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1.零件加工工艺的分析
1.1零件的技术要求分析
零件的尺寸公差在0.05—0.1mm之间，且凸件薄壁厚度为8mm，区域面积较大，表面粗糙度也比较高，达到了Ra3.2um，相对难加工，加工时容易产生变形，处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。
定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。
该零件首先以一个毛坯件的一个平面为粗基准定位，将毛料的精加工定位面铣削出来，并达到规定的要求和质量，作为夹持面，再以夹持面为精基准装夹来加工零件，最后再将粗基准面加工到尺寸要求。
材料名称：
铝型材
1.2零件的结构工艺分析
零件形状如图1-1、图1-2所示，有轮廓加工、板件凸、凹件加工及打孔等。
由于典型零件需要配合的薄壁零件，形状比较简单，但是工序复杂，表面质量和精度要求高，所以从精度要求上考虑，定位和工序安排比较关键。
为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚形状和尺寸，分析采用两次定位（一次粗定位，一次精定位）装夹加工完成。
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.。
零件基本尺寸：
110×110×30。
图1-1凸件
图1-2凹件
技术要求：
1、未注公差±0.1mm;
2、未注倒角去毛刺;
3、未注表面粗糙度为Ra3.2
图1-3凸件
图1-4凹件
2.编程尺寸的确定
如图2-1所示将零件图用AUTOCAD画出，利用CAD中的相关功能计算出上图中各节点的坐标。
图2-1各节点的坐标
3.毛坯选择
3.1毛坯分析
根据零件的设计和运用领域等方面，零件形状尺寸、力学性能、批量大小以及学校现有的设备要求，选择零件的材料。
（1）材料的力学性能：
退火钢抗拉强度：
≥600（MPa）；
屈服强度：
≥355（MPa）；
延长率：
≥16%断面收缩率：
≥40%；
布氏硬度：
≤197（HB）；
（2）批量大小：
小批量生产
（3）零件形状尺寸：
由零件凸模1-3、凹模1-4图样尺寸为116mm×116mm×34mm，
3.2毛坯的选择
选择毛坯尺寸为116mm×116mm×34mm的铝型材。
4.工艺过程的设计
4.1选择定位基准
通常毛料未经任何处理时，外表有一层硬皮，硬度很高，很容易磨损刀具，在选择走刀方式时可以考虑选择逆铣，还有毛刺，装夹前应进行钳工去毛刺处理，再以面作为粗基准加工精基准定位面。
凸件：
任选116mm×34mm的面用面铣刀加工，即为定位基准。
凹件：
任选116mm×34mm的面用面铣刀加工，即为定位基准
4.2选择毛坯各表面加工方法
表面的加工顺序是先里后外，先粗后精，先面后孔的方法划分加工步骤，由于轮廓薄壁太薄，对其划分工序考虑要全面，先对受力大的部位先加工，对剩余部位粗铣后就开始精加工。
由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把刀，所以选择加工方案要综合考虑。
4.3确定加工顺序
铣削底面和侧面。
凸件：
粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓（挖槽）→编程去除槽内多余残料→铣槽内圆孔→粗铣槽内凹球槽→粗铣外轮廓→粗铣凸台→编程去除多余残料→精铣椭圆槽→精铣槽内球槽→精铣凸台→精铣夹持面。
（1）选择与之前加工完成的116mm×34mm面相邻的116mm×34mm面加工，用夹具将工件夹持稍微可以松动，目测之前加工的面与夹具底面垂直，然后用千分尺测是否垂直，读表后，用扳手轻微修改工件垂直度，直到工件垂直为止，夹紧，然后用面铣刀加工此面。
切削量不要太多（1-1.5mm）。
（2）将工件旋转90o至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到116mm×113mm×34mm。
（3）将工件旋转90o至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到113mm×113mm×34mm。
（4）然后加工113mm×113mm的面，用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（1-1.5mm）。
（5）将工件翻过来切削另一面，用G92指令和面铣刀稍微切掉一点，以此面为零点，将工件切削到113mm×113mm×32mm。
（6）精铣上平面，工件尺寸铣过之后为113mm×113mm×30mm。
（7）粗铣长半轴为X为39短半轴Y为29的椭圆槽，以及去除残料。
（8）铣直径为8的内圆孔，粗铣球半径为15的球槽。
（9）粗铣凸台，去除多余残料。
（10）精铣椭圆槽（X40，Y30），粗铣SR15的球槽，精铣凸台。
（11）将工件旋转精铣夹持面110mm×110mm×30mm。
凹件：
粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣凹槽→编程去除凹槽中多余残料→粗铣定位槽→精铣槽底面→精铣定位槽→翻面铣掉夹持面。
（1）选择与之前加工完成的116mm×34mm面相邻的116mm×34mm面加工，用夹具将工件夹持稍微可以松动，目测之前加工的面与夹具底面垂直，然后用千分尺测是否垂直，读表后，用扳手轻微修改工件垂直度，直到工件垂直为止，夹紧，然后用面铣刀加工此面。
切削量不要太多（1-1.5mm）。
（2）将工件旋转90o至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到116mm×113mm×34mm。
（3）将工件旋转90o至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到113mm×113mm×34mm。
（4）然后加工113mm×113mm的面，用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（1-1.5mm）。
（5）将工件翻过来切削另一面，用G92指令和面铣刀稍微切掉一点，以此面为零点，将工件切削到113mm×113mm×32mm。
（6）精铣上平面，工件尺寸铣过之后为113mm×113mm×30mm。
（7）粗铣长半轴为X为31短半轴Y为21的椭圆槽，以及去除残料。
以及两个定位槽。
（8）精铣椭圆槽（X32，Y22），精铣定位槽。
（9）将工件旋转精铣夹持面110mm×110mm×30mm。
4.4确定走刀路线
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），下面确定该走刀路线：
先粗、精加工椭圆的外轮廓→粗、精加工内腔及球槽→粗、精加工定位台。
5.选择机床及工艺装备
5.1选择数控机床
选加工中心FAUNC-VMC850，参数如表5-1所示。
加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对于工序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候可以减少很多辅助时间，很方便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。
因此，提高加工中心的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。
表5-1加工中心（FAUNC-VMC850）参数
工作台面尺寸
（长×宽）
405×1307（mm）
主轴锥孔/刀柄形式
24ISO40/BT40（MAS403）
工作台最大纵向行程
650mm
主配控制系统
FANUC0iMate-MC
工作台最大横向行程
450mm
换刀时间（s）
6.5s
主轴箱垂向行程
500mm
主轴转速范围
60—6000（r/min）
工作台T型槽
（槽数-宽度×间距）
5-16×60mm
快速移动速度
10000（mm/min）
主电动机功率
5.5/7.5（kw）
进给速度
5—800（mm/min）
脉冲当量（mm/脉冲）
0.001
工作台最大承载（kg）
700kg
机床外形尺寸
（长×宽×高）（mm）
2540mm×2520mm×2710mm
机床重量（ kg）
4000kg
5.2选择工艺装备
（1）夹具的选择：
根据零件的形状选择平口虎钳，参数如表5-2所示。
表5-2平口虎钳夹具参数
产品
名称
型号
钳口宽度（mm）
钳口高度（mm）
钳口最大张开度（mm）
定位键宽度（mm）
外形尺寸长×宽×高（mm）
平口
虎钳
Q12160
160
50
160
18
500×300×200
（2）刀具的选择方案
结合零件图分析，该零件有平面型和腔内的圆弧及槽特点，加工工序复杂。
为减少换刀和对刀时间，减少换刀带来的误差，提高加工效率，粗、精加工尽可能选用同一把刀具，保证良好精度要求。
根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。
具体选择的刀具将在工艺文件里表现出来。
（3）量具的选择方案
零件的几何参数的测量包括：
长度、角度、表面粗糙度及形位公差。
用来测量零件的量具有：
钢直尺：
用来测量长度的一种最常用的简单量具；
游标卡尺：
可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度；
千分尺：
这类量具较为精密。
可用来测量外圆直径、长度、厚度；
百分表：
在铣削工件时，用来测量工件是否垂直。
6.确定切削用量
6.1主轴转速的确定
主要根据允许的切削速度Vc（m/min）选取：
n=
其中Vc为切削速度；
D为工件或刀具的直径（mm）；
由于每把刀计算方式相同，现选取16mm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，如表6-1所示。
表6-1铣削时切削速度
工件材料
硬度/HBS
切削速度
/（m/min）
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
铝
70~120
100~200
200~400
从理论上讲，
的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，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，综合考虑：
取粗铣时：
=150m/min
精铣时：
=200m/min
代入公式中：
=
=2985.6r/min
=
=3980.9r/min
计算的主轴转速n要根据机床有的或接近的转速选取：
取
=2985r/min
=3981r/min
同理计算Φ8立铣刀：
取
=5970r/min
=7962r/min
同理计算Φ63盘铣刀：
取
=379r/min
=505r/min
6.2进给速度的确定
切削进给速度（F）为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
（mm/z）的关系为：
F=
ZN
每齿进给量
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，
越小，反之则越大；工件表面粗糙度值越小，
就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢刀，如表6-2所示。
表6-2刀每齿进给量
工件材料
每齿进给量
/（mm/z）
粗铣
精铣
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
铝
0.06~0.20
0.10~0.25
0.05~0.10
0.02~0.05
综合选取：
粗铣
=0.06mm/z
精铣
=0.03mm/z
铣刀齿数z=2
上面计算出：
=2985r/min
=3981r/min
将它们代入式子计算：
粗铣时：
F=0.06×2×2985=358mm/min
精铣时：
F=0.03×2×3981=239mm/min
同理即可得出：
盘铣刀进给速度：
=379r/min
=505r/min
铣刀齿数Z=3F粗=69mm/minF精=46mm/min
Φ8铣刀进给速度：
=2985r/min
=3981r/min
铣刀齿数Z=2F粗=716mm/minF精=477mm/min
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。
6.3背吃刀量的确定
背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使被吃刀量等于工件的加工余量，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，可留少量精加工余量，一般留0.2～0.5mm。
7.工艺文件
7.1工序卡片
（1）凸件的工序卡片，如表7-1、表7-2所示：
表7-1凸件的工艺卡
河南省林业学校
数控加工工艺卡
材料
生产类型
零件
名称
加工设备
铝
单件
板料
凸件
VMC850
工序号
刀具
加工内容
加工参数
刀具号
刀具名称
刀具
直径
（mm）
进给速度（mm/min）
主轴转速
（r/min）
背吃刀量
N1
备料116mm×116mm×34mm
N2
T01
盘形铣刀
Φ63
装夹，粗铣基准面A
80
400
N3
T01
盘铣刀
Φ63
粗铣定位测面
80
400
N4
T01
盘铣刀
Φ63
装夹，粗精铣基准面B
80
400
N5
T02
立铣刀
Φ8
粗铣薄壁内轮廓、内圆槽，
120
600
N6
T02
立铣刀
Φ16
去除凸台上多余材料
200
600
N7
T03
立铣刀
Φ8
精加工椭圆外轮廓、精加工定位台
120
600
N8
T04
球头铣刀
Φ8
粗、精铣内圆槽
200
1200
N9
T01
盘铣刀
Φ63
精加工夹持面
80
400
表7-2凸件的工序卡
（工厂）
数控加工工序卡片
产品名称及代号
零件名称
零件图号
材料
A4
铝
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
平口钳
加工中心
1
工步号
工步内容
程序编号
刀具号
刀具规格
加工参数
备注
主轴转速r/min
进给速度mm/min
背吃刀量/mm
1
装夹，粗铣基准面A，留1mm面余量
O0001
T01
Φ63
400
80
2
自动
2
粗铣定位测面，留0.5mm余量
O0001
T01
Φ63
400
80
2
自动
3
装夹，粗精铣基准面B到尺寸和表面质量
O0001
T01
Φ63
400
80
2
自动
4
粗铣凸件椭圆的内轮廓，并留有1mm的余量、去除残料及铣圆槽
O0003
T03
Φ8
600
120
4
自动
5
精铣椭圆内轮廓，留1mm测面余量，
O0002
T03
Φ8
600
120
4
自动
6
粗精铣内球槽
O0009
T04
Φ8
1200
200
4
自动
7
粗精铣上表面
O0006
T02
Φ16
600
120
4
自动
8
粗铣椭圆外轮廓
O0005
T03
Φ8
450
120
4
自动
9
精铣椭圆外轮廓
O0004
T03
Φ8
600
120
4
自动
10
粗铣定位槽
O0008
T03
Φ8
600
100
4
自动
11
精铣定位槽
O0007
T03
Φ8
800
150
4/10
自动
12
精加工夹持面
O0001
T01
Φ63
720
100
4
自动
（2）凹件的工序卡片，如表7-3、表7-4所示：
表7-3凹件的工艺卡
创业职业技术学校
数控加工工艺卡
材料
生产类型
零件名称
加工设备
铝
单件
板料凹件
VMC850
工序号
刀具
加工内容
加工参数
刀具号
刀具名称
刀具
直径
（mm）
进给速度（mm/min）
主轴转速
（r/min）
背吃刀量
N1
备料116mm×116mm×34mm
N2
T01
盘形铣刀
Φ63
装夹，粗铣基准面A
80
400
N3
T01
盘铣刀
Φ63
粗铣定位测面
80
400
N4
T01
盘铣刀
Φ63
装夹，粗精铣基准面B
80
400
N5
T03
立铣刀
Φ8
粗精铣椭圆外轮廓
120
600
N6
T02
立铣刀
Φ16
去除表面多余材料
200
600
N7
T03
立铣刀
Φ8
精加工定位台
120
800
N8
T01
盘铣刀
Φ63
精加工夹持面
80
400
表7-4凹件的工序卡
（工厂）
数控加工工序卡片
产品名称及代号
零件名称
零件图号
材料
A4
铝
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
平口钳
加工中心
2
工步号
工步内容
程序编号
刀具号
刀具规格
加工参数
备注
主轴转速r/min
进给速度mm/min
背吃刀量/mm
1
装夹，粗铣基准面A，留1mm面余量
O0001
T01
Φ63
400
80
2
自动
2
粗铣定位测面，留0.5mm余量
O0001
T01
Φ63
400
80
2
自动
3
装夹，粗精铣基准面B到尺寸和表面质量
O0001
T01
Φ63
400
80
2
自动
4
粗精铣上表面
O0011
O0010
T02
Φ16
600
120
4
自动
5
粗铣椭圆外轮廓
O0014
T03
Φ8
450
120
4
自动
6
精铣椭圆外轮廓
O0013
T03
Φ8
600
120
4
自动
7
粗精铣定位槽
O0012
T03
Φ8
800
100
4
自动
8
精加工夹持面
O0001
T01
Φ63
720
100
4
自动
7.2刀具卡
刀具卡表如7-5所示：
零件图号
01
刀具卡
使用设备
刀具名称
刀具编号
1
换刀方式
自动
程序编号
O0001
序号
编号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T01
盘铣刀
Φ60
1
2
T02
立铣刀
Φ16
1
3
T03
立铣刀
Φ8
1
4
T04
球铣刀
Φ8
1
表7-5刀具卡
8.编制加工程序单
凸件编程：
铣平面：
O0001；
G92G90X0Y0Z0；
M03S600；
G01X150F150；
G00Z100；
M05；
M30；
铣椭圆：
（精铣内轮廓）
O0002;
G54G90G00Z100;
X0Y0;
M03S600;
Z5;
G01Z-5F150;
G42D01X-22;
G02X-32Y0R-5;
#3=0;
N11#1=32*COS[#3];
#2=22*SIN[#3];
G01X=-[#1]Y=[#2];
#3=#3+1;
IF[#3LE360]GOTO11;
GO2X-22Y0R-5;
G40Z100;
X0Y0;
M05;
M30;
铣椭圆：
（粗铣内轮廓）
O0003;
G54G90G00Z100;
X0Y0;
M03S600;
Z5;
G01Z-5F150;
G42D01X-21;
G02X-32Y0R-5;
#3=0;
N11#1=31*COS[#3];
#2=21*SIN[#3];
G01X=-[#1]Y=[#2];
#3=#3+1;
IF[#3LE360]GOTO11;
GO2X-21Y0R-5;
G01X20;
G02X20I-20;
G01X14;
G02X14I-14;
G40G01X0Y0;
Z-10;
G01X16;
G02I-16;
G01X8;
G02I-8;
G01X0Y0;
Z-32F100;
G00Z100X0Y0;
M05;
M30;
铣椭圆：
（精铣外轮廓）
O0004;
G54G90G00Z100;
X0Y0;
M03S600;
X-65Y-25;
Z5;
G01Z-5F150;
G41D01X-40;
X-40Y0;
#3=0;
N11#1=40*COS[#3];
#2=30*SIN[#3];
G01X=-[#1]Y=[#2];
#3=#3+1;
IF[#3LE360]GOTO11;
G01X20;
G00Z100;
M05;
M30;
铣椭圆：
（粗铣外轮廓）
O0005;
G54G90G00Z100;
X0Y0;
M03S600;
X-65Y-25;
Z5;
G01Z-5F150;
G41D01X-41;
X-41Y0;
#3=0;
N11#1=41*COS[#3];
#2=31*SIN[#3];
G01X=-[#1]Y=[#2];
#3=#3+1;
IF[#3LE360]GOTO11;
G01X20;
G00Z100;
M05;
M30;
铣上表面：
→→→
O0006;
G54G90;
G00X0Y0Z100;
M03S600F150;
X-70Y61;
Z-5;
G01X61;
Y-61;
X-61;
Y61;
Y47;
X30;→→→
Y42;
X-47;
Y21.7171;
G00Z100X0Y0;
X70Y-47;
Z-5;
G01X-27.804;
Y-42;
X46;
Y-21.1911;
G00Z100X0Y0;
M05;
M30;
铣定位台；（精铣）
O0007;
G54G90G00Z100;
X0Y0;
M03S600F150;
X54Y68;
Z-5;
G01Y35;
G02X36Y35R-9;
Y45;
G02X54Y45R-9;
G01Y35;
G00Z100;
X0Y0;
X-54Y-60;
G01Y0;
G02X-54Y0I9;
G01Y10;
G00Z100;
X0Y0;
M05;
M30;
铣定位台；（粗铣）
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