典型零件的数控加工毕业设计

毕业设计（论文）论文（设计）题目典型零件 2 数控加工工艺设计学 院机械与汽车工程学院 专 业机械设计制造及其自动化2014 年 5 月 13 日2典型工件 2数控加工工艺设计摘要：数控技术及数控铣床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控铣床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控铣床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代制造专业学生必不可少的。数控装置也逐渐由NC向CNC发展。其高速、高效、高精度、高可靠性的特性以及其模块化、智能化、柔性化和集成化的快捷方便使其在生产制造中成为越来越重要的角色。本文内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并通过对于典型零件2的详细数控编程来说明。本论文通过对数控加工工艺的过程的分析，建立了基于数控加工仿真软件UG NX8.0 的基础上进行的数控加工路线的规划。在数控加工中，正确的合理的选择切削参数可以保证产品的质量、提高生产率、降低生产成本。从而使得更加方便保证典型零件的质量。关键词:数控铣床;加工工艺;数控编程;典型零件3Typical Parts Two CNC Machining Process DesignAbstract：The important status of CNC technology and CNC milling machine in the mechanical manufacturing industry and great benefits, and shows its strategic role in national infrastructure in the industrial modernization, and has become a traditional mechanical manufacturing industry to enhance the transformation and implementation of the important means and sign of automation, flexible, integrated production. NC technology and the widespread application of CNC milling machine, has brought revolutionary changes to the manufacturing industry structure, product variety and quality and production methods. CNC milling machine processing workshop is the most important modern equipment. It is the development of information technology (IT) and manufacturing technology (MT) with the result of the development. Modern manufacturing technology, are built on the technology in the nc. Master modern CNC technology knowledge is essential to professional students of modern manufacturing. The numerical control device is gradually from NC to CNC. The characteristics of high speed, high efficiency, high precision, high reliability and its modular,intelligent, flexible integration and convenience make it become more and more important role in production and manufacturing. This paper introduced the characteristics of NC machining, the machining process analysis and NC programming of the general steps.Through the typical parts in detail to illustrate the NC programming 2.In this paper through the analysis of the process of nc machining process, based on the nc machining simulation software UG NX8.0 conducted on the basis of the numerical control processing route planning. In NC machining, the correct reasonable choice of cutting parameters can ensure product quality, increase productivity, reduce production costs. Making it easier to ensure the quality of the typical parts.Keys: CNC milling machine;Processing technology;NC programming;Typical parts4目 录第一章 绪论 .11.1 数控铣床的简介 .11.2 本论文研究的目的及意义 .1第二章 数控机床的简介 .31.1 数控铣床的组成及工作原理 .32.2 数控铣床的分类 .42.3 数控铣床的主要功能和加工特点 .52.4 加工在机械制造中的地位和作用 .6第三章 零件的工艺性分析 .83.1 零件图纸的分析 .83.2 零件的工艺分析 .83.3 工件的坐标系 .9第四章 数控加工工艺分析 .104.1 基准面的选择 .104.2 制定加工方案 .104.3 加工方案的比较分析 .124.4 确定装夹方案和选择夹具 .124.5 刀具的选择 .134.6 切削用量的选择 .144.7 切削轨迹的确定 .16毕业设计总结 .22参考文献 .23附 录 .24附录一:典型零件 2 机械加工工艺过程卡 .24附录二:典型零件机械加工工序过程卡 .24致 谢 .251第一章 绪论1.1数控铣床的简介数字控制（Numerical Control）技术，简称为数控技术，是一种自动控制技术，它用数字指令来控制机床的运动。数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床是数控加工中一类重要的机床，它能够进行铣削、钻削、铰孔、忽孔、攻螺纹孔、切削螺纹等工艺过程；数控铣削加工中心则进一步具有刀库和自动换刀机构，在工件的一次装夹中，可以集铣、钻、镗等加工为一体，对两个或两个以上的表面自动完成加工，生产效率高，加工质量好，适合箱体、立体曲面、型腔等非回转体的加工。数控铣削中心又有立式或卧式两种。数控铣床及其加工中心的编程有刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿和孔加工固定循环指令。数控铣床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS 等，都是建立在数控技术之上。数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。数控铣床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等 1。1.2本论文研究的目的及意义 使我们了解数控铣床的加工工艺范围、特点、方式、及加工对象，掌握常用刀具的选用、夹具的使用等。通过对数控技术的发展，极大地改变了人们的制造手段和方法，本文通过对数控铣床及数控系统的介绍和典型铣床零件的加2工规程的分析从而进一步提高对数控铣床的认识程度，并掌握铣床零件加工的规程。从而对于典型零件的加工而更加熟练的掌握对数控铣床加工零件的一般过程。从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控铣床给机械制造业带来了革命性的变化。数控铣床加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控铣床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。3第二章 数控机床的简介1.1数控铣床的组成及工作原理数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成：辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。 主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。控制系统 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。机床基础件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架。进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动 2-3。数控原理涉及到的内容特别多如数控系统的总成，结构、机床插补运行的过程、位置反馈检测的过程、原理电机的种类、工作特性、PLC 的工作方式等。其工作原理是数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。铣床的工作原理如下：分析零件图纸工艺处理数学处理编写程序单制备控制介质程序调试与检验仿真试切铣床加工零件首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行 CAD/CAM 工作，直接生成零件的加工程序文件。将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上。通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（MCU） 。数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动铣床进给机构严格按照指令的要4求进行位移，使铣床自动完成相应零件的加工。2.2数控铣床的分类数控铣床 1是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。由于数控铣削工艺最复杂，需要解决的技术问题也最多，因此，人们在研究和开发数控系统及自动编程语言的软件系统时，也一直把铣削加工作为重点。 2.2.1 按主轴的位置分类 1) 数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前 3 坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行 3 坐标联动加工，但也有部分机床只能进行 3 个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为 2.5 坐标加工)。此外还有机床主轴可以绕 X、Y、Z 坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的 4 坐标和 5 坐标数控立铣。2) 卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其主轴轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现 4、5 坐标加工。这样不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工” 。3) 立卧两用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的主轴方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小、品种较多、又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。2.2.2 数控铣床按构造上分类 1) 工作台升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台移动、升降，而主轴不动的方式。小型数控铣床一般采用此种方式。52) 主轴头升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且主轴沿垂向溜板上下运动；主轴头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。3) 龙门式数控铣床这类数控铣床主轴可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。2.3数控铣床的主要功能和加工特点 2.3.1.数控铣床的主要功能各类型数控铣床所配置的数控系统虽各有不同，其主要功能基本相同。1) 点位控制功能，此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。2) 连续轮廓控制功能，此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。3) 刀具半径补偿功能 ，此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。4) 刀具长度补偿功能，此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。5) 比例及镜像加工功能，此功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。6) 旋转功能，该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。7) 子程序调用功能，有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。8) 宏程序功能，该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。62.3.2.数控铣床的加工特点：1）零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零