复杂内腔零件的加工工艺及编程
复杂内腔零件的加工工艺及编程[20200123190234]
日期： 2012年11月6日 【摘要】
薄板零件在实际生产中非常常见，也有很多用途。本文根据零件图纸及其技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，根据分析的结果，确定了该零件加工时的设备选用、刀具使用、装夹方式、加工方法和走刀路线等，并采用自动编程编制了该零件的数控加工程序与仿真。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】薄板零件；数控加工；工艺分析；编程；仿真
引言 1
一、零件图样分析 2
二、选择加工设备 3
三、毛坯的选择 3
四、确定装夹方案 3
五、工艺路线 4
（一）表面加工方法的选择 4
（二）加工阶段的划分 4
（三）工艺路线的安排 5
六、刀具的选择 5
（一）刀具的选择原则 5
（二）数控铣削刀具的选择 5
七、机械加工工艺过程卡片 6
八、数控编程 7
（一）铣削平面时的程序 7
（二）铣削轮廓时的加工程序 8
总结 12
参考文献 13
谢辞 14引言
用数字代码形式的信息（程序指令）控制按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令;加工性能比一般自动机床高,可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展,采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
数控铣在数控加工中占了一定的地位，它可以加工外形、曲面、孔、螺纹等形状特征，下面来介绍一下薄板零件的数控铣削加工工艺过程及编程。
一、零件图样分析
分析零件图样是工艺准备中的首要工作，直接影响零件的工艺编制及加工结果。主要包括以下几项内容：
分析加工轮廓的几何条件，主要目的是针对图样上不清楚尺寸及封闭的尺寸链进行处理。
分析零件图样上的尺寸公差要求，以确定控制其尺寸精度的加工工艺，如刀具的选择。
分析形状和位置公差要求，对于数控切削加工中，零件的形状和位置误差主要受机床机械运动副精度的影响。
分析零件的表面粗糙度要求，材料与热处理要求，毛坯的要求，件数的要求也是对工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的参数。
图1-1 薄板的零件图
如图1-1所示为薄板的零件图，该零件主要加工部位有平面、轮廓、分层轮廓等。图中尺寸标注齐全，零件的尺寸公差要求一般，表面粗糙度要求一般，技术文件要求键槽粗糙度为3.2，其余平面为12.5。材料为铝件，质软，易于切削加工。
二、选择加工设备
由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择由云南CY集团有限公司生产的CY-VMC850系列数控立式加工中心，其主要技术参数如下：
系统配置： FANUC
工作台面积(mm)：460×950(500×1050)
行程(X-Y-Z)(mm)：800×500×550
主轴锥孔：BT40
主功率(KW)：7.5/11
主轴转速(rpm)：50-6000
机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调
备注：16把斗笠式刀库、20把圆盘式刀库
机床重量(吨)：6
三、毛坯的选择
毛坯是根据零件所要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。
确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差；其次将毛坯加工余量叠加在零件相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差，其总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。因此毛坯要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。
根据零件的图样分析以及零件的材料要求，选择铝件；依据毛坯的选择原则，综合考虑零件的使用要求，以及机械加工的效率和经济性，确定毛坯的尺寸为210×110×35mm。
四、确定装夹方案
从图1-1中可以看出该零件属于规则的零件，易于装夹，因此可以选择数控车床夹具——平口钳。
使用平口钳安装工件时的注意事项：
1.车床安装机用平口钳时应擦净钳底平面、工作台面，安装工件时应擦净钳口平面、钳体导轨面及工件表面。
2.车床工件在机用平口钳上装夹后，铣去的余量层应高出钳口上平面，高出的尺寸以铣刀铣不着钳口上平面为宜。
3.车床工件在机用平口钳上装夹时，放置的位置应适当，夹紧工件后钳口受力应均匀。
4.用平行垫铁装夹工件时，所选垫铁的平面度、平行度、相邻表面垂直度应符合要求。车床垫铁表面要具有一定的硬度。
5.禁止采用砸扳手的方法紧固工件。车床这样会使机用平口钳丝杠变形，夹紧力减小，甚至损坏机用平口钳。
五、工艺路线
零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择工序集中和分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。
（一）表面加工方法的选择
表面加工方法的选择就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理加工方法。在选择时一般先根据表面的精度及粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素：
1．工件材料的性质。
2．工件的结构和尺寸。
3．生产类型。
4．具体的生产条件。
从图1-1中可以看出，该零件最高要求的表面粗糙度为Ra3.2um，精度要求较高，又因该零件为铝，其切削性能好，硬度低，因此确定该表面的加工方法为：粗铣→半精铣→精铣。在粗铣时应尽快的去除零件的加工余量，给精加工留与合适的切削深度，本零件中给0.3mm余量。
（二）加工阶段的划分
针对该零件的形状特性及精度要求，将该零件划分为以下几个阶段：
粗加工阶段——主要任务是切除表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。
半精加工阶段——再次切除部分余量，其主要问题是为精加工的高速切削加工提供最佳的加工条件 。
日期： 2012年11月6日 【摘要】
薄板零件在实际生产中非常常见，也有很多用途。本文根据零件图纸及其技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，根据分析的结果，确定了该零件加工时的设备选用、刀具使用、装夹方式、加工方法和走刀路线等，并采用自动编程编制了该零件的数控加工程序与仿真。
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关键字:】薄板零件；数控加工；工艺分析；编程；仿真
引言 1
一、零件图样分析 2
二、选择加工设备 3
三、毛坯的选择 3
四、确定装夹方案 3
五、工艺路线 4
（一）表面加工方法的选择 4
（二）加工阶段的划分 4
（三）工艺路线的安排 5
六、刀具的选择 5
（一）刀具的选择原则 5
（二）数控铣削刀具的选择 5
七、机械加工工艺过程卡片 6
八、数控编程 7
（一）铣削平面时的程序 7
（二）铣削轮廓时的加工程序 8
总结 12
参考文献 13
谢辞 14引言
用数字代码形式的信息（程序指令）控制按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令;加工性能比一般自动机床高,可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展,采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、进行多工序加工的加工中心、车削中心等。
数控铣在数控加工中占了一定的地位，它可以加工外形、曲面、孔、螺纹等形状特征，下面来介绍一下薄板零件的数控铣削加工工艺过程及编程。
一、零件图样分析
分析零件图样是工艺准备中的首要工作，直接影响零件的工艺编制及加工结果。主要包括以下几项内容：
分析加工轮廓的几何条件，主要目的是针对图样上不清楚尺寸及封闭的尺寸链进行处理。
分析零件图样上的尺寸公差要求，以确定控制其尺寸精度的加工工艺，如刀具的选择。
分析形状和位置公差要求，对于数控切削加工中，零件的形状和位置误差主要受机床机械运动副精度的影响。
分析零件的表面粗糙度要求，材料与热处理要求，毛坯的要求，件数的要求也是对工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的参数。
图1-1 薄板的零件图
如图1-1所示为薄板的零件图，该零件主要加工部位有平面、轮廓、分层轮廓等。图中尺寸标注齐全，零件的尺寸公差要求一般，表面粗糙度要求一般，技术文件要求键槽粗糙度为3.2，其余平面为12.5。材料为铝件，质软，易于切削加工。
二、选择加工设备
由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择由云南CY集团有限公司生产的CY-VMC850系列数控立式加工中心，其主要技术参数如下：
系统配置： FANUC
工作台面积(mm)：460×950(500×1050)
行程(X-Y-Z)(mm)：800×500×550
主轴锥孔：BT40
主功率(KW)：7.5/11
主轴转速(rpm)：50-6000
机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调
备注：16把斗笠式刀库、20把圆盘式刀库
机床重量(吨)：6
三、毛坯的选择
毛坯是根据零件所要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。
确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差；其次将毛坯加工余量叠加在零件相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差，其总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。因此毛坯要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。
根据零件的图样分析以及零件的材料要求，选择铝件；依据毛坯的选择原则，综合考虑零件的使用要求，以及机械加工的效率和经济性，确定毛坯的尺寸为210×110×35mm。
四、确定装夹方案
从图1-1中可以看出该零件属于规则的零件，易于装夹，因此可以选择数控车床夹具——平口钳。
使用平口钳安装工件时的注意事项：
1.车床安装机用平口钳时应擦净钳底平面、工作台面，安装工件时应擦净钳口平面、钳体导轨面及工件表面。
2.车床工件在机用平口钳上装夹后，铣去的余量层应高出钳口上平面，高出的尺寸以铣刀铣不着钳口上平面为宜。
3.车床工件在机用平口钳上装夹时，放置的位置应适当，夹紧工件后钳口受力应均匀。
4.用平行垫铁装夹工件时，所选垫铁的平面度、平行度、相邻表面垂直度应符合要求。车床垫铁表面要具有一定的硬度。
5.禁止采用砸扳手的方法紧固工件。车床这样会使机用平口钳丝杠变形，夹紧力减小，甚至损坏机用平口钳。
五、工艺路线
零件机械加工的工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过的工序先后顺序。在拟定工艺路线时，除了首先考虑定位基准的选择外，还应当考虑各表面加工方法的选择工序集中和分散的程度，加工阶段的划分和工序先后顺序的安排等问题。
（一）表面加工方法的选择
表面加工方法的选择就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理加工方法。在选择时一般先根据表面的精度及粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素：
1．工件材料的性质。
2．工件的结构和尺寸。
3．生产类型。
4．具体的生产条件。
从图1-1中可以看出，该零件最高要求的表面粗糙度为Ra3.2um，精度要求较高，又因该零件为铝，其切削性能好，硬度低，因此确定该表面的加工方法为：粗铣→半精铣→精铣。在粗铣时应尽快的去除零件的加工余量，给精加工留与合适的切削深度，本零件中给0.3mm余量。
（二）加工阶段的划分
针对该零件的形状特性及精度要求，将该零件划分为以下几个阶段：
粗加工阶段——主要任务是切除表面上的大部分余量，其关键问题是提高生产率。
半精加工阶段——再次切除部分余量，其主要问题是为精加工的高速切削
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