台阶类零件的数控加工工艺设计与分析
目 录
引 言 1
一、零件加工工艺分析 2
（一）零件图形分析 2
二、制定加工方案 2
三、确定装夹方案和选择夹具 3
四、设备选择 3
（一） 确定型号 3
（二） 设备的介绍 3
五、 刀具的选择 4
（一）刀具类型的选择 4
（二）刀具参数的选择 4
六、切削参数的选择 5
七、 数控加工工艺文件 5
八、UG造型图 7
九、自动编程程序 7
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
附录 1
引 言
无论是普通加工还是数控系统技术的加工，对零件进行工艺分析必须在进行加工制造之前，但与传统的普通切削加工工艺相比，数控系统加工的工艺分析内容不但有传统的工艺分析还增加了对适合数控加工的零件的选择、以及对数控加工的内容选择这两个部分的内容。
近年来，随着中国作为世界制造加工中心地位的日益显现，数控机床的普及率越来越高。根据数控加工技术的特点和大量的应用实践经验的总结，可将零件的适合程度分为最适合类、较适合类和不适合三类。另外，数控加工零件的选择还应该结合数控机床的具体情况来选择。
数控机床的出现,使得复杂零部件的加工方法得到很大的改善。但是，加工方法的先进性不能代替对产品工艺性的要求，产品的工艺性永远是影响制造性、生产率和经济性的关键因素。因此在工程师经过慎重的在数控加工零件以及加工内容的选择之后，应该对零件的数控加工工艺进行仔细的分析。以确定其加工内容的顺序及安装、切削加工的方法。
数控加工工艺是人们在经过大量的数控加工实践过程后的总和。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
数控加工工艺要求具体、详细并且要求数控加工的工序相对集中。因为数控加工的自动化程度比较高高，因此在实际生产中我们要严格注意产品加工过程中的安全和质量问题。
一、零件加工工艺分析
（一）零件图形分析
在数控加工中，零件的结构工艺分析、确定数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺分析和加工方案分析是对零件图进行工艺分析的主要内容。
1、尺寸分析
零件图见附录，该零件的最高精度要求级数为8级。零件的外轮廓尺寸公差范围较大。零件的凸台、圆弧型腔糙度均为Ra为3.2um，其它表面粗糙度为Ra6.3um。但加工时装夹要得当，否则极易造成震荡。若零件的自由度限制不当也许有可能会导致表面质量较差，加工精度很难达到零件所需的指定标准要求。
2、结构分析
从附录的图上可以看出，此多孔型腔零件的加工轮廓主要由外圆弧、内孔、直线等组成，该零件的加工内容主要有凸台、平面、圆弧内腔、沉头孔、通孔、倒角等。需要合理的安排加工工序。
3、毛坯、余量的确定
该图的毛坯采用的是铝合金材料，整个零件的外形尺寸为125mm×75mm×30mm，采用普通铣床直接加工至外形尺寸120mm×70mm×26mm。但由于零件在装夹和加工过程中存在一定的变形，所以该零件在加工成型后可能会产生一定的误差。
二、制定加工方案
根据零件CAD图纸分析，初步定下以下两种加工方案，然后选取其中最优的一种，（即加工所用的时间是最短的，并且质量又有保证）下面就两套初步定下的工艺方案进行比较：
方案一：
铣零件的6个面，至尺寸长120mm，宽70mm，高26mm→用台虎钳装夹伸出22mm，整体粗加工，底部和侧部留0.4mm余量精加工→钻4xФ6mm的通孔→钻圆弧凸台上2xФ6mm的通孔→钻中间2xФ6mm的预留通孔→铣2xФ12mm的通孔→铣4xФ12mm的沉头孔→整体精加工零件凸台、型腔和侧壁→倒凸台角C3
方案二：
铣零件的6个面，至尺寸长120mm，宽70mm，高26mm→用台虎钳装夹伸出22mm，整体粗加工，底部和侧部留0.4mm余量精加工→整体精加工零件凸台和侧壁→钻4xФ6mm的通孔→钻圆弧凸台上2xФ6mm的通孔→钻中间2xФ6mm的预留通孔→铣2xФ12mm的通孔→铣4xФ12mm的沉头孔→倒凸台角C3
分析：在方案一中将精加工凸台、型腔和侧壁放在最后，钻孔和铣孔放在前面，避免钻孔排出的铝屑刮伤零件表面，因此采用方案一。
三、确定装夹方案和选择夹具
该零件的外轮廓尺寸公差范围较大，我们可以从CAD图纸上看到该零件轮廓的周边曲线圆弧和粗糙度值要求较高，装夹零件时采用通用夹具中的平口虎钳进行装夹。平口虎钳如图3-1所示。
图3-1平口虎钳
四、设备选择
（一） 确定型号
从上述拟定的加工方案中可以看出该零件在加工的过程中换刀的次数为6次，因此在实施加工时需要采用加工中心加工，目前拥有的设备FANUC-0i加工中心分为KVC650和KVC650/1两种类型。而根据CAD图纸所示零件毛坯的外形尺寸为120*115*25mm，X、Y、Z方向最大行程分别为200、200、50mm，主轴的旋转速度范围在240～4000 r/min之间，且属于单件生产，应采用平口虎钳装夹 。
因此选择KVC650加工中心加工该零件。
（二） 设备的介绍
数控立式加工中心KVC650是由自贡长征机床有限责任公司生产的，防护等级IP54级，电源电压为3×380V 电源频率为50HZ，系统为FANUC，具有较高可操作性，功能齐全和加工精度高的优点。其主要参数如表6-1所示。
表6-1加工中心KVC的主要参数
工作台面尺寸（长×宽）
405×1307（mm）
主轴锥孔/刀柄形式
24ISO40 / BT40（MAS403）
工作台最大纵向行程
650mm
主配控制系统
FANUC 0iMate-MC
工作台最大横向行程
450mm
换刀时间（s）
6.5
主轴箱垂向行程
500mm
主轴转速范围
60—6000( r/min)
工作台T型槽
（槽数-宽度×间距）
5-16×60 mm
快速移动速度
10000（mm/min）
主电动机功率
5.5/7.5（kw）
进给速度
5—800（mm/min）
脉冲当量（mm/脉冲）
0.001
工作台最大承载(kg)
700
机床外形尺寸
(长×宽×高)(mm)
2540×2520×2710
Ф10
H01
引 言 1
一、零件加工工艺分析 2
（一）零件图形分析 2
二、制定加工方案 2
三、确定装夹方案和选择夹具 3
四、设备选择 3
（一） 确定型号 3
（二） 设备的介绍 3
五、 刀具的选择 4
（一）刀具类型的选择 4
（二）刀具参数的选择 4
六、切削参数的选择 5
七、 数控加工工艺文件 5
八、UG造型图 7
九、自动编程程序 7
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
附录 1
引 言
无论是普通加工还是数控系统技术的加工，对零件进行工艺分析必须在进行加工制造之前，但与传统的普通切削加工工艺相比，数控系统加工的工艺分析内容不但有传统的工艺分析还增加了对适合数控加工的零件的选择、以及对数控加工的内容选择这两个部分的内容。
近年来，随着中国作为世界制造加工中心地位的日益显现，数控机床的普及率越来越高。根据数控加工技术的特点和大量的应用实践经验的总结，可将零件的适合程度分为最适合类、较适合类和不适合三类。另外，数控加工零件的选择还应该结合数控机床的具体情况来选择。
数控机床的出现,使得复杂零部件的加工方法得到很大的改善。但是，加工方法的先进性不能代替对产品工艺性的要求，产品的工艺性永远是影响制造性、生产率和经济性的关键因素。因此在工程师经过慎重的在数控加工零件以及加工内容的选择之后，应该对零件的数控加工工艺进行仔细的分析。以确定其加工内容的顺序及安装、切削加工的方法。
数控加工工艺是人们在经过大量的数控加工实践过程后的总和。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
数控加工工艺要求具体、详细并且要求数控加工的工序相对集中。因为数控加工的自动化程度比较高高，因此在实际生产中我们要严格注意产品加工过程中的安全和质量问题。
一、零件加工工艺分析
（一）零件图形分析
在数控加工中，零件的结构工艺分析、确定数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺分析和加工方案分析是对零件图进行工艺分析的主要内容。
1、尺寸分析
零件图见附录，该零件的最高精度要求级数为8级。零件的外轮廓尺寸公差范围较大。零件的凸台、圆弧型腔糙度均为Ra为3.2um，其它表面粗糙度为Ra6.3um。但加工时装夹要得当，否则极易造成震荡。若零件的自由度限制不当也许有可能会导致表面质量较差，加工精度很难达到零件所需的指定标准要求。
2、结构分析
从附录的图上可以看出，此多孔型腔零件的加工轮廓主要由外圆弧、内孔、直线等组成，该零件的加工内容主要有凸台、平面、圆弧内腔、沉头孔、通孔、倒角等。需要合理的安排加工工序。
3、毛坯、余量的确定
该图的毛坯采用的是铝合金材料，整个零件的外形尺寸为125mm×75mm×30mm，采用普通铣床直接加工至外形尺寸120mm×70mm×26mm。但由于零件在装夹和加工过程中存在一定的变形，所以该零件在加工成型后可能会产生一定的误差。
二、制定加工方案
根据零件CAD图纸分析，初步定下以下两种加工方案，然后选取其中最优的一种，（即加工所用的时间是最短的，并且质量又有保证）下面就两套初步定下的工艺方案进行比较：
方案一：
铣零件的6个面，至尺寸长120mm，宽70mm，高26mm→用台虎钳装夹伸出22mm，整体粗加工，底部和侧部留0.4mm余量精加工→钻4xФ6mm的通孔→钻圆弧凸台上2xФ6mm的通孔→钻中间2xФ6mm的预留通孔→铣2xФ12mm的通孔→铣4xФ12mm的沉头孔→整体精加工零件凸台、型腔和侧壁→倒凸台角C3
方案二：
铣零件的6个面，至尺寸长120mm，宽70mm，高26mm→用台虎钳装夹伸出22mm，整体粗加工，底部和侧部留0.4mm余量精加工→整体精加工零件凸台和侧壁→钻4xФ6mm的通孔→钻圆弧凸台上2xФ6mm的通孔→钻中间2xФ6mm的预留通孔→铣2xФ12mm的通孔→铣4xФ12mm的沉头孔→倒凸台角C3
分析：在方案一中将精加工凸台、型腔和侧壁放在最后，钻孔和铣孔放在前面，避免钻孔排出的铝屑刮伤零件表面，因此采用方案一。
三、确定装夹方案和选择夹具
该零件的外轮廓尺寸公差范围较大，我们可以从CAD图纸上看到该零件轮廓的周边曲线圆弧和粗糙度值要求较高，装夹零件时采用通用夹具中的平口虎钳进行装夹。平口虎钳如图3-1所示。
图3-1平口虎钳
四、设备选择
（一） 确定型号
从上述拟定的加工方案中可以看出该零件在加工的过程中换刀的次数为6次，因此在实施加工时需要采用加工中心加工，目前拥有的设备FANUC-0i加工中心分为KVC650和KVC650/1两种类型。而根据CAD图纸所示零件毛坯的外形尺寸为120*115*25mm，X、Y、Z方向最大行程分别为200、200、50mm，主轴的旋转速度范围在240～4000 r/min之间，且属于单件生产，应采用平口虎钳装夹 。
因此选择KVC650加工中心加工该零件。
（二） 设备的介绍
数控立式加工中心KVC650是由自贡长征机床有限责任公司生产的，防护等级IP54级，电源电压为3×380V 电源频率为50HZ，系统为FANUC，具有较高可操作性，功能齐全和加工精度高的优点。其主要参数如表6-1所示。
表6-1加工中心KVC的主要参数
工作台面尺寸（长×宽）
405×1307（mm）
主轴锥孔/刀柄形式
24ISO40 / BT40（MAS403）
工作台最大纵向行程
650mm
主配控制系统
FANUC 0iMate-MC
工作台最大横向行程
450mm
换刀时间（s）
6.5
主轴箱垂向行程
500mm
主轴转速范围
60—6000( r/min)
工作台T型槽
（槽数-宽度×间距）
5-16×60 mm
快速移动速度
10000（mm/min）
主电动机功率
5.5/7.5（kw）
进给速度
5—800（mm/min）
脉冲当量（mm/脉冲）
0.001
工作台最大承载(kg)
700
机床外形尺寸
(长×宽×高)(mm)
2540×2520×2710
Ф10
H01
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