数控铣削加工工艺分析与数控程序编制模板.doc

摘 要
本文具体叙述了导机凸模数控加工加工工艺，经过分析加工零件工艺，铣削工装，工艺卡制订和编制程序时应注意问题，处理实际问题。
经过利用数控技术加工出导机凸模零件，能使自己在数控技术利用方面得到一次较为系统训练，基础上达成了适应工厂要求。 关键介绍包含数控机床介绍，进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具选择等内容。最终完成零件机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，工件定位和夹紧方案草图，数控刀具卡片，数控加工进给路线图。

关键词 导机凸模、 数控加工技术加工工艺分析、编程、数控刀具、数控加工进给路线。

目 录
摘 要 1
目录 2
前 言 3
第一章 课题分析 4
1.1 设计课题课题分析 4
1.1.1 设计课题目标 4
1.2 工件结构分析 4
1.2.1 导机凸模加工要求 4
1.2.2 导机凸模三维造型图 6
第二章 数控铣削加工工艺分析 7
2.1数控加工工序 7
2.2 工艺工序安排 7
2．3加工次序 7
2．4装夹方案和夹具选择 8
2．5选择刀具 8
2．6 切削参数及刀具路径 8
2．7 确定切削用量 19
第三章 数控程序编制 19
3．1 Mastercam自动编程软件进行加工 19
致谢 21
参考文件 22
附录 23
数控加工程序单 23
刀具卡片 24
程序 25

前 言
数控技术在制造业广泛利用，使当今制造业生产面貌涣然一新，在中国，数控技术和装备发展也有相当大进步。以pc平台为基础国产数控系统及柔性制造系统逐步利用于生产实践，经过对数控技术利用使我们愈加好掌握所学专业知识。
伴随中国制造业发展，数控加工需求也在增加，它总发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并重视工艺适用性和经济性。而斜联结管加工充足适应了现代化生产需要.。
数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件关键加工方法。数控设备为精密复杂零件加工提供了基础条件，但要达成预期加工效果，编制高质量数控程序是必不可少，这是因为数控加工程序不公包含零件工艺过程，而且还包含刀具形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单模具零件，通常采取手工编程方法，对于复杂模具零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、Mastercam等。不管是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理工艺参数，是编制高质量加工程序前提。在这里我用UG造型、UG加工，充足学习她们优点，用于导机凸模加工。

第一章 课题分析
1.1 设计课题课题分析
设计任务分析：
（1）计算机绘制零件图和三维造型图；
（2）完成导机凸模工艺过程卡；
（3）选择导机凸模数控加工工装设计；
（4）编制导机凸模数控加工程序，并进行模拟加工；
（5）撰写毕业设计计算说明书；
（6）参与毕业设计答辩。
1.1.1 设计课题目标
此次毕业设计关键内容是结合导机凸模零件进行编写数控加工工艺步骤，依据材料，合理正确选择数控机床和加工刀具，正确填写数控加工程序单、加工工艺过程卡片、数控加工工序卡、数控加工刀具卡片、数控加工进给路线图表。经过此次课题完成，熟悉实际生产中加工工程图全貌和具体要求，其次熟悉实际生产中加工工艺设计全部方法。经过本课题完成，使学生达成以下目标：学会查阅相关资料，初步掌握编制机械加工工艺规程方法，能很好编制数控加工工艺；掌握UG自动编程软件，使学生感觉到合作配合工作关键性，再次熟悉实际生产过程中程序设计过程及方法，最终学会独立分析处理问题、编写毕业设计说明书和查找参考资料方法。
1.2 工件结构分析
1.2.1 导机凸模加工要求
所加工零件为导机凸模，加工方法是单件生产。
图1-1所表示零件为导机凸模零件，结构形状复杂，是适合数控铣削加工一个经典零件。下面就该零件工艺分析过程进行分析。

图1-1 导机凸模
a.结构分析
图1-1所表示零件由一凸台,两个型腔及三个通孔组成，凸台是由圆弧面和平面组成。
b.精度分析
上表面相对于轮廓面平行度为0.05；
轮廓面平面度为0.05；
2-φ10通孔精度等级为H8；
Φ24通孔精度等级为H7。
c.毛坯、余量分析
毛坯材料为A3,毛坯为120X100X25；各边全部有加工余量0.5mm。 d.结构工艺性分析
零件尺寸标准较统一,且无封闭尺寸；组成该零件轮廓形状各几何元素条件充足无相互矛盾之处，有利于编程。
1.2.2 定位基准选择
加工外轮廓及型腔以下表面和四侧面为定位基准。
1.2.3 工艺方案确定
经过查阅《机械手册》，依据导机凸模结构特点，得出各表面加工方案以下：
外形 线割
上下表面 粗磨-精磨
2-φ10通孔 线割 点钻绞
Φ24H7通孔　　 线割 钻 扩 镗
外轮廓 粗铣-精铣
型腔 粗铣-精铣
1.3 导机凸模三维造型图
依据老师给我们二维图纸，设计我们所要绘制三维图，我用UG把图用三维造出来，这么看上去很直观，图1-2所表示。

图1-2

第二章 数控铣削加工工艺分析
2.1数控加工工序
第一道工序为：铣底部打开型腔
第二道工序为：点钻绞孔 钻 扩 镗
第三道工序为：铣外轮廓和型腔。
2．2工艺工序安排
1、对导机凸模进行工艺安排：
下料→磨削→线割→铣削→去毛刺→检验→油封
下料：线割120x100x25板块，单边0.2mm余量。
磨削：磨外形尺寸达图要求。
线割：线割2-Φ10和Φ24H7通孔。
铣削；铣外轮廓及型腔。
钳工：去毛刺。
检：检验。
油封：清理、油封、入库。
2.3加工次序（工步次序）
该工序工步有六步：粗、精铣削加工打开型腔及外轮廓和型腔。依据基准先行，先面后孔，先主后次，先粗后精标准，
工步1：粗铣打开型腔
加工内容是打开状型腔，依据平面加工方案，以装夹上表面为基准。考虑到精加工，依据零件材料和刀具刚性留0.1mm精加工余量。
工步2：精铣削打开状型腔
加工内容是打开状型腔，依据平面加工方案，以装夹上表面为基准。为确保零件精度和粗造度，提升主轴转速和切削速度。
工步3：粗铣削外轮廓
加工内容是：铣削外轮廓，以下表面为基正确定平面高度，铣削加工外轮廓。考虑到精加工，依据零件材料和刀具刚性留0.1mm精加工余量。
工步4：精铣削外轮廓
加工内容是：铣削加工外轮廓，以下表面为基正确定平面高度，铣削加工平面，为确保零件精度和粗造度，提升主轴转速和切削速度。
工步5： 粗铣削型腔
加工内容型腔，以底面为基正确定各侧面垂直度，进行粗加工，为确保精加工余量及粗造度要求，表面留0.1mm精加工余量。
工步6： 精铣削加工型腔
加工内容型腔，以底面为基正确定各侧面位置精度，进行精加工，为确保加工粗造度要求，提升主轴转速。
2.4 装夹方案和夹具选择
依据工件加工要求，能够看出关键只有厚度、平面度和垂直度要求，并不需要限制工件全部自由度，只要限制X，Y方向旋转和Z轴移动，所以我们选择不完全定位原理。
总而言之，夹具我选择平口钳。
2.5 选择刀具
在上述分析基础上编写对应机械加工工艺过程卡片，具体见附表1。
2.6切削参数及刀具路径
2.6.1 以下是底部打开状型腔切削加工：
以平面铣加工底部型腔，调出图形文件：底部型腔粗精加工图3。
图2-1 底部型腔精加工
选择“创建操作→PLANAR_MILL加工（图所表示、图4）加工”命令，并设
图4
置参数，选择加工刀具，进给速度选择加工部位，并生成刀轨，设置主轴转速。图所表示4、5所表示：

图5底部型腔加工部位选择
选择12.0平刀除去毛坯材料。在弹出加工界面视窗口，设置部件余量和底面余量为0.1 。单击“生成”。系统计算出刀具加工轨迹，图6所表示。能够看出开始刀具从定义切削范围外下刀，然后在等Z值高度一层层加工，每层间下降距离小于设定最大Z轴进给量0.1。

图6底面型腔粗加工刀具路径

图7、实体仿真

底部型腔精加工
底部型腔精加工，分为光底和光侧两部分，能够沿着型腔轮廓生成光滑和流线型刀具路径，平滑刀具路径。
选择“创建操作加工”命令。选择“PLANAR_MILL”，选择12.0平面铣刀，在“PLANAR_MILL”菜单中，参数设置图8、9所表示。
图8、光整底部和侧面加工参数
刀具路径图9所表示：
图9、底部型腔精加工路径
2.6.2 以下是外轮廓和型腔粗精加工参数及路径：
以面铣及平面铣加工外轮廓和型腔型腔，调出图形文件：外轮廓及型腔粗精加工图10。
图10
选择“创建操作→FACE_MILL加工（图所表示、图11）加工”命令并设 置各项加工参数

图11外轮廓及型腔粗加工参数设置

图12外轮廓及型腔加工部位选择
选择12.0平刀除去毛坯材料。在弹出加工界面视窗口，设置部件余量和底面余量为0.1 。单击“生成”。系统计算出刀具加工轨迹，图6所表示。能够看出开始刀具从定义切削范围外下刀，然后在等Z值高度一层层加工，每层间下降距离小于设定最大Z轴进给量0.1。

图13外轮廓及型腔加工路径

图14实体仿真
外轮廓及型腔精加工
外轮廓及型腔精加工，分为光底和光侧两部分，能够沿着型腔轮廓生成平滑刀具路径。
选择“创建操作加工”命令。选择“FACE_MILL”，选择12.0平面铣刀，在“FACE_MILL”菜单中，参数设置图15所表示。

图15光整底面参数设置
选择“创建操作加工”命令。选择“PLANAR_MILL”，选择12.0平面铣刀，在“PLANAR_MILL”菜单中，参数设置图16所表示

图16光整侧面参数设置
外轮廓及型腔精加工路径图17所表示：

图17外轮廓及型腔精加工路径
2.7 确定切削用量
2.7.1.打开状型腔加工
（1）粗铣型腔
所用刀具为T01，四刃平刀，刀具直径为φ12，加工深度为 10 mm。
因为加工量较大，所以采取螺旋下刀切除全部余量，背吃刀量为10,平面铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%,则侧吃刀量为14mm。依据《机械加工切削数据手册》书上表查得：V=30m/min.
（2）精加工型腔
所用刀具为T02，φ12四刃平面铣刀，刀具直径为φ12， 加工深度为10mm。平面铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%,则侧吃刀量为14mm。依据《机械加工切削数据手册》书上表2.1查得，
V=40m/min.
2.7.2粗、精铣外轮廓及形腔
所用刀具T01和T02，平底立铣刀，刀具直径均为φ12。粗加工深度为10mm，因为为平底立铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%,则侧吃刀量为14mm，即行距为16mm。依据《机械加工切削数据手册》书上表2.5（P2-122）查得：V取17m/min所以依据公式：Dπn=1000V求得转速n=600r/min.
精加工深度为10mm,依据《机械加工切削数据手册》书上表2.5（P2-122）查得：V取20m/min.同理可得： n=800r/min.
第三章 数控程序编制
数控编程通常分为手工编程和自动编程两种。
1．手工编程
手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验全部是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要含有数控加工工艺知识和数值计算能力。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多零件，采取手工编程较轻易，而且经济、立即。所以，在点位加工或直线和圆弧组成轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂零件，尤其是含有非圆曲线、列表曲线及曲面组成零件，用手工编程就有一定困难，犯错概率增大，有时甚至无法编出程序，必需用自动编程方法编制程序。
2．自动编程
自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需依据零件图样要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序经过直接通信方法送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得部分计算繁琐、手工编程困难或无法编出程序能够顺利地完成。
3．1采取UG自动编程软件进行加工，
加工程序以下：
%
O0001
(Sun Apr 18 17:52:41 )
(D12)
G40 G17 G49 G80 G90
G28 G91 Z0.0
S3000 M03
G54
……………
G03 X29.9 Y-12.5 I0.0 J8.
X26. Y-8.6 I-3.9 J0.0 F2200.
G01 X-26.
G03 X-29.9 Y-12.5 I0.0 J-3.9
X-21.9 Y-20.5 I8. J0.0
G00 Z-2.956
X21.9
Z-3.153
…………
X26. Y-8.6 I-3.9 J0.0 F2200.
G01 X-26.
G03 X-29.9 Y-12.5 I0.0 J-3.9
X-21.9 Y-20.5 I8. J0.0
G00 Z10.
Z50.
X0.0 Y0.0
(LSJKK)
G28 G91 Z0.0
M05
M09
M30
%
（详见NC代码，和实体加工）

谢 辞
短暂二个月毕业设计在急忙忙忙中过去了，这次毕业设计让我受益非浅，学到了很多新东西，比如工艺设计步骤，加工方案，加工次序，刀柄刀具选择，切削用量选择，以前这些数据全部是随便定，经过这次实习才知道真正设计时候全部是要经过查阅相关手册得来。
在三个月时间中，我们学习了零件工艺分析、数控机床选择，零件工艺方案设计，包含进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具选择等内容。在学习以上知识同时也练习了CAD、UG、数控仿真加工、数控机床加工等知识，既完成了课程，又对以往学习知识进行了完整复习，能够说是一举多得。大大提升了我们专业水平，使我们掌握相关工程设计程序、方法和技术规范，提升工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件能力；培养我们掌握试验、测试等科学研究基础方法；锻炼我们分析和处理工程实际问题能力。使我们树立了正确设计思想和培养了我们严厉认真科学态度和严谨求实工作作风。
我们立即正式步入工作岗位，这次毕业设计恰好为我们工作打下坚实基础，让我们能够愈加好适应工作环境，同时也锻炼了我们坚韧不拔，迎难而上精神。锻炼了我们发觉问题，处理问题能力。使我们专业知识和水平愈加完善。
我们要发扬实习期间能力和精神，成为社会有用人才，为自己开创美好未来。
在我设计过程中，付春梅老师给了我很大帮助，我了解到了什么叫工艺设计，怎么样去完成一个工件全部工艺步骤，经过查手册，找数据，给设计过程中全部数据全部能有一个具体标准，这是我最终学习目标，现在学习为就是以后在工作当中熟练利用，在多个月实习中我确实学到了很多东西。

参考文件
1《机械制造基础》 主编 陈茂贞 上海交通大学
2《机械加工技术》 主编 孙学强 高等职业技术教育机电类专业教材编委会
3《简明机械零件设计实用手册》 主编 胡家秀 机械工业出版社
4《交换性和测量技术》 主编 郑建中 浙江大学出版社
6《UG数控编程使用教程》 主编 王卫兵 清华大学出版社
7.《 数控加工中心中级工强化认证培训》 主编王荣兴 高等教育出版社
8.《机械加工工艺及编程 》 赵长明 机械工业出版社

附 录
附表1：数控加工程序单
数控加工程序单
工件安装示意图：（标明MCS位置）

零件名称
导机凸模
零件代号
SK
工序号
100
工序名称
零件加工
编程人

程序编号

文件目录

序号
程序段号
加工内容
保留余量
刀 具 参 数
刀具号
刀具类型
刀具直径
底角半径
1
N0001
粗加工下型腔
0.1
T01
立铣刀
12
0
2
N0002
精铣下型腔底面
0
T02
立铣刀
12
0
3
N0003
精铣下型腔侧边
0
T02
立铣刀
12
0
4
N0004
粗加工外轮廓及型腔
0.1
T01
立铣刀
12
0
5
N0005
精铣外轮廓及型腔底面
0.5
T03
立铣刀
12
0
6
N0006
精铣轮廓及型腔侧边
0
T03
立铣刀
16
0

数控加工刀具卡片
序号
刀具号
刀具名称
刀具型号
刀具规格
1
T01
φ12立铣刀
ＳＫ４０－ＥＲ３２－７０
φ12
2
T02
φ12立铣刀
ＳＫ４０－ＥＲ３２－７０
φ12