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天津廣播電視大學(xué)（東麗分校）綜合實訓(xùn)報告 天津廣播電視大學(xué) 綜合實訓(xùn)報告書 題 目 圓四方數(shù)控加工（工件實訓(xùn)報告） 姓 名 邢德欣 教育層次 大專 學(xué) 號 1012001402570 省級電大 天津廣播電視大學(xué) 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 分 校 東麗電大 指導(dǎo)教師 王玉波 班主任 王平 天津廣播電視大學(xué)（東麗分校）綜合實訓(xùn)報告 目 錄 前 言 ........................................................................................................................1 一 、 概 述 .......................................................................................................................3 二、零件圖樣基本分析 ................................................................................................4 2.1 零件圖 .................................................................................................................4 2.1.1 零件毛坯材料分析 ......................................................................................5 2.1.2 工藝設(shè)計 ......................................................................................................5 2.1.3 零結(jié)構(gòu)工藝分析 ..........................................................................................6 2.2 裝夾方案分析 ......................................................................................................6 2.3 加工方法與加工順序及進給路線分析 ..............................................................7 2.3.1 加工方法的確定 ..........................................................................................7 2.3.2 加工順序 ......................................................................................................8 2.3.3 加工工序選擇原則 ......................................................................................9 2.4 選擇數(shù)控刀具的原則 ........................................................................................10 2.5 選擇數(shù)控銑削用刀具 ........................................................................................11 2.6 切削用量的選擇 ................................................................................................11 三、工藝規(guī)程的設(shè)計 ..................................................................................................12 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 ................................................................................................12 3.1.1 基準(zhǔn)的分類 ................................................................................................12 3.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .......................................................................................13 3.1.3 粗基準(zhǔn)的選擇 ...........................................................................................13 3.1.4 精基準(zhǔn)的選擇 ............................................................................................13 3.2 制定工藝路線 ....................................................................................................14 3.3 工序卡片 ............................................................................................................16 3.4 選擇加工設(shè)備 ...................................................................................................19 四、數(shù)控加工程序的編制以及加工 ..........................................................................20 4.1 數(shù)控編程過程： ................................................................................................20 4.2 加工程序編寫 ....................................................................................................20 4.3 零件加工 ............................................................................................................20 4.4 數(shù)控編程的定義 ................................................................................................21 4.5 數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 ....................................................................................21 五、總結(jié)與體會 ..........................................................................................................22 致 謝 ......................................................................................................................23 參考文獻 ......................................................................................................................24 1 前 言 畢業(yè)設(shè)計，它是對我的一次鍛煉，我認(rèn)為數(shù)控機床集計算機技術(shù)、自動控 制、傳感測量、機械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體，是一種典型的機電一體化產(chǎn) 品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn) 業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大變化。 在制造業(yè)領(lǐng)域廣泛采用數(shù)控技術(shù)，有利于提高制造能力和水平，提高對動 態(tài)市場的適應(yīng)能力和競爭能力。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已 成為各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展，提高綜合國力的重要途徑。數(shù)控技術(shù)也是關(guān)系 我國制造業(yè)發(fā)展和綜合國力提高的關(guān)鍵技術(shù)，盡快加速培養(yǎng)掌握數(shù)控技術(shù)的應(yīng) 用型人才已成為當(dāng)務(wù)之急。 改革開放以來，由于引進了國外的數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造技術(shù)，我國 制造業(yè)開始有了飛躍的發(fā)展，基本工業(yè)體系的建立也得到了保證，同時也為我 國制造業(yè)的發(fā)展注入了長久活力，與發(fā)達家的差距正在逐步縮小。基于現(xiàn)代制 造業(yè)的發(fā)展，大批產(chǎn)業(yè)工人和技能工人也發(fā)展起來了，數(shù)控專業(yè)就是為了適應(yīng) 現(xiàn)代制造業(yè)而誕生的新興專業(yè)，作為一名數(shù)控專業(yè)的學(xué)生要想成為一名合格工 人，就必須真正懂得數(shù)控與普通加工的差異，并掌握現(xiàn)代技術(shù)。 數(shù)控加工與普通機床加工的差異，在于數(shù)控加工具有自動化程度高，具有 加工復(fù)雜形狀的能力，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高， 易于建立計算機通信網(wǎng)絡(luò)的特點。當(dāng)然，數(shù)控加工在某些方面也有不足之處， 這就是數(shù)控機床價格昂貴，加工成本高，技術(shù)復(fù)雜，對工藝編程要求較高，加 工中難以調(diào)整，維修困難等。 畢業(yè)設(shè)計在我大學(xué)生活和學(xué)習(xí)中占有極其重要的位置。它是對我?guī)啄陮W(xué)習(xí) 的一次綜合的全方位的考核，尤其是對專業(yè)知識的一次鞏固和提高。同時畢業(yè) 設(shè)計區(qū)別與課程設(shè)計的是側(cè)重于與實際的相連。在設(shè)計的制作過程中需要查閱 大量資料，還要把所學(xué)知識與實踐緊密地聯(lián)系起來，它是走入工作崗位前的一 次演練，是一次很好的鍛煉機會。因此，要格外重視設(shè)計，同時還要注意理論 聯(lián)系實際。通過這次畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了很多東西，同時培養(yǎng)了解決實際問題的 2 能力，為自己以后在工作中奠定了堅實的基礎(chǔ)。 畢業(yè)設(shè)計所涉及到的方面很多，而且內(nèi)容也很多。第一，編制零件的數(shù)控 機械加工工藝規(guī)程。第二，手工編制數(shù)控加工程序。第三，利用軟件編制數(shù)控 加工程序。第四，說明加工中心的程序編輯方法，參數(shù)輸入方法，刀具補償?shù)?方法，坐標(biāo)原點的設(shè)定方法，加工操作方法。這次的畢業(yè)設(shè)計正是檢驗我們在 這三年中是否真正學(xué)到了知識，是否真正學(xué)到了本領(lǐng)，是否真正學(xué)到了技能的 一次絕好機會。這不僅是自我檢驗的機會，更是自我展示的機會，用我們所學(xué) 過的東西去展示自我。 這次圓四方數(shù)控加工畢業(yè)設(shè)計是我學(xué)生時代做的最后一次作業(yè)了，我會盡 我最大的力把它做好，在此我深深感謝大學(xué)里教我的各位老師，您們教會了我 做人做事。 3 一 、 概 述 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直 接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此， 世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我 國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進步， 特別是在通用微機數(shù)控領(lǐng)域，以 PC 平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世 界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是 在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到 來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整 體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù) 控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的問題。 隨著社會經(jīng)濟發(fā)展對制造業(yè)的要求不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)特別足計算機 技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)已發(fā)生了根本性的變革。以數(shù)控技術(shù)為主的現(xiàn) 代制造技術(shù)占據(jù)了重要地位，數(shù)控技術(shù)集微電子、計算機、信息處理、自動檢 測、自動控制等高新技術(shù)于一體，是制造業(yè)實現(xiàn)柔性化、自動化、集成化、智 能化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國 力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措 施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了 高度重視，近年來取得了相當(dāng)大的進步，特別是在通用微機數(shù)控領(lǐng)域，基于 Pc 平臺的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。 本課題來源于生產(chǎn)，是對所學(xué)知識的應(yīng)用，在數(shù)控專業(yè)上具有代表性，而且 提高了綜合運用各方面知識的能力。程序的編制到程序的調(diào)試，零件的加工運用 到了所學(xué)的 AutoCAD、 UGNX、機床操作、程序的編制、刀具的選擇、零件的工 藝分析、數(shù)學(xué)處理、工藝路線等一系列的內(nèi)容。這將所學(xué)到的理論知識充分運用 到了實際加工中，切實做到了理論與實踐的有機結(jié)合。 此零件為典型銑削零件，它突出了數(shù)控加工的特點和零件加工的工藝性特 點，能培養(yǎng)我全面的數(shù)控加工能力，現(xiàn)在我能根據(jù)零件圖制定出合理的數(shù)控加 4 工工藝規(guī)程，能夠制定加工工藝，編制程序進行數(shù)學(xué)處理；能夠自己利用設(shè)備， 執(zhí)行加工工藝的過程，加工出合格的零件。并掌握加工中夾具的合理選用，了 解刀具的材料、特點、以及如何選用刀具等一系列問題，這次畢業(yè)設(shè)計有利于 培養(yǎng)我們各個方面的能力。 二、零件圖樣基本分析 2.1 零件圖 CAD 零件圖 圖 1-1 三維零件圖 圖 1-2 5 2.1.1 零件毛坯材料分析 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個 比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機械加工 的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要 的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實際作用，材料，形狀，生產(chǎn)性質(zhì)以及在生 產(chǎn)中獲得可能性有關(guān)。毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材 2、鑄造 3、 鍛造 4、焊接 5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，所以我們組選采用型材加工的方 式加工毛坯。本零件的毛坯選用 45 鋼，生產(chǎn)方式為小批量生產(chǎn)，所以加工方式 中的銑削加工，它比較符合經(jīng)濟性。 2.1.2 工藝設(shè)計 （1）工藝設(shè)計 1）對零件進行工藝分析 2）選擇毛坯和機床 3）確定加工方案 4）選擇刀具并填寫工具單 5）確定零件裝夾方式 6）確定粗、精加工切削用量 7）確定工序內(nèi)容并填寫工序卡 （2）編寫加工程序 1）建立工件坐標(biāo)系 2）基點尺寸計算與確定 3）尺寸及其精度計算 4）編寫加工程序 （3）零件加工與精度檢測 1）加工程序輸入與仿真 2）零件加工 3）零件精度檢測，填寫零件加工質(zhì)量檢驗單 6 2.1.3 零結(jié)構(gòu)工藝分析 如零件圖所示的圓四方，毛坯（長 X 寬 X 高）為 100X100X25,該零件主要 由平面、凸臺、型腔、孔組成。零件的加工精度要求高，且加工過程中需要多 次換刀，適合使用數(shù)控加工中心進行加工。 2.2 裝夾方案分析 在確定裝夾方案時，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定 位夾緊方式，并選擇合適的夾具。 （1）專用夾具：一般在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中采用各種專用夾 具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。除大批量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也 需要采用一些專用夾具，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計時要進行具體的技術(shù)經(jīng)濟分析； （2）組合夾具：組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高 的精度和賴磨性，可組裝成各種夾具。夾具用完可拆卸，清洗后可留、待組裝 新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用并具 有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點； （3）通用夾具：已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通 用夾具。其尺寸、結(jié)構(gòu)已經(jīng)規(guī)范化，而且具有一定的通用性，這類夾具適應(yīng)性 強，可用于一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，價格便宜。其缺點是夾具精度 不高，生產(chǎn)效率也比較低，較難裝夾。一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。 選擇裝夾方法的要點： （1）盡可能的選擇箱體的設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)的選擇要保證重要表 面的加工余量均勻，使不加工表面的尺寸、位置符合圖紙的要求，且便于裝夾； （2）銑床高速強力切削時，定位基準(zhǔn)要有足夠的接觸面積和分布面積，以 承受大的切削力且定位移動可靠； （3）夾具本身要以銑床工作臺上的基準(zhǔn)槽或基準(zhǔn)孔來定位并安裝到機床上， 這可確保零件的工件坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系固定的尺寸關(guān)系，這是和普通機床的 一個重要區(qū)別。 經(jīng)綜合分析：該零件形狀規(guī)則，上下兩個平面較光整，加工面與加工面之間 7 的位置精度要求不高。在平口虎鉗上夾持毛坯為 100mm×100mm 的兩側(cè)面，讓毛坯 上平面高出平口虎鉗 10mm 以上，以便在一次安裝中完成所以的加工表面。 為了提高勞動生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度需要設(shè)計夾具， 選用臺虎鉗和相應(yīng)工具夾具裝夾 根據(jù)前面定位基準(zhǔn)的選擇，決定使用工藝夾具。其特點是，利于分中打表 及校準(zhǔn)，一次性裝夾提高加工的精度。 臺虎鉗（夾具）如下圖： 2.3 加工方法與加工順序及進給路線分析 2.3.1 加工方法的確定 加工方案的選擇，直接影響到技術(shù)經(jīng)濟性的好壞。對于本次所設(shè)計的手機 造型零件，其加工方案是很多的，我們的已選方案是最為保險、最能保證其精 度要求的，同時也是顧全經(jīng)濟性的一種合理的加工方案。 在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為進給路線。進給路 線不僅包括切削加工時的進給路線，還包括刀具到位、對刀、退刀和換刀等一 系列過程的刀具運動線。 確定進給路線時，要在保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量的 前提下，力求計算容易，走刀路線短，空刀時間少。進給路線的確定與工件表 面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機床進給機構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪 廓形狀等有關(guān)。進給路線主要考慮以下幾個方面： （1）銑削零件表面時，要正確選用銑削方式。 （2）進給路線盡量短，以減少加工時間。 （3）進刀、退刀位置應(yīng)選在零件不太重要的部位，并且使刀具沿零件的切 線方向進刀、退刀，以避免產(chǎn)生刀痕。在切削內(nèi)表面輪廓時，切入切出無法外 延，銑刀只能沿法線方向切入和切出，此時，切入切出點應(yīng)選在零件輪廓的兩 個幾何元素的交點上。 8 （4）先加工外輪廓，后加工內(nèi)輪廓 平面零件表面銑削的進給路線： ①在用立銑刀側(cè)刃銑削零件外輪廓時，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓 曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法相直接切入零件，以避免加 工表面產(chǎn)生劃痕，保證其零件輪廓光滑。 ②銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切 入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出， 并將其切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點 時，為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口，刀具的切入切出點應(yīng)遠(yuǎn)離拐角。 因此在銑削該零件時，銑削外輪廓的銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲 線的延長線上切入和切出零件表面；加工內(nèi)腔時由于內(nèi)輪廓曲線不允許外延， 則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出。這樣既能減少走刀路線，又能保證 零件的 加工質(zhì)量。 加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲 得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結(jié) 合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。 通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式 為銑削，考慮該零件為大量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。 根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用（數(shù)控銑床型號）數(shù)控機床。 同樣在該零件的加工方法的選擇中，我們考慮了工具的具體情況和我們 的具體加工條件，一般我們按加工順序來闡述加工方案： 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等級 加工方法 圓凸臺、四方凸臺 3.2 無 平面銑削 型腔及凸臺 3.2 IT7 平面銑削 孔 無要求 無 直接銑削 2.3.2 加工順序 零件加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些尺 9 寸僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確的確定毛坯 到最終成形的加工方案。 該零件加工順序為： 采用虎鉗裝夾。用 Φ20(T01)銑刀先使用平面銑削粗、精加工平面及凸臺 →Φ6（T02）平面銑刀加工型腔→Φ3（T03）銑孔→檢驗是否合格→合格取下 零件。 2.3.3 加工工序選擇原則 （1） 加工工序劃分一般可按下類方法進行： ①刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。 再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)， 壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。 ②以加工部位分序法 對于加工類容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部分分成幾個部分，如 內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡 單幾何形狀，在加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較 高的部位。 ③以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進行校 形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工 序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)和工藝性，機床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少， 安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采 用工序分散的原則，要根據(jù)實際情況來確定，但一定力求合理。 （2）在加工時，加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾緊 的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破壞。順序一般應(yīng)按下列原則進行： ①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機床 加工工序的也要綜合考慮。 ②先進行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序。 ③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重 10 復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。 ④在同一次安裝中進行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞小的工序。 （3）走刀路線和對刀點的選擇 走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動切削起始點，刀具切入，切出并返 回切削起始點或?qū)Φ饵c等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路 線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空 行程的走刀路線。合理的確定對刀點，對刀點可以設(shè)在被加工零件上，但注意 對刀點必須是基準(zhǔn)位或已加工精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被 加工損壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序?qū)?刀時注意要在與定位基準(zhǔn)有相對固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個相對對刀位置， 這樣可以根據(jù)他們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點。這個相對對刀位置通常 設(shè)在機床工作臺或夾具上。 2.4 選擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理 的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率 刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者 根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選 擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具， 由于換到時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選的 低些，一般取 15-30min 對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機床、組合機床 與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一 工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低 些，當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時，刀具壽命也應(yīng)選的低些。 大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng) 按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提 出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷 和排性能同時要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控 機床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒質(zhì)硬 11 質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 12 2.5 選擇數(shù)控銑削用刀具 表 2-1 數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn)品名稱 酚醛電器插頭零件 零件圖號 1 補償值 /mm 備注 刀具 序號 刀具號 刀具名稱 刀柄型號 直徑 /mm 長度 /mm 1 T01 Φ20mm 立銑刀 BT40 Φ20 實測 2 T02 Φ6mm 立銑刀 BT40 Φ16 實測 硬質(zhì)合 金刀 3 T03 Φ3mm 立銑刀 BT40 Φ3 實測 編制 審核 批準(zhǔn) 共 1 頁 第 1 頁 2.6 切削用量的選擇 數(shù)控切削用量即切削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、銑削深度與寬度、進給量、行距、 殘留高度、層高等。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量。切削用 量是加工過程中重要的組成部分，合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一 般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時， 應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。切削用量的 因素包括： （1）機床 機床剛性、最大轉(zhuǎn)速、進給速度等； （2）刀具 刀具長度、刃長、刀具刃口、刀具材料、刀具齒數(shù)、刀具直 徑 （3）工件 毛坯材質(zhì)、熱處理性能等； （4）裝夾方式 壓板、臺鉗、托盤等； （5）冷卻情況 油冷、水冷、氣冷等。 當(dāng)進行數(shù)控編程時編程人員必須確定每道工序的切削用量并以指令的形式 寫入程序中。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度充分發(fā) 揮刀具切削性能保證合理的刀具耐用度。并充分發(fā)揮機床的性能最大限度地提 高生產(chǎn)率降低成本。 切削用量的選擇，對切削功率，刀具磨損，加工質(zhì)量和加工成品均有影響。 13 切削用量的選擇的一個總的原則：首先應(yīng)選擇盡量大的背吃刀量，其次選擇最 大的進給量，最后是選擇最大的切削速度。在粗加工時，首先選用盡可能大的 背吃刀量，其次要根據(jù)機床的動力和剛性等條件，選取盡可能大的進給量，最 后根據(jù)刀具的耐用度確定最佳的切削速度。在精加工時首先根據(jù)粗加工后的余 量，確定背吃刀量，再根據(jù)已加工表面的粗糙度要求選取較小的進給量，最后 再保證刀具的耐用度的前提下盡可能選擇較高的切削速度。另外要據(jù)實際情況 考慮周全，最后做出比較合理的最終方案。經(jīng)察取資料與實際考慮 1.銑削要素 Vc——銑削速度（m/min）Vc=(πd 0n)/1000 d0——銑刀外徑（mm） n________銑刀轉(zhuǎn)速（r/min） f——銑刀每轉(zhuǎn)工作臺移動距離，即每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） fz——銑刀每齒工作臺移動距離，即每齒進給量（mm/z） Vf——進給速度（mm/min） Vf=fn= fzzn 參考《切削用量簡明手冊》可以根據(jù)所選擇的銑刀和材料來確定切削用量。 通過以上公式來計算可以得到合理的切削用量。 三、工藝規(guī)程的設(shè)計 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 3.1.1 基準(zhǔn)的分類 基準(zhǔn)分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。 設(shè)計基準(zhǔn)：是指設(shè)計工作圖上所采用的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)：是指加工過程中所采用的基準(zhǔn)。又分為有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn) 和測量基準(zhǔn)等。 14 （1）工序基準(zhǔn):工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和 位置的基準(zhǔn)。 （2）定位基準(zhǔn)：是指在加工中用作定位的基準(zhǔn)。 （3）測量基準(zhǔn)：是指測量時所采用的基準(zhǔn)。此外還有裝配過程中用于確定 零、部件間相互位置的裝配基準(zhǔn)。要求掌握基準(zhǔn)的分類，定義，同等重要的是 在訓(xùn)練中提高選擇基準(zhǔn)的能力。 3.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇 選擇工件的定位基準(zhǔn)，實際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加 工與否，又將定為基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加 工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。已加工過的表面作為定位 基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。 在選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證工件精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選 擇的順序就應(yīng)為從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。 3.1.3 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時，應(yīng)保證加工面與不加工面之間的位置要求并合理分配各加 工面的余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時還要為后續(xù) 工序提供可靠精基準(zhǔn)。具體可按下列原則選擇： （1）非加工表面原則。為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選 不加工面為粗基準(zhǔn)。 （2）加工余量最小原則。義余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表 面 有足夠的加工余量。 （3）重要表面原則。為保證重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面 為 粗基準(zhǔn)。 （4）不重復(fù)使用原則。 （5）便于裝夾原則。做為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光滑，沒有飛邊、冒 口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 3.1.4 精基準(zhǔn)的選擇 15 選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)保證加工精度和裝夾可靠、方便，可參照下列原則進行： （1） “基準(zhǔn)重合”原則 加工零件時應(yīng)直接選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，可以避免由定位 基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。 （2） “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 加工同一零件的多道工序時盡可能選擇同一個定位基準(zhǔn)，這樣可以保證加 工表面間的相互位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也簡化了夾 具的設(shè)計與制造工作，降低了成本，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。例如，軸類零件加 工采用采用兩端中心孔作統(tǒng)一定位基準(zhǔn)加工各階梯外圓表面，可保證各階梯外 圓表面的同軸度誤差。 基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是選擇精基準(zhǔn)的兩個重要原則，但實際生產(chǎn)中有 時會遇到兩者相互矛盾的情況。此時，若采用統(tǒng)一定位基準(zhǔn)能夠保證加工表面 的尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；若不能保證尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)重 合原則，以避免使工序尺寸的實際公差值減小，增加加工難度。 （3） “自為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應(yīng)選擇加工表 面本身作為定位基準(zhǔn)。 （4） “互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)個加工表面之間具有較高的位置精度，或為是加工表面具有均勻的加工 余量，則可采用兩個加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法。 （5） “便于裝夾”原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用， 操作方便靈活。同時定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠大的接觸面積，以承受較大的切削力。 綜上所述：從零件圖上可以看出絕大多數(shù)的尺寸都實行對于外輪廓四個平 面集中標(biāo)注的方法，滿足了設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點的統(tǒng)一，即基準(zhǔn)統(tǒng) 一。并且下表面作為精基準(zhǔn)可以滿足基準(zhǔn)重合的原則。同時以下表面為基準(zhǔn)便 于一次裝夾。所以在加工中，先將零件的上表面及六方形槽作為粗基準(zhǔn)。 3.2 制定工藝路線 16 工藝路線的確定： a) 保證被加工工件的精度和表面質(zhì)量。 b) 盡量縮短走刀路線，減少刀具的空行程，提高生產(chǎn)效率。 c) 應(yīng)使數(shù)值簡單，程序段少，以減少編程的工作量。 根據(jù)以上各個零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以初步加工 工藝路線，具體方案如下： 表 3-1 圓四方數(shù)控加工工藝過程卡 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 夾具 1 備料 準(zhǔn)備 100mm×100mm×25mm 毛坯 VMC850 銑圓凸臺 VMC850 平口虎鉗 銑四方 VMC850 平口虎鉗 銑型腔 VMC850 平口虎鉗 2 銑 銑孔 VMC850 平口虎鉗 3 鉗 去毛刺 VMC850 平口虎鉗 4 檢驗 測量各部分尺寸大小、精度檢 驗 游標(biāo)卡尺 千分尺 17 3.3 工序卡片 查表確定切削速度和進給量然后計算出機床主軸轉(zhuǎn)速和機床進給速度詳見 （表 3-2、3-3、3-4）： 表 3-2 零件加工工序卡一 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 L數(shù)控加工工序卡 零件名稱 圓四方 材料 45 鋼 使用設(shè)備 加工中心 VMC850 工序號 2 程序編號 O0001 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工序 2 工序簡圖 冷卻液選擇 乳化液 工 步 號 工步內(nèi)容 量具 及檢 具 刀具 號 夾具 主軸 轉(zhuǎn)速 /(r/m in) 進給速度 /(mm/min ) 背吃刀 量 /(mm/r) 備 注 1 銑圓 T01 平口虎鉗 3000 500 0.2 2 銑四方 T01 平口虎鉗 3000 500 0.2 編 制 審核 批準(zhǔn) 18 表 3-3 零件加工工序卡二 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 L數(shù)控加工工序卡 零件名稱 圓四方 材料 45 鋼 使用設(shè)備 加工中心 VMC850 工序號 2 程序編號 O0002 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工序 2 工序簡圖 冷卻液選擇 乳化液 工 步 號 工步內(nèi)容 量具 及檢 具 刀具 號 夾具 主軸 轉(zhuǎn)速 /(r/m in) 進給速度 /(mm/min ) 背吃刀 量 /(mm/r) 備 注 1 銑型腔 T02 平口虎鉗 3500 350 0.1 編 制 審核 批準(zhǔn) 19 表 3-4 零件加工工序卡三 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 L數(shù)控加工工序卡 零件名稱 圓四方 材料 45 鋼 使用設(shè)備 加工中心 VMC850 工序號 2 程序編號 O0003 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工序 2 工序簡圖 冷卻液選擇 乳化液 工步 號 工步內(nèi)容 量具及 檢具 刀具號 夾具 主軸轉(zhuǎn)速 /(r/min) 進給速度 /(mm/min) 背吃刀量 /(mm/r) 備 注 1 銑孔 T03 平口虎鉗 4000 200 0.2 編制 審核 批準(zhǔn) 20 3.4 選擇加工設(shè)備 現(xiàn)有的 FANUC—0i MD 系統(tǒng)數(shù)控銑床，加工中心(VMC850)，結(jié)合零件圖 的分析，VMC850 主要參數(shù)見表 3-5。 表 3-5 機床主要參數(shù)表 工作臺面尺寸（長 ×寬） 405×1307(mm) 主軸錐孔/刀柄 形式 24ISO40 / BT40（MAS403） 工作臺最大縱向行 程 650(mm) 主配控制系統(tǒng) FANUC 0iMate-MC 工作臺最大橫向行 程 450(mm) 換刀時間 6.5(s) 主軸箱垂向行程 500(mm) 主軸轉(zhuǎn)速范圍 60—6000( r/min) 工作臺 T 型槽 （槽數(shù)-寬度×間 距） 5-16×60(mm) 快速移動速度 10000（mm/min） 主電動機功率 5.5/7.5(kw) 進給速度 5—800（mm/min） 脈沖當(dāng)量 0.001 (mm/脈沖) 工作臺最大承載 700(kg) 機床外形尺寸 (長×寬×高) 2540mm×2520mm×2710mm 機床重量 4000(kg) 21 四、數(shù)控加工程序的編制以及加工 數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容之一，其分為手工編程和自動編 程。其中手工編程是指編程的各個階段均由人工完成。而對于幾何形狀復(fù)雜的 零件需借助計算機使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序，經(jīng)過處理后生成加工 程序，此則稱為自動編程。此次設(shè)計的電器插頭零件板造型零件，選用數(shù)控編 程加工。 具體來說，數(shù)控編程是指根據(jù)被加工零件的圖紙和技術(shù)要求、工藝要求， 將零件加工的工藝順序、工序內(nèi)的工步安排、刀具相對于工件運動的軌跡與方 向、工藝參數(shù)及輔助動作等，用數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的規(guī)則、代碼和格式編制成文 件，并將程序單的信息制作成控制介質(zhì)的整個過程。而其代碼格式又因數(shù)控機 床所采用的數(shù)控系統(tǒng)的不同而不同，但它們之間均有相通之處。應(yīng)用了多把刀 具，用到了刀具的補償有刀具長度補償與刀尖圓弧半徑補償。在加工時應(yīng)該正 確操作，正確的對刀，正確填寫參數(shù)。 4.1 數(shù)控編程過程： 1) 建模 2) 銑削系統(tǒng)的選擇 3) 材料的設(shè)置 4) 刀具的選用與銑削參數(shù)的設(shè)置 5) 生成刀具路徑和仿真模擬 6) 生成加工程序 7) 采用通訊功能進行加工 4.2 加工程序編寫 根據(jù)零件圖、工藝設(shè)計與工藝文件及走刀線路等編寫出零件加工程序，詳 細(xì)的加工程序見加工程序編制。 另見附錄（編程程序） 4.3 零件加工 在數(shù)控機床上對所編寫的程序進行軌跡演示，校正程序。再根據(jù)所需的加 22 工精度以及表面粗糙度要求，在加工中心 VMC850(FAUNC0i-MD 系統(tǒng))上按給定的 加工工序?qū)α慵M行加工。 4.4 數(shù)控編程的定義 為了使數(shù)控機床能根據(jù)零件加工的要求進行動作，必須將這些要求以機床 數(shù)控系統(tǒng)能識別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識別的指令稱為 程度，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。 4.5 數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟 控編程步驟如圖 4-1 所示，主要有以下幾個方面的內(nèi)容。 圖 4-1 數(shù)控編程步驟 （1）分析圖樣 包括零件輪廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙 度、技術(shù)要求的分析，零件材料、熱處理等要求的分析； （2）確定加工工藝 包括選擇加工方案，確定加工路線，選擇定位與夾緊 方式，選擇刀具，選擇各項切削參數(shù)，選擇對刀點、換刀點； （3）數(shù)值計算 選擇編程原點，對零件圖形各基點進行正確的數(shù)學(xué)計算， 為編寫程序單做好準(zhǔn)備；此零件以毛坯的中心上方為原點。 （4）編寫程序單 根據(jù)數(shù)控機床規(guī)定指令代碼及程序格式編寫加工程序單； （5）制作控制介質(zhì) 簡單的數(shù)控程序直接采用手工輸入機床，當(dāng)程序自動 輸入機床時，必須制作控制介質(zhì)。現(xiàn)在大多數(shù)程序采用軟盤、移動存儲器、硬 盤作為存儲介質(zhì)，采用計算機傳輸來輸入機床。目前，除了少數(shù)老式的數(shù)控機 床仍在采用穿孔紙帶外，現(xiàn)代數(shù)控機床均不再采用此種控制介質(zhì)了； （6）程序校驗 程序必須經(jīng)過校驗正確后才能使用。一般采用機床空運行 的方式進行校驗，有圖形顯示卡的機床可直接在 CRT 顯示屏上進行校驗，現(xiàn)在 有很多學(xué)校還采用計算機數(shù)控模擬進行校驗。以上方式只能進行數(shù)控程序、機 23 床動作的校驗，如果要校驗加工精度，則要進行首件試切校驗。 五、總結(jié)與體會 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，讓我從中學(xué)到了很多東西。不僅使自己的專業(yè)技能 更加熟練，也強化了我在學(xué)校所學(xué)到專業(yè)理論知識，對于數(shù)控加工技術(shù)的運用 有了更加深刻認(rèn)識和了解，對于典型零件的加工也有更加深刻的印象。 本文介紹了電器插頭零件從毛坯到成品的加工過程。對零件的結(jié)構(gòu)進行了 分析，制定了零件的加工工藝內(nèi)容，選擇了零件毛坯和設(shè)備，確定了定位基準(zhǔn) 與夾具，對零件的加工工藝方案、切削用量的選擇等進行了具體的分析。編制 了工藝卡、工序卡和刀具卡片，采用 UGNX6.0 繪制了圖形和自動編寫程序。并 數(shù)銑加工出零件，進行質(zhì)量分析。 設(shè)計過程中使我對以前所學(xué)的知識講行了更進一步的鞏固，其中涉及的機 械制造領(lǐng)域都有了更多的了解，擴展了我的知識面，學(xué)到了一些設(shè)計思路，同 時零件的加工使我對數(shù)控編程和加工操作都更加的熟練。 在整個過程中，深感自己在平時的學(xué)習(xí)不夠，遇到了各種各樣的問題，在 老師精心的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，使問題得到了解決。這次的畢業(yè)設(shè)計鞏固了 我所學(xué)到各科專業(yè)知識，不僅是對自己來所學(xué)的考核，也是在工作之前對自身 的一次全面性的檢測，這也為今后走向工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。 24 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計的順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師對我的精心指導(dǎo)。從 選題到零件圖的設(shè)計及其零件的工藝分析到零件加工完成的全過程給予了我耐 心的指導(dǎo)和無私的幫助。他以他豐富的專業(yè)知識和科研經(jīng)驗，解決了我在畢業(yè) 設(shè)計中遇到的各種問題，同時還要感謝我所有的任課老師和所有同學(xué)在這幾年 來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和掌握，讓我掌握 了本項專業(yè)的要領(lǐng)。本次畢業(yè)論文使我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，它大大 的提高了我的動手能力，讓我能更好的把專業(yè)知識融會貫通，對以后的工作提 供了很大的平臺。 因為我缺少設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計說明書中有漏洞也在所難免，敬請各位老師 和同學(xué)批評指正。以使我對自己的不足得到及時的發(fā)現(xiàn)并修改，也使我在今后 的工作中避免再次出現(xiàn)。 25 參考文獻 [1] 趙長旭. 數(shù)控加工工藝. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2007.9 [2] 江洪. UG NX6 基礎(chǔ)教程. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.1 [3] 王甫茂. 機械制造基礎(chǔ). 上海：上海交通大學(xué)出版社，2005. [4] 呂思科. 機械制圖. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2007.7 [5] 艾興. 切削用量簡明手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，2007.9 [6] 章富安.對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的思考.中國機械工程，1999 [7] 顧京.數(shù)控加工編程與操作.北京：高等教育出版社，2003.9 [8] 張德紅.數(shù)控銑削加工技術(shù).宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2009 [9] 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，1991 [10] 何華妹、林智敏.中文版 UG NX6 產(chǎn)品模具設(shè)計與數(shù)控加工入門一點通.清 華大學(xué)出版社，2010.2