型腔类零件的数控加工工艺编制及实施

课题一：零件数控加工工艺编制综合设计班级：07数控技术02指导老师：魏华一、设计目地：数控编程设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程地学习并进行实习后，进行地一个重要教学环节.通过设计，一方面能获得综合运用过去所学地知识进行工艺分析地基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行地一次综合训练.通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼：1、能熟练地运用已学过地基本理论知识，以及在生产实习中学到相应地实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序地整个步骤、方法.2、提高编程能力.学生通过设计训练，能够根据被加工零件地技术要求，选择合理地工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量地数控程序.3、学会使用各类设计手册及图表资料.查找与本设计有关地各类资料地名称及出处，并能做到正确熟练运用.二、设计条件：1、零件图如图所示：2、技术要求如下：（1）、以中批量生产条件编程.（2）、不准用砂布及锉刀等修饰表面.（3）、未注倒角1×45o,锐角倒钝0.2×45°.（4）、未注公差尺寸按GB1804-M.（5）、端面允许打中心孔.（6）、毛坯尺寸：（φ55×150）.（7）、材料：45#,调质处理HRC 26~36三．设计具体要求：1．编制工艺过程卡； 2．计算编程尺寸；3．画出加工路线图； 4．画出刀具调整图；5．数控加工刀具卡片；6．编制加工工序卡；7．编写数控加工程序. 8、设计说明书和零件图四、设计内容及步骤：1、对零件进行工艺分析1）、分析技术要求零件技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、粗糙度及材料和热处理等.要分析主要和关键技术要求有哪些？加工难度如何？是否适合数控加工？材料地切削加工性能好不好？2）、分析结构工艺性结构工艺性是指零件地形状、尺寸大小等制造地可行性和经济性.要分析其结构是否合理？夹紧是否方便可靠？有无统一基准以便在一次安装中加工尽量多地表面？2、编程尺寸地确定编程尺寸理论上应为该尺寸地误差分散中心.一般可先采用平均尺寸，最后根据试切结果修正.决不可简单地直接采用名义尺寸、基本尺寸来编程.1）将基本尺寸核算成平均尺寸.2）将尺寸标注改编成集中坐标式标注.集中坐标标注法采用同一标注基准或直接给出尺寸地坐标值.这种标注方法即方便编程，又利于设计基准，测量基准和编程原点地统一，是符合数控加工特点地优选标注法.3）计算各节点地坐标尺寸根据零件地几何形状关系按一定数学方法（如三角、几何等）计算编程所需要地有关节点地坐标值.也可以利用绘图软件地坐标查询功能，采集各节点坐标.3、毛坯选择主要根据零件地力学性能、零件形状尺寸，批量大小等选择.常用毛坯种类有铸件、锻件、型材（棒料、板材等）、焊接件等.4、工艺过程设计1）选择定位基准：正确地选择定位基准，有利于保证精度，合理安排加工顺序.车削基准一般是外圆、轴端、中心孔等；铣削基准一般是基准平面、定位孔等.2）、选择各表面地加工方法加工方法选择主要根据被加工表面地类别和各种加工方法地经济精度选择，可查阅有关工艺手册.常用加工方法有：外圆——车、精细车、磨、研磨、超精加工等；内孔——钻、扩、铰、镗、拉、磨、光整加工等；平面——铣、刨、车、磨、拉、研、刮削等；曲面——数控铣、线切割等；3）、确定加工顺序一般按“先粗后精”、“基准先行”、“先面后孔”、“先主后次”、适当集中等原则，安排好各表面地切削加工、热处理、辅助工序地先后次序.4）、确定走刀路线走刀路线是刀具从起刀点开始，直至结束返回地路径.为方便编程，应画好重要工序地工序简图，画上走刀路线轨迹.5、选择机床、工艺装备等1）选择机床主要根据工件尺寸大小、精度高低来选择.即大工件选大机床，小工件选小机床；高精度工件选择精密机床，一般精度工件选择普遍机床.机床类型根据工件形状选择：如轴类等回转工件可选车床；平面、沟槽、型腔、孔类可选铣床；需多次频繁换刀可选加工中心等.2）、选择工艺装备主要包括夹具、刀具、量具地选择.单件小批生产尽量选择通用夹具，如卡盘、顶尖、平口钳，回转台等；数控机床适宜使用组合夹具.除各种普通通用刀具外，数控机床优先选择各种机夹可转位刀具，必要时可采用高生产率地专用刀具和复合刀具.量具一般选择卡尺、千分尺、百分表等.批量大时可采用各种量规等高效专用检具.6、确定切削用量切削用量是主轴转速（切削速度），背吃刀具和进给量三要素.要在保证加工质量和刀具耐用度地前提下，充分发挥机床、刀具地能力，使切削加工既快又省.切削用量选择原则是：粗加工时求省时，精加工时保质量.具体数值应根据机床说明书、切削用量手册结合经验选定.7、填写工艺文件1）、工序卡片按加工顺序将各工序、工步地加工内容、所用刀具、切削用量等填写工序卡片.2）、刀具卡刀具卡中包括刀具编号、刀具结构、刀片型号材料等.3）、加工进给路线图将走刀路线用规定地线条表达出来，既方便编程又能防止刀具与工件、夹具碰撞.常用来说明较为复杂地工序.8、编制加工程序单根据工序卡、刀具卡、走刀路线图，按规范地格式要求，编写出加工程序.9、编写设计说明书在完成上述工作地过程中或之后，将有关内容编写成册.四、成绩考核设计成绩根据平时工作态度、工艺分析水平、程序编写水平、图纸卡片质量、独立工作能力、模拟通过情况、答辩能力等综合评定.设计成绩分四级：优、良、及格、不及格.五、参考资料1、《数控编程与加工》2、《机械制造基础》3、《公差配合与技术测量》4、《机械制图》课题一：零件数控加工工艺编制综合设计班级：07数控技术02指导老师：魏华一、设计目地：数控编程设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程地学习并进行实习后，进行地一个重要教学环节.通过设计，一方面能获得综合运用过去所学地知识进行工艺分析地基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行地一次综合训练.通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼：1、能熟练地运用已学过地基本理论知识，以及在生产实习中学到相应地实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序地整个步骤、方法.2、提高编程能力.学生通过设计训练，能够根据被加工零件地技术要求，选择合理地工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量地数控程序.3、学会使用各类设计手册及图表资料.查找与本设计有关地各类资料地名称及出处，并能做到正确熟练运用.二、设计条件：1、零件图如图所示：2、技术要求如下：（1）、以中批量生产条件编程.（2）、不准用砂布及锉刀等修饰表面.（3）、未注倒角1×45o,锐角倒钝0.2×45°.（4）、未注公差尺寸按GB1804-M.（5）、端面允许打中心孔.（6）、毛坯尺寸：（φ55×150）.（7）、材料：45#,调质处理HRC 26~36三．设计具体要求：1．编制工艺过程卡； 2．计算编程尺寸；3．画出加工路线图； 4．画出刀具调整图；5．数控加工刀具卡片；6．编制加工工序卡；7．编写数控加工程序. 8、设计说明书和零件图四、设计内容及步骤：1、对零件进行工艺分析1）、分析技术要求零件技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、粗糙度及材料和热处理等.要分析主要和关键技术要求有哪些？加工难度如何？是否适合数控加工？材料地切削加工性能好不好？2）、分析结构工艺性结构工艺性是指零件地形状、尺寸大小等制造地可行性和经济性.要分析其结构是否合理？夹紧是否方便可靠？有无统一基准以便在一次安装中加工尽量多地表面？2、编程尺寸地确定编程尺寸理论上应为该尺寸地误差分散中心.一般可先采用平均尺寸，最后根据试切结果修正.决不可简单地直接采用名义尺寸、基本尺寸来编程.1）将基本尺寸核算成平均尺寸.2）将尺寸标注改编成集中坐标式标注.集中坐标标注法采用同一标注基准或直接给出尺寸地坐标值.这种标注方法即方便编程，又利于设计基准，测量基准和编程原点地统一，是符合数控加工特点地优选标注法.3）计算各节点地坐标尺寸根据零件地几何形状关系按一定数学方法（如三角、几何等）计算编程所需要地有关节点地坐标值.也可以利用绘图软件地坐标查询功能，采集各节点坐标.3、毛坯选择主要根据零件地力学性能、零件形状尺寸，批量大小等选择.常用毛坯种类有铸件、锻件、型材（棒料、板材等）、焊接件等.4、工艺过程设计1）选择定位基准：正确地选择定位基准，有利于保证精度，合理安排加工顺序.车削基准一般是外圆、轴端、中心孔等；铣削基准一般是基准平面、定位孔等.2）、选择各表面地加工方法加工方法选择主要根据被加工表面地类别和各种加工方法地经济精度选择，可查阅有关工艺手册.常用加工方法有：外圆——车、精细车、磨、研磨、超精加工等；内孔——钻、扩、铰、镗、拉、磨、光整加工等；平面——铣、刨、车、磨、拉、研、刮削等；曲面——数控铣、线切割等；3）、确定加工顺序一般按“先粗后精”、“基准先行”、“先面后孔”、“先主后次”、适当集中等原则，安排好各表面地切削加工、热处理、辅助工序地先后次序.4）、确定走刀路线走刀路线是刀具从起刀点开始，直至结束返回地路径.为方便编程，应画好重要工序地工序简图，画上走刀路线轨迹.5、选择机床、工艺装备等1）选择机床主要根据工件尺寸大小、精度高低来选择.即大工件选大机床，小工件选小机床；高精度工件选择精密机床，一般精度工件选择普遍机床.机床类型根据工件形状选择：如轴类等回转工件可选车床；平面、沟槽、型腔、孔类可选铣床；需多次频繁换刀可选加工中心等.2）、选择工艺装备主要包括夹具、刀具、量具地选择.单件小批生产尽量选择通用夹具，如卡盘、顶尖、平口钳，回转台等；数控机床适宜使用组合夹具.除各种普通通用刀具外，数控机床优先选择各种机夹可转位刀具，必要时可采用高生产率地专用刀具和复合刀具.量具一般选择卡尺、千分尺、百分表等.批量大时可采用各种量规等高效专用检具.6、确定切削用量切削用量是主轴转速（切削速度），背吃刀具和进给量三要素.要在保证加工质量和刀具耐用度地前提下，充分发挥机床、刀具地能力，使切削加工既快又省.切削用量选择原则是：粗加工时求省时，精加工时保质量.具体数值应根据机床说明书、切削用量手册结合经验选定.7、填写工艺文件1）、工序卡片按加工顺序将各工序、工步地加工内容、所用刀具、切削用量等填写工序卡片.2）、刀具卡刀具卡中包括刀具编号、刀具结构、刀片型号材料等.3）、加工进给路线图将走刀路线用规定地线条表达出来，既方便编程又能防止刀具与工件、夹具碰撞.常用来说明较为复杂地工序.8、编制加工程序单根据工序卡、刀具卡、走刀路线图，按规范地格式要求，编写出加工程序.9、编写设计说明书在完成上述工作地过程中或之后，将有关内容编写成册.四、成绩考核设计成绩根据平时工作态度、工艺分析水平、程序编写水平、图纸卡片质量、独立工作能力、模拟通过情况、答辩能力等综合评定.设计成绩分四级：优、良、及格、不及格.五、参考资料1、《数控编程与加工》2、《机械制造基础》3、《公差配合与技术测量》4、《机械制图》版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures,and design. Copyright is personal ownership.V7l4j。

福建电力职业技术学院FUJIAN ELECTRIC VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE毕业设计（论文）设计(论文)题目型腔零件数控编程加工设计作者姓名林昊学科、专业机电一体化指导导师姓名林党养完成日期型腔零件加工设计摘要随着科学技术的进展，数控机床在生产中大力应用使我国人力市场上显现了数控人材的紧缺现象，为了弥补那个空缺我国职业高等院校开展可类似的社会紧缺型人材的培训教育。

通过五年在学校的学习，紧跟社会人材需要，增强我的专业技术在系部教师的辅导下即将完成学业，在五年年中把握一些必要的机械设计，在我即将毕业之时，我的毕业设计课题确实是型腔零件数控编程加工。

本次设计综合了我五年年所学的各类机械知识最为重要的是联系打大专五年所学的课程。

其中包括了工件的分析，加工工序，刀具选择及加工工序程序大部份是利用CAXA制造工程师编制的，以后在动手联系起来。

关键词：型腔零件、数控编程、零件加工目录内容及简介 (3)摘要 (3)前言 (4)⑴零件图 (5)⑵内容 (6)⑶利用设备与材料 (6)⑷零件分析 (6)①零件加工工艺分析 (6)②数控铣削加工工艺分析 (7)③工艺处置 (7)⑸设定工件坐标系 (10)⑹设计刀具运行线路及编写程序 (11)(7)对刀操作 (18)(8)零件成行模具图 (19)(9)致谢 (20)(10)总结 (21)参考文献 (21)内容介绍毕业设计典型型腔零件的数控编程加工工艺，附含设计图纸，数控加工工序卡。

前言数控机床是综合应用运算机自动操纵，自动检测及周密机械等高新技术产物。

数控机床（Numerically Controlled Machine Toll）简称数控(NC)，是近代进展起来的一种自动操纵机床，通过数字信息自动操纵机床的运转。

数控机床的加工程序和运动变量(如坐标方向位移量，轴的方向和转速等)通过数控装置自动操纵，同时具有自动换刀，自动测量，自动润滑和自动冷却等功能。

带型腔的凸台零件的数控加工工艺如图所示，材料为45钢，单件生产，毛坯尺寸为84mm×84mm×22mm），试对该零件的顶面和内外轮廓进行数控铣削加工工艺分析。

零件图一、零件图工艺分析1）加工内容该零件主要由平面、孔系、型腔轮廓及外圆弧轮廓组成，几何元素之间关系描述清楚完整，尺寸标注完整。

毛坯是长方体块件，尺寸为84mm×84mm×22mm，加工内容包括ø22H8的内孔，外圆弧轮廓，型腔轮廓，四个平面（上表面、凸台面、型腔表面和下底面）和工件四周面。

2）加工要求零件主要加工要求为ø20H8的内孔的尺寸公差为H8，表面粗糙度要求较高，其值为Ra=1.6μm。

其他的加工要求只标注了公称尺寸，所以按自由尺寸公差等级为IT11～IT12级来加工，表面粗造度为Ra=3.2μm，表面质量要求一般。

3）各结构的加工方法①由于ø22H8的内孔加工要求较高，拟定钻中心孔-----钻孔-----粗镗-----半精镗-----精镗的加工方案。

②外圆弧轮廓以及平面和型腔轮廓以及平面可用键槽铣刀铣削，因为表面粗造度为Ra=3.2μm，故采用粗铣-----精铣的方法加工。

③底面、上表面和四周面可用面铣刀，因为表面粗造度为Ra=3.2μm，故也采用粗铣-----精铣的方法加工。

零件毛坯为45钢，切削性能好，无热处理和硬度要求。

二、选择设备根据被加工零件的外形和材料等特点，选用XK713A型数控铣床。

技术参数XK713A床身型数控铣床工作台工作台面积800x350 mm T形槽3x18H8 mm 工作台最大承重550 kg行程X向、Y向、Z向行程600x410x510 mm 主轴端面至工作台面距离126-635 mm 主轴中心至立柱导轨面距离215-625 mm主轴主轴转速60-4000(8000可选) rpm 主轴电机功率(连续/30分) 5.5/7.5 kw 主轴孔锥度BT-40 -三向进给切削进给速度1-5000 mm/min 快速移动速度15000 mm/min 进给电机扭矩12 Nm精度定位精度±0.013 mm 重复定位精度±0.005 mm电机进给电机容量主轴电机 5.5/7.5 kw X、Y向0.9 kw Z向 1.8 kw一般规格机床外形尺寸（长x宽x高）2500x2630x2550 mm 机床重量4500 kg 总电源供应量15 kw 典型配用数控系统FANUC Oi -XK713A型数控铣床技术参数三、确定零件的定位基准和装夹方式1）定位基准根据基准重合的原理选取零件的底面做为定位基准，保证设计基准与定位基准重合。

一、任务描述加工图1所示的型腔零件，毛坯尺寸为80×60×30mm，加工深度为10mm。

要求分三步加工粗加工、半精加工、精加工，其中粗加工和半精加工用φ8的端面铣刀，精加工用φ6端面铣刀，每次切削深度为2.5mm。

要求：（1）写出工艺分析过程；（2）手动编写加工程序；（3）进行车削仿真加工。

图1二、知识及能力目标（1）掌握型腔类零件加工方法。

（2）掌握型腔类零件加工工艺分析。

（3）掌握型腔类零件加工的编程指令。

（4）掌握子程序、长度补偿和半径补偿的编程指令。

（5）巩固对刀操作三、知识准备（1）铣削工艺知识。

（2）刀具半径补偿、长度补偿及子程序用法。

（3）粗加工和精加工的加工起点、切入点、切出点确定方法。

四、任务实施1、工艺分析（1）零件图的工艺分析（2）图5-8-1如图5-8-1所示型腔，侧壁轮廓垂直，底面水平。

矩形封闭区域大小：宽40，长55，深5，内轮廓最小曲率半径R4。

内轮廓尺寸有IT8尺寸公差等级要求，形位公差等级达IT8级，表面粗糙度达Ra3.2μm，底面有Ra6.3μm表面粗糙度要求。

型腔轮廓X、Y向对称，处于X、Y向的对称面为X、Y向基准，因此选用型腔中心作为X、Y向的工件零点。

假设上表面已经过精加工，选工件上表面为Z向零点。

（3）确定装夹方案。

产品为板类腔体，选用比80x60x30cm大的工艺板夹装。

（4）工艺路线（a）Z形刀路粗加工（b）环绕刀路半精加工图5-8-4 内腔铣切的粗、半精加工路线设计粗加工区域为53×38的矩形区域，刀具切入工件的点有两个位置比较实用：型腔中心、型腔拐角圆心。

本例φ8的刀具起点设在如图5-8-4a所示的起点位置，该点处在粗加工切削区域左下角，刀具与区域的两边相切。

在如图5-8-1所示的工件坐标系中，起点坐标是：X-22.5，Y-15。

由于半精加工与粗加工在本例中使用同一把刀具，因此粗加工后刀具开始进行半精加工，由于X、Y向的半精加工余量为0.5㎜，本例中，粗加工的最后刀具位置在型腔的左上角坐标为：（X-22.5，Y15）的点位，经过“G91G1X-0.5Y0.5”的增量移动，就可到达在型腔的左上角的半精加工的起点。

《数控加工工艺编制及实施》课程教案学习单元1 轴类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：轴类零件加工工艺特点；中碳合金结构钢加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；轴类零件走刀路线；循环编程指令的应用难点:轴类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

学习单元2 套类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：套类零件加工工艺特点；中碳合金结构钢加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；套类零件走刀路线；循环编程指令在内表面加工中的应用难点:套类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

学习单元3 回转体类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：回转体类零件加工工艺特点；45钢加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；回转体类零件走刀路线；循环编程指令的应用难点: 回转类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

学习单元4 轮廓类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：轮廓类零件加工工艺特点；球墨铸铁加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；轮廓类零件走刀路线；难点: 轮廓类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

学习单元5 型腔类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：型腔类零件加工工艺特点；铝合金加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；型腔类零件走刀路线；镜像、旋转坐标系编程指令的应用难点:轴类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

学习单元6 箱体类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：箱体类零件加工工艺特点；铸铁加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；孔加工编程指令的应用难点:箱体类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

学习单元7 车铣复合类零件的工艺及程序编制本单元教学内容重点是：车铣复合类零件加工工艺特点；铝合金结构钢加工特性；刀具的选用及切削用量的确定；车铣复合类零件走刀路线；循环编程指令的应用难点: 车铣复合类零件加工工艺特点本单元推荐主要方法是：案例示范法、小组协作学习法。

型腔零件加工工艺规程设计一、设计任务1.设计课题：型腔的机械加工工艺规程设计2.生产纲领：中批量生产3.设计要求：1)零件图1张2)毛坯图1张3)综合的机械加工工序的工序卡片1份4)设计说明书1份二、设计说明书序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的大部分基础课和专业课之后进行的一门综合的课程设计。

这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性的复习。

我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为后续课程的学习打下良好的基础。

一、零件的分析（一）零件的作用型腔。

毛坯由石蜡铸造而成（二）零件的工艺分析35mm、10mm、5mm三个尺寸是以B面为设计基准，100mm、90mm、80mm、60mm则是以原点O为设计基准。

型腔有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：1、以100*100面为基准的加工表面这一组加工表面包括：四个尺寸100*30mm的与基面相垂直的平面，90*90mm的平面，80*80mm的凹槽以及40*35mm的凸台2、4*φ10深的孔这两组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：φ10的两孔之间的位置要求是60±0.025由以上分析可知，对于两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证他们的位置精度要求。

二、工艺规程设计（一）确定生产类型已知此零件的生产类型为中批量生产，所以初步确定工艺安排为：在加工过程划分阶段，工序应适当集中，机床设备可采用专用设备，但以使用通用设备为主。

（二）确定毛坯的制造形式材料为石蜡，由于零件毛坯尺寸不大，形状简单,石蜡不能承受力矩，所以要选铸件做为毛胚，铸件可以一次性成型，适合石蜡这种材质材料的加工，且零件属于中批量生产，故可采用铸造成型，精加工采用铣削。

这从提高生产、保证加工精度上考虑，也是应该的（三）基面的选择合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。