畢業(yè)設計數(shù)控銑削加工工藝設計與編程加工

正 文一.設計說明本設計要求操作人員根據(jù)如圖1所示的零件圖，通過圖樣分析、工藝分析、加工用量的選擇、程序的編制完成工件的仿真加工。圖1零件圖1. 工件表面去毛倒棱2. 加工表面粗糙度側平面及孔Ra1.6m.底平面為Ra3.2m 3. 材料45鋼圖2立體圖二.圖樣分析在圖樣分析中，首先要正確分析零件圖，確定零件的加工部位與順序，并根據(jù)零件圖的技術要求，分析零件的形狀、基準面、尺寸公差和粗糙度要求等。1 圖面分析如圖1-1所示的零件是典型的方圓結合類零件，通過對此零件圖的分析可知道：此零件的外輪廓圓臺、正方圓弧凸臺、三角凸臺，中心有一個通孔。雖然該零件軌跡曲線不太復雜，但有著嚴格的幾何精度要求，必須保證其尺寸精度和幾何精度，所以加工難度較大。 2精度分析(1)尺寸精度 如圖1-1所示的零件中精度要求較高的尺寸主要有四方體尺寸加工誤差為0.03mm、六邊形和整圓尺寸的加工誤差為0.04mm、 深度尺寸為0.05mm、孔的尺寸為10H8等。對于尺寸精度要求，主要通過加工過程中的精確對刀，正確選用刀具的磨損量和正確選用合適的加工工藝等措施來保證。（2）形位精度 如圖1-1所示的零件中主要的形位精度有四方體、六方體、整圓相對于外形中心線的對稱度，加工表面相對于工件底平面的平行度等。對于形位精度的要求，在對刀精確的情況下，主要通過工件在夾具中的正確安裝等措施來保障。（3）表面粗糙度 如圖1-1所示的零件中，所加工表面底面的表面粗糙度R3.2m，所加工表面?zhèn)绕矫婧涂椎谋砻娲植诙纫缶鶠镽1.6m。對于表面粗糙度要求，主要通過選用正確的粗、精加工路線，選用合適的切削用量等措施來保證。加工完成后需要進行清根操作，同時還要對整個零件進行手動去毛倒棱，自檢自查。三.工藝分析及處理數(shù)控銑削加工工藝的實質(zhì)，就是在分析零件精度和表面粗糙度的基礎上，對數(shù)控銑削的機床選擇、毛坯選擇、加工方法、裝夾方式、切削加工進給路線、刀具選擇以及切削用量等工藝內(nèi)容進行正確而合理的選擇。1數(shù)控銑削加工零件與加工（1）機床與毛坯如圖1-1所示的零件選用的機床為FANUC-0i系統(tǒng)的數(shù)控銑床，毛坯材料選用45鋼，尺寸為80mm*35mm的圓鋼。（2）數(shù)控銑削加工分析為了保證零件的各項精度需求，本工件采用對整個零件進行先粗加工，在精加工的加工方案。粗加工主要用于去除工件余量，對于粗加工后的精加工余量，在保證加工余量的基礎上，應盡量減少精加工余量。粗加工時，應以保證加工效率為主，因此粗加工一般使用大直徑刀具。數(shù)控銑床加工零件時，粗加工和精加工一般采用順銑即左刀補的加工方式。其數(shù)控編程任務書見表1。表1數(shù)控編程任務書07數(shù)控二班數(shù)控編程任務書產(chǎn)品零件圖號 任務書編號零件名稱帶內(nèi)孔凸臺 使用數(shù)控設備數(shù)控銑床共1頁第1頁主要工藝說明及技術要求 1數(shù)控銑削加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量均需達到圖紙要求，詳見產(chǎn)品工藝卡片。2技術要求見零件圖收到編程時間2010年3月20日經(jīng)手人編制賈超偉審核編程賈超偉審核批準2數(shù)控銑削加工工件的安裝方式由于該工件為單件加工，所以在加工過程中選用通用夾具進行定位與裝夾。根據(jù)加工要求選用三爪卡盤為夾具，工件裝夾后，首先找正工件側母線與主軸方向平行，然后找正工件中心，并將該點設為工件坐標系的原點。夾具的要求，在數(shù)控銑削加工過程中，夾具是用來裝夾被加工工件的，因此必須保證被加工工件的定位精度，并盡可能做到裝卸方便、快捷。選擇夾具時應優(yōu)先考慮使用通用夾具，使用通用夾具無法裝夾、或者不能保證被加工工件的定位與加工工序的定位精度時，才采用專用夾具，專用夾具的定位精度較高，成本也較高。對于本設計凸臺類零件銑削加工的夾具選擇三角卡盤。3.數(shù)控銑削加工刀具在零件加工中，刀具的選擇是一項非常重要的工藝內(nèi)容。刀具選擇的好壞，將直接影響到工件的精度和質(zhì)量。在加工時，主要根據(jù)工件材料、工序內(nèi)容、機床的加工能力等。傳統(tǒng)的機床加工對刀具的要求比較低，而數(shù)控機床對刀具的要求則特別高?，F(xiàn)代數(shù)控機床轉速高，加工精度高，加工性狀多種多樣，而且加工的很多的零件的部位都是微細窄小表面，需要的刀具很小，因此，數(shù)控機床上的刀具就要有很高的要求。數(shù)控機床刀具一般要有高的強度、高剛度、高耐熱耐磨性和硬度。在加工時要仔細選擇刀具。在數(shù)控銑床上，銑削零件側面時一般用高速鋼圓柱立銑刀，銑削上表面時多用硬質(zhì)合金端面銑刀，加工溝槽時一般用硬質(zhì)合金立銑刀，而對于一些底面圓或圓弧型的溝槽要用球頭銑刀，鉆孔時一般用的是高速鋼鉆頭。數(shù)控銑削表面時一般速度較高。（1）刀具的選用數(shù)控機床必須有與其相適應的切削刀具配合，才能充分發(fā)揮作用。數(shù)控加工中所用的刀具，必須適應數(shù)控機床所特有的工作條件，才能與機床在最佳配合條件下工作，從而充分發(fā)揮數(shù)控機床應有的作用。由于數(shù)控機床具有多把刀具連續(xù)生產(chǎn)的特點，如果刀具設計、選擇使用不合理，就會造成斷屑、排屑困難或刀刃過早磨損而影響加工精度，甚至發(fā)生刀刃破損而無法進行正常切削，產(chǎn)生大量廢品或被迫停機，數(shù)控機床所用刀具不僅數(shù)量多，而且類型、材料、規(guī)格尺寸及采取的切削用量和切削時間也不相同，刀具耐用度的相差很懸殊。因此，在選用數(shù)控機床的刀具時，必須考慮到與刀具相關的各種問題。數(shù)控機床對刀具的要求：1)適應高速切削要求，具有良好的切削性能2)高的可靠性3)較高的刀具耐用度4)高精度5)可靠的斷屑及排屑措施6)精確迅速的調(diào)整7)刀具標準化、模塊化、通用化及復合化對于本設計凸臺類零件銑削加工的刀具及其參數(shù)選擇見表2。在刀具的選用中，粗加工選用直徑較大的刀具，本零件加工中選用16mm的立銑刀進行加工，為減少換刀次數(shù)，粗、精加工中采用同一種刀具。 這個零件先用16mm的立銑刀、9mm的鉆、16mm的立銑刀進行粗銑，再用16mm的立銑刀進行精銑，用2.5mm的鉆鉆定位孔，用10mm的鉸刀對定位孔進行精加工。數(shù)控刀具明細表如表2表2 數(shù)控刀具明細表及數(shù)控刀具卡零件圖號零件名稱材料數(shù)控刀具明細表程序編號車間使用設備03000-30 45#鋼O0130機6數(shù)控銑床刀具號刀位號刀具名稱刀具換刀方式加工部位直徑長度手動/自動設定補償設定T11號刀位16mm立銑刀20mm10.220手動外形輪廓T22號刀位2.5mm鉆14.5mm15手動中心孔定位T33號刀位9mm鉆頭10mm525手動鉆孔T44號刀位10H8鉸刀8.5mm12手動鉸孔T55號刀位16mm立銑刀9mm12手動外輪廓編制賈超偉審核批準第1頁共1頁 4.數(shù)控銑削加工工序1）數(shù)控銑削加工工序的劃分以一次安裝能夠進行的加工為一道工序以一個完整的數(shù)控程序能夠連續(xù)進行加工的內(nèi)容為一道工序以零件的類同結構內(nèi)容使用一把刀具進行加工為一道工序以粗加工、精加工劃分工序2）工步順序的安排原則先粗后精先近后遠內(nèi)外交叉保證工件加工剛度原則同一把銑刀盡量連續(xù)加工原則。3）工序順序的安排原則先加工定位面，即前道工序的加工能夠為后面的工序提供精加工基和合適的裝夾表面。制定零件的整個工藝路線實質(zhì)上就是從最后一道工序開始從后往前推，按照前道工序為后道工序提供基準的原則來進行安排。先加工平面后加工孔，先加工簡單的幾何形狀，后加工復雜的幾何形狀。對于零件精度要求高，粗、精加工需要分開的零件，先進行粗加工，后進行精加工。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，應該連續(xù)進行，以便減少重復定位次數(shù)和夾緊次數(shù)。加工中間穿插有通用機床加工工序的零件加工，要綜合考慮合理安排加工順序。對于本設計凸臺類零件銑削加工的工序安排見表3。通過一次工件的加工可以發(fā)現(xiàn)，只有不斷的進行設計分析，不斷的總結，才能更好的完善零件加工的流程，加工出更加標準的工件。數(shù)控銑削加工分十一步切削進行加工，工序如下:1)粗銑外型輪廓：采用 16mm的立銑刀，粗銑加工內(nèi)外型輪廓，單邊留精加工余量0.3mm。2)定位孔加工：采用2.5mm的中心鉆，對10H8的定位孔定位。3)鉆孔加工 ： 采用9.8的標準麻花鉆，對前一步加工成型的定位孔進行鉆孔加工，加工深度為35mm。4)鉸孔加工： 采用10H8的鉸刀，對圖中 10H8的孔進行鉸孔加工5)精銑外型輪廓：采用16mm的立銑刀，精銑加工外型輪廓成型達到要求6）清根數(shù)控加工工序卡和切削用量選擇見表3。表3 數(shù)控加工工序卡機械廠數(shù)控加工工序卡廠品名城或代號零件名稱圖號03000-30工藝序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設備車間01三爪卡盤00001數(shù)控銑床VMC-55工步號工步內(nèi)容加工面刀具號刀具規(guī)格主軸轉速r/min進給速度背吃刀量備注1粗銑外形輪廓外輪廓T0116mm60015052中心鉆定位定位孔T02B2.5mm2000500.5D3鉆孔孔T039.8mm600600.5D4鉸孔孔T0410H810001005精銑外形輪廓外形尺寸T0416mm10001000.26手動去毛倒棱，自檢自查 編制賈超偉審核批準第1頁共1頁四.加工用量的選擇與確定由于如圖1-1所示零件的加工是凸臺類零件的銑削加工，所以精加工時，凸臺類類零件的加工余量為1mm。具體加工過程中的用量選擇與確定見表3五.編程參數(shù)的計算 1 切削參數(shù)的選擇 （1） 主軸轉速（n） 對于高速鋼刀具，切削速度v取20m/min30 m/min，根據(jù)公式“n=1000v/3.14D”選取粗加工時主軸轉速n=600r/min，精加工時主軸轉速n=1000r/min。 （2） 進給速度 (f) 粗加工時,為提高生產(chǎn)效率，在工件質(zhì)量保證的前提下，可選擇較高的進給速度，一般為100mm/min200mm/min，本零件加工中粗加工進給速度取150mm/min。精加工時，為保證精加工精度要求和表面粗糙度要求，印選較小的進給速度，一般在50mm/min100mm/min的范圍中選取，本零件精加工進給速度取50mm/min。刀具空行程的進給速度一般取G00速度，或在600mm/min1500mm/min的范圍中選取。（3）切削深度和切削寬度 采用高速鋼刀具粗加工時，切削深度一般選取刀具直徑的0.5倍0.8倍，本零件的粗加工中的切削深度取5mm。精加工時，為了保證工件表面質(zhì)量，一般在深度方向一次性切深。高速鋼刀具的切削寬度可取刀具直徑的0.75倍1倍，具體加工過程中的刀具選擇與確定見表2。2 基點的計算 圖3基點坐標標注A (-15 -25.98) B (-30 0 )C (-15 25.98 ) D (15 25.98)E (30 0 ) F (15 -25.98)G (0 -25.98) H (-22.5 12.99)I (22.5 12.99) M (-5.0 -43.3) N (-25.0 -25.98)六.編程加工 1建立工件坐標系銑床上編程坐標原點的位置是任意的，它是編程人員在編制程序時根據(jù)零件的特點來選定的，為了變成方便，一般要根據(jù)工件形狀和標注尺寸的基準以及計算最方便的原則來確定的工件上某一點為坐標原點，具體選擇注意如下幾點：(1) 編程坐標原點應選在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算， 減少計算錯誤。(2) 編程坐標原點應盡量選在精度較高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。(3) 對稱的零件，編程坐標原點應設在對稱中心上；不對稱的零件，編程坐標原點應設在外輪廓的某一角上。(4) Z軸方向的零點一般設在工件表面。本設計選擇10圓的圓心處為工件編程X、Y軸原點坐標，Z軸原點坐標在工件上表面。 2程序編制的原則工件坐標系原點的選擇原則:1)工件原點應該選擇在工件的設計基準上，以便于編程。2)工件原點盡量選擇在尺寸精度高、粗糙度值低的工件表面上。3)工件原點最好選擇在工件的對稱中心上。3數(shù)控加工程序編制(1)粗細外輪廓主程序 D01=8.5O051G90G94G21G40G54F100G91G28Z0.M03S600G90G00X-50.Y-50.Z30. M08G01Z-5.F100M98P101G01Z-10.F100M98P101G01Z-15.F100M98P101G01Z-20.F100M98P101m00G01Z-5.M98P102G01Z-10.M98P102G01Z-15.M98P102m00G01Z-5.M98P103G01Z-10.M98P103m00G01Z-5.M98P104G91G28Z0.M30四方圓弧子程序O0101G90G41G01X-30.D01Y20.G02X-20.Y30.R10.G01X20.G02X30.Y20.R10.G01Y-20.G02X20.Y-30.R10.G01X-20.G02X-30.Y-20.R10.G40G01X-50.Y-50.M99六方凸臺子程序O0102G90G41G01X-5.Y-43.3D01X-30.Y0.X-15.Y25.98X15.X30.Y0.X15.Y-25.98X-25.G40G01X-50.Y-50.M99圓凸臺子程序O0103G90G41G01X15.Y-25.98D01X0.G02X0.Y-25.98I0J25.98G01X-15.G40G01X-50.Y-50.M99三角凸臺子程序O0104G90G41G01X10.Y-43.3D01X-22.5Y12.99X22.5X-10.Y-43.3G40G01X-50.Y-50.M99(2)定位孔加工O0200G90G94G21G40G54F100G91G28Z0.M03S1500G90G00X0.Y0.G01Z-0.5F100Z5.G91G28Z0.M30鉆孔O0201G90G94G21G40G54F100G91G28Z0.M03S600G90G00X0.Y0.G85X0.Y0.Z-38.R5.G80G91G28Z0.M30精鉸孔O0202G90G94G21G40G54F100G91G28Z0.M03S300G90G00X0.Y0.G85X0.Y0.Z-38.R5.F100G80G91G28Z0.M30(3)精銑外輪廓主 D01=8O0502G90G94G21G40G54F100G91G28Z0.M03S1000G90G00X-50.Y-50.Z30. M08G01Z-20.F100M98P101m00G01Z-15.M98P102m00G01Z-10.M98P103m00G01Z-5.M98P104G91G28Z0.M30七.數(shù)控仿真加工一 粗銑外輪廓1四方圓弧2六方凸臺3圓弧凸臺4三角凸臺 二 定位孔加工 三 鉆孔圖略四 精鉸孔 五 精銑外輪廓 總結畢業(yè)設計是大學生在校學習過程中的一個重要環(huán)節(jié)。它體現(xiàn)了我們對在大學中所學知識的綜合應用，畢業(yè)設計說明書是畢業(yè)生提交的一份有一定學術價值的科技論文，是對我們學習成果的綜合性總結和檢閱，是在教師指導下所取得的科技成果的文字記錄，也是檢驗學生掌握知識的程度、分析問題和解決問題基本能力的一份綜合答卷，還是對學校人才培養(yǎng)效果的全面檢驗，是學校教育教學質(zhì)量評價的重要內(nèi)容。在編寫畢業(yè)設計的過程中，我翻閱了大量的相關資料，對兩年多來所學專業(yè)知識進行了全面系統(tǒng)的分析、整理、總結，這不僅使我們兩年多來所學的知識得到了鞏固和提高，使我們對數(shù)控技術的專業(yè)知識有了更寬廣更深入的了解，增加了對工件設計和數(shù)控加工的經(jīng)驗，更重要的是，在此過程中提高了我們自學和查閱資料的能力，鍛練了我們分析和解決問題的能力。本次畢業(yè)設計，在向指導老師請教及她的精心指導過程中，我深刻體會到老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論知識水平。在此期間，我學到的不僅是我們的專業(yè)知識，還從中學習了許多待人處事的道理、方法，通過對老師們社會閱歷的了解，對我們這些剛剛大學畢業(yè)的學生今后的生活和工作有了很大的幫助。在設計的過程中我們遇到的小困難也是層出不窮，在對這些困難的解決中，同學們共同分析、探討，無形中，不僅使我們之間的關系更加融洽，更培養(yǎng)了我們的團隊合作精神。通過此次畢業(yè)設計，我受益非淺。這對于我以后的工作和生活都有很大的幫助。編者 2010年3月參考文獻1. 余英良.數(shù)控加工編程及操作.北京：高等教育出版社，2005.12. 胡建生.AutoCAD繪圖實訓教程.北京：機械工業(yè)出版社，2007.63. 趙長明.數(shù)控加工工藝及設備.北京：高等教育出版社，2003.54. 周崢.工程材料與熱處理.濟南：山東大學出版社，2004.85. 余英良.數(shù)控銑削加工實訓及案例解析.北京：化學工業(yè)出版社，2007.96. 沈建峰.數(shù)控銑床/加工中心編程與操作實訓.北京：國防工業(yè)出版社，2008.37. 葉南海.UG NX 5.0模具設計基礎與應用提高.北京：國防工業(yè)出版社，2008.1致謝本文是在我在李莉芳教師的精心指導和大力支持下完成的，這篇設計的每個細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開您的細心指導，而您嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風和寬容的教學態(tài)度都深深地感染和激勵著我。并在此同時您還在思想上、學習上給予了我無微不至的關懷，在此謹向李老師致以誠摯的謝意。我也要感謝我的母校青島濱海學院，是她提供了良好的學習環(huán)境和生活環(huán)境，讓我的大學生活更加充實、更加豐富，為我的人生譜寫了一段精彩的樂章。在這里我的各方面素質(zhì)都得到了進一步的提高?；叵胛以谇鄭u濱海學院的兩年多的時間里，感謝各位老師對我的栽培，他們不僅在學習方面給了我很大的幫助。而且，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思維方式給予我無盡的啟迪，這些都將使我終生受益。同時對于我的父母，是他們給予我走入知識生活的機會，并在我這些年的生活和學習期間，他們在各個方面都無私給予我支持和幫助，所以，在此我要向他們表示我最真誠的感謝和祝愿。借此機會對他們表示深深的感謝，并祝福他們在以后的人生旅途中永遠幸福快樂。我在這里生活和學習了兩年多的時間，我們同學、朋友們無論是在學習還是在生活及其它各個方面都給了我很多的幫助和支持。在畢業(yè)設計的編寫過程當中，我認真地聽取他們的意見，使畢業(yè)設計說明書表述更加清晰，內(nèi)容更加完善。同時，我還參閱了大量的相關書籍、資料等，在此一并表示感謝。 編者 2010年3月附錄：畢業(yè)設計零件圖4. 工件表面去毛倒棱5. 加工表面粗糙度側平面及孔Ra1.6um. 地平面為Ra3.2um6. 材料45鋼- 19 -