编号

	淮安	信息职业技术学院
	毕	业论文
题	目	心形板零件的数控加工
	学生姓名	马龙
	学 号	23091116
	系 部	机电工程系
	专 业	数控技术
	班 级	230911
	指导教师 顾问教师	刘俊

摘要

二〇一一年十一月

II

摘要

摘 要

本设计主要研究典型零件的的数控铣削加工。通过对零件的UG建模，零件 图结构分析、加工设备选择、定位基准和装夹方式确定、加工顺序及进给路线 确定、刀具选择、切削用量确定、数控加工工序确定以及程序的编制等方面全 面分析了一个典型零件的数控加工工艺性，完成该零件的工艺规程（包括工艺 简卡、工序卡和数控刀具卡）并绘制了零件图。

关键词 ：心形板 UG建模 数控加工 工艺分析 数控编程

I

目 录

目 录

摘 要.............................................................. I
第一章数控机床概述................................................. 1
1.1数控机床的产生和发展............................................1
1.2数控机床的加工特点..............................................2
1.3数控机床的发展趋势..............................................2
1.4 论文概述.......................................................3
第二章UG建模....................................................... 5
2.1 进入UG NX6.0主界面.............................................5
2.2 新建部件文件...................................................5
2.3 绘制草图.......................................................6
2.4 拉伸操作.......................................................7
2.5 倒斜角创建....................................................10
第三章典型零件数控加工工艺分析.................................... 12
3.1零件图工艺分析.................................................12
3.2确定毛坯.......................................................12
3.3工件的装夹.....................................................13
3.4定位基准的选择.................................................13
3.5选择加工设备...................................................14
3.6刀具的选择.....................................................14
3.6.1铣刀类型的选择.............................................14
3.6.2铣刀类参数的选择...........................................14
3.6.3刀具材料...................................................16
3.7切削用量的选择.................................................17
3.7.1 背吃刀量的选择............................................17
3.7.2 进给速度的选择............................................17
3.7.3选择切削速度...............................................18
3.7.4主轴转速...................................................18
3.7.5切削用量的确定.............................................19
3.8切削液选择.....................................................19
3.9数控加工刀具卡.................................................20
3.10工艺过程卡....................................................21

II

目 录

3.11工序卡........................................................22
3.12数控加工走刀路线图............................................27
第四章加工程序的编制.............................................. 31
4.1 编程简介......................................................31
4.2 编程方法......................................................31
4.3 加工程序......................................................31
4.4心形槽、圆弧槽和内槽的自动编程.................................37
4.4.1创建程序...................................................38
4.4.2创建刀具...................................................38
4.4.3创建几何体.................................................39
4.4.4创建操作...................................................40
4.4.5指定切屑区域...............................................41
4.4.6刀轨生成...................................................41
4.4.7后处理.....................................................42
总 结............................................................. 47
致 谢............................................................. 48
参考文献........................................................... 49
附录1 心形板零件图................................................. 50

III

第一章数控机床概述

第一章数控机床概述

1.1 数控机床的产生和发展

数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序 指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简 称数控机床。

数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，随着电子技 术的发展,1946年世界上第一台电子计算机问世,由此掀开了信息自动化的新篇 章。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮 廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设 备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国 麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣 床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和 印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心(MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装 置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控 机床品种和产量的发展。 60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机 床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机 数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四 代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简 称 MNC)，这是第五代数控系统。 20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术 的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小 型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动 监控刀具破损和自动检测工件等功能。 20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智 能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此 种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。

目前，世界主要工业发达国家的数控机床已经进入批量生产阶段，如美 国、德国、法国、日本等，其中日本发展最快。

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淮安信息职业技术学院毕业设计论文

我国1958年试制成功第一台电子管数控机床，从1965年开始研制晶体管数 控系统，到20世纪70年代初曾研究出数控臂锥铣床、非圆插齿机、数控立铣 床、数控车床、数控镗床、数控磨床和加工中心等。20世纪80年代随着改革开 放政策的实施，我国从国外引进了先进技术，并在消化、吸收国外先进技术的 基础上，进行了大量的开发工作，进而推动了我国数控机床新的发展高潮，使 我国数控机床在品种上、性能上以及水平上均有了新的飞跃。

1.2 数控机床的加工特点

（1）自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部 加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂 的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去 了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。

（2）对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯 装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了 生产准备周期。

（3）加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之间，不受零 件复杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误 差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测 装置，更加提高了数控加工的精度。

（4）易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字 信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且 可以建立各机床间的联系，容易实现群控。

1.3 数控机床的发展趋势

随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速 发展，机床的数控技术有了长足的发展。近几年一些相关技术的发展，如刀具 及新材料的发展，主轴伺服和进给系统、超高速切削等技术的发展。目前数控 机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发

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第一章数控机床概述

• 展。世界数控技术及其装备的发展趋势主要体现在以下的方面。

  • （1）高速高效高精度

• 高生产率。通过数控装置及伺服系统功能的改进，主轴的速度和进给速度

• 大大提高，减小了切削的时间和非切削时间。

高加工精度。随着精密产品的出现，对精度的要求提高到了0.1微米，有的 零件甚至已经达到了0.01微米，高精密零件要求提高了机床的加工的精度，包括 采用温度补偿法等。

（2）柔性化

柔性化包括两个方面的柔性：一是数控系统本身的柔性，数控系统采用模 块化的设计，功能覆盖面广，便于不同用户的要求；二是DNC系统的柔性，同 一DNC系统能够依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调 整，从而最大限度的发挥DNC系统的效能。

• （3）工艺复合化和多轴化

数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上装夹后，通过自动换刀、旋 转主轴头、旋转工作台等给种措施，完成多工序、多表面的复合加工。此外， 数控技术的进步也提供了多轴控制和多轴联动控制功能。

（4）实时智能化

在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要的分支发展， 如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制 等。

（5）结构新型化

采用新型结构，实现多坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加 工效率较普通机床高2到10倍。

（6）编程技术自动化

为了弥补手工编程和NC语言编程的不足，近年来开发出多种自动编程系 统，如图形交互式系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语言数 控编程系统等。其中图形交互式系统应用的最为广泛，图形交互式编程系统是 以计算机辅助设计（CAD）软件为基础，首先形成零件的图形文件，然后再调

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淮安信息职业技术学院毕业设计论文

用数控编程模块，自动编制加工程序，同时可动态显示刀具的加工轨迹。目前 的图形交互式软件有Master CAD、Cimatron、Pro/E 、UG 、CAXA、CATIA 等。

（7）集成化

数控系统采用高度集成化的芯片，可提高数控系统的集成度和软、硬件运 行速度，应用平板显示技术可提高显示器的性能。平板显示器应用先进封装和 互连技术，将半导体和表面安装技术融于一体，通过提高集成电路的密度，减 小互联长度和数量来降低产品的价格、改进性能、减小组件的尺寸、提高系统 的可靠性。

（8）开放式闭环控制模式

采用通用计算机组成的总线式、模块化、开放、嵌入式体系结构，便于裁 减、扩展和升级，可以组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。 闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的。 由于制造过程是一个多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包括诸如加 工尺寸、形状、振动、噪音、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加 工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实现加工过程中动态调 整加工过程变。在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易 于将计算机实时智能技术、多媒体技术、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自 适应控制、动态数据管理、动态刀具补偿、动态仿真等高新技术溶于一体，构 成严密的制造过程闭环控制系统体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

1.4 论文概述

本次毕业设计主要研究典型零件的的数控铣削加工，并通过UG建模建立加 工零件，通过数控加工工艺分析和加工程序的编制完成本次毕业设计。章节主 要内容如下：

（1）绪论 主要论述数控机床的产生和发展，数控机床的加工特点和发展 趋势。

（2）UG建模 通过UG建模的操作，建立工艺分析零件。

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第一章数控机床概述

（3）典型零件数控加工工艺分析 主要对零件进行工艺分析，确定毛坯， 工件的装夹，定位基准的选择，选择加工设备，刀具的选择，切削用量的选 择，切削液选择，数控加工刀具卡，工艺过程卡，工序卡和走刀路线图。

（4）加工程序的编制 加工程序部分主要是数控加工程序的编制。

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