一号接头工艺设计及数控加工毕业论文

第 1 页 共 30 页目 录目 录 .1前 言 .3第一章：绪论 .4一设计目的 .4二 CAD UG 介 绍 .42.1 产品设计的一般过程 .42.2 三维造型设计步骤 .5第二章：零件工艺分析与设计 .6一、零件图的分析。 .6二、装夹定位的分析与夹具设计 .7三、材料的分析与毛坯的选择 .71、材料的分析 .72、毛坯的选择 .8四、加工工艺的分析与安排 .82、加工工艺路线的安排（工序安排 .9五、刀具的分析和编程原点的确定 .91、刀具的选择 .92、编程原点的确定 .11六、切削参数的分析 .111、切削用量的分析 .112、主轴转速的分析 .113、进给速度的分析 .114 、切削深度的选取 .125、加工余量的分析和确定 .126、背吃刀量分析 .12第三章：数控技术 .13一.数控技术的发展趋势 .13二. FANUC 数控系统数控加工中心机床基础知识 .14第四章：UG NX 建模与加工 .174.1零件建模 .174.2加工设置 .204.3 后置处理生成程序 .27致谢 .29参考文献 .30第 2 页 共 30 页一号接头工艺设计及数控加工摘要：随 着 中 国 经 济 的 快 速 发 展 ， 计 算 机 辅 助 设 计 /计 算 机 辅 助 制 造 （ CAD/CAM） 技 术 在 工 程 设计 、 制 造 等 领 域 中 具 有 重 要 影 响 的 高 新 技 术 。 CAD/CAM 技 术 自 动 加 工 的 实 现 对 社 会 产 生 了 巨大 的 经 济 效 益 。20 世 界 90 年 代 ， CAD/CAM 技 术 从 单 一 的 模 式 、 单 一 的 功 能 走 向 集 成 化 和 智 能 化 。 使 用CAD/CAM 各 子 系 统 之 间 进 行 数 据 交 换 ， 从 而 出 现 了 面 向 对 象 的 技 术 、 并 行 工 程 的 思 想 、 人 工 智能 技 术 等 。 我 国 CAD/CAM 技 术 从 20 世 纪 70 年 代 开 始 以 来 ， 经 过 不 断 的 发 展 和 推 广 使 用 ， 取得 了 良 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 ， 以 Pro/Engineer、 Unigraphics、 Solidworks 为 代 表 的CAD/CAM 软 件 技 术 是 目 前 最 完 善 的 CAD/CAM 技 术 。 软 件 支 撑 是 远 远 不 能 搞 好 加 工 的 ， 先 进 的 硬 件 设 备 对 生 产 加 工 的 效 率 是 很 重 要 的 。 现 代 加工 设 备 各 式 各 样 ， 品 种 繁 多 。 像 车 床 、 铣 床 、 磨 床 、 钻 床 、 加 工 中 心 机 床 等 。 为 了 减 少 人 的 体力 劳 动 和 自 动 化 的 生 产 ， 数 控 加 工 走 向 了 我 们 ， 目 前 的 数 控 机 床 广 泛 应 用 于 加 工 行 业 当 中 。 数控 设 备 的 出 现 ， 使 CAD/CAM 技 术 得 到 了 前 所 未 有 的 发 展 ， 软 /硬 件 得 到 了 有 机 的 结 合 。 在 本 设计 中 用 的 选 用 的 是 数 控 加 工 中 心 ， 它 有 许 多 的 优 点 ： 减 少 了 装 夹 的 次 数 ； 减 少 了 机 床 的 数 量 ，从 而 减 少 了 生 产 空 间 ； 缩 短 了 生 产 周 期 等 等 。在 本 设 计 中 ， 我 们 同 时 看 到 了 自 动 编 程 优 于 手 工 编 程 ， 尤 其 是 在 现 代 加 工 技 术 中 ， 对 复 杂零 件 的 加 工 更 体 现 出 它 的 优 点关键词：UG，建模，数控，加工编程，刀路仿真，CAD/CAM，刀具，夹具第 3 页 共 30 页前 言计 算 机 辅 助 设 计 /计 算 机 辅 助 制 造 （ CAD/CAM） 技 术 在 工 程 设 计 、 制 造 等 领 域 中 具有 重 要 影 响 的 高 新 技 术 。 CAD/CAM 技 术 自 动 加 工 的 实 现 对 社 会 产 生 了 巨 大 的 经 济 效益 。 在 20世 纪 60年 代 初 ， 麻 省 理 工 学 院 研 究 生 发 表 了 人 机 对 话 图 形 通 信 ，推 出 了 二 维 SKETCHPAD系 统 ， 系 统 允 许 设 计 者 在 图 形 显 示 器 前 操 作 光 笔 和 键 盘 ， 同时 可 以 在 显 示 器 上 显 示 图 形 ， 由 此 为 CAD/CAM技 术 提 供 了 理 论 基 础 。 20世 纪 60年代 到 20世 纪 70年 代 中 期 是 CAD/CAM技 术 走 向 成 熟 的 阶 段 ， 随 着 计 算 机 硬 件 的 发 展 ，三 维 几 何 软 件 也 相 应 发 展 起 来 。 到 了 20世 界 90年 代 ， CAD/CAM技 术 从 单 一 的 模 式 、单 一 的 功 能 走 向 集 成 化 和 智 能 化 。 使 用 CAD/CAM各 子 系 统 之 间 进 行 数 据 交 换 ， 从 而出 现 了 面 向 对 象 的 技 术 、 并 行 工 程 的 思 想 、 人 工 智 能 技 术 等 。 我 国 CAD/CAM技 术 从20世 纪 70年 代 开 始 以 来 ， 经 过 不 断 的 发 展 和 推 广 使 用 ， 取 得 了 良 好 的 经 济 效 益 和 社会 效 益 ， 以 Pro/Engineer、 Unigraphics、 Solidworks为 代 表 的 CAD/CAM软 件 技 术是 目 前 最 完 善 的 CAD/CAM技 术 。我 国 CAD/CAM技 术 的 应 用 大 多 以 绘 图 设 计 为 突 破 口 ， 在 硬 件 和 软 件 升 级 方面 不 够 到 位 。 在 设 计 中 ， 是 基 于 Pro/Engineer这 个 软 件 来 写 的 。 机 械 专 业 的 学 生 ，只 有 掌 好 相 关 软 件 握 的 技 术 ， 才 能 更 好 地 做 好 产 品 设 计 、 加 工 的 一 体 化 ， 最 终 达 到机 械 理 论 知 识 和 实 际 操 作 的 有 机 结 合其中CADCAM技术要求精通专业的CADCAM软件，而Unigraphics（简称UG）软件是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造业的CAX（即CAD、CAE、CAM等的总称）高端软件，是知识驱动自动化技术领域中的领先者。它实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程的组合。UG软件能够为各种规模的企业提供可测量的价值；能够使企业产品更快地提供给市场；能够使复杂的产品设计与分析简单化；能够有效地降低企业的生产成本并增加企业的市场竞争实力。正是由于该软件的高度集成化和优越的性能，使之成为目前世界上最优秀公司广泛使用的系统。而本文正是通过 UG 阐述一个接头零件由蓝图，到建三维模型，到出工程图，再到加工编程出 NC 程序的全程操作。由于本人水平有限，在阐述的过程中难免有不足之处，敬请老师加以批评和指导。第 4 页 共 30 页第一章：绪论一设计目的机械加工工艺课程设计是机械类学生在学完了机械制造技术，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识，掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。另外，这次课程设计也为以后的毕业设计进行了一次综合训练和准备。通过本次课程设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：（1）熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有关先修课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。（2）通过一号接头工艺设计及数控加工的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。（3）能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。（4）在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。 二 CAD UG 介 绍AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国 Autodesk 公司首次于 1982 年生产的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。*.dwg 文件格式成为二维绘图的事实标准格式。UG NX 是 Unigraphics Solutions 公司推出的集 CAD/CAM/CAE 于一体的三维参数化设计软件，在汽车、交通、航空航天、日用消费品、通用机械及电子工业等工程设计领域得到了大规模的应用。UG NX6 是 NX 系列的新版本，在原有基础上做了大量的改进。主 要 功 能UG NX6 软件是由多个模块组成的，主要包括 CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway 环境为基础，它们之间既有联系又相互独立。2.1 产品设计的一般过程在进行产品设计时，应该养成一种良好的产品设计习惯，这样可以节省设计时间，降低设计成本，提高产品的市场响应能力。在使用 UG NX6 软件进行产品设计时，需要了解产品的设计过程。1准备工作（1）阅读相关设计的文档资料，了解设计目标和设计资源。（2）搜集可以被重复使用的设计数据。（3）定义关键参数和结构草图。（4）了解产品装配结构的定义。第 5 页 共 30 页（5）编写设计细节说明书。（6）建立文件目录，确定层次结构。（7）将相关设计数据和设计说明书存入相应的项目目录中。2设计步骤（ 1） 建 立 主 要 的 产 品 装 配 结 构 。 用 自 上 而 下 的 设 计 方 法 建 立 产 品 装 配 结 构 树 。 如果有些以前的设计可以沿用，可以使用结构编辑器将其纳入产品装配树中。其他的一些标准零件，可以在设计阶段后期加入到装配树中。因为大部分这类零件需要在主结构完成后才能定形、定位。（ 2） 在 装 配 设 计 的 顶 层 定 义 产 品 设 计 的 主 要 控 制 参 数 和 主 要 设 计 结 构 描 述 （ 如 草图、曲线和实体模型等） ，这些模型数据将被下属零件所引用，以进行零件细节设计。同时这些数据也将用于最终产品的控制和修改。（ 3） 根 据 参 数 和 结 构 描 述 数 据 ， 建 立 零 件 内 部 尺 寸 关 联 和 部 件 间 的 特 征 关 联 。（4）用户对不同的子部件和零件进行细节设计。（5）在零件细节设计过程中，应该随时进行装配层上的检查，如装配干涉、重量和关键尺寸等。此外，也可以在设计过程中，在装配顶层随时增加一些主体参数，然后再将其分配到各个子部件或零件设计中。2.2 三维造型设计步骤1理解设计模型了解主要的设计参数、关键的设计结构和设计约束等设计情况。2主体结构造型建立模型的关键结构，如主要轮廓，关键定位孔确定关键的结构对于建模过程起到关键作用。对于复杂的模型，模型分解也是建模的关键。如果一个结构不能直接用三维特征完成，则需要找到结构的某个二维轮廓特征。然后用拉伸旋转扫描的方法，或者自由形状特征去建立模型。UG 允许用户在一个实体设计上使用多个根特征，这样，就可以分别建立多个主结构，然后在设计后期对它们进行布尔运算。对于能够确定的设计部分，先造型，不确定的部分放在造型的后期完成。设计基准（Datum）通常决定用户的设计思路，好的设计基准将会帮助简化造型过程并方便后期设计的修改。通常，大部分的造型过程都是从设计基准开始的。3零件相关设计UG 允许用户在模型完成之后再建立零件的参数关系，但更加直接的方法是在造型过程中直接引用相关参数。困难的造型特征尽可能早实现。如果遇到一些造型特征实现较困难，尽可能将其放在前期实现，这样可以尽早发现问题，并寻找替代方案。一般来说，这些特征会出现在 hollow、thicken、complex blending特征上。4细节特征造型细节特征造型放在造型的后期阶段，一般不要在造型早期阶段进行这些细节设计，否则会大大加长用户的设计周期。第 6 页 共 30 页第二章：零件工艺分析与设计零件结构工艺性是指所设计的零件在能够满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括各个制造过程中的工艺性，如锻造、切削加工、热处理等工艺。由此可见零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。在制订机械加工工艺规程时，首先要进行零件的结构工艺可行性的分析。一、零件图的分析。根据图形的设计如图2.1的要求可知，先要保证零件的尺寸形状。图2.1需要保证以下几项精度要求：。（1）主要尺寸精度：147.79，110+_0.02，23+0.03 0，19+0.03 0，30+0.03 0，44，790，44.5，12+_0.02.在保证了上面的尺寸同时要考虑到装配时候的情况，所以为了能保证装配精度，有的尺寸在装配上后再加工到位。（2）主要平面精度：装配基准面的平面影响接头零件与装配部件连接时的接触刚度，和装配精度。因此，必须使接头零件的平板面与底面垂直，平板面的平面度要求是为了保证配合关系，以及其余尺寸的要求，而且它是主要基准面，所以它的平面度要求要很高。（3）表面粗糙度：重要孔和主要平面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度。技术要求：1、锐角倒钝2、未注圆角R33、未给定的尺寸公差按GB1804-M江西航空职业技术学院毕业设计第 7 页 共 30 页二、装夹定位的分析与夹具设计定位装夹是加工中非常重要的一个环节，只有正确的定位装夹，最后才能加工出符合要求精度的零件。错误的定位装夹，会导致零件的报废。在考虑定位时，我考虑到在这个零件上可以用于定位的只有在零件两边的两个平板，但是两平板定位面太小太短，尺寸长度不够，不能被很好的用于定位，更不利于装夹，还有可能引起碰刀。于是我就在原来的平板地方加两块工艺补块做定位板，这样还可以在补块上设置工艺孔，用来做定位和对刀用。这样就可以很好地避免了碰刀问题还解决了装夹的问题。因为该零件是批量生产的，需要进行多次反复的正反装夹，而且,该接头零件的外型复杂且特殊,所以要专门设计一个专用夹具，此夹具需要解决下面几个问题:一、要保证该零件的平衡度,要有适当的精度和尺寸稳定性；二、要避免碰刀和定位的问题,结构工艺性要好：三、要有足够的强度和刚度，因为在加工过程中，夹具要承受较大的切削力和夹紧力，为保证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体应有足够的强度和刚度。四、在机床上安装稳定可靠，因为夹具在机床上的安装都是通过夹具上的安装基面与机床上相应表面的接触或配合实现的。五、要装夹容易方便,排屑方便。三、材料的分析与毛坯的选择1、材料的分析1实用性原则：指材料所提供的使用性能指标对零件功能和寿命的满足程度。零件在正常使用下，应完成设计所规定的功能并达到预期的使用寿命2工艺性：指所选用的工程材料顺利的加工成合格的机械零件（1）铸造工艺性：包括流动性、收缩性、热裂倾向性、偏折性及吸气性等。（2）锻造工艺性：包括可锻性、冷锻性、冲压性、锻后冷却要求等（3）焊接工艺性：主要为焊接性、即焊接接头产生工艺缺陷的敏感性及其他使用性能（4）切削加工工艺性：是指材料接受切削加工的能力。如刀具耐用性、断屑能力等。（5）粘结固化工艺性：高分子材料、陶瓷材料、复合材料及粉末冶金制品，其粘结固化性是重要的工艺指标。（6）热处理工艺性：包括淬透性、变性开裂倾向、过热敏感性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向等。3经济性：应尽量选用价格比较便宜的材料从材料本身价格、从材料加工费用考虑、从自愿供应条件考虑、注意选用非金属材料。材料的经济性主要从一下几个方面考虑：（1）材料本身价格应低、通常情况下材料的直接成本为成品价格的 30%至 70%（2）材料加工费用应低、非金属材料加工性能好于金属材料，有色金属的加工性能好于钢，钢的加工性能好于合金钢。第 8 页 共 30 页2、毛坯的选择锻压是使金属胚料在冲击力或压力作用下，使材料变形，以而获得锻件的工艺方法。由于金属在模腔内变形，其流动受到模壁的限制。因而模锻生产的锻件尺寸精确，加工余量较小，结构可以较复杂，而且生产率高。模锻斜度：模锻件垂直方向的表面必须具有斜度，以便于从模腔中取出锻件。对于垂直横锻，锻件斜度一般为 5 度15 度，模锻斜度与模腔深度和宽度有关，当横腔深度（h）与宽度（b）的比例（h/b）越大时，取越大的斜度值。据上述考虑，接头零件的毛胚制造是采用模锻的方法加工毛胚的。毛坯尺寸为 150X50X70四、加工工艺的分析与安排1、加工工艺的分析街头类零件主要起链接作用，其特点是：零件结构复杂、刚性差、协调难度大，加工工序多、工艺过程长。加工工艺路线的拟定，应确保零件的尺寸精度，位置精度，表面粗糙度和各项技第 9 页 共 30 页术要求其主要包括：1） 、确保加工步骤：即根据零件几个加工表面（特别是主要表面）的技术要求，选择较合理的加工步骤（或方法） 。在确定加工步骤（或方法）时，除了表面是技术要求外，还要考虑零件的生产类型，材料性能以及了解单位现有的加工条件，和加工成本等。2） 、安排加工顺序：即合理的安排切削加工工序、热处理工序、检验工序和其它辅助工序的先后次序。次序不同，将会得到不同的技术经验效率，甚至使加工工序也难以保证。切削加工工序的安排原则：基准面先加工，精度准面应在一开始就加工，因为后续工序加工其余表面时要用其定位。主要表面优先安排加工，主要表面一般是指零件上的工作表面装配基面等。它们的技术要求比较高加工工作步骤多应先安排加工。在小批量生产中，为了给安装和加工提供依据, 一般在切削加工工序之前,可能还要进行第二次或多次划线。但是在大批量生产中，由于采用专业夹具等，可免去划线工序。有的工序如果，有现成的模板，也可以用靠模板的方法加工，这些都主要是用于普通机床上的加工。在数控机床上只要给出了工件原点，就可以根据程序直接加工，所以数控机床是一种高效率的机床。不过在生产过程中要综合考虑各方面的因素，选择一个最合适的方法进行生产。热处理工序的安排：根据热处理工序的性质和作用的不同,一般可以分为：预备热处理、时效热处理、最终热处理。检验工序安排。其他辅助工序的安排综合以上考虑，由于该零件是大批量生产，粗加工可以采用普通机床加工，而精加工应采用数控机床进行加工，以降低成本。该零件外形复杂而精度要求高，不易装夹，故应设计专用的夹具，为了尽可能降低成本，提高生产率，保证加工精度，故应用工序分散的原则。加工接头零件采用以下原则：先加工基准面，后其他表面；先粗加工，后精加工。2、加工工艺路线的安排（工序安排）零件一般不可能在一个工序中加工完成，需要分好几个阶段来进行加工。在加工方法确定后，开始安排加工顺序即确定哪些结构先加工，哪些结构后加工，以及热处理工序和辅助工序等。零件的加工工序的合理安排，能够提高加工质量和生产率，降低加工成本，获得较好的经济效益。加工阶段可以划分为下面几个步骤：1）粗加工阶段：主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品，为后序加工创造条件。2）半精加工阶段：完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。3）精加工阶段：保证主要表面达到图样要求。4）光整加工阶段：对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需要进行光整（达到IT6 级以上和 Ra0.32m） ，提高表面层的物理力学性能。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。所以，根据以上所述，以及加工成本和现有设备条件，我们在加工接头零件时，可以先在普通机床上进行粗加工，然后再在数控机床上进行精加工。第 10 页 共 30 页五、刀具的分析和编程原点的确定1、刀具的选择刀 具 的 选 择 是 数 控 加 工 工 艺 中 的 重 要 内 容 之 一 ， 不 仅 影 响 机 床 的 加 工 效 率 ， 而且 直 接 影 响 零 件 的 加 工 质 量 。 由 于 数 控 机 床 的 主 轴 转 速 及 范 围 远 远 高 于 普 通 机 床 ，而 且 主 轴 输 出 功 率 较 大 ， 因 此 与 传 统 加 工 方 法 相 比 ， 对 数 控 加 工 刀 具 的 提 出 了 更 高的 要 求 ， 包 括 精 度 高 、 强 度 大 、 刚 性 好 、 耐 用 度 高 ， 而 且 要 求 尺 寸 稳 定 ， 安 装 调 整方 便 。 这 就 要 求 刀 具 的 结 构 合 理 、 几 何 参 数 标 准 化 、 系 列 化 。 数 控 刀 具 是 提 高 加 工效 率 的 先 决 条 件 之 一 ， 它 的 选 用 取 决 于 被 加 工 零 件 的 几 何 形 状 、 材 料 状 态 、 夹 具 和机 床 选 用 刀 具 的 刚 性 。 应 考 虑 以 下 方 面 ：（ 1） 根 据 零 件 材 料 的 切 削 性 能 选 择 刀 具 。 如 车 或 铣 高 强 度 钢 、 钛 合 金 、 不 锈钢 零 件 ， 建 议 选 择 耐 磨 性 较 好 的 可 转 位 硬 质 合 金 刀 具 。（ 2） 根 据 零 件 的 加 工 阶 段 选 择 刀 具 。即 粗 加 工 阶 段 以 去 除 余 量 为 主 ， 应 选 择 刚 性 较 好 、 精 度 较 低 的 刀 具 ， 半 精 加 工 、精 加 工 阶 段 以 自 定 义 标 保 证 零 件 的 加 工 精 度 和 产 品 质 量 为 主 ， 应 选 择 耐 用 度 高 、 精度 较 高 的 刀 具 ， 粗 加 工 阶 段 所 用 刀 具 的 精 度 最 低 、 而 精 加 工 阶 段 所 用 刀 具 的 精 度 最高 。 如 果 粗 、 精 加 工 选 择 相 同 的 刀 具 ， 建 议 粗 加 工 时 选 用 精 加 工 淘 汰 下 来 的 刀 具 ，因 为 精 加 工 淘 汰 的 刀 具 磨 损 情 况 大 多 为 刃 部 轻 微 磨 损 ， 涂 层 磨 损 修 光 ， 继 续 使 用 会影 响 精 加 工 的 加 工 质 量 ， 但 对 粗 加 工 的 影 响 较 小 。（ 3） 根 据 加 工 区 域 的 特 点 选 择 刀 具 和 几 何 参 数 。 在 零 件 结 构 允 许 的 情 况 下 应选 用 大 直 径 、 长 径 比 值 小 的 刀 具 ； 切 削 薄 壁 、 超 薄 壁 零 件 的 过 中 心 铣 刀 端 刃 应 有 足够 的 向 心 角 ， 以 减 少 刀 具 和 切 削 部 位 的 切 削 力 。 加 工 铝 、 铜 等 较 软 材 料 零 件 时 应 选择 前 角 稍 大 一 些 的 立 铣 刀 ， 齿 数 也 不 要 超 过 4 齿 。选 取 刀 具 时 ， 要 使 刀 具 的 尺 寸 与 被 加 工 工 件 的 表 面 尺 寸 相 适 应 。 生 产 中 ， 平 面零 件 周 边 轮 廓 的 加 工 ， 常 采 用 立 铣 刀 ； 铣 削 平 面 时 ， 应 选 硬 质 合 金 刀 片 铣 刀 ； 加 工凸 台 、 凹 槽 时 ， 选 高 速 钢 立 铣 刀 ； 加 工 毛 坯 表 面 或 粗 加 工 孔 时 ， 可 选 取 镶 硬 质 合 金刀 片 的 玉 米 铣 刀 ； 对 一 些 立 体 型 面 和 变 斜 角 轮 廓 外 形 的 加 工 ， 常 采 用 球 头 铣 刀 、 环形 铣 刀 、 锥 形 铣 刀 和 盘 形 铣 刀 。在 进 行 自 由 曲 面 加 工 时 ， 由 于 球 头 刀 具 的 端 部 切 削 速 度 为 零 ， 因 此 ， 为 保 证 加工 精 度 ， 切 削 行 距 一 般 很 小 ， 故 球 头 铣 刀 适 用 于 曲 面 的 精 加 工 。 而 端 铣 刀 无 论 是 在表 面 加 工 质 量 上 还 是 在 加 工 效 率 上 都 远 远 优 于 球 头 铣 刀 ， 因 此 ， 在 确 保 零 件 加 工 不过 切 的 前 提 下 ， 粗 加 工 和 半 精 加 工 曲 面 时 ， 尽 量 选 择 端 铣 刀 。 另 外 ， 刀 具 的 耐 用 度和 精 度 与 刀 具 价 格 关 系 极 大 ， 必 须 引 起 注 意 的 是 ， 在 大 多 数 情 况 下 ， 选 择 好 的 刀 具虽 然 增 加 了 刀 具 成 本 ， 但 由 此 带 来 的 加 工 质 量 和 加 工 效 率 的 提 高 ， 则 可 以 使 整 个 加工 成 本 大 大 降 低 。在 加 工 中 心 上 ， 所 有 刀 具 全 都 预 先 装 在 刀 库 里 ， 通 过 数 控 程 序 的 选 刀 和 换 刀 指令 进 行 相 应 的 换 刀 动 作 。 必 须 选 用 适 合 机 床 刀 具 系 统 规 格 的 相 应 标 准 刀 柄 ， 以 便 数第 11 页 共 30 页控 加 工 用 刀 具 能 够 迅 速 、 准 确 地 安 装 到 机 床 主 轴 上 或 返 回 刀 库 。 编 程 人 员 应 能 够 了解 机 床 所 用 刀 柄 的 结 构 尺 寸 、 调 整 方 法 以 及 调 整 范 围 等 方 面 的 内 容 ， 以 保 证 在 编 程时 确 定 刀 具 的 径 向 和 轴 向 尺 寸 ， 合 理 安 排 刀 具 的 排 列 顺 序 。2、编程原点的确定工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。而我们在编程时，设置的编程原点就是工件坐标系的原点，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：）便于数值处理和简化程序编制。）易于找正并在加工过程中便于检查。）引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。所以在接头零件中，我们就选择了工艺孔的圆心作为工件的坐标系，也就是编程原点。六、切削参数的分析1、切削用量的分析在数控铣削中，切削用量有切削深度、主轴转速、进给速度，在指导学生的过程中，往往是一个难点。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择主要原则是：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、主轴转速的分析主轴转速的计算式为：S1000V/D式中单位：V切削速度，m/min D刀具直径，mm Sr/min确定切削用量的一般步骤为：首先确定背吃刀量，再根据工件和刀具材料确定切削速度，然后计算出主轴转速，最后确定每分钟进给速度 F。特别要注意的是，程序中的转速 S 发生改变时，其进给速度也要随着改变。进给速度不是一个孤立的参数。计算的主轴转速 n 最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。3、进给速度的分析进给速度 Feedrate 和 Plunge 的选择：首先是选择每个刀齿的进给深度 f，刀齿数为 Z，则每转进给量为 fZ，每分钟进给量则为 FfZS，式中 S 为主轴转速。Feedrate与 Plunge 都是进给速度，Feedrate 是水平方向的，而 Plunge 是垂直方向的。由于垂直方向的切削排屑更困难，往往取更小值第 12 页 共 30 页每齿进给量 fz 的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量 fz 高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，f z就越小。4 、切削深度的选取切削深度要根据机床、工件和刀具的刚度来决定，主要受机床刚度的制约。在机床刚度允许的情况下，切削深度应尽可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。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，应根据加工余量确定，留少量精加工余量，一般粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。背吃刀量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应当把第一，二次进给时的切削深度尽量取得大一些；在中等功率的机床上，切削深度取为 810mm。半精加工时，切削深度选取为 0.52mm。精加工时，切削深度选取 0.20.5mm。总之，切削深度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。5、加工余量的分析和确定加工余量的大小，直接影响工件的加工质量和生产效率，加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产效率，而且增加消耗，提高成本。加工余量过小，可能达不到应有的精度和表面粗糙度，所以，应该合理地确定加工余量。确定加工余量的方法有下面三种：1）经验估算法：经验估算法是工艺人员根据积累的生产经验来确定加工余量的方法。通常，为防止因余量过小而产生废品，经验估计法的数值往往偏大。经验估算法适用于单件小批量生产。2）查表修正法：查表修正法是以生产实践和实验研究积累的有关加工余量资料数据为基础，并按具体生产条件加以修正来确定加工余量的方法。该方法应用比较广泛。加工余量数值可在各种机械加工工艺手册中查找。3）分析计算法：这是通过对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算关系式来计算加工余量的方法。此法确定的加工余量比较合理，但由于所需的具体资料目前尚不完整，计算也比较复杂，故很少采用。在加工接头零件时，我们可以根据查表修正法和经验估算法相结合，得出零件的合适加工余量。6、背吃刀量分析背吃刀量 ap 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为。端铣时，ap 为切削层深度；而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。侧吃刀量 ae 为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为。端铣时，ae 为被加工表面宽度；而圆周铣削时，ae 为切削层深度背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定： 当工件表面粗糙度值要求为 Ra=12.525m 时，如果圆周铣削加工余量小于 5，端面铣削加工余量小于 6，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。 当工件表面粗糙度值要求为 Ra=3.212.5m 时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留 0.51.0余量，在半精铣时切除。 当工件表面粗糙度值要求为 Ra=0.83.2m 时，应分为粗铣、半精铣、第 13 页 共 30 页精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取 1.52;精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.30.5 ，面铣刀背吃刀量取 0.51 。相关关刀具额定吃刀量参数如下表：小结：数控加工工艺的分析是进行数控加工的前期准备工作，是程序编制的依据。数控铣削加工工艺制订的合理与否，直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本。设计数控工艺时，必须考虑周全，否则可能事倍功半，并造成不必要的损失。加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的 23 倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，这就需要对零件进行合理的工艺分析，然后再根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。第三章：数控技术一.数控技术的发展趋势数 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 。（ 一 ） 、 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