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天津廣播電視大學（東麗分校）綜合實訓報告 天津廣播電視大學 綜合實訓報告書 題 目 圓四方數(shù)控加工（工件實訓報告） 姓 名 邢德欣 教育層次 大專 學 號 1012001402570 省級電大 天津廣播電視大學 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 分 校 東麗電大 指導教師 王玉波 班主任 王平 天津廣播電視大學（東麗分校）綜合實訓報告 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)程的設計 ..................................................................................................12 3.1 定位基準的選擇 ................................................................................................12 3.1.1 基準的分類 ................................................................................................12 3.1.2 定位基準的選擇 .......................................................................................13 3.1.3 粗基準的選擇 ...........................................................................................13 3.1.4 精基準的選擇 ............................................................................................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)設計，它是對我的一次鍛煉，我認為數(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 用型人才已成為當務之急。 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?；诂F(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 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 加工復雜形狀的能力，生產(chǎn)準備周期短，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)絡的特點。當然，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)設計在我大學生活和學習中占有極其重要的位置。它是對我?guī)啄陮W習 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) 設計區(qū)別與課程設計的是側(cè)重于與實際的相連。在設計的制作過程中需要查閱 大量資料，還要把所學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，要格外重視設計，同時還要注意理論 聯(lián)系實際。通過這次畢業(yè)設計我學到了很多東西，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，坐標原點的設定方法，加工操作方法。這次的畢業(yè)設計正是檢驗我們在 這三年中是否真正學到了知識，是否真正學到了本領(lǐng)，是否真正學到了技能的 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 過的東西去展示自我。 這次圓四方數(shù)控加工畢業(yè)設計是我學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)，是對所學知識的應用，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)學處理、工藝路線等一系列的內(nèi)容。這將所學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)學處理；能夠自己利用設備， 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 工藝設計 （1）工藝設計 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)設計設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。標準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)準備周期，元件能重復多次使用并具 有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點； （3）通用夾具：已經(jīng)標準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計基準為精基準；粗基準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槽或基準孔來定位并安裝到機床上， 這可確保零件的工件坐標系與機床坐標系固定的尺寸關(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計夾具， 選用臺虎鉗和相應工具夾具裝夾 根據(jù)前面定位基準的選擇，決定使用工藝夾具。其特點是，利于分中打表 及校準，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沿零件輪廓 曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應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遠離拐角。 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)量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確的確定毛坯 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，對刀點可以設在被加工零件上，但注意 對刀點必須是基準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有相對固定尺寸關(guān)系的地方設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，應首先選擇合理 的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據(jù)優(yōu)化的目標而定。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確定，后者 根據(jù)工序成本最低的目標確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)道具復雜程度、制造和磨刀成本來選 擇。復雜和精度高的刀具壽命應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)刀比較復雜的多刀機床、組合機床 與自動化加工刀具，刀具壽命應選的高些，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，當某工序單位時間內(nèi)所分擔到的全廠開支較大時，刀具壽命也應選的低些。 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 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高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質(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 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，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時， 應在保證加工質(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)程的設計 3.1 定位基準的選擇 3.1.1 基準的分類 基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 設計基準：是指設計工作圖上所采用的基準。 工藝基準：是指加工過程中所采用的基準。又分為有工序基準、定位基準 和測量基準等。 14 （1）工序基準: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。 （2）定位基準：是指在加工中用作定位的基準。 （3）測量基準：是指測量時所采用的基準。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。要求掌握基準的分類，定義，同等重要的是 在訓練中提高選擇基準的能力。 3.1.2 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(jù)選定的基面加 工與否，又將定為基準分為粗基準和精基準。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，這種基準稱為粗基準。已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(fā)的，因此分析定位基準選 擇的順序就應為從精基準到粗基準。 3.1.3 粗基準的選擇 選擇粗基準時，應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。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，應選 不加工面為粗基準。 （2）加工余量最小原則。義余量最小的表面作為粗基準，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，應選擇重要加工面 為 粗基準。 （4）不重復使用原則。 （5）便于裝夾原則。做為粗基準的表面，應盡量平整光滑，沒有飛邊、冒 口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準確、夾緊可靠。 3.1.4 精基準的選擇 15 選擇精基準時，應保證加工精度和裝夾可靠、方便，可參照下列原則進行： （1） “基準重合”原則 加工零件時應直接選擇加工表面的設計基準為定位基準，可以避免由定位 基準與設計基準不重合而引起的定位誤差。 （2） “基準統(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，這樣可以保證加 工表面間的相互位置精度，避免或減少因基準轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也簡化了夾 具的設計與制造工作，降低了成本，縮短了生產(chǎn)準備周期。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。 基準重合和基準統(tǒng)一原則是選擇精基準的兩個重要原則，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)一定位基準能夠保證加工表面 的尺寸精度，則應遵循基準統(tǒng)一原則；若不能保證尺寸精度，則應遵循基準重 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”原則 當工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應選擇加工表 面本身作為定位基準。 （4） “互為基準”原則 當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反復加工的方法。 （5） “便于裝夾”原則 所選精基準應保證工件定位準確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用， 操作方便靈活。同時定位基準應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 面集中標注的方法，滿足了設計基準、工藝基準與編程原點的統(tǒng)一，即基準統(tǒng) 一。并且下表面作為精基準可以滿足基準重合的原則。同時以下表面為基準便 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。 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 設備 夾具 1 備料 準備 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 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 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 20 3.4 選擇加工設備 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) 材料的設置 4) 刀具的選用與銑削參數(shù)的設置 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、工藝設計與工藝文件及走刀線路等編寫出零件加工程序，詳 細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)學計算， 為編寫程序單做好準備；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，當程序自動 輸入機床時，必須制作控制介質(zhì)?，F(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)設計，讓我從中學到了很多東西。不僅使自己的專業(yè)技能 更加熟練，也強化了我在學校所學到專業(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備，確定了定位基準 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。 設計過程中使我對以前所學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，學到了一些設計思路，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習不夠，遇到了各種各樣的問題，在 老師精心的指導和同學的幫助下，使問題得到了解決。這次的畢業(yè)設計鞏固了 我所學到各科專業(yè)知識，不僅是對自己來所學的考核，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)設計的順利完成，首先要感謝我的指導老師對我的精心指導。從 選題到零件圖的設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在這幾年 來給自己的指導和幫助，是他們教會了我對專業(yè)知識的學習和掌握，讓我掌握 了本項專業(yè)的要領(lǐng)。本次畢業(yè)論文使我在學習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。 因為我缺少設計經(jīng)驗，在設計說明書中有漏洞也在所難免，敬請各位老師 和同學批評指正。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：上海交通大學出版社，2005. [4] 呂思科. 機械制圖. 北京：北京理工大學出版社，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)品模具設計與數(shù)控加工入門一點通.清 華大學出版社，2010.2