型腔加工工艺Word格式文档下载.docx
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2.3确定加工顺序-----------------------------
2.4刀具选择--------------------------------
2.5切削用量选择-----------------------------
（三）主要操作步骤及加工程序
3.1确定编程原点
3.2按工序编制各部分加工程序
（四）小结------
（一）绪论
1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用
随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化。
因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高自动化的要求。
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在机械产品中，单件与小批量产品占到70%~80%,这类产品一般都采用通用机床加工,当产品改变时机床与工艺装备均需作相应的变换与调整,而且通用机床的自动化程度不高,基本上由人工操作,难以保证生产效率与产品质量。
特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线或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。
由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密监测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度、与高自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械加工中常规技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量、特别是复杂型面零件的加工。
应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。
目前应用数控技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造，并取得了巨大的经济效益。
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。
1.2数控加工的工作原理
数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件——机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件。
所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。
数控编程及其发展
数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。
在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；
然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上，最后输人到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。
因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。
数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。
（1）手工编程。
手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。
对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。
但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。
此时必须用自动编程的方法编制程序。
（2）自动编程。
自动编程有两种：
APT软件编程和CAM软件编程。
APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。
在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。
编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送人计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。
CAM软件是将加工零件以图形形式输人计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输人数控机床进行加工。
自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。
1.3数控实际加工中需要注意的问题
1、开机前应对数控车床进行全面细致的检查，包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，确认无误后方可操作。
2、数控车床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
3、程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点及语法是否正确。
4、正确测量和计算工件坐标系，并对所得结果进行检查。
5、输入工件坐标系，并对坐标、坐标值、正负号、小数点进行认真核对。
6、未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无超程现象。
7、试切时快速倍率开关必须打到较低挡位。
8、试切进刀时，在刀具运行至工件30~50㎜处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。
9、试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。
10、程序修改后，要对修改部分仔细核对。
11、必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。
12、操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。
13、紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。
1.4数控加工工艺内容
数控加工工艺主要包括以下几方面：
1.选择在数控机床上进行加工的零件，并确定加工的工序内容。
2.分析被加工零件的加工部位形状，明确加工内容与加工要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定零件数控加工的工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与普通加工工序的衔接等。
3.设计数控加工工序。
如工步的划分、零件的定位和夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。
4.数控加工中运行轨迹各节点的计算。
5.调整数控加工工序的程序。
如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿等。
6.合理分配数控加工中的容差。
7.处理数控机床上的部分工艺指令。
1.5数控加工零件工艺设计
数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程与操作及自动编程技术等内容。
若条件允许，还可以增加数控电加工技术和数控机床的安装、调试与验收等设计内容。
一、数控技术毕业设计必须遵循的一般原则
（1）结合本校数控毕业设计基地建设的具体情况，合理安排毕业设计内容。
也可以采用与校外的实践教学基地（企业）合作的方式共同制定并完成相关设计课题。
（2）必须保障人身和设备的安全。
在编程操作前应熟悉数控机床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。
数控加工时精力应高度集中，出现问题应立即切断机床电源，并向指导教师报告。
（3）兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量。
（4）注重培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。
环启动键，对零件图形进行仿真加工，并通过图形判断程序编制是否正确。
二、数控加工工艺设计的基本内容：
（1）零件图的工艺性分析。
（2）加工方法的选择。
（3）工序的划分。
（4）定位与夹紧方式的选择。
（5）加工顺序的安排。
（6）确定走刀路线和工步顺序。
（7）切削用量的选择。
（8）对刀点和换刀点的确定。
（9）数控加工刀具的选择。
（10）工件在数控机床上的装夹与夹具的选择。
三、数控加工程序编制主要的几个方面的工作：
（1）加工工艺分析。
（2）数值计算。
（3）编写零件加工程序单。
（4）制作控制介质。
（5）程序校验与首件试切。
四、数控机床操作技能的主要内容：
（1）数控车削加工编程与操作。
（2）数控铣削加工编程与操作。
（3）数控加工中心的编程与操作。
（4）数控电火花加工。
（5）数控线切割加工。
（6）数控机床安装、调试与验收。
1.6二维图的绘制
二维图的绘制我们可以通过AutoCAD2004来绘制。
首先，打开AutoCAD2004新建一个文档，通过对零件所做的工艺分析，使自己脑子里形成零件的三维模型，进而跟据所给的尺寸绘制主视图。
然后绘图零件的侧视图和俯视图，零件图每一边都是对称图，所以剖视图采用局部剖便可，其优点在于既保留了零件图形内部的形状，又保留了外部形状。
由于单凭零件的主、俯、侧视图还无法完全表达清零件的形状，所以必须再绘制零件的后视图，这样方便标注和方便读者读图。
最后对所绘制的二维图进行标注和标注说明等等，图形如图1.1所示。
（7）根据加工工序步骤编写加工程序。
（8）完成工件的加工。
图1.1
1.6三维图的绘制
绘制三维图可以用到MasterCAM\UG\CAXA，由于本设计只要用MasterCAM加工，所以直接用MasterCAM绘制三维图就减少了软件转换的麻烦，而且此零件的造型比较简单，曲面少，MasterCAM可以满足要求，所以选用MasterCAM。
绘制后的效果如下图2.1
图2.1
二、工艺分析与选择
2.1零件图工艺分析。
该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、加工等。
根据加工方法选择原则周边的平行度为、、表面粗造度要求较高，可采用钻→粗镗→精镗方案，四个孔R10孔处没有尺寸公差要求，可按自由尺寸公差IT11~IT12处理，表面粗造度要求不高，可采用钻
13mm孔→锪孔
22mm的方案；
平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。
在本图中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm，可采用粗铣→精铣方案。
选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度的要求。
图3.1装夹方式
1--开口垫圈2–压紧螺母3—带螺纹圆柱销4—削边销
5—辅助压紧螺母6—垫圈7—工件8—垫块
2.2确定装夹方案。
由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。
根据零件的结构特点，加工上表面、方形120X120及其平面和孔系时，可选用平口虎钳夹紧；
铣削外轮廓时，应采用一面两孔定位方式，即以底面、4x
10定孔位。
选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。
2.3确定加工顺序。
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，即粗加工定位基准面（底面）→粗、精加工上表面→R210外圆弧及其平面→孔系加工→内轮廓铣削。
2.4刀具选择。
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，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，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。
对一些主体型面和变斜角轮廓形的加工，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，但加工曲面较低和平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采环形刀。
本设计中刀具的选择如表4.1所示。
表4.1刀具卡片
序号
刀具号
类型
加工表面
刀具直径
备注
1
T01
平底刀
外行铣削
18
2
中间凸台面铣
3
中间六边圆弧加工
4
T02
球刀
中间圆球
6
5
导圆角等高精加工
T03
通孔挖槽加工
2.5切削用量选择。
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、切削功率、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；
半精加工和精加工时，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好，铣削平面、方形120X120及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm加工精余量，其余一次走刀完成粗铣。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸铁（190~260HB）时的切削速度为45~90m/min，取vc=70m/min，然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡片中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
确定进给速度时，根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
背吃刀量的选择应根据加工余量确定。
粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。
在中等功率的机床上，背吃刀量可达8~10mm。
半精加工时，背吃刀量取为0.5~2mm。
精加工时，背吃刀量取为0.2~0.4mm。
2.6拟订数控铣削加工工序卡片。
把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编人表1.3所示的数控加工工序卡片中，以指导编程和加工操作。
表1.3数控加工工序卡片
三、主要操作步骤及加工程序
铣床上编程坐标原点的位置是任意的，它是编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的，为了编程方便，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工件上某一点为编程坐标原点，具体选择应注意如下几点：
（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）编程坐标原点尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。
（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点上。
（4）z轴方向的零点一般设在工作表面。
本设计选择方形120X120的中心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。
1、外行铣削
绘制一圆为ø
105mm加工辅助线，以便去除大部分多余材料，减少加工的时间。
加工参数：
安全高度-绝对坐标20mm;
参考高度-绝对坐标10mm；
进给下刀位置5mm;
工件表面，0.0mm;
深度，-6mm;
Z轴分层铣深：
最大粗切深度为2mm，不精修，不提刀；
平面多次铣削：
粗铣次数2,间距15,不精修，不提刀校刀长位置，刀尖刀具在转角处走圆角，不走圆角；
切削方式，双向；
补正形式，电脑；
补正方向，左；
校刀长位置，刀尖；
刀具走圆弧在转角处，全走圆角；
曲线打断成线段误差值，0.025mm；
3D曲线最大深度变化量，0.05mm；
外形铣削类型，2D。
2、中间凸台面铣
面铣是指刀具按照指定的平面进行加工；
面铣是为了使平面达到精度要求。
进给下刀位置2mm;
深度，一刀直接切去0.5mm加工到工件表面；
校刀长位置，刀
尖刀具在转角处走圆角，不走圆角；
切削方式，双向。
3、中间六边圆弧加工
挖中间的槽，加工路线选取槽的边界线为加工路径。
加工参数设置:
进给下刀位置5mm；
加工深度-5；
分层铣深，最大切削深度0.5,不提刀；
切削方式，平行环切。
参数设定完毕。
4、中间圆球
加工深度-6；
5、导圆角等高精加工
加工曲面/实体，预留量0；
干涉曲面/实体，选取中间孔，因为如果不选，加工时会连同中间的孔一起加工这样就有可能会撞刀；
整体误差0.025，Z轴最大进给量0.1mm；
切削深度-绝对坐标最高位-2mm,最低位置-4mm。
6、四个通孔加工
参数设置:
加工深度-20mm.Z轴分层加工设定，最大切削深度1mm；
切削方式，平行环切；
四小结
经过几周的设计和操作，成功地完成了数控铣削零件的编程与加工，加工的零件各部分尺寸精度和表面质量均达到零件图样的技术要求。
整个设计工艺方案选择合理，程序编制正确，加工过程中严格按照操作规程，没有出现撞刀或运动干涉的现象。
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。
经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的特点和数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；
经过设计加工工艺方案，进一步了解了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等有了进一步的认识。
另外我学会了利用自动编程软件MasterCAM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传输加工等技术和方法。
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，但在设计过程中自己通过不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。
通过本设计的实践，真切体会到理论必须和生产实践相结合。
教材中所学到的许多内容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，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调试、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，我对自己和我的专业更加充满信心。
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