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1、湘潭职业技术学院（2015届）毕业设计班 级： 数控12301班 12015届毕业设计课题开题报告院 (部)： 工学院 专业：数控技术姓 名学号班级数控08301班项目名称工套模的数控加工工艺编制及零件的数控加工主要研究（设计）内容：1.分析零件的结构工艺性；2. 确定零件的数控加工工艺；3. 零件的三维建模；4.自动编程生成G代码；5.在数控机床上加工真实产品。方法及其预期目的： 实现方法：基于三维CAD的零件三维建模方法和基于CAD/CAM的自动编程方法。 预期目的：编写一套数控加工工艺规程，并完整的加工出真实的产品。项目特色和重点难点：项目特色：三维机械产品设计和CAM自动编程。重点难点
2、：数控加工工艺分析和工艺制订。课题进度计划：1. 4月28日5月3日，开题、收集资料；2. 5月4日5月10日，编写数控加工工艺；三维建模4. 5月11日5月17日，三维建模、自动编程、加工产品；5. 5月18日5月29日，撰写毕业设计说明书；6. 5月30日，毕业答辩。指导教师意见： 指导教师签字： 2015年5 月24日毕业设计说明书设计题目：凸凹模数控加工工艺编制及零件的数控加工专 业：数控技术班 级：数控12301班学 号：设 计 者：指导教师： 完成时间：2015年5月20日湘潭职业技术学院工学院前 言本设计中根据数控加工应用的特点、专业培养目标和学习要求确定内容安排，力求通过课程的
3、学习，使我们系统掌握数控加工的基本理论知识和常用工艺方法，重点掌握数控编程的方法与技巧，了解先进数控加工技术及发展趋势，具有分析数控加工结构工艺性、提高合理设计数控加工的能力，培养我们具有较强的从事数控加工工艺技术工作和组织数控加工生产管理工作的能力。通过本次数控加工，我们能够较全面地掌握数控加工工艺知识；注重培养我们全面的数控加工的能力，不但掌握数控设备的结构，还要灵活操作使用数控设备。通过学习，能制定出合理的数控加工工艺规程，而且结合数控编程课程学习，能够自己制定加工工艺、自己编制程序、自己动手执行工艺过程并加工出合格的零件。内容包括：数控加工工艺设计（包括：零件图形的工艺分析、数控机床选
4、择、数控刀具选择）MasterCAM的刀路处理、自动编程及后处理，生产零件数控加工工艺。由于设计者水平有限，其中有不免有缺点和错误，恳求指导老师批评指正。全套图纸，加1538937066摘 要随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。本设计通过对数控加工的工艺特点、加工零件工艺性等进行分析，选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计说明书以数控车床车削轴类零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工
5、出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。关键词：工艺分析；刀具；切削用量；加工程序AbstractWith the development of science and technology, numerical control technology play more and more important role in the enterprise. Analysis of the design process, through the characteristics of NC machining process of machining parts, choos
6、e the correct methods for processing, machining process design is reasonable, give full play to the characteristics of NC machining quality, high efficiency, low cost. Design specification for CNC lathe turning shaft parts as an example, according to the material, the shape of the workpiece contour,
7、 the processing precision of the appropriate choice of machine tool, making processing scheme, determine the processing order of parts, tools used in each process, fixture and cutting, preparation processing parts of the program. In accordance with the specification requirements of processing of par
8、ts, and parts of self checking data analysis, explain the matters needing attention in the process of manufacture.Keywords: process analysis; cutting tool; cutting parameters; machining program 目 录 前 言3第1章 零件的结构工艺性分析5第2章 数控加工工艺设计22.1 工序设计22.1.1凸模的工序22.1.2凹模的工序22.2 确定装夹方案和选择夹具32.3 选择刀具32.4 工序余量的安排42.
9、5 加工中心加工切削用量的选择4第3章 MasterCAM的加工及后处理53.1 实体切削验证53.2 后处理123.3 DNC传送14后 记15参考文献16附录17致 谢18 第1章 零件的结构工艺性分析该底座的材料为45#锻件，毛坯为23412025mm和23412040mm件。由图可知，该零件主要的加工内容为平面、型腔、孔，并且都集中在上表面。其中最高精度为IT6级,其中一部分的表面粗糙度为毛坯的粗糙度，剩余部分的则全为3.2m。从定位和加工两方面考虑，以上表面为主要定位基准面，先加工外面166.5101.515mm的凸台和166.5101.510的内轮廓，再加工88mm精度为IT6级的
10、型腔，其次是加工中间45148mm凸台的角度45高为5mm的斜面，最后钻5mm的孔。其所有工序全部加工中心上加工。图1.1 凸模 图1.2 凹模第2章 数控加工工艺设计2.1 工序设计按照先粗后精.先面后孔的原则,先粗、精铣内外轮廓，再钻削34孔。步骤如下：2.1.1凸模的工序工序一：下料 下24012530mm方料工序二：铣工件的六方 铣工件的六方至23412025mm工序三：粗、精铣凸模的外轮廓工步一：粗铣外轮廓工步二：精铣外轮廓工序四：钻、铣凸模的34-H8的孔工步一：钻34-H8的底孔工步二：铣34-H8的孔工序五：检验2.1.2凹模的工序工序一：下料 下24012543mm方料工序二
11、：铣工件的六方 铣工件的六方至23412040mm工序三：粗、精铣凹模的内轮廓（内腔）工步一：粗铣内轮廓工步二：精铣内轮廓工序四：粗、精铣凹模的四角槽工步一：粗铣凹模的12H8,角度为45的四角槽工步二：精铣凹模的12H8,角度为45的四角槽工序五：钻、铣凸模的34-H8的孔工步一：钻34-H8的底孔工步二：铣34-H8的孔工序六：钻孔、攻丝凹模的M12的螺纹孔工步一：钻M12的的底孔工步二：攻丝M12的螺孔工序七：检验2.2 确定装夹方案和选择夹具该底座零件形状较简单.尺寸较小,但四个侧面较光整,加工面与非加工面之间的位置精度要求不高,故可选通用虎口钳,以底座和两个侧面定位,用虎口钳钳口从侧
12、面夹紧.2.3 选择刀具根据加工内容,所需的刀具有钻头 ,平头铣刀，铰刀等,其规格根据加工尺寸选择.因XH715型加工中心的允许装刀直径:无相邻刀具为直径为400mm,但工件宽度为120mm,一次能铣削整个宽度,但是为了保证加工精度，至少需两次走刀.一般来说,铣刀半径一般小于加工零件轮廓的最小曲率半径，一般取R=（0.80.9），经综合分析确定粗铣外轮廓的铣刀直径选为直径为10mm.粗铣内轮廓的铣刀直径选为10mm,钻孔选用直径为12 mm的麻花钻，其详细参数见下表。表2.1 刀具参数表产品名称零件名称零件图号01程序编号O01-O04工步号刀具号刀具名称刀具补偿值/mm备注直径/mm长度/m
13、m1T01平头铣刀10752T02平头铣刀10753T03平头铣刀10754T04钻头12505T05铰刀12506T06镗刀3470 2.4 工序余量的安排加工余量的大小，对零件的加工质量和生产效率及经济行均有较大的影响。正确规定加工余量的数值，是制定工艺规程的重要任务之一，特别是加工中心，选好余量尤为重要，在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产率。在数控机床上，在工件表面粗糙度值要求为Ra3.212.5m时，粗铣后的余量一般取（0.51.0）8 ，而本次设计中工件的表面粗糙度为Ra3.2m，所以粗铣时的余量取0.5mm。2.5 加工中心加工切削用
14、量的选择1）切削用量的确定 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量（切削深度）、进给量（进给速度）。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。a）切削深度ap（）ap是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸， 主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。由于零件精度要求不高，从“切削用量简明手册”可查得，可以一次净加工余量，即ap等于加工余量，即粗铣时ap=0.5mm。b）切削速度c（m/min），c是指铣刀旋转时的切削速度n=1000c/d0由此公式可算得粗铣外轮廓时 n=800r/min,精铣内外轮廓时n=1600r/min，钻孔时n=600r/min。c）进给量（进给
15、速度）f（mm/min或mm/r） 是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应选小些，一般在2050mm/min5范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。第3章 MasterCAM的加工及后处理Mastercam X可以设计实体模型、工程图纸等，并可以通过设置刀具路径，生成零件的数控程序。Maste
16、rcam具有强大的功能：加工方式的多样化。在型腔铣削、轮廓铣削以及点位加工中心，Mastercam提供了多种走刀方式；加工智能化。加工的刀具路径与被加工零件的几何模型一致。当零件几何模型或加工参数被修改后，可以迅速准确地更新相应的刀具路径工厂数控加工工序卡片零件名称材料零件图号45锻件01工序号程序编号夹具名称使用设备车 间01O01-O04平口钳数控立式加工中心工步号工步内容加工面刀具号/mm刀具规格主轴转速(r/min)进给量(mm/r)背吃刀量/mm备注01粗铣外轮廓T018000.202粗铣内轮廓T028000.203钻孔2X34T038000.1203精铣内外轮廓T0416000.1
17、04钻孔4X12T056000.12工厂数控加工工序卡片零件名称材料零件图号45锻件01 3.1 实体切削验证表3.1 数控加工工序卡片 （1）机床类型选择铣削，刀路路径选择外形铣削，选择234X120，刀具的选及外形铣削的工作参数的设定如下图所示：图3.1 外形铣削的刀具参数设定图外形铣削的效果图如下：图3.2 凸模外轮廓仿真加工图图3.3 凹模外轮廓仿真加工图（2）、内轮廓粗铣的刀具选择及刀具路径的设定如下：图3.4 内轮廓铣削的刀具参数设定图图3.5 内轮廓铣削的刀路设定图粗铣内腔效果图如下：图3.6 凹模内轮廓仿真加工图图3.7 凹模内轮廓仿真加工图（3）钻孔所选刀具如下：图3.8 钻
18、孔的刀具参数设定图钻孔效果图：图3.9 凸模钻孔仿真加工图图3.10 凹模钻孔仿真加工图（4）工件生成的刀具路径如下图：图3.11 凸模刀具路径图图3.12 凹模刀具路径图（5）、切削完成以后的工件图如下图；图3.13 凸模最后仿真加工效果图图3.14 凹模最后仿真加工效果图3.2 后处理由于各种机床使用的数控系统各不相同，自动编程系统通常提供多种专用的或通用的后处理文件，将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。即要得到CNC控制器可以解读的NC码需进行后处理。具体操作：在操作管理器中单击【后处理以选择的操作】打开如图所示的【后处理程式】对话框。图3.15 后处理图点击确定后将文件保存，再
19、根据所用数控系统更改其代码与格式，如下图所示：图3.16 生成G代码图%1(程式名= _888 .NC )(刀具名称= 刀具号码=1 刀径补正=0 刀长补正=0 刀具直径=10. 刀角半径=0. )(加工余量: XY方向=0. Z方向=0. )(工件坐标= )N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S1500 M3N106 G0 G90 X5.1963 Y-4.74N108 Z.25N110 Z.1N112 G1 Z-10. F100.N114 X-5.0867 Y-5.24 F150.N116 X2.385N118 Y0.N120 X6.
20、7333N122 Y-11.24N124 X12.6028 Y-6.74N126 X21.2844 Y-4.74N128 X30.4263 Y-2.24N130 X32.8158 Y-.74N132 X33.0833 Y.26N134 X31.5546 Y1.26N136 X-31.8343N138 X-33.0877 Y.26N140 X-32.7534 Y-.74N142 X-28.8936 Y-2.74N144 X-25.2255 Y-3.74N146 X-16.1331 Y-5.74N148 X-10.3779 Y-8.24N150 X-6.3762 Y-11.74N152 X6.10
21、26N154 Y0.N156 X9.9747N158 Y-18.24N160 X16.2822 Y-13.24N162 X27.9983 Y-10.74N164 X34.2725 Y-8.74N166 X38.0386 Y-6.24N168 X39.5949 Y-4.24N170 X40.7412 Y-.74N172 X40.2695 Y2.76N174 X38.5575 Y5.76N176 X33.6397 Y8.76N178 X-34.0038N180 X-34.9091 Y8.26N182 X-38.4842 Y5.76N184 X-39.4984 Y4.26N186 X-40.5914
22、 Y1.26N188 X-40.6118 Y-2.24N190 X-38.4747 Y-5.74N192 X-35.8033 Y-7.74N194 X-30.4222 Y-10.24N196 X-23.777 Y-11.24N198 X-18.3061 Y-12.74N200 X-14.0574 Y-14.74N202 X-9.8862 Y-18.74N204 X9.4117N206 Y0.N208 X32.5N210 Y-24.24N212 X14.4824N214 X19.9617 Y-19.74N216 X32.4995 Y-17.24N218 X38.0342 Y-15.24N220
23、X43.3068 Y-11.74N222 X46.3579 Y-7.74N224 X47.7335 Y-4.24N226 X48.27 Y-1.24N228 X48.1035 Y2.76N230 X46.8742 Y6.76N232 X44.2392 Y10.76N234 X40.3811 Y13.76N236 X35.2782 Y16.26N238 X-35.6025N240 X-36.7927 Y15.76N242 X-41.3195 Y13.26N244 X-44.7 Y10.26N246 X-47.256 Y5.76N248 X-48.2838 Y1.26N250 X-48.0462
24、Y-3.74N252 X-45.7296 Y-8.74N254 X-43.2361 Y-11.74N256 X-38.8496 Y-14.74N258 X-32.9356 Y-17.24N260 X-25.617 Y-18.24N262 X-20.5276 Y-19.74N264 X-17.7469 Y-21.24N266 X-13.5656 Y-25.74N268 X13.1575N270 X32.5N272 Y-30.74N274 X18.6668N276 X19. Y-30.24N278 X23.6411 Y-26.24N280 X29.4802 Y-25.24N282 X36.9999
25、 Y-23.74N284 X42.9129 Y-21.24N286 X47.9214 Y-17.74N288 X51.1383 Y-14.24N290 X53.6228 Y-10.24N292 X55.4654 Y-4.74N294 X55.9782 Y.76N296 X55.163 Y6.26N298 X53.1446 Y11.26N300 X50.3541 Y15.26N302 X46.5977 Y18.76N304 X41.6014 Y21.76N306 X36.4102 Y23.76N308 X-36.9198N310 X-42.871 Y21.26N312 X-47.3099 Y18
26、.26N314 X-50.7642 Y14.76N316 X-53.3438 Y10.76N318 X-55.12 Y6.26N320 X-55.9366 Y.76N322 X-55.4804 Y-4.74N324 X-54.0436 Y-9.24N326 X-51.5052 Y-13.74N328 X-47.9161 Y-17.74N330 X-41.8497 Y-21.74N332 X-35.3661 Y-24.24N334 X-27.4308 Y-25.24N336 X-22.8206 Y-26.74N338 X-19.7066 Y-29.74N340 X-17.8564 Y-32.74
27、N342 X17.8544N344 X32.5N346 Y-35.74N348 X24.3786N350 X25. Y-34.74N352 X27.3206 Y-32.74N354 X35.2666 Y-31.74N356 X41.0701 Y-30.24N358 X47.7018 Y-27.24N360 X53.77 Y-22.74N362 X58.4166 Y-17.24N364 X61.2961 Y-11.74N366 X63.244 Y-4.74N368 X63.548 Y2.26N370 X62.2295 Y9.26N372 X59.3553 Y15.76N374 X55.2287
28、Y21.26N376 X49.936 Y25.76N378 X43.4323 Y29.26N380 X37.0968 Y31.26N382 X-37.0968N384 X-41.0026 Y30.26N386 X-47.6657 Y27.26N388 X-53.193 Y23.26N390 X-57.6903 Y18.26N392 X-61.1028 Y12.26N394 X-62.9575 Y6.26N396 X-63.5934 Y-.74N398 X-62.634 Y-7.74N400 X-60.1635 Y-14.24N402 X-56.5225 Y-19.74N404 X-51.977
29、6 Y-24.24N406 X-44.7849 Y-28.74N408 X-37.7253 Y-31.24N410 X-29.2239 Y-32.24N412 X-26.5 Y-33.24N414 X-24.1261 Y-36.24N416 X-24.4174 Y-39.74N418 X24.4174N420 X23.7808 Y-37.24N422 X24.1261 Y-36.24N424 X32.5N426 Y-39.24N428 X31.N430 X37.4023 Y-38.74N432 X45.1404 Y-36.74N434 X52.4215 Y-33.24N436 X59.5704
30、 Y-27.74N438 X65.2292 Y-20.74N440 X68.9122 Y-13.24N442 X70.9563 Y-4.74N444 X71.0682 Y3.76N446 X69.2588 Y12.26N448 X65.532 Y20.26N450 X60.0567 Y27.26N452 X53.1919 Y32.76N454 X45.0855 Y36.76N456 X37.2738 Y38.76N458 X-37.2738N460 X-45.0855 Y36.76N462 X-52.3885 Y33.26N464 X-59.0191 Y28.26N466 X-64.5545
31、Y21.76N468 X-68.5215 Y14.26N470 X-70.7327 Y6.26N472 X-71.1791 Y-2.24N474 X-69.7292 Y-10.74N476 X-66.4174 Y-18.74N478 X-61.4632 Y-25.74N480 X-55.4098 Y-31.24N482 X-47.6262 Y-35.74N484 X-40.0266 Y-38.24N486 X-31. Y-39.24N488 X-32.5N490 Y-45.74N492 X32.5N494 G3 Y45.74 R45.74N496 G1 X-32.5N498 G3 Y-45.7
32、4 R45.74N500 G0 Z.25N502 X32.5 Y45.75N504 Z.1N506 G1 Z-10. F100.N508 X-32.5 F150.N510 G3 Y-45.75 R45.75N512 G1 X32.5N514 G3 Y45.75 R45.75N516 G0 Z.25N518 G91 G28 Z0.部分加工程序,详情见程序单3.3 DNC传送 打开【后处理程式】对话框中，选中【将NC传输至】复选框后，单击【传输参数】按钮，进入传输参数设置对话框，如下图所示，在该对话框中可对传输NC文件的通讯参数进行设置。图3.17 DNC传送设置图后 记毕业设计到此已经告一段落了
33、，通过这个产品从自动编程到数控加工的全过程，我对MastercamX自动生成程序有了更为深刻的理解。其中，在工艺编辑上采用了螺旋下刀，分层铣削。通过数控工艺分析过程，从分析零件图、工件到选择毛坯、装夹方式、刀具等，这些都是以前所学知识的汇总，同时也知道自己还有很多没掌握的知识，因为有的内容是我查阅了大量的书籍才得到的，所以在许多方面还得努力。在数控程序的生成的过程中，怎样用Mastercam10.0自动生成程序进行仿真加工然后进行实体加工，这些都是我以前不怎么熟悉应用的，经过这次的毕业设计，我对此有了深一步的认识，对其操作也有了进一步的熟练。我觉得毕业设计是我们在大学的最大收获，是一笔不小的财
34、富。因为设计的路程并不轻松，我们每跨一步都会遇到难题，这就需要独立思考、或向老师请教、与同学讨论，那么在这过程中我们则是受益匪浅的，同时也检查出了自己知识上的漏洞。我知道人生路上需要不停的学习、追求知识，那我们才能成功。参考文献1、机械制造工艺与装备 倪森寿 主编 北京“化学工业出版社”2003年1月第1版2、金属工艺学 丁德全 主编 北京“机械工业出版社”2000年5月重印3、Pro/ENGINEER Wildfire2.0三维机械设计田绪东 主编 “机械工业出版社 2006年9月第一版4、机械设计基础 陈立德 主编 北京“高等教育出版社”2004年7月第二版5、数控加工工艺及设备 赵长明
35、刘万菊 主编 北京“高等教育出版社”2003年10月第一版6、数控加工编程及操作 顾京 主编 北京“高等教育出版社”2003年9月第一版7、Mastercam X中文版基础教程与上机指导 于文强、陈振辉主编 “清华大学出版社”2007年6月出版8、切削用量简明手册 艾兴 主编 “ 机械工业出版社”2001年4月出版9、数控加工工艺手册 杨继宏 主编 “ 化学工业出版社”2004年8月出版10、机械设计手册 徐灏 主编 “机械工业出版社” 2003年2月出版 附录图4 产品实物图致 谢本次的毕业设计，要求我们利用课余时间来完成，所以我们的时间安排的很紧，在忙碌中完成的毕业设计。但回顾这充实的设计
36、和学习过程，着实让人欣慰，因为我看到了自己所学的知识，同时也看到了自己的不足，通过向老师和同学请教解决了一个个的难点、疑点，所以我以这封致谢信来为我的论文画上一个圆满的句号。在本次毕业设计中，指导老师-胡毅光老师给了我很大的帮助，平时的他给我们上课与我们讲的内容很广，会涉及很多课外知识以及做人的一些道理，在理论性的知识和实际操作中他总是非常的严肃、认真，对我们的要求也非常严格，他说过，在操作中来不得半点马虎，稍有不慎就会造成大的事故。他负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。无论在理论上还是在实践中，只要有问题他总会耐心地分析给我们听，然后再讲解，使我们了解到问题的本质所在，这样解决起来也有了头绪。在撰写论文阶段，胡老师几次提出他宝贵意见，让我们的论文完善。没有他的指导，我们就不能较成功地完成课题设计的任务。谢谢您，我们亲爱的教授!另外，在此也要感谢在这两年来我们所有的任课老师，每门课程的设立都有它独特的意义，不论是理论性的还是实践性的都能让我们从不同方面不同层次的得到提升。在将来的工作岗位上我们必定以出色的表现来回馈老师对我们的栽培。签 名：