湖南工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）凹槽零件的數(shù)控加工工藝及編程學(xué)院、系：專業(yè)：學(xué)生姓名：班級：學(xué)號指導(dǎo)教師姓名：最終評定成績20年月江西渝州科技學(xué)院數(shù)字化制造學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）江西渝州科技學(xué)院數(shù)字化制造學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要數(shù)控技術(shù)是目前一種新型專業(yè)，正在高速發(fā)展。數(shù)控加工程序是有著多道復(fù)雜的代碼組成，這就為我們學(xué)習(xí)帶來了不便之處。為了使我們學(xué)習(xí)更加方便，使用更加有條理，我編寫了這份凹槽零件的數(shù)控加工工藝及編程，來為本人在校幾年所學(xué)的知識做一個系統(tǒng)性的考驗。本文開篇首先介紹了數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)知識，緊接著對凹槽零件進(jìn)行圖樣分析，通過圖樣分析，確定零件的定位基準(zhǔn)、裝夾方式、表面加工方法、刀具、切削參數(shù)等等，然后制定合理的加工工藝路線，最后編制出零件的數(shù)控加工程序，并對全文做了相應(yīng)的總結(jié)。本文所有內(nèi)容均有本人根據(jù)在校所學(xué)知識以及相關(guān)文獻(xiàn)資料獨立撰寫而成，絕無抄襲。由于本人技術(shù)水平有限，文中有不足之處還望各位多多包涵并給與指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床，凹槽零件，工藝分析，數(shù)控編程

ABSTRACTCNCtechnologyisanewtypeofprofessionaldevelopmentishigh.CNCmachiningwithmulti-channelprogramiscomposedofacomplexcode,whichbringsustolearninconvenience.Toenableustolearnmoreconvenienttouseamorestructured,IwrotethispartofthetypicalmillingCNCmachiningtechnologyandprogramming,toserveseveralyearsinschoolIlearnedtodoasystematictest.

ThisarticlebeginswithfirstintroducedthebasicsofCNCtechnology,followedbypartsofatypicalmillingpatternanalysis,throughdesignanalysistodeterminethepositioningofbaseparts,clampingmethods,surfaceprocessingmethods,tools,cuttingparameters,etc.,andthenformulateareasonabletheprocessingroute,thefinalpreparationofthepartsoftheCNCmachiningprocess,anddoafulltextofthecorrespondingsummary.ThishaseverythingIlearnedinschoolbasedandrelatedliteraturewritteninindependent,noplagiarism.AsIhavelimitedtechnicallevel,thetextisinadequatealsohopeyouforgivemeandgiveguidance.Keywords:CNCmillingmachine,atypicalpart,processanalysis,NCprogramming

目錄TOC\o"1-3"\h\u312第一章緒論 1246661.1數(shù)控加工技術(shù)概述 1169001.2數(shù)控銑削加工技術(shù) 224981.3本課題的主要任務(wù) 228295第二章零件的圖樣分析 3178352.1零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 3173082.2零件的精度分析 3175712.3毛坯的材料分析 4557第三章零件的工藝分析 5133433.1加工方案的初步確定 564763.2定位基準(zhǔn)的確定 522193.3裝夾方式的選擇 5281713.4刀具的選擇 5130283.5量具的選擇 659173.6切削用量的選擇 623824第四章工藝路線的擬定 7211344.1表面加工方法的選擇 7323874.2加工順序的安排 7281674.3工序及工步的劃分 7151664.4工藝卡片 7241954.4.1工藝過程卡 7310764.4.2數(shù)控加工工序卡 827234第五章零件的三維造型設(shè)計及數(shù)控編程 990825.1零件的三維造型設(shè)計 984935.1.1軟件的選擇 914255.1.2造型設(shè)計 9303655.2數(shù)控加工程序的編制 10257975.2.1銑面程序的編制 11170455.2.2銑凹槽程序的編制 11111955.2.3鉆孔程序的編制 1413874設(shè)計總結(jié) 157171致謝 165666參考文獻(xiàn) 1713186附錄零件工程圖 18第一章緒論1.1數(shù)控加工技術(shù)概述數(shù)字控制簡稱數(shù)控（NC），是近代發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù)，是用數(shù)字化信息實現(xiàn)設(shè)備控制的一種方法，在數(shù)控加工技術(shù)方面得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)是數(shù)字程序控制設(shè)備實現(xiàn)自動工作的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造和自動化領(lǐng)域，較好的解決多品種、小批量和復(fù)雜零件加工以及生產(chǎn)過程中的自動化問題。隨著計算機(jī)、自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人以及各類機(jī)電一體化設(shè)備上。同時，社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)械要求在理論和應(yīng)用方面有迅速的發(fā)展和提高。隨著改革開放深入發(fā)展，全國特別是國有大中型企業(yè)級三資企業(yè)，在生產(chǎn)中都廣泛的應(yīng)用了數(shù)控加工技術(shù)和計算機(jī)輔助加工技術(shù)。由于市場競爭日益激烈，從而導(dǎo)致對專業(yè)人才的需求量大大提高。隨著民營經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)（廣東、浙江、山東）地區(qū)，數(shù)控人才更是供不應(yīng)求。所以數(shù)控行業(yè)有著十分廣闊的前景。要成為合格的數(shù)控編程員需具備有以下技能：（1）熟練掌握數(shù)控加工工藝知識和數(shù)控機(jī)床的操作；（2）熟練掌握機(jī)械設(shè)計和制造專業(yè)知識；（3）掌握計算機(jī)制圖cad/cam軟件。如UG、Proe、Mastercam、AUTOCAD等；（4）數(shù)量掌握手工編程和自動編程等技術(shù)。數(shù)控加工是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，以控制工件歸隊運(yùn)動，使之加工出合格零件的方法。該技術(shù)是20世紀(jì)40年代后期為適應(yīng)加工復(fù)雜外形零件而發(fā)展起來的一種自動化加工技術(shù)。1948年美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以加工，于是提出計算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。1949年，該公司在美國麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機(jī)床研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床，揭開了數(shù)控技術(shù)的序幕。一般來說，數(shù)控加工技術(shù)涉及數(shù)控機(jī)床加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)兩個方面。數(shù)控機(jī)床是數(shù)控加工的硬件基礎(chǔ)，其性能對加工效率、精度等方面有決定性的影響。高速、高效和高精度技術(shù)是機(jī)床技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。零件加工程序的編制是實現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，對于產(chǎn)品質(zhì)量的控制有著重要的作用。特別是對于復(fù)雜零件加工，其編程工作的重要性甚至高于數(shù)控機(jī)床本身。以便充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的性能，獲得更高的加工效率和質(zhì)量。當(dāng)今的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在機(jī)械加工部門占有非常重要的地位，是柔性制造系統(tǒng)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)、自動化工廠的基本構(gòu)成單位。努力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，向著更高層次的自動化、柔性化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化制造方向推進(jìn)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。1.2數(shù)控銑削加工技術(shù)數(shù)控銑削加工是以銑削為加工方式的數(shù)控機(jī)床加工，包括數(shù)控銑床、加工中心加工等。在數(shù)控機(jī)床中所占的比例比較大，在航空航天、汽車制造、一般機(jī)械制造加工和模具制造業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。數(shù)控銑削加工中心的特點如下：(1)加工精度高。在加工中心上加工，其工序高度集中，一次裝夾即可加工出零件上大部分甚至全部表面，避免了工件多次裝夾所產(chǎn)生的裝夾誤差，因此，加工表加工中心面之間能獲得較高的相互位置精度。同時，加工中心多采用半閉環(huán)，甚至全閉環(huán)的位置補(bǔ)償功能，有較高的定位精度和重復(fù)定位精度，在加工過程中產(chǎn)生的尺寸誤差能及時得到補(bǔ)償，與普通機(jī)床相比，能獲得較高的尺寸精度。(2)精度穩(wěn)定。整個加工過程由程序自動控制，不受操作者人為因素的影響。同時，沒有凸輪、靠模等硬件，省去了制造和使用中磨損等所造成的誤差，加上機(jī)床的位置補(bǔ)償功能和較高的定位精度和重復(fù)定位精度，加工出的零件尺寸一致性好。(3)效率高。一次裝夾能完成較多表面的加工，減少了多次裝夾工件所需的輔助時間。同時，減少了工件在機(jī)床與機(jī)床之間、車間與車間之間的周轉(zhuǎn)次數(shù)和運(yùn)輸工作量。(4)表面質(zhì)量好。加工中心主軸轉(zhuǎn)速加工中心和各軸進(jìn)給量均是無級調(diào)速，有的甚至具有自適應(yīng)控制功能，能隨刀具和工件材質(zhì)及刀具參數(shù)的變化，把切削參數(shù)調(diào)整到最佳數(shù)值，從而提高了各加工表面的質(zhì)量。(5)軟件適應(yīng)性大。零件每個工序的加工內(nèi)容、機(jī)床切削用量、工藝參數(shù)都可以編人程序，可以隨時修改，這給新產(chǎn)品試制，實行新的工藝流程和試驗提供了方便。1.3本課題的主要任務(wù)（1）繪制零件二維圖；（2）分析零件結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等；（3）對零件進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、刀具選擇、切削用量等等；（4）使用三維軟件完成零件實體圖的繪制；（5）借助三維軟件編寫零件的自動加工程序。

第二章零件的圖樣分析如圖2.1所示為本課題所研究的零件二維圖。零件材料為45鋼，毛坯尺寸Ф110mm×20mm單件小批量生產(chǎn)，大外圓為非加工面。試根據(jù)所學(xué)知識確定其加工方案、刀具方案、裝夾方案、切削參數(shù)等等，并運(yùn)用三維軟件對零件進(jìn)行自動編程。圖2.1零件二維圖2.1零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析從圖2.1可以看出，該零件為一圓盤零件，零件上表面上有4個凹槽，中間有一Ф20的光滑通孔。其中左右兩邊凹槽為不開口凹槽，前后兩邊的凹槽為開口槽，開口槽比不開口槽在加工時容易一些?？偟膩碚f，該零件的工序較簡單，在數(shù)控加工中屬于易加工零件。2.2零件的精度分析從圖2.1中可以看出，該零件的凹槽部分的尺寸精度要求較高，精度等級為IT10級，表面粗糙度要求最高為。2.3毛坯的材料分析該零件的毛坯材料為45鋼，45鋼硬度低，韌性強(qiáng)，具有良好的切削性能，在機(jī)械加工中是最常用的材料。45號鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，它的強(qiáng)度是61，HRC是48-55，機(jī)械上用的比較多；35號也是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，不過它的強(qiáng)度卻只有54，HRC是38-45。它們的區(qū)別可以從火花上鑒別的，含碳量低的火花，尾部下垂，色稍暗，時有槍尖尾花，花量不多，芒線較粗。45號則尾部挺直尖端流線有分叉現(xiàn)象，射力較大，花量較多。

第三章零件的工藝分析3.1加工方案的初步確定從以上分析中得知，該零件的加工部位有上下兩底面、中心通孔、凹槽等加工部位，這些部位是數(shù)控銑床常見的加工結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件的特性，初步確定在數(shù)控銑床上加工，先銑面，再銑槽，最后鉆孔，可用卡盤進(jìn)行裝夾。3.2定位基準(zhǔn)的確定基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基準(zhǔn)選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。粗基準(zhǔn)選擇：粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)，保證加工面與不加工面之間的位置要求或合理分配各加工面的余量，兩者矛盾，對該零件應(yīng)以要求與余量均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，故該零件選擇未加工的零件上下表面中的一面為粗基準(zhǔn)加工上側(cè)面。精基準(zhǔn)選擇：應(yīng)該主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，為消除基準(zhǔn)不重合誤差，應(yīng)該以設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，該零件選擇兩長側(cè)面為精基準(zhǔn)。根據(jù)以上原則，確定其粗基準(zhǔn)為圓盤外圓面及毛坯其中一底面，銑另一表面；精基準(zhǔn)為圓盤外圓面及銑過的表面，銑另一底面、槽、通孔。3.3裝夾方式的選擇經(jīng)過進(jìn)一步的分析，該零件需要進(jìn)行兩次裝夾方能將零件加工出來。第一次裝夾時銑削基面，即底面，此次裝夾采用三爪卡盤進(jìn)行裝夾；第二次裝夾時銑上表面、銑凹槽、鉆中心通孔，此次裝夾采用四爪卡盤進(jìn)行裝夾。3.4刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時選擇刀具通?？紤]機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。表3.1就是該零件加工所需要用到的所有刀具。表3.1刀具選用表刀具號刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料加工表面T01面銑刀￠150mm硬質(zhì)合金銑上下表面T02立銑刀￠8mm硬質(zhì)合金精銑凹槽T03中心鉆￠2mm硬質(zhì)合金鉆中心孔T04麻花鉆￠20mm硬質(zhì)合金鉆￠20孔3.5量具的選擇該零件的加工部位不多，其長度方向尺寸可直接選用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量，圓弧可以選用R規(guī)進(jìn)行比對，或者在三坐標(biāo)測量儀中測量。3.6切削用量的選擇對于高效率的金屬切削機(jī)床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。在確定每道工序的切削用量時，應(yīng)根據(jù)刀具的耐用度和機(jī)床說明書中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實際經(jīng)驗用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于半個工作班的工作時間。背吃刀量主要受機(jī)床剛度的限制，在機(jī)床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機(jī)床加工的余量小一些。在確定切削用量時，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進(jìn)給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。該零件的切削用量請參見工序卡片。

第四章工藝路線的擬定4.1表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇是否合理，直接影響到零件表面的質(zhì)量及加工效率，根據(jù)該零件的技術(shù)要求，確定該零件加工面的加工方法如下：零件上下表面可直接粗銑即可；凹槽部位的加工精度及表面粗糙度要求較高，需要進(jìn)行粗、精銑；孔的加工方法為先鉆中心孔，再鉆孔。4.2加工順序的安排加工順序的安排原則：先粗后精、先面后孔、基面先行。根據(jù)該以上原則，確定該零件的加工順序為：銑基面→銑上表面→粗精銑左右凹槽→粗精銑前后開口凹槽→鉆Ф20孔。4.3工序及工步的劃分工序1：制造毛坯Ф110×20mm圓盤。工序2：銑基面（其中一底面）。工序3：銑上表面、凹槽、鉆孔。工步1：銑上表面，控制總厚度10mm；工步2：粗精銑左右凹槽；工步3：粗精銑前后開口凹槽；工步4：鉆中心孔；工步5：鉆Ф20孔；工序4：去毛刺。工序5：檢驗。4.4工藝卡片4.4.1工藝過程卡單位名稱產(chǎn)品名稱凹槽工藝過程卡產(chǎn)品名稱材料45鋼毛坯尺寸Ф110×20mm序號工序名稱工序內(nèi)容車間設(shè)備工裝1下料制造毛坯Ф110×20mm圓板金工2銑銑基面（其中一底面）金工普通銑床三爪卡盤3銑銑上表面、凹槽、鉆孔金工數(shù)控銑床四爪卡盤4鉗去毛刺5檢驗編制審核第1頁共1頁4.4.2數(shù)控加工工序卡單位名稱產(chǎn)品名稱凹槽零件工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間3O0200四爪卡盤數(shù)控銑床金工工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給速度mm/min背吃刀量mm備注1銑上表面，控制總厚度10mmT016002005自動2粗精銑左右凹槽T02粗1800精2500粗150精200粗3精0.5自動3粗精銑前后開口凹槽T02粗1800精2500粗150精200粗3精0.5自動4鉆中心孔T0312001201自動5鉆Ф20孔T047501501.5自動編制審核第1頁共1頁

第五章零件的三維造型設(shè)計及數(shù)控編程5.1零件的三維造型設(shè)計5.1.1軟件的選擇隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，各種輔助加工編程軟件運(yùn)用而生，各種CAD/CAM軟件的誕生與運(yùn)用，為提高數(shù)控編程效率與解決復(fù)雜幾何形狀的數(shù)控程序編制提供了保證。目前，在制造業(yè)運(yùn)用較普遍的CAD/CAM軟件較多，常見的有UG、ProE/與Mastercam等。Mastercam是美國CNCsoftware公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件，由于它對硬件要求不高，且操作靈活、易學(xué)易用并有良好的價格性能比，因而深受廣大企業(yè)用戶和工程技術(shù)人員的歡迎。目前，在各種CAD/CAM軟件中其裝機(jī)量居世界第一。下面來運(yùn)用MastercamX3對該零件進(jìn)行三維造型設(shè)計及自動編程。5.1.2造型設(shè)計1.草圖繪制打開MastercamX3，運(yùn)用直線、矩形、圓弧等等草圖繪制工具繪制出該零件的基本曲線，如圖5.1所示。圖5.1草圖3.拉伸實體（1）草圖的平移根據(jù)零件圖的各臺階尺寸，將所繪制的草圖分別進(jìn)行平移，平移后的圖形如圖5.2所示。圖5.2（2）實體的拉伸選擇實體拉伸工具，根據(jù)零件的厚度尺寸，分別對每個草圖進(jìn)行拉伸，最后得到的造型如圖5.3所示。圖5.35.2數(shù)控加工程序的編制在繪制好實體圖后，接下來對零件進(jìn)行自動編程，首先選擇默認(rèn)的機(jī)床，如圖5.4所示。圖5.45.2.1銑面程序的編制銑面走刀路線單一，其加工程序直接采用手工編程的方法進(jìn)行編制。加工程序清單如下：O0001;(面銑刀)G00G90G54X140Y-10M03S600;G43H1Z25M08;（調(diào)用1號刀具長度補(bǔ)償，切削液開）G00Z0;（快速下刀）G01X-140F200;（銑平面）G00Z150;（抬刀）M30;（程序結(jié)束）5.2.2銑凹槽程序的編制銑凹槽時，走刀路線較多，用手工編程，工作量較大，故選用軟件進(jìn)行自動編程，即采用MastercamX3進(jìn)行編制。首先選擇菜單欄中“T刀具路徑”下的“標(biāo)準(zhǔn)挖槽”命令，系統(tǒng)提示“選取外形串連”，我們選取X向其中一個凹槽的輪廓，然后確定，將看到挖槽所對應(yīng)的對話框。在對話框中，根據(jù)提示，我們將挖槽所需要設(shè)置的刀具信息、切削參數(shù)、控制考點等相關(guān)信息進(jìn)行設(shè)置，最后生成的刀具路徑如圖5.5所示。同理，對Y向凹槽的銑削刀具軌跡路徑進(jìn)行設(shè)置，最后生成的路徑如圖5.6所示。圖5.5銑X向凹槽軌跡圖5.6銑Y向凹槽軌跡最后，對該路徑進(jìn)行后處理（程序生成），單擊如圖5.7所示的C1按鈕，對零件進(jìn)行后處理，并將程序命名為O1111，并對所看到的程序進(jìn)行相應(yīng)的修改，最后得到的程序截圖如圖5.8和圖5.9所示，程序內(nèi)容可參見NC文件。圖5.7后處理工具圖5.8銑X向凹槽程序截圖圖5.9銑Y向開口凹槽程序截圖5.2.3鉆孔程序的編制鉆孔程序較簡單，可直接用手工編程的方法進(jìn)行編制，所選刀具為中心鉆及麻花鉆，加工程序如下。O0004;T03M06;（中心鉆）G00G90G54X0Y0M03S1200;G43H3Z50M08;（調(diào)用3號刀具長度補(bǔ)償，切削液開）G98G81Z-2R2F120;（調(diào)用G81鉆孔循環(huán)）G80G00Z150;T04M06;（麻花鉆）G00G90G54X0Y0M03S750;G98G83Z-13R2F150;（調(diào)用G83鉆孔循環(huán)）G80G00Z150;（抬刀）M30;（程序結(jié)束）

設(shè)計總結(jié)本次課題貫穿本專業(yè)所學(xué)到的議論知識與實踐操作技術(shù)，從分析設(shè)計到計算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學(xué)習(xí)，自主選擇，自主完成的機(jī)會。畢業(yè)設(shè)計有實踐性，綜合性，探索性，應(yīng)用性等特點，通過對該零件的加工設(shè)計，使自己能夠運(yùn)用CAM軟件進(jìn)行實體繪制，并能夠完成銑削零件的自動編程，對刀具路徑有了更深一步的理解。這次畢業(yè)設(shè)計，給我最大的體會就是熟練操作技能來源我們對專業(yè)的熟練程度。除了對自動編程的熟練掌握之外，還需要你掌握零件工藝方面的知識，對于夾具的選擇，切削參數(shù)的設(shè)定我們必須十分清楚。在