1、- 1 -xxxx 学院 数铣加工实训工艺与编程说明书学 院： 机械电子工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 时 间： xxxxxx- 2 -课程设计任务书学院 机电学院 班级 姓名地点 工训楼 起止日期实习(设计)题目： 数铣工艺规程设计实习(设计)任务：手工编程所需完成任务如下：1零件图工艺分析。2确定装夹方案。3确定加工顺序。 4选择加工用刀具（包括刀具尺寸及材料） 。5合理选择切削用量。6拟订数控铣削加工工艺卡片。7根据加工工艺步骤编写加工程序。8完成工件的仿真加工操作。自动编程- 3 -所需完成任务如下：1零件图工艺分析。2确定装夹方案。3确定加工顺序。 4选择加工用刀具（包括刀具
2、尺寸及材料） 。5合理选择切削用量。6拟订数控铣削加工工艺卡片。7根据加工工艺步骤编写加工程序。8完成工件的仿真加工操作。指导教师评语：成绩: 签字：年 月 日姓名出勤情况10 分学习态度10 分质疑答辩1质疑答辩2质疑答辩3质疑答辩4自述10 分回答问题20 分设计资料10 分总分- 4 -前言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
3、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 UG、制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代数控技术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。并通过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。数铣工艺规程课程设计，是在学完数控加工工艺学，数控编程操作等部分专业课的基础上进行的一个环节。这是在对所学各课程的一次深入的综合性总复习，
4、也是一次理论联系实际的训练。本次课程设计是对具体零件加工工艺的设计及程序的编制，它综合考查了我们对零件的工艺分析能力和数控编程指令的理解，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。用 UG 来画出工件和夹具的零件图并标注尺寸好供分析使用；通过手工编程用规定的程序代码和格式编写零件加工程序单；用 VNUC 数控仿真软件对程序和刀具走刀路径进行模拟仿真。制作工艺时还对工艺卡片进行制作。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本。如能独立认真地完成这次设计将对能力的提高和知识的掌握及灵活的运用起到很大的促进作用。- 5 -目 录手工编程 .-
5、7 -1 数控铣削加工工艺选择与分析 .- 7 -1.1 零件的工艺性分析 - 7 -1.1.1 零件的结构工艺分析 .- 7 -1.1.2 零件的技术要求分析 .- 8 -1.2 装夹方案的确定 - 8 -1.2.1 定位基准的选择 .- 8 -1.2.2 夹具的选择 .- 9 -1.3 刀具、量具的选择与确定 .- 9 -1.3.1 刀具的选择与确定 .- 9 -1.3.2 量具的选择与确定 .- 10 -1.4 切削用量的确定 - 10 -1.4.1 主轴转速的确定 .- 10 -1.4.2 进给速度的确定 .- 11 -1.4.3 背吃刀量的确定 .- 14 -1.5 加工设备的选择
6、- 14 -1.6 进给路线的确定 - 16 -1.8 工序设计 - 18 -1.9 工艺文件的制定 - 18 -1.10 成本及工时预算 - 18 -2.1 编程原点的确定 - 19 -2.3 加工程序 - 20 -2.4 零件仿真 - 24 -自动编程 .- 24 -3 数控铣削加工工艺分析与选择 .- 24 -3.2 装夹方式与夹具的确定 - 26 -3.2.1 定位基准的选择 - 26 -3.2.2 夹具的选择 - 26 -3.3 刀具的选择与确定 - 27 -3.4 切削用量的确定 - 27 -3.5 加工设备的选择 - 28 -3.6 进给路线的确定 - 28 - 6 -3.7 加
7、工阶段的划分 - 29 -4 自动加工仿真 .- 29 -4.1 仿真轨迹 - 29 -4.2 自动生成程序 - 31 -5 课程设计小结 .- 32 -6 参考文献 .- 32 -沈阳城市学院- 7 -手工编程手工编程就是主要从分析零件图样、制定工艺方案、图形的数学处理、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序的校验等主要由人工完成的编程，对于加工性状简单、计算量不大、程序段不多的零件，采用手工编程即可，而且经济、及时。因此，对于点位加工或由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程扔广泛应用。但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定的困难，计算相当烦琐
8、，且容易出错，有时甚至无法编程，必须采用自动编程的方法。1 数控铣削加工工艺选择与分析1.1 零件的工艺性分析1.1.1 零件的结构工艺分析零件形状如图 2-1 所示，零件的基本尺寸为 150cm120cm30。零件外形规则，,零件结构简单，包含了平面、圆弧、外轮廓、方形槽、凸台、中心孔以及埋头孔。但是其工序比较复杂，表面质量和精度要求较高，所以从精度上考虑，定位和工序安排比较重要，为了保证加工精度和表面质量，按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次划分工序加工.。沈阳城市学院- 8 -1.1.2 零件的技术要求分析中间25 孔的尺寸公差在 0-0.021
9、之间，表面粗糙度要不高，可采用粗、精钻孔方案。在对方形槽进行加工时，考虑到机床的加工的精度和定位的精度较高，所以在加工时，可以采用带端刃的立铣刀，调用循环进行粗铣和精铣加工，就能够满足零件的加工精度的要求。凸台的粗糙度达到 Ra3.2mm，且内外轮廓表面粗糙度比较高，达到了 Ra1.6um,相对难加工，加工时容易产生变形，处理不好可能会导致其尺寸公差及表面粗糙度难以达到要求,因此在本设计中，可采用粗铣精铣方案，同时该零件中的上下俩面的必须保证平行度为 0.02，选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。零件的其余部分表面粗糙度为 1.6mm，未注公差为 0.1mm，未注倒角去毛刺
10、。1.2 装夹方案的确定1.2.1 定位基准的选择在数控加工中若没有统一的定位基准，则会因工件的二次装夹而造成加工轮廓的位置尺寸及尺寸误差。在零件上要选择合适的结构（如孔、凸台等）作为定位基准，必要时设置工艺结构作为定位基准，或用精加工表面作为统一基准，以减少二次装夹产生的误差。另外选沈阳城市学院- 9 -择定位基准时，尽量做到在一次安装中能够把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要铣削加工的表面或者孔作为定位基准。并且定位基准应该和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度的影响。根据定位基准的选择原则，我们在课设中选择零件的上表面的中心为基准。1.2.2 夹具的选择选择夹具选择的
11、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。1.3 刀具、量具的选择与确定1.3.1 刀具的选择与确定
12、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；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。 本设计中刀具的选择：沈阳城市学院- 10 -序号 刀具编 号 刀具规格名称 数量 加工内容 刀尖半/mm 价格/元1 T01 125 平面铣刀1 铣平毛坯面 62.5 2602 T02 40 端铣刀 1 外轮廓粗加工 20 1803 T03 10 立铣刀 1 外轮廓精加工 5 1604 T04 20 立铣刀 1 内轮
13、廓粗精加工 10 1805 T05 3 中心钻1 钻中心孔 1.5 806 T06 12 钻头刀 1 12 深 25 孔加工6 1207 T07 16 环形铣刀 1 16 深 3.5 环形孔加工 8 140编制 常志豪 审核 赵朝阳 批准 陈会芳 日期 2013.12.21.3.2 量具的选择与确定在机械制造中用以直接或间接测出被测对象量值的工具、加工中心仪器、仪表等称为计量器具。计量器具主要分为量具和量仪(仪器、仪表)两大类。其中量具是指那些能直接表示出长度单位和界限的简单计量工具。量仪是利用机械、光学、气动、电动等原理将长度放大或细分，且结构较为复杂的计量器具，一般在计量室中使用。零件的几
14、何参数的测量包括：长度、角度、表面粗糙度及形位公差。用来测量零件的量具有：1）钢直尺：用来测量长度的一种最常用的简单量具；2）游标卡尺：可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度；3）千分尺：这类量具较为精密；可用来测量外圆直径、长度、厚度；4）百分表：在铣削工件时，用来测量工件是否垂直。在本设计中，本零件属于大批量生产，一般情况下应尽量采用通用量具。加工工序中用到的量具有游标卡尺、千分尺，量内孔需要用到内径百分表。1.4 切削用量的确定切削用量主要包括主轴转速（切削速度） 、进给量（进给速度）和背吃刀量。切削用量的大小直接影响机床性能、刀具磨损、加工质量和生产效率。数控加工中选择切削用量时，就
15、是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，查阅切削用量手册并结合实践经验，正确合理地选择切削用量，使切削效率最高，加工成本最低。1.4.1 主轴转速的确定主轴转速 n 可根据切削速度和刀具直径按下式计算沈阳城市学院- 11 -= nDVc10其中 Vc-切削速度 D-工件或刀具的直径（mm）由于每把刀计算方式相同，现选取 10mm 的立铣刀为例说明其计算过程。根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。铣削时切削速度：从理论上讲从理论上讲， 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免cv生成积屑瘤的临界速
16、度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，查表可以得出：取粗铣时： =150m/min 精铣时 ： =200m/min cvcv代入公式中： = =4777.07r/min = =6369.43r/min精n104.35精n104.32计算的主轴转速 n 要根据机床有的或接近的转速选取取 =4777 r/min =6369 r/min粗 精同理计算20 立铣刀： 取 =2088.54r/min =2584.71 r/min粗n精n40 平面铣刀： 取 =1194.26r/min = 1592.35r/min粗 精125 端铣刀： 取 =382.16r/min =509.55r
17、/min粗 精3 钻头刀： 取 =2800r/min =3000.42r/min粗n精n12 钻头刀： 取 =2480.89r/min =2607.86r/min粗 精16 环形铣刀： 取 =2160.89r/min =2305.46r/min粗 精1.4.2 进给速度的确定粗加工的时候一般尽量可能的最大每齿进给速度，每齿进给速度的取值主要考虑刀具的强度，对于立铣刀而言，直径越大，刀刃越多，其刀具强度就越大，允许取的每齿进给速度也越大;在一定的每齿进给速度，切削深度，切削宽度的取值过大，将会导致切削力过大，一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具;另一方面，如果切削速度也较大，可能会超出机床额
18、定功率。通常如果切削深度必须取大值的时候，切削宽度就必须取很小的值。粗加工的时候，过高切削度主要引起温度和切削功率过大，精加工的时候过高的切削速度主要爱温度的限制。通常，铣刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允许的浓度就一定，因此极限切削线速度也一定。沈阳城市学院- 12 -切削进给速度 F 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位 mm/min。它与铣刀的转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量 fz（mm/z）的关系为:F =Z N fz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、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的强度和硬度越高，fz 越小，反之则越大；工件表面
19、粗糙度值越小，fz就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。每齿进给量 fz/（mm/z）粗铣 精铣工件材料高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀钢 0.100.15 0.100.25铸铁 0.120.20 0.150.300.020.05 0.100.15综合选取：粗铣 fz=0.06 mm/z 精铣 fz=0.03mm/z铣刀齿数 z=4上面计算出： =4777r/min =6369 r/min粗n精n将它们代入式子计算：粗铣时：F=0.0644777=716mm/min精铣时：F=0.0346369=478mm/min同理即可得出：20 平面铣刀进给速度： =208
20、8.54r/min =2584.71 r/min粗n精n铣刀齿数 Z=4F 粗= 501.25mm/min F 精 =310.17mm/min40 铣刀进给速度： 取 =1194.26r/min = 1592.35 r/min粗 精铣刀齿数 Z=4F 粗=286.62 mm/min F 精 =191.082 mm/min125 铣刀进给速度： 取 =382.16r/min =509.55r/min粗n精n铣刀齿数 Z=4F 粗=91.71mm/min F 精=61.146mm/min 3 钻头刀进给速度： 取 =2800r/min =3000.42r/min粗 精铣刀齿数 Z=4F 粗=672
21、mm/min F 精=360.05mm/min 12 钻头刀进给速度： 取 =2480.89r/min =2607.86r/min粗n精n铣刀齿数：Z=4F 粗=595.41mm/min F 精=312.844mm/min 16 环形刀进给速度： 取 =2160.89r/min =2305.86r/min粗n精n铣刀齿数：Z=4F 粗=518.61mm/min F 精=276.7mm/min 沈阳城市学院- 13 -切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。1.4.3 背吃刀量的确定背吃刀量是指平行于铣刀轴线的切削层尺寸，端铣时为切削蹭的深度，周
22、铣时为切削蹭的宽度。吃刀量对刀具的耐用度影响较小，在确定背吃刀量的时候，要根据俄机床、夹具、刀具、工件的刚度和被加工零件的精度要求来决定。如果精度要求不高，在工艺系统刚度允许和机床动力范围内，尽量加大吃刀量，提高加工效率。如果零件精度要求较高，应减少吃刀量增加走到次数。当零件表面粗糙度为 12.525 时，在周铣的加工余量小于 5mm，端铣的加工余量小于6mm 时，粗铣一次进给就可以达到要求，但在加工余量较大，工艺系统刚度和机床动力不足时，应分两次切削完成。当零件表面粗糙度为 3.212.5 时，应分粗铣和半精铣进行切削，粗铣时吃刀量按上述要求确定，粗铣后留 0.51.0 的加工余量，在半精铣
23、时切除。当零件表面粗糙度为 0.83.2 时，应分粗铣、半精铣和精铣 3 步进行。半精铣的吃刀量取 1.52.0mm；精铣时周铣侧吃刀量取 0.33mm；端铣背吃刀量取 051.0mm。为提高切削效率，端铣刀应尽量选取较大的直径，切削速度取刀具直径的 1/31/2，切削深度应大于冷硬层的厚度。课设中粗加工时背吃刀量选择的是 2mm、精加工时选择的是 0.2mm。1.5 加工设备的选择综合经济效益和产品复杂程度以及结合每月生产批量 7000 件，我们决定选用沈阳机床厂经济型立式加工中心 FAUNCVMC850E 系列，VMC850E 系列集高刚性高精度高稳定性于一体的高品质加工中心。采用了 FA
24、UNC 0i Mate MD 系统。其主要参数如下：VMC850E 单位工作台尺寸 1000500 mm允许最大荷重 500 kg工作台T 形槽尺寸 185 mm个工作台最大行程- X 轴 850 mm滑座最大行程- Y 轴 500 mm主轴最大行程 - Z 轴 540 mm最大 690 mm主轴端面至工作台面距离 最小 150 mm加工范围主轴中心到导轨基面距离 580 mm锥孔 (7:24) BT 40 主 轴转数范围 508000 r/min沈阳城市学院- 14 -1.6 进给路线的确定在确定加工的路线时，还应该遵循的原则是“基面先行，先面后孔，先粗后精” 。在对大凸台外轮廓和小凸台轮廓
25、进行加工时，由于采用的毛坯是 45#钢,切削性能好，所以应该采最大输出扭矩 35.8 N.m主轴电机功率 7.5/11 kw主轴传动方式 同步齿型带 刀柄型号 MAS403 BT40 刀 具拉钉型号 MAS403 BT40- X 轴 24(32)Y 轴 24(32)快速移动Z 轴 18（30）m/min进给速度 1-10000 mm/min进给三轴拖动电机功率 1.8/2.5/2.5 kw刀库形式 斗笠式 选刀方式 双向就近选刀 刀库容量 16 把最大刀具长度 250 mm最大刀具重量 7 kg满刀 80 mm最大刀盘直径 相邻空刀 125 mm刀库换刀时间 7 sJISB6330JB/T 8
26、771.4-1998mmX 轴 0.005/300 0.020 Y 轴 0.005/300 0.015 定位精度Z 轴 0.005/300 0.015 mmX 轴 0.003 0.012 mmY 轴 0.003 0.010 重复定位精度Z 轴 0.003 0.010 mm机床重量 5200 kg电气总容量 20 KVA机床轮廓尺寸 3150x2600x2800 mm沈阳城市学院- 15 -用顺铣的加工方法进行加工，以提高其加工的质量。同时，在刀具切入和切出时，为了避免在刀具的切入和切出处留下进刀和退刀的刀痕，所以刀具应该沿零件的切向切入和切向切出。所以，根据毛坯的特点，在加工时，选择上表面作为
27、定位基准面，首先按先后顺序粗铣零件的上表面，大、小凸台轮廓以及多余部分，然后在精铣零件的上表面，大、小凸台轮廓及多余部分，然后再分别粗铣、精铣零件的中心孔，然后分别粗铣和精铣凹槽，最后再钻埋头孔。粗加工外轮廓的走刀路线精加工外轮廓的走刀路线沈阳城市学院- 16 -凸台的走刀路线1.7 加工阶段的划分当数控铣削零件的加工要求较高时，往往不能用一道工序满足要求，而要用几步工序逐步达到所要求的质量，为保证加工质量和合理使用设备，人力，零件加工过程通常按工序不同分为粗加工，精加工，（1）粗加工阶段粗加工阶段主要任务是切除毛培上各表面多余金属，使毛培在形状和尺寸上接近成品，其目的是提高生产率。（2）精加
28、工阶段 精加工阶段是保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其主要目标是保证加工质量。所以为了保证零件的精度和减小表面粗糙度，零件各个部分的加工都采用了先粗加工然后精加工的顺序。1.8 工序设计由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本加工顺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。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序：平端面粗铣外轮廓精铣外轮廓粗铣凸台精铣凸台钻中心孔铣削方形槽钻埋头孔其详细设计见附录 1。1.9 工艺文件的制定工序过程卡片见附录 1 和工艺卡片见附录 2。沈阳城市学院- 17 -1.10
29、 成本及工时预算VMC850e 立式加工中心 1 台价格 19 万元人民币（8kw/h）功率 普通数控铣床一台价格 11 万元人民币（6kw/h）功率刀具共 1000 元中级数控铣工月薪 4000 元，人数 4 人工业用电 1 元每千瓦时加工中心每天电费 192 元 数控铣床每天电费 144 元毛坯加工时间为 15 天轮廓粗精加工时间 28 天 产品报废率 0.3%45 号钢每吨 5650 元 共需要 45 号钢 4 立方（45 号钢密度 7.98g/cm*3）购买毛坯共需要 180348 元总费用为 190000+110000+180348+40004+19228+14415=324536
30、元平均每件产品需耗费元 46.36 元平均每件工件耗费时间为 8.85 分钟加工任务完成时间为 30 天工件每件售价 90 元，907000=630000 元盈利 630000324536=305464 元2 数控加工程序的编制2.1 编程原点的确定铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：(1) 编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。(2) 编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工
31、零件的加工精度。(3) 对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。(4) Z 轴方向的零点一般设在工件表面。本设计选择25 圆的圆心处为工件编程 X、Y 轴原点坐标， Z 轴原点坐标在工件上表面。2.2 计算各节点的坐标尺寸沈阳城市学院- 18 -如图所示将零件图用 NX8.5 画出，利用 NX8.5 中的相关功能计算出上图中各节点的坐标。2.3 加工程序零件 15 的数控加工程序卡O0001T01M03S500;G54G00X150.0Y0Z20.0;选择1号刀确认工件坐标系及初始平面G01Z0F100;X-145.0; 粗铣上表面Z-2.0
32、;X-57.0Y-127.5;Z20.2;精铣上表面节点坐标值（X Y）节点坐标值（X Y）节点坐标值（X Y）节点坐标值（X Y）节点坐标值（X Y）1 50.4 ， 5.28 2 -14.9 47.2 3 -23.3 47.63 4 -39.6 -30.8 5 -32.7 -346 40.0 -34 7 -68.6 -18.4 8 -50.2 -50.2 9 -43.1 -43.1 10-58.9 -15.81118.1 7.412-0.3 19.513-16.9 16.114-22.9 6.9 15-19.5 -9.716-1.2 -21.81715.5 -18.41821.5 -9.2
33、19 58 33 20-60.0 35沈阳城市学院- 19 -G00X0Y0;M05;M00;T02M03S1000;GOOX120.0Y-30.0;G42G00X110.0Y-20.0D02;X100.0Y-25.0;G01Z-5.0F150;M98P0002;G01Z-7.5;M98P0002;G01Z-8.0;M98P0002;G40G00X0Y0;M05;M00;选择2号刀调用2号子程序进行外轮廓粗加工T03M03S4000;G00X90.0Y-20.0;G01Z-5.0F450;M98P0003;G01Z-7.5;M98P0003;G01Z-8.0;M98P0003;M05;M00;
34、选择3号刀调用3号子程序进行精加工T03M03S4000;G00X-90.0Y0;G01Z-5.0F450;M98P0004;G01Z-7.5;M98P0004;G01Z-8.0;M98P0004;G00X-90.0Y-80.0;G41G00X-75.0Y-65.0D03;G01Z-15.0;Y60.0;X75.0;Y-60.0;X-95.0;Y-70.0;X-75.0;选择 3 号刀进行凸轮廓粗精加工沈阳城市学院- 20 -Z-25.0;Y60.0;X75.0;Y-60.0;X90.0;G00Z10.0G40G00X0Y0;M05;M00;T04M03S3000;G00Z20.0;G54GO
35、OX0Y0;G01Z-6.6F400;M98P0004;G01Z-10.5;M98P0004;G01Z-11.0;M98P0004;G40G00X0Y0;M05;M00;选择4号刀调用4号子程序进行加工内轮廓T05M03S1000;G00X2.5;G01Z-15.0;M98P0005;G01Z-20.0;M98P0005;G01Z-26.0;M98P0005;G01Z20.0;M05;M00;选择5号刀调用5号子程序加工25mm 的内孔T06M03;G00G90G54X-60.0Y35.0S3000;G43H1Z50.0;G98G81Z-11.0R10.0F30;X58.0;G80;M05;M
36、00;选择6号刀，加工3的中心孔T07M03;G00G90G54X-60.0Y35.0S2000;G98G81Z-27.0R10.0F30;选择7号刀，加工12的孔沈阳城市学院- 21 -X58.0;G80;M05;M00;T08M03;G00G90G54X-60.0Y35.0S1800;G98G81Z-11.5R10.0F30;X58.0;G80M05M30;选择 8 号刀，加工16 的埋头孔O0002;G01X-17.5Y58.0;X-53.0Y28.0;X58.0Y-4.0;X-70.0Y-11.0;Y-36.0;X-55.0Y-56.0;X-42.0;X-30.0Y-40.0;X42,
37、.0;X60.0Y-34.0;X67.0Y5.0;Y28.3;X55.0Y65.0;Z5.0;X100.0Y-18.0M99;2号子程序O0003;G42G01X80.0Y-10.0D03;X50.39Y5.28;X-14.9Y47.2;G03X-23.3Y47.63R9.0;X-39.6Y30.8R51.0;X-32.7Y-34.0R9.0;G01X40.0;G03X50.39Y5.28;G01Z5.0;G40G00X0Y0;3 号子程序M99;O0004;G42G01X-0.8Y20.7D04;X18.3Y9.7;4号子程序沈阳城市学院- 22 -G02X22.7Y-6.7R12.0;G0
38、1X17.2Y-16.3;G02X0.8Y-20.7R12.0; G01X-18.3Y-9.7; G02X-22.7Y6.7R12.0;G01X-17.2Y16.3;G02X-0.8Y20.7R12.0;G01Z5.0;G99;O0005;G03X2.5Y0I-2.5J0F100;M99;5号子程序2.4 零件仿真具体仿真录像见附录 5利用 vnuc 仿真软件,我们最终仿真出来的零件图如下：自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机课自动绘制出
39、刀具中心的运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了烦琐的数值计算，可提高编程效率，解决手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。沈阳城市学院- 23 -3 数控铣削加工工艺分析与选择3.1 模型的工艺性分析由二维、三维模型可以看出，可乐瓶底模是一个较复杂的曲面与平面相结合的零件，而且曲面是由五个完全相同的部分构成的。由于无发计算曲面上各点的坐标值，很难用G代码进行手工编程，只能用CAM软件自动生成加工程序。沈阳城市学院- 24 -3.2 装夹方式
40、与夹具的确定3.2.1 定位基准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，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。综合以上分析可选圆柱毛坯的上表面为定位基准。如下图所示：3.2.2 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
41、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。结合我们的零件模型分析，我们选择三爪卡盘。沈阳城市学院- 25 -图 3-33.3 刀具的选择与确定刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精
42、度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 序号刀具编号刀具规格名称 数量 加工内容刀尖半径 /mm 备注1 T01 10 端铣刀1 轮廓粗加工 52 T02 6 端铣刀 1 轮廓半精加工 33 T03 2 球头铣刀 1 轮廓精加工 1编制 常志豪 审核 赵朝阳 批准 陈会芳 日期 2013.12.23.4 切削用量的确定合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。切削用量包括主轴的转速、背吃刀量、进给量。合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高效率为主，并考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应该在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经
43、济性、加工成本。背吃刀量。选择背吃刀量的主要依据是机床、夹具、刀具和工件的刚度。在刚度允许的情况下，尽量选择较大的背吃刀量来减少进给次数，提高生产效率。但在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应该把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。在加工铸、锻件时应该尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。主轴转速。主轴转速主要根据允许的切削速度选取。而刀具的切削速度主要根据已经选沈阳城市学院- 26 -定的背吃刀量、进给量、刀具的耐用度来、工件材料的强度和硬度以及切削加工性来选取。而切削速度与主轴转速的关系如下公式所示： wcdvn10式中: -切削刃选定点处所
44、对应的工件或刀具的最大回转直径,单位为 mmn-主轴转速，单位为 r/min-切削速度，单位为 m/mincv进给量（mm/min 或 mm/r） 。进给量的选取主要根据零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性质来选取。当零件的加工精度、表面粗糙度要求高时，进给量应该取小值。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。综合上述选取原则，该工件的切削用量选择情况如下：3.5 加工设备的选择本课设自动编程中加工设备选用的是 HS664 铣床，其具体参数功能如下：沈阳城市学院- 27 -3.6 进给路线的确定根据零件图样，确定走刀路线（即加工工时最短，又能保证质量） ，下面确
45、定该走刀路线：由于该模型是有五个相同的复杂曲面构成的，因此没有简单平面的先后之分，而只是按照外轮廓从上往下进行加工即可，同时我们选择的是顺铣，因为采用顺铣加工的零件的被加工表面质量好，而且刀具的磨损也较小。3.7 加工阶段的划分当数控铣削零件的加工要求较高时，往往不能用一道工序满足要求，而要用那个几步工序逐步达到所要求的质量，为保证加工质量和合理使用设备，人力，零件加工过程按工序不同分为粗加工，半精加工，精加工阶段：（1）粗加工阶段粗加工阶段主要任务是切除毛培上各表面打部分多余金属，使毛培在形状和尺寸上接近品，其目的是提高生产率。（2）半精加工阶段半精加工阶段 是使主要加工表面达到一定精度，留
46、下一定精加工余量，为主要表面精加工做好准备，并可完成一些次要表面加工，如扩孔，攻螺纹，铣键槽等。（3）精加工阶段 精加工阶段是保证各主要表面达到图纸规定的尺寸精度和表面粗糙度要求，其只要目标是保证加工质量。在可乐瓶底的设计加工中也是分了上述三个阶段，粗加工时留余量 8mm、半精加工余量1mm，最终精加工达到我们的要求。3.8 工艺文件的制定工序过程卡片见附录 3 和工艺卡片见附录 4。4 自动加工仿真4.1 仿真轨迹本次加工分了三个阶段、分别是粗加工、半精加工和精加工。其仿真轨迹如下所示： 沈阳城市学院- 28 -粗加工半精加工精加工沈阳城市学院- 29 -4.2 自动生成程序首先点击加工页面
47、的操作导航器 选定一个程序，单击鼠标右键 出现 图标，单击“后处理”图标，出现“后处理”对话框。在设置栏中选择“公制/部件 ”，点击“确定” ，此时会出现后处理警告对话框，继续点击 “确定” ，出现自动加工程序，如下图所示：沈阳城市学院- 30 -5 课程设计小结通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。我真切体会到理论与生产实践相结合。教材中学到许多知识在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，实际的工艺分析和数控编程中还是遇到了很多的理论与实际不同的困难。许多问题在书本上都是这样，而在实际运用中却是那样，但幸运的是通过老师和同学的帮助和多次分析修改后，最
48、终完成了加工工艺的分析和编程，并且加工出了相应的产品。在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调整、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对我自己和我所学的专业更加充满了信心。经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。另外，我外还学会了利用 UG 、VNUC 软件辅助对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床输入加工等许多技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中通过自己不断的学习，尤其是自主学习和实践以及实验，我克服了许多的难题，这种成就感使我感到十分的喜悦和兴奋。经过两个多星期的努力，我的课程设计终于完成，两周的时间对我来说有着很大的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。6 参考文献1 杨江河，现代
