毕业设计论文复杂轮廓型面数控仿真及加工程序设计.doc

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1、复杂轮廓型面数控仿真及加工程序设计摘要：运本论文是复杂轮廓型面零件进行工艺分析、数控编程及完成加工，主要运用所学知识对零件图进行工艺分析、制定工艺路线、确定工艺方案。并运用UG软件进行造型和自动编程，最终完成零件的加工。论文表明：通过对该零件的工艺分析、造型、加工，深入了解了零件制造的全过程，加工完成后零件也达到了加工要求。关键词：三维软件；复杂型面；仿真模拟;数控加工Complex surface profile simulation and processing of CNC ProgrammingAbstract: Outline of this paper is shipped sur

2、face parts complex process analysis, NC programming and completion of processing, the main use of the knowledge on the part drawings for process analysis, development of process routes, determine the process plan. And using UG software modeling and automatic programming, and ultimately complete the

3、machining. Paper shows that: By this part of the process analysis, modeling, processing, and in-depth understanding of the whole process of part manufacturing, processing, finished parts have reached the processing requirements.Key words: three-dimensional software; complex surfaces; simulation; NC前

4、言数控（NumericalControl，NC）的定义是：用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控加工是计算机辅助设计与制造技术中最能明显发挥效益的生产环节之一。它不仅大大提高了具有复杂型面的产品的制造能力和制造效率，而且保证产品能达到极高的加工精度和加工质量。采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联

5、动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。长期以来，我

6、国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制

7、模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。1对零件图纸进行工艺分析在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。1.1零件图分析1.1.1读图和审图如图零件一的尺寸范围为92.4*84*25.2，有五个型腔和一个凸台组成，只有尺寸要求，加工难度是曲面。零件一零件二的尺寸范围是175.2*120*42，由三个凸台组成，只有尺寸要求，加工难度是曲面。零件二1.1.2数控加工的内容 对于某个零件而言，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上

8、完成，而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择时，应考虑各方面因素，充分发挥数控加工的优势。选择时应考虑以下因素： 通用机床无法加工的内容。 通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容。 通用机床效率低、工人劳动强度大的内容。1.1.3零件结构的工艺性 零件的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压焊接、热处理和切削加工工艺性能等。好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗；差的工艺性使零件加工困难，多耗

9、工时，增大消耗。该组合件的加工各工艺性能良好，耗工不大。1.2 毛坯1.2.1毛坯的种类常用毛坯的种类有铸件、锻件压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。 铸件：适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。锻件：适用于零件强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选用模锻；形状复杂的零件不宜用自由锻。型材：热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯;冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。焊接件：对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件、小批

10、量的生产可大大缩短生产周期;但焊接后变形大，需经时效处理。冷压件：适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量加工。1.2.2毛坯种类的选择根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。图纸规定的材料就基本确定了毛坯的种类。例如：材料是铸铁，就要用铸造毛坯；材料为钢材，若力学性能要求高则可选锻件，若力学性能要求低则可选型材或铸钢。根据零件的功能选择毛坯。根据零件的工作条件、材料、结构特点三者综合考虑，如材料为45钢，则轴以锻件为主；中、小齿轮多用锻件做毛坯，大齿轮常用铸钢件做毛坯。根据生产类型选择毛坯。大量生产应选精度和生产率都较高的毛坯制造方法。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造；锻件应

11、采用模锻或冷轧、冷拉型材等；单件小批量生产则用木模手工造型或自由锻件。根据具体生产条件选择毛坯。确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时，应积极组织地区专业化生产，统一供应毛坯。1.2.3毛坯形状和尺寸的选择选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。但也有以下四种情况。采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量

12、不充分、不稳定，所以，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。 对于热轧中、厚铝板，经淬火时效后很容易在加工中和加工后出现变形现象，因此需要考虑加工时是否分层切削，分几层切削，一般尽量做到各个加工表面的切削余量均匀，以减少内应力导致的变形。尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。 装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。 对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。零件一的毛坯由上下两部分组成，上

13、部分尺寸为112*86*14，下部分尺寸为92.4*84*12.6。零件二的毛坯尺寸为181*138*451.2.4加工余量加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度，加工余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。（1）工序余量工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。 工序余量的计算工序余量等于相邻两工序的工序尺寸之差。 对于外表面（见图 2-4a） z=a-b 对于内表面（见图 2-4b） z=b-a 式中 z本工序的工序余量（ mm ）； a前工序的工序尺寸（ mm ）； b本工序的工序尺寸（ mm ）。 图2-4 加工余量上述加工余量均为非对称的单边余量，旋转表面的加工余量为双

14、边对称余量。 对于轴（图 2-4c） Z=-对于孔（图2-4d） Z=- 式中 Z直径上的加工余量（ mm ）； 前工序的加工直径（ mm ）； 本工序的加工直径（ mm ）。 当加工某个表面的工序是分几个工步时，则相邻两工步尺寸之差就是工步余量。它是某工步在加工表面上切除的金属层厚度。 工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量或公称余量。 最小余量是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。最大余量是该工序余量的最大值。下面以图2-5所示的外圆为例来计算，其它

15、各类表面的情况与此相类似。 图2-5 加工余量及其公差 当尺寸a、b均为工序基本尺寸时，基本余量为 Z=a-b 则最小余量=- （2-1）而最大余量=- （2-2）图 2-4表示了工序尺寸公差与加工余量间的关系。余量公差是加工余量间的变动范围，其值为 =- =(-)+(-)=+ （2-3）式中本工序余量公差（ mm ）； 前工序的工序尺寸公差（ mm ）； 本工序的工序尺寸公差（ mm ）。所以，余量公差为前工序与本工序尺寸公差之和。 工序尺寸公差带的分布，一般采用“单向入体原则”。即对于被包面（轴类），基本尺寸取公差带上限，下偏差取负值，工序基本尺寸即为最大尺寸；对于包容面（孔类），基本尺寸

16、为公差带下限，上偏差取正值，工序尺寸即为最小尺寸但孔中心距及毛坯尺寸公差采用双向对称布置。 （2）加工总余量毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。它是从毛坯到成品时从某一表面切除的金属层总厚度，也等于该表面各工序余量之和，即 （2-4）式中第i道工序的工序余量（ mm ）； n该表面总加工的工序数。 加工总余量也是个变动值，其值及公差一般可从有关手册中查得或凭经验确定。如图 2-6表示了内孔和外圆表面经多次加工时，加工总余量、工序余量与加工尺寸的分布图。 图2-6加工余量和加工尺寸分布（3）影响加工余量的因素影响加工余量的因素如下： a）前工序的表面质量（包括表面粗糙度和表面破坏层深

17、度）；b）前工序的工序尺寸公差；c）前工序的位置误差，如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及空间误差等； d）本工序的安装误差。 所以本工序的加工余量必须满足下式 ：用于对称余量时 用于单边余量时 （4）确定加工余量加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：经验估算法、查表修正法、分析计算法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。要准确余量则需要根据

18、有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。用查表法确定加工余量。由机械加工工艺手册查得：精铣余量为0.2；半精铣余量为1.0；粗铣余量为1.5。因为零件一只有尺寸要求，所以，总余量为2.5.2加工准备及工艺路线的确定在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如装夹方式、基准选择、确定坐标零点、刀具选择及机床选择等。2.1基准的选择基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。2.1.1基准的分类基准分为设计基准和工艺基准两大类。（1）设计基准是设计工作图上所采用的基准（2）工艺基准是加工过程中所采用的基准。又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。工序图上用

19、来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准叫做工序基准。定位基准是在加工中用作定位的基准。测量基准是测量时所采用的基准。此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位置的装配基准。要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。2.1.2定位基准的选择正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为精基准和粗基准。在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创

20、造条件。在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。选择精基准应掌握五个原则：（1）基准重合原则以设计基准为定位基准，避免基准不重合误差，调整法加工零件时，如果基准不重合将出现基准不重合误差。所谓调整法，是在预先调整好刀具与机床的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置的加工方法。与之相对应的是试切法加工，即试切一测量一调整一再试切，循环反复直到零件达到尺寸要求为止。试切法适用于单件小批生产下的逐个零件加工。 （2）基准统一原则选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面。以避免基准的转换带

21、来的误差，利于保证各表面的位置精度,简化工艺规程,夹具设计和制造缩短生产准备周期。典型的基准统一原则是轴类零件、盘类零件和箱体类零件。轴的精基准为轴两端的中心孔，齿轮是典型的盘类零件，常以中心孔及个端面为精加工基准，而箱体类常以一个平面及平面上的两个定位用工艺孔为精基准。（3）自为基准原则当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作为定位基准，以搞高加工面本身的精度和表面质量。（4）互为基准原则能够提高重要表面间的相互位置精度，或使加工余量小而均匀。（5）装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。以上每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情

22、况是使基准既“重合”又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。但实际运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析，抓住主要矛盾，进行合理选择。还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用，如顶尖孔、工艺搭子等。这类基准称为辅助基准。选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则：（

23、1）为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。（2）为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。（3）为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。以重要表面作粗基准，在重要零件的加工中得到较多的应用，例如机床主轴箱箱体的加工，通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面，再以加工好的平面为精准加工主轴孔及其他孔系，可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。（4）为了

24、使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。（5）粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。零件一要先加工底面和两个侧面，然后以底面作为基准，加工上面。零件二要先加工地面，然后用车床将圆柱车圆，然后再三轴加工中心上装夹，用底面和侧面进行定位，以底面为加工基准。2.2确定装夹方法（1）找正法找正是用工具（或仪表）根据工件上的有关基准

25、，找出工件在加工（或装配）时的正确位置的过程。用找正法装夹工件称为找正装夹。找正装夹又可分为划线找正法和直线找正法。划线找正法。如图3-1所示，划线找正法是用划针根据毛坯或半成品上所划分的线为基准找正它的机床上的正确位置的一种装夹方法。划线找正法定位精度低，一般在0.20.5mm之间，因为划线本身有一定的宽度，划线又存在划线误差。划线找正法广泛用于单件小批生产中，尤其适用于形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、无法采用夹具装夹的工件。图3-1 划线找正法直接找正法。如图3-2所示，直接找正法是用划针或仪表直接在机床上找正工件位置的装夹方法。例如，用千分尺找正套筒零件的外圆，使被加工的内控

26、与外圆同轴。直接找正法生产效率低，对工人的技术水平要求高，一般只适用于单件小批生产中。图3-2 直接找正法（2）用夹具装夹夹具是用以装夹工件（和引导刀具）的装置。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外，还要考虑以下几点：当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。 装夹零件要方便可靠，避免采用占

27、机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。 在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。 尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。（3）工件的定位工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。 六点定位原理工件在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B

28、、C，如图3-3所示。 要确定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。图3-3 工件在空间的六个自由度限制自由度与工件加工要求的关系 根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，对加工要求有影响的自由度必须限制，而不影响加工要求的自由度不必限制。 完全定位与不完全定位 工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位，工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位，成为不完全定位，完全定位和不

29、完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。 工件安装的基本原则 在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点： a)力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。 b)尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。 c)避免采用占机调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。 （4）工件的夹紧金属切削加工过程中，为保证工件定位时确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。对夹紧的基本要求 a

30、)工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。 b)夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大的夹紧变形；同时也要使得加工振动现象尽可能小。 c)操作方便、省力、安全。 d)夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。 夹紧力方向和夹紧点的确定 a)夹紧力应尽可能朝向主要定位基准，这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位，影响工件的加工精度要求。 b)夹紧力方向应有利于减少夹紧力，要求能够在最小的夹紧力作用下，完成零件的加工过程。 c)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上，这一原则对刚性较差的零件特别重要，可以保证零件的

31、夹紧变形量最小。 d)夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面，保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短，可有效提高零件装夹的刚性，减少加工过程中的振动。 e)夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内，不破坏零件的定位要求。 2.3机床及工艺装备的选择在对机床的选择中，我们应该考虑一些因素：（1）机床规格应与工件的外形尺寸相适应，及大件用大机床，小件用小机床。（2）机床精度应与工件加工精度要求相适应。（3）机床的生产效率应与工件的生产类型相适应。在确定数控机床加工时应注意不同类型的零件应选用不同的机床，该零件属于复杂型面，用普通机床难以加工，所以全部用加工中心。本零件选择三轴立式加工中心MC

32、V850系列，而数控系统是使用立式加工中心MCV850 （FANUC 0I-MD系统）。由于选择的是铣床，加工坐标系容易产生偏差，所以在加工中对刀要特别注意对刀精度。2.3.1夹具的选择机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式加工中心。零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。这里我们使用的是精密平口虎钳，型号为CV-160V，适用于铣床、立式加工中心。参数如下：钳口宽度B为160mm左右,钳口高度H为63mm，钳口最大张开度L为2

33、00mm，定位键槽宽度A为18mm。2.3.2刀具选择选择合适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料选用硬质合金，钻头和铰刀选用高速钢。且切削速度比高速钢高410倍，但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。而铣刀种类繁多，在使用时要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来选用，根据图形的精度和加工部位来看，所选刀具卡见附录。 零件一和零件二的粗加工用D15.8的平铣刀；零件一的四个凹槽和零件二的半精加工用D8的平铣刀；零件一和零件二的曲面精加工用D6R1的球刀。2.4确定工艺路线 （1）工序的划分 在数控机床上加工零件与普通机加工相比，工序可以比较集中。根据数控加工的特点，数控加

34、工工序的划分有几种方法。 加工该零件按粗、精加工划分工序，根据工件的加工精度要求、刚度和变形等因素，将零件的粗、精加工分开，先粗加工，后精加工。（2）工步的划分划分工步主要是从加工精度和效率方面考虑。合理的工艺不仅要保证加工出符合图样要求的工件，同时应使机床的功能得到充分发挥。因此，在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对工件的不同表面进行加工。对于比较复杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分工步。就本工件的加工而言，划分时应注意一下几点原则：同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，还是全部加工表面都先粗加工后精加工分开进行，主要要依据零件的精度要求考虑。对于既要加工平

35、面又要加工孔的地方，可以采用“先面后孔“原则划分工步。先加工面可提高孔的加工精度，因为铣平面时切削力较大，工件易发生变形，而先铣平面后镗孔，则可使其变形有一段时间恢复，减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之，如先镗孔后铣面，则铣削平面时极易在孔口产生飞边、毛刺，进而破坏孔的精度。按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中的方法划分工步，以减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。在一次装夹中，尽可能完成所有能加工的表面，有利于保证表面相互位置精度的要求。 （3）加工顺序的安排 加工顺序的安排应根据零件的结构和毛皮状况，结合定位和夹紧的需要一起考虑，重点应保证工件的

36、刚性不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循一些原则：基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。 先面后孔，先简单后复杂。 先粗后精，粗、精分开。减少安装次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进行，以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。零件一的加工路线05 凸台和凹槽的粗加工 D15.8的平铣刀10 四个凹槽和中心凸台的加工 D8平铣刀15 凸台曲面的精加工 D6R1球刀零件二的加工路线05 凸台的粗加工 D15.8的平铣刀10 凸台的半精加工 D8平铣刀15 凸台曲面的精加工 D6R1球刀2.5确定进给路线在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给

37、路线。进给路线不仅包括切削加工时的进给路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。进给路线不仅反映了几个内容，也说明了加工顺序。确定进给路线。主要是确定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工的进给路线基本上是按零件的轮廓进行的。在确定时还要注意一些问题：（1）选择工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响。（2）寻求最短的进给路线，以提高加工效率。（3）切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量。（4）完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷。此外，确定进给路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小、机床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还

38、是多次进给来完成加工，确定刀具的切入与切出方向以及在铣削加工中试采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。2.6切削用量的选择 在一定切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加工质量的主要手段。数控铣床的切削用量包括切削速度Vc、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度铣刀铣削速度的计算公式如下：注：t=2700其中t刀具耐磨时间（min）； d刀具直径（mm）；f进给量（mm/r）；ap切削深度（mm）；V圆周速度（m/min）；ae铣削宽度（mm）；fz每齿进给量（mm）；z铣刀齿数；根据主轴转

39、速和走刀量代入到以上的各种加工方式的切削速度计算公式可以算出它们的切削速度。2.6.1切削参数对机械加工的影响 （1）对加工质量的影响Vc的影响。因为Vc对切削温度影响最大，所以Vc主要是通过来影响加工质量。随着Vc的增加，上升，工件的温升变形和刀具磨损加快，使误差加大。同时，工件表面层的热应力。金相组织也发生变化，使工件表面质量下降。f的影响。f主要是通过已加工表面的残留面积来影响表面粗糙度的。在中等以上f时，降低f可降低表面粗糙度值;但当低速切削（0.050.15mm/r）时，由于存在塑性变形故可使Ra增大。的影响。主要是通过切削力来影响加工质量的。随着的增大，切削力成正比的增加，工艺系统

40、发生变形、振动等，使加工精度和表面粗糙度下降。（2）对刀具使用寿命的影响刀具耐用度T与刀具总刃磨次数n的乘积称为刀具寿命。它是一把刀从开始到完全报废所经过的切削时间。对刀具寿命的影响主要从耐用度的影响来分析。Vc、f、增加时，刀具磨损加剧，耐用度降低，其中影响最大的是Vc，其次是f，影响最小的是，因此，贵重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大进给量切削的。（3）对生产效率的影响在一定的切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加工质量的主要手段。2.6.2背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣）如图3-7所示，背吃刀量为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时为切削层深度

41、，圆周铣削时为被加工表面的宽度。侧吃刀量为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm，端铣时为被加工表面宽度，圆周铣削时为切削层深度。端铣背吃刀量和圆周铣侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量要求决定。（1）工件表面粗糙度要求为Ra3.212.5m，分粗铣和半精铣两步铣削加工，粗铣后留半精铣余量0.51.0mm。 图3-7 铣刀铣削用量（2）工件表面粗糙度要求为Ra0.83.2m，可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工。半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣削侧吃刀量取1.52mm，精铣时圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，端铣背吃刀量取0.51mm。该工件的表面粗糙度为Ra3.2，孔及型腔粗糙度为Ra1.

42、6，其余为Ra6.3。应采用粗铣、精铣，件一总余量为1mm,件二的总余量为2.2mm。2.6.3进给速度进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量 (单位为mm/z)有关。进給速度的计算公式： =Z n （3-1）式中:每齿进给量的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件刚性差或刀具强度低，值取小值,每齿进给量的选用参考表见表3-1。表3-1铣刀每齿进给量参考表工件材料每齿进给量 (mm/z)粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0

43、.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.302.6.4切削速度Vc表3-3铣削时的切削速度参考表工件材料硬度（HBS）切削速度Vc (m/min)高速钢铣刀硬质合金刀具钢225184266150225325123654120铸铁325425621367519021366615019026091845901603204.5102130 铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。其原因是、Z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表3-3列出了铣削切削速度的参考值。而具体选用公式为