毕业设计_数控铣削零件加工工艺设计与自动编程

正文

一数控加工工艺

1 图面分析

如图1—1所示，毛坯为110X110x40加工下图零件,要求外形加工深为10mm、开放槽与孔加工深为5mm、U形槽与键槽加工深为4mm。尺寸无公差要求。

图1—1

2 零件毛坯的工艺分析

零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，所以要注意各方面的问题，如装夹问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。毛坯应该有足够的余量及加工钢度，这里毛坯选择：45#钢尺寸：102mmx102mmx12mm

3 零件加工工艺的分析

数控加工工艺文件既是数控加工、产品的依据，也是操作者必须遵守、执行的规程。它是编程人员在编制加工程序单时必须编制的技术文件。本零件由于轨迹加工复杂，而且精度要求高，所以选择在数控铣床上加工

4 加工方案及加工路线的确定

确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。

以零件平台左下角作为坐标原点，工件需要加工的地方有U形槽、开放槽、键槽和外形轮廓，按所选刀具进行加工路线的确定：粗、精铣外轮廓——粗、精铣键槽——粗铣开放槽和U形槽——精铣开放槽和U形槽。

1）数控铣削加工的编程任务书，见表1—1

表1—1 数控编程任务书

2）确定装夹方案：由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。工件坐标系在工件的中心位置， Z轴方向在工件的上表面。根据零件的结构特点，加工外形轮廓、形轮廓，可选用精密压板进行装夹。

3）数控铣削加工工序：数控铣削加工分粗加工和精加工二次铣削进行，其基本工序如下：外形轮廓粗铣加工使用直径是12mm的硬质合金立铣刀：键槽粗铣加工使用直径是12mm的硬质合金键槽铣刀，精加工分别留0.3mm、0.2mm，精铣加工：使用直径是8mm的硬质合金键槽铣刀。详细数控加工工序卡和切削用量选择见表1—2

表1—2 数控加工工序卡

4）数控铣削加工刀具：刀具的选择是数控加工中重要的工艺容之一，他不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序容、工件材料等因素。

与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。

选取刀具时，使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。对一些主体型面和变斜角轮廓行的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低和平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用环形刀。

此零件使用直径是12mm的硬质合金立铣刀和直径为8mm的硬质合金立铣刀进行外轮廓粗加工，再用直径12mm的立铣刀进行外轮廓的精加工，用直径8mm的立铣刀进行轮廓的精加工，这样有利于表面粗糙度的保证。数控刀具明细表及数控刀具卡见表1—3

表1—3数控刀具明细表及数控刀具卡

12mm立铣刀

8mm立铣刀

二、自动编程概述

自动编程技术使用计算机帮助人们解决复杂零件的数控加工编程问题。计算机完成大量琐碎的数值计算，并省去了编写单位的工作量，因而能提高变成效率。自动编程关键在于解决手工编程无法解决的许多复杂形状零件变成问题。

自动编程按照编程方式的不同划分为APT语言和图形编程两种方式。APT程序语言系统现在已很少使用；图形编程方式的主要特点是一图形要素作为输入方式，在图形交互方式下，用户输入加工量间的几何形状，选择刀具参数、定义机床、确定走到轨迹等，计算机自动计算到位数据，并能进行加工过程的模拟和仿真，最后生成程序，图形编程方式形象、直观、效率高。固现在人们通常用图形编程方式。

三、数控仿真加工

１数控加工操作和说明

数控铣床加工的零件，其加工质量要求比较高。所以在数控加工过程中的各个环节都应严格操作。

（1）必须按照数控加工工件方法安装工件。安装后工件径向跳动不得大于0.025mm。

（2）必须应用对刀样板准确校正程序设定的零点。

（3）如若零件的表面粗糙度达不到要求，则应更该加工参数，再达不到要求更换新刀重新进行数控加工。

２数控仿真加工基本操作

数控仿真加工即是将实际的机床操作在计算机上的模拟。

数控仿真加工的操作步骤如下：

（1）进入数控仿真系统界面后，首先要选择所需机床，本书中选择的是FANUC立式加工中心。然后急停释放、启动、回参考点。

（2）将编好的的程序通过DNC传送输入到机床的数控装置，或直接在操作面板上输入程序。程序导入后，在机床锁定的条件下空运行此程序，检查其编写有无错误并进行调试。

（3）定义毛坯尺寸，并选择夹具。根据要求选择刀具，并将其安装在对应的刀座上。

（4）对刀和参数设置。在X、Y、Z轴分别对刀后的测量值输到数控装置的参数界面中。

（5）根据程序加工零件。

（6）完成后测量零件，检查其各部分尺寸是否达到要求。

四用CIMATRON进行自动编程

先用Cimatron制作零件的三维图，然后进行零件的加工工艺分析，选择合适的加工工艺。选择机床，在此选择FANUC立式加工中心，然后在软件上定义毛坯大小和坐标原点，在此选择零件上表面的中心为坐标原点。先进行零件的整体粗加工，选择合适的粗加工刀具方式，这里选择曲面环绕粗加式方式。再进行外轮廓精加工，分别采用外形加工和挖槽加工最后再钻孔加工。最后进行倒角的加工。在每个刀具路径设置时都必须选择合适的参数，才能生出合理的刀具轨迹。然后选择合适的控制方法和合理的参数设置对零件进行模拟加工。

1 Cimatron自动编程

随着CAD/CAM、数控加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，Cimatron 是业界公认的最优秀的CAD/CAM加工软件之一，也是目前在模具行业应用最为广泛的CAD/CAM软件之一，具有一般加工所需要的多项功能，并有人性化、智能化的特点，还有刀路计算快、NC文件短等优点；同时其编程操作简单而易用。根据零件的形状及其要求，按照合理的方法及其正确的参数设置才能产生出合

理的刀轨路径。

(1) 用直径为12mm的硬质合金立铣刀粗精加工外形轮廓，其加工图样为：

(2) 用直径为8mm的硬质合金立铣刀使用CIMATRON中的POCKET方式进行键槽粗精加工，其加工图样为：

（3）用直径为12mm的硬质合金键槽铣刀使用CIMATRON中的WCUT方法进行粗加工，其加工图样为

（4）用直径为12mm的硬质合金键槽铣刀采用CIMATRON中的WCUT方式进行精加工，其图样为：

（5）最终加工成零件图样为：

2 Cimatron数控自动编程软件后置处理的原理分析及其对NC程序的影响。

（1）默认后置处理情形下，各工艺参数的设定对生成NC程序的影响因素分析。

（2）后置处理（*.PST）文件的意义及文件结构剖析。了解Cimatron后置处理时自动生成程序时的流向控制关系。

（3）探索改变后置处理（*.PST）文件的主要参数项设置对生成NC程序的影响。如：程序番号与行号的输出控制；圆弧插补的程序输出格式控制；第四轴数据输出的控制；换刀指令的输出控制；自定义变量及其算法控制等。

（4）了解现代制造中心现有数控机床系统的程序编写特点，分析改进后置处理文件的可行性，构思改进方案。针对现有的数控机床系统（HNC、FANUC、MITSUBISHI、MAZAKA等）

完成其相适应的后置处理文件的修改。

（5）调试验证改进的后置处理程序，理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。

结论

这次毕业设计是我对大学学习的总结，他使我懂得了理论与实践的重要性，它体现了我在大学中所学知识的综合应用。毕业设计说明书是毕业生提交的一份有一定学术价值的科技论文，是对我们学习成果的综合性总结和检阅，是在教师指导下所取得的科技成果的文字记录，也是检验学生掌握知识的程度、分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷，还是对学校人才培养效果的全面检验，是学校教育教学质量评价的重要容。。

通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了比较全面的了解。在设计过程当过选择刀具，使我对数控机床刀具系统的各类和特点及数控机床刀具材料和使用围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的容、基点坐标、辅助程序段的数值计算等有了进一步的认识。另外，我还学会了利用自动编程软件CIMATRON对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床传输加工等技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中自己通过不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。

在编写毕业设计的过程中，我翻阅了大量的相关资料，对两年多来所学专业知识进行了全面系统的分析、整理、总结。这不仅使我们两年多来所学的知识得到了巩固和提高，使我们对数控技术的专业知识有了更宽广更深入的了解，增加了对工件设计和数控加工的经验。更重要的是，在此过程中提高了我们自学和查阅资料的能力，锻练了我们分析和解决问题的能力。

通过本设计的实践，真切体会到理论必须和生产实践相结合。教材中所学到的许多容在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调试、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对自己和我的专业更加充满信心。

另外，通过这次毕业设计，我深入体会到现代制造技术的先进性。现代机械制造技术依靠CAD/CAM软件的应用，即提高了机械制造技术的效率和精度，又节省了劳动力，实现了自动化制造。

编者

2012年3.20

参考文献

[1]邱政协.Cimatron CAD/CAM进阶.：科学，2001.5

[2]唐国良.Cimatron V12.6曲面造型与NC加工.：人民邮电，2002

[3]王卫兵.Cimatron IT CAM操作技术.：清华大学，2004

[4]唐国良编著.Cimatron数控编程与后处理详解.人民邮电，2005.9

[5]文正主编.数控铣床、加工中心加工工艺与编程.：中国劳动社会保障，2006

[6]长明、万菊主编.数控加工工艺及设备.：高等教育，2003

[7]罗缉主编.数控加工工艺及刀具.：大学，2006

[8] 余英良. 数控铣削加工实训及案例解析.：化学工业.2007

[9] 单言等. CAXA数控编程新手上路.：清华大学.2006.

[10] 王卫兵.CAXA制造工程师.数控加工实例教程.：清华大学.2006.

致

时光飞驰，我的大学生活即将结束，走向社会。回想起自己的大学生活，不但学到了很多知识，而且提高了自己的能力，包括人际交往能力、团队合作能力等。感受到自己的大学生活是充实和快乐的。

在此，感学院领导对我们的培养，为我们创造了一个良好的学习环境。使我们的大学生活充实而快乐。感学院给我一次这么好的机会做毕业设计，在制作毕业设计的过程中，不但运用了很多专业知识，还学习到更多没曾学过的知识。即增加了知识面又提高了能力，更好的锻炼了自己。

感曾教育过我的所有老师，老师们都是治学严谨，学识渊博，品德高尚，平易近人的，在我的学习期间不仅传授了我许多相关专业的知识，还传授了我做人的准则。这些都将使我终生受益。在此我对她们表示衷心的感。感他们传授了我很多的专业知识,开阔了我的视野，为以后的工作打好基础。

另外,本文是在我的指导老师虞老师的精心指导和大力支持下完成的。无论是在理论学习阶段，还是在设计的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到老师的悉心指导和帮助。而且虞老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向虞老师致以诚挚的意和崇高的敬意。

我还要感我的父母、家人，是他们给了我走进大学、走进知识的机会。他们为了我的前程做出了巨大的贡献。对他们的感和敬意是无法用语言来表达的，在以后的生活中我会投以其更多的回报。同时，我借此机会还要深深得感两年多来陪我一起走过大学生活的各位朋友，他们不仅在学习上给了我太多的鼓励与支持，在生活上、思想上、精神上都给予了我莫大的帮助。他们的友谊我将终生难忘。

在制作毕业设计时，我还查阅了很多书籍、资料，同时也学到了很多知识。在此，对编写那些参考文献的作者表示感。

编者

2012年3.20

化工职业技术学院学院

毕业设计评阅、评审意见表专业：数控

学生：志荣

题目：数控铣削零件加工工艺设计及自动编程