飞机凹台零件的MasterCAM自动编程加工【优秀机械毕业设计】【有三维图】
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1 目录摘要 . 1 关键词 . 1 第一章 绪论 . 2 一、数控加工的概述 . 2 二、数控加工的特点 . 2 第二章 套类零件的加工工艺分析 . 4 一 、根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 . 4 二、加工工序划分 . 4 三、加工路线的确定 . 4 四、确定工件坐标系、对刀 点和换刀点 . 5 五、套类零件车削工艺分析 . 5 第三章 零件的分析 . 6 一、二维图 . 6 二、三维图 . 7 第四章 选择设备 . 9 一、机床结构的选择 . 9 第五章 切削用量的确定、刀具轨迹路径、刀具选择 . 10 一、切削用量的确定 . 10 二、刀具轨迹路径 . 10 三、刀具选择 . 10 第六章 数控加工工艺卡 . 12 一、数控加工工艺卡 . 12 第七章 零件粗精加工手工编程 . 14 一、数控编程的方法及特点 . 14 二、编程零点的选择 . 14 三、加工程序 . 14 参考文献 . 19 总结 . 20 致谢 . 21 1 套类零件的数控加工 摘要 ： 数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是 数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。 随着社会需求个性化、多样化的发展，生产规模沿着小批量 大批量 多品种变批量的方向发展，以及以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入，渗透和融合，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而 形成了先进的制造技术。 数控就是一种自动控制技术，它所控制的一般是位置、角度、速度等机械量。数控机床，就是采用了数控技术的机床，它是一个装有程序控制的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。 本篇论文是对利用数控车床加工毛坯 套类零件 。它的工艺设计，其中包括加工方法的选择，加工顺序的安排，毛坯的选择，车刀 的类型及选用，切削用量的选择，数控加工中数值计算等。 刀具是硬质合金钢，在零件的加工过程中要注意切削用量的选择正确，加工顺序的安排等，有关工步工序的计算相对较复杂。 本设计从数控加工 前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具以及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制等内容以及数控加工时应注意的问题做了一一的说明。 关键词 ： 套类零件 工艺设计 程序编制 2 第 一 章 绪论 一、 数控加工的概述 为适应加工精密复杂零件而发展起来的数字控制（简称 术，是利用数字化信息对机械运动机加工过程进行控制的一种方法。采用数字控制技术进行控制的机床， 称为数控机床（ 它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制 造技术的基础。 数控加工就是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制零件数控加工程序，输入数控系统，控制数控机床的刀具与工件的相对运动，是之加工出合格零件的方法。 数控加工首先对零件图进行工艺处理，然后将零件图样上的几何信息和工艺信息数字化 并控制介质，接着将该程序送入数控系统。数控系统则按照程序的要求进行运算、处理，自动完成零件的加工。 二、 数控加工的特点 数控加工的特点：加工精度高；具有高的柔性；生产效率高；有利于生产管理的现代化。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削是最基 本、最常见的切削加工方法，在生活中 占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥、端面、沟槽、螺纹和回转成型面等，所用刀具主要是车刀。 由于数控机床较普通机床的刚度高，所配的刀具也较好，因而在同等情况下，所采用的切削用量通常要比普通机床大，加工效率也较高。选择切削用量时要充分考虑这些特点。 在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛地一类，约占机床总数的 50%。车床既可用 车刀对工件进行车削加工，有可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和 滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。 为了 在 数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格 3 式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。 4 第二章 套类零件的加工工艺分析 一、 根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 理想的加工程序不仅保证加工出 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的确定加工方案。 同时生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。 二、 加工工序划分 在数控机床上加工零件，工序 可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点，常用的工序划分原则有以下两种。 （一） 保证精度的原则 数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类和盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。 （二） 提高生产效率原则 数控加工中，为减少换刀时间，应将需用同一把 刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其他部位 。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位是，应以最短的路线到达各加工部位。 实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。 三、 加工路线的确定 在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保 5 证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。 四、 确定工件坐标系、对刀点和换刀点 确定以工件左端面与轴心线的交点 0为工件原点，建立 采用手动试切对刀方法（操作与上面数控车床的对刀方法相同）把点 刀点设置在工件坐标系下 五、 套类零件车削工艺分析 车削各种轴承套、齿轮、带轮等套类工件的工艺方案虽然各异，但也有一些共性可供遵循，先简要说明如下： （一） 在车削短而小的套类零件时 ，为了保证内、外圆的同轴度，最好在一次装夹中把内孔、外圆及端面都加工完毕。 （ 二 ） 内沟槽应在半精车之后精车之前加工，还应注 意内孔精车余量对槽深的影响。 （三 ） 车削精度要求较高的孔可考虑下列两种方案： 钻孔 粗车孔 半精车孔 精车端面 铰孔。 钻孔 粗车孔 半精车孔 精车端面 磨孔。 （四 ） 加工平底孔时，先用钻头钻孔，再用平底钻锪平，最后用盲孔车刀精车。 （五 ） 如果工件以内孔定位车外圆，在内孔精车后，应该将端面也精车一刀，以保证端面与内孔的垂直度要求。 6 第三章 零件的 分析 一、二维图 二维零件图是由二维图形、符号、文字和数字等组成的图样，用来表示零件的结构形状、尺寸 大小、技术要求等，同时是反映设计意图和加工要求以及可以进行交流经验的技术文件。二维零件图形，能够清楚表达尺寸特征，但形状和结构需要空间想象能力进行重构。二维零件图中二维图形的表达是重要的内容。 图 1即为本设计任务零件加工的二维图，用 寸标注及倒角要求如下图 1. 图 1 套 件 图 7 二、三维图 运用 图 2图 3所示。 一款三维机械 件，具有强大的功能、易用性和创新性。本文以套类零件的绘制过程介绍了运用 制零件图的方法及拉伸、切除、镜像等操作。 （ 一 ） 软件介绍 美国 司的产品，与 1998 年问世。 10 多年来，经历 20 余次的改版，已成为世界及中国地区最普及的 3D 统的标准软件， 广 泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。 全方位的 3D 产品开发软件包，和相关软件 型设计 )、能仿真 )， 集合了零件设计、产品装配、模具开发、加工制造、钣金件设计、铸造件设计、工业设计、逆向工程、自动测量、机构分析、有限元分析、产品数据库管理等功能，从而使用户缩短了产品开发的时间并简化了开发的流程；国际上有 27000 多企业采用了 件系统，作为企业的标准软件进行产品设计。 独树一帜的软件功 能直接影响了我们工作中的设计、制造方法。与其他同类三维软件（ 比， （ 1）基于特征的（ ； （ 2）关联的（ ；（ 3）参数化（ ； （ 4）构造曲面（ ； （ 5）在装配图中构建实体 。 （ 二 ）零件的 形成 经过一个学期的课程，我基本掌握了运用 制零件图的方法。学会了拉伸和切除的方法，创建圆角、倒角等附加特征的方法，并了解了运用扫描和放样等特征。 首先打 开 图软件，绘图软件打开后在当中先画出零件的外形 一半 ，然后画出一个圆形做出 弧。通过 件拉伸、旋转，形成零件模型，再通过这个模型 在它的基础上画出里面的形状的一半，再通过拉伸、旋转和切除得到里面的形状。再通过绘图软件做出 螺纹就可以得到零件，如图 2套正视图 、 图 3套侧视图 所示。 8 图 2 套 正视图 图 3 套 侧视图 9 第四 章 选择设备 一、 机床结构的选择 （一） 卧式“简易数控车床” 这种机床采用平床身的布局，机床的制造工艺性好，便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架，可提高刀架的运动精度。但是水平床身由于下部空间小 ，故排屑困难。从结构尺寸上看，刀架水平放置使滑板横向尺寸较长，从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。该设备的主要特点是具备两轴联动功能并且设备价格便宜。但是之所以称其为“简易数控车床”是因为它的主轴不能无级调速、刀架装刀数量较少、快移速度慢、无自动排屑机构，床身整体结构比 数控卧式车床的刚性差、加工精度低。但是该设备经过多年改进，技术成熟、 运转稳定，加工精度可达 用于零件的粗加工、半精加工和简单的型面加工。 （二） 卧式数控车床 这类机床结构一般有斜床身结构和平床身斜滑板结构两种布局。导轨倾斜的角度小，排屑不便；倾斜角度大，导轨的导向性及受力情况差。其倾斜角度的大小还直接影响机床外形尺寸高度与宽度的比例。综合考虑以上因素，中小规格的数控车床，起床身的倾斜度以 60 度为宜。其中平床身斜滑板结构 。一方面具有水平床身工艺性好的特点，另一方面机床又具有斜床身结构宽度方向的尺寸小、排屑方便、机床占地面积小，外形美观，容易实现封闭式保护等优点。这两种布局形式被中、小型数控车床所普遍采用。在选择时，整体斜床身结构的刚性略高于平床身斜滑板结构，设备价格也略高一些。当存在重切削加工内容时最好选用整体斜床身结构。卧式数控车床比较适宜轴类零件及直径较小重量较轻的轴套类零件的加工。 （三） 立式数控车床 与卧式数控车床最大的区别是主轴与水平方向垂直，适宜直径较大、较重的盘类、螺杆铣轮毂类工件，数控螺杆铣工件装卸方便、定 位可靠，便于组成加工自动线。另外德国埃马克公司研制的倒置式数控车， 对传统结构的一种革新，它更有利于组成自动线，平身数控车床实现自动上下料。但是此类设备价格较高，一般轿车用的盘类零件由于批量大、直径小比较适宜选用。 综上所诉， 本零件 选择卧式数控车床 式 数控机床进行加工 。 10 第五 章 切削用量的确定 、刀具轨迹路径、刀具选择 一 、切削用量的确定 切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命 （见金属切削原理 ），一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按前者选择的切削用量称为最低成本切削用量，这通常使用的；按后者选择的切削用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用 。 根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料。参考数控切削用量推荐表或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度，计算结果填入表中。 二、 刀具轨迹路径 刀具轨迹，切削刀具上规定点所走过的轨迹。此规定点通常为刀具加工中在空间的位置点。 曲面加工的刀具轨迹生成是实现曲面数控加工的关键环节。它是通过零件几何模 型，根据所选用的加工机床、刀具、走刀方式以及加工余量等工艺方法进行到刀位计算并生成加工运动轨迹刀具轨迹的生成能力直接决定数控编程系统的功能及所生成加工程序的质量。高质量的数控加工程序除应保证编程精度和避免干涉外，同时应满足通用性好、加工时间短、编程效率高、代码量小。 三、刀具选择 （一） 钻孔的刀具 钻孔的刀具较多，有普通麻花钻，可转位浅孔钻及扁钻，应根据工件材料，加工尺寸及加工质量要求等合理选用。在数控车床上钻孔，大多采用麻花钻，麻花钻有高速钢和硬质合金刚两种。 （二） 外圆 车 刀 可加工圆柱面、圆锥面等表面， 常用高速钢和硬质合金外圆车刀。 （三） 切槽刀 可进行切断和切槽的加工，本零件选用 宽 4槽刀 进行加工 。 （ 四 ） 螺纹车刀 60硬质合金螺纹刀，刀尖圆弧 11 综上所述， 根据本零件特点，并零件采用外圈粗车刀、外圆精车刀、内圆粗车刀、内圆精车刀、内螺纹刀、 4内割刀、 4外割刀和钻头等刀具进行加工。 如图 4刀具类型所示 外圆粗车刀 外圆精车刀 内圆粗车刀 内圆精车刀 内切槽刀 内螺纹刀 外切槽刀 图 4 刀具类型 12 第 六 章 数控加工工艺卡 一、数控加工 工艺卡 工艺卡片是以工序为单位，简要说明加工零件的工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求及选用设备和工艺装备，卡片中注明毛胚类型、重量、零件数量，每道工序使用设备编号、夹具、刀具、量具编号、名称，每道工序尺寸、公差，并标出定额等。 表 1为零件加工工艺卡 。 表 1零件加工工艺卡 零件图号 控车床加工工艺 机床型号 件名称 工件 4 机床编号 01 刀具表 量具表 夹具表 圆粗车刀 1 游标卡尺（ 0150 1 自定心三爪卡盘 圆精车刀 2 千 分 尺（ 2550 2 圆粗车刀 3 内 径 表（ 1835 3 圆精车刀 4 纹塞规 4 螺纹刀 5 对刀角度样板 5 内割刀 外割刀 头 序号 工艺内容 切削用量 备注 S(r/F(r) a(1 孔，钻孔深 47比工件长 5300 2 夹工件左 端伸出长度约 70车外轮廓，00 3 精车外圆轮廓至图纸要求 1000 13 4 粗车内孔，留加工余量 00 5 精车内孔至图纸要求 400 6 内割刀切内槽（ 6X 25） 400 7 内螺纹刀车削内螺纹 400 8 外割刀割断工件，并保证总长 400 14 第 七 章 零件粗精加工手工编程 一、 数控编程的方法 及特点 数控编程有绝对坐标编程法、相对坐标编程法及两种方法配合使用的混合方法。 绝对值编程 （一） 绝对值编程是根据预先设定的编程原点计算出绝对坐标值进行编程的一种方法。采用绝对值编程，首先要指出编程原点的位置，并用地址 X、 Y、 种方法编出程序来直观，有利于程序的校验。 （二） 混合编程 绝对值编程与增量值编程混合起来进行编程的方法叫混合编程，编程时也必须先设定编程原点，这种方法在适当地方加子程序非常方便。 （三） 增量值编程 增量值编程时根据与前一个位置的坐标值增量来表示位置的一种编程方法，采用增 量编程时，用地址 U、 W、代替 X、 种方法编程，当零件各尺寸的基准不单一，而且分成好几段时，此法非常简单有效，不易出错。 二、 编程零点的选择 一般情况下，编程零点 即编程人员在编制程序时不考虑工件在机床上的安装位置所假设的零件的坐标原点，选择该点时应注意： （一） 编程零点应选择在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值得计算并减少错误。 （二） 编程零点尽量选在零件精度较高的表面上以提高工件的加工精度。 （三） 对于对称特点的零件，编程零点应设在其对称中心。 （四） 对于一般的零件，工件的零点应设在外轮廓的某 一点上。 （五） 三、 加工程序 具体程序的编制方法很多，本例中因零件形状相对简单，采用手工编程。有一点要注意，手工编程一般要求编制的程序规范，可读性强，修改方便， 本图参考程序 。 15 加工程序 程序注解 外形加工（主程序名） 选用 1号外圆粗车刀，选一号刀沿 主轴正转 ,转速 600r/ 刀具快速定位至循环起点（ ）（留精车余量 3; 调用子程序 加工，共三次（每次切深 3 150 刀具快速退至换刀点（ 150,100） 主轴停止 程序停止 形粗加工（子程序名） 相对尺寸输入，刀具快速沿 1 给率 r 0; 粗加工 车长 5O 049; 1090; 绝对尺寸输入 子程序结束，返回主程序 外形精加工（主程序名） 选用 2号外圆粗车刀，选 1号刀沿 800; 主轴正转，转速 800r/0 刀具快速 定位至循环起点（ ） 调用子程序 加工，共 1次（切深 150 刀具快速退至换刀点（ 150,100） 主轴停止 程序停止 外形精加工（子程序名） 相对尺寸输入，刀具快速沿 1 0，进给率为 r O 0; 精加工 车长 5O 049； 16 100） 绝对尺寸输入 子程序结束，返回主程序 内孔加工（主程序名） 选用 3号镗刀，选 1号刀沿 主轴正转，转速 500r/O 2； 刀具快速定位至循环起点（ ）（ 5； 调用子程序 加工，共 5次 刀具快速退至换刀点（ 150,100） 主轴停止 程序停止 内孔粗加工（子程序名） 0 相对尺寸输入，刀具快速沿 1 0，进给率 2角 粗加工 小一个螺距 粗加工内锥 粗加工 18内孔，内孔车长 2止切断产生飞边） 46； 速退回 ） 绝对尺寸输入 子程序结束，返回主程序 内孔精加工（主程序名） 选用 4号镗刀，选 1号刀沿 主轴转速，转速 600r/0 2; 刀具快速定位至循环起点（ ） 1; 调用子程序 加工，共 1次 150 刀具快速退至换刀点（ 150,100） 主轴停止 程序停止 内孔精加工（子程 序名） O 相对尺寸输入，刀具快速沿 17 0，进给率 r 2角 精加工 小一个螺距 精加工内锥 精加工 18内孔，内孔车长 20 46; ） 绝对尺寸输入 子程序结束，返回主程序 内槽加工（程序名） 选 6号内割刀 400; 主轴正转，转速 400r/0 2; 刀具快速定位至循环起点（ 20,2） 证内槽右台阶与割刀右刀尖齐平） 内槽左台阶与割刀左刀尖齐平） 槽底 光槽底接痕） 2; 快速退出内孔 150 循环结束后返回起始点 主轴停止 程序停止 螺纹加工（程序名） 选用 5号内螺纹刀，选 1号刀沿 200; 主轴正转，转速 200r/100=24; 螺纹起点直径 24101=0; 螺纹轴向起点坐标 0 4; 螺纹终点直径 10; 螺纹轴向终点 Z 坐标 螺纹导程 105=2; 螺纹加工类型，内螺纹 18 螺纹精加工余量 径值） ; 空刀导入量 4110=3; 空刀导出量 3111=螺纹牙深度 径值） ; 螺纹起始点偏移 ; 粗切削次数 4次 ; 螺纹线数 调用螺纹切削循环 150 循环结束后返回起始点 主轴停止 序停止 切断（程序名） 选用 7号外割刀，选 1号刀沿 400; 主轴正转，转速 400r/O 42 33 16 割断 40; 刀具快速退至换刀点（ 150,100） 主轴停止 程序结束 19 参考文献 1. 陈宏钧，方向明，马素敏 .典型零件机械加工生产实例 . M械工业出版社， 2005 2. 王爱玲 . 数控机床加工工艺 . M. 北京：机械工业出版社， 2008. 3. 王茂元 . 机械制造技术 . M. 北京：机械工业出版社， 2007. 4. 陈宏钧等 . 车 工操作技能手册 . M. 北京：机械工业出版社， 1998. 5. 顾崇衔 . 机械制造工艺学 . M 西科学技术出版社，1999. 6. 冯冠大 . 典型零件机械加工工艺 . M. 北京：机械工业出版社，1986. 7. 实用车工手册编写组编 . 实用车工手册 . M 北京：机械工业出版社， 1999. 8. 洪惠良 . 盘 套类零件 车削 . M 中国劳动社会保障出版社 ， 2009. 9. 杨丰，宋宏明 . 数控加工工艺 . M 北京：化学工业出版社 ， 2010. 20 总 结 转眼间已经在江海学院度过了第三个年头，这三年是我人生中很重要的三年，我不仅能 够接触到传道授业解惑的良师，还能认识在许多方面比我优秀的同学、朋友。很高兴能够认识他们 ，他们不仅能够授我知识、学问，而且从更多方面指导我的人生，使我更加完善自己。这里留下了我求学的足迹，这里见证了我的成长的点滴。在毕业设计完成之际
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