河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 河南工业职业技术学院毕业论文题目：底座零件的数控加工与编程班 级：04143班姓 名：庞 涵专 业：数控技术及应用指导教师：杨瑞兰答辩日期：2007年6月20日3摘 要本文通过对底座零件进行结构分析，需要对其进行编程、钻孔、铣削等数控加工，能较好地满足了实际精度要求，提高了加工质量和设计效率。合适的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。依据整体功能确定各部位的结构并进行设计造型。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。文中程序的编制采用MasterCAM自动编程与手动编程相结合的方法生成。关键词：数控加工 数控编程 Pro/E MasterCAM AutoCAD目 录摘 要I1 绪 论1.1 数控加工工艺规程的制定(4)1.2数控加工工艺的主要内容(4)1.3数控加工工艺过程的组成(6)1.4 数控编程的种类及常用代码(7)1.5数控加工程序基本结构(8)1.6数控机床的分类(8)1.7数控刀具的选择(9)2 底座零件的加工分析2.1 底座零件选材(15)2.2夹具、刀具的选择及切削用量的确定(17)2.3 底座数控加工工艺规程(19)2.4数控编程坐标系(21)2.5零件数控加工程序(22)2.6加工轨迹(27)2.7加工结果(28)3 结论与展望3.1本文总结(30)参考文献(31)1 绪论 1.1 数控加工工艺规程的制定生产过程和工艺过程 生产过程机械产品的生产过程是将原材料转化为成品的全过程。包括生产技术准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、测试检验及涂装等过程，凡对加工对象的尺寸、形状或性能产生一定变化的均为直接生产过程。机械生产过程还包括工艺装备的制造、原材料的供应、工件的运输和储存、设备的维修及动力供应等。不使加工对象发生变化的称为辅助生产过程。工艺过程在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等过程，均为工艺过程。工艺过程是生产过程的主要组成部分。采用机械加工的方法，直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使成为合格的零件的过程成为机械加工工艺过程。1.2数控加工工艺的主要内容1.2.1数控加工工艺的主要内容数控加工与通用的机床加工在方法与内容上有些相似的地方，但也有许多不同。最大的表现在控制方式上。以切削为例，用通用机床加工零件时，就某道工序而言，其工步的安排，机床的运动先后顺序、位移量、走刀路线及有关切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑确定的，且是用手工操作来控制的。如果采用自动机床或仿型机床加工，虽然也能达到对加工过程的自动控制，但其控制的方式是通过预先配置的齿轮、凸轮、挡块或靠模来实现的。而在数控机床上加工时，情况就不同了。在数控机床是加工前，我们要把原先在通用机床上加工时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作，按规定的代码格式编制成数控加工程序，记录在控制介质上。加工时，控制介质上的代码信息输入数控机床的控制系统，控制系统对输入的信息进行运算与控制，并不断的向直接指挥机床运动的电动能转换部件机床伺服机构发出脉冲信号，伺服机构对其进行转化放大，然后有驱动装置和传动机构驱动机床按所编的程序进行运动，就自动加工出我们需要的零件。数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容：1) 通过零件图分析选择并确定进行数控加工的内容；2) 结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析；3) 进行数控加工的工业设计；4) 根据编程的需要，对零件图进行数学处理和计算；5) 编写加工程序单；6) 按程序单制作控制介质；7) 检验与修改加工程序；8) 首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。9) 编制数控加工工艺技术文件。1.2.2数控加工的工艺特点数控加工与通用机床加工相比较，许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本身自动化程度高，控制方式不同，设备费用高，使数控加工工艺响应形成了以下几个特点。1) 工艺的内容十分具体2) 工艺设计非常严密3) 注重加工的适应性1.2.3数控加工的工艺适应性根据数控加工的特点，一般可按工艺适应程度将零件分为以下三类：I、最适应类1) 形状复杂，加工精度要求高，用通用设备无法加工或能加工但保证不到质量的零件；2) 用数学模型描述的复杂曲线或曲面轮廓零件；3) 难测量、难控制进给或难控制尺寸的壳体或盒型零件；4) 必须在一次装夹中合并完成多工序等多工序的零件；II、适应类1) 在通用机床上加工时极易受人为因素干扰，零件价值不高，但质量失控就会造成极大的经济影响的零件；2) 在通用机床上加工必须制造复杂的专用工装的零件；3) 需要多次更改设计后才能定型的零件；4) 在通用机床上加工需要做长时间调整的零件；5) 有通用机床加工时，生产率很低或体力劳动强度很大的零件；III、不适应类1) 生产批量大的零件；2) 装夹困难或完全靠找正定位来保证加工精度的零件；3) 加工余量很不稳定，且数控机床上无在线检测系统可自动调整零件坐标系的零件；4) 必须用特定的工艺装备协调加工的零件；以上零件采用数控加工后，在生产效率与经济性方面一般无明显改善，更有可能弄巧成拙或得不偿失，所以一般不应作为数控加工的选择对象。1.3 数控加工工艺过程的组成数控加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和行程。工序一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。工步与行程工步是指在加工表面（或装配时的连接表面）、切削用量（主要是进给量f和速度v）和加工工具不变的条件下所连续完成的那一部分工序称为工步。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。安装与工位工件在加工之前，在机床或夹具上先占剧一个正确的位置（定位），然后在予以加紧的过程称为装夹。工件在经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为安装。为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定不分所占据的每一个位置称为工位。 1.4 数控编程的种类及常用代码 手工编程和计算机辅助编程（CAM）本零件加工用后者。常用G代码：G00 快速点定位 G01 直线插补G02 顺圆弧插补G03 逆圆弧插补G04 暂停G40 半径补偿取消G41 半径补偿（左）G42 半径补偿（右）G90 绝对尺寸G91 增量尺寸G98 每分钟进给G99 每转进给常用M指令：M00 程序停止M01 计划停止M02 程序结束M03 主轴顺时针旋转M04 主轴逆时针旋转M05 主轴停止M06 换刀M07 M08 切削液开M09 切削液关M30 程序结束并返回常用F、S、T指令：进给功能指令F主轴功能指令S刀具功能代码T1.5数控加工程序基本结构程序 说明O1212 程序开始N10 G00 G92 X0 Y0 Z0; 程序段1N20 G42 G01 X-30 Y30 F150; 程序段2N30 G02 X40 R30; 程序段3N40G00 G40 X0 Y0; 程序段4N50 M02； 程序结束或者M301.6数控机床的分类数控机床的品种和规格繁多，分类方法不一。根据不完全统计，目前已有近500种数控机床。根据数控机床的功能和组成，一般可分为以下几类。分 类 方 法机 床 类 型按坐标轴数分类一般数控机床数控加工中心机床多坐标数控机床按系统控制特点分类点位控制数控机床直线控制数控机床轮廓控制数控机床按有无测量装置分类开环数控系统半闭环数控系统闭环数控系统按功能水平分类经济型普及型高级型1.7刀具的选择刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。 1.7.1数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的80%90%。 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点： 刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； 互换性好，便于快速换刀； 寿命高，切削性能稳定、可靠； 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； 系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 1.7.2数控加工刀具的选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便