毕业设计（论文）-复杂数控加工零件加工工艺和程序设计.doc

一、课题名称课题名称： 复杂数控加工零件加工工艺和程序设计 二、毕业论文（设计）主要内容毕业论文（设计）主要内容： 本毕业设计针对一个复杂数控加工零件进行加工工艺设计和程序设计，利 用所学知识对该零件的图样进行分析，制定该产品零件的加工工艺方案，并针 对该零件进行加工程序设计，完成该零件比较完整的设计方案。 1 零件分析 2. 零件造型 3 选用加工设备 4 零件加工工艺分析 5 加工程序设计 三、计划进度： 第 8 周 查阅资料、确定设计方案； 第 911 周 确定工艺方案以及零件的加工路线； 第 12 周 完成毕业设计； 第 13 周 答辩。 四、毕业论文（设计）结束应提交的材料： 1、毕业设计论文； 2、零件图； 3、零件造型图 4、ug 生成的加工程序 指导教师 教研室主任 年 月 日 论文真实性承诺及指导教师声明论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺学生论文真实性承诺 本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文 中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研 究成果。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。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法 律责任和一切后果。 毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容 均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在 抄袭等学术不端行为。 指导教师签名： 日 期： 摘要 本文简单的介绍了数控技术、数控的发展趋势、数控加工工艺、ug 在数 控方面的应用（三维造型与数控自动加工）及手工编程。主要运用所学知识对 零件图进行工艺分析、制定工艺路线、确定工艺方案，包括机床的选择、基准 的选择、确定装夹方式、刀具的介绍与选择、切削用量及切削液的选择，深入 了解了零件制造的全过程，加工完成后零件也达到了加工要求。并运用 ug 软 件在数控加工方面的功能进行三维造型和自动编程与加工，通过三维造型了解 零件的工艺特点，通过加工模拟零件的加工过程，通过自动编程以最简单、最 快捷的方式生成了 g 代码，并且达到了预期要求。 关键词关键词：数控技术 加工工艺 ug 编程 abstract this article describes a simple numerical control technology, the development trend of cnc, cnc machining technology, ug in the application of cnc (cnc automatic three-dimensional modeling and processing) and manual programming. the main use of the knowledge of the parts diagram for process analysis, development of process routes, determine the process plan, including the machines choice, the choice of benchmarks to determine the clamping method, the introduction and selection tool, cutting parameters and the choice of cutting fluid, in-depth understanding of whole process of manufacturing of parts, the processing is complete part processing requirements are met. and using ug softwares capabilities in cnc machining three-dimensional modeling and automatic programming and processing, through the three-dimensional modeling to understand part of the process characteristics, through the processing of the processing of analog components, by automatically programming the easiest and fastest way to generate the g code, and met expectations. key words: numerical control technology processing technology ug programming 目录目录 第一章 绪论7 1.1 数控加工技术的发展趋势.7 1.1.1 继续向开放式、基于 pc 的第六代方向发展7 1.1.2 向高速化和高精度化发展7 1.1.3 向智能化方向发展7 1.2 ug 数控铣削编程的关键技术及应用 .7 1.2.1 数控编程模块8 1.2.2 刀具轨迹的生成8 1.2.3 刀具轴的导动方式9 1.2.4 刀具轨迹编辑的修改9 1.2.5 加工仿真9 1.2.6 后置处理10 1.2.7 切削参数库设置10 1.2.8 cam 二次开发功能接口10 1.3 unigrahpicsnx/cam 数控编程流程11 第二章 零件图纸的工艺分析11 2.1 零件图分析.12 2.1.1 读图和审图12 2.1.2 零件结构的工艺性13 2.2 毛坯、余量分析.14 2.2.1 毛坯的种类14 2.2.2 加工余量14 第三章 加工准备及工艺路线的确定14 3.1 机床及工艺装备的选择.15 3.1.1 夹具的选择.15 3.1.2 刀具选择15 3.2 基准的选择.17 3.3 切削用量及切削液的选择.18 3.3.1 吃刀量18 3.3.2 进给速度18 3.3.3 切削速度19 3.3.4 切削液的选择21 3.4 确定工艺路线.21 3.5 确定进给路线.22 3.6 数控加工工序卡.22 第四章 ug 加工和编程设计24 4.1 加工并生成程序.24 4.1.1 工艺参数设定25 4.1.2 生成加工轨迹26 4.1.3 生成部分程序28 4.1.4 例举自动生成的程序28 4.2 手工编程.38 参考文献41 附录42 致谢43 第一章 绪论 数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，它是集传 统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技 术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔 性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的 作用。数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业 的渗透而形成的机电一体化产品。数控技术是制造自动化的基础，是现代制造 装备的灵魂核心，是国家工业和国防工业现代化的重要手段，关系到国家战略 地位，体现国家综合国力水平，其水平的高低和数控装备拥有量的多少是衡量 一个国家工业现代化的重要标志。 1.1 数控加工技术的发展趋势 数控加工的发展趋势包括继续向开放式、基于 pc 的第六代方向发展、向高 速化和高精度化发展、向智能化方向发展。 1.1.11.1.1 继续向开放式、基于继续向开放式、基于 pcpc 的第六代方向发展的第六代方向发展 基于 pc 所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更 多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用 pc 机作为它的前端机，来处 理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。pc 机所 具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维 修将更加普遍。 1.1.21.1.2 向高速化和高精度化发展向高速化和高精度化发展 这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 1.1.31.1.3 向智能化方向发展向智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将 不断提高。 （1）应用自适应控制技术 数控系统能在运行过程中检测一些重要信息，并自动调整系统的有关参数， 达到改进系统运行状态的目的。 （2）引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工 艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 （3）引入故障诊断专家系统 在设备故障诊断系统中借助多种数学原理和系统理论，形成了多种不同的 诊断方法。 （4）智能化数字伺服驱动装置 可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状 态。 1.2 ug 数控铣削编程的关键技术及应用 unigrahics nx/cam 有以下重要组成部分：三维建模、刀具轨迹设计、刀 具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二 次开发功能接口等。 1.2.11.2.1 数控编程模块数控编程模块 使用数控编程模板有利于利用已有的经验和专家知识，达到企业内部资源 共享的目的。系统提供了加工程式模板、刀具模板、加工对象模板和刀具轨迹 模板。在模板中不断注入数控编程员、加工工艺师和技术工人等的知识、经验 和习惯，建立起规范的数控加工工艺过程，为强化企业生产管理、提高产品的 加工效率和质量打下良好的工艺技术基础。cam 系统创建用户自己的模板可以 将预先的加工顺序、工艺参数和切削参数设置好。针对相似的零件加工 对象， 应用模板可以大幅度提供数控编程的效率和质量，尤其是在模具行业对形似的 成组零 件的加工。例如，在制造模具时将加工凸模和凹模时的最佳工艺过程定 义为加工模板，在加 工新的产品对象时，只需调用模板文件，选择所需的几何 体，并起动这个流程即可。用户通 过加工向导非常容易地从模板中获得专家级 的制造过程指导。通过向导，预先定义的模板可以被激活，并通过简单的交互 快速生成数控加工刀具轨迹。 unigraphics nx 系统提供了基本的数控编程模板，以 shops_diemould 模 板集为例，其配置文件 shops_diemold.dat 位于 machresourceconfiguration 中，模板集文件 shops_diemold.opt 则位于 machresourcetemplate 目录下。用户可根据本企业的经验创建自己的程式、 粗精加工、刀具、产品等类型的编程模板。利用模板之前，需要对不同产品类 的零件的不同加工方式的模板进行整理与收集。在创建模板时可按加工方式进 行分类，对于 系列化或相似的加工工艺，如凸凹模具类零件的加工等，则可以 包含粗精加工方案、刀具及 工艺参数的选择等完整的加工流程模板。模板的定 义可根据产品加工要求与几何特征划分， 也可根据产品加工要求与材料等多种 方式进行划分。 1.2.21.2.2 刀具轨迹的生成刀具轨迹的生成 系统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，具有多种轮廓加 工、等高环切、行切以及岛屿加工平面铣削等编程功能。其提供的 35 坐标复 杂曲面的固定轴与变轴加工编程功能，可以任意控制刀具轴的矢量方向，具有 曲面轮廓、等高分层、参数线加工、曲面流线、陡斜面和曲面清根等多种刀具 轨迹控制方式。 (1)ug/planar milling(ug 平面铣削) ug 平面铣削模块功能，包括多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、z 字形走刀铣 削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削功能、凹腔 底面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界， 提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。 (2)ug/core 冷轧型 材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动 机床加工。 （4）焊接件：对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件、小批量的 生产可大大缩短生产周期;但焊接后变形大，需经时效处理。 （5）冷压件：适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批 量加工。 该零力选用 45 钢，45 钢属于中碳钢，这类钢调质处理后具有良好的综合 力学性能，即既具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，是优质碳 素结构钢中应用最广泛的一类。该零件结构复杂，但就加工来说，还是易于加 工的。 2.2.22.2.2 加工余量加工余量 加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅 增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加 成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产 生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：经验估算法、查 表修正法、分析计算法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产 生废品，所确定的加工余量一般偏大。要准确余量则需要根据有关手册，查得 加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。 该零件的加工余量如下：粗加工上下平面余量 0.1mm ，半精加工内轮廓单 边留 0.3mm 余量，半精加工外轮廓单边留 0.3mm 余量。 第三章 加工准备及工艺路线的确定 在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如装夹方式、基准选择、确 定坐标零点、刀具选择及机床选择等。 3.1 机床及工艺装备的选择 对于某个零件而言，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而 往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺 分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择时，应考 虑各方面因素，充分发挥数控加工的优势。选择时应考虑以下因素： （1）通用机床无法加工的内容。 （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的内容。 （3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容。 从精度和效率两方面对数复杂零件的加工艺进行分析，加工精度必须达到 图纸的要求，同时又能充分合理地发挥机床的功能，提高生产效率。根据以上 条件可选择两轴半以上的数控铣床。本零件选用大连机床厂 xd-40a 型数控铣床， 采用 fanuc0i-mb 系统。该铣床的功能参数如表 3-1 下。 表表 3-13-1 xd-40axd-40a 型数控铣床基本参数型数控铣床基本参数 机床重 4400kg 最大载重 500kg 800mm 长 工作台 400mm 宽 x600mm y420mm 坐标范围 z520mm 轴承锥孔 no.40(7:24) 最大钻孔直径 22 最大镗孔直径 100 主轴最高转速 8000rmin 主轴功率 7.5/11kw x、y、z 向切削进给速度 0-10000 mmmin x24 mmin y24 mmin 快速进给速度 z20 mmin 工作电源 380v 3.1.13.1.1 夹具的选择夹具的选择 机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床 夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说，该零件使用的 是立式数控铣床。零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经 标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。 所以这里我们使用的是精密平口钳。 3.1.23.1.2 刀具选择刀具选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行。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，以及其他相关因素正确选用刀具及刀 柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足 加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工时的刚性。选择合 适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。 刀具材料选用硬质合金，钻头和铰刀选用高速钢。且切削速度比高速钢高 410 倍，但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。而铣刀种类繁多，在使用时 要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来选用，根据图形的精度和加工部位来 看，所选刀具卡见表 3-1。 标准可转位面铣刀的直径为 16-630 mm。粗铣时，铣刀直径要小些，因为 粗铣切削力大，选小直径铣刀可减小切削扭距。精铣时，铣刀直径要选大些， 尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之 间的接刀痕迹。 由于数控机床要求铣刀能快速自动装卸，而立铣刀刀柄部结构有很大不同。 一般由专业厂家按照一定的规范制造成统一形式、尺寸的刀柄。直径大于 40160mm 立铣刀可做成套式结构。立铣刀的有关尺寸参数，推荐用下述经验 数据选取： 刀具半径r应小于零件内轮廓面的最小曲率半径，r一般取r=(0.80.9) r。 零件的加工高度h(1/41/6)r，以保证刀具有足够的刚度。 对于深槽，选取l=h+(510)mm(l为刀具切削部分长度)。 加工肋时，刀具直径为d=(510)b(b为肋的厚度)。 选择的刀具如下： 80 盘铣刀，用于外轮廓粗、精加工。 10 立铣刀，用于外轮廓粗精加工。 16 立铣刀，用于内轮廓粗精加工。 a2 中心钻，用于 32mm、10h7、4-m10 的中心孔。 20 钻头，用于预钻 32mm孔。 32 精镗刀，精镗 32mm 通孔至尺寸要求。 8.5 钻头，用于 4-m10 钻孔。 9.6 钻头，用于 10h7 钻孔。 10h7 铰刀，用于铰 10h7孔。 r5 球头刀，用于圆弧面加工。 m10 丝锥，用于螺纹加工。 表表 3-13-1 复杂零件加工刀具清单复杂零件加工刀具清单 序号名称规格数量备注 1 面铣刀150mm（r 型面铣刀） 1 2 立铣刀10mm 2 3 球头铣刀 r5mm1 4 立铣刀16mm 2 5 中心钻 a21 6 钻头20mm 1 7 钻头8.5mm、 1 8 钻头9.6mm 1 9 镗刀32mm 1 10 铰刀10h7mm 1 11 丝锥m10 的丝锥 1 3.2 基准的选择 （1）基准重合原则 以设计基准为定位基准，避免基准不重合误差，调整法加工零件时，如果 基准不重合将出现基准不重合误差。所谓调整法，是在预先调整好刀具与机床 的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置的加工方法。与之 相对应的是试切法加工，即试切一测量一调整一再试切，循环反复直到零件达 到尺寸要求为止。试切法适用于单件小批生产下的逐个零件加工。 （2）基准统一原则 选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面。以避免基准的转换带 来的误差，利于保证各表面的位置精度,简化工艺规程,夹具设计和制造缩短生 产准备周期。典型的基准统一原则是轴类零件、盘类零件和箱体类零件。轴的 精基准 为轴两端的中心孔，齿轮是典型的盘类零件，常以中心孔及个端面为精 加工基准，而箱体类常以一个平面及平面上的两个定位用工艺孔为精基准。 （3）自为基准原则 当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作 为定位基准，以搞高加工面本身的精度和表面质量。 （4）互为基准原则 能够提高重要表面间的相互位置精度，或使加工余量小而均匀。 （5）装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方 便，夹具结构简单。 以上每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情况是使基准既“重合” 又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。但实际 运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析， 抓住主要矛盾，进行合理选择。 还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的 重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一 种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用， 如顶尖孔、工艺搭子等。这类基准称为辅助基准。 该零件设计基准在毛坯料右下角。根据上述原则，将工件坐标系的原点设定 在毛坯上表面，岛屿对角线焦点位置。为使数控编程方便，将图纸转化为坐标。 3.3 切削用量及切削液的选择 在一定切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度 和加工质量的主要手段。 数控铣床的切削用量包括切削速度 vc、进给速度 、背吃刀量和侧吃 f v p a 刀量。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀 c a 量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。 3.3.13.3.1 吃刀量吃刀量 如图 3-1 所示，背吃刀量为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为 p a mm，端铣时为切削层深度，圆周铣削时为被加工表面的宽度。侧吃刀量 p a p a 为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为 mm，端铣时为被加工表面宽 c a c a 度，圆周铣削时为切削层深度。端铣背吃刀量和圆周铣侧吃刀量的选取主要 c a 由加工余量和对表面质量要求决定。 （1）工件表面粗糙度要求为 ra3.212.5m，分粗铣和半精铣两步铣削加 工，粗铣后留半精铣余量 0.5 1.0mm。 图图 3-13-1 铣刀铣削用量铣刀铣削用量 （2）工件表面粗糙度要求为 ra0.83.2m，可分粗铣、半精铣、精铣三步 铣削加工。半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣削侧吃刀量取 1.52mm，精铣时圆 周铣侧吃刀量取 0.30.5mm，端铣背吃刀量取 0.51mm。 该工件的表面粗糙度为 ra3.2，孔及型腔粗糙度为 ra1.6，其余为 ra3.2。 应采用半精铣、精铣， 半精铣吃刀量 2mm，精铣吃刀量 1mm。 3.3.23.3.2 进给速度进给速度 进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为 mm/min。它与铣刀转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量 (单位为 mm/z)有关。 z f 进給速度的计算公式： =z n （3- f v z f 1） 式中: 每齿进给量的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、 z f 工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高，工件表面粗糙度的要求 高，工件刚性差或刀具强度低，值取小值,每齿进给量的选用参考表见表 3- z f 2。 表表 3-23-2 铣刀每齿进给量铣刀每齿进给量参考表参考表 z f 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 3.3.33.3.3 切削速度切削速度 表表 3-43-4 铣削时的切削速度参考表铣削时的切削速度参考表 切削速度 vc (m/min) 工件材料硬度（hbs） 高速钢铣刀硬质合金刀具 225 184266150 钢 225325123654120 3254256213675 190 213666150 1902609184590 铸铁 1603204.5102130 铣削的切削速度与刀具耐用度 t、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀 z f p a 量以及铣刀齿数 z 成反比，与铣刀直径 d 成正比。其原因是、z e a z f p a e a 增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此 刀具耐用度限制了切削速度的提高。表 3-4 列出了铣削切削速度的参考值。 c v 而具体选用公式为=/1000 （3-2） c vnd 例举10、16 的立铣刀计算过程： 10 的立铣刀选择的切削速度=100m/min，每齿进给量=0.2mm/z。根据公 c v z f 式（3-1）、（3-2）可得： 主轴转速：n=1000/=1000x100/3.14x10=3184r/min c vd 进给速度：=z n =0.2x2x3184=1273mm/min f v z f 16 的立铣刀选择的切削速度=100m/min，每齿进给量=0.2mm/z。根据公 c v z f 式（3-1）、（3-2）可得： 主轴转速：n=1000/=1000x100/3.14x16=1990r/min c vd 进给速度：=z n =0.2x2x1990=796mm/min f v z f 选用的参数如表 3-4。 表表 3-43-4 切削用量切削用量 切削用量切削用量工艺装备及编号工艺装备及编号 工序工序工序内容工序内容 吃刀量吃刀量主轴转速主轴转速 进给速进给速 度度 刀具刀具量具量具 夹夹 具具 粗2560120 1 铣表 面 精198080 150 的盘铣刀 粗22000800 2 外轮 廓 精1 31841273 10 的立铣刀 粗21500600 3 内 轮廓 精11990796 16 的立铣刀 4钻中心孔287060a2 的中心钻 5攻螺纹18060m10 的丝锥 机 用 平 口 虎 钳 3.3.43.3.4 切削液的选择切削液的选择 切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可有效地减小摩擦，改善 散热条件，从而降低切削力、切削温度和刀具磨损，提高生产率和加工表面质 量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，常用的切削液有乳化液和切削 油。 切削该工件时使用的是硬质合金刀具，由于它的耐热性好，所以一般不使 用切削液。若要使用，则必须大量注射，以免硬质合金刀具因冷热不均产生裂 纹。 3.4 确定工艺路线 （1）工序的划分 在数控机床上加工零件与普通机加工相比，工序可以比较集中。根据 数控加工的特点，数控加工工序的划分有几种方法。 加工该零件按粗、精加工划分工序，根据工件的加工精度要求、刚度 和变形等因素，将零件的粗、精加工分开，先粗加工，后精加工。 （2）工步的划分 划分工步主要是从加工精度和效率方面考虑。合理的工艺不仅要保证加工 出符合图样要求的工件，同时应使机床的功能得到充分发挥。因此，在一个工 序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对工件的不同表面进行加工。对于 比较复杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分工步。就本工件的 加工而言，划分时应注意一下几点原则： 同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，还是全部加工表 面都先粗加工后精加工分开进行，主要要依据零件的精度要求考虑。 6铣曲面100030r5 的球头铣刀 7钻 4 个通孔81315608.5 的钻头 8预钻10 通孔81420609.6 的钻头 9预钻32 通孔1515604020 的钻头 10铣孔322150060016 的立铣刀 11精镗孔320.155006032 的精镗刀 12 对孔进行精加 工 0.2501010h7 的铰刀 对于既要加工平面又要加工孔的地方，可以采用“先面后孔“原则划分 工步。先加工面可提高孔的加工精度，因为铣平面时切削力较大，工件易发生 变形，而先铣平面后镗孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起 的对孔的精度的影响。反之，如先镗孔后铣面，则铣削平面时极易在孔口产生 飞边、毛刺，进而破坏孔的精度。 按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用 刀具集中的方法划分工步，以减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。 在一次装夹中，尽可能完成所有能加工的表面，有利于保证表面相互位 置精度的要求。 （3）加工顺序的安排 加工顺序的安排应根据零件的结构和毛皮状况，结合定位和夹紧的需要一 起考虑，重点应保证工件的刚性不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应 遵循一些原则： 基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。 先面后孔，先简单后复杂。 先粗后精，粗、精分开。 减少安装次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少 重复定位次数、换刀和夹紧次数。 3.5 确定进给路线 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。进给路 线不仅包括切削加工时的进给路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一 系列过程的刀具运动路线。进给路线不仅反映了几个内容，也说明了加工顺序。 确定进给路线。主要是确定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工的进给 路线基本上是按零件的轮廓进行的。在确定时还要注意一些问题： （1）选择工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响。 （2）寻求最短的进给路线，以提高加工效率。 （3）切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量。 （4）完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷。 此外，确定进给路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小、机 床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，确定刀具 的切入与切出方向以及在铣削加工中试采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。 该零件的加工路线按照上面的原则，首先我们要保证内外型面孔 10h7 位 置精度。 (1).铣平面：粗精铣下端面翻转工件粗精铣上平面。 （80 盘铣刀） (2).钻：钻通孔 10h7。 （9.6 钻头） (3).钻：预钻 20 的通孔。 （20 钻头） (4).钻：4-m10 的螺纹孔。 （8.5 钻头） (5).半精铣内轮廓：半精铣内轮廓至尺寸，单边留余量 0.3mm。 （16 立铣 刀） (6).精铣内轮廓：精铣内轮廓至尺寸。 （16 立铣刀） (7).铣孔：铣 16 的孔至尺寸 31.7mm。 （16 立铣刀） (8).镗孔：镗 32 的孔至尺寸要求。 （32 镗刀） (9).半精铣外轮廓：半精铣外轮廓至尺寸，单边留余量 0.3mm。 （10 立铣 刀） (10).精铣外轮廓：精铣外轮廓至尺寸。 （10 立铣刀） (11).铰孔：铰 10h7 的孔。 （10 铰刀） (12).攻螺纹：攻 4-m10 螺纹孔。 （m10 丝锥） （13）.倒角：r3 的圆弧倒角。 (14).铣曲面：加工曲面 r25 至尺寸。 （r5 球头铣刀） 3.6 数控加工工序卡 为了更好地指导编程和加工操作，把该零件的加工顺序、所用刀具和切削 用量等参数编入下表 3-5 所示复杂零件数控加工工序卡中。 表表 3-53-5 复杂零件加工生产加工工艺卡复杂零件加工生产加工工艺卡 材料名 称 夹具名称使用设备 45#钢 机用平口 钳 数控铣床 xd-40a 工序号工种工序内容 刀具规格 mm 备注 1 粗精铣下 表面 粗精铣零件下表面至 ra3.2 150mm 面铣刀 2 粗精铣上 表面 粗精铣零件下表面至 ra3.2，保证：上下表面 的平行度 150mm 面铣刀 3 钻中心孔 钻 10h7、32、4-m10 的中心孔 a2 中心钻 3 钻孔 钻通孔 10h7。保证： 10h7，102.2870.01 7mm。 9.6 的麻花钻 4 钻孔 钻通孔 20。保证： 1360.02mm。 20 的麻花钻 5 钻孔 钻螺纹孔 4-m10。保证： 960.1 , 760.1 8.5 的麻花钻 6 铣内轮廓 保证：， 046 . 0 0 80 ，ra1.6um。 054 . 0 0 100 16 的立铣刀 7 铣外轮廓 保证： ,80.05，30.92 027 . 0 0 12 10 的外铣刀 80.1，ra1.6um 8 铣孔 铣 32，保证：保证 31.7mm 的尺寸精度 16 的立铣刀 9 镗孔 镗 32，保证： ，1360.02mm。 039 . 0 0 32 32 的镗刀 10 倒角 倒 r3 圆角。 10 的立铣刀 11 攻螺纹 4-m10 孔螺纹的加工 10 的丝锥 12 曲面 圆弧曲面的加工。保证： ra3.2um r5 的球头刀 第四章 ug 加工和编程设计 ug 是一种功能强大的软件，在本零件的造型中我们用到的是 ug 的建模和 加工模块。 4.1 加工并生成程序 通过草图拉伸对毛坯进行设定，同时要确定毛坯中心在系统坐标系（绘图 坐标系）中的坐标值。因为该例绘图原点在图形的底平面上，所以毛坯中心的 坐标值设定值为（0,0,0） 。注意对刀时，刀具找正毛坯中心后，要按该坐标值 设定毛坯中心。然后进入 ug 加工模块，首先设定加工坐标系、工件加工的安全 平面，对工件进行加工。 4.1.14.1.1 工艺参数设定工艺参数设定 首先我们定义刀具参数，根据列出的刀具清单。例如 12 立铣刀参数及图 形如图 4-1、4-2 所示，其它刀具按照各自参数设定。 图图 4-14-1 刀具显示刀具显示 图图 4-24-2 创建刀具创建刀具 4.1.24.1.2 生成加工轨迹生成加工轨迹 在加工中我们一般用到的加工方法有四种：mill planar（一般平面铣） 、 mill contour（型腔铣） 、fixed contour（固定轴铣） 、drill（钻、镗孔） 。 在该零件的加工中，我们也用到上述四种加工方法。在这里我们例举件一薄壁 a 的加工进行说明，薄壁 a 分为内型腔和外轮廓，其加工路线是粗加工、半精 加工、精加工。 内型腔加工粗加工时选择并输入图 4-3、图 4-4、图 4-5 的内容，选用一般 平面铣，刀具选择 16 的。 图图 4-34-3 确定加工内容确定加工内容 图图 4-44-4 进给和速度进给和速度 该零件所有加工轨迹完成后如图 4-5 所示，并要对其轨迹进行 3d 仿真加工， 看看还有哪些地方未加工到。是否产生刀具干涉，轨迹是否需要编辑，最后确 定后即完成加工轨迹生成。 图图 4-54-5 刀轨刀轨 4.1.34.1.3 生成部分程序生成部分程序 所有加工轨迹完成后，要对其进行后置处理，生成加工程序。首先选择要 输出程序的项，再点击“输出clsf” ，设置好参数如图4-6自动即生成程序。 图图 4-64-6 后处理后处理 4.1.44.1.4 例举自动生成的程序例举自动生成的程序 本节只例举圆弧曲面的自动加工程序，其他程序见附录。如图 4-7 图图 4-74-7 圆弧曲面加工圆弧曲面加工 自动生成程序如下： n0010 g40 g17 g90 g70 n0020 g91 g28 z0.0 :0030 t00 m06 n0040 g0 g90 x-.7855 y-.9459 s800 m03 n0050 g43 z.1315 h00 n0060 g1 z-.3664 f9.8 m08 n0070 y.8333 n0080 y.9519 z-.3673 n0090 x-.7801 y.9909 z-.367 n0100 x-.7669 y1.0281 z-.3668 n0110 x-.7465 y1.0619 z-.3666 n0120 y1.0536 z- .3426 n0130 y1.0453 z- .3278 n0140 y1.0287 z- .3077 n0150 y1.0121 z- .2942 n0160 y.9955 z-.2848 n0170 y.9789 z-.2785 n0180 y.9623 z-.2749 n0190 y.9291 z-.2736 n0200 y-.9292 n0210 y-.9624 z- .2749 n0220 y-.979 z-.2786 n0230 y-.9956 z- .2848 n0240 y-1.0121 z- .2942 n0250 y-1.0287 z- .3078 n0260 y-1.0453 z- .3279 n0270 y-1.0536 z- .3428 n0280 y-1.0619 z- .3669 n0290 x-.7283 y- 1.0829 z-.3666 n0300 x-.7072 y- 1.1011 z-.3664 n0310 y-1.0925 z- .3358 n0320 y-1.0839 z- .3174 n0330 y-1.0667 z- .2922 n0340 y-1.0495 z- .2745 n0350 y-1.0323 z- .2614 n0360 y-.9979 z- .2442 n0370 y-.9634 z- .2362 n0380 y-.8946 z- .2351 n0390 y.8946 n0400 y.9634 z-.2362 n0410 y.9978 z-.2442 n0420 y1.0323 z- .2614 n0430 y1.0495 z- .2745 n0440 y1.0667 z- .2922 n0450 y1.0839 z- .3174 n0460 y1.0925 z- .3357 n0470 y1.1011 z- .3664 n0480 x-.6882 y1.1136 z-.3663 n0490 x-.6679 y1.1238 n0500 y1.115 z-.3319 n0510 y1.1063 z- .3117