盖板的加工工艺与编程毕业设计文档格式.doc
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数控技术
指导单位或教研室：
数控教研室
指导教师：
职称：
工程师
2011年12月8日
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
12月8日
至
12月15日
分析零件图纸
完成
12月15日至
12月22日
绘制三视图
12月22日至
12月29日
计算零件图中各节点坐标
12月29日至
1月6日
确定装夹方案、编写加工工艺
至
1月13日
制定走刀路线、选择刀具
至
1月20日
编写加工程序
1月22日
将word文档上交指导老师检查审核
1月27日
修改打印，上交指导老师
教师对进度计划实施情况总评
签名
年月日
【摘要】
从20世纪中叶数控技术创立以来，它给机械制造业带来了革命性的变化。
现代数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，现代的CAD/CAM、FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。
数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段，是国家的战略技术。
基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业，21世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。
本论文主要阐述了典型零件的全部制造过程。
它包括零件图分析，毛坯的选择，切削刀具的选择，工件夹具的确定，切削参数选择，加工工艺的分析，刀具路径的确定，数控加工工序卡的制定，加工程序的编制等。
关键词：
数控；
数控编程；
数控系统;
CAD/CAM;
FMS;
CIMS.
;
Abstract：
Fromthemid-twentiethcenturynumericalcontroltechnologywasfounded,itgivesmachinerymanufacturingindustryhasbroughttherevolutionarychange.Modernnumericalcontroltechnologyhasbecomemanufacturingautomation,flexibilityandintegratedproductionbasedtechnique,modernCAD/CAM,FMSandCIMS,agilemanufacturingandintelligentmanufacturingetc.,arebasedonnumericalcontroltechnologyandabove.Numericalcontroltechnologyistoimproveproductquality,improvelaborproductivitynecessarymaterialmeans,isanationalstrategictechnology.Basedonitsrelevantindustryistoreflectourcountry'
scomprehensivepowerlevelsofimportantfundamentalindustry,machinerymanufacturingindustrycompetitioninthe21stcentury,itsessenceisthenumericalcontroltechnologycompetition.
Thispapermainlyexpoundsthetypicalpartsofallmanufacturingprocess.Itincludespartsdiagramanalysis,blankchoice,cuttingtoolandworkpiecefixturetodeterminethechoice,cuttingparametersselection,manufactureprocessanalysis,thedeterminationofthetoolpath,ncmachiningprocesscardtheformulation,processingprocedureformulationetc.
Throughthegraduationdesign,reachedthemasterCNCprogrammingtechnologypurpose.
Keywords:
mechanicalprocessing;
CNCmilling;
CNCProgramming;
目录
前言 7
第一章数控技术发展 8
1.1数控技术的概念 8
1.2CAD软件介绍 8
1.3数控机床编程的主要内容 9
第二章加工工艺的确定 10
2.1工艺分析 10
2.1.1分析零件图样 10
2.1.3零件加工过程的描述 13
2.2毛坯及夹具的确定 13
2.2.1常见毛坯的种类 13
2.2.2毛坯的选择 13
2.3工艺分析 14
2.3.1加工方案的确定 14
2.3.2常见的装夹方式 14
2.3.3装夹方案的确定 14
2.4刀的选择 15
2.4.1刀具材料选择的基本要求 15
2.4.2刀具材料分析：
15
2.4.3刀具及切削参数的确定 16
第三章工艺路线 18
3.1切削参数的选择 18
3.1.1切削用量的选择原则 18
3.1.2切削用量的确定 18
3.2工艺卡片 19
3.2.1确定加工工艺 19
3.2.2进给路线的确定 20
第四章参考程序的编制 22
4.1工件坐标系的建立 22
4.2基点坐标计算（略） 22
4.3参考程序 22
结束语 27
谢辞 28
参考文献 29
前言
数控技术（NumericalControl，简称NC）是近代迅速发展起来的一门自动控制技术，它是工厂自动化的实用化基础技术，是综合计算机、自动检测、及高精密机械等高技术的产物，对国民经济主导工业的发展具有举足轻重的推动作用。
数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业渗透形成的机电一体化产品，计算机对传统机械制造产业的渗透，完全改变了制造业。
NC技术从发明到现在，已有近50年的历史。
近年来，机械产品更新换代的速度不断加快，而且朝着大型、成套复杂、精密、高效、高运行参数等方向发展，从而对机械制造工艺提出了更高的要求。
以优质、低耗、洁净、灵活为特征的先进数控加工工艺在发达国家得到发展和普遍应用，也受到国内有关人士的高度重视。
数控编程是指将零件的加工顺序，工件与刀具相对运动轨迹的尺寸数据，工艺参数（主轴运动、进给速度、进给量等）以及辅助操作（换刀、冷却液开关、工件夹紧松开）等加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序单的过程。
数控编程方法有两种，即手工编程和自动编程。
手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、确定加工路线和工艺参数至编写数控程序加工单均由人工来完成。
它一般对几何形状不太复杂，所需的加工程序不长，计算比较简单的零件比较合适。
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，其余工作都由计算机辅助完成。
采用自动编程时，是通过CAD/CAM软件系统对图形进行数学处理、编写程序、检验程序等处理工作，通过某些CAD/CAM软件以作图的方法做出三维造型，输入刀具的几何形状，设置刀具参数，定义刀具相对于工作的运动方式，生成走刀轨迹，动态仿真显示加工过程。
它解决了许多手工编程无法解决的复杂零件的编程难题，编程工作效率高。
所有这些都是通过和计算机的一系列“对话”，告诉计算机必要的信息，让其生成加工程序，而且所有过程都可在计算机显示屏上直观、形象的表示出来，使得工件在上机床加工前编程人员可预知会可能发生的问题。
本设计由CAXA软件辅助绘图，采集各加工节点，工艺及程序的编制都是由手工编制。
第一章数控技术发展
1.1数控技术的概念
数控技术，简称“数控”。
英文：
NumericalControl（NC）。
是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。
它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；
19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；
1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。
1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。
1.2CAD软件介绍
CAD（ComputerAidedDesign）诞生于60年代，是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划，由于当时硬件设施的昂贵，只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统。
70年代，小型计算机费用下降，美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统。
80年代，由于PC机的应用，CAD得以迅速发展，出现了专门从事CAD系统开发的公司。
当时VersaCAD是专业的CAD制作公司，所开发的CAD软件功能强大，但由于其价格昂贵，故不能普遍应用。
而当时的Autodesk公司是一个仅有员工数人的小公司，其开发的CAD系统虽然功能有限，但因其可免费拷贝，故在社会得以广泛应用。
同时，由于该系统的开放性，该CAD软件升级迅速。
设计者很早就开始使用计算机进行计算。
有人认为IvanSutherland在1963年在麻省理工学院开发的Sketchpad是一个转折点。
SKETCHPAD的突出特性是它允许设计者用图形方式和计算机交互：
设计可以用一枝光笔在阴极射线管屏幕上绘制到计算机里。
实际上，这就是图形化用户界面的原型，而这种界面是现代CAD不可或缺的特性。
CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。
随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。
CAD的实现技术从那个时候起经过了许多演变。
这个领域刚开始的时候主要被用于产生和手绘的图纸相仿的图纸。
计算机技术的发展使得计算机在设计活动中得到更有技巧的应用。
如今，CAD已经不仅仅用于绘图和显示，它开始进入设计者的专业知识中更“智能”的部分。
随着电脑科技的日益发展，性能的提升和更便宜的价格，许多公司已采用立体的绘图设计。
得于电脑性能的限制，绘图软件只能停留在平面设计，欠缺真实感，而立体绘图则冲破了这一限制，令设计蓝图更实体化。
1.3数控机床编程的主要内容
分析零件图样、确定加工工艺过程、进行数学处理、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、输入程序以及工件试切。
数控机床的步骤：
1）分析零件图样和工艺处理
根据图样对零件的几何形状尺寸，技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。
同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点，切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。
2）数学处理
编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图纸的要求，制定加工路线，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。
对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。
3）编写零件程序清单
加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的指定代码及程序段格式，编写零件程序清单。
4）程序输入
5）程序校验与首件试切
第二章加工工艺的确定
2.1工艺分析
2.1.1分析零件图样
图1-1
如图1-1该零件包括凸台的外型轮廓、凸台内廓加工、薄壁的加工、孔的加工等。
内薄壁和外薄壁的加工要求较高，厚度为3mm，为了避免由于加工过程中切削力过大而引起变形，所有不能一次进给到最后尺寸，这样不仅能保证尺寸误差，还能保证精度误差并且可以避免出现过切现象等，故采用粗铣→精铣的加工方式。
1）薄壁厚度为3mm；
2）其他粗糙度为Ra3.2
零件的技术要求：
1、加工材料：
7050铝合金；
2、未注底角R1，厚度公差：
；
3、其他公差按HB5800-1999。
2.1.2制作出零件的三维模型并截图
CAD/CAM技术即是计算机辅助设计与计算机辅助制造（ComputerAidedDesignandComputerAidedManufacturing）技术。
它是一项利用计算机技术作为主要手段，通过生成和运用各种数字信息和图形信息，帮助人们完成产品设计与制造的技术。
CAD技术主要指使用计算机和信息技术来辅助完成产品的全部设计过程（指从接受产品的功能定义到设计完成产品的材料信息、结构形状和技术要求等，并最终以图形信息的形式表达出来的过程）。
一般认为CAD系统应包括如下功能：
草图设计、零件设计、工程分析、装配设计、产品数据交换等。
CAM有广义和狭义两种解释，广义的CAM技术包括利用计算机进行生产的规划，管理和控制产品制造的全过程；
狭义的CAM技术通常是指计算机辅助编制数控加工程序，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、NC代码生成以及数控机床数控装置的软件接口等。
CAD/CAM技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业化水平的重要标志之一。
CAD/CAM技术应用的实际结果是：
提高了产品设计质量，缩短了产品制造周期，由此产生了显著的社会经济效益。
目前，CAD/CAM技术广泛应用于机械、汽车、航空航天、电子、建筑工程、轻工等领域。
利用CAXA制造工程师绘制此图的三维模型，截图如下：
2.1.3零件加工过程的描述
本零件采用虎钳装夹，数控加工中心进行铣削加工。
本零件装夹后对刀，确定加工坐标系，用Φ20铣刀先对凸台外轮廓进行加工，通过粗精加工完成。
然后用Φ10铣刀进行凸台内轮廓加工，同样采用粗铣→精铣加工完成。
第二步是薄壁的加工，用Φ10铣刀对薄壁粗铣→精铣加工，以防止加工过程中的变形。
第三步是键槽加工，由于键槽无高的尺寸要求，所以用Φ10铣刀一次加工完成。
第四步是孔加工，采用Φ10铣刀分粗精铣加工完成。
最后手动去除多余的材料。
第五步是背面轮廓的加工，采用Φ20R3铣刀，分粗铣→精铣加工完成。
2.2毛坯及夹具的确定
2.2.1常见毛坯的种类
数控加工中常见的毛坯主要有：
轧制件、铸件、锻件、焊接件、冲压件、粉末冶金和塑料压制件等，其材料则根据零件的作用与性能不同而各不相同。
2.2.2毛坯的选择
合理的选择毛坯不仅影响到毛坯的本身的制造工艺和时间及费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。
因此，选择毛坯时应从毛坯制造和机械加工两方面综合考虑以求得到最佳效果。
毛坯的选择主要包括：
1）毛坯种类的选择毛坯的种类有很多，每种毛坯又有许多不同的制造方法；
2）毛坯形状与尺寸的确定；
3）选择毛坯时应考虑的因素
主要包括：
a）零件的材料及力学性能要求
b）零件的结构形状与尺寸
c）现有的工艺设备。
在本设计中，该零件的规格为240×
140×
37mm，材料为7050铝合金，则可选一规格比240×
37mm略大的毛坯，再经大盘刀修正至符合240×
37mm规格的六方。
2.3工艺分析
2.3.1加工方案的确定
根据零件的要求，工件凸台内廓、外廓采用平底立铣刀、粗铣→精铣完成；
薄壁用立铣刀粗铣→精铣完成；
键槽用立铣刀一次加工完成，孔采用立铣刀粗铣→精铣的加工方法完成；
背面轮廓用立铣刀、粗铣→精铣完成。
2.3.2常见的装夹方式
常见的装夹方式有：
通用夹具装夹（如虎钳）、通用可调整夹具装夹（如平台加压板）、使用组合夹具装夹、使用成组夹具装夹等。
2.3.3装夹方案的确定
数控加工的特点使得对夹具有两个基本要求：
一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对一致；
二是要协调零件与机床坐标系之间的尺寸关系。
数控机床夹具的选择和设计应尽可能的选用通用夹具或组合夹具，在成批生产时才考虑专用夹具，夹具设计要求结构简单，尽可能利用通用元件拼装的可调组合夹具，尽量减少零件的装夹次数，力争做到一次装夹尽可能完成更多的或全部的加工内容，而且要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以缩短辅助时间充分发挥数控机床的功能。
夹具的安装要准确可靠，具备足够的强度和刚度以减少其变形对工件加工精度的影响。
夹具应不妨碍工件各部位的加工、刀具更换及重要部位的测量等。
在本设计中，由于所要加工材料的规格为240×
37，可直接用虎钳加垫铁进行装夹，上表面加工时工件露出钳口在22cm左右。
正面加工完成后，手动去除表面余量，然后卸下工件，在加工反面时，先需要找正工件的平行度，再进行加工；
背面加工时由于外表面不需要加工，所以工件露出钳口5mm-10mm即可。
（注:
使用虎钳装夹前应调整虎钳固定钳口，保证其在与机床相应坐标方向的平行度。
装夹时注意调节垫铁高度，以保证能夹紧且在进行切削加工时刀具不会与虎钳钳口相撞。
）
2.4刀的选择
2.4.1刀具材料选择的基本要求
在金属切削过程中，刀具切削部分承受着较大的压力、较高的温度和剧烈的摩擦，有时还要受到强烈的冲击，因此刀具的材料必须具备下列性能：
1）高的硬度其切削部分的硬度必须大于工件材料的硬度；
2）高的耐磨性刀具应具备较高的耐磨性，以抵抗工件对刀具的磨损；
3）足够的强度与韧性为了防止刀具的崩刃与碎裂，要求切削部分的材料必须具有足够的强度与韧性；
4）高的耐热性刀具耐热性越好，材料允许的切削速度就越高。
选用刀具主要应考虑如下几方面：
5）一次连续加工的表面应尽可能多；
6）在切削加工中，刀具不能与工件轮廓发生干涉；
7）有利于提高加工效率和加工表面的质量；
8）有合理的刀具强度和寿命。
另外刀具应具有严格的、标准的规格，尽量避免选用一些直线度、同轴度不好或者刃口有缺陷的劣质刀具，以提高加工效率与质量。
本设计中，由于零件材料是7075，其硬度相对较低，塑性与韧性较好，可选硬质合金刀。
1）碳素工具钢碳素工具钢含碳量为0.65%~1.35%的优质钢。
这种材料受热至200°
C~300°
C时，硬度和耐磨性就下降，因此，多用于制造底速、手用工具，所以，我们不选用。
2）合金工具钢合金工具钢热处理后的硬度为HRC65，于碳素工具钢相近，耐热性、耐磨性略高，切削速度和刀具寿命远不如高速钢，故其用途受到很大限制，一般只用于制造受用丝锥、手用绞刀等，因此，我们也不去选用。
3）高速工具钢（简称高速钢）高速钢是一种钨（W）、铬（Cr）、钼（MO）、钒（V）等合金元素较多的工具钢，其红硬性比碳素工具钢和合金工具钢显著提高（550°
C~650°
C），切削速度比碳素工具钢高2~3倍。
高速钢是一种具有较高的强度、韧性、耐磨性和红硬性的刀具材料，应用范围较广，常用与制造各种复杂刀具，如成型刀具、钻头、绞刀、螺纹刀具等，因此，它可以作为我们本次设计的部分用刀的材料。
4）硬质合金硬质合金是钨（W）和钛（Ti）的碳化合物粉末加钴（CO）作为黏合剂，高压成型后再高温烧结而成的粉末冶金制品。
硬质合金的硬度很高，常温硬度达到HRC74~HRC81，耐磨性好，红硬性好，在850°
C~1000°
C保持良好的切削性能，因此，可以采用比高速钢高几倍甚至几十倍的切削速度，并能切削高速钢无法切削的难加工材料。
其缺点是韧性较差，怕冲击，韧口磨的不如高速钢刀锋，因此可采用较高的切削速度，加工效率有显著提高。
根据加工的材料不同，硬质合金又分为K类（相当于YG类）、P类（相当于YT类）、M类（相当于YW类）。
（1）K类硬质合金这类硬质合金成红色，WC和CO组成，其韧性和耐磨性能和导热性好，适合加工脆性材料（如铸铁、有色金属和非金属材料）。
（2）P类硬质合金P类硬质合金为蓝色，有WC、Ti和CO组成。
由于合金中加入了碳化钛（TiC），其耐磨性比K类高，但抗弯强度、磨削性能和导热系数有所下降，脆性大，不耐冲击，故这类合金不用来加工脆性材料。
只适用于一般钢材。
（3）M类硬质合金这类硬质合金为蓝色，在其组织中加入了碳化钽（TAc）或碳化铌（NbC）稀有难容金属碳化物。
其高温硬度、强度、耐磨性、粘结温度和抗氧化性、韧性都有提高，具有较好的综合性能，主要用于切削难加工材料，如铸钢、合金铸钢、耐高温合金等。
由上述分析结合本次设计所选的工件
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