XXXX大学
《数控加工工艺与编程》
课程设计说明书
学院：航空制造工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
课程名称：《数控加工工艺与编程》课程设计
学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXX
设计题目：铣削零件的数控加工工艺与编程设计
起迄日期:2XXXX
指导教师:XXX
上交资料要求：1、电子文档：零件的模型与工程图文档、 NC
文件、设计说明书word稿等
2、设计说明书纸质打印稿等（与电子档相同）
【摘要】
数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。在数控编程中，工艺分析和工艺设计是至观重要的，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。在编程过程中，还要对一些工艺问题（如对刀点，换刀点，刀具补偿等）做相应处理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。本文根据铣削零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，对该零件进行了数控加工工艺设计，并编制了工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片等。
UG NX软件是由美国UGS公司推出的功能强大的CAD/CAM/CAE软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成品的全过程，应用范围涉及航天、汽车、机械、造船、通用机械、数控加工、医疗器械和电子等诸多领域。由于它具有强大二完美的功能，UG近几年几乎成为三维
CAD/CAM领域的一面旗帜好和标准，它在国外大学院校里已成为学习工程类专业必修课程，也成为工程技术人员必备的技术。
关键词：工艺分析；刀具；切削用量；加工程序；加工仿真
目录
一、课程设计概念 (3)
二、设计目的及要求 (3)
三、设计具体要求 (4)
四、加工工艺 (6)
五、仿真加工 (7)
六、工程图 (20)
七、设计总结 (21)
八、参考文献 (22)
一、课程设计概述
《数控加工工艺与编程》课程设计是机械设计制造及自动化专业的必修课设之一，它可以提高学生的动手能力，丰富学生的理论知识。是一门理论与实践相结合的综合性专业基础课。通过《数控加工工艺与编程》课程设计的学习，要求学生能够独立设计箱体和型腔壳体类零件，能独立完成零件的实体造型，绘制工程图，并能够合理的选择卡具和加工设备，分析加工工艺，独立完成数控编程，生成NC代码，最终完成零件的加工。本课程设计不仅提高了学生的设计能力，绘图能力，编程能力，还可以锻炼其机床操作能力，对今后的工作和学习打下坚实的基础。
二、设计目的及要求
1、设计目的
通过本次课程设计，了解并掌握利用UG软件对零件进行结构设能力，计算机绘图能力及掌握计算机辅助制造过程和方法，培养自动编程的技能。掌握数控机床进行机械加工的基本方法，巩固数控加工编程的相关知识，将理论知识与实际工作结合起来，并最终达到能够独立从事数控加工程序编制的工作能力。
2、设计要求
根据本任务提供的零件图及相关技术要求，用UG软件完成零件设计，工程图绘制，零件工艺分析，加工工艺卡的编制，数控加工程序的编制，最后用FANUC 0i数控机床加工出所设计的零件。
三、设计具体要求
1、绘制零件图
了解该零件在部件或总成中的位置和功用，以及部件或总成对该零件提出的技术要求；找出其要求和技术关键，并在下面拟定工艺规程时予以考虑；对所加工的零件进行结构工艺
分析，分析其结构特点；检查所给零件图的完整习惯和正确性，完成该零件图的实体结构设计并按照机械制图标准会自绘零件图。
2、编制零件数控加工工艺规程
在对零件进行详细分析的基础上，按照数控加工工艺确定原则，确定整个零件的加工工艺规程，确定毛坯，确定加工的工艺基准；拟定零件的工艺路线，包括确定各加工表面的加工方法、正确划分加工阶段、合理安排加工工序的顺序、选择工装、刀具、量具，并对其加工工艺参数进行确定；确定对刀点和换刀点。
3、确定夹具及夹紧方案
对某一道相对复杂的工序，在确定定位装夹方案的基础上，选择一个合适的夹具，完成本工序的加工。该夹具应具有定位可靠，装卸方便、操作安全方便省力、夹紧可靠且适当等特点，适合于数控机床的加工使用。
4、确定零件设计原点与加工原点
对将进行数控加工的工序，确定加工零点、换刀方式，确定其编程坐标系，并最终通过绘制数控加工编程坐标系的方式予以明确、标识对刀点和换刀点。
5、编制零件加工工艺并编制数控加工程序
参照数控加工编程坐标系图，按照数控加工工艺规程，采用自动编程方式对该工序进行数控程序的编制，生成NC代码，并在数控仿真软件上进行调试。
6、编写课程设计说明书。
设计说明书需打印：正文：宋体五号，固定行距23；
设计结果包括：设计任务书，设计思路，设计步骤，零件三维建模与工程图设计，零件的加工工艺过程设计，基于UG的数控加工编程设计（包括：工件坐标系与毛坯的设定，刀具的设定，加工方法的设定（粗、半精和精加工等），编程过程中的相关参数设定，生成数控加工轨迹并分析，加工模拟的仿真，后处理生成N加工代码。
四、加工工艺
1、毛坯
机械加工中，需要根据零件的特性和功能确定毛坯的种类。毛坯的种类包括铸铁、锻件、型材、挤压件、冲压件以焊接组合件等，这里我们采用毛坯为50mm×50mm×17mm的45钢。2、机床以及夹具选择
数控加工机床主要的规格的尺寸与工件的轮廓尺寸相适应，小工件选择小型机床，大工件选择大型机床，同时，还要考虑零件的加工要求精度合理使用机床设备。夹具分为虎钳，工艺板和直接装夹，要根据加工工件的加工部位以及加工深度来选择夹具。
此处我们选择数控机床为XKA715，所以用夹具为平口钳装夹。
3、刀具选择
刀具是数控加工重要的工艺内容之一，它不仅直接影响着机床的加工效率，而且能保证加工质量。与传统的加工方面相比，数控机床对刀具的要求更高，不仅要求刀具的精度，刚度，耐用度，而且要求尺寸稳定，安装调试方便因此对于零件的材料和加工需求，选择合适材料的刀十分重要。根据零件的需要，比如槽宽、槽深、零件材料等工件尺寸选择合适尺寸的刀具也是重要的环节。一般的平面、槽或者孔都采用立铣刀、端面铣刀以及合适大小的钻头，对于一些变斜角轮廓或者主体型面的加工，常使用球头铣刀、环形铣刀、锥形刀等等，刀具数量也根据工件工艺合适选择，以合理、数量小为原则，减少机床。的换刀时间，增加机床加工效率。此处零件根据工艺，需要选择Ф4mm的高速平头铣刀。
4、加工工艺分析
这个零件为凸台类的零件，要求精度不是很高，通过设计图纸确定加工工艺，做到基面先行，先粗后精，先主后次，工序集中等原则。
五、仿真加工
1、进入加工环境。选择菜单开始--加工命令，选择“要创建的CAM环境设置”中“ mill contour”确认后进入加工环境。
2、创建机床坐标系及安全平面
（1）进入几何视图。选择“几何视图”，在工序导航器中双击“MCS_MILL”,进入机床坐标系的创建，
（2）其中指定MCS中选择最上表面的圆心为机床坐标点，以该平面向上偏移10的平面为安全平面。
3、创建部件几何体
（1）在工序导航器中双击“MCS MILL”下的“WORKPIECE”,在指定部件中选择整个实体为部件几何体
（2）在指定毛坯中选择“包容块”。
4、创建刀具1
（1）选择“创建刀具”命令，类型选择“mill_contour”,刀具子类型选择“mill”的第一个刀具，在刀具下拉列表中选择“NONE”选项，并命名为“D6R1”确定。
（2）确定后出现下图所示的截面，将直径改为6，底角圆半径为1，刀具号为1，其他默认，然后确定。
5、创建工序1
（1)选择下拉菜单插入--工序命令，系统会出现“创建工序”
(2)确定加工方法。在“类型”中选择“mill_contour”在工序类型中选择“CAVITY_MILL”,在程序中选择“PROGRAM”刀具选择“D6R1”,几何体选择“WORKPIECE_1”,方法选择“METHOD”,其他采用默认值，确定后，如下图所示
（3）指定部件选择整个零件，指定面边界是底座上平面。
（4）设置刀具路径参数，其中切削方式选择“跟随部件”；步距选择“刀具平直百分比”，在“平面直径百分比”中输入“50”，全局每刀深度输入“2”，其他默认。
（5）设置切削参数。其中余量参数设置如下图所示，其他为默认值。
（6）设置非切削参数。都采用默认值。
（7）设置进给率和速度。主轴速度为1200，在进给率的切削输入250，其他默认。
（8）生成刀路轨迹并仿真。点击操作中的第一个按钮生成刀路轨迹，之后点第三个按钮仿真加工。如下图所示。
6、创建工序2
（1）选择下拉菜单插入--工序命令，系统会出现“创建工序”
(2)确定加工方法。在“类型”中选择mill_contour”在工序类型中选择“CAVITY_MILL”,刀具选择“D6R1”,几何体选择“WORKPIECE_1”,方法选择“METHOD”,其他采用默认值，确定后，如下图所示
（9）指定部件选择整个零件，指定面边界是底座上平面。
（10）设置刀具路径参数，其中切削方式选择“跟随部件”；步距选择“刀具平直百分比”，在“平面直径百分比”中输入“50”，毛坯距离输入“2”，其他默认。
（11）设置切削参数。其中余量参数设置如下图所示，其他为默认值。
（12）设置非切削参数。都采用默认值。
（13）设置进给率和速度。主轴速度为2000 ，在进给率的切削输入250，其他默认。
（14）生成刀路轨迹并仿真。点击操作中的第一个按钮生成刀路轨迹，之后点第三个按钮仿真加工。如下图所示。
7、创建刀具2
（1）选择“创建刀具”。在“类型”中，选择“drill”，在刀具子类型中选择“DRILLING_TOOL”,名称输入“Z4”,确定。
（2）在钻刀直径中输入4，刀具号输入2，其他默认
8、创建工序3
（1）选择“创建工序”，在类型中选择“drill”，工序子类型中选择“DRILLING”,刀具选择“Z4”，几何体选择“WORKPIECE_1”，确定。
（2）确定后出现“钻”对话框。指定孔，点击进去，点到点几何体，单击“选择”，然后选择四个底座圆；指定顶面，选择底座上表面；指定底面选择零件底面。
（3）设置循环控制参数。在循环类型中选择“标准钻”，单击编辑按钮。确定，再单击“depth-模型深度”中“模型深度”确定后，在选择“Rtrcto-无”，单击“距离”输入5，确定（4）生成刀轨并仿真。单击操作中的第一个按钮，生成刀轨。单击第三个按钮确定反正加工。图示如下
9、后处理。
============================================================
信息清单创建者： Administrator
日期： 2014/11/30 14:32:48
当前工作部件： G:\Program Files (x86)\UGS\NX
6.0\UGII\model2.prt
节点名： mdream
============================================================
N0010 G00 G90 X1.7199 Y1.7561 U0.0 V0.0
N0020 G01 X1.7505 Y1.7267
N0030 X1.7908 Y1.7125
N0040 X1.8334 Y1.7152
N0050 X1.8716 Y1.7342
N0060 X1.8994 Y1.7666
N0070 X1.9124 Y1.8072
N0080 X1.9086 Y1.8497
N0090 X1.8885 Y1.8874
N0100 X1.8554 Y1.9143
N0110 X1.8144 Y1.9261
N0120 X1.772 Y1.9211
N0130 X1.7349 Y1.9
N0140 X1.709 Y1.8661
N0150 X1.6983 Y1.8247
N0160 X1.7045 Y1.7825
N0170 X1.7267 Y1.746
N0180 X1.7618 Y1.7222
N0190 G02 X1.7717 Y1.7177 I.3445 J.7624
N0200 X1.7913 Y1.7265 I-.3543 J.7579
N0210 G03 X1.8168 Y1.752 I.0196 J-.0452
N0220 G02 X1.8257 Y1.7717 I-.7667 J.3347 N0230 X1.8168 Y1.7913 I-.7578 J-.3543
N0240 G03 X1.7913 Y1.8168 I.0451 J.0196
N0250 G02 X1.7717 Y1.8257 I-.3347 J-.7667 N0260 X1.752 Y1.8168 I.3544 J-.7578
N0270 G03 X1.7265 Y1.7913 I-.0197 J.0451 N0280 G02 X1.7177 Y1.7717 I.7667 J-.3347 N0290 X1.7265 Y1.752 I.7579 J.3544
N0300 G03 X1.752 Y1.7266 I-.0452 J-.0197 N0310 G02 X1.7618 Y1.7222 I.3347 J.7668
N0320 G01 X1.7294 Y1.6504
N0330 G02 X1.7717 Y1.6297 I.3121 J.6906
N0340 X1.8228 Y1.6544 I-.3543 J.6699
N0350 G03 X1.8889 Y1.7205 I.0511 J-.1173 N0360 G02 X1.9136 Y1.7717 I-.6946 J.3032 N0370 X1.8889 Y1.8228 I-.6699 J-.3543
N0380 G03 X1.8228 Y1.8889 I.1172 J.0511
N0390 G02 X1.7717 Y1.9136 I-.3032 J-.6946 N0400 X1.7205 Y1.8889 I.3544 J-.6699
N0410 G03 X1.6544 Y1.8228 I-.0512 J.1172 N0420 G02 X1.6297 Y1.7717 I.6946 J-.3032 N0430 X1.6544 Y1.7205 I.6699 J.3544
N0440 G03 X1.7205 Y1.6544 I-.1173 J-.0512 N0450 G02 X1.7294 Y1.6504 I.3032 J.6946
N0460 G01 X1.697 Y1.5787
N0470 G02 X1.7717 Y1.5392 I.2797 J.6189
N0480 X1.8543 Y1.5822 I-.3543 J.5794
N0490 G03 X1.9611 Y1.689 I.0826 J-.1895
N0500 G02 X2.0042 Y1.7717 I-.6224 J.2717 N0510 X1.9611 Y1.8543 I-.5793 J-.3543
N0520 G03 X1.8543 Y1.9611 I.1894 J.0826
N0530 G02 X1.7717 Y2.0042 I-.2717 J-.6224 N0540 X1.689 Y1.9611 I.3544 J-.5793
N0550 G03 X1.5822 Y1.8543 I-.0827 J.1894 N0560 G02 X1.5392 Y1.7717 I.6224 J-.2717 N0570 X1.5822 Y1.689 I.5794 J.3544
N0580 G03 X1.689 Y1.5822 I-.1895 J-.0827 N0590 G02 X1.697 Y1.5787 I.2717 J.6224
N0600 G01 X1.6646 Y1.5069
N0610 G02 X1.7717 Y1.4445 I.2473 J.5471
N0620 X1.8858 Y1.51 I-.3543 J.4847
N0630 G03 X2.0333 Y1.6575 I.1141 J-.2617 N0640 G02 X2.0988 Y1.7717 I-.5502 J.2402
N0650 X2.0333 Y1.8858 I-.4847 J-.3543
N0660 G03 X1.8858 Y2.0333 I.2616 J.1141
N0670 G02 X1.7717 Y2.0988 I-.2402 J-.5502 N0680 X1.6575 Y2.0333 I.3544 J-.4847
N0690 G03 X1.51 Y1.8858 I-.1142 J.2616
N0700 G02 X1.4445 Y1.7717 I.5502 J-.2402 N0710 X1.51 Y1.6575 I.4847 J.3544
N0720 G03 X1.6575 Y1.51 I-.2617 J-.1142
N0730 G02 X1.6646 Y1.5069 I.2402 J.5502
N0740 G01 X1.6321 Y1.4352
N0750 G02 X1.7717 Y1.3426 I.2148 J.4754
N0760 X1.9173 Y1.4379 I-.3543 J.3828
N0770 G03 X2.1054 Y1.626 I.1456 J-.3338
N0780 G02 X2.2007 Y1.7717 I-.4781 J.2087 N0790 X2.1054 Y1.9173 I-.3828 J-.3543
N0800 G03 X1.9173 Y2.1054 I.3337 J.1456
N0810 G02 X1.7717 Y2.2007 I-.2087 J-.4781 N0820 X1.626 Y2.1054 I.3544 J-.3828
N0830 G03 X1.4379 Y1.9173 I-.1457 J.3337 N0840 G02 X1.3426 Y1.7717 I.4781 J-.2087 N0850 X1.4379 Y1.626 I.3828 J.3544
N0860 G03 X1.626 Y1.4379 I-.3338 J-.1457 N0870 G02 X1.6321 Y1.4352 I.2087 J.4781
N0880 G01 X1.5997 Y1.3634
N0890 G02 X1.7717 Y1.2255 I.1824 J.4036
N0900 X1.9488 Y1.3657 I-.3543 J.2657
N0910 G03 X2.1776 Y1.5945 I.1771 J-.406
N0920 G02 X2.3178 Y1.7717 I-.4059 J.1772 N0930 X2.1776 Y1.9488 I-.2657 J-.3543
N0940 G03 X1.9488 Y2.1776 I.4059 J.1771
N0950 G02 X1.7717 Y2.3178 I-.1772 J-.4059 N0960 X1.5945 Y2.1776 I.3544 J-.2657
N0970 G03 X1.3657 Y1.9488 I-.1772 J.4059 N0980 G02 X1.2255 Y1.7717 I.4059 J-.1772 N0990 X1.3657 Y1.5945 I.2657 J.3544
N1000 G03 X1.5945 Y1.3657 I-.406 J-.1772 N1010 G02 X1.5997 Y1.3634 I.1772 J.4059
N1020 G01 X1.5673 Y1.2916
N1030 G02 X1.7717 Y1.0439 I.15 J.3318
N1040 X1.9803 Y1.2936 I-.3543 J.0841
N1050 G03 X2.2498 Y1.563 I.2086 J-.4781
N1060 G02 X2.4994 Y1.7717 I-.3337 J.1457 N1070 X2.2498 Y1.9803 I-.0841 J-.3543
N1080 G03 X1.9803 Y2.2498 I.4781 J.2086
N1090 G02 X1.7717 Y2.4994 I-.1457 J-.3337
N1100 X1.563 Y2.2498 I.3544 J-.0841
N1110 G03 X1.2936 Y1.9803 I-.2087 J.4781
N1120 G02 X1.0439 Y1.7717 I.3338 J-.1457
N1130 X1.2936 Y1.563 I.0841 J.3544
N1140 G03 X1.563 Y1.2936 I-.4781 J-.2087
N1150 G02 X1.5673 Y1.2916 I.1457 J.3338
N1160 G01 X1.5349 Y1.2199
N1170 G02 X1.7028 Y.9598 I.1176 J.2601
N1180 G01 Y.5512
N1190 G03 X1.8406 I-.0689 J0.0
N1200 G01 Y.9598
N1210 G02 X2.0118 Y1.2214 I-.2854
N1220 G03 X2.3219 Y1.5315 I.2401 J-.5503...
六、工程图
七、设计总结
在这次实训中，经过一系列的困难挫折，我终于完成了课程设计，并且知道了解了许多知识，包括：（1）在设计零件时，不能随心所欲，一定要符合实际加工要求，能够在现实条件和工具加工设备中加工出来。（2）在使用仿真加工程序加工零件出现过切或切错的时候，一定要重新分析加工工艺，分析NC代码，然后再通过在UG软件上对零件进行重新制造或修改，再次生成NC代码，直到零件仿真加工完成。通过《数控加工工艺与编程》课程设计实训的学习，我提高了动手能力，丰富了理论知识，并能够独立设计箱体和孔类零件，能独立完成零件的实体造型，绘制工程图，并能够合理的选择卡具和加工设备，分析加工工艺，独立完成数控编程，生成NC代码，最终完成零件的加工。这次课程设计不仅提高了我的设计能力，绘图能力，编程能力，还锻炼了我的机床操作能力，对今后的工作和学习打下坚实的基础。通过本次课程设计，我了解并掌握了利用UG软件对零件进行结构设计能力，计算机绘图能力及掌握计算机辅助制造过程和方法，培养了自动编程的技能。掌握了数控机床进行机械加工的基本方法，巩固了数控加工编程的相关知识，将理论知识与实际工作结合起来，并最终达到能够独立从事数控加工程序编制的工作能力。
九、参考文献
1.王润孝主编.机床数控原理与系统.西安：西北工业大学出版社.1989
2.毕承恩，丁乃建编著.现代数控机床.北京：机械工业出版社.1991
3.李诚人等编.机床计算机数控.西安：西北工业大学出版社.1988
4.竺钦尧，尉忠信，王润孝编著.机床数字控制.北京：航空工业出版社.1993
5.林其骏主编.机床数控系统.北京：中国科技技术出版社.1993
6.北京兆迪科技有限公司.UG NX8.5数控加工教程.北京:机械工业出版社.2014