1、河南工学院毕业设计说明书摘 要数控技术，是采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。而数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。 本文为连接座零件的编程与加工，通过数控铣床的加工，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，加工方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。本文主要从三维模型的建造、加工工艺分析和机床编程的一般步骤着手，提高对 CAD/CAM 软件的使用与认识、提高读图绘图能
2、力。最后通过自动编程与加工，希望能在过程中发现更好的编程方法和加工方法，提高效率，而且运用于实际工作中能够更深入的了解数控机床的加工特点。关键词：数控铣床，连接座零件，三维模型，加工工艺，自动编程河南工学院毕业设计说明书目 录摘 要 .1目 录 .2第一章 绪 论 .41.1 本课题研究的目的及意义 .41.2 课题的主要内容 .4第二章 零件的工艺分析 .52.1 零件图工艺分析 .52.1.1 零件图分析 .52.1.2 零件毛坯选择 .52.2 零件定位基准选择 .52.2.1 精、粗基准选择 .52.2.2 基准的确定 .62.3 零件加工工艺规程分析 .62.3.1 ZJ-JGZX-
3、01a 连接座表面工件工艺规程分析 .62.4 刀具切削用量的确定 .82.5 量具的选择方案 .9第三章 运用 Mastercam 建造三维模型 .103.1 Mastercam 简单介绍 .103.2 创建零件模型 .113.2.1 ZJ-JGZX-01a 连接座正反面工件建模 .12第四章 ZJ-JGZX-01a 连接座的编程及加工仿真 .164.1 Mastercam 编程简单介绍 .164.2 对 ZJ-JGZX-01a 连接座正面进行 Mastercam 编程加工 .174.3 对 ZJ-JGZX-01a 连接座反面进行 Mastercam 编程加工 .19第五章 后置处理 .21
4、5.1、机床加工前的准备 .215.2、Mastercam 软件后处理 .215.3、加工过程中 .225.3.1、数据传输 .225.3.2、程序的校验与修改 .225.3.3 选定程序加工 .225.3.4 工件的测量与调试 .22结论 .23河南工学院毕业设计说明书致 谢 .24参考文献 .25附 录 .26河南工学院毕业设计说明书4第一章 绪 论1.1 本课题研究的目的及意义 数控机床是根据加工程序对工件进行自动加工的先进设备，工件的加工质量主要由机床的加工精度、工艺和加工程序的质量决定，基本上排除了机床操作人员手工操作技能的影响，但对操作者的综合素质提出了较高的要求。数控机床要按照数
5、控加工程序自动进行零件的加工，必须由机床操作人员具体实施。可以说，数控加工工艺方案是通过机床操作人员在数控机床上实现的，数控加工现场经验的积累又是提高数控加工工艺和数控加工程序质量的基础。因此，数控机床的操作是企业生产过程中一个重要的环节，数控机床操作人员的素质和水平将直接影响企业的生产效率、产品质量以及生产成本，高素质的数控机床操作人员是保证数控加工工艺得以正确和顺利实施的重要条件之一。 从以上可以看出，本课题研究的目的在于设计比较经济的工艺规程，出出合理的 G 代码程序，实现理论与实践的相结合，提高自己的素质和水平能够更加充分的利用数控机床加工。 1.2 课题的主要内容 分析课题连接座，编
6、制出简单合理的加工程序以及制定出合理有效的工艺规程，充分利用数控加工的优势。 设计的主要内容：1)对零件图进行工艺分析； 2)分析工艺规程； 3)制定出工艺规程； 4)造出三维模型； 5)Mastercam 编程出 G 代码； 6)制作出工艺、程序单。河南工学院毕业设计说明书5第二章 零件的工艺分析2.1 零件图工艺分析 2.1.1 零件图分析由图可知，零件的尺寸公差等级为 IT7，且薄壁厚度为 3mm，区域面积较大，表面粗糙度也比较高，达到了 Ra1.6um，相对难加工，加工时容易产生变形，处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。由于此零件为典型零件，形状虽然不是很复杂，但是工
7、序复杂，表面质量和精度要求高，所以从精度要求上考虑，定位和工序安排比较关键。 2.1.2 零件毛坯选择 正面、反面从图上可以看出大轮廓为 98mm98mm 矩形，工件厚 50mm，考虑到现有机床工作台面是一个平面所以装夹方式是用平口钳，所以先下料中100mm100mm 各留 2mm 余量。 机械加工常用的毛坯有铸件，锻件，型材件，焊接件等，由于 ZJ-JGZX-01a 连接座生产类型为小批量生产，故材料为：铝型材。 2.2 零件定位基准选择 在制定零件的加工工艺流程时，基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。基准有粗、精基准之分。选择定位基准时要从保
8、证工件的精度要求出发，所以定位基准的选择顺序应从精基准到粗基准。2.2.1 精、粗基准选择 精基准原则：1)基准重合原则:应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准； 2)基准统一原则:应尽可能选择同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相对位置关系； 河南工学院毕业设计说明书63)互为基准原则:当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法； 4)自为基准原则:一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准。粗基准:最初工序中，只能选择以未加工的毛坯面作为定位基准，称为粗基准。精基准:用已加工过的表面为定
9、位基准，称为精基准。 粗基准原则:1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面为粗基准；如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准； 2）零件上有较多加工面时，为使各加工表面都得到足够的加工余量，应选择毛坯上加工余量最小的表面为粗基准； 3）选择粗基准的表面，应尽可能平整和光洁、不能有飞边、尧口、冒口及其它缺陷，以便定位准确、可靠； 4）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向通常只允许使用一次，否则会造成较大的定位误差。 2.2.2 基准的确定 根据以上基准选择原则，结合实际零件以及按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加
10、工、先面后孔的原则依次划分工序加工原则。该零件首先以一个毛坯件的一个平面为粗基准定位，将毛料的精加工定位面铣削出来，并达到规定的要求和质量，作为夹持面，再以夹持面为精基准装夹来加工零件，最后再将粗基准面加工到尺寸要求。详见附录-数控加工工序卡。2.3 零件加工工艺规程分析 2.3.1 ZJ-JGZX-01a 连接座工件工艺规程分析 1）选择毛坯各表面加工方法：表面的加工顺序是先外后里，先粗后精，先面后孔的方法划分加工步骤，由于轮河南工学院毕业设计说明书7廓薄壁太薄，对其划分工序考虑要全面，先对受力大的部位先加工，对剩余部粗铣后就开始精加工。由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把刀，所以选择加工
11、方案要综合考虑。由于生产类型为小批量生产，故加工设备宜以采用通用机床。因为工件为 ZJ-JGZX-01a 连接座，且精度要求较高，应采用铣削加工。因此加工方案为：2）上表面：铣夹持面铣平面铣外轮廓铣内轮廓铣球面刀具选择：表 2-1序号加工内容 刀具类型 刀具直径（mm）主轴转速（rmm）进给速度（mmmm）1 粗、精加工上表面立铣刀 45 1000 1002 粗精加工外轮廓立铣刀 16 2000 2003 粗精加工上表面内轮廓立铣刀 3 2000 2004 粗精加工上表面内轮廓立铣刀 3 3000 2505 粗加工上表面球面球刀 R3 2500 2006 精加工上表面球面球刀 R3 2500
12、2007 钻孔 麻花钻 4 1500 1003）下表面：铣平面铣内轮廓铣槽铣六角形槽刀具选择：河南工学院毕业设计说明书8表 2-2序号加工内容 刀具类型 刀具直径（mm）主轴转速（rmm）进给速度（mmmm）1 粗、精加工上表面立铣刀 45 1000 1002 粗精加工上表面内轮廓立铣刀 10 2000 2503 粗加工上表面内轮廓立铣刀 6 2000 2004 精加工上表面内轮廓立铣刀 3 3000 2005 粗加工两个槽立铣刀 6 2000 2006 精加工两个槽立铣刀 3 3000 1507 粗精加工六角形槽立铣刀 6 2500 1502.4 刀具切削用量的确定表 2-5粗加工 精加工刀
13、具 直径(mm) 铣削方式ap（mm）ae（mm）铣削方式ap（mm）ae（mm）立铣刀 端铣 1 7.5 端铣 0.1 7.5河南工学院毕业设计说明书910 周铣 1 7.5 周铣 0.2 0.2端铣 1 4.5 端铣 0.1 4.5立铣刀6 周铣2 4.5 周铣 0.2 0.2端铣 0.5 2.25 端铣 0.1 2.25立铣刀3 周铣0.5 2.25 周铣 0.2 0.22.5 量具的选择方案在机械制造中用以直接或间接测出被测对象量值的工具、加工中心仪器、仪表等称为计量器具。计量器具主要分为量具和量仪仪器、仪表两大类。其中量具是指那些能直接表示出长度单位和界限的简单计量工具。量仪是利用机
14、械、光学、气动、电动等原理将长度放大或细分，且结构较为复杂的计量器具，一般在计量室中使用。零件的几何参数的测量包括：长度、角度、表面粗糙度及形位公差。用来测量零件的量具有：1）游标卡尺：可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度； 2）千分尺：这类量具较为精密。可用来测量外圆直径、长度、厚度；测量表面粗糙度采用比较法，将零件表面与表面粗糙度样块比较，用目测或手摸判断被加工表面粗糙度；用比较法评定表面粗糙度虽然不精确，但由于器具简单，使用方便，迅速。3）百分表：在铣削工件时，用来测量工件是否垂直。河南工学院毕业设计说明书10第三章 运用 Mastercam 建造三维模型3.1 Mastercam
15、简单介绍 Mastercam 是美国 CNC Software Inc.公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功能于一身。它具有方便直观的几何造型 Mastercam 提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam9.0 以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的 CAD/CAM 系统。Mastercam 不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、
16、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使 Mastercam 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为优秀的 CAD/CAM 软件。同时 Mastercam 对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC 铣床、CNC 车床或 CNC 线切割等加工操作中，都能获得最佳效果 Mastercam 软件已被广泛的应用于通用机械、航空、船舶、军工等行业的设计与 NC 加工，从 80 年代末起，我国就引进了这一款著名的 CAD/CAM 软件，为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献。Mastercam 是当今广泛应用的 CAD/CAM 软件，通过对 CAD/CAM 技术的发展极大地改变了人们的设计手段和方法，更为重要的是 CAD/CAM 技术的广泛应用显著提高了设计的效率和质量，大大地降低了设计师的劳动强度，特别是三维 CAD/CAM 技术的日益广泛应用使其体现更为明显。实践证明，基于 Mastercam 的产品结构设计和模具设计，不仅可以缩短研发周期，还可以进行应力分析、运动仿真和模拟填充，从而优化了产品及模具结构，为产品的最终加工奠定了坚实的基础。
