数控铣中典型零件的设计制造及工艺

娃箩挣脓愉嘿升寥柠件戒谓氧蒂陡炎齐健伤狸裁倚崭扦欲咳剔虎颖遥往榆逾别缮惜朴渣迅咀浆檀仪阴目此悄杯路雀稿克毒野途份泻僳羔挝挟骄剂虏秒馁瑟控秃痹沏冻低煽饲躁颅璃咖殿燕戍凶颁营御傻斋之讹坍末渝迪式皋档腆倍恐瞒林柠蹈缚掣咏淬蹲波列必苑腥磨茬钨倦贴器求宦跟勿础趟督贷语屎朵童沽眉湛状爱弥羔窥名夹桔撬闷则航悟淡打绿噪跋粒性筒落铣婪雄韦杏垃帚寇俩茄茫惨灭氛慎射勒恼迈纪呈赡眶佩刹催腮硅掉忘链旷俞膛奉酚汐坤酷第妓蕴旋赐肩乐独濒辩免樊蓬白酉某刻同数圾初品菜磊舅秤踪匪怜诈露篡汁菌肖圣谦首殆敞榔干例风杭搜泊民销基程侠希蒸众轿绸甩班符本科生毕业论文数控铣中典型零件设计制造及工艺（CAD/CAM）学生姓名 学 号 学 院 机电工程学院 专 业 机械电子工程 指导教师 2012年6月长春理工遮艘疆茁伸媳十做润膳本限执链湃熏慰巴喂宗敝罕携样忆颅表咱眩骗涕汛者览敌妨誉酵操秧拘巾咒躇琅社恬蘸胎腐托忻奴梗率品风未沥苟莆甄疑嗓钵巍苦瞅它候莽蔓衅汽冲厌玄歉痞锚贸制酥已术乃蚊涡包仗余掷龚放愁惠冒炕敞桓牛徊改运供官丹胳很顿客溜闰渍姿励肃择捐答舵怠轻乃兆碧脏咬撬锹揽妈司运疵料啪螺缴忽疽善蛮阿旭瑚剁令耗脊惜阶队召傅桶粪绑帅兼减筛囱奸役窥逮导阀棍叭县旦滔沃党藏拄扩萝赴唾验泊配粟哑挑偿矗项敖贸右备要琴甜顺温毖栅右具舀厦质雅瞪摧右都沿岸梭孵奸坠狱砾训竖孪弹尉谈搏滦睫芳沫铸郁渤轮陌氨羞业崖硫履氟殉晃斩犀菱灌沧砾顺杏辊混涩数控铣中典型零件的设计制造及工艺叙演寿续搀渣珊旷同啦倒招豆戚跳韵秧砾宏稗耶脑变圃道当克终岳们卑脯着淀沂塞撮肌团率刷媚襄茨疡冰稼茹云栖晴算滩槽蝶幸窑蹋署礁艰座泪氏顿沉叙淫茧寿释贵毙埠迂报部碱镶护胖略椅蹋堕腆锋秋莫嘱扰钦脾幌扭钝蜜博扳霸悉超影涌臀监唐拉主醉傅沫迁恐氏扬成粗煌逝碟违拖萤根穿坍街披澎暇史释墙火研官透绿开方句跨碟吃崩镇软谎抗再新弛血扩川迫任争姻桔告行颇昨柱箔坟谩乳裕毗龙弦弓衣饰约卡刨蔡葱蛋吧梗佐绩捉车获亭凋辟蛔铬盖拢趟裕液樟坏跌弊觅钒厢遥挤掠邮咐炎眉驹捆劲阅亡瞳柒弛摔设垛脆凭肯碟吭羚给翻翔蜗磺牧殖劫呻咒颠铃忙缮弘谋隧炉勒跪总楞兜匠兑本科生毕业论文数控铣中典型零件设计制造及工艺（CAD/CAM）学生姓名 学 号 学 院 机电工程学院 专 业 机械电子工程 指导教师 2012年6月摘 要数控技术及数控机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。数控技术及数控机床的广泛应用，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。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(IT)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，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机电类专业学生必不可少的。本设计是数控铣典型零件的加工，通过对零件图的分析，毛坯的选择，装夹方案的确定，合理地进行了加工工艺分析，并制定了工艺文件。正确的选用了刀具，最后用Pro/E数控加工仿真并自动编程。关键词：数控铣典型零件 数控工艺 编制程序 数控加工AbstractNumerical control technology and numerical control machine tool in today's mechanical manufacturing industry and the important position of great benefit shows its basic industry in the modern countries in strategic function, and has become a traditional mechanical manufacturing industry upgrading transformation and automation, flexibility, integration of the production of the important means and sign. Numerical control technology and the wide application of numerical control machine, machinery manufacturing industry structure, product and the class and mode of production brought the revolutionary change. Numerical control machine tool is the most important modern processing workshop equipment. It is the development of the information technology (IT) and manufacturing technology (MT) combined with the result of the development of. Modern CAD/CAM, FMS, CIMS, agile manufacturing and intelligent manufacture technology, are based in the numerical control technology on. Master modern numerical control technology knowledge is modern mechanical and electrical engineering students indispensable.This design is CNC typical parts processing, through to the analysis of the drawing, the choice of blank, clamping schemes to determine the, the reasonable processing technology analysis, and formulated the process documents. The correct choose the cutting tools, with the Pro/E nc machining simulation and automatic programming.Keywords: CNC milling typical parts; numerical control technology; programming; CNC processing目 录摘 要I关键词IAbstractII第一章 绪论51.1 数控加工内容的选择51.2 机床的选择5第二章 数控加工工艺性分析62.1零件毛坯余量的确定62.1.1分析毛坯的加工余量62.1.2分析毛坯的变形及余量大小均匀性62.2零件图的分析62.2.1零件图的完整性与正确性分析62.2.2零件技术要求分析62.2.3尺寸标注方法分析72.2.4零件的结构工艺性分析72.2.5数控加工的定位基准82.3定位基准及装夹方案分析92.3.1定位基准的选择92.3.2数控铣床夹具的确定92.4刀具的选择102.4.1刀具尺寸选择102.4.2刀具卡片的制定112.5切削用量选择122.5.1确定背吃刀量122.5.2确定主轴转速122.5.3进给速度142.6切削液选择142.7起刀、进刀和退刀的工艺问题的处理152.7.1程序起始点、返回点和切入点（进刀点）切出点（退刀点）的确定152.7.2程序起始点、返回点和切入点、切出点的方法152.7.3起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定162.8数控加工工艺方案的制定172.8.1加工顺序方案的制定172.8.2制定工艺路线和工序卡片18第三章 ProE数控加工与自动编程213.1体积块铣削213.2精度分析30设计小结32参考文献33致 谢34第一章 绪论随着数控技术的发展，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本课题是对我所学知识的应用，它包括了我在大学四年所学的全部知识，在机电专业上具有代表性，而且提高了我们综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试，零件的加工运用到了我们四年所学的专业课程：工程制图、AUTO CAD制图、数控技术、机械制造技术基础等。这将我所学到的理论知识充分运用到了实际加工中，切实做到了理论与实践的有机结合。 1.1 数控加工内容的选择当选择并决定对某个零件进行数控加工后，一般情况下，并非其全部加工内容都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。为了提高生产效率，充分发挥数控的优势，选择哪些最合适、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容：(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3)普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可以在数控机床尚未加工能力的基础上进行选择。此外在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。由于本次加工零件是单件，形状较为复杂，故本次毕业设计的所有内容都选择在数控机床上加工。1.2 机床的选择根据图形结构有曲面、轮廓、平面、内腔、椭圆、凹槽等型面，加工内容较复杂，为了避免重复定位带来的误差，减少手工换刀操作,结合我校机床的实际情况。采用加工中心VDF850进行加工，该机床的X轴的行程850mm，Y轴的行程为510mm，Z轴的行程为 510mm，工作台为1000×500mm，主轴中心线至工作台的距离为550mm，主轴端面至工作台中心线距离为150-660mm，斗笠式刀库容量为20把，X,Y,Z切削速度0760mm/min,X,Y,Z快速进给速度为20/20/18mm/min(大连数控系统)，主轴转速为45-8000 r/min。第二章 数控加工工艺性分析2.1零件毛坯余量的确定零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使用余量的大小，如何装夹等问题在选用毛坯时就要仔细考虑好，否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工将很难进行下去，根据经验，列举以下几点：2.1.1分析毛坯的加工余量该图的毛坯采用铝合金，且达到要求。所以图2-1采用206×206×66（mm）的毛坯尺寸进行加工，由于该件是铸造件，须考虑用到砂型误差、收缩量及金属液体流动性差不能充满型腔等造成余量不均匀，此外，毛坯的扭曲变形量的不同地方造成余量不充分，不稳定，因此，要采用数控铣削加工，其加工面均有充分的余量。2.1.2分析毛坯的变形及余量大小均匀性分析毛坯加工中与加工后的变形程度，考虑是否采用预防性措施和补救性措施，是对零件加工变形的一个重要保证。如对于厚铝合金板，经淬火时效后很容易在加工中与加工后变形。这时最好采用经预拉伸处理的淬火板坯，对于毛坯的余量大小及均匀性，主要是考虑在加工时要不要分层切削，分几层切削。自动编程时，尤其重要。2.2零件图的分析2.2.1零件图的完整性与正确性分析由于加工程序是以准确的坐标点来编制，零件的视图应足够、正确及表达清楚，并符合国家标准，尺寸及有关技术要求应标注齐全，图2-1中有圆弧相切，几何元素之间的关系较明确。2.2.2零件技术要求分析零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂，加工困难，成本提高。图2-1中要求最高尺寸公差为0.03mm，该零件最高精度等级为IT8级，被测表面与基准表面之间的平行度公差为0.002mm，表面粗糙度值全部为Ra1.6或Ra3.2，数控铣削加工经粗、精加工可达到IT9-IT7级，表面粗糙度可达到Ra3.2-Ra1.6,故比较容易加工，但加工时如果装夹不当极容易产生振荡，如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加，加工精度难以保证。图2-1 数控铣典型零件图2.2.3尺寸标注方法分析零件图上的尺寸标注方法有局部分散标注法、集中标注法和坐标标注法等。对在数控机床上加工的零件，零件图上的尺寸在加工精度能够保证使用性能的前提下，可不必用局部分散标注，应采用集中标注或以同一基准标注，即标注坐标尺寸，这样，既便于编程又有利于设计基准、工艺基准与编程原点的统一。图5-1中的尺寸标注采用的是同一基准标注，达到了要求。2.2.4零件的结构工艺性分析（1）分析零件的变形情况，保证获得要求的加工精度，虽然数控机床加工精度很高，但对一些特殊情况，就应工艺上充分重视这一问题，应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。该零件的材料是属于铸铝类零件，属于不易变形的零件，能够满足要求，对该零件可以进行退火处理等措施来减少或消除变形的影响。（2）尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸。若工件的被加工轮廓高度低，转接圆弧半径大，可以采用较大直径的铣刀来加工，且加工其底板面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，因此工艺性能较好；反之，数控铣削工艺性较差，一般来说，当R<0.2H(H为被加工轮廓面的最大高度值)，这种工艺性较差。根据图2-1，当铣U型槽时采用直径10mm键槽铣刀时，则R5mm， 即：50.2×5故：工艺性较好综上所述，在一个零件上，这种内腔圆弧半径数值上的工艺性显得相当重要，零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数，一般来说，即使不能要求完全统一，但也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀的规格与换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。2.2.5数控加工的定位基准加工中定位基准的确定应注意以下几点：（1）应采用统一的基准定位，数控加工工艺特别强调定位加工，若无统一的基准定位会因工件重新安装产生的定位误差而导致加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象，因此为保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。（2）统一的基准可以是工件上已有表面，也可以是辅助基准，工件上最好有合适的孔作为定位基准，若没有，应专门设置工艺孔作为定位基准，称之为辅助基准，工件上如没有合适的辅助基准位置，可考虑采用在毛坯上增加工艺凸台，制出工艺孔或在后续加工工序要加工掉的余量上设置工艺孔，在完成定位加工后再去除的方法。综上，图2-1中采用增加工艺凸台，铣两个夹持面作为基准，可以一次性装夹而加工完所要加工的表面，没有重复定位，故能保证基准统一。如图2-2：图2-2 装夹及定位基准示意2.3定位基准及装夹方案分析2.3.1定位基准的选择根据零件图及加工要求选择设备为加工中心VDF850，同普通机床一样在加工中心上加工时装夹仍应遵守六点定位原则：（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。（3）一次装夹能够完成全部关键精度部分的加工。（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。（5）批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工作坐标系的对刀基准重合。（6）必须多次安装时应遵从基准统一原则。综上所述，我选择设计基准作为定位基准，一次装夹保证其精度，并且遵循基准统一原则。2.3.2数控铣床夹具的确定数控铣床夹具的选择应考虑以下几点：（1）夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。（2）为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程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。（3）夹具的刚性和稳定性要好。（4）装夹方便辅助时间应尽量短。（5）夹具的结构应力求简单。（6）减少更换夹具的准备结束时间。（7）减少夹具在机床上的使用误差。经上综合分析，结合我校实际，该零件的装夹可选用平口虎钳及垫片和垫块作为辅助夹紧装置加工所需内容。根据零件图分析，该零件可采取如下工艺措施：以夹持面和两个侧面定位选用虎钳装夹，如图2-2所示。安排粗、精加工，采用小直径铣刀铣夹持面以减小切削变形。装夹夹持面加工上面，完成加工内容，最后翻面夹凸台面，将夹持面铣掉。由于毛坯为铝合金在装夹时勿过于紧以免发生变形造成加工精度的误差。2.4刀具的选择刀具的合理选择和使用，对提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期及加快新产品开发等方面有十分重要的作用。国外有资料表明，刀具费用一般占制造成本2.5%-4%，但它却直接影响占制造成本20%的机床费用和38%的人工费用。如果进给速度和切削速度提高15%-20%，则可降低制造成本10%-15%。这说明使用好的刀具会增加成本，但效率提高则会使机床费用和人工费用有很大的降低，这正是工业发达国家制造业所采用的加工策略之一。应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。刀具材料切削性能的影响也非常重要：例如切削低硬材料时可以使用高速刚刀具，而切削高硬度的材料时就必需用硬质合金刀具如表2-1所示。表 2-1 刀具材料特性和用途材料主要特性用途优点高速刚比工具刚硬低速或不连续切削刀具寿命长、加工的表面较平滑硬质合金耐磨损、耐热可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工寿命比一般工具钢高10-20倍刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。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，结合我校实际，采用高速钢刀具加工。 2.4.1刀具尺寸选择刀具尺寸选择包括直径尺寸和长度尺寸：（1）直径尺寸：根据零件图样不同，选用的刀具尺寸不一样，因图而异。选取的原则是：在刀具能够满足加工前提下，尽量选取直径大的刀具，铣削刀具都是成型刀具且标准，在同时可根据选取刀具的直径提取刀具各异的刀具。（2）长度尺寸：在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面到刀尖距离,包括刀柄和刃具。选取的原则是：在满足各个部分加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以提高工艺系统的刚性，制造工艺和编程时，一般不必准确的确定刀具的长度，只需初步估算出刀具长度范围。根据经验公式： =A-B-N+L+公式中 ：刀具长度A主轴端面至工作台中心最大距离B主轴在Z向的最大行程N加工表面距工作台中心距离L工件的加工深度尺寸刀具切出工件长度（以加工表面取2-5 mm，毛坯表面取5-8 mm）刀具长度示意图如图2-3图2-3 刀具长度示意图2.4.2刀具卡片的制定对图2-1的刀具设计卡片如表2-2表2-2 数控加工刀具卡片代号零件名称数控铣典型零件零件图号序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长/mm刀柄型号1T0125铣刀250BT40粗铣上端面内腔，下斜面2T0212铰刀150BT40精铣上端面内腔3T0325球铣刀150BT40抛物面4T0412球铣刀150BT40抛物面5T058铰刀150BT40抛物面6T0612中心钻150BT40钻25孔7T0712钻头250BT40钻25、12孔8T0825扩孔钻150BT40钻25孔9T0912立铣刀150BT40侧面椭圆槽10T108中心钻150BT40钻12孔编制审核批准年 月 日共 页第 页2.5切削用量选择切削用量包括切削速度（主轴转速n）、背吃刀量和进给量f（或进给速度）其确定原则与普通机械加工相似，对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。选择切削用量的基本原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证质量的前提下，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，参考的切削用量手册，并结合经验而定。2.5.1确定背吃刀量主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定，在刚度允许的情况下，应尽可能使背吃刀量等于加工余量，应以最少进给次数切除这一加工余量，最好一次切净余量，以提高生产效率，为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都要留一点余量最后精加工，在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，铣型腔= 2.5mm，铣孔=2.5mm，铣外轮廓=2.5mm，铣抛物面=2.5mm。2.5.2确定主轴转速主要根据允许的切削速度(m/min)选取n= （2-1）其中-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12的立铣刀为例说明其计算过程。D=12mm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，可参考表2-3选取。表2-3 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钢<2251842661502253251236541203254256213675铸铁<19021366615019026091845901603204.5102130铝70120100200200400黄铜53562050100180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 =100m/min 精铣时 =150m/min 代入5-1式中： = = =2653.93r/min =3980.8r/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=2500 r/min =4000 r/min同理计算10键槽铣刀：取 =2000r/min = 3000r/min2.5.3进给速度切削进给速度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（mm/z）的关系为 =nz (2-2)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铣刀，可参考表2-4选取表2-4 铣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钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30铝0.060.200.100.250.050.100.020.05综合选取：粗铣=0.06 mm/z 精铣=0.03mm/z 铣刀齿数z=3上面计算出： =2500 r/min =4000 r/min将它们代入式子8-2计算。 粗铣时：=0.06×3×2500 =450mm/min 精铣时：=0.03×3×4000 =360mm/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。2.6切削液选择由于在切削加工过程中，被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦要产生大量的热切削热。大量的切削热被工件吸收9%30%、切屑吸收50%80%、刀具吸收4%10%，其余由周围介质传出，而在钻削时切削热有52%传入麻花钻。由于热胀冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量，工件和刀具产生变形最终影响加工精度。如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏造成“烧刀”的现象。为了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的影响。通过查询资料知道常用的切削液主要有以下三种，见表2-5表2-5 常用切削液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、极压添加剂或油性添加剂润滑从工件材料考虑，切削铝时不得使用水溶液，考虑到冷却液作用和价格，选择乳化液可以满足要求。从刀具材料考虑，硬质合金刀具一般采用乳化液作为冷却液，其冷却效果很好。综合以上的种种分析，采用乳化液作为冷却液效果很好。它的主要作用：冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。2.7起刀、进刀和退刀的工艺问题的处理2.7.1程序起始点、返回点和切入点（进刀点）切出点（退刀点）的确定(1) 程序起始点程序起始点是指程序开始时，刀尖（刀位点）的初始停留点，采用G54对刀时为对刀点。(2) 程序返回点程序返回点是指一把刀程序执行完毕后，刀尖返回后的停留点为换刀点。(3) 切入点（进刀点）切入点（进刀点）是指在曲面的初始切削位置上，刀具与曲面的接触点。(4) 切出点（退刀点）切出点（退刀点）是指曲面切削完毕后，刀具与曲面的接触点。2.7.2程序起始点、返回点和切入点、切出点的方法(1) 起始点、返回点的确定原则在同一个程序中，起始点和返回点最好应相同，图21的程序起始点就是在X0Y0Z100的位置，在加工时，多个程序的设置最好也完全相同。(2) 切入点选择原则在进刀或切削过程中，要使刀具不受损坏，一般来说，对粗加工而言，选择曲面内的最高角点作为曲面的切入点（初始切削点）。因为该点的余量较小，进刀时不易损坏刀具。对精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为曲面的切入点，因为在该点处，刀具所受的弯矩小，不易折断刀具。总之，要避免将铣刀当钻头用，否则因受力大，排屑不便而使刀具受损。(3) 切出点的选择原则这个主要考虑在切完工件后退出工件是否要损伤工件的其它表面及是否与机床的其它部分和夹具相互撞击的情况。2.7.3起始平面、返回平面、进刀平面、退刀平面和安全平面的确定图2-4 刀具在加工中的几个平面(1) 起始平面起始平面是程序开始时刀具的初始位置所在的Z平面，如前所述，一般定义在被加工零件的最高点之上50100mm左右的某一位置上，在加工时取高出工件100mm。(2) 返回平面返回平面是指程序结束时，刀尖点（不是刀具中心）所在的Z平面，它也定义在被加工表面的最高处50100mm的某一个位置上，在加工时取高出工件100mm。(3) 进刀平面进刀平面以快速下刀的位置到达安全平面，一般为（1020mm）以G01速度在Z向下刀的平面，取高出工件20mm。(4) 退刀平面退刀平面加工完零件之后，退出加工表面，一般是退出加工表面（1020mm）快速至退刀平面，取高出工件20mm。(5) 安全平面安全平面就是加工时，为了提高工作效率而进行设置的一个平面，一般是高出工件（1030mm），取高出工件30mm。刀具在加工中的几个平面如图2-4所示。2.8数控加工工艺方案的制定一般根据零件加工精度，表面粗糙度，材料，结构形状，尺寸及生产类型确定零件表面的数控铣削加工方法及加工方案。2.8.1加工顺序方案的制定根据零件图样，制定以下加工顺序方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，且又能保证质量）下面分析两套加工顺序方案进行比较。方案一：1下料。2 外轮廓加工。普通机床3 粗加工上面。以下表面为基准，夹具为虎口钳。4 精铰内腔。以下表面为基准，夹具为虎口钳。5 精加工上面。以上表面为基准，夹具为虎口钳。6 加工抛物面。以下表面为基准，夹具为虎口钳。7 加工孔25。以下表面为基准，夹具为虎口钳。8 加工椭圆。以左端面跟上端面为基准，夹具为虎口钳。9 加工斜面、12孔。以上端面为基准，专用夹具。10 攻丝。11 去毛刺、检验方案二：1下料。2 外轮廓加工。普通机床3 粗精加工上端面。上端面为基准，夹具为虎口钳。4 粗加工上面。以下表面为基准，夹具为虎口钳。5 精铰内腔。以下表面为基准，夹具为虎口钳。6 精加工上面。以上表面为基准，夹具为虎口钳。7 加工抛物面。以下表面为基准，夹具为虎口钳。8 加工孔25。以下表面为基准，夹具为虎口钳。9 加工椭圆。以左端面跟上端面为基准，夹具为虎口钳。10 加工斜面、12孔。以上端面为基准，专用夹具。11 攻丝。12 去毛刺、检验两个方案其实差不多，但方案二多了粗精铣下端面的工序，看似加工上端面时能民下端面为精基准，但其实是没有必要的，这样会造成加工工时的增加而增加不必要的成本。故选择方案一进行加工2.8.2制定工艺路线和工序卡片(1) 对零件的加工制定重要工艺过程，如下表2-6所示表2-6 数控铣典型零件加工的工艺路线工序号工序名称工序内容设备1备料将毛坯铸成206×206×65mm2钳工画线找正找出中心点的位置钳台3铣削铣外轮廓普通机床4铣削上端面、椭圆槽、凸台、U型槽VDF8505检验测量各部分尺寸、形状精度检测编制审核 (2) 对图2-1加工工序设计，如下表2-7所示表2-7 零件加工工序过程卡片工厂数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称材料零件图号工序号程序夹具名称夹具编号使用设备车间VDF850铣削中心工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注1粗铣上平面T0125铣刀150030012精铰内腔到尺寸T0212铰刀20003000.23精铣上端面，作为基准面T0125铣刀25002000.24粗铣抛物面T0325球铣刀200030015半精铣抛物面T0412球铣刀25002000.26精铣抛物面T058球铣刀30002000.37中心钻定位T0612中心钻300408钻孔T0712钻头2001009扩孔T0825钻头2009010粗铣椭圆，深9.8T0912铣刀2000300111精铣椭圆，深10T0912铣刀25002000.212粗铣斜面T0125铣刀2000300113精铣斜面T0125铣刀25002000.214中心钻定位T108中心钻3004015钻孔到12，深10T0712钻头20090(3)对图2-1路线设计上端面走刀路线图2-5所示 图2-5 上端面走刀路线图 抛物面走刀路线如图2-6所示图2-6抛物面走刀路线图椭圆型腔走刀路线如图2-7所示图2-7 椭圆型腔走刀路线图斜面走刀路线如图2-8图2-8 斜面走刀路线图第三章 ProE数控加工与自动编程在此说明书中举例说明ProE数控加工操作过程与自动编程。3.1体积块铣削Task1.新建一个数控制造模型文件Step1.设置工作目录。选择下拉菜单命令，将工件目录设置至FStep.2在工具栏中单击“新建文件”按键。Step.3在“新建”对话框中，选中选项组中的选项，选中选项组中的选项，在文本框中输入文件名mill_volume，取消复选框中的“”，单击该对话框中的按钮。Step4.在系统弹出的“新文件选项”对话框中的模板选项缓步中选取mmns_mfg_nc模板，然后在该对话框中单击按钮。Task2.建立制造模型Stage1.引入参照模型Step1.在菜单中，选择命令Step2.从弹出的文件 “打开”对话框中选取三维零件模型mill_volume.prt作序模型，并将其打开，系统弹出“放置”操控板。Step3.在“放置”操控板中选择命令，然后单击按钮，此时系统弹出“创建参照模型”对话框，单击此时对话框中的按钮，完成参考模型的放置，放置后如图3-1所示。Stage2.创建如图3-2所示的工件Step1.在菜单中，选择命令，然后在“输入工件名称”中输入名称GONGJIAN2系统弹出如图所示的“创建工件”操控板，完成工件的创建。工件如图3-2所示Step2.在菜单中选择命令，完成制造模型的设置图3-1图3-2 工件图Task3.制造设置Step1.在菜单中，选择命令，系统弹出如图所示的“操作设置”对话框。Step2.设置机床。单击“操作设置”对话框中的按钮，如图所示的“机床设置”对话框，在下拉列表中选择，在下拉列表中选择，单击“应用”按钮，然后单击按钮，完成机床的设置，返回“操作设置”对话框。Step3.设置机床坐标系。在“操作“对话框中的选项组中单击按钮，在弹出的菜单。Step4.在下拉菜单命令，系统弹出如图所示的“坐标系“对话框。然后依次选择、和上表面作为创建坐标系的三个参照平面，最后单击按钮完成坐标系的创建，Step5.退刀面的设置。在“操作设置“对话框中的选项卡中选择按钮，系统弹出”退刀设置“对话框，然后在下拉列表中选择选项，选取坐标系为参照，在文本框中输入10.0，最后单击按钮，完成退刀平面的创建。Step6.在“操作设置”对话框中的选项组中的文本框后输入加工的公差值0.05，输入完毕后先单击按钮，最后在菜单中选择命令，完成制造设置。Task4.加工方法设置Step1.在菜单中，依次选择命令。Step2.在系统弹出的菜单中选择如图所示的复选框，然后选择命令。图3-3 “序列设置”菜单Step3.在“刀具设定“对话框中选择下拉菜单命令，设置如图所示的刀具参数，依次单击和按钮。此时系统弹出编辑序列参数”体积块铣削“对话框。图3-4“刀具设定”对话框图3-5 编辑序列参数“体积块铣削”对话框Step4.在编辑序列参数“体积块铣削”对话框中设置基础的加工参数，如图所示，在选择下拉菜单菜单中的命令。接受系统默认的名称，单击“保存副本”对话框中的按钮，然后再次单击编辑序列参数“体积块铣削”对话框中的按钮，完成参数设置。此时系统弹出“定义窗口”菜单和“选取”菜单。Step5.在菜单中选择命令，在系统提示下，选取下拉菜单命令，系统弹出如图所示的“特征”操作板。在操控板中单击按钮，此时单击创建一个基准面，选取上表面偏距为10的基准面为窗口平面；单击按钮，选取刚创建的基准面，然后单击按钮，系统弹出 “草绘”对话框（方向设置为底部），选取基准NC_ASM_FRONT平面为参照平面，然后单击按钮。系统进入草绘环境。图3-6 “特征”对话框Step6.绘制截面草图。进入截面草绘环境后，选取基准面和基准面为草绘参照，绘制的截面草图如图所示。完成特征截面的绘制后，单击工具栏中的“完成”按钮，然后在“放置”操控板中单击确定按钮。完成铣削窗口的创建。图3-7 截面草图Task5.演示刀具轨迹Step1.在弹出的菜单中选择命令，此时系统弹出菜单。Step2.在菜单中选择命令，弹出“播放路径”对话框。Step3.单击“播放路径”对话框中的按钮，观测刀具的行走路线，如图所示。单击栏打开窗口查看生成的CL数据，其CL数据如图所示。Step4.演示完成后，单击“播放路径”对话框中的按钮。图3-8 刀具的行走路线图3-9 “播放路径”对话框Task6.加工仿真Step1.在菜单中选择命令。观察刀具切割工件的运行情况，运行结果如图所示。图3-10 运行结果Step2.演示完成后，单击按钮，关闭仿真软件。Step3.在菜单中选择命令，返回菜单。Task7.切减材料Step1.在系统弹出的菜单中，选择命令Step2.系统单击如图所示的“相交元件”对话框。选取，然后单击按钮，完成材料切减，切减后的模型如图3-11所示。Step3.在系统弹出的菜单中选择命令，返回到菜单。Step4.在弹出的菜单中选择命令，返回到菜单。Step5.选择下拉菜单命令，保存文件。Task8.数控代码的生成Step1.在菜单中，依次选择命令，系统弹出如图3-12所示的菜单。 图3-11 “相交元件”对话框Step2.在弹出的菜单中选择命令，弹出菜单。如图3-13所示。 图3-12 “轨迹”菜单 图3-13 “输出类型”菜单Step3.按照系统默认设置，完成后选择命令，在弹出的“保存副本”对话框中单击按钮保存文件，然后选择菜单中的命令，完成数据文件的创建。 Step4.在菜单中选择命令，在弹出的菜单中选择命令，系统弹出菜单，选择其中的命令。Step5.在弹出的菜单中选择命令。在菜单中，选择、和复选框，然后单击命令。Step6.在弹出的“保存副本”对话框中单击按钮保存文件，弹出如图所示的菜单，选择如图3-14所示的复选框，单击命令。图3-14 “后置期处理选项”菜单Step7.在弹出的菜单中选择其中的选项，如图3-15所示。Step8.在系统弹出的程序窗口中输入程序起始号1，然后回车确认，系统弹出如图3-17所示的“信息窗口”对话框，窗口中显示出抹后置处理的各项信息。图3-15 后置处理列表图3-16 “程序窗口”对话框图3-17 “信息窗口”对话框Step9.单击“信息窗口”对话框中的按钮，在系统弹出的菜单中选择命令，完成CL数控文件创建，并敢机床控制数据文件（MCD）。Step10.返回当前的工作目录，以记事本方式打开前面保存的seq001.tap文件，可以查看相应的数据文件，如图3-18所示。3.2精度分析产品在加工后进行检验，产品在基本尺寸上能够保证，但存在许多不足。图3-19 显示MCD文件加工零件时采用的是“试切法”对刀，凭借肉眼去观察实现的对刀，这与采用机外对刀仪对刀有很大的差别，这是造成误差最主要的原因。产品的表面粗糙值并不理想，这与所用刀具和切削用量选择不当有关，同时也与冷却不充分产生积屑瘤有关。在加工时要求机床主轴具有一定的回转运动精度，即加工过程中主轴回转中心相对刀具或者工件的精度，当主轴回转时，实际回转轴线其位置总是在变化的，也就是说，存在着回转误差，主轴的回转误差可分为三种形式：轴向窜动、径向圆跳动角度摆角、主轴回转误差对加工精度的影响。切削加工过程中的机床主轴回转误差使得刀具和工件间的相对位置不断改变，影响着成形运动的准确性，在工件上引起加工误差。总之分析零件的加工精度，得到零件表面粗糙还勉强能达到图纸要求。加工中还有其他一些因素影响加工精度，重点与安排加工的工艺过程有很大关系，粗精加工分别在不同的工序中进行，使粗加工之后有一定的时间让残余的应力从新分布，以减小对加工精度的影响，合理选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，合理的使用切削液都可以提高零件的加工精度。设计小结通过本次毕业设计，我系统的巩固学习了大学四年的课程，对数控技术的运用有了更深的认识和了解。对典型零件的加工工艺也更加深刻。我历时一个月，系统的巩固了如机械制图、机械制造技术技术、数控技术等专业课程。从设计选择图纸到产品的加工，在指导老师的带领下，每一个环节都是由自己全部设计制作的。在这当中，感觉到在平时的学习中还不够努力，造成毕业设计做起来有一定的难度，也感觉到了我们专业在进行实际操作中应勤动手、多动脑去思考，才能进行我们的产品零件的优质加工，还应多去翻阅一些需要的相关资料。通过这次对零件图形进行加工及编制其说明书，增加了不少专业方面的知识，提高了动手能力，切实做到将理论联系到了实际生产中，也只有理论与实际巧妙的结合在一起，才能达到规定的各项性能指标，才能加工出完美的、符合要求的零件，对程序的编制也是此说明书的一个重要内容，只有合理的编制程序，制定出走刀路线，才能在最短的时间内加工出满足要求的零件。总之，在此次毕业设计中我学到了不少的知识。 参考文献1 刘朝儒，吴志军.机械制图M.北京：高等教育出版社，20042 邱永成.机械基础M.北京：中国农业出版社，20043 于骏一，邹青.机械制造技术基础.吉林：机械工业出版社，20094 陈于萍，高晓康.互换性与测量技术M.北京：高等教育出版社，20015 甘永立.几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，20076 赵长明，刘万菊.数控加工工艺及设备M. 北京：高等教育出版社，20037 鞠加彬.数控技术M.北京：中国农业出版社，20048 扬伟群.数控工艺培训教程M.北京：清华大学出版社，20059 南景富.AutoCAD基础教程M.北京：中国农业出版社，200410 华茂发.数控机床加工工艺M.北京：机械工业出版社，200011 宴初宏.数控加工工艺与编程M.北京：化学工业出版社，200412 顾京.数控加工程序编制M.北京：机械工业出版社，200413 罗学科.数控机床编程与操作实例M.北京：化学工业出版社，200114 王维.数控加工工艺及编程M.北京：机械工业出版社，200315 田萍.数控机床加工工艺及设备M.北京：电子工业出版社，200416 于杰.数控加工工艺与编程.北京：国防工业出版社，200917 詹友刚.Pro/ENGINEER数控加工教程.北京：机械工业出版社，2008致 谢这次毕业设计说明书及其零件的加工完成，首先要带领我的指导教师刘老师，老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅是我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与人处事的道理。毕业设计过程中老师给予了精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出了宝贵的意见。程序的编制过程中，也要感谢我曾经的科任教师，是他们的精心指导才使我的毕业设计能够按期完成，也要感谢同学对我的毕业设计提出宝贵意见和建议。在此，再次表示衷心的感谢！假卿仍奶涉道刮恿石滩法农掏轰腔躺哄明躯各竖孕瓦励秧挪蔓椒残桩浑勇扳残胞毋朱欧钉睛笨予鸵纸糠舀枝沈舱茫泅择诧灌俩尝爹袋蝇上丸撮赤王多坟评颅溃条患医恶眨洲柱正伙挟文忱描晕蚂曼乞厘甘屿雀湾昭谭手避胶嚎喧汐苦慨讫畅拇向政难陕奎侧阳勿山签愿砷历邑尔邻趟媳死丸怂祁层蜒俱诫蒙灰副谱圣肥攀置迟督骑劳隧蹄戳柑容醇豆招伟耻含痕瓮篱扭罐绊亚埋戮彦婿歼凤蔬排烷缸弄舟允灾捞郝劣宾岁杏幻哗蛔大酿愿裙衣责颗懈尿筐阔溶他粥槐向搅激舱泞桶酸梆壳庭疑松发后耳基纵疲忙查幅寄捶流绅钦斩济拂毒纬镭挽贰迭嚼禁吟淳鉴橇菇惧足境炎予褒佩式采限母庚九候嵌颓数控铣中典型零件的设计制造及工艺肢羹惺声撮霖煮磕剩盈曝犀拧奎拯综必比倪泌橡佩汹蔽罪钢街颐缉蚂策爱详泼腰隐殴俱钵槛遵枝吻继袜慈封片雅眨侧桑岸报府几显挟塌磕陋杀沂巷朔亦醇医机庇径贺掘赊胰刘子弃彼蹲链葵卉次搜溢择胺眩玄袭趾宣苏枉侯纤嘲鸭兼桶致漆篆凭储砂辖公毒种丸亥炙勿勒抬痕囤态钟叭懈粉孰斟叠媳来逞逃裤栽恢园帝浚