铣削零件的数控加工工艺及程序的编制.doc

*职业技术学院毕业设计题 目： 系 部： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 一、一设计任务书1. 设计题目加工如图所示零件,材料为45#锻件，毛坯是160*120*40的立方体。比例件数制图重量材料辅导*职业技术学院审核2. 设计任务(1) 零件图工艺分析。(2) 确定装夹方案。(3) 确定加工顺序。(4) 选择加工刀具。(5) 合理选择切削用量。(6) 拟定数控车削加工工艺卡片。(7) 根据加工工序步骤编写加工程序。3. 应完成的技术资料(1) 绘制装夹方式图。(2) 填写数控加工工序卡片。(3) 编写加工程序清单。(4) 毕业设计说明书。谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载说明书，我这里还有一个压缩包，里面有相应的word说明书和cad图纸（工件图及机械加工工序卡片）。下下载后请联系qq：1459919609。我可以将压缩包免费送给你。需要其他设计题目直接联系！（注：注册账号时最好用你的qq号，以方便我将压缩包发给你）目 录一 绪论5二 工艺分析 61 零件图的分析 . 62 装夹方法 63 加工顺序 64刀具的选择 75切削用量选择. 76、拟定数控铣削加工工艺卡片 8三 数控编程 . 101、手工编程.102、自动编程. 113、编程方法的选择114、该零件的加工程序12四、各工序的加工路线图17五、mastercam 的加工实体图 21设计小结. 22参考文献. 23致谢. 24一、绪论数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。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。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。二、工艺分析1.零件图工艺分析零件的结构工艺性是指所设计的零件，在能够满足使用性能要求的前提下制造的可行性和经济性。好的结构工艺性会使零件加工容易，节省成本，节省材料；而较差的结构工艺性会使加工困难，加大成本，浪费材料，甚至无法加工。通过对零件的结构特点、精度要求和复杂程度进行分析的过程，可以确定零件所需的加工方法和数控机床的类型和规格。该零件结构性能好，形状规则，材料切削性能好，方便装夹及加工，加工时应注意个平面间的平行度，在进行二次装夹时一定要校平，保证平面跳动量在2道以内。2.装夹方法由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。该零件结构形状比较规则，为方型零件，适合采用平口钳进行装夹，在装夹时一定要注意平行度，要在毛坯下面垫上垫铁，然后用木榔头进行敲打校平。3.加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工的质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则结合图样分析，由于此次加工工序集中，所以按照一把刀一个工序进行了如下安排：1） 铣削平面，平面见光即可，保证粗糙度为1.6，选用120mm可转位铣刀（5个刀片）。 2）铣削外边缘轮廓，保证深度为25mm，长宽为145*100，粗糙度为1.6，选用20mm的立铣刀（4齿）。 3）铣削中间四方凸台的台阶面，保证尺寸深度为8mm，保证表面粗糙度为3.2（分粗精加工），给精加工留有0.5mm的余量，选用80mm的可转位面铣刀（5个刀片）。 4）粗铣中间的型腔，留1mm的余量，以及四个对角的16h8的开口槽，留有3mm的余量，采用10mm的键槽铣刀。 5）精铣上到工序留下的加工余量，保证图上个尺寸、精度，采用12mm的立铣刀进行铣削。6）点钻个孔的中心孔，采用2的中心钻。7）选用9mm的麻花钻，预钻9的底孔，即钻2个10h7、4个12h7的底孔，深度控制在25mm，以待精加工。8）选用10mm的立铣刀，铣削2个10h7的孔。9）选用12mm的立铣刀，铣削4个12h7的孔。10）选用6.9mm的麻花钻，钻2个m8的螺纹底孔。11）选用m8的丝锥，攻2个m8的螺纹。12）掉头装夹，铣削另外一面，保证厚度为20mm，表面粗糙度为1.6，选用120mm的可转位面铣刀（5个刀片）。 4.刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。下表就是本次铣削中用到的所有刀具：表1 数控加工刀具卡片序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面1120mm可转位面铣刀（5个刀片）1粗精铣零件的上下表面220mm立铣刀（4齿）2粗精铣外边缘轮廓380mm可转位面铣刀（5个刀片）1粗精铣中间四方凸台的台阶面410mm 键槽铣刀1粗铣中间的型腔，以及四个对角的16h8的开口槽512mm 立铣刀（4齿）1精铣中间的型腔，以及四个对角的16h8的开口槽62mm 中心钻1钻各孔的中心孔79mm 麻花钻1预钻9的底孔，即钻2个10h7、4个12h7的底孔810mm 立铣刀1铣削2个10h7的孔912mm 立铣刀（3齿）1铣削4个12h7的孔106.9mm麻花钻1钻2个m8的螺纹底孔11m8 丝锥1攻2个m8的螺纹编制审核批准日期： 5.切削用量的选择 切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。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。铣削用量的选择原则是：“在保证加工质量的前提下，充分发挥机床工作效能和刀具切削性能”。在工艺系统刚性所允许的条件下，首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac；其次选择较大的每齿进给量fz；最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vc 。 （1）铣削深度ap和铣削宽度ac的选择 对于端铣刀，选择吃刀量的原则是：当加工余量8mm，且工艺系统刚度大，机床功率足够时，留出半精铣余量0.52mm以后，应尽可能一次去除多余余量；当余量8mm时，可分两次或多次走刀。铣削宽度和端铣刀直径应保持以下关系：:d0=(l.l1.6) ac（mm）对于圆柱铣刀，铣削深度ap应小于铣刀长度，铣削宽度ac的选择原则与端铣刀铣削深度的选择原则相同。（2）进给量的选择每齿进给量fz是衡量铣削加工效率水平的重要指标。粗铣时fz主要受切削力的限制，半精铣和精铣时，fz主要受表面粗糙度限制。 具体的切削量选择请参照工序卡片。6.拟定数控铣削加工工序卡片把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入下表所示的数控加工工序卡片中，以指导编程和加工操作。单位名称产品名称或代号零件名称零件图号程序编号夹具名称使用设备车间机用平口钳加工中心工序号加工内容刀具与切削参数刀具规格主轴转速nr/min进给速度vfmm/min刀具补偿类型材料长度半径1加工初始平面基准120mm可转位面铣刀（5个刀片）合金600200100602以上步工序所加工的表面为基准，用虎钳装夹，进行另一表面的铣削120mm可转位面铣刀（5个刀片）合金6001501001203粗铣外边缘轮廓，给精加工留0.5mm余量20mm立铣刀（4齿）白钢80010080104精铣外边缘轮廓，保证尺寸145*100*25mm20mm立铣刀（4齿）合金150020080105粗铣中间四方凸台的台阶面，给精加工留0.5mm余量80可转位面铣刀（5个刀片）合金600200100406精铣中间四方凸台的台阶面，保证尺寸深度为8mm，以及四方的尺寸。80可转位面铣刀（5个刀片）合金800150100407铣中间的型腔10mm立铣刀合床四个对角的16h8的开口槽，12mm立铣刀合中心孔2mm 中心钻白钢120020020110预钻底孔9mm 麻花钻白钢600120504.511铣2个10h7的孔10mm 立铣刀合金80015050512铣4个12h7的孔12mm 立铣刀合金80015050613钻2个m8螺纹底孔6.9mm 麻花钻白钢1200150503.4514攻2个m8螺纹m8 丝锥白钢20025050415掉头加工反面，保证厚度为20mm，粗糙度为1.6。120mm可转位面铣刀（5个刀片）合金粗铣600，精铣800粗铣200，精铣15010060三、数控编程数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。1 手工编程(1)手工编程的定义 手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编 制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。 对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既经济又及时，因而手工编程被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但对于一些复杂零件，特别是具有非圆曲线的表面，或者零件的几何元素并不复杂，但程序量很大的零件(如一个零件上有许多个孑l或平面轮廓由许多段圆弧组成)，或当铣削轮廓时，数控系统不具备刀具半径自动补偿功能，而只能以刀具中心的运动轨迹进行编程等特殊情况，由于计算相当繁琐且程序量大，手工编程就难以胜任，即使能够编出程序来，往往耗费很长时间，而且容易出现错误。据国外统计，当采用手工编程时，一个零件的编程时间与在机床上实际加工时间之比，平均约为30：1，而数控机床不能开动的原因有2030是由于加工程序编制困难，编程所用时间较长，造成机床停机。因此，为了缩短生产周期，提高数控机床的利用率，有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用手工编制程序已不能满足要求，而必须采用“自动编制程序”的方法。 (2)手工编程的意义 手工编程的意义在于加工形状简单的零件(如直线与直线或直线与圆弧组成的轮廓)时，快捷、简便；不需要具备特别的条件(价格较高的硬件和软件等)；对机床操作或程序员不受特殊条件的制约；还具有较大的灵活性和编程费用少等优点。 手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。 (3)手工编程的不足 手工编程既繁琐、费时，又复杂，而且容易产生错误。其原因是： 1)零件图上给出的零件形状数据往往比较少，而数控系统的插补功能要求输入的数据与零件形状给出的数据不一致时，沈阳机床就需要进行复杂的数学计算，而在计算过程中可能会产生人为的错误。 2)加工复杂形面的零件轮廓时，图样上给出的是零件轮廓的有关尺寸，而机床实际控制的是刀具中心轨迹。因此，有时要计算出刀具中心运动轨迹的坐标值，这种计算过程也较复杂。对有刀具半径补偿功能的数控系统，要用到一些刀具补偿的指令，并要计算出一些数据，这些指令的使用和计算过程也比较繁琐复杂，容易产生错误。 3)当零件形状以抽象数据表示时，就失去了明确的几何形象，普通车床在处理这些数据时容易出错。无论是计算过程中的错误，还是处理过程中的错误，都不便于查找。 4)手工编程时，编程人员必须对所用机床和数控系统以及对编程中所用到的各种指令、沈阳机床代码都非常熟悉。这在编制单台数控机床的程序时，矛盾还不突出，可以说不大会出现代码弄错问题。但在一个编程人员负责几台数控机床的程序编制工作时，由于数控机床所用的指令、代码、程序段格式及其他一些编程规定不一样，所以就给编程工作带来了易于混淆而出错的可能性。2 、自动编程 自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，沈阳机床得到正确的程序。 按输入方式的不同， 自动编制程序可分为语言数控自动编程、普通车床图形交互自动编程和语音提示自动编程等等。现在我国应用较广泛的主要是图形交互式编程。3 、编程方法的选择 在数控机床发展的过程中，在研制出各种数控机床的同时，也研制出了各种编程方法。至今，主要有手工编程和自动编程两种方法，其他方法可视为这两种方法的扩展，它们各有其适用范围。究竟选择哪一种编程方法，通常应根据被加工零件的复杂程度、数值计算的难度与工作量大小、现有设备(相应硬件与软件)以及时间和费用等进行全面考虑，权衡利弊，予以确定。一般而言，加工形状简单的零件，沈阳机床例如点位加工或直线切削零件，用手工编程所需的时间和费用与用自动编程所需的时间和费用相差不大，因此采用手工编程比较合适。而当被加工零件形状比较复杂，如复杂的模具，若不采用自动编程，不仅在时间和费用上不合理，有时甚至用手工编程方法无法完成。 本题有些部分可以采用手工编程，有些部分可以采用自动编程，对于，外边缘轮廓以及钻孔攻丝可采用手工编程，而图中的型腔铣削中可采用自动编程的方法，这样不容易出错，也可减少很多计算，大大的提高了生产效率。4、该零件的加工程序程 序说 明o1010t01 m6（120的面铣刀）g0g90 g54 x145 y50 m03s600g43 h1 z25 m08z-1g01 x145 f200g00 y50g01 x145f200g00 z100 m09m00(掉头装夹)g0g90g54 x145 y50 m03 s800g43 z50 h2m08z-2g01 x145 f150g00 y50g01 x145f150g00 z100 m09m05t03m06(20的白钢立铣刀)g00g90g54x100y-80 m03 s1200g43h3z50m08z-22g41y-50d03(d03=10.5)g01x-72.5f200y72.5x72.5y-72.5g40g01y-90f300g00z150m05m09t04m06 (20的合金立铣刀)g00g90g54x100y-80 m03s1500g43h4z50m08z-22g42x72.5d04(d04=10)g01y72.5f150x-72.5y-72.5x72.5g40x100f300g00z150m05m09t05m06 (80的面铣刀)g0g90g54x160y50m03s600g43 z100 h5 m08z-7.5 （粗铣）g41 x154.3y47.7d05(d05=40)g01 x0 y-50 f200 x-50 y0 x0 y50x139.3 y-32.7z-8 (精铣)x0y50x-50y0x0y50g40x160y50g0z150m05m09t07m06 (10的立铣刀)g00g90g54x0y0m03s1800g43h7z25m08z2g01z-5f20g68x0y0p45#1=0;#2=8;while#2le32do1;#1=#1+#2;#2=#2+8g01y-#1f200;x-#1;y#1;x#1;y-#1;x0;end 1;g00z2g69x0y0g01z-8f20g41x5f100d07(d07=5)z-15f20g03i-5f200g01x21f200g02x26.75y9.05r10g03x28.44y18.73r6g01x18.73y28.44g03x9.05y26.75r6g02x-9.05r10g03x-18.73y28.44r6g01x-28.44y18.73g03x-26.75y9.05r6g02x-21y0r10g02x-26.75y-9.05r10g03x-28.44y-18.73r6g01x-18.73y-28.44g03x-9.05y-26.75r6g02x9.05r10g03x18.73y-28.44r6g01x28.44y-18.73g03x26.75y-9.05r6g02x21y0r10g01z0f300g0z100m05m09t08m06 (12的立铣刀)g0g90g54x72.5y50m03s1500g43h8z50m98p0001g51.1x0m98p0001g51.1y0m98p0001g51.1x0m98p0001g50.0x0g00z100m05m09% o0001 g00z-6 g01z-16f20 x44y21.5f200 x72.5y50f150 g00z50 m99%t09m06 (中心钻)g0 g90 g54 x-37.5 y37.5 s1200 m3g43 h9 z25. m8g98 g81 z-10. r-6. f200.x0 y31 z-7. r-3x37.5 y37.5 z-10. r-6.x31 y0 z-7. r-3x37.5 y-37.5 z-10. r-6.x0 y-31 z-7. r-3x-31 y0x-37.5 y-37.5 z-10. r-6.g80m5m09t10m06 (9mm的麻花钻)g0 g90 g54 x0 y31 s650 m3g43 h10 z25. m8g98 g83 z-22. r-3. f200.x31 y0 x0 y-31 x-31 y0 x-37.5 y-37.5 z-22. r-6.x37.5 y37.5g80m5m09t11m06 (铣2个10h7的孔)g0 g90 g54 x-37.5 y37.5 s800 m3g43 h11 z25. m8g98 g81 z-22. r-6. f150.x37.5 y37.5 g80m5t12m06 (铣4个12h7的孔)g0 g90 g54 x0 y31 s800 m3g43 h12 z25. m8g98 g81 z-22. r-3. f150.x31 y0 x0 y-31 x-31 y0 g80m5m09t13m06 (6.9的麻花钻)g0 g90 g54 x-37.5 y37.5 s1200 m3g43 h13 z25. m8g98 g81 z-22. r-6. f150.x37.5 y-37.5 g80m5m09t14m06 (m8的丝锥)g0 g90 g54 x-37.5 y37.5 s200 m3g43 h14 z25. m8g98 g84 z-22. r-6. f250.x37.5 y-37.5 g80m5m09t15m06 (100的面铣刀)g0 g90 g54 x135 y-30 s600 m3g43 h15 z2. m8g01 x-135 f200.y30x135z0 s800 m3x-135 f150y-30 x135 g00 z150m5m09m30程序名换1号刀建立工件坐标系，主轴正转建立刀具长度补偿，调用1号刀补下刀铣削平面暂停，工件掉头，重新对刀建立工件坐标系建立刀具长度补偿，调用2号刀补下刀平面铣削换3号刀建立工件坐标系建立刀具长度补偿下刀建立刀具半径补偿，调用3号半径补偿开始铣削外轮廓取消刀具半径补偿抬刀主轴停止切削液关换4号刀精铣外轮廓换5号刀建立刀具半径左补偿粗铣四方凸台精铣四方凸台换9号刀，坐标系旋转变量赋值宏程序中的循环逻辑运算宏程序语句与nc语句的结合铣方框循环结束返回 到1抬刀坐标系旋转取消快速走到下一加工点建立半径左补偿铣中间的花型槽换8号刀，铣四个对角的槽子程序调用，子程序名为o0001镜像功能开，沿x=0轴镜像（y轴）镜像功能开，沿y=0轴镜像（x轴）镜像功能开，沿x=0轴镜像（y轴）镜像功能关子程序子程序返回建立钻孔循环取消钻孔循环建立深孔啄钻循环取消扩铣第一个孔铣第一个孔建立攻丝循环取消循环四、各工序的加工路线图工序1铣削平面，保证表面见光，选用120mm可转位铣刀（5个刀片）。采用平口钳装夹工序2 铣削平面，保证尺寸37mm，选用120mm可转位铣刀（5个刀片）。工序3粗铣外边缘轮廓，给精加工留0.5mm余量，选用20mm白钢立铣刀。工序4精铣外边缘轮廓，保证尺寸145*100*25mm选用20mm合金立铣刀。工序6精铣中间四方凸台的台阶面，选用80的可转位面铣刀。该过程只需将上道工序的下刀量增加0.5mm即可，刀具轨迹与上图一样，工序8 精铣中间的型腔，以及四个对角的16h8的开口槽，选用12的立铣刀进行铣削，使尺寸达到图纸要求，并采用mastercam绘制出刀具运动轨迹。五、mastercam的加工实体图完成后的总体效果图小结本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一次综合练习。传统的回转体工件设计是应用系统方法分析和研究产品生产的问题和需求。现代回转体类的数控加工设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础，开始强调产品尺寸精度，工艺严格性，从而更加有得于学生装的数控编程及操作的创新精神和实践能力。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。通过次此的分析，需要对刀具的切削参数进行计算等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。 这次毕业设计，给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。比如，我们想加快编程程度，除了对各编程指令的熟练掌握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识，对于夹具的选择，切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时，我们只有练习各功能键的作用，在编程时才得心应手。因此，我总结出一个结论“理论是指导实践的基础，只有不