1、 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ）论文题目：端盖类零件的建模与仿真加工2016 年 4 月 8 日摘 要数控技术及数控机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。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式都带来了革命性的变化。本次毕业设计是端盖零件基于 MacterCAM 的的建模与编程加工，该零件的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切
2、削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，才能达到零件的技术要求。文中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，设计中先用 AutoCAD 完成零件的平面视图，再用 MasterCAM 软件完成零件的三维造型及加工路径设计，最后再用 MasterCAM 实现零件的加工仿真。关键词:数控加工，尺寸，加工工序ABSTRACTNumerical control technology and CNC machine tools in todays machine-building industry an important position and great benefits, sho
3、ws its strategic role in the modernization of national industries, and has become a traditional machinery manufacturing industry transformation and automation, flexibility and integration of important means of production and logo. The wide application of numerical control technology and CNC machine
4、tools, machinery manufacturing industry structure, product categories and grades, as well as changes in production are revolutionized.The graduation is the end cover parts based on MacterCAM model and the programming process, the part accuracy of size, shape and location accuracy requirements are ve
5、ry high, so when scheduling process, you need to separate the main surface rough and finish machining operations. Gradually reduce allowances, cutting forces and the role of internal stress and deformation of the amendment process in order to achieve the technical requirements of the parts. CNC mach
6、ining is introduced in this paper features, machining technology and NC programming procedure design using AutoCAD to complete part of the plane in the view, then use the MasterCAM software design of three dimensional modeling and path parts, and finally with MasterCAM parts machining simulation.Key
7、words: CNC machining, dimensions, processing目 录摘 要 绪 论 1第 1 章 零件的造型 41.1 新建文件 .41.2 绘制中间层外轮廓 .41.3 构建中间层实体 .41.4 绘制下层图形 .51.5 绘制下层实体 .71.6 绘制上层图形 .91.7 绘制上层实体 .11第 2 章 零件的工艺分析 .182.1 几何要素分析 .182.2 精度分析 .182.3 毛坯 182.4 基准的选择 182.4.1 粗基准的选择 .192.4.2 精基准的选择 .192.5 工艺方案的拟订 20第 3 章 数控加工过程及注意事项 .223.1 零件加
8、工前的准备工作 .223.1.1 零件几何模型的构建 223.2 机床加工注意事项 .233.3 工件加工过程 .233.3.1 工件装夹 233.3.2 工件对刀 243.3.3 工件加工 24第 4 章 基于 MasterCAM 软件的编程加工 .254.1 设定工件毛坯 254.2 工件的加工路径 25总 结 40致 谢 41参考文献 .42附录 43绪 论随着科技的发展和计算机技术的普及，制造业中的数控技术的应用也越来越广泛。数控技术具有自身的显著特点，受到广泛应用的同时也正在发生深刻的变革，对制造业的现代化生产起到十分关键的作用。虽然我国数控技术发展较快，在一些先进领域取得了长足的进
9、步，但数控技术在我国发展的时间较短，我国的数控技术水平与国际先进水平相比还存在一定的差距，在发展中还存在着一定的问题。所以我国的数控技术人才一方面要具有数控基础理论知识,另一方面还要具有解决实际问题的能力。为此我们更应了解数控技术和其有关的知识，且更应注重实际应用能力的培养。1.1、数控技术的发展历程与重要性 数控技术的历史是从 1952 年开始的，美国研制出了第一台试验性的数控系统，标志着数控技术的产生数控系统从产生到现在经历了四个主要的发展阶段，分别是研究开发阶段、推广应用阶段、系统化阶段、高性能集成化阶段。经过这四个阶段的发展，数控技术逐渐走向成熟，并向新的发展阶段迈进。 数控技术的广泛
10、使用为制造业提供了全新的生产制造模式，数控技术是利用数字信息对机械和工作的活动进行控制的一项技术。现代的数控技术包括传统的机械制造、计算机和网络通信等技术，具有高效率、高精度和柔性自动化等显著特点。数控技术是国家工业现代化的关键技术，与国家的战略地位紧密相连，体现一个国家的综合国力，所以数控技术往往成为衡量一个国家工业现代化程度的标志。 1.2、我国数控技术的发展现状 数控技术在我国发展的时间较短，从上个世纪五十年代末开始发展至今，基本掌握了现代化的数控技术，建立了一批具有我国自身特色的数控研发和生产的基地，培育了大批专业的数控人才，数控技术产业初具规模。特别是近几年，我国加大了对数控技术的研
11、发力度，在诸多方面取得突破性进展，如可以供应集成化和网络化的制造装备；五轴联动技术逐步成熟；进入了世界高速、高精度、精密数控机床的生产国的行列等等，并且拥有自主知识产权。 虽然我国数控技术发展较快，在一些先进领域取得了长足的进步，但同时我们也应该看到，我国的数控技术水平与国际先进水平相比还存在一定的差距，在发展中还存在着一定的问题。首先，我国数控技术的基础薄弱，对于许多先进的数控信息化技术主要依赖于对国外技术的引进，自主研发和创新能力较弱，缺乏生产高精度、高效率的数控机床的能力，大多采取进口，信息化的应用程度和水平偏低；其次是数控产品的稳定性和可靠性较低，还不是很成熟，与国外的数控系统的平均无
12、故障时间相比相差很远；最后，国内的数控技术缺乏创新能力，虽然拥有众多的数控机床的生产企业，但许多企业的规模有限，信息化技术的应用程度低，缺乏技术创新的能力，生产出来的产品缺乏市场竞争力。1.3、数控技术的发展趋势在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，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、智能化起着举足轻重的作用。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，
13、而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，其技术范围覆盖很多领域：机械制造技术；信息处理、加工、传输技术；自动控制技术；伺服驱动技术；传感器技术；软件技术等。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。高速、高精度化智能化、开放式、网络化环保化采用五轴联动加工和复合快速力 重视新技术标准、规范的建立。1.4、主要课程机械制图、公差配合与技术测量基础、金属材料与热处理、机械设计基础、工程力
14、学、液压与气动技术、机床夹具、金属切削原理与刀具、机械制造工艺学、电工电子基础及操作技能、钳工技能培训数控车床加工技术、数控铣床加工中心加工技术、电火花加工技术、AutoCAD、PRO/E 三维造型与设计、UG 三维设计与数控编程、Mastercam 三维设计与数控编程、数控机床结构与维护。1.5、Mastercam 简介Mastercam 是美国 CNC Software Inc.公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身。它具有方便直观的几何造型。 Mastercam 提供了设计零件外
15、形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam9.0 以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的 CAD/CAM 系统。Mastercam 不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使 Mastercam 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的 CAD/CAM 软件。同时 M
16、astercam 对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC 铣床、CNC 车床或 CNC 线切割等加工操作中，都能获得最佳效果 Mastercam 软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与 NC 加工，从 80 年代末起，我国就引进了这一款著名的 CAD/CAM 软件，为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献第 1 章 零件的造型1.1 新建文件单击 Main Menu(主菜单) File（文件）New（新建）选项，完成构图参数的初始化。1.2 绘制中间层外轮廓设定构图平面为 TOP(俯视图)，构图视角为 TOP。图层 1 为当前图层。单击主菜单中的 Z，输入-5
17、，单击 Main Menu(主菜单) Create （绘图）Arc( 圆形) Circ pt+rad（圆心和半径）在 Enter the radius 框内输入 63,再选择 Origin(坐标原点)为圆心画圆，再单击 MainMenuCreate Line Poler 选圆心为起点再依次输入角度和长度，分别画出 20、70 、110、160、-20 、-70、-110 、-160长 63mm 的线段，如图 1-1。然后单击 ModifyBreakAt inters 分别选择外圆和经过圆心的 8 条线段，最后单击快捷菜单中的删除键 ，删去多余的线条，如图 1-2 。1-1 1-21.3 构建中
18、间层实体设置构图视角为 Isometric（等轴测视） ，构图平面为 TOP(俯视图)。图层2 为当前图层。单击 Main Menu(主菜单) Solids（实体）Extrude（挤压实体）Chain （串联）,单击图 1-2 上的一点，完成外轮廓的串联。单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向下（单击Reverse it 改变挤压方向） ，再单击 Done（执行）选项，弹出如图 1-3 所示的挤压实体对话框。选中 Extred by specified distance 复选框，在 Distance（挤压距离）输入框内输入 24，然后单击 OK，在绘图区
19、显示构建的矩形实体，如图 1-4 所示。1-3 1-41.4 绘制下层图形设定图层：设定图层 3 为当前图层，设定图层 2 为不可见。设定构图平面、构图视角、构图深度：设定构图平面为俯视图，构图视角为俯视图，构图深度为-5。单击 MainMenuCreateArcCirc pt+rad 画出圆心在坐标原点的半径分别是 15 和 20 的圆，再画出圆心距坐标原点 47.5mm 半径为 5 和 15 的两个圆，单击 MainMenuCreateLineHorizontal 画出与 R15 的圆相切的直线，单击快捷按钮 ，删去多余的线条。构图深度为-10。单击 MainMenuCreateArcCi
20、rc pt+rad 画出圆心在坐标原点的半径是15 的圆，如图 1-5 所示。1-5构图深度为-5。单击 Main Menu CreateRectangle 1point（1 点法）在 One point 框内输入矩形参数，画出上边距圆心 52mm 长 38 宽 10 和长 50 宽 14 的两个矩形，用同样的方法再画出下边距圆心 52mm 长 60 宽 15 的矩形。单击 Main Menu XformMirrorChain 选刚才所画的三个矩形后再点DoneX axis，在弹出的对话框中选 CopyOK 完成对三个矩形的镜像。设定构图平面为前视图，构图视角为前视图。单击MainMenu C
21、reateLine Horizontal 绘制由 R20 的圆心起长为 20mm 水平向右的线段，再单击 MainMenuCreateLineVertical 绘制由 R20 的圆心起长为5mm 向下的垂线段，单击 MainMenuCreateLine Horizontal 绘制由垂线段下端起长为 15mm 水平向右的线段，单击 MainMenuCreateArcEndpoints选择两水平条线的右端点，再选择生成的向左上角凹陷的圆弧为要保留的，如图 1-6，建好的上层图如图 1-7 所示。1-6 1-71.5 绘制下层实体设定图层：设定图层 4 为当前图层，设定图层 2 为可见。设定构图平面
22、为俯视图，构图视角为等轴侧视。单击 Main Menu Solids Extrude Chain,单击图 1-8 上的一点，完成图形的的串联。再串连与他相对称的一半图形后单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向上（单击 Reverse One 改变一个挤压方向或 Revers 改变挤压方向） ，再单击 Done（执行）选项，弹出如图1-10 所示的挤压实体对话框。选中 Extend by specified distance 复选框，在Distance（挤压距离）输入框内输入 5，然后单击 OK，在绘图区显示构建的实体。用同样的方法再构建出如图 1-9 所
23、示图形的实体。1-8 1-91-10 1-11单击 Main Menu SolidsExtrudeChain,选两个 10小圆，完成图形的的串联，单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向下，再单击 Done 选项，弹出与图 1-10 相同的挤压实体对话框。选择 Cut Body 和 Extend through all 两个复选框后单击 OK，选择中间层实体，在绘图区显示挖出的的孔。然后用同样的方法朝上挖出两个 10的孔。再选中最外侧两个矩形向下挖去两边多余的材料，此时将图 1-10 对话框中的深度改为6。单击 Main Menu SolidsRevolv
24、edChain，单击图 1-6 中的一点，完成图形的串选，单击 Done 后选择图形中的垂线，弹出如图 1-12 对话框，选中Cut Body 复选框，然后单击 OK，选择中间层实体，在绘图区挖出所需的实体。单击 Main Menu SolidsFillet，将 Edges 置为 Y 其余置为 N，选择最小矩形内的竖棱，单击 Done，弹出如图 1-11 所示的对话框，把 Radius 内的值改为 3.0，单击 OK，完成对实体的倒角，做好的实体如图 1-13 所示。1-121-131.6 绘制上层图形设定图层：设定图层 5 为当前图层，设定图层 2、图层 3 和图层 4 为不可见。设定构图平
25、面、构图视角、构图深度：设定构图平面为俯视图，构图视角为俯视图，构图深度为-29。单击 MainMenuCreateNext menuElipse，弹出如图 1-14 所示的椭圆参数对话框，在“X Axis Radius”输入 25，在“Y Axis Radius”输入 40，单击OK 后选择坐标原点为椭圆中心点，画出所需的椭圆。1-14单击 MainMenuCreateArcCirc pt+rad 画出圆心距坐标原点 47.5mm 直径为 15 的两个圆。单击 MainMenuCreateArcPolar Center pt 选坐标原点为圆弧圆心，再依次输入圆弧半径 49，起始角度 55终止
26、角度 125，画所需的圆弧。用同样的方法再画出起止角度相同半径为 56 的圆弧。单击 MainMenuCreateArcEndpoints 选则两圆弧的右端点，在生成的圆弧中选择朝左凹陷的圆弧。同样的方法再选择两圆弧的左端点，生成朝右凹陷的圆弧，如图 1-15 所示。单击 Main Menu XformMirror Chain 选择上述的四段圆弧后再点 DoneX axis，在弹出的对话框中选 CopyOK 完成对四段圆弧的镜像。如图 1-16 所示。1-15 1-16单击 MainMenuCreateLineHorizontal 绘制贯穿外轮廓距 X 轴 18mm的两条水平线段，再单击 Ma
27、inMenuCreateLineVertical，绘制贯穿外轮廓距 Y 轴 35mm 的两条垂线段和距 Y 轴 58mm 的两条垂线段。单击快捷按钮 ，删去多余的线条。生成所需图形，如图 1-17。1-17单击 Main Menu CreateRectangle 1point（1 点法）在 One point 框内输入图 1-18 的属性，在 Y 轴右侧画出所需的矩形，同理在 One point 框内输入图 1-19 的属性，在 Y 轴左侧画出所需的矩形。1-18 1-19设定图层 1 为不可见。单击 MainMenuCreateLineEndpoint s 将图形中的所有开口封闭。如图 1-
28、20 所示。1-201.7 绘制上层实体设定图层：设定图层 6 为当前图层，设定图层 5 为可见。图层 1、2、3、4均不可见。设定构图平面为俯视图，构图视角为等轴侧视。单击 Main Menu Solids Extrude Chain,单击图 1-20 中椭圆上的一点，完成椭圆的串联，单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向下，再单击 Done（执行）选项，弹出与图 1-22 相同的挤压实体对话框。选中 Extred by specified distance 复选框，在 Distance（挤压距离）输入框内输入 11，然后单击 OK，在绘图区显示构建的
29、椭圆实体。如图 1-21所示。1-211-22单击 Main Menu Solids Extrude Chain,单击图 1-19 中四段圆弧组成的圆弧台上的一点，完成圆弧台的串联，用同样的方法再串联与它对称的圆弧台，单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向下，再单击 Done（执行）选项，弹出与图 1-22 相同的挤压实体对话框。选中 Extred by specified distance 复选框，在 Distance（挤压距离）输入框内输入6，然后单击 OK，在绘图区显示构建的圆弧台实体。如图 1-23 所示。1-23设定图层 5 为可见。单击 Ma
30、in Menu Solids Extrude Chain,单击图 1-20 中最外侧矩形上的一点，完成圆弧台的串联，用同样的方法再串联与它对称的圆弧，单击Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向上，再单击 Done 选项，弹出与图 1-25 相同的挤压实体对话框。此时选中 Cut Body 和 Extred by specified distance 两个复选框，在 Distance（挤压距离）输入框内输入 11，然后单击 OK，再单击中间层实体，在绘图区显示切出来的实体。如图 1-24 所示。1-241-25单击 Main Menu Solids Extrud
31、eChain,单击图 1-20 中 T 形线框上的一点后再单击 End here，完成 T 形线框的串联，用同样的方法再串联与它对称的T 形线框，单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向上，再单击 Done（执行）选项，弹出与图 1-24 相同的挤压实体对话框。此时选中 Cut Body 和 Extred by specified distance 两个复选框，在Distance（挤压距离）输入框内输入 8，然后单击 OK，再单击中间层实体，在绘图区显示切出来的实体。如图 1-26 所示。1-26单击 Main Menu Solids Extrude Ch
32、ain,单击图 1-20 中两边圆形上的一点，完成圆形的串联，用同样的方法再串联与它对称的圆形，单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向上，再单击Done（执行）选项，弹出与图 1-24 相同的挤压实体对话框。此时选中 Cut Body 和 Extred by specified distance 两个复选框，在 Distance（挤压距离）输入框内输入 18，然后单击 OK，再单击中间层实体，在绘图区显示切出来的实体。如图 1-27 所示。1-27单击 Main Menu SolidsFillet，将 Edges 置为 Y 其余置为 N，选择椭圆顶面与侧
33、面的交线，单击 Done，弹出如图 1-11 所示的对话框，把 Radius 内的值改为 3.0，单击 OK，完成对椭圆凸台的倒角，做好的实体如图 1-28 所示。1-28设定图层 4 为可见单击 Main Menu SolidsBooleanAdd，选择图层 2，4，6 中的所有实体，再单击 Done，完成对实体的布尔求和。设定图层 3 为可见。单击 Main Menu SolidsExtrudeChain,单击 30圆上的一点，完成圆的的串联，单击 Done（执行）选项，显示构建挤压实体的挤压方向，选择正确的挤压方向，向下，再单击 Done（执行）选项，弹出与图 1-25 相同的挤压实体对
34、话框。此时选中 Cut Body 和 Extend through all 两个复选框，然后单击OK，选择布尔求和后的实体，在绘图区显示挖出的 30通孔。如图 1-29 所示。1-29单击 Main Menu SolidsChamferDistance ，选择椭圆顶面与 30通孔的交线，单击 Done，弹出如图 1-30 所示的对话框，将弹出的 Chamfer Parameters 对话框中的 Distance 数值改为 3.0，单击 OK，完成对椭圆凸台的倒角，做好的实体如图 1-31 所示。1-301-31第 2 章零件的工艺分析2.1 几何要素分析从零件的结构上看，该零件为近似底面为正方
35、形的长方体，厚度为40mm。四条竖直棱被加工成圆弧面，其圆心在正方形的中心；半径为 63mm的各段圆弧夹角为 40。其中包括：上层高为 11mm，短半轴 25mm，长半轴40mm 的椭圆凸台和高为 6mm 夹角为 70的圆弧凸台；大径为 15mm 小径为10mm 的柱形沉孔和深度为 11mm 的 T 形槽。下层高为 5mm 的耳板和高为5mm 凹形凸台 。以及整体上位于零件中间的 30通孔和通孔上直径为 50mm部分球面。2.2 精度分析本零件中的表面粗糙度精度要求是：10mm 的通孔表面粗糙度为Ra6.3um；30mm 的通孔表面粗糙度为 Ra1.6um；SR25mm 的球面粗糙度为Ra6.
36、3um，深度为 5mm 的凹形槽壁的表面粗糙度为 Ra3.2um，其下层底面的表面粗糙度为 Ra3.2um；其他表面粗糙度均为 Ra12.5um。另外 30mm 的通孔尺寸公差为 IT7 级，凹形槽外侧台阶面相对于 30mm 通孔的轴心线的垂直度公差为 0.05。2.3 毛坯工件的材料选用常见的 HT200。HT200 的抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、端盖、车床床身等承受压力及振动部件。HT200 的工作条件：（1）承受较大应力的零件（弯曲应力0.49MPa（大于 10t 在磨损下工作的大型铸件压力1.47MPa） （3）要求一定的气密性或耐弱腐
37、蚀性介质。2.4 基准的选择机械加工过程中,定位基准的选择合理与否决定零件质量的好坏,对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。2.4.1 粗基准的选择选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则： 选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面，如
38、床身的导轨面，车床主轴箱的主轴孔，都是各自的重要表面。因此，加工床身和主轴箱时，应以导轨面或主轴孔为粗基准。选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证要求，使外形对称等。选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 以便工件定位可靠、夹紧方便。粗基准在同一尺寸方
39、向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。2.4.2 精基准的选择基准重合原则:即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作，减少夹具设计、制造工作量和成本，缩短生产准备周期；由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。例如加工轴类零件时，采用两中心孔定位加工各外圆表面，就符合基准统一原则。箱体零件采用一面两孔定位，齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准，均
40、属于基准统一原则。2.5 工艺方案的拟订（1）选择加工方法 因工件只生产一个，所以整体采用机加工的方法。工件外轮廓表面粗糙度仅为 Ra12.5um，故只采用粗加工即可，下底面和凹形槽表面的粗糙度为 Ra3.2um，故需采用粗精结合加工，直径为 10mm 的两个通孔有公差要求，所以这两个通孔要和直径为 30mm 的通孔在同一道工序中加工。10通孔表面粗糙度为 Ra6.3um，为了防止钻偏和达到精度要求，即采用钻中心孔- 钻孔 -扩孔 -镗孔方案。 30通孔表面粗糙度为 Ra1.6um，精度达 IT7 级，可采用钻中心孔- 钻孔- 扩孔 -粗铰- 精铰孔方案。（2）确定加工顺序 按照先面后孔，先粗
41、后精的原则确定。加工顺序为粗，精铣平面轮廓外形。具体顺序见工序卡片。（3）确定装夹方案和选择夹具 该零件形状较简单，四个侧面较光整，加工面与不加工面之间的位置精度要求不太高，故采用通用台虎钳，让两个侧面分别与下层底面和上层顶面结合来定位，用虎钳钳口从侧面加紧。（4）选择刀具 所需刀具有立铣刀，中心钻，麻花钻，球头铣刀。其规格根据加工尺寸选择。加工过程应选择合适的刀具，以免影响加工效率，也应减少接刀痕，应综合考虑。具体所选择刀具见刀具卡片。（5）选择切削用量 查表确定切削速度和进给量，然后计算出机床主轴转速和机床进给速度。具体切削参数详见下表: 刀具号 刀具规格/mm主轴转速 r/min进给速度
42、mm/min背吃刀量/mm备注T01 20 立铣刀 1400 240 2 硬质合金T02 6 立铣刀 3200 640 1.5 硬质合金T03 50 面铣刀 400 180 2 硬质合金T04 5 球头铣刀 5000 1000 硬质合金T05 3 中心钻 2600 338 高速钢T06 8 钻头 1000 200 高速钢T07 9.8 钻头 800 160 高速钢T08 25 钻头 320 100 高速钢T09 29.7 钻头 270 80 高速钢T10 29.9 铰刀 270 80 高速钢T11 30 铰刀 260 70 高速钢T12 10 镗刀 780 140 高速钢第 3 章 数控加工过
43、程及注意事项3.1 零件加工前的准备工作3.1.1 零件几何模型的构建分析零件加工图，通过 Mastercam 软件，将零件的几何图形绘制在计算机屏幕上，同时通过一定的数据结构自动存储图形数据文件。这些数据文件是计算刀位轨迹的依据。所以在设计阶段力求图形设计数据准确，这是加工的基础数据，直接影响编程结果的准确性，是保证零件精度的原始阶段，零件模型如图 3-1。图 3-13.2 机床加工注意事项通过在机房用 XK713 机床进行对工件加工，从简单的电源开关到工件加工结束应遵守机床操作规则。（l）每次开机前要检查一下铣床后面润滑油泵中的润滑油是否充裕，空气压缩机是否打开，切削液所用的机械油是否足够
44、等。（2）开机时，首先打开总电源，然后按下 CNC 电源中的开启按钮，把急停按钮顺时针旋转，等铣床检测完所有功能后（下操作面板上的一排红色指示灯熄掉） ，按下机床按钮，使铣床复位，处于待命状态。(3）在手动操作时，必须时刻注意，在进行 X、Y 方向移动前，必须使 Z轴处于抬刀位置。移动过程中，不能只看 CRT 屏幕中坐标位置的变化，而要观察刀具的移动，等刀具移动到位后，再看 CRT 屏幕进行微调。 (4)在编程过程中，对于初学者来说，尽量少用 G00 指令，特别在 X, Y, Z三轴联动中，更应注意。在走空刀时，应把 Z 轴的移动与 X、Y 轴的移动分开进行，即多抬刀、少斜插。有时由于斜插时，
45、刀具会碰到工件而发生刀具的破坏。(5) 在使用电脑进行串口通信时，要做到：先开铣床、后开电脑；先关电脑、后关铣床。 避免铣床在开关的过程中，由于电流的瞬间变化而冲击电脑。(6)在利用 DNC(电脑与铣床之间相互进行程序的输送）功能时，要注意铣床的内存容量，一般从电脑向铣床传输的程序总字节数应小于 23kB。如果程序比较长，则必须采用由电脑边传输边加工的方法，但程序段号，不得超过N9999。如果程序段超过 1 万个，可以借助 MasterCAM 中的程序编辑功能，把程序段号取消。铣床出现报警时，要根据报警号查找原因，及时解除报警，不可关机了事，否则开机后仍处于报警状态。3.3 工件加工过程3.3
46、.1 工件装夹用夹具装夹，通过夹具的定位元件使工件相对于刀具及机床获得正确位置的方法。这种方法使工件定位迅速方便，定位精度较高，广泛用于工件加工。3.3.2 工件对刀对对刀建立工件坐标系是实现数控加工前的必须操作。不同的对刀方法所获得的数据资料,都是用于确定工件坐标系的原点。它是用来定义数控加工中刀具轨迹的基本点,同时也是编程人员根据零件工艺要求在编制加工程序时所依据的编程原点。3.3.3 工件加工通过对机床刀具的走刀路径进行观察，认真关注，防止出现错误及根据刀具的实际尺寸和位置，将刀具半径补偿值和刀具长度补偿值输入到与程序对应的存储位置等。第 4 章 基于 MasterCAM 软件的编程加工
