毕业设计（论文）-HB37A混凝土泵车底座平板配合零件的加工工艺设计.doc

i 毕业设计报告毕业设计报告 课题：hb37a 混凝土泵车底座平板配合零件 的加工工艺设计 系部：电气工程系 专业：机电一体化 班级：机电 094 姓名： 学号： 指导老师： 2012.4 目 录 摘摘 要要i 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 课题背景.1 1.2 数控机床的组成.1 1.3 数控机床的加工特点.1 1.4 数控铣床加工的内容.2 第二章第二章 数控加工工艺简介数控加工工艺简介.5 2.1 数控加工工艺的产生.5 2.2 数控加工工艺的内容.5 2.3 数控加工工艺的特点.6 第三章第三章 零件加工工艺设计零件加工工艺设计.8 3.1 平板配合零件的零件图 8 3.2 零件的数控加工工艺分析与设计.9 3.2.1 平板配合零件的工艺分析9 3.2.2 零件的毛坯确定9 3.2.3 零件夹具的选择10 3.2.4 零件的装夹.10 3.2.5 零件的切削刀具选择11 3.2.6 零件切削用量的选择12 3.2.7 主轴转速的确定12 3.2.8 进给速度的确定13 3.2.9 背吃刀量的确定14 3.3 零件加工工序卡片.15 3.4 工序与工步的划分.17 3.5 零件加工工序设计.18 第四章第四章 平板配合零件加工程序编制平板配合零件加工程序编制.28 4.1 编程简介.28 4.2 编程方法 28 4.3 配合件的自动编程.28 4.4 零件数控加工程序.37 总总 结结.40 致致 谢谢.41 参考文献参考文献.42 摘要 iii hb37a 混凝土泵车底座平板配合零件的加工工艺设计 摘要摘要：本次的毕业设计针对平板配合零件进行加工，上盖与底座的加工质 量将直接影响所加工出来零件的配合，由此我首先对上压板的结构特征和工艺 进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案，加工方案要求简单、合 理，操作方便，并能保证零件的加工质量。在对零件加工工艺分析之后，将使 用数控铣床进行加工来降低加工时间，提高成品质量，提升工效。数控铣床的 编程可以使用手动与自动两种方式，通过对这两种编程的比较，在此我选择运 自动编程编制了该零件的数控加工程序。自动编程就是利用计算机专用软件完 成数控机床程序编制工作。常用的自动编程软件有 mastercam，ug，pro/engineer，cimatron，caxa 等。程序编制人员只需根 据零件图样的要求使用数控语言，由计算机进行数值计算和工艺参数处理，再 通过通信方式传入数控机床。运用手动编程编制零件的孔和平面加工。在工艺 设计中充分考虑了加工设备的选用，夹具的选择，加工顺序的安排、工步的划 分，走刀路线和切削用量的确定等。 关键词关键词： 数控加工工艺 自动编程 ug 5 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题课题背景背景 在普通机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操 作规程，操作者按工艺卡上规定的“程序”加工零件。而在数控机床上加工零 件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数 字信息的形式记录在控制介质（如穿孔纸带，磁盘等）上，用它控制机床加工。 由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控 加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点，具体表现如下： （1）工序的内容复杂。这是由于数控机床心比普通机床价格贵，若只加工 简单工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序。 （2）工步的安排更为详尽。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的 问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及加工路线的确定等问题，在编 制数控加工工艺时是不能忽略的。 1.2 数控机床的数控机床的组组成成 （1）输入装置的功用：将程序载体内有关加工的信息读入数控装置。根据 程序载体的不同输入装置还可以是录音机或软盘驱动器等。 （2）计算机数控装置：他根据输入的数据，完成数值计算、逻辑判断、输 入输出控制等。 （3）伺服系统的功用：它接受数控装置发来的各种动作命令，驱动数控车 床传动系统的运动。 （4）测量装置的功用：对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。 检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装 置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在 少量的高档数控车床上配用。 （5）机床本体的功用：是为了使数控技术的要求和充分发挥数控车床的效 能。 1.3 数控数控机床的加工特点机床的加工特点 （1）自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部 加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂 的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去 了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。 （2）对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯 装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了 生产准备周期。 （3）加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在 0.0050.01 mm 之间，不受 零件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误 差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测 装置，更加提高了数控加工的精度。 （4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字 信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成 cad/cam 一体化系统，并 且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。 1.4 数控数控铣铣床加工的内容床加工的内容 数控加工工艺是以数控加工机床加工中的工艺为研究对象的一门加工技术。 它以机械制造业中的工艺的基本理论知识为基准，结合数控机床的特点，综合 运用了多方面的知识解决面临数控加工中的工艺问题。数控加工工艺的内容包 括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识和基本理论、典型零件加工 工艺分析的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何科学的最优的设计加工工艺， 充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优质、高产和低耗。 数控加工工艺是数控技术应用专业和机电类专业的主要专业课之一。应要 基本掌握数控加工工艺的基本知识和基本理论，学会选择机床、刀具、夹具及 零件的表面的加工方法，掌握数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的 工艺问题。 （1）数控铣床的特点： 高精度的步进驱动和滚珠丝杠以及小的脉冲当量（2.5），保证了机床 的高精度； 高精度的直流无刷调速电机，实现了主轴无级变速； 良好的人机操纵界面，操纵使用方便； 较小的的体积，使一个 100教室可以容纳 20 台铣床，真正实现了教学 培训从实验室、车间转移进教室； 低廉的购买和使用本钱，其价格只有普通数控铣床的几分之一，加工材 料为可以重复利用的石蜡； 优越的安全性能，不会因操纵失误造成设备损坏或职员伤亡。 （2）数控铣床的主要加工对象 平面类零件 平面类零件的特点表现在加工表面既可以平行水平面，又可 以垂直于水平 面，也可以与水平面的夹角成定角；目前在数控铣床上加工的绝 大多数零件属于平面类零件，平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件， 一般只需要用三坐标数控铣床的两轴联动或三轴联动即可加工。曲面类零件 曲面类零件的特点是加工表面为空间曲面，在加工过程中，加工面与铣刀 始终为点接触。表面精加工多采用球头铣刀进行。 软件有 master cad、cimatron、pro/e 、ug 、caxa、catia 等。 7 第二章第二章 数控加工工艺简介数控加工工艺简介 2.1 数控加工工数控加工工艺艺的的产产生生 数控加工工艺是伴随着数控机床的产生，不断发展和逐步完善起来的一门 应用技术。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生，不断发展和逐步完善起来 的一门应用技术，研究的对象是数控设备完成数控加工全过程相关的技术，最 直接的研究对象是与数控设备息息相关的数控装置、控制系统、数控程序及编 制方法。 数控加工工艺源于传统的加工工艺，将传统的加工工艺、计算机数控技术、 计算机辅助设计和辅助制造技术有机地结合在一起，它的一个典型特征是将普 通加工工艺完全融入数控加工工艺中。数控加工工艺是数控编程的基础，高质 量的数控加工程序，源于对零件图周密、细致的分析和对数控加工工艺的合理 设计和创新。 2.2 数控加工工数控加工工艺艺的内容的内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的 总和。 （1）主要内容包括以下几个方面： 选择并确定零件的数控车削加工内容； 对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； 工具、夹具的选择和调整设计； 工序、工步的设计； 加工轨迹的计算和优化； 数控车削加工程序的编写、校验与修改； 首件试加工与现场问题的处理； 编制数控加工工艺技术文件； （2）不适合加工的内容包括以下几个方面： 占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用 工装协调的内容； 加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦， 效果不明显，可安排通用机床补加工； 按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取 数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。 此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间 周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止 把数控机床降格为通用机床使用。 总之，工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与 否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编 制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原 理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺， 确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的 工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。 其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数控车 床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削 用量的选择等。 2.3 数控加工工数控加工工艺艺的特点的特点 在零件的制造生产中，数控车床及其他数控机床都具有以下工艺特点： （1）高效率 数控车床是一种典型的高效生产机床，在切削加工过程中工 步的转换、切削用量的转换、刀具的转换、主轴转速的转换等工艺参数的转换 都是自动化的，预先都根据加工工艺的要求编写进了数控加工程序中，只要加 工程序开始自动运行，机床就会迅速地自动完成所要求的加工动作。期间，就 节省了大量的辅助时间和转换时间，而且加工切削参数也可以优化到最大值。 数控自动化加工效率是传统手动加工效率的数倍。数控加工是典型的高效加工 手段。 （2）高精度 数控加工的加工精度较高，是因为数控机床本身的几何精度 高，其对移动命令的响应比较灵敏。由于机床的关键运动部件导轨和滑板都采 用了摩擦阻力很小的滚动结构，所以其运动精度非常高。 （3）自动化程度高 数控加工的自动化程度非常高，对零件的切削加工全 过程都是由数控系统自动控制、由机床自动来完成的。经济型数控机床的操作 工作的最主要内容是对工件进行装和卸，具备自动装卸工件功能的则 c(柔性制 造单元)，连工件的装卸也不需要人工参与，完全都是自动化的。这就节省了大 量的人力和物力，减轻了工人的劳动强度，降低了生产成本。 （4）工序转换机动性和适应性强 在数控机床上的转换，主要是进行刀具 的转换和加工程序的转换，在具有刀库的加工中心上，要对加工工件进行转换， 只要换一下加工程序即可，这对数控机床来说是十分方便的，只要从机床程序 库中调出提前编制好并已经输入进程序存储库中的加工程序，马上就可以令机 床执行新的加工程序了。所以数控机床对加工工件对象的转换非常方便而迅速， 节省了大量的工艺准备时间。数控机床特别适合于单件生产和小批量，辛品种 零件的加工，对生产的适应性、机动性较强。 第三章第三章 零件加工工艺设计零件加工工艺设计 3.1 平板配合零件的零件平板配合零件的零件图图 图 3-1 为平板配合零件的上盖零件图，材料为 45 钢，零件 148mm118mm24mm（长宽高） 。 图 3-2 为平板配合零件的底座零件图，材 料为 45 钢，零件尺寸为 148mm118mm19mm（长宽高） 。 图 3-1 上盖零件图 第三章 零件加工工艺设计 9 图 3-2 底座零件图 3.2 零件的数控加工工零件的数控加工工艺艺分析与分析与设计设计 3.2.13.2.1 平板配合零件的工平板配合零件的工艺艺分析分析 图 3-1 所示零件的加工图，该零件主要由底板和凸台组成，中间凸台轮廓的 是不规则图形，凸台內槽为十字槽，还有两个小凸台。该零件表面，一个 12h8 通孔的表面粗糙度要求较高，为 ra1.6；图 3-2 所示零件的加工图，该零 件主要由底板和凸台组成，中间內槽为了配合上盖。零件材料为 45 钢，切削加 工性能较好。 3.2.23.2.2 零件的毛坯确定零件的毛坯确定 根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯，图纸标定的毛坯材料为 45 钢， 即所选材料为 45 钢。零件的尺寸为 148mm118mm24mm（长宽高） ，依 据零件图中对零件表面粗糙度的精度要求较低，所以在加工时不需要留有一定 的加工余量。因此所选毛坯件的尺寸为 148mm118mm24mm（长宽高） 。 3.2.33.2.3 零件零件夹夹具的具的选择选择 夹具通常由定位元件 （确定工件在夹具中的正确位置 ） 、夹紧装置 、 对刀引导元件 （确定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 ） 、连接元件以及夹具体 （夹具底座）等组成。 （1）夹具种类按使用特点可分为： 万能通用夹具 如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大 的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、 规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。 专用性夹具 为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造， 服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹 具、铣床夹具、钻模 （引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具 ） 、镗模 （引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具 )和随行夹具（用于组合机床自动 线上的移动式夹具 ） 。 可调夹具 可以更换或调整元件的专用夹具。 组合夹具 由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于 新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。 （2）选择夹具应考虑以下几点: 夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开； 夹具的刚性和稳定性要好； 零件的装卸要方便、快速、可靠，以减小机床的停顿时间。 夹具的结构应力求简单； 通过零件图可发现该零件比较规则，因此在加工时要保证正确定位并夹紧， 保证整个零件的表面质量、尺寸精度、加工效率。所以选择机床用平口虎钳进 行装夹，并把该零件的底面进行定位。 3.2.43.2.4 零件的装零件的装夹夹 在数控加工中，既要保证加工质量，又要减少辅助时间，提高加工效率。 因此要注意选用能准确和迅速定位并夹紧工件的装夹方法和夹具。零件的定位 基准应尽量与设计基准及测量基准重合，以减少定位误差。在数控铣床上的工 件装夹方法与普通铣床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要有简单的定 位、夹紧机构就行。所以我根据零件的形状考虑选择平口钳，此时，主要考虑以下几点： （1）夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开； （2）必须保证最小的夹紧变形； （3）装卸方便，辅助时间应尽量短； （4）对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进 行加工，以提高加工效率； 第三章 零件加工工艺设计 11 （5）夹具结构应力求简单，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。 该零件形状规则，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。 3.2.53.2.5 零件的切削刀具零件的切削刀具选择选择 数控机床上用的刀具应满足： （1）刀具刚性要好。刀刚性要好的目的，是为提高生产效率而采用大切削 用量的需要； （2）刀具抗冲击性要高。刀在加工时难免会受到冲击。 （3）刀具的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不 耐用而磨损较快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引 起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶。除 上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。 零件上、下表面采用端铣刀加工，根据侧吃刀量选择端铣刀直径，使铣 刀工作时有合理的切入、切出角；并且铣刀直径应尽可能包容工件整个加工宽 度，以提高加工精度和效率，以及避免产生接刀痕。 凸台及其轮廓采用立铣刀加工，刀具半径 r 受轮廓最小曲率半径的限制， 所以取 r=6mm。 孔加工个工步的刀具直径根据加工余量和孔径确定。 由于次零件的表面很大所以在加工前我选择 80 的面铣刀铣削平面；因为 次零件的最大间隙超过 12mm，所以在使用自动编程铣削时使用 12 的刀具； 对于孔加工因为配合件一共有两种直径大小的孔，所以我分别使用 11.8 和 27.8 的钻头先钻，最后使用 12 和 28 的绞刀进行绞孔。 此零件所选刀具详见表 3.1 零件数控加工刀具卡片。 表 3.1 平板配合零件数控加工刀具卡片 产品名称 或代号 零件名称 平板配合 零件 零件图号 序号刀具号刀具规格名称数 量 加工表面备注 1t01 80 硬质合金 端面铣刀 1铣削上、下平面 2t02 12硬质合金 立铣刀 1铣削台阶面轮廓 3t03 3中心钻 1钻中心孔 4t04 11.8钻头 1钻3-11.8通孔 5t05 27.8钻头 1钻27.8通孔 6t06 12绞刀 1绞12通孔 7t07 28绞刀 1绞28通孔 3.2.63.2.6 零件切削用量的零件切削用量的选择选择 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、切削速率、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，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 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，但也考 虑经济性和加工成本；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、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册， 并结合经验而定。 3.2.73.2.7 主主轴转轴转速的确定速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件的（或刀具）的直径来选择。 其计算公式为：n=1000 /(d) c v 为切削速度，单位为 m/min 由刀具的耐用度决定 c v n 为主轴的转速，单位为 r/min d 为刀具的直径或工件的直径，单位为 mm 现选取粗、精铣平面 80 的面 铣刀为例说明其计算过程。 第三章 零件加工工艺设计 13 表 3.2 铣削时切削速度 切削速度/（m/min） c v 工件材料硬度/hbs 高速钢铣刀硬质合金铣刀 22518 4266 150 225 32512 3654 120钢 325 4256 2136 75 19021 3666 150 190 2609 1845 90 铸铁 160 3204.5 1021 30 铝70120100 200200 400 黄铜53 5620 50100 180 从理论上讲，越大越好,因为这不仅可以提高生产效率,而且可以避免生 c v 成积削瘤的临界速度,获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的 限制，根据表 3.2 得： 取粗铣时=60/min c v 精铣时 =120m/min c v 代入 n=1000 /（d）中： c v =100060/3.1480=238.85r/min 取 250 r/min 粗 n =1000120/3.1480=477.7r/min 取 500 r/min 精 n 3.2.83.2.8 进给进给速度的确定速度的确定 在保证机床、刀具不超出工件精度充许的数值，表面粗糙度值不太大的前提 下，尽量选择大的进给量，粗加工时限制进给量的主要是切削力，半精加工和精 加工时，限制进给量的主要是表面粗糙度。 切削进给量 f 是切削时单位时间内工件与铣刀沿进方向的相对位移，单位 为 mm/min。它与铣刀转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量 fz（mm/z）的关系为: f=fzzn 公示中： z铣刀齿数 单位：（mm/min） fz铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量（mm/z） 每齿进给量 fz 的选取主要取决与工具材料的力学性能、刀具材料、工件表 面粗糙度等因素。工具材料的强度和硬度越高，fz 越小，反之越大。硬质合金 铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。铣刀每齿进给量如表 3.3 所示： 表 3.3 铣刀每齿进给量 每齿进给量/（mm/z） z f 粗铣精铣 工件材料 高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀 钢0.100.150.100.25 铸铁0.120.200.150.30 0.020.050.100.15 铝0.060.200.100.250.050.100.020.05 综合选取：粗铣=0.15mm/z z f 精铣=0.10mm/z z f 粗铣时：f=150mm/min 精铣时：f=200mm/min 切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调 整，以获得最佳切削状态。 3.2.93.2.9 背吃刀量的确定背吃刀量的确定 主要根据机床刀具和工件的刚度允许的情况下。粗加工（ra1080um）时， 一次进给尽可能切削全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达 810 mm。 半精加工（ra1.2510um）时，背吃刀量取为 0.52mm。精加工 （ra0.321.25um）时，背吃刀量取为 0.10.4mm。最好一次切净余量，以提 高生产效率。 根据零件材料和刀具性能考虑，粗加工时：ap=2mm；精加工时： ap=0.5mm；从这当中选择最为合适，即提高了生产效率，又可延长刀具使用寿 命。 第三章 零件加工工艺设计 15 3.3 零件加工工序卡片零件加工工序卡片 表 3.4 上盖数控加工工序如下表所示 产品名称或代 号 零件名称零件图号 单位名 称 平板配合零件 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 平口虎钳 工步号工步内容刀具 号 刀具规 格 （mm） 主轴转速 （r/min） 进给速 度 （mm/mi n） 背吃刀 量 （mm） 备 注 1粗、精铣定位精 准面 t0180250 500 150 200 2 0.5 2粗、精铣上表面t0180250 500 150 200 2 0.5 3粗、精铣矩形凸 台外轮廓 t02121600 3200 960 1280 2 0.5 4钻 11.8 的通孔t0311.810001203 5绞 12 通孔t041210001200.5 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 表 3.5 底座数控加工工序如下表所示 产品名称或代 号 零件名称零件图号 单位名 称平板配合零件 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 平口虎钳 工步号工步内容刀具 号 刀具规 格 （mm） 主轴转速 （r/min） 进给速 度 （mm/mi n） 背吃刀 量 （mm） 备 注 1粗、精铣定位精 准面 t0180250 500 150 200 2 0.5 2粗、精铣上表面t0180250 500 150 200 2 0.5 3粗、精铣矩形凸 台外轮廓 t02121600 3200 960 1280 2 0.5 4钻 2-11.8 的通 孔 t0311.810001203 5绞 2-12 通孔t041210001200.5 6钻 27.8 的通孔t0527.810001203 7绞 28 通孔t062810001200.5 第三章 零件加工工艺设计 17 3.4 工序与工步的划分工序与工步的划分 平板配合零件的加工工序与工步如下: 1.装夹好零件以后把端面上的外型加工好： （1）选用80的面铣刀铣端面（粗、精）； 2把零件反面装夹 上盖 （1）选用80的面铣刀铣端面（粗、精） （2）选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台外轮廓 （3）选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台内轮廓 （4）选用11.8钻头钻11.8通孔 （5）选用12的绞刀绞12通孔 底座 （1）选用80的面铣刀铣端面（粗、精） （2）选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台外轮廓 （3）选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台内轮廓 （4）选用11.8钻头钻11.8通孔 （5）选用2-12的绞刀绞2-12通孔 （6）选用 27.8 钻头钻 27.8 通孔 （7）选用 28 的绞刀绞 28 通孔 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 3.5 零件加工工序零件加工工序设计设计 表3.6 选用80的面铣刀铣上端面（粗、精） 产品名称或代 号 零件名称 材 料 零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件 45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 1、2平口虎钳加工中心机加工车间 工 步号 工步内容 刀 具号 主轴转 速(r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃 刀量/mm 备注 1 80 的面铣刀粗、精 铣定位基准端面 1 250 500 150 200 3 2 80 的面铣刀粗、精 铣上表面 1 250 500 150 200 3 对刀：手摇使刀具碰到工件表面，并产生少量的铁屑，记录下 z 值，然后 将刀具移出。工件基准面加工完成后，反面装夹工件，加工另一端面。 第三章 零件加工工艺设计 19 表3.7 选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台外轮廓 产品名称或 代号 零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零 件 45 钢 工 序号 程序 编号 夹具 名称 设备名称车 间 3平口虎钳加工中心机加工车间 工 步号 工步内容刀 具号 主轴转 速(r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃 刀量/mm 备注 3 12 的铣刀粗、精铣 件一矩形凸台外轮廓 2 1600 3200 960 1280 3 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 表3.8 选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台外轮廓 产品名称或 代号 零件名称材 料零件图号工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件 45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 4平口虎钳加工中心机加工车间 工 步号 工步内容刀 具号 主轴转 速(r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃 刀量/mm 备注 4 12的铣刀粗、精铣件 一矩形凸台外轮廓 2 1600 3200 960 1280 3自动 第三章 零件加工工艺设计 21 表3.9 选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台内轮廓 产品名称或 代号 零件名称材 料零件图号工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件 45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 5平口虎钳加工中心机加工车间 工 步号 工步内容刀 具号 主轴转 速(r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃 刀量/mm 备注 5 12 的铣刀粗、精铣 件一矩形凸台内轮廓 3 1600 3200 960 1280 3手摇 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 表3.10 选用11.8钻头钻11.8通孔 产品名称或代 号 零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件 45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 6平口虎钳加工中心机加工车间 工 步号 工步内容刀 具号 主 轴转速 (r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃刀量 /mm 备注 6 选用 11.8 钻头钻 11.8 通孔 41000803 第三章 零件加工工艺设计 23 表3.11 选用80的面铣刀铣端面（粗、精） 产品名称或代号零件名 称 材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡平板配合零 件 45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 1平口虎钳加工中心机加工车间 工步号工步内容 刀具 号 主轴转 速(r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃刀量/mm备注 1 选用 80 的面铣刀铣 端面（粗、精） 2 250 500 150 200 3 对刀：x、y 轴坐标不变，使刀具深入孔的孔底 2-3mm，即可得到 z 轴坐 标。 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 表3.12 选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台外轮廓 产品名称或代号零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 2平口虎钳加工中心机加工车间 工步号工步内容 刀具 号 主 轴转速 (r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃刀量/mm备注 2 选用 12 的铣刀粗、 精铣件一矩形凸台外 轮廓 5 1600 3200 960 1280 3 第三章 零件加工工艺设计 25 表3.13 选用12的铣刀粗、精铣件一矩形凸台内轮廓 产品名称或代号零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 3平口虎钳加工中心机加工车间 工步号工步内容 刀具 号 主轴 转速 (r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃刀量/mm备注 3 选用 12 的铣刀粗、 精铣件一矩形凸台内 轮廓 6 1600 3200 960 1280 3 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 表3.14 选用11.8钻头钻11.8通孔 产品名称或代号零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 4平口虎钳加工中心机加工车间 工步号工步内容 刀具 号 主轴 转速 (r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃刀量/mm备注 4 11.8 钻头钻 11.8 通 孔 61000803 第三章 零件加工工艺设计 27 表3.15 选用27.8钻头钻27.8通孔 产品名称或代号零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡 平板配合零件45 钢 工序号程序编号夹具名称设备名称车 间 5平口虎钳加工中心机加工车间 工步号工步内容 刀具 号 主轴 转速 (r.min-1) 进给速度 *（mm.min-1） 背吃刀量/mm备注 5 选用 27.8 钻头钻 27.8 通孔 61000803 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 第四章第四章 平板配合零件加工程序编制平板配合零件加工程序编制 4.1 编编程程简简介介 数控编程分手工编程和自动编程。手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及 加工程序的编制工作。当零件形状不十分复杂或加工程序不太长时，采用手工 编程方便、经济。自动编程是利用计算机通过自动编程软件完成对刀具运动轨 迹的计算、加工程序的生成及刀具加工轨迹的动态显示等。对于加工零件形状 复杂，特别是涉及三维立体形状或刀具运动轨迹计算繁琐时，常采用自动编程。 本文中所设计的空压机吸气阀盖头零件的凸台轮廓较复杂，加工工艺繁琐， 所需的程序多，因此选择用手工和自动编程编制。 4.2 编编程方法程方法 （1）手工编程 手工编程就是指数控编程内容的工作全部由人工完成。对加工形状较简单 的工件，其计算量小，程序短，手工编程快捷、简单。对形状复杂的工件采用 手工编程有一定的难度，有时甚至无法实现。一般来说，由直线和圆弧组成的 工件轮廓采用手工编程，非圆曲线、列表曲线组成的轮廓采用自动编程。 （2）自动编程 自动编程就是利用计算机专用软件完成数控机床程序编制工作。常用的自 动编程软件有 mastercam，ug，pro/engineer，cimatron，caxa 等。程序 编制人员只需根据零件图样的要求使用数控语言，由计算机进行数值计算和工 艺参数处理，再通过通信方式传入数控机床。 4.3 配合件的自配合件的自动编动编程程 由于零件的形状为不规则图形，所以在此我选择自动编程的方式，操作过 程如下： （1）启动 nx6.0。双击 ug nx6.0 的图标，进入 ug nx6.0 界面。 （2）打开模型文件。在主菜单中选择【文件】【打开】命令，在系统自 动弹出的“打开”对话框中选择正确的路径和文件名，单击“ok”按钮，打开零件 模型。 （3）工作坐标系原点的确认。使用“视图”工具条上的“顶部”（俯视图）和 “前视图”（主视图）按钮来观察和确认工作坐标系原点在毛坯的顶面正中位置 上。如果工作坐标系原点不符合要求，可以对零件模型进行移动。 第四章 平板配合零件加工程序编制 29 （4）进入加工模块。使用快捷键（ctrl+alt+m）进入 ug nx6.0cam 模块， 系统自动弹出如图所示的“加工环境”对话框，进行加工环境的初始化设置， “mill-contour（轮廓铣） ”，单击对话框中的“确定”按钮进入加工模块。 （5）操作导航器 在加工界面的左侧单击“操作导航器”按钮，再单击“固定”按钮，则该按钮 变为，固定了操作导航器。 在操作导航器的空白处单击鼠标右键，系统弹出快捷菜单， 在该快捷菜单中选择“几何视图”命令，在操作导航器中出现图标，用鼠标 左键双击该图标，系统弹出对话框， 在对话框中的“安全设置选项”选择“自动”、 “安全距离”文本框内输入“10”。 在“mill orient”对话框中单击“csys 图 4-1 安全设置选项对话框 对话框”按钮，系统弹出如图 4-1 所示的“csys”对话框，在该对话框中的 “参考”下拉列表框中选择“wcs”选项，使加工坐标系与工作坐标系重合。分别 单击两个对话框中的“确定”按钮。 （6）设置几何体 指定不减。在操作导航器中双击图标，系统弹出如图 4-2 所示的“铣削几 何体”对话框， 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-2 铣削几何体对话框 在该对话框中单击“指定部件”按钮，系统弹出“部件几何体”对话框，在该 对话框中选中“几何体”单选按钮，在“过滤方法”下拉列表框中选择“体”选项， 单击“全选”按钮，选择图形区所有可见的零件几何体模型，单击鼠标中键，返 回“铣削几何体”对话框。 指定毛坯。在如图 4-2 所示的“铣削几何体”对话框中单击“指定毛坯” 钮， 系统弹出如图所示的“毛坯几何体”对话框，在该对话框选中“自动块”单选按钮， 单击鼠标中键，返回“铣削几何体”对话框，单击鼠标中键，结束几何体的选择。 在操作导航器的空白处单击鼠标右键，系统弹出快捷菜单，在该快捷菜 单中选择“加工方法视图”命令，用鼠标左键双击图标，系统弹出如图所示的“铣 削方法”对话框，设置“部件余量”为 0.5mm、 “内公差”为 0.05mm、 “外公差”为 0.12mm：用鼠标左键双击图标，系统弹出“铣削方法”对话框，设置“部件余量” 为 0mm、 “内公差”为 0.01mm、 “外公差”为 0.01mm。 （7）创建程序与刀具 在操作导航器的空白处单击鼠标右键，系统弹出快捷菜单，在该快捷菜单 中选择“程序顺序视图”命令。在【插入】工具栏上单击【创建程序】图标系统 将弹出的“创建程序”对话框， 在名称文件输入框中输入“f1”，单击“确定”按钮两次，则在“nc- pogram”目录下创建了一个程序“f1”（开粗） 。用同样的方法创建“f2”，用于 精加工 。 第四章 平板配合零件加工程序编制 31 在【插入】工具栏上单击【创建刀具】按钮，系统弹出如图 4-3 所示的“创 建刀具”对话框， 图 4-3 创建刀具对话框 选择“类型”为“mill-contour”（轮廓铣） ，在“刀具子类型”下选择“mill”（铣 刀） ，在“名称”文本框中输入“d12”，单击对话框中的“确定”按钮，系统弹出如 图所示的“铣刀-5 参数”对话框，在“直径”文本框中输入“12”，在“底圆角半径” 文本框中输入“0”，在“长度”文本框中输入“75”，在“刀刃长度”文本框中输入 “50”，在“刀具号”文本框中输入“1”，单击对话框中的“确定”按钮。同样的方法 创建 d12 刀具用于精加工。 （8）创建型腔铣及操作 单击【插入】工具栏上的【创建操作】图标，系统自动弹出如图 4-4 所示 的“创建操作”对话框 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-4 创建操作对话框 选择“类型”为“mlii-contour”，选择“操作子类型”为“cavity-mill”（型腔 铣） ， “程序”、 “刀具”、 “几何体”、 “方法”和名称分别设置为“f1”、 “d12”、 “workpiece”、 “mill-rough”、cavity-mill，单击对话框中的“确定”按 钮将打开如图所示的“型腔铣”对话框。 （9）指定切屑区域 在“型腔铣”对话框中单击【指定切削区域】图标，系统弹出“切削区域”对 话框，单击“视图”工具条上的【右视图】图标，将模型切换成右视图，用“窗选” 的方法选择曲面为切削区域，单击确定键，返回“型腔铣”对话框。 （10）刀轨生成 切削模式。在“切削模式”下拉列表中选择“跟随部件”。 歩距。在“歩距”下拉列表选择“刀具平直”。 全局每刀深度。在“全局每刀深度”文本输入框中输入“0.8”。 切削参数。在“型腔铣”对话框中单击【切削参数】图标，系统弹出“切削 参数”对话框， “策略”选项卡参数如图所示，设置“切削方向”为“顺铣”、 “切削顺序” 第四章 平板配合零件加工程序编制 33 为“层优先”；“余量”选项卡参数如图所示，选中使用“底部面和侧壁余量一直”， 部件侧面余量采用“继承自：mill-rough”为 0.5， “内公差”为 0. 非切削移动。在“型腔铣”对话框中单击【非切削移动】图标，系统弹出 “非切削移动”对话框， “进刀”选项卡参数设置如图所示；“传递/快递”选项卡参数 设置如图。其余参数采用系统默认。单击鼠标中键，返回“型腔铣”对话框。 进给和速度。在“型腔铣”对话框中单击【进给和速度】图标，系统弹出 如图所示的“进给和速度”对话框，设置“主轴速度（rpm） ”为“1600”、 “进给率”的 “切削”为“960mmpm”。单击鼠标中键，返回“型腔铣”对话框。 在“型腔铣”对话框中指定了所有的参数后，单击对话框底部操作组的 【生成】图标，生成如图 4-5 所示的型腔铣粗加工刀轨。 图 4-5 刀轨生成 单击“型腔铣”对话框底部操作组的【确认】图标。系统弹出“刀轨可视化” 对话框， 选择“2d 动态”，单击播放按钮，型腔铣粗加工效果如图 4-6 所示。确认刀 轨正确后，单击对话框中的“确定”按钮关闭对话框，完成型腔铣操作的创建。 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-6 生成图 上盖的精加工步骤与粗加工相同，只需将主轴转速改为“3200”进给率 “1280” 。 最后点击后处理，生成程序如图 4-7、4-8 图 4-7 后处理 第四章 平板配合零件加工程序编制 35 图 4-8 后处理程序 底座的粗、精加工步骤与件一的方法一样，生成的刀轨路线如图 4-9 图 4-9 刀轨生成 仿真图如图 4-10 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-10 生成图 生成程序如图 4-11 图 4-11 后处理程序 第四章 平板配合零件加工程序编制 37 4.4 零件数控加工程序零件数控加工程序 由于铣削平面与孔加工程序编制比较简便，所以我采用手动编程的方式， 程序如下： （1）上盖表面与孔加工程序 o0001（80 的面铣刀铣工件上表面） n10 g54 g94 g90 g69 g40 g15 m03 s1000； n20 g00 x-120 y20； n30 g01 z20； n40 g01 z-0.8 f500； n50 g01 x120 f100； n60 g01 y-20； n70 x-120； n80 g00 z20； n90 g00 x-120 y20； n100 m03 s1200； n110 g01 z-1,0 f500； n120 g01 x120 f80； n130 y-20； n140 x-120； n150 g00 z20；: n160 g00 x0 y0； n170 m05； n180 m30； o0002（11.8 麻花钻钻 11.8 通孔） n10 g54 g90 g40 g15 g69 m03 s1000； n20 g99 g83 x0y34 z-30 r5 q5 f80； n30 g01x20； n40 m05； n50m30； o0003（12 绞刀绞 12 通孔） n10 g54 g90 g40 g15 g69 m03 s1000； n20 g99 g83 x0 y34 z-30 r5 q5 f80； n30 g01x20； n40 m05； n50 m30； 江苏信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-12 上盖成型图 （2）底座表面与孔加工程序 o0004（80 的面铣刀铣工件上表面） n10 g54 g94 g90 g69 g40 g15 m03 s1000； n20 g00 x-120 y20； n30 g01 z20； n40 g01 z-0.8 f500； n50 g01 x120 f100； n60 g01 y-20； n70 x-120； n80 g00 z20； n90 g00 x-120 y20； n100 m03 s1200； n110 g01 z-1,0 f500； n120 g01 x120 f80； n130 y-20； n140 x-120； n150 g00 z20；: n160 g00 x0 y0； n170 m05； n180 m30； o0005（11.8 麻花钻钻 2-11.8 通孔） n10 g54 g90 g40 g15 g69 m03 s1000； n20 g99 g83 x0y34 z-30 r5 q5 f80； n30 y-34； n40 g01x20； n50m05； 第四章 平板配合零件加工程序编制 39 n60m30; o0006（12 绞刀绞 2-12 通孔） n10 g54 g90 g40 g15 g69 m03 s1000； n20 g99 g83 x0 y34 z-30 r5 q5 f80；