畢業論文（設計）腔內圓弧凸臺件的數控加工工藝分析及程序編制學院專業年級學生姓名學號20**年**月**日頁共25頁緒論（1）數控機床的產生和發展隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。（2）本課題的主要內容及任務1）主要內容本文主要講述了腔內圓弧凸臺零件的數控加工工藝中的問題，如毛坯的選擇、定位基準的選擇、裝夾方式的選擇、刀具及量具的選擇、切削參數的選擇等相關問題，在分析完這些問題后，制定出合理的加工方案，并制定相關工藝文件，編制出零件的數控加工程序。2）主要任務①繪制零件圖紙，可手繪或者采用CAD軟件繪制。②對零件進行工藝分析。③制定合理的加工方案，填寫工藝卡片（如加工工藝過程卡和數控加工工序卡等）。④編制零件的數控加工程序（UG自動編程）。⑤撰寫說明書。第一章零件的圖樣分析1.1零件的結構特點分析圖1.1零件二維圖圖1.2零件三維圖如圖1.1所示零件二維圖，圖中有不清晰之處請參加附圖，從圖中可以看出，該零件的結構主要由矩形外輪廓、光滑通孔、型腔、凸臺、球面等特征組成，總體看來該零件具有一定的藝術性，加工后的零件具有一定的觀賞性；該零件的結構形狀怪異，在普通銑床上難以加工，需要在數控銑床或者加工中心上進行加工，零件的程序需要采取CAM軟件進行自動編程，采取自動編程可以降低編程的勞動量，提高編程的準確性。1.2零件的技術要求分析從圖1.1分析得知，該零件的尺寸精度要求有：（1）外輪廓：其尺寸150×100×30精度要求未注，可按GB/T4249-2009進行控制，表面粗糙度要求為Ra3.2um。（2）薄壁凸臺和型腔輪廓：尺寸110的精度等級為IT8級，尺寸70的精度等級為IT8級，壁厚2.5的精度等級為IT9級，表面粗糙度要求為Ra3.2um。（3）孔：2-Φ10H7的精度等級為IT7級，表面粗糙度要求均為Ra1.6um。其余未注尺寸按GB/T4249-2009進行控制，表面粗糙度要求為Ra3.2um。綜上所述，該零件的加工精度要求較高，加工部位較多，手工編程比較麻煩，需要巧妙的運用UG軟件進行自動編程。第二章零件的工藝規程設計2.1毛坯的選擇該零件為板類零件，故其毛坯選擇為板材，毛坯材料為45#，根據零件圖的技術要求中設置的毛坯尺寸為155mm×105mm×35mm。2.2定位基準的選擇選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基面。根據選定的基面加工與否，又將定位基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。在選擇定位基準時，是從保證工件精度要求出發的，因此分析定位基準選擇的順序應為從精基準到粗基準。（1）精基準的選擇原則選擇精基準時，應能保證加工精度和裝夾可靠、方便，可按照基準重合、基準統一、自為基準、互為基準、便于裝夾等原則進行選擇。根據其原則，確定該零件的精基準為零件的外輪廓及底面。（2）粗基準的選擇原則選擇粗基準要求應能保證加工面與不加工面之間的位置要求并合理分配加工面的余量，同時要為后續工序提供精基準，可按照非加工表面、加工余量最小、重要表面、不重復使用、便于工件裝夾等原則進行選擇。根據其原則，確定該零件的粗基準為毛坯外邊及底面。2.3裝夾方式的選擇在機床上加工，為保證加工精度，必須先使工件在機床上占據一個正確位置，即定位；然后將其壓緊壓牢，使其在加工中保持這一正確位置不變，即夾緊。從定位到夾緊的全過程稱為工件的裝夾。經分析，該零件需要進行三次裝夾方能完成零件的加工。在第一次裝夾時為銑削零件的上下表面，此次裝夾時以毛坯外輪廓定位，采用平口虎鉗進行裝夾；第二次裝夾時加工零件的矩形外輪廓，此次裝夾可以采用壓板墊塊組合夾具進行裝夾；第三次裝夾時銑削凸臺輪廓、型腔輪廓及孔，此次裝夾可以以加工好的外輪廓及底面定位，用虎鉗壓緊即可。2.4工藝路線的確定根據以上分析，下面再對該方案劃分其工步，最終確定的工藝路線如下：工序1：制造毛坯155mm×105mm×35mm。工序2：銑上下表面。工步1：銑底面；工步2：銑上表面；工序3：銑外輪廓。工步1：壓左右邊，銑前后邊，控制尺寸100；工步2：壓前后邊，銑左右邊，控制尺寸150；工序4：銑薄壁凸臺型腔輪廓、腔內凸臺輪廓、球面、鉆2-Φ10H7孔。工步1：整體開粗；工步2：半精銑型腔和腔內凸臺輪廓；工步3：精銑薄壁凸臺輪廓；工步4：精銑腔內凸臺中間的連接平面；工步5：精銑型腔底面及側壁；工步6：精銑球面；工步7：鉆2-Φ10H7孔底孔；工步8：鉸2-Φ10H7孔；工序5：檢驗。工序6：去毛刺。工序7：入庫。第三章設備及其工藝裝備的確定3.1加工機床的選擇由于該零件屬于單件小批量生產，因此不用考慮生產效率等問題，只要在能夠保證其精度要求的前提下選擇相應的設備進行加工即可，但為了減少人為的換刀量，根據現有的數控機床，確定選擇由云南CY集團有限公司生產的CY-VMC850系列數控立式加工中心，其主要技術參數如下：系統配置：FANUC工作臺面積(mm)：460×950(500×1050)行程(X-Y-Z)(mm)：800×500×550主軸錐孔：BT40主功率(KW)：7.5/11主軸變速系統轉速(rpm)：50-6000伺服機床結構：臺灣主軸、全防護、貼塑滑軌、電柜空調備注：16把斗笠式刀庫、20把圓盤式刀庫機床重量(噸)：63.2數控加工刀具的選擇刀具的選擇是數控加工中重要的工藝內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時選擇刀具通常考慮機床的加工能力、工序內容、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數控加工刀具卡片工序號刀具名稱刀具規格刀具材料加工表面2面銑刀Φ100mm硬質合金銑上下面3立銑刀Φ20硬質合金銑矩形外輪廓4立銑刀Φ12mm硬質合金整體開粗立銑刀Φ6mm硬質合金半精銑型腔和腔內凸臺輪廓立銑刀Φ30硬質合金精銑薄壁凸臺輪廓立銑刀Φ5硬質合金精銑腔內凸臺中間的連接平面、精銑型腔底面及側壁球刀Φ6mm硬質合金精銑球面麻花鉆Φ9.5高速鋼鉆2-Φ10H7孔底孔鉸刀Φ10硬質合金鉸2-Φ10孔第四章切削用量的選取合理的選擇切削用量，對保證產品質量，提高銷量，降低加工成本具有重要作用。切削用量的選擇主要根據工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求進行，同時還要兼顧刀具的耐用度、工藝系統的剛度和機床功率等條件，其基本原則是：在工藝系統剛性允許時，應首先選擇一個盡可能大的背吃刀量（），其次選擇一個較大的進給量（），最后在刀具耐用度和機床功率允許條件下選擇一個合理的切削速度（）。最后通過公式n=1000/d計算出主軸轉速。（1）的選擇主要根據加工余量和工藝系統的剛度確定。1）粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若余量過大不能一次切除，也應按縣多后少的不等余量法加工。第一刀的應盡可能大些，使刀口在里層切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄造件。2）當沖擊載荷較大或工藝系統剛度較差時，可適當降低，使切削力減小。3）精加工時，應根據粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低的方法，逐步提高加工精度和表面質量。4）一般精加工時，取=0.05～0.8mm；半精加工時，取=1.0～3.0mm。（2）的選擇1）粗加工時，主要受刀桿、刀片、機床、工件等強度和剛度所承受的切削力限制一般根據剛度選擇。Go工藝系統剛度好時，可用大些的，適當降低。2）精加工、半精加工時，應根據工件的表面粗糙度要求選擇。表面粗糙度要求小，取較小的，但不能過小，因為過小，切削厚度過薄，表面粗糙度值反而會增大，切刀具磨損加劇。（3）的選擇主要根據工件材料、刀具材料和機床功率來選擇。1）刀具材料好，可選擇高些。2）表面粗糙度要求小的要避開積屑瘤、鱗刺產生的，高速鋼刀去小，硬質合金取較高的。3）表面有硬皮或斷續切削時，應適當降低。4）工藝系統剛性差的，應減小綜上所述，查機械加工工藝手冊，確定最后的切削用量如數控加工工序卡所示。第五章工藝卡片5.1工藝過程卡序號工序名稱工序內容設備及工裝1備料制造毛坯155mm×105mm×35mm2銑銑上下表面數控銑床3銑銑外輪廓數控銑床4銑銑薄壁凸臺型腔輪廓、腔內凸臺輪廓、球面、鉆2-Φ10H7孔銑削加工中心5檢驗手檢6鉗去毛刺7入庫入庫5.2數控加工工序卡工序卡一夾具名稱機用平口虎鉗使用設備數控銑床工序號2程序編號O0001工步號工步內容刀具主軸轉數(r/min)進給速度(mm/min)被吃刀量/mm1銑底面T01粗600精1000粗200精250粗2精0.52銑上表面T01粗600精1000粗200精250粗2精0.5工序卡二夾具名稱機用平口虎鉗使用設備數控銑床工序號3程序編號O0002工步號工步內容刀具主軸轉數(r/min)進給速度(mm/min)被吃刀量/mm1壓左右邊，銑前后邊，控制尺寸100T0112001502.52壓前后邊，銑左右邊，控制尺寸150T0112001502.5工序卡三夾具名稱機用平口虎鉗使用設備銑削加工中心工序號4程序編號O0003工步號工步內容刀具主軸轉數(r/min)進給速度(mm/min)被吃刀量/mm1整體開粗T012000125012半精銑型腔和腔內凸臺輪廓T0225008000.23精銑薄壁凸臺輪廓T0312002500.54精銑腔內凸臺中間的連接平面T0420002500.25精銑型腔底面及側壁T0420002500.26精銑球面T05300012500.27鉆2-Φ10H7孔底孔T06100015028鉸2-Φ10H7孔T07800600.25第六章數控加工程序的編制6.1編程方法的選擇為了減少人工編程勞動量，提高編程效率及準確度，確定該零件程序選用UG軟件進行自動編程。6.2編程坐標系的確定由零件圖可知，該零件的設計基準在零件的對稱中心上，故在編程時將其編程原點設置在此處能夠方便對刀和編程。6.3走刀路線的生成該零件結構形狀比較復雜，故選用UG軟件進行自動生成刀具軌跡，其各工序工步的軌跡路線如下：（1）整體開粗的刀具軌跡路徑，運用軟件的“型腔銑削”功能生成。圖6.1整體開粗的刀具路徑（2）半精銑型腔和腔內凸臺輪廓刀具路徑，運用軟件里的“深度加工輪廓”功能生成。圖6.2半精銑型腔和腔內凸臺輪廓的刀具路徑（3）精銑薄壁凸臺輪廓刀具路徑，運用軟件里的“型腔銑削”功能生成。圖6.3精銑薄壁凸臺輪廓刀具路徑（4）精銑腔內凸臺中間的連接平面的刀具路徑：運用“型腔銑削”功能生成。圖6.4精銑腔內凸臺中間的連接平面的刀具路徑（5）精銑型腔底面及側壁的刀具路徑：運用“型腔銑削”功能進行生成。圖6.5精銑型腔底面及側壁的刀具軌跡（6）精銑球面的刀具路徑：運用“固定輪廓銑削”功能生成。圖6.6精銑球面的刀具路徑（7）鉆2-Φ10H7孔的刀具路徑，運用“鉆孔”功能生成。圖6.7鉆2-Φ10H7孔的刀具軌跡6.4后處理設置全選所有刀具路徑，然后單擊“后處理”按鈕，將彈出如圖6.8所示對話框。圖6.8后處理設置單擊確定，將得到如圖6.9所示加工程序。圖6.9加工程序加工程序清單：%G40G17G49G80G90G53N10(CAVITY_MILL)T01M06;(D=12.00R=0.00F=50.00L=75.00)T02G0X-86.999Y0.0S2000M03G43Z10.H00Z2.063G1Z-.938F1250.M08X-75.599Y49.998G2X-75.536Y50.308I.627J-.028X-75.309Y50.535I.565J-.337X-75.Y50.598I.338J-.565G1X75.G2X75.309Y50.535I-.029J-.627X75.536Y50.308I-.338J-.565X75.599Y49.998I-.565J-.337G1Y-49.998G2X75.536Y-50.308I-.627J.028X75.309Y-50.535I-.565J.337X75.Y-50.598I-.338J.565G1X-75.G2X-75.309Y-50.535I.029J.627X-75.536Y-50.308I.338J.565X-75.599Y-49.998I.565J.337G1Y0.0X-69.599Y44.598X14.275Y38.598G3X13.552Y38.099I11.024J-15.598X12.872Y37.545I11.746J-15.099X12.239Y36.938I12.426J-14.545G2X10.158Y35.225I-12.239J13.062X7.827Y33.868I-10.158J14.775X5.318Y32.877I-7.827J16.132X2.69Y32.273I-5.318J17.123X0.0Y32.07I-2.69J17.727X-2.69Y32.273I0.0J17.93X-5.318Y32.877I2.69J17.727X-7.827Y33.868I5.318J17.123X-10.158Y35.225I7.827J16.132X-12.239Y36.938I10.158J14.775G3X-12.872Y37.545I-13.059J-13.938X-13.552Y38.099I-12.426J-14.545X-14.275Y38.598I-11.746J-15.099G1X14.275Y44.598X69.599Y-44.598X55.369Y-38.598G3X57.344Y-36.877I-10.369J13.598X59.012Y-34.854I-12.344J11.877X60.352Y-32.6I-14.012J9.854X61.332Y-30.168I-15.352J7.6X61.929Y-27.614I-16.332J5.168X62.1Y-25.I-16.929J2.614G1Y-18.574G3X61.965Y-16.066I-19.1J0.0X61.472Y-13.602I-18.965J-2.508X60.661Y-11.223I-18.472J-4.973X59.519Y-8.986I-17.661J-7.351G2X58.32Y-6.578I15.481J8.986X57.524Y-4.007I16.68J6.578X57.121Y-1.346I17.476J4.007Y1.346I17.879J1.346X57.524Y4.007J-1.346X58.32Y6.578I17.476J-4.007X59.519Y8.986I16.68J-6.578G3X60.661Y11.223I-16.519J9.588X61.472Y13.602I-17.661J7.351X61.965Y16.066I-18.472J4.973X62.1Y18.574I-18.965J2.508G1Y25.………………由于自動編程程序代碼較多，此處有省略，完整的程序請查看TXT文本。X23.481Y9.843Z-12.996X23.65Y9.697X23.695Y9.658Z-12.877X23.829Y9.507Z-12.518X23.877Y9.46Z-12.482X23.903Y9.437Z-12.466X23.971Y9.377Z-12.432X24.018Y9.328Z-12.405X24.051Y9.281Z-12.382X24.068Y9.266Z-12.373X24.135Y9.202Z-12.325X24.163Y9.183Z-12.313X24.352Y8.988Z-12.453X24.437Y8.904Z-12.496X24.478Y8.859Z-12.51X24.484Y8.853Z-12.515X24.516Y8.824Z-12.55X24.595Y8.744Z-12.669X24.622Y8.718Z-12.719X24.679Y8.669Z-12.925X24.696Y8.65Z-12.996X24.557Y8.81X24.537Y8.831Z-12.916X24.528Y8.839Z-12.883X24.489Y8.871Z-12.787X24.473Y8.886Z-12.765X24.455Y8.904Z-12.737X24.382Y8.974Z-12.677X24.308Y9.048Z-12.639X24.163Y9.193Z-12.536X24.133Y9.214Z-12.555X24.094Y9.259Z-12.579X24.049Y9.299Z-12.604X24.028Y9.328Z-12.618X23.959Y9.399Z-12.655X23.93Y9.431Z-12.701X23.818Y9.549Z-12.996X23.981Y9.392X24.047Y9.316Z-12.823X24.102Y9.267Z-12.794X24.151Y9.212Z-12.765X24.163Y9.203Z-12.759X24.341Y9.031Z-12.868X24.387Y8.987Z-12.923X24.405Y8.97Z-12.975X24.411Y8.965Z-12.996X24.193Y9.181X24.163Y9.211Z-12.978X24.157Y9.216Z-12.98X24.144Y9.23Z-12.996X23.673Y9.688Z-13.423X23.139Y10.208Z-13.665X22.579Y10.753Z-13.705X22.03Y11.288Z-13.543X21.53Y11.775Z-13.187X21.113Y12.181Z-12.663G0Z-4.4Z10.M09M05G91G28Z0.0N70(DRILLING)T06M06;(D=9.50Tipangle=118.00F=35.00L=50.00)T07G0X-64.371Y35.S0M03G43Z12.H00G81Z-34.354R12.F250.X64.371Y-35.G80M09M05G91G28Z0.0N80(BORING)T07M06;(D=10.00R=0.00F=0.00L=100.00)T01G0X-64.371Y35.S1000M03G43Z12.H00G85Z-31.5R12.F250.X64.371Y-35.G80M09M05G91G28Z0.0M30%6.5仿真加工全選所有刀具路徑，然后單擊“確認到軌”按鈕，將彈出如圖6.10所示對話框，在對話框中，選擇“2D動態”，然后單擊“”按鈕即可進行仿真模擬，最后得到的仿真效果圖如圖6.11~6.16所示。圖6.10仿真操作對話框圖6.11整體開粗后的仿真效果圖圖6.12半精銑型腔和腔內凸臺輪廓后的仿真效果圖圖6.13精銑薄壁凸臺輪廓后的仿真效果圖圖6.14精銑腔內凸臺中間的連接平面后的仿真效果圖圖6.15精銑型腔底面及側壁后的仿真效果圖圖6.16精銑球面后的仿真效果圖圖6.17鉆孔后的仿真效果圖設計總結通過這次的畢業