基于MC的線圈鐵芯零件的數(shù)控銑加工工藝及編程仿真含三維及CAD圖,基于,mc,線圈,零件,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真,三維,cad 機械加工工藝過程卡片 產品型號 16110011 零件圖號 16141106-01 產品名稱 P101047A104制動器零件 零件名稱 P101047A262-01線圈鐵芯 共1頁 第1頁 材料牌號 20# 毛坯種類 鑄造 毛坯外形尺寸 ?160×55 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序 名稱 工序內容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 1 下料 圓鋼下料?160×55 機加工 鋸 鑄造機 卡尺 2 熱處理 調質處理 熱處理 熱 熱處理爐 布氏硬度計 3 銑 銑外輪廓?156×51 機加工 銑 LT2000EX-R對向主軸加工中心 三爪卡盤、銑刀、卡尺 4 銑 銑俯視圖凹槽10-?11、4-?13/?7階梯孔、輪廓18.3寬的凹槽、孔3-?10通、?17通孔 機加工 銑 LT2000EX-R對向主軸加工中心 三爪卡盤、銑刀、卡尺 5 銑 銑底視圖凹槽3-21開口槽、M5螺紋孔 機加工 銑 LT2000EX-R對向主軸加工中心 三爪卡盤、銑刀、卡尺 6 銑 銑P向視圖開口凹槽、2-M4螺紋孔 機加工 銑 LT2000EX-R對向主軸加工中心 三爪卡盤、銑刀、卡尺 7 熱處理 表面處理 熱處理 熱 熱處理爐 鹽霧實驗 8 去毛刺 去除全部毛刺 機加工 銑 修邊器 9 終檢 按零件圖樣要求全面檢查 機加工 檢 千分尺 設計 （日期） 校對 （日期） 審核 （日期） 標準化 （日期） 會簽 （日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 摘 要 這些年來我國家對數(shù)控技術的重視，數(shù)控技術的一直發(fā)展，因高效率、高精度、高質量從而使得數(shù)控加工技術的應用越來越廣泛。 本次設計任務是對線圈鐵芯零件的加工工藝設計與加工工藝及編程仿真，使用CAD制圖軟件將零件的二維圖形畫出來，再用Mastercam軟件畫出三維圖紙。接著對零件結構、精度、技術要求進行分析。設計加工零件的數(shù)控工藝方案，選擇毛坯材料及大小、加工用的刀具、加工機床，以及合理的切削參數(shù)等。選擇出最佳的加工工藝方案，然后使用Mastercam中的CAM模塊對零件的數(shù)控加工程序進行編制，完成本次設計。 關鍵詞: 銑削；CAD/CAM；數(shù)控加工工藝；編程 III Abstract In recent years, our country attaches importance to numerical control technology, numerical control technology has been developing, because of high efficiency, high precision, high quality so that NC machining technology is more and more widely used. The task of this design is to design the machining process and program simulation of the coil core parts. The two-dimensional graphics of the parts are drawn by CAD software, and then the three-dimensional drawings are drawn by Mastercam software. Then the structure, precision and technical requirements of the parts are analyzed. Design NC process scheme for machining parts, select blank material and size, tool for machining, machining machine, and reasonable cutting parameters, etc. Select the best machining process plan, and then use the CAM module in Mastercam to compile the NC machining program of the parts, and complete the design. Key words: milling; CAD/CAM; NC machining process; programming  目 錄 摘 要 I Abstract II 1緒論 1 2 零件分析 4 2.1零件介紹 4 2.2零件加工工藝性分析 5 2.3主要的技術要求 5 2.4確定毛坯的類型 6 2.5毛坯尺寸和公差 6 2.6設計毛坯圖 7 3 分析零件工藝工藝 8 3.1加工工藝路線的確定 8 3.1.1加工路線劃分原則 8 3.1.2工藝路線安排 8 3.2加工機床的確定 9 3.3零件的裝夾 10 3.3.1定位基準的選擇 10 3.3.2夾具的選擇 11 3.4量具的選擇 13 3.5確定加工刀具 14 3.5切削三要素的計算 15 4 數(shù)控加工工藝卡片的擬定 18 5 零件的數(shù)控程序編制 19 5.1 Mastercam軟件介紹 19 5.2 Mastercam軟件編程操作 19 5.3程序的后處理 36 6 零件加工結果分析 40 6.1 檢測項目及檢測結果填寫 40 6.2 質量分析 40 總結 41 致謝 42 參考文獻 43 1緒論 隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)控技術隨之共同發(fā)展。對于數(shù)控技術來說，智能化是高層次的發(fā)展方向，數(shù)控技術的發(fā)展是以計算機技術為依托而發(fā)展的，因此，在分析數(shù)控技術的未來發(fā)展問題上，應當較多的考慮到當前計算機技術的發(fā)展以及各種新型信息化技術的開發(fā)。另外，還要分析數(shù)控技術的性能方面和內部結構。 1、數(shù)控智能化概述 數(shù)控技術是一種較為智能的技術，其在電子計算機發(fā)展的基礎上，以電子計算機內部系統(tǒng)作為現(xiàn)實依托，利用該系統(tǒng)中程序排列以及控制的方法，將計算機相關工作流程以及其控制過程、處理過程進行一定的加工，最終得出較為完美的計算機操作。 2、國內外數(shù)控系統(tǒng)當前現(xiàn)狀 目前，數(shù)控技術由之前較為封閉的控制過程，轉變?yōu)楝F(xiàn)在所具有的開放型控制過程，實現(xiàn)了從靜態(tài)到動態(tài)連接的過程，并且實現(xiàn)了越來越小、越來越輕便的構建模式；智能化方面，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速高效控制，也實現(xiàn)了在線診斷和智能化的故障處理；從網絡技術應用來看，數(shù)控技術實現(xiàn)了與網絡完美對接的過程，從而使得只擁有一臺控制電腦，即可控制所有計算機成為現(xiàn)實。并且當前社會在發(fā)展過程中，數(shù)控技術應用的越來越多，從單一的計算機領域范圍內，擴大到了醫(yī)療、汽車等其他行業(yè)，使得此類行業(yè)逐漸實現(xiàn)自身信息化發(fā)展。 3、智能化數(shù)控發(fā)展方向分析 從分析當前世界數(shù)控技術的發(fā)展現(xiàn)狀的結果中能夠分析出，數(shù)控技術的智能化是未來發(fā)展的必然趨勢，然而對于智能化而言，它還有更大更多的潛力等待發(fā)掘和利用。以下，將從三個方面對其進行分析。 （1）性能發(fā)展方向 數(shù)控系統(tǒng)是將相關的技術集成于一個中央控制芯片，從而實現(xiàn)對整體的控制，也就是數(shù)控技術的升級。以下是性能的發(fā)展方向。 1.逐步高端的機床化生產。智能化將向著高性能方向發(fā)展，高端化也是智能化數(shù)控技術必然發(fā)展的趨勢。芯片技術隨著電子信息技術的發(fā)展而不斷進步，CPU和RISC的運算技術也隨之不斷提高，對CPU的控制和處理能力進行雙線或多線的方法進行處理，使得機床的動態(tài)和靜態(tài)特性能夠很好的提高。由此，高端化高性能是智能化數(shù)控技術的未來發(fā)展方向。 數(shù)控技術的柔性化發(fā)展。對于數(shù)控技術來說，柔性化趨勢是發(fā)展不可或缺的一個指標。在數(shù)控技術中，柔性發(fā)展有兩種重要的意義，第一方面，數(shù)控系統(tǒng)要求系統(tǒng)自身具有很高的靈活性和可拆剪性，并且可以使用模塊集成的設計模式。靈活性較高的數(shù)控系統(tǒng)可以滿足客戶更多不同的需求，使得客戶在使用后的滿意度較高。第二方面，即為了達到多重系統(tǒng)的多線程控制，簡單來說就是將多個系統(tǒng)進行整合，然后集合在一起，當然，為了實現(xiàn)多線程控制，就要加強對材料的控制，從而發(fā)揮數(shù)控技術的作用。 3.數(shù)控技術的實時化。時效性就是在相對簡單的操作環(huán)境下，可以準時且保證質量地完成任務，并合理調配調度任務。在這樣的工作上，智能化會發(fā)揮重要的推動作用。隨著科技的不斷發(fā)展，實時性也在不斷趨于集成化，更形成了實時系統(tǒng)。智能化和實時系統(tǒng)相結合，將成為智能化數(shù)控技術的重要發(fā)展方向。智能化和實時化慢慢實現(xiàn)融合發(fā)展，逐步形成了一個有一定發(fā)展?jié)摿Φ闹悄軐崟r控制體系。 （2）功能發(fā)展方向 1.用戶界面的圖形化。數(shù)控系統(tǒng)與使用者通過用戶界面實現(xiàn)對話連接。不同的使用者對界面的要求是不同的，從而導致用戶界面的開發(fā)成為一大難題，就是在計算機軟件研制領域，用戶界面也是最難解決的問題之一。用戶界面的圖形化讓非專業(yè)用戶的使用更加的方便。 2.運算能力可視化。用文字和語言作信息交流已經不能夠滿足用戶的需求?？茖W運算可視為是用于處理和分析數(shù)據，它的實現(xiàn)使得數(shù)控系統(tǒng)不再局限于用文字和語言，更可以直接使用圖形、圖像、動畫等的可視元素。所以，計算能力的加強和可視化是實現(xiàn)智能化必要的發(fā)展途徑。 3.PLC技術的應用。在智能化數(shù)控技術使用中，高性能PLC控制模塊內嵌技術，不僅能夠直接使用梯形圖和高級語言進行編程，還可以作為指揮中心控制模塊。 4.融入多媒體技術。多媒體技術是計算機、聲音、通信技術的結合體，它使得計算機對聲音、文字、圖像和視頻信息進行綜合處理，并能夠實時監(jiān)管，當設備出現(xiàn)故障時，可以在第一時間解決問題。這在一定程度上提高了生產效率，加快了企業(yè)的進步與發(fā)展。 （3）結構體系發(fā)展趨勢 1.采用集成化芯片。為了提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度，可應用CPU、RISC芯片，使用大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD和專用集成電路ASIC芯片。為了提高顯示器功能，可應用FPD平板顯示技術，它已成為21世紀顯示領域的主流技術，也是可以和CRT相比的新型顯示技術。 2.硬件模塊化。硬件的模塊化更便于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化。根據不同的功能需求，將CPU、存儲器、PLC、通訊等基本模塊，做成了標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和增減模塊數(shù)量，形成了不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。 3.機床網絡化。機床聯(lián)網可進行遠程操控和無人化操控。通過機床聯(lián)網，可以在任何的機床上對其它機床編程、設定、操作、運行，不同機床顯示的畫面能夠同時出現(xiàn)在每臺機床的屏幕上。 智能數(shù)控技術在各個行業(yè)中都屬于高端技術，對生產制造進行控制和管理，隨著人們需求越來越高，數(shù)控技術的智能化也在逐漸形成。且智能化數(shù)控技術尚有著很大的發(fā)展?jié)摿?，所以更加要求我們不斷開拓，不斷探索。 2 零件分析 2.1零件介紹 以下圖2.1為零件的二維圖紙,若圖紙不清楚詳見附件零件圖 圖2.1零件二維圖 圖2.2零件三維圖 2.2零件加工工藝性分析 該零件材料為HT200。由零件圖中可知，部分面為不加工面，需要加工的表面共有三個。下表面端面及凹槽3-21開口槽的端面要求粗糙度為Ra3.2um、端面上凹槽10-?11、4-?13/?7階梯孔、輪廓18.3寬的凹槽、孔3-?10通、?17通孔粗糙度要求為Ra3.2um。最后P向視圖開口凹槽要求為Ra3.2um。 2.3主要的技術要求 技術要求： 1.孔去毛刺銳邊。 2.除2-M4螺紋孔之外，其余表面進行錳系磷化處理,并用防銹油封閉，要求： （1）表面處理膜層總厚度5～10μm； （2）表面處理后的零件需干燥處理，表面（包括孔內）不得存在濕性油跡； （3）干燥后的零件，按《GB/T10125人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》進行中性鹽霧試驗評價時，開始生銹時間不得低于24h。 3.圖紙記載尺寸是表面處理后的尺寸。 4.可以采用精密鑄造方式制作線圈鐵芯。 5.G面和H面在同一平面上，并且平面度要求0.02mm以下。 44 2.4確定毛坯的類型 毛坯的金屬成形工藝類型多樣，且每一種毛坯有多種不同的制造方法。常用的毛坯主要有： （1）鑄件 鑄件常用于形狀較復雜的毛坯； （2）鍛件 鍛件常用于強度要求高、形狀較簡單的毛坯； （3）型材 型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類。 （4）焊接件 焊接件是將型材或板料焊接成所需毛坯，簡單方便生產周期短。但需經時效處理消除應力才能進行機械加工； （5）其它毛坯 選擇毛坯時應全面考慮下列因素： （1）零件結構形狀及尺寸； （2）零件材料及力學性能要求； （3）現(xiàn)有生產條件及能力； （4）生產綱領大小； （5）充分考慮利用新工藝、材料、技術的性能。 該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造，能符合零件圖紙的要求。 2.5毛坯尺寸和公差 （1）求最大輪廓尺寸 根據零件圖計算輪廓的尺寸，最大尺寸為115X40X60mm。 （2）選擇鑄件公差等級 查手冊鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得鑄件公差等級為8~12級取為11級。 （3）求鑄件尺寸公差 公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 （4）求機械加工余量等級 查手冊鑄造方法按機器造型、鑄件材料為HT200得機械加工余量等級E-G級選擇F級。 2.6設計毛坯圖 確定拔模斜度，根據機械制造工藝設計手冊查出拔模斜度為5度。 毛坯的熱處理方式 為了去除內應力，改善切削性能，按照題目要求，在鑄件取出后要做時效處理。 下圖為該零件的毛坯圖: 圖2.1毛坯圖 3 分析零件工藝工藝 3.1加工工藝路線的確定 3.1.1加工路線劃分原則 工件的機械加工工藝路線中要經過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當擬定工藝路線時要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 切削加工工序的安排原則 1）基準先行 選為精基準的表面，應先進行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內孔和一端面等，都應安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進行加工，一般安排在主要表面達到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應嚴格按照以上原則進行加工。 3.1.2工藝路線安排 零件的加工路線安排如下 工序1：準備毛坯 工序2：時效處理 工序3：加工上表面 工步1：銑外輪廓?156×51，保證其精度 工步2：銑凹槽10-?11，保證其精度 工步3：銑4-?13/?7階梯孔，保證其精度 工步4：銑輪廓18.3寬的凹槽，保證其精度 工步5：鉆孔3-?10通，保證其精度 工步6：銑?17通孔，保證其精度 工序4：加工下表面 工步1：銑凹槽3-21開口槽，保證其精度 工步2：加工M5螺紋孔，保證其精度 工序5：加工P向 工步1：開口凹槽，保證其精度 工步2：2-M4螺紋孔，保證其精度 工序6：去毛刺、清洗 工序7：檢驗、入庫 3.2加工機床的確定 一般來說，上述這些加工內容采用數(shù)控加工后，在產品質量、生產效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些內容不宜選擇采用數(shù)控加工： （1）占機調整時間長。如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準，需用專用工裝協(xié)調的內容； （2）加工部位分散，需要多次安裝、設置原點。這時，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工； （3）按某些特定的制造依據（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據困難，易于與檢驗依據發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。 此外，在選擇和決定加工內容時，也要考慮生產批量、生產周期、工序間周轉情況等等?？傊M量做到合理，達到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機床降格為通用機床使用。 通過以上分析選定數(shù)控機床為本零件的加工制造的實用機床，可以達到本零件的要求，本零件是回旋體零件，不適合數(shù)控車床加工，為復雜零件適合加工中心來加工，所以選擇加工中心。并且零件尺寸不大，在經濟性的原則下可以選擇行程較小的銑床。 選用LT2000EX-R對向主軸加工中心加工柔性比普通加工中心優(yōu)越，有一個自動換刀的伺服系統(tǒng)，對于工序復雜的零件需要多把刀加工，在換刀的時候可以減少很多輔助時間，很方便，而且能夠加工更加復雜的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成為關鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。 圖3.1 VMC1000加工中心 3.3零件的裝夾 3.3.1定位基準的選擇 在確定定位基準時盡可能作到將工序集中，減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾后就能加工出全部待加工表面； （1）粗基準的選擇：選擇毛坯上表面以及毛坯的外輪廓其中一對邊為粗基準。 （2）精基準的選擇：以加工后的表面為精基準定位。 1.基準 （1）設計基準 設計基準是設計工件時采用的基準。例如軸套類和輪盤類零件的中心線。軸套類和輪盤類零件都是屬于回轉體類，通常將徑向設計基準設置在回轉體軸線上，將軸向設計基準設置在工件的某一端面或幾何中心處。 （2）加工定位基準 加工定位基準即在加工中工件裝夾定位時的基準。數(shù)控車床加工軸套類及輪類零件的加工定位基準只能是被加工件的外圓表面、內圓表面或零件端面中心孔。 （3）測量基準 被加工工件各項精度測量和檢測時的基準。機械加工工件的精度要求包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。 尺寸誤差可使長度測量量具檢測；形狀誤差和位置誤差要借助測量夾具和量具來完成。 在數(shù)控車削加工中盡量使得工件的定位基準與設計基準重合。盡量使工件的加工基準和工件的定位基準與工件的設計基準重合，是保證工件加工精度的重要前提條件。 2.定位基準的選擇 定位基準的選擇包括定位方式的選擇和被加工件定位面的選擇。 在數(shù)控加工中，較短軸類零件的定位方式通常采用一端外圓固定，即用三爪卡盤、四爪卡盤或彈簧套固定工件的外圓表面，此定位方式對工件的懸伸長度有一定限制，工件懸伸過長會在切削過程中產生變形，工件懸伸過長還會增大加工誤差甚至掉活。 對于切削長度較長的軸類零件可以采用一夾一頂，或采用兩頂尖定位。在裝夾方式允許的條件下，零件的軸向定位面盡量選擇幾何精度較高的表面。 為了保證定位精度，采用三爪自定心的卡盤，尋找工件的軸線，將工件的右端面作為粗加工的定位基準。這樣，它不僅符合統(tǒng)一和標準的一致性原則，而且有利于提高生產率。請參閱定位基準。 3.3.2夾具的選擇 常用裝夾方式 1.在三爪自定心卡盤上裝夾 三爪自定心卡盤的三個爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。三爪自定心卡盤裝卡工件方便、省時，自動定心好，但夾緊力較小，所以適用于裝夾外形規(guī)則的中小型工件。三爪自定心卡盤可裝成正爪或反爪兩種形式。反爪用于裝夾直徑較大的工件。用三爪自定心卡盤裝夾精加工后的表面時，被夾住的工件表面應包一層銅皮，以免夾傷工件表面。 2.在兩頂尖之間裝夾 對于長度尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。兩頂尖裝夾工件方便，不需要找正，裝夾精度高，但必須先在工件的兩端面鉆出中心孔。該裝夾方式適用與多工序加工或精加工。 3.用卡盤和頂尖裝夾 用兩頂尖裝然夾工件雖精度高，但剛性差。因此，車削質量較大工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。為了防止工件由于切削力的作用而產生軸向位移，必須在卡盤內裝一限位支撐，或利用工件的工作臺面限位。這種方法比較安全，能承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位準確，所以應用廣泛。 4.用雙三爪自定心卡盤裝夾 對于精度要求較高、變形要求小的細長軸類零件可采用雙主軸驅動式數(shù)控車床加工，機床兩主軸軸線同軸、轉動同步，零件兩端同時分別有三爪自定心卡盤裝夾并帶動旋轉，這樣可以減少切削加工時切削力矩引起的工件扭轉變形。 通過對零件圖的分析,我設計的軸類工件為了方便加工,選用三爪卡盤裝夾即可。 由于夾具確定零件在機床坐標系中的具體位置，為加工原點位置，所以首先夾具要求能保證零件在機床坐標系中的正確方向，并協(xié)調零件和機床坐標系的尺寸。此外，還應考慮以下幾點： 小批量或批量生產時考慮使用專用夾具，但應力求簡單的結構；2、夾具要開口設計，且定位、夾緊機構等部件，能不影響加工路線（如碰撞等）；3.裝卸零件要方便、可靠，以縮小準備時間，在條件允許的情況下，加工量較大的零件應采取液壓夾具、氣動或多工位夾具。 綜合零件工藝路線。車削件是典型的軸類零件，形狀較規(guī)則，但在加工過程中由于工件太長，導致在加工過程中可能會致使橫向切削力受力過大而偏離工件中心。因此，對夾具的選擇三爪自定心卡盤如圖，三爪卡盤在夾工件時可以自動定心，方便對中。但要注意的是，三爪卡盤夾緊工件，在保證足夠的夾緊力時候，一般夾持長度應大于20mm。 圖3.2 三爪卡盤 3.4量具的選擇 從經濟價值選擇(經濟性)在保證測量精度和測量效率的前提下 ，能用專用量具的，不用萬能量具；能用萬能量具的，不用精密儀器。 由于本論文選擇的零件加工精度要求不高，所以選用游標卡尺 、千分尺作為檢查的 量具，即可達到加工精度的要求。 圖3.3量具 3.5確定加工刀具 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的主要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工的質量。數(shù)控機床在選用刀具時，通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。數(shù)控機床對刀具的要求比普通機床要高、除了要求較好的剛性和尺寸穩(wěn)定性、較長的壽命、良好的切削性能外，還要求安裝調整方便。選擇刀具時，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應，即選擇的刀具的幾何形狀應依據加工曲面的具體情況而定。 （1）刀具選擇的基本要求 刀具的剛性要好。為提高生產效率而采用大切削用量時，需要剛性好的刀具，剛性差的刀具在大切削用量時很容易斷刀。要保證被加工表面的形狀精度，用剛性差的刀具在大切削力的作用下，會產生變形而形成讓刀，使加工的型面出現(xiàn)斜面。當被加工的零件表面的加工的余量不一樣的時候，若采用剛性好的刀具就可以不必換刀，從而減少了換刀次數(shù)。 刀具的耐用度要高。由于數(shù)控銑床靠程序來控制精度，刀具如果磨損很快，則被加工零件的尺寸精度和型面精度就很難保證，故要用耐用度高的刀具。同時，刀具參數(shù)、幾何角度、排屑性能等因素也要綜合的考慮。 （2）數(shù)控加工刀具材料 高速鋼。又稱白鋼，它含有W 、Cr、Mo、V、Co等元素。它不僅可以用來制造鉆頭、銑刀，還可以用量制造齒輪刀具、成形銑刀等復雜刀具。但由于其允許的切削速度較低（50m/min），所以大多用于數(shù)控機床的低速加工。 硬質合金。硬質合金是有硬度和熔點都很高的碳化物（WC TiC等），用co mo ni做粘結劑制成的粉末冶金產品。在中速和大切削中發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能。常用的硬質合金有鎢鈷合金、鎢鈦合金等。 陶瓷材料。陶瓷是含有金屬氧化物和氮化物的無機非金屬材料。陶瓷材料具有高硬度、高強度、耐磨性好、化學性能穩(wěn)定性好、摩擦因素低、價格低廉等優(yōu)點。 立方氮化硼（CBN）。CBN是人工合成的高硬度材料，其硬度和耐磨性僅次于金剛石，有極好的高溫硬度，與陶瓷材料相比，其耐熱性和化學穩(wěn)定性稍差，但沖擊韌度和抗破壞性能較好。 聚晶金剛石（PCD）。PCD作為最硬的刀具材料，硬度很高，具有很好的耐磨性，它能夠以高硬度和高精度加工軟的有色金屬材料，但它對沖擊敏感，容易破裂，而且對黑色金屬中的鐵的親和力強，一般只能用于加工非鐵零件。 表3-1 數(shù)控加工刀具卡片 刀具號 刀具名稱 刀具規(guī)格 加工表面 刀具材料 T01 立銑刀 ?12mm 粗、精加工內外形輪廓 硬質合金 T02 立銑刀 ?8mm 挖槽 硬質合金 T03 立銑刀 ?4mm 挖槽 硬質合金 T04 鉆頭 ?4mm 鉆孔 高速鋼 T05 絲錐 M5 攻螺紋 高速鋼 3.5切削三要素的計算 φ12立銑刀粗加工切削用量計算： 材料為45號鋼，調質硬度225～290HBS；所用刀具為硬質合金立銑刀；機床功率為7.5kW。試確定銑削用量。 （1）選擇銑刀直徑 根據GB/T5342-1985，選擇銑刀直徑d=12mm，齒數(shù)z=4，銑削寬度為≤6（d/2）mm。 （2）選擇銑削用量 ①背吃刀量ap 根據加工材料為45號鋼，粗加工取ap=3～5mm、半精加工取ap=1.5～2.0mm、精加工取ap=0.5mm。 ②確定每齒進給量fz 根據表4-53，查得每齒進給量fz=0.115mm/z。 ③確定銑削速度Vc 根據表4-31的銑削速度推薦范圍，結合實際刀具書取銑削速度Vc=49.7m/min。 計算出刀具轉速n和進給速度Vf n=1000Vc/（πd）=1000×49.7/（3.14×12）≈1320（r/min） Vf=ｆz·Z·n=0.115×4×1320≈610（mm/min） 固加工取n=1320r/min，Vf=610mm/min。 φ8立銑刀粗加工切削用量計算： 材料為45號鋼，調質硬度225～290HBS；所用刀具為硬質合金立銑刀；機床功率為7.5kW。試確定銑削用量。 （1）選擇銑刀直徑 根據GB/T5342-1985，選擇銑刀直徑d=8mm，齒數(shù)z=4，銑削寬度為≤4（d/2）mm。 （2）選擇銑削用量 ①背吃刀量ap 根據加工材料為45號鋼，粗加工取ap=3～5mm、半精加工取ap=1.5～2.0mm、精加工取ap=0.5mm。 ②確定每齒進給量fz 根據表4-53，查得每齒進給量fz=0.047mm/z。 ③確定銑削速度Vc 根據表4-31的銑削速度推薦范圍，結合實際刀具書取銑削速度Vc=61m/min。 計算出刀具轉速n和進給速度Vf n=1000Vc/（πd）=1000×61/（3.14×8）≈2430（r/min） Vf=ｆz·Z·n=0.047×4×2430≈460（mm/min） 固加工取n=2430r/min，Vf=460mm/min。 φ4立銑刀粗加工切削用量計算： 材料為45號鋼，調質硬度225～290HBS；所用刀具為硬質合金立銑刀；機床功率為7.5kW。試確定銑削用量。 （1）選擇銑刀直徑 根據GB/T5342-1985，選擇銑刀直徑d=4mm，齒數(shù)z=4，銑削寬度為≤2（d/2）mm。 （2）選擇銑削用量 ①背吃刀量ap 根據加工材料為45號鋼，粗加工取ap=3～4mm、半精加工取ap=1.5～2.0mm、精加工取ap=0.5mm。 ②確定每齒進給量fz 根據表4-53，查得每齒進給量fz=0.025mm/z。 ③確定銑削速度Vc 根據表4-31的銑削速度推薦范圍，結合實際刀具書取銑削速度Vc=47.1m/min。 計算出刀具轉速n和進給速度Vf n=1000Vc/（πd）=1000×47.1/（3.14×4）≈3750（r/min） Vf=ｆz·Z·n=0.025×4×3750≈375（mm/min） 固加工取n=3750r/min，Vf=375mm/min。 Φ4鉆頭切削用量計算： 加工材料為45號鋼，所用刀具材質為高速鋼；機床功率為7.5kW。試確定切削用量。 （1）選擇鉆頭直徑 根據GB/T 6135.2-2008，選擇鉆頭直徑d=5mm，齒數(shù)z=2。 （2）選擇銑削用量 ①背吃刀量ap 根據加工材料為45號鋼，1次成型取Ap=10mm。 ②確定每齒進給量fz 根據表9-14，查得每轉進給量取f=0.13mm/r。 ③確定銑削速度Vc 根據表9-14的速度推薦范圍，切削速度Vc在17～20m/min，取Vc=20m/min。 計算出刀具轉速n和進給速度Vf n=1000Vc/（πd）=1000×20/（3.14×4）≈1270（r/min） Vf=f·n=0.13×1274≈166（mm/min） 實際加工取n=1270r/min，Vf=166mm/min。 M5×1攻螺紋切削用量計算： 加工材料為45號鋼，所用刀具材質為高速鋼；機床功率為7.5kW。試確定切削用量。 （1）選擇絲錐直徑 根據GB/T 6135.2-2008，選擇絲錐型號M6×1mm，齒數(shù)z=4。 （2）選擇銑削用量 ①背吃刀量ap 根據螺距取Ap=1mm。 ②確定每齒進給量fz 根據螺距取每轉進給量取f=1mm/r。 ③確定銑削速度Vc 根據表3-18的速度推薦范圍，切削速度Vc在9～10m/min，取Vc=10m/min。 計算出刀具轉速n和進給速度Vf n=1000Vc/（πd）=1000×10/（3.14×5）≈530（r/min） Vf=f·n=1×530≈310（mm/min） 實際加工取n=530r/min，Vf=310mm/min。 4 數(shù)控加工工藝卡片的擬定 機械加工工藝卡是以工序為單位來簡單明確的說明工件的加工工藝路線，主要用來表示工件的加工流向，共安排生產計劃、組織生產調度用；而機械加工工序卡是在工藝卡的基礎上，按照每道工序所編制的一種工藝文件，主要是用于指導工人完成某一工序所使用的卡片。本次設計的工藝卡見附錄。 5 零件的數(shù)控程序編制 5.1 Mastercam軟件介紹 Mastercam 加工模塊提供了連接基于Mastercam的加工處理模塊Mastercam 所有加工模塊提供了相同的圖形窗口環(huán)境，用戶可以在沿運動軌跡的圖形觀察工具和圖形的修改，如延長和縮短或修改刀具路徑。該模塊還提供了一個共同點的加工編程功能，可用于鉆削、鏜削和鏜削加工。根據用戶對靈活用戶的需求進行修改和裁剪模塊的接口，并對標準化工具庫的定義、模型庫的處理參數(shù)進行了早期處理、半精加工和精加工等常用參數(shù)的歸一化處理，減少了訓練時間和優(yōu)化處理技術。Mastercam軟件的所有模塊，可以直接生成的物理模型的處理程序，使整個模型。 Mastercam 加工后置處理模塊，用戶可以方便地建立自己的后置處理程序，該模塊在數(shù)控機床和加工中心的世界主流，在多年的實踐中的模塊已被證明在2至5軸或更多軸銑、2 ~ 4軸車削和電火花線切割。 5.2 Mastercam軟件編程操作 在建好模之后就是加工了， 加工就是對零件圖的幾何元素進行數(shù)據定義，根據工藝規(guī)程輸入各種參數(shù)，如：切削深度、每次切深、加工余量、刀具參數(shù)、起刀點、退刀點等各種切削用量和參數(shù)。 用自動化編程軟件Mastercam在計算機上進行刀具位置軌跡 計算，選取控制元素和島嶼等，計算機生成刀位文件。動態(tài)顯示刀具軌跡，刀具軌跡可進行編修。 （1）啟動軟件，進入加工頁面，準備加工零件毛坯。 圖5.1加工頁面 （2）選擇創(chuàng)建毛坯，彈出對話框。選中毛坯。點擊確定，進入對話框，點擊確定按鈕，建立毛坯。 圖5.2 MCS （3）選擇創(chuàng)建坐標系原點，點擊將毛坯的圓心確定為坐標系原點。 圖5.3創(chuàng)建坐標系 1、創(chuàng)建平面銑操作 （1）單擊工具欄上的【刀具路徑T】圖標，系統(tǒng)自動彈出所示的“創(chuàng)建操作”對話框，選擇“類型”為“平面銑”。 圖5.4創(chuàng)建操作 （2）指定切削參數(shù) 在“平面銑”對話框中單擊“切削參數(shù)”圖標，系統(tǒng)彈出“切削參數(shù)”對話框，選擇“雙向”切削，并設置“切入切出”參數(shù)單擊確定。 圖5.5切削參數(shù)設置 （3）設置共同參數(shù) 在“共同參數(shù)”對話框中設置“參考高度”、“進給下刀位置”、“工件表面”、“深度”參數(shù)單擊確定。 圖5.6參數(shù)設置 （4）生成刀路 在設置好參數(shù)后點擊對話框中重新生成刀具軌跡，將得到如下圖所示的刀具二維路徑圖。 圖5.7平面銑加工刀路 2、創(chuàng)建外形銑削操作 （1）單擊工具欄上的【刀具路徑T】圖標，系統(tǒng)自動彈出如圖8.16所示的“創(chuàng)建操作”對話框，選擇“類型”為“外形銑削”。 （2）指定切削參數(shù) 在“外形銑削”對話框中單擊“切削參數(shù)”圖標，系統(tǒng)彈出“切削參數(shù)”對話框，選擇“2D”切削，并設置“加工余量”參數(shù)單擊確定。 圖5.8切削參數(shù)設置 （3）設置Z軸分層銑削參數(shù) 在“Z軸分層銑削”對話框中勾選“深度銑削”才可以設置每層下刀深度，系統(tǒng)將自動允許設置最大切削步進量“2”，選擇“不提刀”切削，并設置“精修量”為0.1，單擊確定。 圖5.9分層銑削參數(shù)設置 （4）設置X/Y分層銑削參數(shù) 在“X/Y分層銑削”對話框中因為本次剛好一次可以加工好，所以不適用本功能，不勾選“X/Y分層銑削”參數(shù)。 圖5.10 X/Y分層銑削參數(shù)設置 （5）設置共同參數(shù) 在“共同參數(shù)”對話框中設置“參考高度”、“進給下刀位置”、“工件表面”、“深度”參數(shù)單擊確定。 圖5.11參數(shù)設置 （6）生成刀路 在設置好參數(shù)后點擊對話框中重新生成刀具軌跡，將得到如下圖所示的刀具二維路徑圖。 圖5.12外形銑削加工刀路 3、創(chuàng)建2D挖槽操作 （1）單擊工具欄上的【刀具路徑T】圖標，系統(tǒng)自動彈出如圖8.10所示的“創(chuàng)建操作”對話框，選擇“類型”為“標準挖槽”。 （2）指定切削參數(shù) 在“2D挖槽”對話框中單擊“切削參數(shù)”圖標，系統(tǒng)彈出“切削參數(shù)”對話框，選擇“標準挖槽”方式，并設置“加工余量”參數(shù)單擊確定。 圖5.13切削參數(shù)設置 （3）設置粗加工參數(shù) 在“切削參數(shù)”對話框下設置“粗加工”方式為“螺旋切削”，并設置切削間距為“75%”，勾選“由內而外加工”按鈕單擊確定。 圖5.14粗加工參數(shù)設置 （4）設置精加工參數(shù) 在“切削參數(shù)”對話框下設置“精加工”次數(shù)為“1”，并設置切削間距為“0.2”，勾選“只在最后一次才執(zhí)行一次精修”按鈕單擊確定。 圖5.15粗加工參數(shù)設置 （5）設置共同參數(shù) 在“共同參數(shù)”對話框中設置“參考高度”、“進給下刀位置”、“工件表面”、“深度”參數(shù)單擊確定。 圖5.16參數(shù)設置 （6）生成刀路 在設置好參數(shù)后點擊對話框中重新生成刀具軌跡，將得到如下圖所示的刀具二維路徑圖。 圖5.17挖槽加工刀路 4、創(chuàng)建鉆孔操作 （1）單擊工具欄上的【刀具路徑T】圖標，系統(tǒng)自動彈出如圖8.21所示的“創(chuàng)建操作”對話框，選擇“類型”為“鉆孔”。 （2）指定切削圖形 在“鉆孔”對話框中單擊“點圖形”圖標，選擇要加工的孔，單擊確定。 圖5.18切削參數(shù)設置 （3）設置共同參數(shù) 在“共同參數(shù)”對話框中設置“參考高度”、“進給下刀位置”、“工件表面”、“深度”參數(shù)單擊確定。 圖5.19參數(shù)設置 （4）生成刀路 在設置好參數(shù)后點擊對話框中重新生成刀具軌跡，將得到如下圖所示的刀具二維路徑圖。 圖5.20鉆孔加工刀路 8.4數(shù)控仿真加工 在文章的最后，為了效驗本次設計，安排的切削參數(shù)，工藝路線，機床選擇，刀具選擇等，是否合理，我們使用Mastercam軟件的仿真加工功能，確定刀路是否合理，是否有過切，撞刀等問題。 選中所有加工程序，點擊軟件上的確定刀軌，選擇2D動態(tài)仿真。點擊開始，得如下圖。 圖5.21外輪廓仿真加工 圖5.22上表面仿真加工 圖5.23下表面仿真加工 5.3程序的后處理 點擊文件按鈕,后選擇需要的系統(tǒng)后處理文件，設定文件名字，點擊確定即可生成G代碼。如下圖。 圖5.24 程序后處理 程序如下 % N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104 G91 G28 Z0. N106 G28 X0. Y0. N108 G92 X250. Y250. Z250. N110 T1 M6 N112 G0 G90 X-108. Y12. A0. S2000 M3 N114 G43 H1 Z25. N116 Z10. N118 G1 Z-51. F500. N120 X-96. N122 G2 X-84. Y0. R12. N124 G3 X0. Y-84. R84. N126 X84. Y0. R84. N128 X0. Y84. R84. N130 X-84. Y0. R84. N132 G2 X-96. Y-12. R12. N134 G1 X-108. N136 G0 Z25. N138 X49.908 Y-13.249 Z26. N140 Z11. N142 G1 Z2. N144 X53.044 Z1.836 N146 X46.915 Z1.514 N148 X53.044 Z1.193 N150 X46.915 Z.872 N152 X53.044 Z.551 N154 X46.915 Z.23 N156 X53.044 Z-.092 N158 X46.915 Z-.413 N160 X53.044 Z-.734 N162 X46.915 Z-1.055 N164 X53.044 Z-1.377 N166 X46.915 Z-1.698 N168 X53.044 Z-2.019 N170 X46.915 Z-2.34 N172 X53.044 Z-2.661 N174 X46.915 Z-2.983 N176 X53.044 Z-3.304 N178 X46.915 Z-3.625 N180 X47.372 Y-5.995 N182 G2 X0. Y-47.75 R47.75 N184 X-47.75 Y0. R47.75 N186 X0. Y47.75 R47.75 N188 X47.75 Y0. R47.75 N190 G3 X0. Y47.75 R47.75 N192 X-47.75 Y0. R47.75 N194 X0. Y-47.75 R47.75 N196 X47.75 Y0. R47.75 N198 G1 X50.76 Y-18. N200 X56.629 Y-15.312 N202 G2 X53.181 Y-9.882 R6. N204 X53.263 Y-8.894 R6. N206 G3 X54. Y0. R54. N208 X0. Y54. R54. N210 X-54. Y0. R54. N212 X0. Y-54. R54. N214 X46.518 Y-27.424 R54. N216 G2 X51.687 Y-24.471 R6. N218 X53.222 Y-24.671 R6. N220 G3 X54.502 Y-24.838 R5.001 N222 X59.503 Y-19.837 R5.001 N224 X56.629 Y-15.312 R5.001 N226 G0 Z21.375 N228 X49.908 Y-13.249 N230 Z6.375 N232 G1 Z-2.625 N234 X53.044 Z-2.789 N236 X46.915 Z-3.111 N238 X53.044 Z-3.432 N240 X46.915 Z-3.753 N242 X53.044 Z-4.074 N244 X46.915 Z-4.395 N246 X53.044 Z-4.717 N248 X46.915 Z-5.038 N250 X53.044 Z-5.359 N252 X46.915 Z-5.68 N254 X53.044 Z-6.002 N256 X46.915 Z-6.323 N258 X53.044 Z-6.644 N260 X46.915 Z-6.965 N262 X53.044 Z-7.286 N264 X46.915 Z-7.608 N266 X53.044 Z-7.929 N268 X46.915 Z-8.25 N270 X47.372 Y-5.995 N272 G2 X0. Y-47.75 R47.75 N274 X-47.75 Y0. R47.75 N276 X0. Y47.75 R47.75 N278 X47.75 Y0. R47.75 N280 G3 X0. Y47.75 R47.75 N282 X-47.75 Y0. R47.75 N284 X0. Y-47.75 R47.75 N286 X47.75 Y0. R47.75 N288 G1 X50.76 Y-18. N290 X56.629 Y-15.312 N292 G2 X53.181 Y-9.882 R6. N294 X53.263 Y-8.894 R6. N296 G3 X54. Y0. R54. N298 X0. Y54. R54. N300 X-54. Y0. R54. N302 X0. Y-54. R54. N304 X46.518 Y-27.424 R54. N306 G2 X51.687 Y-24.471 R6. N308 X53.222 Y-24.671 R6.............. ...... ...... ................ M30 由于處理量過大，詳細程序見附件-程序 6 零件加工結果分析 6.1 檢測項目及檢測結果填寫 表6-1 檢驗尺寸 要求尺寸 實際尺寸 是否合格 ?156 ?156 ?155.95 合格 ?156表面粗糙度 Ra1.6um Ra1.6um 合格 M5螺紋孔 M5 M5 合格 6.2 質量分析 1、尺寸精度達不到要求可能出現(xiàn)的原因 （1）工藝設計不夠合理，如加工順序錯誤，使用工具不合理等 （2）工裝設備不良，如刀具，夾具精度達不到要求，或部分損壞 （3）工人技術水平不夠，如新員工進行操作，粗心大意等情況 （4）機床加工精度低，如本事機床精度達不到零件圖的要求 2、表面粗糙度達不到要求可能出現(xiàn)的原因 表面粗糙度形成的原因主要有： 1）加工過程中的刀痕； 2）切屑分離時的塑性變形； 3）刀具與已加工表面間的摩擦； 總結 本次課題貫穿本專業(yè)所學到的議論知識與實踐操作技術，從分析設計到計算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學習，自主完成的機會。畢業(yè)設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，本次選題的目的是數(shù)控專業(yè)教學體系中構成數(shù)控技術專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運用Mastercam建模以及自動編程的一次綜合練習。傳統(tǒng)的一些簡單的圖形，只包括直線、圓弧的二維圖形，可以直接用手工編程的方法編制加工程序。現(xiàn)在對于一些復雜的二維圖形或三維曲面圖形組成的零件、模具只能使用自動編程軟件來完成編程工作。 加工設計理論已經不拘泥于系統(tǒng)的理論基礎，開始強調產品尺寸精度，工藝嚴格性，從而更加有得于學生裝的數(shù)控編程及操作的創(chuàng)新精神和實踐能力。隨著畢業(yè)設計做完，也將意味我的大學生活即將結束，但在這段時間里面我覺得自己是努力并快樂的。在繁忙的的日子里面，曾經為解決技術上的問題，而去翻我所學專業(yè)的書籍。經過這段時間我真正體會了很多，也感到了很多。 為了更深入的理解并掌握大學的專業(yè)知識，加強專業(yè)技能。我選擇的畢業(yè)設計課程是：機械零件數(shù)控加工工藝與數(shù)控編程 。通過此次的分析，需要對刀具的切削參數(shù)進行計算等方面的問題給予考慮，這些方面的知識都需要我們去復習以前的知識，在對以前學的知識進行初步系統(tǒng)回顧之后，大腦形成一初步的印象。各專業(yè)課之間相關聯(lián)的知識也能很好的理解。 這次畢業(yè)設計，給我最大的體會就是熟練操作技能來源我們對專業(yè)的熟練程度。 致謝 對老師的感謝還在這設計中間的悉心教導，不管是生活上的，還是學業(yè)上的，老師都能為我們著想，身為即將畢業(yè)的學生畢業(yè)設計是一個主要內容，但是就業(yè)的壓力也時刻壓在我們的身上，我們周轉于就業(yè)與畢業(yè)設計之間，老師總能給我們最好的安排，讓我們不至于亂了陣腳。不僅僅在生活上也能給予我們最大的支持和幫助，在畢業(yè)設計上也是不遺余力，總能想辦法解決我們存在的問題，有時候我們有自己的想法時，也能從我們的角度看問題，在我看來更多的時候我們是平等的，是在互相學習的，這一點我是敬佩的。 畢業(yè)設計就這樣結束了，也意味著大學也將在此畫上了一個大大的句號，對于這期間指導老師的悉心指導以及給予的幫助，同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了他們的支持和鼓勵。本次畢業(yè)設計才會順利完成。 總之，感謝每一位關心過我，愛護過我的人。滴水之恩，當涌泉相報。最后，再次感謝我的導師。 參考文獻 [1] 趙長明 劉萬菊.《數(shù)控加工工藝及設備》[M]. 北京：“高等教育出版社”2003年10月第一版 [2] 顧京.《數(shù)控加工編程及操作》[M].北京“高等教育出版社”2003年9月第一版 [3]蔣洪平.《CAD/CAM軟件應用技術—MasterCAM》[M].北京 北京理工大學出版社2014年9月出版 [4]艾興.《切削用量簡明手冊》[M]. 北京“ 機械工業(yè)出版社”2001年4月出版 [5]徐灝.《機械設計手冊》[M]. 北京“機械工業(yè)出版社” 2003年2月出版 [6]倪森壽.《機械制造工藝與裝備》[M]. 北京“化學工業(yè)出版社”2003年1月第1版 [7]丁德.《全金屬工藝學》[M]. 北京“機械工業(yè)出版社”2000年5月重印 [8]陳立德.《機械設計基礎》[M]. 北京“高等教育出版社”2004年7月第二版