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机械毕业设计全套

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GYSK01-012@数控铣高级工零件工艺设计及程序编制,机械毕业设计全套

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毕业设计用纸 共 5 页 第 1 页 实习报告 两年的大学生活即将结束，我的专业是数控技术应用，学制是两年，在这两年时间里我们对专业的认识还是不够的，所以学校按排了一学期的时间到厂里面实习。光阴似箭，日月如梭。世间最短暂的东西莫过于时间因为我们有很多事情都来不及完成，时间不会因为我们有很多事情要做而停留半步的。短暂而又漫长的五个月 在这份毕业设计上交时宣告实习阶段的结束。 刚开始出来找工作是有点兴奋的，因为我也可以偿试一下像别人那样找自己想要的工作了，但是结果却是令我失望因为根本不是我所想象的那样，有好多的厂不是要有工作经验就是要有毕业证，这两样 我是一个都没有，所以说找工作的时候就有点困难了，有次我都跟别人谈好了，工资待遇然后每天要上多长时间，还有厂里的其他的情况，但是他要我把我的毕业证书给他看看，我说不好意思我的毕业证要明年六月份才拿到的，他跟我说了句我们厂里是不要实习生的，所以我就再一次的失败了。 经过这段时间的寻找让我知道了，我们刚开始出来的时候眼光不要放的太高，不要以为自己是大专生而摆出架子，好像小点的厂不是自己呆的，像我们这样的小点厂不想去大点的厂我们又进不了，所以说我们要珍惜我们的机会，不管是小厂也好，大厂也好只要能锻炼人的我们就要把握 好。 在我们毕业之际学校要我们做一份毕业设计，刚开始的时候我真的是不知道怎么做啊，没有过这个经历，不知道第一步怎么做，第二步做什么，需要些什么东西，我真的是茫然，就在这时我找我的毕业实习老师帮忙，要她的细心指导下我开始有点头绪了： 第一步是 工艺准备，为了把这次毕业设计做好并且保证它的质量，我围绕课题，根据指定的设计任务，在网上找了与我的设计有关的资料，同时也到学校的图书馆找了许多有关的书籍，然后自己研究并询问指导老师，构思该零件的加工的过程。 第二步是零件工艺分析， 第三步是制定方案在对本课题有了较充分的了 解后，我想我的加工工艺的主要原则是：针对加工表面的形状，尺寸和技术要求不同，采用不同的加工方案。当然这个方案是根据你的需要而定的，但是我们所制定的方案要可行，切实实际加工符合厂里的加工能力，而且经济，这样综合各方面考虑制定出来方案才是好的方案。 第四步 一般来讲，对每一类数控机床都有其最佳加工的典型的零件，如卧式加工中心适用于加工箱体零件（箱体、泵体、阀体和壳体等）；台式加工中心适用于加工板类零件（箱盖、盖板、壳体、型腔模具和平面凸轮的零件）；数控铣床适用于铣削有空间轮廓型面的零件。适于加工和不适于加工是相对 比较而言的，评价的标准不仅仅是该机床能否加工做出这些零件，而要综合考虑生产率和加工精度等因素。nts 毕业设计用纸 共 5 页 第 2 页 例如，把卧式加工中心的典型零件箱体零件放在立式加工中心上加工，零件的多面加工则需要换夹具和倒换工艺基准，这就会降低生效率和加工精度。目前，加工中心的功能完全可以取代同类数控铣床，但把数控铣床的典型零件放到加工中心上加工，该机床的自动换刀和其他的一些功能就浪费了。 第五步是坐标的计算 我选择左下角的点作为基准点，这是为了编程方便，需要在零件图样上选定一个适当的基准点作为坐标系的原点，建立工作坐标系，然后计算出各点的坐标 ，加工坐标的计算是从基准面开始的，以哪个面作基准我的尺寸就从哪个面开始计算。这个面上的孔都要以这个基准面都作为基准。由于该零件图样上各点的计算比较简单所以在这里我就不把它拿出来对它分析了。 第六步是刀具的选择： 点孔时我们正常的选用中心钻，它的硬度比较高，在工件表面稍微的点一下作一标记，然后钻孔就方便多了，钻孔时选用麻花钻，由于中心钻和麻花钻的刀补是建在同一个坐标系中的，所以它们刀尖应该是落在同一位置的，这样麻花钻钻下去，孔的位置就准确了，钻出来的孔是符合要求的。在加工的时候需要注意的是，刀具在加工的过程会不 同程度的磨损，所以我们要根据需要修改刀补，以保证加工出来的零件的精度。 第七步是程序的编写 在编程时我选用了数控编程，它是是数控机床加工中不可缺少的一部分，数控机床之所以能加工出各种形状、不同尺寸和精度的零件，就是因为编程人员为它编制了不同的加工程序。数控程序把零件加工的工艺过程、工艺参数（进给速度和主轴转速等）、位移数据（几何数据和几何尺寸等）及开关命令（换刀、切削液开 /关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，并记录在信息载体上。信息载体的形式可以是：穿孔纸带、磁盘等 的数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。数控程序编写的如何，直接影响零件加工质量。 第八步是制定零件加工工艺卡片 根据上面的加工工艺步骤编出加工工艺卡。 第九步是加工出零件 根据加工工艺步骤，结合工艺卡片把零件加工出来并达到图纸上的要求。 加工中心台式加工中心适用于加工板类零件， 典型的加工表面不外乎 箱盖、盖板、壳体、型腔模具和平面凸轮 等 单面加工的零件 。 该零件加工适合它，因此把它选为固定板的加工可以更好的认识和了解加工中心的加工性能特点，通过这次设计能够更好的将在学校 中所学习到的知识和实际生产联系结合起来。深化我们对理论知识的学习，从而为以后的实际生产带来更大的帮助。使我熟悉了实际生产零件的整个加工过程，其次熟悉了实际生产中工艺设计的全方案， 数控机床具有以下三大突出的特点： 利用二进制数学方式输入，加工过程可任意编程，主轴及进给速度可按加工工艺需要变化，且能实现多座标联动，易加工杂曲面。对於加工对象具有 “ 易变、多变、善变 ” 的特点，换批调整方便，可实现杂件多品种中小批柔性生产，适应社会对产品多样化的需求。但价格较昂贵，需要正确分析其使用的经济合理性 利用硬件nts 毕业设计用纸 共 5 页 第 3 页 和软件相 组合，能实现信息反馈、补偿、自动加减速等功能，可进一步提高机床的加工精度、效率、自动化程度；是以电子控制为主的机电一体化机床，充分发挥了微电子、计算机技术特有的优点，易於实现信息化、智能化、网络化，可较易地组成各种先进制造系统，如 FMS、 FTL、 FA，甚至将来的 CIMS，能最大限度地提高工业的生产率、劳动生产率。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（ IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作 用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面 ： 一、 向高速、高精度加工技术方向发展 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（ CIRP）将其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒 /辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点 问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料 “ 掏空 ” 的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从 EMO2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/min，甚至更高，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI 公司的 HyperMach 机床进给速度最大达 60m/min，快速为 100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用 30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h；德国 DMG 公司的双主轴车床的主轴速度及加速 度分别达 12*!000r/mm 和 1g。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m ，精密级加工中心则从 3 5m ，提高到 1 1.5m ，并且超精密加工精度已开始进入纳米级 (0.01m) 。 在可靠性方面，国外数控装置的 MTBF 值已达 6 000h 以上，伺服系统的MTBF 值达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 二、 5 轴联动加工和复合加工机 床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，nts 毕业设计用纸 共 5 页 第 4 页 不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为， 1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成 本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。 在 EMO2001 展会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM直接或间接控制。 三、 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 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。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控 系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统 就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求， 也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 EMO2001 展中，日本山崎马扎克（ Mazak） 公司展出的 “CyberProduction Center” （智能生nts 毕业设计用纸 共 5 页 第 5 页 产控制中心，简称 CPC） ；日本大隈（ Okuma）机床公司展出 “IT plaza” （信息技术广场，简称 IT 广场 ） ；德国西门子 (Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称 OME）等，反映了数控机床 加工向网络化方向发展的趋势。 刚开始准备着手做毕业设计时还是怀着好奇的心理积极性还是很高的，但是过了一两天积极性就没有这么高了，因为那几天一个劲的忙找这找那的，整天也是忙的不变乐乎，然而由于没有接触过这方面的知识，所以一点头绪都没有，根本就没有不知道怎么做，在我特别迷茫的时候我就打电话寻问我的毕业实习老师想让她给我点建议， 通过老师的悉心指导和自己的认真学习，刻苦分析，查阅相关资料，最终做完了毕业设计。 首先找到与我的设计有关的资料，分析并制定加工工艺，然后计算各点的坐标，再后来就是编写程序最后把它加工出来。 通过这次毕业设计我的收获不小，使我对该零件的加工过程有了全方面了解，及对它的工艺安排也有了比较清晰的思路，我想以后再碰到相似的零件加工我就不会再感到陌生了，至少我有过这次数经历。我有信心把它做好。 在这次毕业设计过程中王丽萍老师对我的帮助很大，如果没有她细心的指导，我这个失去指南针的船不知何时才能到达彼岸，在这我非常感谢你，在设计的过程中王丽萍老师 对本次的毕业设计的任务、要求、以及说明书的格式、章节的设置都提出了许多宝贵的修改和补充意见，在其中我遇到了不少麻烦，我向她寻求帮助的时候，她总会帮我分析问题 ，并教我怎么分析，然后找出问题的根源，再列举几种解决的方法，最后解决问题，同时还给我一些意见，这又给我上了一课，下次再遇到同类的问题我可以不用再麻烦她了，因为我从她那学会了怎么解决问题，这对我的一生都有很大的影响，因为我现在有能独立解决问题的能力了。 通过一段时间的实习和做毕业设计我真的是学到了好多好多的东西，这些在我以后的工作过程中都是有很大帮助的，虽然我就要毕业了，但是我还是会像以前一样一如既往的学习，不断的充实自己，以便为人民为社会作出更大的贡献。 徐 兴 峰 2006-6-20 nts 毕业设计用纸 共 5 页 第 6 页 nts 常州轻工职业技术学院机械工程系毕业设计 常常 州州 轻轻 工工 职职 业业 技技 术术 学学 院院 姓 名 徐 兴 峰 学 号 2004232120 班 级 04 数控 321 指导教师 张 建 根 职 称 讲 师 日 期 2006 年 6 月 CCZZIILLII 实习 报告 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 1页 1-01 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 2页 1-02 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 3页 1-03 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 4页 1-04 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 5页 1-05 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 6页 1-06 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 7页 1-07 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 8页 1-08 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 9页 1-09 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 10页 1-10 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 11页 1-11 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 12页 1-12 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 13页 1-13 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 14页 1-14 图 nts 毕业设计用纸 共 15 页 第 15页 1-15 图 nts 共 9 页 第 页 1 一 、 前言 随着科学技术的发展 ,人们生活水平的日益提高 ,加工制造业越来越倍受人们的关注 ,而先进的数控加工技术的作用更是举足轻重 ! 作为新时代的青年 ,二十一世纪的大学生我选择了数控技术应用这个专业 ,所以我要把它学好学精 ,将来也为我国的加工制造业贡献一份力量 ! 在离开学校进入工厂实习期间 ,我选择了数控高级工题目这中等复杂难度的课题来设计和用数控铣床加工 ,从而达到了提高分析问题的能力 ,更增加了机械绘图 ,数控加工的能力 . 数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动 控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。 。 通过对手工编程和高级工题目的重要部分数控加工技术应用分析，使我首先更加认识手工编程的重要性，它是现代数控技术人员必须掌握的最基本的数控编程技术，能够熟练正确应用数控技术的前提条件；其次，通过对重要的零件数控加工 ，让我知道了工作中互相配合的重要性，通过绘制零件图和装配图一让我了解道 CAD技术在生产中的重要意义，二更加熟悉绘制零件图的方法和技术，三懂得如 何对重要零件粗精数控加工，四让我学会了能够独立对零件进行工艺分析，编写复杂零件的数控程序。 现代模具工业有“不衰亡工业”之称。世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在 600 亿至 650 亿美元，同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇。近几年，我国模具产业总产值保持 13%的年增长率（据不完全统计， 2004 年国内模具进口总值达到 600 多亿，同时，有近 200 个亿的出口），到 2005 年模具产值预计为 600 亿元，模具及模具标准件出口将从现在的每年 9000 多万美元增长到 2005年的 2 亿美元左右。另外，电子和通讯产 品对模具的需求也非常大，在发达国家往往占到模具市场总量的 20%之多。 1.1 中国模具行业发展现状 自 改革开放以来，中国模具工业企业的所有制 成分也发生了巨大变化。除了国有专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。目前，国内已能生产精度达 2 微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160 个，寿命 1 2 亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产 48 英寸电视的塑壳模具、 6.5K大容量洗衣机的塑料模具 ，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具。装 订 线 nts 共 9 页 第 页 2 在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。以及其它模具制造也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、效益和新产品的开发能力。 许多模具企业十分重视技术发展，加大了用于技术进步的投资力度，将 技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达 30 余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过 50 余家。在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献，但与国外相比仍存在很大的差距。 1.2. 中国模具行业发展前景 巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展 ， 1999 年中国大陆制造工业对模具的总市场需求量约为 330亿元，今后几年仍将以每年 10%以上的速度增长。对于大型、精密、复杂、长寿命模具需求的增长将远超过每年 10%的增幅。其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。 传统模具加工机床的运动关系复杂，以滚齿机 (或蜗杆砂轮磨齿机 )为例，在齿轮机床中存在着展成分度链、差动链、进给传动链等。调整既复杂又费时。快速趋近、工进、快退的位置和距离都需要精心调试或试切才能完成，且需要的辅件多 . 为了提高齿轮模具加工精度和加工效率，到了 20 世纪 80 年代以后，国内外开始对齿轮加工机床进行数控化改造和生产数控齿轮加工机床。特别是近年来，由于微电子技术的迅速发展和以 现代控制理论为基础的高精度、高速响应交流伺服系统的出现，为齿轮加工数控系统的发展提供了良好的条件和机遇。 装 订 线 nts 共 9 页 第 页 3 二 、 方案论证 2.1 提出问题 采用数控加工技术对模具加工中所使用的动模板进行加工。 课题研究的方法 （ 1）理解图纸 （ 2）将图纸的每个组成部分分离出来，再结合整个的图形，看懂图纸。明白每个标注的尺寸含义，分析 模板 的材料，形状，尺寸，精度以及毛坯形状和热处理要求等，其目的是选定在什么机床上进行加工。 （ 3）拟订加工工艺顺序交指导老师审阅，虚心接受修改意见。确定课题的研究方向，根据论文提纲按时保 质保量地开展论文写作工作。 （ 4）每隔一定时间主动与指导老师交流，寻求难点的解决思路，和老师沟通、研讨运用最好的分析途径和写作方式。 2.2. 分析零件图样 拿到所要加工零件的图样首先应分析零件的材料，形状，尺寸，精度以及毛坯形状 。其目的是选定在什么机床上进行加工。 2.3. 确定加工工艺过程 在分析零件图样的基础上，确定加工顺序，加工路线，装卡方法，选择刀具，工装以及切削用量等工艺参数。同时充分利用数控机床的指令功能特点，简化程序，缩短加工路线，充分发挥机床效能。 2.4. 数值计算 根据已确定的加工路 线和零件加工误差，计算出数控机床所需输入数据。数值计算的复杂程度取决于零件的复杂程度和数控系统的功能。对于加工较简单的由圆弧与直线组成的平面零件，只需计算零件轮廓的相邻几何元素的交点或切点，起点，终点和圆弧的圆心坐标值或圆弧半径的坐标值。对于形状较复杂的零件并且组成该零件的几何元素与数控系统的插补功能 不一致时，就需要较复杂的数值计算。例如对非圆曲线需要用直线段或圆弧逼近，在满足其精度要求的条件下计算出其节点坐标。对于这种情况，一般需采用计算机辅助计算。 2.5. 编写程序单 nts 共 9 页 第 页 4 加工路线，工艺参数及刀具运动轨 迹的坐标值确定以后。编程人员可以根据数控系统具有的功能指令代码和程序段格式，编写加工程序单。必要时还应填写数控加工工序卡片，数控刀具卡片等有关工艺文件。 2.6. 制作控制介质 制作控制介质就是把编好的程序单上的内容记录在控制介质即信息载体上，通过数控机床的输入装置，将信息载体上的数控加工程序输入机床数控装置。 2.7. 校验控制介质 控制介质必须经过调试和实际切削运行后 ,才可以使用或保存。通常使用的调试方法是在数控机床上不安装工件而让数控机床空运行，观察运动轨迹是否正确。 nts 共 9 页 第 页 5 三 、 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） ： 3.1. 课题的主要内容 1） 手工编程技术的应用 2） 数控加工技术应用 3.2. 研究方法、步骤和措施 : 1） 查找资料：为了搞好毕业设计，我在图书馆和网上查阅了大量有关 数控编程与 加工 工艺以及数控技术和轴类零件的加工技术等各方面的 资料 。 2） 设计方案：在 分析完零件图样以后，根据加工方案确定加工顺序，加工路线，装卡方法，选择刀具，工装以及切削用量等工艺参数的基础上开始编程。最后通过试切削，进行考证。检验零件的加工是否合乎技术要求，我查找了相关的通用量具。 3.3. 课题完成途径 整个课题的完成我通过计算机软件 Microsoft Word2004 完成， 图形绘制我通过 AutoCAD,UG 进行绘制 选材 SLD，毛坯尺寸长宽高为 160mm 120mm 40mm 3.4可行性分析 加工工艺决策 1）确定加工方案， 此时应考虑数控机床使用的合理性及经 济性，并充分发挥数控机床的功能 2）工夹具的设计和选择， 应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系之间的尺寸关系。 3）选择合理的走刀路线， 合理地选择走刀路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面： (1)尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率 (2)合nts 共 9 页 第 页 6 理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。 (3)保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。 (4)保证 加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉。 (5)有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。 4）选择合理的刀具， 根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以及其它与加工有关的因素来选择刀具，包括刀具的结构类型、材料牌号、几何参数 5）确定合理的切削用量， 在工艺处理中必须正确确定切削用量 。 nts 共 9 页 第 页 7 四 、 文献综述 数控编程与操作是我们学校的王志平老师主编的 , 是北京高等教育出版社出版的 .ISBN 7-04-012037-2 出版日期 2003.7.1 这是很有权威性的，本书是新世纪高职专教改项目教材之一 ,是面向 21世纪课程教材。本书主要内容包刮 :数控机床概述、数控加工工艺分析及编程基础、数控车床操作、数控车床操作、数控铣床编程、数控铣床操作、加工中心编程、加工中心操作和自动编程简介。所以说它的概括的范围是很广的，它的专业性是很强的，本书参照劳动部门颁发的数控高级高技术工人等级标准及职业技能监定规范，结合职业技术学院特点编写，所经说它的专业性很强，它可以作职业技术学院数控技术应用专业、机电技术应用专业、机械制造与控制专业及相关专业的教材，也可作为有 关行业岗位培训教材和自学用书，随着科学技术的发展，数控机床的技术是越来越先进了，本书是要据有关的数控机床而编的所以说它的技术是很先进的。 模具设计与制造 本书是由周兰编的是由清华大学出版社出版的。 国标编号：ISBN 7-89494-133-6.出版日期 2003.8 所以说这本书是很有权威性的， 本实训教程从生产实际出发，简明扼要地介绍了数控车床、数控铣床、加工中心、数控快走丝电火花线切割机床、数控慢走丝电火花线切割机床和数控电火花成型机床的操作、使用方法，它的技术具有先进性和科学性。本书是根据高等职业教育培 养生产一线的高素质劳动者和高级专门人才的目标，对数控编程知识体系进行了整体优化，选取数控编程与操作中最基本的概念及大量编程实例，以满足教学要求为基础，用通俗易懂、少而精的内容增强学生学习的信心，激发学习的兴趣。以能力培养为主线，通过典型数控机床编程与操作将各部分教学内容有机联系、渗通和互相贯通，通过强调数控编程技术和数控机床的操作等较实用的基本知识，体现实用性及广泛适用性。它的根括是很强的。内容包括：各种数控机床的基本组成、国内常用的数控机床及生产企业、各种数控机床的操作方法、各种数控机床附件和工具的使用、 数控机床的加工过程。本实训教程着重介绍数控加工中各种常用数控机床的具体操作、使用方法，按照机床类别讨论各种数控机床在操作、加工中的共性问题。以实际零件加工为主线，按照具体的操作细节和顺序安排内容，采用大量图例说明问题。本教程可作为高职高专院校制造类专业数控加工实训教材，也可作为数控加工职业技能培训的教材。 nts 共 9 页 第 页 8 五 、进度安排（各项工作的时间安排） 第一周 查阅有关资料，了解基本概念及基本原理 第二周 实习调研，收集及 上网收集资料 。 第三周 综合选题标准，根据单位实际生产状况，确定题目 进行毕业实习组织开题报 告 。 第四周 初步了解：对所选题目的加工进行初步了解 进行系统分析，完成毕业设计详细设计方案。 第五周 再次了解：对所选题目各个加工工艺进行初步总结 。 第六周 疑难解答；对所不了解东西问老师 ,找资料 完成详细设计，绘制机械和电气草图。 第七周 数值计算：工艺加工过程中，一些节点，数值的计算 。 第八周 工序按排：根据对工件的要求以及精密度，粗糙度的要求， 对加工过程进行按排 。 第九周 制工艺卡：对整个加工过程研究后，确定工艺路线并制工艺卡 。 第十周 程序编制：编制在加工过程中所需要的所有程序 完成机 械和电气图纸设计。 第十一周 校对程序：为避免撞刀或走空刀等现象，应对程序进行检验 。 机床选择：根据机床不同的性能，选择各个工序所适合的机床 。 应用 AutoCAD 把工艺卡片制作出来 进行图纸设计修改及完善 。 第十二周 至十六周 撰写毕业设计论文。 整理资料，编写整套加工路线，进行设计 。 第十七周 第十八周 编写说明书形成毕业设计全部文件，准备答辩 。 第十九周 参加毕业答辩 。 nts 共 9 页 第 页 9 六、 参考文献 1. 王志平 数控编程与操作 北京高等教育出版社， 2003 2. 周兰 模具 设计与制造 清华大学出版社， 2003 3. 黄卫 数控技术与数控编程 机械工业出版社， 1998 4. 史明 机械加工切削数据手册 机械工业出版社 ， 1998 5. 刘江 数控编程 机械工业出版社 , 1998 6. 李真峰 数控加工工艺 上海交通出版社 , 2004 7 赵如福 金属机械加工工艺人员手册 上海科学技术出版社 ， 1999 8 赵长明 刀具设计手册 兵器工业出版社 ， 1998 9 马占永 机械加工工艺设计实用手册 航空工业出版社 ， 2003 10陈宏钧 实用机械加工工艺手册 机械工业出版社 ， 2001 nts 常州轻工职业技术学院机械工程系毕业设计 常常 州州 轻轻 工工 职职 业业 技技 术术 学学 院院 题 目 数控铣高级工零件工艺设计及程序编制 姓 名 徐 兴 峰 学 号 2004232120 班 级 04数控 321 指导教师 张 建 根 职 称 工 程 师 日 期 2006-6 CCZZIILLII 毕业设计开题报告 nts常州轻工职业技术学院机械工程系 毕业设计（论文）指导记录表 学生姓名 徐兴峰 学 号 2004232120 指导教师（签名） 张建根 次 数 时 间 方 式 指导内容 评价 第 1 次 06.2.10 电话 毕业设计的任务、要求、以及说明书的格式、章节的设置都提出了许多宝贵的修改和补充意见 第 2 次 06.3.2 电话 图纸的设计 第 3 次 06.4.13 面谈 改造的总体方案 第 4 次 06.5.20 面谈 开题报告中的方案论证 第 5 次 06.6.15 电话 图纸纸张的设计 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 1页 摘 要 在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一， 本文主要对 模具加工所使用的动模板 进行 CNC 加工，采用西门子系统对动模板 进行数控编程加工。 首 先是对 工件 进行加工工序的确定，并且进行工艺分析，装夹方式的选择，切削用量的确定。 再 对刀具进行了选择。然后就工艺路线进行编程加工。 当前 数控 加工的重点发展方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性 、热稳定性、高可靠性、网络化以及与之配套的控制系统，最重要的是 模具三维型面加工特别注重 机床的动态性能 国内已有一些公司引进了高速铣床，并开始应用。国内机床厂陆续开发出一些准高速的铣床，并正开发高速加工机床 。 数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 1908 年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世； 19 世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明； 1938 年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括 计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。 1952 年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备 ,是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高 ,质量容易保证 ,发展前景十分广阔 ,因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要 关键词：数控技术、手工编程、精度 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 2页 目 录 摘要 1 第一章 概述 3 1.1 数控机床的优点 3 1.2 数控机床的发展趋势 3 第二章 加工前的准备 7 2.1加工步骤 7 2.2工序划分的主要原则 7 2.3数控机床的选择 7 2.4装夹方式和夹具的选择 7 2.5 刀具的选择 8 2.6切削用量 9 2.7确定定位基准 11 第三章 数控加工 12 3.1加工工艺决策 12 3.2零件图形 12 3.3加工刀具 13 3.4加工工序 14 3.5加工程序 19 第四章 小结 28 参考文献 29 后记 30 附录 30 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 3页 第一章 概述 1.1 数控机床的优点 数 控 机 床 采 用 了 计 算 机 数 控（ Computerized Nuinerically Control ）系统，因此也称为计算机数控机床或 CNC 机床。 数控机床作为一种新型的自动化机床、在具有高自动程度的同时还具有广泛的通用性。 这是因为数控机床都具有以下一些共同的优点： （ 1）数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率。最佳切削参数和最佳走刀路线的合理使用，能够大大地缩短加工时间，提高生产率。 （ 2）数控机床按照程序自动加工，不需要人工干预，而且还可以利用软件进行校正及补偿。因此，使用 数控机床进行生产，可以保证零件的加工精度。稳定产品质量。 （ 3）只要改变程序，就能改变数控机床刀具与工件之间的相对运动轨迹，就可以加工不同的零件，使数控加工具备了广泛的适应性和较大的灵活性。从而能够完成很多普通机床难以完成或者不能加工的、具有复杂型面的零件的加工。 （ 4）许多数控机床能够实现生产加工过程中的自动换刀，使得零件一次性装夹之后，数控机床就能完成零件的多个加工部位的加工，真正实现了一机多用，大节省了设备和厂房面积。生产者可以精确计算生产成本，并对生产进度进行合理的安排，从而在一事实上程度上可以加速 资金的周转，切实提高经济效益。 （ 5）在一般情况下，数控机床在加工生产过程中不需要特别的专用夹具，普通的通用夹具就能满足数控加工的要求。与普通机床相比，使用数控机床进行生产时，专用夹具设计制造和存放的费用可以大大的减少。 （ 6）运用数控机床进行生产，能够大减轻工人的劳动强度。 1.2 数控机床的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（ IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这 些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面 ： nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 4页 1 2.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（ CIRP）将其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒 /辆，而且多品种加工是轿车装备必须 解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料 “掏空 ”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从 EMO2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/min，甚至更高，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多 汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国 CINCINNATI 公司的 HyperMach 机床进给速度最大达 60m/min，快速为100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用 30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h；德国 DMG 公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*!000r/mm 和 1g。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m提高到 5m， 精密级加工中心则从 3 5m，提高到 1 1.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级 (0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的 MTBF 值已达 6 000h 以上，伺服系统的MTBF 值达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 1.2 .2 轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为， 1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。 在 EMO2001 展会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 DMG 公司展出 DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM 直接或间接控制。 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 5页 1.2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 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。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和 数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001 展中，日本山崎马扎克（ Mazak） 公司展出的 “CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称 CPC） ；日本大隈（ Okuma）机床公司展出 “IT plaza”（信息技术广场，简称 IT 广场 ） ；德国西门子 (Siemens) 公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称 OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。 1.2.4 重视新技术标准、规范的建立 如前所述 ，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 (OMAC、 OSACA、 OSEC)的研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在 2000 年也开始进行中国的 ONC 数控系统的规范框架的研究和制定。 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的 50 年间的信息交换都是基于 ISO6983 标准，即采用 G， M 代码描述如何（ how）加工，其本 质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的 CNC 系统标准 ISO14649（ STEP NC） ，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 STEP-NC 的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先， STEP-NC 提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中， NC 加工程序都集中在单个计算机上。 而在新标准下， NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC 数控系统还可大大减少加工图纸（约 75）、加工程序编制时间（约35）和加工时间（约 50）。 目前，欧美国家非常重视 STEP-NC 的研究，欧洲发起了 STEP-NC 的 IMS计划 (1999.1.1 2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的 20 个nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 6页 CAD/CAM/CAPP/CNC 用户、厂商和学术机构。美国的 STEP Tools 公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作 数控机床加工信息交换的超级模型 (Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了 SIEMENS、 FIDIA 以及欧洲 OSACA-NC 数控系统的原型样机上进行了验证。 数控加工是对学生完成课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和夹具结构进一步了解的练习性的实践环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践能力的培养。 课程内容 : 学生应在指导教师指导下独立完成型板设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 7页 第二章 加工前的准备 2 1 加工步骤： 在自动编程过程中，加工工艺决策是加工能否顺利完成的基础，必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，选择最佳的加工方法、合理划分加工阶段、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线，最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。 2.2 工序划分的主要原则 ； 1、保证加工质量； 2、合理使用设备； 3、先粗后精。 4、先主后次。 5、先基准后其他。 6、尽量减少换刀次数 2.3 数控机床的 选择： 初步选用 普通数控机床 本机床适用于成批、小批及单件生产加工圆柱齿轮和蜗轮，也可用花键滚刀连续分度滚切长度小于 300mm 的齿及 6 齿以上的短花键轴。 加工圆柱齿轮时可采用逆铣和顺铣滚切，可采用轴向进给（垂直进给）的方法加工出全齿宽。 本机床滚切普通蜗轮是采用手动径向进给的方法进行加工。本机床加工花键轴时机床调整及加工方法与加工圆柱只齿轮时一样。 刀架采用快速电机和手动调整。 根据用户的特殊要求可配置西门子数控系统，完成鼓形齿和小锥度锥齿轮的加工，还可以将机床加高、加长扩展机床的加工范围。通过对加工零件图纸 进行分析后，最后确定采用加工中心对零件进行加工 。 2.4 装夹方式和夹具的选择： nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 8页 2.4.1夹具的选择 数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： 1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。 4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 2.4.2夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如： 平口 钳 。 2.4.3 工件装夹方法的选择 数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点： 1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。 2） 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 综合以上分析可选用 ： 平口钳。 2.5 刀具的选择 ： 2.5.1 选 择 数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切关系。在制 定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取 15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得 高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支 M 较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 9页 耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料 (如高速钢、超细 粒度硬质合金 )并使用可转位刀片。 根据对零件图纸的分析，加工所选择的刀具请参看附录（刀具工序卡）。 2.6 切削用量： 2.6.1 确定进给速度 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则：当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在 100 一 200mm/min 范围内选取；在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20 一 50mm/min 范围内选取；当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 20-50mm/min范围内选取；刀具空行程时，特别是远距离 “ 回零 ” 时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。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，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是 :保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。 2.6.2 确定主轴转速 S = 1000V /d 试中 S-主轴转速 ,r/min; v-切削速度 ,m/min d-工件待加工表面直径 ;mm 计算的主轴转速 n，最后要选取机床有的或较接近的转速。 铣削时的切削速度 工件材料 硬度 /HBS 高速钢铣刀v/(m/min) 硬度合金铣刀v/(m/min) 18钢 225 1842 66150 225325 1236 54120 325425 621 3675 主轴 转 速 应根据允许的切削速度和工件 (或刀具 )直径来选择。其计算公式为 :n= 1 0 00 v/7 1D 式 中 : v 切削速度，单位为 m/m 动，由刀具的耐用度决定 ; n 一一主轴转速，单位为 r/min, D 工件直径或刀具直径，单位为 mm。计算的主轴转nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 10页 速 n，最后要选取机床有的或较接近的转速。 主轴转速的计算举例： 已知铣刀直径 5，选用上表的粗加工时 15m/min,求 S？ S = 1000V /d S =1000 x12/3.14x5=764.331 r/min 取值 S =800 r/min 2.6.3 确定进给速度 进给速度是数控机床切削用量中的 重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则 :当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在 100 一 200mm/min 范围内选取 ;在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20一 50mm/min 范围内选取 ;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 20-50mm/min范围内选取 ;刀具空行程时，特别是远距离 “ 回零 ” 时，可以设定该机床数控系统设定 的最高进给速度。 铣刀进给吃刀量 af mm/z 工件材料 每齿进给量 af 粗铣 精铣 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 18号钢 0.100.15 0.100.25 0.020.05 0.100.15 铸铁 0.120.20 0.150.30 进给速度 的计算举例： 已知铣刀 齿数 3， 主轴转速 800r/min, 进给吃刀量 af=0.8mm求 F？ F =af.S.z=0.8*800*3=1920mm/min 2.6.4 确定背吃刀量 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般 0.2一 0.5m m,总之 ，切 削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。 同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。 切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等 有着非常重要的影响。所谓 “ 合理的 ”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能 (功率、扭矩 )，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 11页 2.7 确定定位基准 ： 工件在加工时，用来确定工件在夹具中正确位置的表面（点、线、面）称为定位基准。定位基准的选择是夹具设计中的重要工作之一。工件的定位基准确定后，其他部分的位置也随之确定。为防止工件上下 来回移动，我们用一个长定位销插入直径为 14的孔中，从而相应得到定位。在该图中定位基准是直径为 14孔中的中心线。定位基准除了工件的孔中心线外，也可以是工件上的实际表面、表面的几何中心或对称面。 由运动学可知，刚体在空间可以有六个独立运动，即有六个自由度。将刚体置于 OXYZ直角坐标系中，这六个自由度是沿 X、 Y、 Z轴的平移运动，沿 X、Y、 Z轴的转动。 根据 定模板 工件的加工要求，可以看出关键只有厚度、平面度和垂直度要求，并不需要限制工件的全部自由度，只要限制 X， Y方向的旋转和 Z 轴的移动 。 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 12页 第三 章 数控加工 3.1 加工工艺决策 在自动编程过程中，加工工艺决策是加工能否顺利完成的基础，必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，选择最佳的加工方法、合理划分加工阶段、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线，最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。 加工阶段划分 1.粗加工阶段 粗加工一般称为区域清除。在此加工阶段中，应该公差允许范围内尽可能多地切除材料。比较典型的区域清除方式是等高切面，即在毛坯上沿着高 度方向等距离划分出数个切削层，每次切削一个层面的毛坯余量，如图所示。 粗加工阶段主要任务是切削掉尽可能多的余量，精度保障不是主要目标，因此，在这个阶段一般采用圆柱立铣刀进行加工，除了切削角度外，选择刀具的主要参数是刀具直 径。同时在粗加工阶段一般采用行切方式进行切削，产生区域清除刀具 径。 2.精 加工阶段 对于复杂的曲面加工，我们可以把加工阶段进一步划分成半精加工和精加工阶段，也常常只划分成一个精加工 阶段。在精加工阶段主要任务是满足加工精度、表面粗糙度要求，而加工余量是非常小的。如果是曲面铣削，一般选取球头铣刀，除了刀具角度外主要刀具参数就是球头直径参数。精加工阶段可以采用行切方式，也可以采用环切方式。 3.2零件图形 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 13页 3.3加工刀具 表 3-1加工用具刀 刀具号 刀具名称 长度补偿号 半径补偿号 T1 40mm硬质合金刀片立铣刀 H1 D1 T2 12mm硬质合金四齿模具铣刀（轴端及周向都有切削刃） H2 D2 T6 8.5mm麻花钻 H6 T7 M12机用丝锥 H7 T4 16mm硬质合金四齿模具铣刀 H4 D5 T5 32mm可微调镗刀 H5 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 14页 3.4加工工序 ： 1 把 160 120 38.5（此尺寸通过其他方式加工到位）的长方料用等高垫块垫在下面（应避开中间孔的位置）。放在平口钳中，使上表面高出钳口约 13 15mm，校正长 160的侧面与 X轴平行及上表面与工作台平行后夹紧平口钳。 2 用 T1， T2刀具至 Z 3处切削图 3-1中的平面。走刀轨迹为：沿所框轮廓走一周后去四角。 3 用 T4刀具至 Z11处（分两层）切削图 3-2中的型腔。走刀轨迹为：沿所框轮廓走一周 。 4 用 T2刀具加工图 3-3所示轮廓。 5 用 T7刀具加工图 3-4中的孔，先点孔然后钻孔最后铰孔，加工方法用固定循环。 6 用 7刀具加工图 3-5中的孔，加工方法是固定循环，先点孔然后钻孔最后铰孔。 7 用 7刀具加工图 3-5中的沉头孔，用 6镗刀镗孔。 8 用 T5采用宏程序加工球面。 9 用 T5扩右上边的孔。 10 用 T6镗 6右上边的孔。 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 15页 图 3-1 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 16页 图 3-2 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 17页 图 3-3 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 18页 图 3-4 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 19页 图 3-5 3.4 加工程序 加工程序如下 ： FANUC系统编程 O6013 主程序名 N10 M6 T1 换上 1号刀 N20G54G90G0G43H1Z200 刀具快速移动到 Z200处 （ 在 Z方向 上调入了刀具长度补偿） N30M3S1200 主轴正转 ， 转速 1200r/mm nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 20页 N40X120Y42 刀具快速定位到 X-120， Y42处 N50G10L12P1R20 给 D1输入半径补偿 20mm N60Z-3 快速移动到 Z-3处 N70G41G1X-100D1F100M8 刀具左补偿移动，冷却液开 N80X-80 切削图 3-1轮廓 N90X37 N100X47Y32 N110Y-7 N120X12Y-42 N130X-12 N140X-47Y-7 N150Y32 N160X-37Y42 N170X-9Y70 沿轮廓切向切出 N180G40X80 取消刀具左侧补偿 N190Y-60 切除右上角 （ 左上角在轮廓切入时切除 N200X-80 切除右下角和左下角 N210G0Z5 主轴快速上升 N220X-120Y22 刀具定位 N230Z-3 主轴下降准备切削图 3-2轮廓 N240M98P23107 调用 O3107子程序两次 ， 切削图3-2轮廓 N250G0Z200 主轴快速上升 ， 冷却液关 N260G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿 ， Z轴快速移动到机 床坐标 Z-108.5处 N270M5 主轴停止转动 N280M6T2 换上 2号刀 N290G54G90G0G43H2Z200 刀具快速移动到 Z200处（在 Z 方向上调用了刀具长度补偿） N300M3S1500 主轴正转 ， 转速 1500r/mm N310X-110Y20 刀具定位 N320G10L12P2R6.5 给 D2输入半径补偿 6.5mm （ 0.5 为精加工余量 ） N330Z-11 主轴快速下降 N340M98P3108 调用 O3108子程序粗加工图nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 21页 3-3 “左耳 ”轮廓 N350G10L12P2R6 给 D2重新输入半径补偿6mm N360M98P3108 调用 O3108子程序精加工图4-3 “左耳 ”轮廓 N370G0Z5 主轴快速上升 N380X110Y-20 刀具定位 N390Z-11 主轴快速下降 N400G10L12P2R6.5 给 D2输入半径补偿 6.5mm （ 0.5mm为精加工余量） N410M98P3109 调用 O3109子程序粗加工图3-3 “右耳 ”轮廓 N420G10L12P2R6 给 D2重新输入半径补偿 6mm N430M98P3109 调用 O3109子程序精加工图3-3 “右耳轮廓 N440G0Z5 主轴快速上升 N450X0Y-70 刀具定位 N460G10L12P2R6.5 给 D2输入半径补偿 6.5mm （ 0.5mm为精加工余量） N470M98P3110 调用 O3110子程序粗加工图3-3 “心形 ”轮廓 N480G10L12P2R6 给 D2重新输入半径补偿6mm N490M98P3110 调用 O3110子程序精加工图4-3 “心形 ”轮廓 N500G0X-42.496Y-22.166 N510G1Z-11F50M8 清除图 3-3中左侧的残料 N520X-52.939Y-1.854F100 N530G0Z5 主轴快速上升 N540X52.938Y-1.857 N550G1Z-11F50 清除 3-3右侧的残料 N560X440398Y-22F100 nts 毕业设计用纸 共 33 页 第 22页