数控编程与工艺课程设计说明书.doc

一、任务书（零件图）
数控机床与编程课程设计任务书

部门： 指导教师： 班级：

课程名称
数控编程与工艺
课题名称
典型零件数控加工
学生名单

设计内容及要求
设计内容：
分析数控典型加工零件（四）（附图纸）的特点；分析零件的工艺特点（包含结构、尺寸、材料、技术要求等），确定零件的加工方案（包括毛坯、装夹方案和加工设备的选择，加工顺序和走刀路线的安排），确定零件加工的刀具（包含选刀的原则和理由，填写刀具明细表和刀具卡），计算零件加工的工艺参数（转速和进给）：填写加工工艺卡；根据图纸和所确定的工序工艺编制零件的加工程序（包含程序说明书）。
设计要求：
1、绘制零件图；
2、分析零件图纸的工艺特点确定下料和装夹方案；
3、分析零件选刀的理由填写刀具明细表和刀具卡；
4、分析零件的加工方案及工艺参数的计算过程并填写加工工序卡；
5、编制零件的加工程序并填写程序说明书；
6、制订设计说明书一份。
教研室意见

教研室主任： 年 月 日
系部审核意见

系主任： 年 月 日
教务处审批意见

教务处： 年 月 日

零件图
二、零件工艺分析
1．零件结构工艺分析
从零件图可知该零件是由平面、内腔和孔等组成，结构形状不是很复杂，从零件图的尺寸标注可以看出，要求在0.05以内的尺寸精度很多，需要仔细对刀和认真调整机床，零件图中该零件的轮廓要素描述、尺寸标注均完整，且尺寸标注有利于定位基准与编程原点的统一，在编程中可以把坐标原点设在零件的几何中心上。但是内腔轮廓的有些节点没有标出坐标，所以，在编程中要计算出这些节点的坐标。
2．技术要求的分析
图纸上要求零件加工完后要去除毛刺，可用锉刀倒钝，将锐边倒钝至不割手。图纸上还要求球形曲面误差为±0.05mm，未注公差为±0.1mm以及其余的平面粗糙度要求为Ra3.2。这些要求在机床性能保证下，消除反向间隙是可以达到的。
3．批量及材料分析
由图纸可以看得出，该零件的外形比较规则，可确定毛坯为正方体形状，零件材料为硬铝（主要为Al-Cu-Mg合金），没有经淬火+时效处理的硬铝，强度和硬度较低，加工时易出现变形和粘刀等不利于加工。因此，在粗加工前先退火，粗加工后，再进行淬火+时效处理。然后再半精、精加工，这样才能满足零件的加工要求和使用要求，硬铝的耐腐蚀性差，通常会在其表面裹复一层纯铝以提高其耐腐蚀性。

三、加工工艺分析
1．机床的选择
由零件图可知，该零件要求的加工精度较高，且加工的数量为单件，所以选择立式加工中心作为加工机床。这样可一次装夹加工大部分的孔和螺纹，加工中心可以自动换刀，这样可以大大缩短在普通铣床上的换刀时间，提高加工效率。根据零件图分析，有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、钻及攻螺纹等工步，所以选择VMC850立式加工中心。
2．确定毛坯类型
零件的材料为硬铝，毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，材料消耗就越少，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。故选用型材，型材是指利用冶金材料厂提供的圆钢、方钢、管材、板材等各种形状截面的材料，经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯，所以选用硬铝作为毛坯。由于该零件的长宽高为150×150×30mm，毛坯的尺寸应该比零件大。查手册中的标准GB-T709-1988，考虑一定的加工余量，从标准中选硬铝的厚度为35mm。采用氧割下料，下料尺寸为165×165mm。综上所述，毛坯选择165mm×165mm×35mm的硬铝。
3．确定装夹方案
该零件的形状简单，而且加工的数量是单件，故不需要专用夹具来加工。由于零件的尺寸不是很大，加工上下表面时，采用机用平口钳即可。采用搭压板的装夹方案加工上表面的孔和螺纹。
4．加工方法的选择
1) 十字凸台轮廓表面粗糙度要求为Ra3.2，采用粗铣→精铣的加工方法；
2) 型腔精度要求在0.05以内，表面粗糙度要求为Ra1.6，采用粗铣→精铣的加工方法；
3) 腰形槽表面粗糙度要求为Ra3.2，采用粗铣→精铣的加工方法；
4) 孔的加工方法：孔加工为了便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后再钻孔。内表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高，粗糙度较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行。
①4-M12螺纹孔，采用钻中心孔→钻底孔→攻丝的加工方法；
②3-φ10H7孔，表面粗糙度无要求，采用钻→铰的加工方法；
③φ32孔，该孔有公差要求，采用钻→粗镗→精镗的加工方法；
④曲面加工采用粗铣→精铣的加工方法。
5．确定加工顺序
按照加工顺序的制定原则，即先面后孔，先粗后精，先主后次，基准先行的原则。该零件具体的加工顺序为：
1) 粗铣工件表面。采用Φ30的面铣刀将整个外形铣削成形，加工时需要多次打表校正平行度和垂直度；
2) 十字凸台轮廓的加工。采用φ20的立铣刀进行粗铣；
3) 型腔的加工。采用Φ14键槽铣刀进行粗、精铣；
4) 腰形槽的加工。采用Φ12键槽铣刀进行粗铣；
5) 选A3中心钻钻中心孔；
6) 3-Φ10H7孔的加工。采用φ9.8钻头钻底孔，φ10H7铰刀铰孔；
7) φ32孔的加工。采用φ30钻头钻底孔，φ32镗刀精镗；
8) 4-M12螺纹孔的加工。采用φ10.3钻头钻螺纹底孔，M12丝锥攻M12螺纹。

刀具轨迹图
6．刀具的选择
根据选择的加工工艺及零件图的尺寸，确定刀具的类型及尺寸。
1) 十字凸台轮廓。由于加工的毛坯面是150×150，选择φ20的立铣刀。
2) 型腔。选择φ14的键槽铣刀铣型腔。
3) 腰形槽。选择φ12的键槽铣刀铣腰形槽。
4) 选择A3中心钻用于钻中心孔。
5) 3-φ10H7通孔的加工。选择φ9.8的钻头钻通孔，φ10H7的铰刀。
6) φ32孔的加工。选择φ30钻头钻底孔，φ32的镗刀精镗。
7) 4-M12螺纹孔的加工。选择φ10.3钻头钻底孔，M12的丝锥加工M12的螺纹孔。
8) 曲形球面选择φ12键槽铣刀进行粗精铣。
9) 清理残料同样选择φ12键槽铣刀。
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数 控 刀 具 明 细 表
零件图号
零件名称
材料
数控刀具明细表
程序编号
车间
使用设备
JVTC-002

硬铝
O2008
加工中心
VMC850
刀具
刀补地址
换刀方式
加工部位
刀具号
刀位号
刀具名称
刀具图号
直径(mm)
长度(mm)
设定
补偿
设定
直径
长度
自动/ 手动
T01
1
φ20立铣刀
1

D1

自动
铣十字凸台轮廓
T02
2
φ14键槽铣刀
2

D2

自动
铣型腔
T03
3
φ12键槽铣刀
2

自动
铣腰形槽
T04
4
A3中心钻
3

自动
钻中心孔
T05
5
φ10.3钻头
4

自动
钻螺纹孔底孔
T06
6
M12丝锥
5

自动
攻M12螺纹
T07
7
φ9.8钻头
4

自动
钻铰、镗孔底孔
T08
8
φ10H7铰刀
6

自动
铰φ10H7孔
T09
9
φ30钻头
4

自动
扩镗孔底孔
T10
10
φ32镗刀
7

自动
镗φ32孔
T03
3
φ12键槽铣刀
2

自动
铣SR20球面
T03
3
φ12键槽铣刀
2

自动
清残料
编制

审核

批准

2011年11月24日
共 1 页
第 1 页

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
1
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
立铣刀
VMC850
刀具编号
T01
换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T01
φ20立铣刀
φ20
1

备注

编制

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
2
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
键槽铣刀
VMC850
刀具编号

换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T02
φ14键槽铣刀
φ14
1

2
T03
φ12键槽铣刀
φ12　
1

备注

编制

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
3
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
中心钻
VMC850
刀具编号
T04
换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T04
A3中心钻
A3
1

备注

编制

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
4
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
钻头
VMC850
刀具编号

换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T05
φ10.3钻头
φ10.3
1

2
T07
φ9.8钻头
φ9.8
1

3
T09
φ30钻头
φ30
1

备注

编制

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
5
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
丝锥
VMC850
刀具编号
T06
换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T06
M12丝锥
M12
1

备注

编制

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
6
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
铰刀
VMC850
刀具编号
T08
换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T08
φ10H7铰刀
φ10H7
1

备注

编制

数 控 刀 具 卡 片
零件图号
7
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
镗刀
VMC850
刀具编号
T10
换刀方式
自动
程序编号
O2008
刀
具
组
成
序号
编 号
刀具名称
规格
数量
备注
1
T10
φ32镗刀
φ32
1

备注

编制

7．切削参数的选择及计算
该零件材料切削性能好，铣削平面时，留0.5mm精加工余量，孔加工精镗余量留0.2mm，精铰余量留0.1mm。
1) T01φ20立铣刀
查参考资料《实用机械加工工艺手册》，选用刀具材料为高速钢（下同），因为高速钢韧性好，价格低切适用，而硬质合金较脆。
参照《机械加工工艺手册》表2.4-66，取。
根据《机械加工工艺手册》表2.4-66，确定。
机床主轴转速由《数控编程与加工》中式2-2得:

工作台每分钟进给量由《数控编程与加工》中式2-1得:

2) T02φ14键槽铣刀
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

3) T03φ12键槽铣刀
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

4) T04A3中心钻
，
5) T05φ10.3钻头
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

6) T06M12丝锥
，
7) T07φ9.8钻头
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

8) T08φ10H7铰刀
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

9) T09φ30钻头
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

10) T10φ32镗刀
查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：，。
由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:

8．编制数控加工工序卡
生产企业

产品名称

程序编号
O2008
材料牌号

工序号

零件名称
加工中心实操题二
夹具名称
机用平口钳
车间
加工中心
工序名称

零件图号
JVTC-002
设备名称
立式加工中心
数控加工工序卡片
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第 1 页
装配图号

设备型号
VMC850
工步号
工步内容
加工部位
刀具名称
刀具图号
刀具规格
主轴转速
进给速度
切削深度
备注
1
铣十字凸台轮廓

立铣刀
1
φ20
2500
1000

2
铣型腔

键槽铣刀
2
φ14
3000
1000

3
铣腰形槽

键槽铣刀
2
φ12
3000
1000

4
钻中心孔

中心钻
3
A3
1000
200

5
钻螺纹孔底孔

钻头
4
φ10.3
1000
200

6
攻M12螺纹

丝锥
5
M12
100
175

7
钻铰、镗孔底孔

钻头
4
φ9.8
1000
200

8
铰φ10H7孔

铰刀
6
φ10H7
350
30

9
扩镗孔底孔

钻头
4
φ30
300
50

10
镗φ32孔

镗刀
7
φ32
800
80

11
铣SR20球面

键槽铣刀
2
φ12
6000
3000

12
清残料

键槽铣刀
2
φ12
1500

工艺员

审核

批准

时间
2010.11.24
修订

四、程序编制
1．编写零件加工程序

节点图
节点坐标：1（X-75，Y0），2（X-75，Y29），3（X-61，Y43），4（X-43，Y61），5（X-29，Y75），6（X29，Y75），7（X43，Y61），8（X61，Y43），9（X75，Y29），10（X75，Y-29），11（X61，Y-43），12（X43，Y-61），13（X29，Y-75），14（X-29，Y-75），15（X-43，Y-61），16（X-61，Y-43），17（X-75，Y-29），18（X-70，Y0），19（X-70，Y-29），20（X-61，Y-38），21（X-38，Y-61），22（X-29，Y-70），23（X29，Y-70），24（X38，Y-61），25（X61，Y-38），26（X70，Y-29），27（X70，Y29），28（X61，Y38），29（X38，Y61），30（X29，Y70），31（X-29，Y70），32（X-38，Y61），33（X-61，Y38），34（X-70，Y29），35（X-45，Y0）。

程序名：O2008
N1 G54G17G80G90
N2 T01M06
N3 G0Z100M03S2500
N4 Z5.0
N5 X-95.0Y0
N6 G0G41X-80D1
N7 Z-8
N8 G1X-75F1000
N9 Y29
N10 G2X-61Y43R14
N11 G3X-43Y61R18
N12 G2X-29Y75R14
N13 G1X29
N14 G2X43Y61R14
N15 G3X61Y43R18
N16 G2X75Y29R14
N17 G3X43Y-61R18
N18 G2X29Y-75R14
N19 G1X-29
N20 G2X-43Y-61R14
N21 G3X-61Y-43R18
N22 G2X-75Y-29R14
N23 G1Y0
N24 G0Z5
N25 G40G0Z100
N26 M05
N27 T02M6
N28 G0Z5M03S3000
N29 X-80
N30 G0G41X-75D2
N31 G1X-70F1000
N32 Z-10
N33 Y-29
N34 G3X-61Y-38R9
N35 G2X-38Y-61R23
N36 G3X-29Y-70R9
N37 G1X29
N38 G3X38Y-61R9
N39 G2X61Y-38R23
N40 G3X70Y-29R9
N41 G1Y29
N42 G3X61Y38R9
N43 G2X38Y61R23
N44 G3X29Y70R9
N45 G1X-29
N46 G3X-38Y61R9
N47 G2X-61Y38R23
N48 G3X-70Y29R9
N49 G1Y0
N50 X-45
N51 G2X-45Y0I45J0
N52 G0Z5
N53 G40G0Z100
N54 M05
N55 T03M6
N56 G0Z5M3S3000
N57 X0Y-30
N58 #1=0
N59 #2=-1
N60 WHILE[#1LE60]DO1
N61 #101=30*SIN[#1]
N62 #102=30*COS[#1]
N63 G1Z[#2]F1000
N64 X[#101]Y[#102]
N65 #1=#1-5
N66 #2=#2-1
N67 END1
N68 G0Z5
N69 #3=0
N70 WHILE[#3LE60]DO2
N71 #103=30*SIN[#3]
N72 #104=30*COS[#3]
N73 G0X[#103]Y[#104]
N74 #3=#3+20
N75 END2
N76 #4=0
N77 #5=-1
N78 WHILE[#4LE60]DO3
N79 #103=30*SIN[#4]
N80 #104=30*COS[#4]
N81 G1Z[#5]F1000
N82 X[#103]Y[#104]
N83 #4=#4-5
N84 #5=#5-1
N85 END3
N86 G0Z5
N87 #6=0
N88 WHILE[#6LE60]DO4
N89 #103=30*SIN[#6]
N90 #104=30*COS[#6]
N91 G0X[#105]Y[#106]
N92 #6=#6+20
N93 END4
N94 #7=0
N95 #8=-1
N96 WHILE[#7LE60]DO5
N97 #105=30*SIN[#7]
N98 #106=30*COS[#7]
N99 G1Z[#8]F1000
N100 X[#105]Y[#106]
N101 #7=#7-5
N102 #8=#8-1
N103 END5
N104 G0Z100
N105 T04M6
N106 G0Z5M3S1000
N107 G99G81X-60Y60Z-10R5F200
N108 G0Y-60
N109 X60Y60
N110 Y-60
N111 G80G0X-34Y0
N112 #1=0
N113 WHILE[#1LT3]DO1
N114 #101=34*COS[#1*120]
N115 #102=34*SIN[#1*120]
N116 G99G81X[#101]Y[#102]Z-2R5
N117 #1=#1+1
N118 END1
N119 G80G0Z100
N120 M05
N121 T05M6
N122 G0X-60Y60M3S1000
N123 Z5
N124 G99G81Z-10R5F200
N125 G0Y-60
N126 X60Y60
N127 Y-60
N128 G80G0Z100
N129 M05
N130 T06M6
N131 G0Z5M3S100
N132 G99G84X-60Y60Z-34R5F80
N133 G0Y-60
N134 X60Y60
N135 Y-60
N136 G80G0Z100
N137 M05
N138 T07M6
N139 G00X-45Y0M3S1000
N140 Z5
N141 #2=0
N142 While[#2LT3]DO1
N143 #101=34*COS[#2*120]
N144 #102=34*SIN[#2*120]
N145 G99G81X[#103]Y[#104]Z-2R5
N146 #2=#2+1
N147 END1
N148 G80G0Z100
N149 M05
N150 T08M6
N151 G0Z5M3S350
N152 X-45Y0
N153 #3=0
N154 While[#3LT3]DO1
N155 #101=34*COS[#3*120]
N156 #102=34*SIN[#3*120]
N157 G99G81X[#105]Y[#106]Z-34R5
N158 #3=#3+1
N159 END1
N160 G80G0Z100
N161 M05
N162 T09M6
N163 G0Z5M3S300
N164 G83X0Y0Z-34R5F50
N165 G0Z100
N166 M05
N167 T10M6
N168 G0Z5M3S800
N169 G76X0Y0Z-34R5Q2F80
N170 G0Z100
N171 M05
N172 T03M6
N173 G0Z5M3S6000
N174 X0Y0
N175 #3=6
N176 #4=20
N177 #5=19
N178 WHILE[#5GE0]DO1
N179 #1=#5*[#4-#3]/#4
N180 #2=SQRT[[#4-#3]*[#4-#3]-#1*#1]-5
N181 G1X[#1]F3000
N182 Z[-#2]
N183 G3I[-#1]
N184 #5=#5-0.2
N185 END1
N186 G0Z100
N187 M30
2．编写程序说明书
工序号

零件图号
JVTC-002
程序编号
O2008
资料编号

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零件名称
加工中心实操题二
NC文件名称

备注

数 控 加 工 程 序 说 明 书
序号
说 明 内 容
N8~N23
铣十字凸台轮廓
N39~N51
铣型腔
N58~N103
铣腰形槽
N107~N110
钻中心孔
N124~N127
钻螺纹孔底孔
N132~N135
攻M12螺纹
N141~N147
钻φ10H7孔底孔
N153~N159
铰φ10H7孔
N164
钻φ32孔底孔
N169
镗φ32孔
N175~N185
铣SR20球面
工艺员

审核

批准

时间
2010.11.30
修订

五、参考文献
1．《数控编程与加工》，主编：楼章华、杨静云，江西高校出版社。
2．《机械制造技术》，主编：李华，机械工业出版社。
3．《公差技术与测量》，主编：刘越，化学工业出版社。
4．《机械制造基础》，主编：京玉海 罗丽平，清华大学出版社。
5．《金属切削与刀具实用技术》，主编：刘杰，国防工业出版社。
6．《实用机械加工工艺手册》，主编：陈宏均，机械工业出版社。
7．《数控编程》，全国数控培训网络天津分中心编，机械工业出版社。
8．《机械加工工艺手册》，主编：杨叔文，机械工业出版社。
9．《MasterCAM应用教程》，主编：李杭、方晓勤，机械工业出版社。

六、小结
经过这两个星期的课程设计，基本完成任务，对我们组分到的工件进行了仔细的分析与研究，确定了加工方案和程序。在整个设计过程中，翻阅资料书、上网寻找了许多资料，对数控编程与工艺的原理、方法等等有了一定得了解。在设计过程中遇到了许许多多的问题，在老师和同学的帮助下，基本都解决了，在此，我对老师和同学表示衷心的感谢。最重要的是，经过这次设计，我对本专业的发展方向和数控编程与工艺有了进一步的了解，比较熟练掌握了寻找资料解决问题的方法。
最后由于本人水平有限，所以设计过程有许多的不足，恳请老师批评指正。