弹出的对话框中先后输入【圆心坐标】为（60，0，0），【半径】R=40并确认，然后单击鼠标右键结束该圆的绘制。同样方法输入【圆心坐标】为（-60，0，0），【半径】R=30绘制另一圆，然后退出圆的绘制。得到图1.1所示的两同心圆。图1.1 两同心圆4、绘制相切线。单击曲线生成工具栏上的【直线】按钮，在特征树下的立即菜单中选择 【两点线】为作直线方式，然后按回车键，单击空格键，在弹出的点工具菜单

23、中选择【切点】命令，拾取两圆上方的任意位置，按Enter键，确认完成第一条相切线。接着拾取两圆下方的任意位置，确定第二条相切线得到图1.2所示的相切圆。图1.2 相切圆5、裁剪多余的线段。单击线面编辑工具栏上的【曲线裁剪】按钮，在默认立即菜单选项下，拾取需要裁剪的圆弧上的线段，得到如图1.3所示。第 13 页 共 71 页图1.3 裁剪后的相切圆6、退出草图状态。单击【绘制草图】按钮，退出草图绘制状态。按F8观察草图轴测图如图1.4。 图1.4草图轴测图1.2 利用拉伸增料生成拉伸体1、单击特征工具栏上的【拉伸增料】按钮， 在对话框中输入深度=10，选中【增加拔模斜度】复选框，输入【拔模角度】

24、=5度，并确定。结果如图1.5所示。 图1.5 拉伸增料相切圆2、拉伸小凸台。单击基本拉伸体的上表面，选择该上表面为绘图基准面，然后单击【绘制草图】按钮，进入草图绘制状态。单击【整圆】按钮，在弹出的点工具菜单中选择【圆心】命令，单击上表面小圆的边，拾取到小圆的圆心，再次按空格键选择【端点】命令，单击上表面小圆的边，拾取到小圆的端点，单击回车完成草图的绘制。结果如图1.6所示。 图1.6 绘制小凸台草图 图1.7 拉伸小凸台3单击【绘制草图】按钮，退出草图状态。然后单击 【拉伸增料】按钮，在对话框中输入【深度】=10，选中【增加拔模斜度】复选框，输入【拔模角度】= 5，并确定。结果如图1.7所示

25、。 4拉伸大凸台。按绘制小凸台草图相同步骤，拾取上表面大圆的圆心和端点，完成大凸台草图的绘制。5与拉伸小凸台相同步骤，输入【深度】=25，【拔模角度】=5，生成大凸台，结果如图1.8所示。 图1.8 拉伸大凸台1.3 利用拉伸除料生成大、小凸台的内孔1、单击零件特征树的【平面XOZ】 ，选择平面XOZ为绘图基准面，然后单击【绘制草图】按钮 ，进入草图绘制状态。 2、单击零件的上表面，选择该上表面为绘图基准面，然后单击【绘制草图】按钮 ，进入草图绘制状态。单击【整圆】按钮 ，按空格键选择【圆心】命令，单击上表面小圆的边，拾取到小圆的圆心，【半径】R=20，单击回车完成草图的绘制。结果如图1.9所

26、示。 图1.9 小凸台内孔草图2单击【拉伸除料】 按钮，选择要拉伸的草图，在对话框中选择【贯穿】，并确定得到如图1.10所示。图1.10 拉伸除料小内孔3、拉伸大凸台。按绘制小凸台草图相同步骤，拾取上表面大圆的圆心和确定其【半径】R=25，完成大凸台草图的绘制。4与拉伸小凸台相同步骤，选取要拉伸的草图，在对话框中选择【贯穿】，并确定。结果如图1.11所示。图1.11 拉伸除料大内孔第 16 页 共 71 页1.4利用拉伸增料生成基本体上的凸梁 1、单击基本拉伸体的上表面，选择拉伸体上表面为绘图基准面，然后单击【绘制草图】按钮 ，进入草图状态。 2、绘制矩形。单击曲线生成工具栏上的【矩形】按钮，

27、在特征树下的立即菜单中选择做圆弧方式为【中心长宽】，【长】为60cm, 【宽】为10cm,单击右键确定，按回车，确定其【中心坐标】为（-5，0，0）,单击回车完成草图的绘制。结果如图1.12所示。图1.12 绘制矩形3、单击【绘制草图】按钮，退出草图状态。然后单击 【拉伸增料】按钮，在对话框中输入【深度】=10，无拔模斜度，并确定得到如图1.13所示。 图1.13 拉伸增料矩形1.5利用拉伸增料生成连杆托板1、单击基本拉伸体的下表面和【绘制草图】按钮 ，进入以拉伸体下表面为基准面的草图状态。 2、按F5键切换显示平面为XY面，然后单击曲线生成工具栏上的【矩形】按钮 ，绘制【长】=220，【宽】

28、=100大小，【中心坐标】为（0，0，0）的矩形。结果如图1.14所示。图1.14 绘制托板草图3、单击【绘制草图】按钮 ，退出草图状态。单击【拉伸增料】按钮，在对话框中输入深度15，无【增加拔模斜度】，并确定。按F8其轴测图如图1.15所示。图1.15 拉伸增料托板1.6 过渡零件表面棱边 1、单击特征工具栏的【倒角】按钮 ，在对话框中输入距离为2，拾取托板的所有棱边，并确定，结果如图所示。第 19 页 共 71 页图1.16 托板倒角2、单击特征工具栏的【过渡】按钮 ，在对话框中输入半径为2，拾取大、小凸台和基本拉伸体的交线，以及大、小凸台上表面和孔的棱边，并确定，结果如图1.17所示。

29、图1.17 基本拉伸体过渡2.连杆件的加工过程加工思路：先在加工中心上对连杆件的平面外轮廓进行加工，再在钻床上对大、小凸台上的50和40的孔进行加工。注：以下加工过程只是进行连杆件的平面外轮廓加工2.1加工工艺分析工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。连杆的功能决定了它既是传力构件，又是运动件，它受到很大的燃气燃烧爆发力和惯性力的作用，因此必须具有足够的强度和刚度。连杆杆身通常做成 “I”字形断面，抗弯强度好，重量轻，通过圆弧过渡，且上小下大。2.1.1、零件图纸工艺分析加工图纸如上，连杆件是平面凸轮零件中的一种典型零件，从设计图中可以看出，其轮廓曲线一般由圆柱、平板以及长方体等组成。其中对

30、大、小凸台上的50和40的孔有较高的要求，且两孔之间有圆柱度要求，外轮廓的拔模斜度为5。所用数控机床多为两周以上联动的数控铣床，由于该零件的加工表面较多，因此采用KVC650E数控加工中心。材料为HT200，切削加工性能较好，需表面热处理和退火处理。该零件在数控铣削加工前。工件是一个经过钻孔加工、含有两个基准孔的一块24013060的长方体。将长方体底面及大、小凸台上50和40的孔可用作定为基准。连杆零件组成几何元素之间关系清楚、条件充分，编程时所需要的基点坐标很容易求得。对图样上带公差的尺寸，因公差的尺寸较小，故编程也不必取平均取，而取基本尺寸即可。第 20 页 共 71 页2.1.2、确定

31、装夹方案零件的定位基准要遵循基准重合原则即力求设计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。 定位基准最好是零件上已有的面或孔，若没有合适的面或孔，也可以专门设置工艺孔或工艺台等作为定位基准。 在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式。在确定装夹方案时，应考虑一下几个方面：（1）、夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动轨迹发生干涉。（2）、必须保证最小的夹紧变形。（3）、装卸方便，辅助时间尽量短。 （4）、对小型零件或工序时间不长的零件，可以考

32、虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加高效率。 （5）、夹具结构力求简单。 （6）、夹具应便于机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。在考虑夹紧方案时，夹紧点应尽量靠近主要支撑点，或在支撑点所组成的三角内，并力求靠近切削部位以及刚性好的部位，最好不要在被加工孔的上方。夹具在机床上的安装误差和工件在夹具中的定位、安装误差对加工精度将产生直接影响。操作者在装夹工件时一定要将工件的定位面上的污秽擦干净，否则会造成不同程度的加工误差，并按工艺文件上的要求找正定位面，使其在一定的精度范围内。 根据连杆件的结构特点，采用模具数控铣加工中最常用的压板以及虎钳等通用夹具进行安装定位。所以在加工上下两平面

33、、钻40和50定位孔以及加工连杆的底表面时选择虎钳及压板装夹定位，其装夹简图如图2.1所示。 第 21 页 共 71 页 图2.1零件的安装定位2.1.3、选择刀具及切削用量铣刀材料和几何参数主要根据零件材料切削加工性、工件表面几何形状和尺寸大小选择；切削用量则根据零件材料特点、刀具性能及加工精度要求确定。（1）、刀具的选择：在数控铣削加工中，铣刀的类型应与加工表面形状与尺寸想适应，刀具的选择直接影响着零件的加工质量、加工效率和加工成本，根据不同的加工精度要求，应选择不同参数的铣刀进行加工。因此正确选择刀具有着十分重要的意义。在模具铣削加工中，常用的刀具有平端立铣刀、圆角立铣刀、球头铣刀和锥度

34、铣刀等，如图2.2所示。 图2.2 刀具的定义选择刀具应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量一起其他相关因素正确的选用刀具及刀柄。刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用性好等特点，在满足加工要求的前提下，刀具的悬伸长度尽可能短，以提高刀具系统的刚性伸长度尽可能短，以提高刀具系统的刚性。刀具选择总的原则是适用、安全、经济。粗加工时尽可能选择圆角铣刀一方面圆角铣刀在切削中可以在刀刃与工件接触的090范围内给出比较连续的切削力变化，这不仅对加工质量有利，而且会使刀具寿命大大延长；另一方面，在粗加工时选用圆角铣刀，与球头刀相比具有良好的切削条件，与平端立铣刀相比可以留下较为均匀

35、的精加工余量，如图2.3所示，这对后续加工是十分有利的。因为连杆零件是用HT200，属于一般的材料，切削加工性能好。则刀具材料为W18Cr4V（YG8），选用60cm硬质合金圆角铣刀进行粗加工。用40cm的圆柱球头铣刀进行精加工和半精加工，如图2.4所示。最后根据实践经验进行修正，计算结果填入附录1刀具卡中。图2.3圆角铣刀与平端铣刀粗加工后余量比较图2.4 圆柱球头铣刀（2）、切削用量的选择： 切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。合理选择切削用量对于发挥数控机床的最佳效益有着至关重要的关系。选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为

36、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。具体数值应根据机床说明书、刀具说明书、切削用量手册，并结合经验而定。1切削深度t其也称背吃刀量，在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。2切削宽度L在编程中切削宽度称为步距，一般切削宽度L与刀具直径D成正比，与切削深度成反比。在粗加工中，步距取得大有利于提高加工效率。在使用平底刀进行切削时，一般L的取值范围为：L=（0.60.9）D。而使用圆鼻刀进行加工，刀具直径应扣除刀尖的圆角

37、部分，即d=D-2r，（D为刀具直径，r为刀尖圆角半径），而L可以取得（0.80.9）d。而在使用球头刀进行精加工时，步距的确定应首先考虑所能达到的精度和表面粗糙度。3切削线速度Vc也称单齿切削量，单位为 m/min。提高 Vc 值也是提高生产率的一个有效措施，但 Vc 与刀具耐用度的关系比较密切。随着 Vc 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 Vc 的选择主要取决于刀具耐用度。一般好的刀具供应商都会在其手册或者刀具说明书中提供刀具的切削速度推荐参数 Vc。另外，切削速度 Vc 值还要根据工件的材料硬度来作适当的调整。4主轴转速 n 主轴转速的单位是r/min，一般根据切削速度Vc来选定。计算公式

38、为：其中，Dc 为刀具直径（mm）。在使用球头刀时要作一些调整，球头铣刀的计算直径 Deff 要小于铣刀直径 Dc，故其实际转速不应按铣刀直径 Dc 计算，而应按计算直径 Deff 计算。 第 24 页 共 71 页数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中根据实际加工情况对主轴转速进行调整。5进给速度Vf 进给速度是指机床工作台在作插位时的进给速度，Vf 的单位为mm/min。Vf 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。Vf 的增加也可以提高生产效率，但是刀具的耐用度也会降低。加工表面粗糙度要求低时，Vf 可选择得大些。进给速度可以按下面公式

39、进行计算：其中：Vf 表示工作台进给量，单位为mm/min；n 表示主轴转速，单位为转/分；z 表示刀具齿数，单位为齿；fz 表示进给量，单位为mm/齿。在数控编程中，还应考虑在不同情形下选择不同的进给速度。如在初始切削进刀时，特别是Z轴下刀时，因为进行端铣，受力较大，同时考虑程序的安全性问题，所以应以相对较慢的速度进给。另外在Z轴方向的进给由高往低走时，产生端切削，可以设置不同的进给速度。在切削过程中，有的平面测向进刀，可能产生全刀切削即刀具的周边都要切削，切削条件相对较恶劣，可以设置较低的进给速度。在加工过程中，Vf 也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备

40、刚度和进给系统性能等的限制。在实际的加工过程中，可能对各个切削用量参数进行调整，如使用较高的进给速度进行加工，虽然刀具的寿命有所降低，但节省了加工时间，反而能有更好的效益。结合本设计的零件表面质量要求和被加工材料HT200（HBS为250）以及刀具的选择，经查机械加工工艺师手册有：该零件在初加工底面与上表面时的铣削速度为可选择90m/min(主轴转速由公式可计算得300r/min)，其进给量可由公式计算得到为1.2mm，切削深度为2.5, 其精加工铣削速度可选择120m/min(主轴转速为380r/min).进给量F0.4mm，切削深度为 0.5mm。在加工零件其外部轮廓时粗加工时可选用的铣削

41、速度30m/min（主轴转速1500r/min）,进给量F1.5mm，切削深度0.8mm.其精加工速度为50m/min（主轴转速2500r/min），进给量F0.5mm，切削深度为0.5mm。钻孔时的切削速度为25m/min （主轴转速210r/min），进给量为0.5mm，扩孔的切削速度为40m/min（320r/min），进给量0.3mm。最后根据实践经验进行修正，计算结果填入附录2工序卡中。2.1.4定走刀方式及走刀路线确定走刀路线时应保证一下几点：（1）、走刀加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。（2）、使数值计算简单，以减少编程工作量。（3）、应使加工路线最短，这样

42、既可减少程序段，又可减少走空刀时间。走刀方式是指加工过程中刀具轨迹的分布形式。在数控加工中，走刀方式的选择直接影响着模具零件的加工质量和加工效率。其选择原则是根据被加工零件表面的几何特征，在保证加工精度的前提下，使切削时间尽可能短，切削过程中刀具受力平稳。在数控加工中，常用的走刀方式包括单向走刀、往复走刀和环切走刀三种形式，如图2.5示。其中，图a为单向走刀方式，在加工中切削方式保持不变，这样可以保证顺铣或逆铣的一致性，但由于增加了提刀和空走刀，切削效率较低。粗加工中，由于切削量较大，一般选用单向走刀，以保证刀具受力均匀和切削过程的稳定性。图b是往复走刀方式，也成为行切法。在加工过程中不提刀进

43、行连续切削，加工效率较高，但加工表面质量最差，在周边留有大量的残余。一般在半精加工和表面质量要求不高的精加工时可选用往复走刀。图c是环切走刀方式，其刀具路径由一组封闭的环形曲线组成，加工过程中不提刀，采用顺铣或逆铣切削方式，是型腔加工常用的一种走刀方式。但走刀路线稍长，而且编程计算工作量大。 图2.5走刀方式根据图纸要求，这里我们采用切入切出法为进退刀方法。采用先用行切法，最后环切一刀光整轮廓表面，使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。如图2.6b和图c所示所示。图2.6 进退到路线图 图2.6b 走刀路线图 O y 图2.6c 进到点2.1.5定工件坐标系和对刀点 工件坐标系是程

44、序编制人员在编程时适用的，程序编制人员以工件上某一点为坐标原点，建立一个新坐标系。在这个坐标系内编程可以简化坐标计算，减少错误，缩短编程长度。在实际加工中，操作者在机床上装好工件之后要测量该工件坐标系的原点和基本机床坐标系原点的距离，并把测得的距离在数控系统中预先设定，这个设定值交工件零点偏置。对刀点是工件在机床上定位装夹后，设置在工件坐标系中，用于确定工件坐标系与机床坐标系空间位置关系的参考点。选择对刀点时要考虑到找正容易，编程方便，对刀误差小，加工时检查方便、可靠。对刀点的设置没有严格规定，可以设置在工件上，也可以设置在夹具上，但在编程坐标系中必须有确定的位置，对刀点既可以与编程原点重合，

45、也可以不重合，主要取决于加工精度和对刀的方便性。当对刀点与编程原点重合时，X1=0，Y1=0。对刀点要尽可能选择在零件的设计基准或者工艺基准上，这样就能保证零件的精度要求。生产中常用的对刀工具有百分表、中心规和寻边器等，对刀操作一定要仔细，对刀方法一定要与零件的加工精度相适应。无论采用哪种工具，都是使数控铣床主轴中心与对刀点重合，确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。根据连杆图纸要求，我们确定将编程原点设在基本拉伸体的中心位置。在XOY平面内，确定以中心O点为工件原点，Z方向，工件表面为工件原点，建立工件坐标系，如图2.7所示。因工件原点已经确定，所以可以采用试切对刀的方法，先将毛坯件的上表面粗

46、铣削一刀，则可以通过工件原点的坐标值得到刀具所在位置的Z轴坐标值。用同样的方法将毛坯件的两侧面表面粗铣削一刀，则可以通过工件原点的坐标值得到刀具所在位置的X轴和Y轴坐标值。 工件原点 工件原点图2.7 工件坐标系和对刀点2.1.6连杆件的加工工艺过程由于毛坯是一个六面平整长方体，从图纸可看出许多次装才能完成该零件的加工。（1）、先以毛坯件的一面为定位基准，用压板将其压紧。粗加工连杆的底面及托板的外轮廓。（2）、半精加工连杆件底面及其外轮廓，使表面留0.5mm的精车余量。（3）、精加工连杆件的底面及其外轮廓至尺寸要求，并保证其表面粗糙度。(4)、翻面，以加工好的底面作为定位基准来装夹定位，粗加工

47、连杆件基本拉伸体的外轮廓。（5）、半精加工连杆件基本拉伸体的外轮廓，使其表面留0.5mm的精车余量。（6）、精加工基本拉伸体的外轮廓至尺寸要求，并保证其表面粗糙度。（7）、钻孔。用12的麻花钻将连杆件的大、小两凸台上的50和40的孔加工到12大,不需要保证加工精度。（8）、扩孔。将大、小两孔扩钻到30大, 不需要保证加工精度。（9）、再扩孔.将40的孔加工到38大,将50的孔加工到48大，不需要保证加工精度。（10）、镗孔。用两把镗刀同时对两孔进行加工,并保证其加工尺寸符合图纸要求.（11）、用锉刀对加工出来的产品进行毛刺处理。2.2 加工前的准备工作2.2.1 加工前的准备（1）、操作者必须

48、根据机床的使用说明书熟悉机床的功能、加工范围和精度，并要熟练的掌握及机床及其数控装置和计算机各部分的作用及操作方式。（2）、检测各开关、按钮和手柄是否在正确位置。（3）、启动控制电气部分，按规定进行预热。(4)、开动机床使其空运转，并检查各开关、按钮、旋钮和手柄的灵敏性及润滑系统是否正常等。(5)、熟悉连杆件的加工程序和编程原点2.2.2 选定加工刀具1、选择【应用】【轨迹生成】【刀具库管理】命令， 弹出刀具库管理对话框。如图2.8所示。 图2.8【刀具库管理】对话框2、增加铣刀。单击“增加铣刀”按钮，在对话框中输入铣刀名称让R5、R1O和R15三种铣刀。如图2.9所示。图2.9【增加铣刀】对

49、话框3、设定增加的铣刀的参数。在刀具库管理对话框中键入正确的数值，刀具定义即可完成。其中的刀刃长度和刀杆长度与仿真有关而与实际加工无关，在实际加工中要正确选择吃刀量和吃刀深度， 以免刀具损坏。第 31 页 共 71 页2.2.3后置设置1、选择【应用】【后置处理】【后置设置】命令，弹出后置设置对话框。2、增加机床设置。选择当前机床类型。3、后置处理设置。选择“后置处理设置”标签，根据当前的机床，设置各参数，如图2.10所示。图2.10 后置设置2.2.4 设置加工范围 单击曲线生成工具栏上的“矩形”按钮 ，拾取连杆托板的两对角点，绘制如图所示的矩形，作为加工区域。如图2.11所示。图2.11

50、设置加工范围第 32 页 共 71 页2.3知识加工2.3.1 知识库设置1.选择【设置】-【知识库设置】菜单命令，弹出【知识库设置】对话框，如图2.12所示。2.设置粗加工模板参数。单击粗加工参数下的【参数修改】按钮，弹出【粗加工参数表】，如图2.13所示，在参数表中填写粗加工的各种参数。图2.12 知识库对话框 图2.13 粗加工参数表3、设置粗加工的【切削用量】参数，如图2.14所示。4、设置粗加工的【铣刀参数】，如图2.15所示。图2.14切削用量参数 图2.15 铣刀参数4、选择【进退刀方式】和【下刀方式】选项标签，设定进退刀方式和下刀切入方式均为【垂直】。如图2.16和2.17所示

51、。图2.16 进退刀方式 图2.17 下刀方式5、选择【清根参数】选项标签，设置清根参数为系统默认值。如图2.18所示。图2.18 设置清根参数6、设置半精加工模板参数 单击知识库设置对话框钟半精加工参数下的【平区域参数】，在弹出的【半精加工参数表】中进行如图2.19所示。图2.19 【半精加工参数表】对话框 注：半精加工的切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置与粗加工参数的设置完全相同。7.设置精加工模板参数 单击知识库设置对话框中精加工参数下的【平区域参数】，在弹出的精加工参数表中进行如图2.20所示的参数设置。图2.20【精加工参数表】对话框注：精加工的切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置

52、与粗加工参数的设置完全相同。第 35 页 共 71 页 8、保存设置好的加工参数单击【知识库文件】下的【保存到文件】按钮，弹出【选择配置文件】对话框，在对话框中输入文件名“连杆”，单击【保存】即可，如图2.21所示。图2.21 保存加工参数 2.3.2 知识加工操作1、选择【应用】-【知识加工】菜单命令，弹出【知识加工向导】对话框，在第一步中从右边的知识库文件列表中选择“连杆”加工模板，如图2.22所示。图2.22 选择加工模板2、单击【下一步】按钮，进入知识加工向导第二步，首先选择零件整体特征为【平坦】；然后在毛坯设置下面单击【毛配轮廓】按钮，返回道编辑区，拾取设定加工范围中轮廓线，单击箭头选择链搜索方向后回到加工向导对话框；然后分别单击【毛坯顶层高度】和【毛坯底层高度】按钮，拾取连杆件的顶点和底第 66 页 共 71 页西南科技大学应用型自学考试（专升本）毕业设计 正文点，系统自动得到毛坯顶层和底层高度额具体数值35和-15。如图2.23所示。3、单击【下一步】按钮，进入知识向导的第三步，选择整体加工、半精加工和精加工三种加工方式（如果在前面的知识加工库设置中