1、毕业设计（论文）论文（设计）题目典型零件 2 数控加工工艺设计学 院机械与汽车工程学院 专 业机械设计制造及其自动化2014 年 5 月 13 日2典型工件 2数控加工工艺设计摘要：数控技术及数控铣床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控铣床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控铣床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的制造技术，都是建立在数控技术之上
2、的。掌握现代数控技术知识是现代制造专业学生必不可少的。数控装置也逐渐由NC向CNC发展。其高速、高效、高精度、高可靠性的特性以及其模块化、智能化、柔性化和集成化的快捷方便使其在生产制造中成为越来越重要的角色。本文内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并通过对于典型零件2的详细数控编程来说明。本论文通过对数控加工工艺的过程的分析，建立了基于数控加工仿真软件UG NX8.0 的基础上进行的数控加工路线的规划。在数控加工中，正确的合理的选择切削参数可以保证产品的质量、提高生产率、降低生产成本。从而使得更加方便保证典型零件的质量。关键词:数控铣床;加工工艺;数控编程;典型零件3
3、Typical Parts Two CNC Machining Process DesignAbstract：The important status of CNC technology and CNC milling machine in the mechanical manufacturing industry and great benefits, and shows its strategic role in national infrastructure in the industrial modernization, and has become a traditional mec
4、hanical manufacturing industry to enhance the transformation and implementation of the important means and sign of automation, flexible, integrated production. NC technology and the widespread application of CNC milling machine, has brought revolutionary changes to the manufacturing industry structu
5、re, product variety and quality and production methods. CNC milling machine processing workshop is the most important modern equipment. It is the development of information technology (IT) and manufacturing technology (MT) with the result of the development. Modern manufacturing technology, are buil
6、t on the technology in the nc. Master modern CNC technology knowledge is essential to professional students of modern manufacturing. The numerical control device is gradually from NC to CNC. The characteristics of high speed, high efficiency, high precision, high reliability and its modular,intellig
7、ent, flexible integration and convenience make it become more and more important role in production and manufacturing. This paper introduced the characteristics of NC machining, the machining process analysis and NC programming of the general steps.Through the typical parts in detail to illustrate t
8、he NC programming 2.In this paper through the analysis of the process of nc machining process, based on the nc machining simulation software UG NX8.0 conducted on the basis of the numerical control processing route planning. In NC machining, the correct reasonable choice of cutting parameters can en
9、sure product quality, increase productivity, reduce production costs. Making it easier to ensure the quality of the typical parts.Keys: CNC milling machine;Processing technology;NC programming;Typical parts4目 录第一章 绪论 11.1 数控铣床的简介 11.2 本论文研究的目的及意义 1第二章 数控机床的简介 31.1 数控铣床的组成及工作原理 32.2 数控铣床的分类 42.3 数控铣床
10、的主要功能和加工特点 52.4 加工在机械制造中的地位和作用 6第三章 零件的工艺性分析 83.1 零件图纸的分析 83.2 零件的工艺分析 83.3 工件的坐标系 9第四章 数控加工工艺分析 104.1 基准面的选择 104.2 制定加工方案 104.3 加工方案的比较分析 124.4 确定装夹方案和选择夹具 124.5 刀具的选择 134.6 切削用量的选择 144.7 切削轨迹的确定 16毕业设计总结 22参考文献 23附 录 24附录一:典型零件 2 机械加工工艺过程卡 .24附录二:典型零件机械加工工序过程卡 .24致 谢 251第一章 绪论1.1数控铣床的简介数字控制（Numeri
11、cal Control）技术，简称为数控技术，是一种自动控制技术，它用数字指令来控制机床的运动。数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床是数控加工中一类重要的机床，它能够进行铣削、钻削、铰孔、忽孔、攻螺纹孔、切削螺纹等工艺过程；数控铣削加工中心则进一步具有刀库和自动换刀机构，在工件的一次装夹中，可以集铣、钻、镗等加工为一体，对两个或两个以上的表面自动完成加工，生产效率高，加工质量好，适合箱体、立体曲面、型腔等非回转体的加工。数控铣削中心又有立式或卧式两种。数控铣床及其加工中心
12、的编程有刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿和孔加工固定循环指令。数控铣床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS 等，都是建立在数控技术之上。数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。数控铣床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适
13、合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等 1。1.2本论文研究的目的及意义 使我们了解数控铣床的加工工艺范围、特点、方式、及加工对象，掌握常用刀具的选用、夹具的使用等。通过对数控技术的发展，极大地改变了人们的制造手段和方法，本文通过对数控铣床及数控系统的介绍和典型铣床零件的加2工规程的分析从而进一步提高对数控铣床的认识程度，并掌握铣床零件加工的规程。从而对于典型零件的加工而更加熟
14、练的掌握对数控铣床加工零件的一般过程。从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控铣床给机械制造业带来了革命性的变化。数控铣床加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控铣床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。3第二章 数控机床的简介1.1数控铣床的组成及工作原理数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成
15、：辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。控制系统 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动 2-3。数控原理涉及到的内容特别多如数控系统的总成，结构、机床插补运行的过程、位置反馈检测的过程、原理电机的种类、工作特性、PLC 的工作方式等。其工作原理是数控装置内的计算
16、机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。铣床的工作原理如下：分析零件图纸工艺处理数学处理编写程序单制备控制介质程序调试与检验仿真试切铣床加工零件首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行 CAD/CAM 工作，直接生成零件的加工程序文件。将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上。通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输
17、送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（MCU） 。数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动铣床进给机构严格按照指令的要4求进行位移，使铣床自动完成相应零件的加工。2.2数控铣床的分类数控铣床 1是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。由于数控铣削工艺最复杂，需要解决的技术问题也最多，因此，人们在研究和开发数
18、控系统及自动编程语言的软件系统时，也一直把铣削加工作为重点。 2.2.1 按主轴的位置分类 1) 数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前 3 坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行 3 坐标联动加工，但也有部分机床只能进行 3 个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为 2.5 坐标加工)。此外还有机床主轴可以绕 X、Y、Z 坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的 4 坐标和 5 坐标数控立铣。2) 卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控
19、转盘来实现 4、5 坐标加工。这样不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工” 。3) 立卧两用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小、品种较多、又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。2.2.2 数控铣床按构造上分类 1) 工作台升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床一般采
20、用此种方式。52) 主轴头升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。3) 龙门式数控铣床这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。2.3数控铣床的主要功能和加工特点 2.3.1.数控铣床的主要功能各类型数控铣床所配置的数控系统虽各有不同，其主要功能基本相同。1) 点位控制功能，此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。2) 连续轮廓控制
21、功能，此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。3) 刀具半径补偿功能 ，此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。4) 刀具长度补偿功能，此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。5) 比例及镜像加工功能，此功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。6) 旋转功能，该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。7) 子程序调用功能，有些零件需要在
22、不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。8) 宏程序功能，该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。62.3.2.数控铣床的加工特点：1）零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。2）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。3）能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。4）加工精度高、加工质量稳定可靠。5）生产自动化程序高，可以减轻操作者
23、的劳动强度，有利于生产管理自动化。6）生产效率高。7）从切割原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切销方式，而不像车销那样连续切割，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切割状况下，还要求有良好的红硬性。2.4加工在机械制造中的地位和作用随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。在机械产品中，单件和小批量产品占到 7080。由于这类产品的生产批量小、品种多，一般都采用通用机床加工，其自动化程度不高，难于提高生产效率和保证产品质量。
24、要实现这类产品生产的自动化成为了机械制造业中长期未能解决的难题。为解决大批大量生产的产品的高产优质问题，一般采用专用机床、组合机床、专用自动化机床以及专用自动生产线和自动化车间进行生产。但其生产周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长，生产设备使用的柔性很差。现代机械产品的一些关键零部件，往往都精密复杂，加工批量小，改型频繁，显然不能在专用机床或组合机床上加工。而借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。特别对空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法实现。为了解决单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的自动化加工，数控加7工应运而生。
25、自 1952 年美国 PARSONS 公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标立式数控铣床以来，机械制造行业发生了技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。以后成功研制了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心 MC 等。随着 CNC 技术、信息技术、网络技术以及系统工程学的发展，在 20 世纪 60 年代以后先后出现了直接数字控制系统 DNC、柔性制造系统FMS、柔性制造单元 FMC、计算机集成制造系统 CIMS 等。数控加工是机械制造中的先进加工技术。它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制
26、造行业和国民经济产生了巨大的效益。8第三章 零件的工艺性分析3.1零件图纸的分析零件(图 3.1)的主要表面的技术要求为粗糙度为 Ra1.6m,倒角均为 45的倒角，其毛坯的尺寸为 1008020。而典型零件 2 的尺寸要求也是1008020，由此毛坯的制造需要利用模锻的制造方法来制造毛坯。该零件表面由沉头孔、深孔、圆弧、凸台面和凹槽面组成，尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为 45 钢，无热处理和硬度要求，切削工艺性能良好 16-17。由于各种机械的用途和性能不同，其零件的材料、结构和技术要求也各不相同。零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、
27、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45 钢是常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。3.2零件的工艺分析本论文主要描述数控铣床加工的零件，零件的材料为 45 号钢，对于零件的工艺分析机械加工的零件为一个模锻件，故经过模锻的毛坯的拔模斜度为 5,以便于起模。零件的毛坯选用模锻件,其基本尺寸为 1008020 的长方体。对于零件的凸台圆周采用圆柱立铣刀加工即完成，而对于沉头孔则需要采用先钻在锪孔在铰孔方可，零件图纸中间的 24 的孔则需要先钻后扩孔在铰孔。由于零件图纸上的技术要求为 Ra1
28、.6m，则零件需要进行先粗加工、半精加工、精加工以达到技术要求。如图 3.1、图 3.2 所示9图 3.1 零件图 图 3.2 三维造型3.3工件的坐标系工件坐标系是编程使用的坐标系，工件坐标系的原点也是工件零点，其原则为简化编程计算，一般来说应该尽量将工件的原点设在零件图的尺寸基准或工艺基准处。故依照典型零件 2 要求来说，工件的坐标原点应该设在零件图纸的正中心的上表面，以方便来进行对刀以及程序的编程。其设定位置如图 3.3所示图 3.3 工件的坐标系10第四章 数控加工工艺分析4.1基准面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提
29、高。否则，加工工艺过程中将出现很多问题，更有可能，还会造成零件的大批报废，是生产无法正常进行。导致车间的效益降低，成本提高。4.1.1 粗基准的选择对于基准的选择主要影响不加工表面与加工表面间的相互位置精度应该遵循合理分配加工余量的原则，若工件必须首先保证重要表面的加工余量均匀，则应该选该表面为粗基准；若在没有要求保证重要表面的加工余量均匀的情况下，同时零件上的每个表面都要加工，则应该以加工余量最小的表面作为粗基准；保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定的位置精度的原则，即零件上有的表面不需加工，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗精准，以达到壁厚均匀、外形对称的等要求；
30、保证便于装夹的原则，选做粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇口及其他的缺陷，以便减少定位误差并能保证零件夹紧的可靠性；保证粗基准不得重复使用原则，粗基准一般只在第一道工序中使用，以后不应重复使用，以避免由于用精度及表面粗糙度都很差的表面多次定位而引起较大的定位误差。综上得出粗基准应选用零件的外轮廓为粗基准来加工凸台轮廓。114.1.2 精基准的选择精基准的选择应该是保证设计基准和工艺基准相重合，以遵循“基准重合” 、“基准统一” 、 “互为基准” 、 “自为基准”的四个基本原则。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，以便进行程序编写。4.2制定加工方案制定加工工艺路线的出发点,
31、应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率，还应该考虑到经济效益，加工成本降低合理。大批量生产时按照粗、精加工分开的原则划分阶段。切削加工的工序应遵循以下原则： 基准先行，即先加工基准表面，后加工功能表面。 先主后次，即先加工主要表面，后加工次要表面。 先粗后精，即先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 先面后孔，即先加工平面，后加工孔。热处理工序的应遵循以下的基本原则： 预备热处理 调质处理使得锻件的组织细致均匀，便于加工。 最终热处理 表面氮化处理以及抛光处理。4.2.1
32、方案一工序 粗铣零件的外轮廓的凸台圆周面；工序 精铣零件的外轮廓的凸台圆周面以达到精度要求；工序 钻两个 10 的深孔；工序 锪孔钻两个 12 且深度为 2 的沉头孔；工序 精镗加工对称的两个孔以达到精度要求；工序 钻孔零件图纸 24 的深孔；工序 铰刀加工零件图纸 24 的深孔以达到精度要求；工序 检验；工序 入库；4.2.2 方案二12工序 粗铣零件的外轮廓的凸台圆周面；工序 中心钻钻直径为 10、24 的中心位置；工序 钻头两个 10 的深孔；工序 锪孔钻两个 12 且深度为 2 的沉头孔；工序 钻 24 的孔，留一定的加工余量进行半精、精加工；工序 铰刀加工 24 的孔，精、半精加工以
33、达到加工要求；工序 铰刀加工 10 的孔，精、半精加工以达到加工要求；工序 铰刀加工 12 的孔，精、半精加工以达到加工要求；工序 半精、精铣零件的外轮廓的凸台圆周面以达到加工要求；工序 检验；工序 入库；4.3加工方案的比较分析对于零件的数控加工工序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。故对于加工方案的选择应该遵循着基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则以及减少换刀的次数来提高生产效率和划分加工阶段来确定加工顺序。综上所述，我认为选择加工方案二为比较优化的加工顺序。但是由于表面的质量要求以及查机械加工计算手册 6得表面质量 Ra1.60.8m 的需要分为粗铣、半精铣及精铣
34、三步铣削加工且半精铣 ap=1.52.0mm；精铣ap=0.5mm。故综上所述，将方案二进一步改善，使得零件加工的工序更加符合实际要求。方案三工序 粗铣零件的外轮廓的凸台圆周面；工序 中心钻钻直径为 10、24 的中心位置；工序 钻头两个 10 的深孔至 9.5 及 24 的孔至 9.5；工序 锪孔两个 12 至 11.5 且深度为 2 的沉头孔；工序 扩孔 24 的孔至 23.5，留一定的加工余量进行半精加工；工序 铰刀加工 24 的孔，精、半精加工以达到加工要求；工序 铰刀加工 12 的孔，精、半精加工以达到加工要求；13工序 铰刀加工 10 的孔，精、半精加工以达到加工要求；工序 半精、
35、精铣零件的外轮廓的凸台圆周面以达到加工要求；工序 检验；工序 入库；对于零件的机械加工工艺过程卡如附录一。4.4确定装夹方案和选择夹具4.4.1 装夹方式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，要求有以下两点：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。4.4.2 夹具的选择对夹具选择的基本要求：1）为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐
36、标尺寸联系。2）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。3）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。以下为常见的夹具：如图 4.1 所示、图 4.2 所示14图 4.1 机械式平口虎钳图 4.2 液压式平口虎钳综上所述，可以选择机械式平口虎钳满足加工要求。4.5刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一
37、，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。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，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀
38、具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。故综上所述，依照典型零件的图纸，则选择刀具可以为圆柱立铣刀。对于孔的加工则需要进行中心孔来确定孔的加工位置尺寸。则需要中心钻、麻花钻、铰刀的刀具来加工零件图纸上的孔。加工零件的刀具如表 4.17-9。表 4.1 本设计中的刀具选择序号刀具编号刀具名称数量加工位置刀具直径/mm151 T01 圆柱立铣刀 1 零件外轮廓 102 T02 中心钻 1 210 与 24 孔位置 103 T03硬质合金麻花钻 1210 与 24 的粗加工 9.54 T04 锪孔钻 1 212 的粗加工 11.55 T05 扩孔钻 1 24 的粗加工 23.56 T06
39、 铰刀 1210 的半精、精加工 107 T07 铰刀 1212 的半精、精加工 128 T08 铰刀 1 24 的半精、精加工 244.6切削用量的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。该零件材料切削性能较
40、好，铣削外轮廓面时，留 0.5mm 精加工余量，其次进行多次切削完成粗铣、半精铣。对于切削的三要素：切削深度 ap、每齿进给量 fz、切削速度 c。根据零件的材料以及数控机床的型号等参数来选择切削深度 ap和每齿进给量 fz，最终确定切削速度 c。从而编制机械加工工序过程卡 46-8，如附录一。对于 T01 号刀具 10mm，精加工的加工余量为 0.5mm,切削用量 ap为0.25mm 切削两次，每齿的进给速度 fz为 0.2mm/z；由进给速度 f=fznz 得，16而切削速度可查表的 c为 100m/min。对于半精加工的加工余量为 2.5mm，切削用量 ap为 1.0mm，每齿的进给速度
41、 fz为 0.5mm/z，而切削速度可查表的 c为 85m/min；粗加工的加工余量由于切除材料尺寸不均匀故只能查表得 c为70m/min 进行粗加工。对于 TO2 号刀具 10mm，只是进行孔的中心位置定位，故转速选为800r/min。对于 TO3 号刀具 9.5mm，麻花钻钻头需要进行对 10 与 24 的粗加工至 9.5mm 以便后续加工。主轴的转速为 670r/min，进给量 f 为 0.2mm/r。对于 T04 号刀具 11.5mm，平锪孔钻对 12mm 的沉头孔进行粗加工以便后续的半精加工和精加工留有加工余量。对于 T05 号刀具 23.5mm，扩孔钻对 24mm 进行加工扩孔，使
42、得由原来的 9.5mm 加工成 23.5mm，以便后续的孔的半精加工和精加工留有加工余量。对于 TO6 号刀具 10mm，铰刀对 10mm 的孔进行半精加工以完成零件的加工要求，其进给量为 0.3mm/r,主轴转速为 260r/min。对于 TO7 号刀具 12mm，铰刀对 12mm 的孔进行半精加工以完成零件的加工要求, 其进给量为 0.3mm/r,主轴转速为 280r/min。对于 TO8 号刀具 24mm，铰刀对 24mm 的孔进行半精加工以完成零件的加工要求, 其进给量为 0.4mm/r,主轴转速为 265r/min。对于零件的机械加工工序过程卡 14-17如附录二。4.7切削轨迹的确
43、定铣削平面的外轮廓时，采用立铣刀侧刃切削。刀具切入工件时应沿切削起始点的延伸线逐渐切入工件，以保证零件曲线的平滑过渡。在切离工件时，也要沿着切削终点延伸线逐渐切离工件。当用圆弧插补方式铣削外整圆时，要安排刀具从切向进入圆周铣削加工，当整圆加工完毕后，不要在切点处直接退刀，而应该让刀具沿切线方向多运动一段距离，以免取消刀补时，刀具与工件表面相碰，造成工件的报废。故经过反复验证并实践操作，对于开放区域中的进刀时切入工件的类型主要：线性、与封闭区域相同、线性相对于切削、圆弧、点、线性沿矢量、角度角度17平面、矢量平面 10。选择不同的进刀类型时，则 UG 内的“进刀”选项卡中参数的设置会不同，应根据
44、加工工件的具体形状选择合适的进刀类型，从而进行各参数的设置。由于工件的表面加工的外轮廓是开放区域，则进刀和退刀路线选择线性相对于切削的走刀轨迹如图 4.3，且由于为了避免切入切出的零件表面有部分会因为为延长切削路径而使得其过切，故对于其在 UG 加工中的“非切削移动”的对话框中的“起点/钻点”选项卡中设置重叠距离如图 4.4。图 4.3 进刀轨迹路线18图 4.4 起点/钻点重叠距离设置4.7.1 粗加工的走刀路线对于典型零件 2 的开放区域的数控加工采用铣削加工的粗加工的走刀路径如图 4.5、图 4.6、图 4.7。图 4.5 粗加工走刀路线 图 4.6 粗加工进刀路线19图 4.7 粗加工
45、三维造型4.7.2 半精加工的走刀路线对于典型零件 2 的开放区域的数控加工采用铣削加工的半精加工的走刀路径如图 4.8、图 4.9。图 4.8 半精加工的走刀的三维造型 图 4.9 半精加工的走刀路线204.7.3 精加工的切削路线对于典型零件 2 的精加工，是由于零件的表面的粗糙度为 Ra 为 1.6m。为了保证其加工要求，故在加工零件由毛坯到零件的表面时采用精铣才能达到精加工要求。其进刀/退刀路线任然是线性相对于切削，重叠距离设置为2mm。精加工路线如图 4.10、图 4.11、图 4.12、图 4.13图 4.10 精加工切削中的三维造型 图 4.11 精加工的进刀路线图 4.12 精
46、加工走刀后的三维造型 图 4.13 精加工走刀后的三维造型214.7.4 轮廓精加工的切削路线由于轮廓壁有可能残留为切削的部分故采用轮廓铣如图 4.14、图 4.15图 4.14 轮廓精加工走刀三维造型 图 4.15 轮廓精加工走刀轨迹4.7.5 孔加工对于零件的孔加工，一般孔都是先由定位中心钻进行孔表面中心定位，以方便麻花钻对孔的加工，最后再由铰刀对孔进行精加工以达到图纸上的技术要求。其孔加工如图 4.16、图 4.17、图 4.18、图 4.19、图 4.20、图 4.21 所示。图 4.16 钻中心孔 图 4.17 9.5mm 孔加工的三维造型22图 4.18 孔加工的走刀路线 图 4.
47、19 锪孔加工的三维造型图 4.20 扩孔加工的三维造型 图 4.21 孔的精加工三维造型23毕业设计总结对于大四的我即将毕业，我选择典型零件 2 的加工做为我毕业设计的内容，一方面由于大学四年的两年时间都是学过数控技术，但是都不是非常重视；另一方面是由于对于零件的数控加工是现在工厂比较常见的事情。故想在毕设时学好数控加工的基础知识，以备即将进入社会的我做好准备。对于数控加工工艺的最大特点是精确，省去大量的人力劳动，能够制出所需的任意数量的直接使用或者稍做处理即可使用的制品。在数控加工工艺中，涉及设备和原材料状况、制品设计、工艺条件等多种因素，数控是与这些因素密切相连的关键环节，数控技术的合理
48、性和可靠性，直接影响到制品的质量以及整个工艺过程的效率和效益。所以这次设计我们不仅要了解数控机床的结构和工作原理还要考虑加工工艺具体步骤、而且要结合 Pro/e、UG 等三维软件绘制图纸等诸多因素，这对我们大学四年的学习是一个总结，让我们把所学的东西综合的运用起来，同时也找到了我们学习中的不足之处通过这次毕业设计我对这大学四年所学的知识有了系统的回顾，我认真复习了当时所学的知识从画图到编程，从仿真到实际操作到完成这份设计，我查阅大量资料，反复试验学习。了解了数控的发展历程及进程，数控技术正向着高速高精高效化、柔性化、实时智能化、可视化、插补和补偿方式多样化、集成化、模块化、网络化等方向发展，并
49、在制造业起着越来越重要的作用，显示着数控技术这一行业的强大生命力及其广阔的发展空间；掌握了数控加工工艺的设计分析，了解其加工过程着重分析零件的加工路线、刀具选用、切削用量等部分；熟悉制图与编程。同时在老师的悉心指导和严格要求下，使我很好地掌握和运用专业知识，顺利完成我的毕业设计。在此，我要感谢老师的指引和教导，我会在以后的人生道路上，仍然坚持不断学习不断进取的决心，保持敢于面对困难的心态，以适应日新月异的社会。24参考文献1 石从继.数控加工工艺与编程.武汉:华中科技大学出版社,2014.2 顾京.数控加工编程及操作M.北京:高等教育出版社,2005.3 陈洪涛.数控加工工艺及编程M.北京:高等教育出版社,2003.4 熊良山,张福润.机械制造技术基础M.2 版.武汉:华中科技大学出版社,2011.5
