毕业论文-典型壳体的模具数控加工（全套图纸）.doc

江苏食品职业技术学院毕业设计（论文） 学 号0401041127 分 类 号 毕业设计（论文）全套CAD图纸，联系153893706题 目 典型壳体的模具数控加工 院(系)名 称专 业 名 称学 生 姓 名指 导 教 师典型壳体的模具数控加工摘要：数控应用技术的飞速发展对国民生产及生活起着越来越重要的作用。本论文详细的介绍了壳体数控加工的全过程。从怎样确定零件的选材；工艺路线的制定；数控机床刀具的选择，测量工具的使用及切削参数的确定；工装的设计；数控编程、加工等。内容涉及较广，各章节紧密相连。这次毕业设计查阅了大量的资料与文献，咨询相关的专业人员，并结合本人所学知识加上实际的工作完成毕业论文。使自己对数控技术及应用有了更深的了解。关键词： 工艺路线， 数控加工， 数控编程， 刀具、参数Abstract： NC application technology for the rapid development of national production and life have been playing an increasingly important role. This paper described in detail the shell of the entire CNC machining process. How to identify parts from the selection; Process development; NC Machine Tool choice, Measurement tools and the use of cutting parameters determined; Equipment design; NC programming, and processing. Covering a wider, the chapters are closely linked.The graduation design inspection of a large amount of information and literature, consultation with the relevant professionals, and combine my knowledge of the actual work is completed dissertation. NC right to make their own technology and application gained a deeper understanding.Keywords : Process, NC, NC programming, tool, parameters 目 录绪论1 零件的确定方案. 1 1.1 零件的选择分析 1 1.2 毛坯铸成确定 1 1.3 零件的尺寸及公差 2 1.4 工时定额计算与零件的生产纲领 2 2 数控加工工艺部分 3 2.1 对零件图进行数控加工工艺性分析 3 2.2 加工方法的选择(确定) 4 2.3 加工方案确定 4 2.4 加工顺序确定 4 3 数控机床(刀具、参数)系统部分选用 5 3.1 机床选择 5 3.2 精度检验及方法 5 3.3 加工中心刀具介绍 6 3.4 数控加工切削用量选择(参数确定) 7 4 机床夹具部分设计 9 4.1 夹具的制定要求及原则 9 4.2 夹具制作 9 4.3 夹具尺寸、公差 10 4.4 夹具制作特点 10 5 数控加工11 5.1 系统介绍 11 5.2 程序指令介绍 11 5.3 程序的编写加工 12 6 结论与展望 15 致谢 参考文献附录 装 订 线 前言数控技术的国内外发展现状： 随着市场经济的不断发展和完善,数控技术起着越来越重要的作用,它已经成为发展新兴高新技术和尖端工业最核心的技术和最基本的装备。数控加工制造业不断发展壮大,并考虑到普通加工已不适应社会化生产及复杂产品加工的需求,促使我所在的企业良性改革,积极利用数控技术参与国际竞争,就是在这种情况下编写的,相信对其相关人员及自己理论应用到实践工作中有很大的帮助。 当前,机械制造业发展的一个明显趋势是越来越广泛地应用数控技术。普通机械逐渐被高效高精度的数控机械所代替,数控机床则是数控机械的典型代表。 1952年,计算机技术应用到了机床上,美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床发生了质的变化。20世纪80年代以后,随着计算机技术的飞速发展,数控技术得到了迅速发展,数控系统的性能和品质有了极大的提高,此时的CNC机床称为现代数控机床。它与50年代的数控机床在加工速度与加工精度方面已经有很大的悬殊差别。 机床工具协会受国家机械局委托制定的十五规划中指出,到2006年我国数控机床年产品将达到28000-32000台,十五期间,数控机床年产值增长率将等于或高于18%,数控机床不但品种将发展到2000种,且其中先进适用的中高档数控机床品种将从目前的20%提高到50%,在国外数控系统与伺服制造技术突飞猛进的背景下,通过大量技术引进,我国数控机床在品种,数量和质量方面都得到全面而迅速发展。(1)奠定数控发展的基础,基本掌握现代数控技术。(2)初步形成了数控产业化基地。(3)建立了一支数控研究开发,管理人才的基本队伍。但是要看到大都处于单机运行状态,在国外从高端数控技术的研发,尤其在产业化方面现代技术水平与我国现在需求还有很大差别。与国外相比,不仅技术水平差,在一些高精尖的数控装备技术水平差别呈扩大趋势。a。技术水平与国外先进水平落后10-15年,尤其在高新技术方面。b。产业化水平市场占有率低,品种覆盖率小,商品化程度不足,国产数控系统尚未建立自己的品牌,信心不够。c。可持续发展能力上,数控技术应用领域扩展程度不强,相关标准规范的研究制造滞后,数控化率低。在国外,尤其是日本,1994年数控机床已经为20。8%,而我国则为1。88%,现在企业设备80%以80年代的设备为主。 国外的数控技术向着智能化,开放式,网络化方向发展。开放式系统不断研究开发,如美国的NGC(The Next Generation Work-Station Machine Control),欧共体的OSACA。日本的OSEC(Open Systen Environment for Controller)。网络化出现了新亮点,它是对信息集成的需求,如在EMO2001展,日本山崎马扎克(Mazak)公司的Cyberpoduction Center(智能生产控制中心),德国西门子公司展出的Open Man Ufacturing Environment(开放制环境),可以看出向网络化发展的趋势。在加工精度方面,加工精度已经由10um提高到5um,精加工从3um-5um到了11.5um,进入到纳米(0.01um)。在可靠性,MTBF值已经6000h以上,伺服系统MTBF值30000以上,表现出较强的可靠性。美国的CINCINNATI公司Hypeimach机床进给速度60m/min,快进100m/min,主轴转速60000r/min,加工一内壁飞机零件只需30min,在高速铣床上3h,在普通铣床上则需要8h。为实现高速,高精加工,与之型配功能部件,如电动机主轴,直线电机得到迅速发展,应用领域进一步扩大。本课题研究的目的：用数控技术来加工壳体(箱体)等,目的很明确,就是为了提高它的生产效率,改进它的加工工艺,加工质量,从而减少劳动强度,简化编程,缩短了时间。,使生产的质量大大提高,从而有利于我所在的企业有更多的时间生产出更多的高优高质产品,有利于参与市场的竞争。加工工艺的确定,是对一个工件加工的顺序安排,加工精度要求,及怎样去加工的一个较详细的说明,(所在单位)工艺卡比较粗落,像这种新进的壳体更甚于没有工艺卡,老师傅全凭自己多年的经验,编程加工,没有专业编程人员来编制,难免出现错误,所以数控加工急需要进行加工工艺的改进。一个产品质量的好坏,直接关系着企业的生存和发展,直接影响着企业的荣誉和形象,各企业都要以质取胜。在我的调查中,因为质量问题而使产品不合格或报废,造成的损失占大多数。因此研究壳体的数控加工关键是要改进加工的质量,要我们的企业重视质量的价值意义,使企业以制取胜,在市场竞争及国际对外贸易中占有优势。企业是市场的主体,都是以盈利为生产经营目的的。因此生产效率的高低就决定了一个企业生产经营利润的高低。生产效率的提高,就是以最少的时间,生产出最多的适合市场需要的产品和劳务,就会提高了企业的经济效益,所以此目的也在于提高产品的生产效率。也在于通过数控加工研究来提高自己的工作技能。数控加工研究的意义(经济与社会效益)在市场经济全球化的驱动下,各国经济政治文化紧紧连接在一起。数控应用技术就显得更为重要。我选择的壳体进行数控加工,主要看到了它的经济效益,显而易见,壳体箱体等通用性强,大到用于生物,国防装备,小到汽车,家用电器等(很肯定的说,在最近一个世纪是不会被更通用且效益好的东西所替代)。壳体箱体对社会的文明起着推动的作用。大型壳体箱体应用于航天航空,中小型也被用于汽车轴承,变速箱等,社会效益看来也相当可观。装备工业技术水平和现代化程度决定整个国民经济水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴技术和尖端工业(信息技术及产业,国防工业等)最基本装备。当今世界各国都广泛采用数控技术,以提高技能水平,提高对动态多变市场适应能力和竞争力。数控技术不断发展和应用领域扩大,对国计民生一些重要行业(IT,汽车,轻工和医疗)发展起着越赖越重要的作用。(社会效益)随着经济不断发展,国家,区域间交流与合作,社会分工越发紧密。经济全球化,市场国际化已经呈现明显趋势。随着我过加入WTO后,我国的商品跃进国际市场,国外技术先进,质量优良的商品也打入我国市场,怎样利用充分的大量人力资源,地域优势来发展民族经济?这就要求需要先进的数控应用技术来发展装配制造业,来实现降低生产成本,以最小的资源消耗,生产出做多的适合市场需要的产品和劳务,这就提高了经济效益。对于壳体的数控加工的研究,可以使我们的企业乃至社会重视数控技术的重要性,它与普通机床相比：加工精度高,具有稳定的加工质量;可进行多坐标联动加工形状复杂的产品;本身精度高生产率高(比普通机床高3-5倍);自动化程度高,可减轻劳动强度;对人的要求高。了解了数控的优越性,对数控技术及数控机床的推广具有重要的作用,数控机床及技术得到推广,可以刺激拉动装备制造业发展,就将大大推动我国工业化的进程和社会的发展。世界各工业发达国家将数控技术及装备列为国家战略物资,不仅采取重大措施开发自己的数控技术及产业,且在高精尖对我国实行封锁,限制(可见数控对一个国家一个社会的重要性)。我们推广数控技术,就可以打破僵局,有利于参与国际市场的竞争。大体上本文共分为：零件的选材及材料尺寸分析;工艺路线的选择及加工路线的确定;机床的选择及刀具材料,切削参数的选用,量具的选用及使用方法;工装夹具的设计;指令的介绍及程序的编制等内容。既有共性有突出个性,涉及结构强度,机械创新等。以数控原理为基础,尝试一些加工装夹方法,工艺联系生产实际。使其前后贯穿,彼此呼应,加之图形分析解说,通俗易懂。限于能力和水平,加上数控技术日新月异的发展,难免存在缺点和错误,恳请读者不吝赐教,提出宝贵意见。方案论证本品为铸铁,出口意大利,从毛胚开始进入我们车间。综合考虑,先是在数控车床上粗车直径为130,82的端面,再用三卡盘牢固,粗车厚度直径154的端面,再粗车内径154的大圆,然后精车,要求在0-0.05mm。用划线的方法把大圆(直径154)端面均匀分布的八个点划出,用8.5mm钻头把除157.5度位置处钻出,157,5处用8mm打一个孔,作为定位塞用,其余用M10丝锥攻M10的螺纹。然后放到磨床上磨底面(来保证两端面的平行度)。最关键的就是我所研究的加工中心上了,先铣面,再镗孔,铣槽最后点孔。在放到钻床上钻在加工中心上点的已经定好位的孔。整个工艺大概就是这样,分配布局合理。因主要的部分在加工中心上完成,数控车,钻床,磨床上的工序可以说是为加工中心服务的。考虑到工装等问题,所以必须先在数控车上把孔直径154(上下公差0-0.05mm)的孔精加工好,因为加工中心上夹具是以一面两孔定位,中心孔是用直径为154(上下公差为-0.05-0mm)的卡盘固定在基准面上,所以先把154的孔精加工好是无可厚非的。另一定位孔是以157.5度的孔为准,在基准面上157.5处打一8mm的孔,作为定位塞用,这样两孔就固定好了。这些都是为在加工中心上加工出的壳体精度高,误差小而周全考虑的。为什么只在加工中心上点孔而不去攻丝却又返回到钻床上攻螺纹呢?首先,如果各面还是用划线的方法找出各分布的均匀点,会比较麻烦,加工中心找点比较快,更重要的是找的点精确;其次,钻床上根据加工中心上已经点的孔(钻床根据点的孔来钻攻丝)。在加工中心上也是遵循先铣面,然后镗(扩)孔,再接着点,钻绞等的一般原则,所以整条工艺,工序看起来相当合理紧凑。壳体原料为铸铁，其外型较简单，无须设计复杂的工装，且大都在加工中心上完成，既省时又省力，产品成本较低，利润大具有研究的意义与价值。综合看，研究壳体的数控加工生产上是可行的。文献综述前言部分第三段引述“数控机床”前言，概括了近半个世纪数控技术从诞生到逐渐发展的过程。具有很强的概括性。四五两段描述了我国数控技术发展的现状及未来趋势，国外数控应用制造技术发展的现状，并将我国与之对比，找出差距，引用周延佑，机床技术发展新动向。像其中说到的美国的NGC日本的OSEC，德国的开放环境，还有加工精度由10um提高到5um等，这些引自杨学桐、李东茹等“世纪失控机床技术发展战略研究MJ.北京”，杨等都为国家院士，且是国家机械工业局监制，所以这样确凿的数据，具有较强的权威性。在课题研究意义第二节，引用中国国家机床工具协会行业发展部（世界制造技术与装备市场）用科学的发展观叙述了装备工业对国民经济重要性及数控技术对装备工业发展的作用。大胆提出具有科学性的论点。在引用文献机械制造基础中，详细的叙述了铸铁的分类、常用牌号及选用等，在2.1中引用到了，其专业术语强，对于毛坯铸造热处理方面，科学的介绍了几种方法。概括性的讲了刀具材料必备的性能，成都成量集团公司数控刀具厂推荐，它是经过权威鉴定，多次实践得出来的。在参看加工中心操作工（高级工）中，在第三章.数控加工工艺部分，确定了对零件图分析的方法，科学性的分析了加工方法的选择。概括性叙述了加工顺序的确定，我根据这些详细对壳体进行了分析。夹具设计部分参看王秀伦主编的“机床夹具设计”。MH-500卧式加工中心是我选用的机床，在数控机床介绍参照了这一部分，他系统、科学的介绍机床的选择等。对于4.2精度、量具选择及使用方法引用了数控中级工认证强化实训，它由高级技师王荣兴主编，具有较高的权威性。数控编程与操作这本书中，编程部分指令介绍、编制部分引用，概括的介绍了准备功能G指令，辅助功能M指令等，使编程紧密相连，既科学又专业。在研究、编制加工，设计中还参看了一系列书籍、资料，在这里就不一一细说了。那么这样才能运用数控技术加工出优质的壳体呢，下文将会为您详细讲解。绪 论随着市场经济的不断发展和完善,数控技术起着越来越重要的作用,它已经成为发展新兴高新技术和尖端工业最核心的技术和最基本的装备。数控加工制造业不断发展壮大,并考虑到普通加工已不适应社会化生产及复杂产品加工的需求,促使我国机械制造企业良性改革。 当前,机械制造业发展的一个明显趋势是越来越广泛地应用数控技术。普通机械逐渐被高效高精度的数控机械所代替,数控机床则是数控机械的典型代表。在市场经济全球化的驱动下,各国经济政治文化紧紧连接在一起。数控应用技术就显得更为重要。我选择的壳体进行数控加工,主要看到了它的经济效益,显而易见,壳体箱体等通用性强,大到用于生物,国防装备,小到汽车,家用电器等(很肯定的说,在最近一个世纪是不会被更通用且效益好的东西所替代)。壳体箱体对社会的文明起着推动的作用。大型壳体箱体应用于航天航空,中小型也被用于汽车轴承,变速箱等,社会效益看来也相当可观，因此我们要懂的怎样更好，更快的来加工出优质的壳体。 1 零件的确定方案1.1 零件的选择、分析 零件材料的合理是要满足零件性能要求下最大限度发挥材料潜力，再考虑到提高材料强度的使用水平。同时也要减少材料的消耗和降低加工成本，周全它的工艺性、经济性。零件使用性能是机械零件，它包括力学性能和物理化学性能等。而对于构件工具来说，主要考虑力学性能。材料的工艺性能指材料适应某种加工能力。它包括材料的铸造性能，焊接性能，切削加工性能，热处理工艺性能等。材料的经济性涉及到材料的成本高低，材料供应是否充足，加工工艺过程是否复杂，成品率高低以及同产品中使用材料的品种规格等。综其上述，我所选择的为铸铁，铸铁是Wc2.11的铸造铁、碳、硅合金，它的成分范围一般是：Wc=2.5%4.0%，Wsi=1.0%2.5%，Wmn=0.5%1.4%，Wp0.3%，Ws0.15%。它与碳素钢相比，铸铁含c、si量较高，含杂质元素s、p较多。成分不同导致铸铁力学性能（特别是抗拉强度及塑性韧性）较钢低，铸铁具有优良的铸造性，减振性，耐磨性，较小的缺口敏感性。它的硬度在160230HBC范围内，切削加工性较好，我选择的铸铁硬度适中，不易形成长切削而造成工具的发热或磨损，且生产工艺和设备简单，成本低廉，在工业生产中得到普遍应用。铸铁又分为白口铸铁和灰口铸铁，白口铸铁硬度较高，脆性大，难以切削加工，所以选用灰铸铁，灰铸铁的一系列性能优点被广泛的用来制作各种受压力作用和要求消震的机床与机架、结构复杂的壳体与箱体。承受摩擦的缸体与导轨等，而我研究数控加工的正是较复杂的壳体。铸铁牌号由“HT”最小抗拉强度值为200Mpa。根据铸铁受力处主要壁厚（平均壁厚），我选择了HT200（牌号）力学性能大于200，HBS157236，性质适用于承受较大载荷和要求一定的气密性或耐腐蚀性等较重要铸件，如汽缸，齿轮，活塞，刹车轮，轴承等，而我做的外贸壳体就是应用于轴承上，所以选材较合理。零件要进行热处理，它主要用于消除铸件内应力和白口组织来稳定尺寸，提高表面硬度和耐磨性。其方法有1.去应力退火2.消除白口组织，高温退火3.表面淬火。我用的是去应力退火。以上看来，我选择的铸铁它既价廉、货源充足，又能满足工艺性、使用性要求，所以它适合用于书空加工的研究。1.2 毛坯铸成确定铸造是现代机械制造业中毛坯成形的主要方法之一，它是指将熔化后的金属液浇入铸形中，待凝固，冷却后获得具有一定形状和性能铸件的成型方法。它对铸件形状和尺寸适应性强，对材料适应性强。成本低，机床中60%-80%，汽车中50%-60%采用铸件。铸造氛围砂型铸造和特种铸造，我采用的是砂型铸造，因为它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉，材料来源广泛，且目前我国采用砂型铸造的约占铸件产量的80%。先是进行熔炼、浇注、造型、选芯，再是熔炼浇注，其次合型铸件检查，最后是落沙、清理、检验。毛坯铸成确定后，它的总长约为238mm，宽192mm，高154mm。因为经过翻砂等，粗糙度要求较低，表面粗糙度为1.6。1.3 零件的尺寸及公差零件的尺寸句是要求加工的尺寸，它的要求一般较高，且我选择研究的又是外贸壳体，国外对尺寸及公差要求的更为严谨。零件的要求加工全唱为232+-0.1mm，宽为192（任意公差），高为1470-0.2mm，可见，对于它的全长及总高要求高，而宽为不需要加工部分，在毛坯铸造时已经过翻砂等措施，工艺已保证了它为192这个尺寸。1.4 工时定额计算与零件生产纲领工时定额的计算，是在一定的技术组织下指定出来的，是相关设备和工人完成单件产品或某项工作所需要的时间，不同生产类型的零件工时也不同。它的估算，有利于生产的明确性。通过估算可以知道生产所应获得的经济效益。设Tp为共需要的时间，Ta为所做的时间，Tb为辅助时间，Ts为布置工作地时间，Tr为休息和生理需要时间。（所研究的壳体主要是数控加工，工序集中在卧式加工中心上进行，在别的上的工序不考虑）所做时间为30分钟，装卸、调正时间为10分钟，布置工作时间为3，休息时间为7分钟，Tp=Ta+Tb+Ts+Tr=30+10+3+7=50分钟，在加工中心上做一个约为50分钟，因为是外贸来图，并非是一个较长期的做下去（定量），所以不能按年生产零件纲领进行计算。一天8个小时，除去上下班工作准备，一天大概可以做9个，一个月按26天工作进行计算的话一个月可做234个。2 数控加工工艺部分所谓数控工艺实际上是指在数控机床上加工零件的一种工艺方法。它是数控加工程序编制的依据，数控机床上的数控零件加工程序都有相应的数控工艺与此对应。数控工艺特点有：1.工序数目少，工序内容多。2.工序与工步的内容特别详细。工艺路线的拟定是指拟定零件加工所经过的有关部门和工序先后顺序，它是工艺规程制定过程中关键阶段，是工艺规程制定的总体设计。本品并不是在加工中心上统一完成的，由零件装配图可看出，必须要以一个孔为定位装夹的基准。所以先在数控车上把直径154+0.050的孔车出来。用三爪卡盘夹住底面，先粗车2mm，再进行精车30丝，保证在5丝内。考虑到以后在加工中心上的工装（154的孔卡在圆盘里面，八个M10的螺纹孔卡在里面不好进行加工）且根据一面两孔原则，再在钻床上用画线的方法划出八个孔的位置，157.5处用7.9的钻头和直径8的绞刀做一直径为8的定位孔，其余7个用8.5的钻头打孔，然后在进行M10的螺纹攻丝。把它再放到磨床上磨两个面（高）以次保证平行度，再放到加工中心上来先铣直径83孔的那个面(用组合刀片式面铣刀 7片)3mm,再铣131的面3+_0.1,粗镗直径100的孔,(没做时是97)镗2.6mm,粗镗80孔由77镗2.7mm,再用齿片刀在14.2处开2.65深的槽,然后精镗80的孔(镗30丝的余量),再镗100(40丝的余量),用试切法做,最后用直径4的钻头点G56面上的孔,再是G55面上的,最后为G54上的,最后在把点好的孔放到钻床上钻孔,攻丝。为拧上螺栓准备,最后就是倒角,去毛刺等。下面就具体来说说加工工艺吧。2.1 对照零件图进行数控加工工艺性分析在选择和决定数控加工内容时,我们就必定对零件图进行工艺性分析.根据所掌握的数控加工基本特点及所用数控机床的功能和实际工作经验,力求把这一前期准备工作做得更仔细,更扎实一些,以便为下面要进行的工作铺平道路,减少失误和返工。我从数控加工的方便性和可能性两个角度进行了一些必要的分析。审查与分析了零件图样中的尺寸标准方法,分析尺寸标注是否适应数控加工特点,对数控加工来说,最好以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。参看零件图,本壳体多以中心孔为一基准与编程原点设置的,一致性带来很大的方便,减少了因局部分散标注而带来的积累误差。分析了定位基准的可靠性.数控加工工艺特点强调定位加工.尤其像我加工的壳体需要进行多面加工,这样以同一基准定位十分重要,否则很难保证多次定位安装加工后多面上的轮廓位置尺寸的协调。所以如零件本身有适合的孔最好就用它作为定位基准孔,我加工的壳体就是以直径154为定位基准孔的,就保证了它的尺寸协调。分析了零件所要求的加工精度。根据选择的数控机床,对照图上的加工精度、尺寸公差等，可以保证能够达到它的精度、尺寸要求。2.2 加工方法的选择（确定）尽管零件的结构形状多种多样，但它们都是由外圆、内孔，成型面等表面组成的。零件的加工实际是对各种不同表面的加工。加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求。同一级精度及表面粗糙度加工方法有许多，而我在实际选择这个壳体时结合形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。对于IT7级精度，它在一般机械制造中应用较为普遍，如连轴器、凸轮等孔径，机床卡盘座孔，7.8级齿轮基准孔等。我所用数控加工的精度为IT7级。对于IT7级精度孔可采用镗孔、铰削，磨孔等加工方法均可达到精度要求。我这个是壳体上的孔，要用镗孔或铰削，不易采用磨孔。一般小尺寸的壳体选铰孔，我的壳体孔径都较大。根据图纸精度要求分为粗镗，刀片形精镗。孔是配合公差且这个壳体又为放轴承所用，所以分析它对于要铣的面，均为孔径面，用组合刀片面铣刀，从零件图看，对面的精度要求不高，保证它的总长（20丝内就可以），表面粗糙度要求不高，在这就不细说了。加工方法选择，我也考虑生产率、经济效益要求，以及我选用的生产设备等一些实际情况。2.3加工方案的确定一般零件上比较精确的表面、孔径，都要通过粗加工、半精加工，精加工。这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方案是不够的，还好确定从毛坯到最终成型的加工方案。我就是综合毛坯的质量到成型这一路线来粗精加工的，它是外贸来图，采用的是金属模铸件，要求不得有铸造缺陷，所以在毛坯铸造时要求比较严格，进行翻砂，热处理。毛坯做工细致，粗糙度低，考虑效率等问题，粗半、精加工（粗加工主要切削各表面大部分余量，使毛坯形状和尺寸接近成品。半精加工完成次要表面加工，为主要表面精加工做准备）如在进行镗110孔和80孔时都是先用一把粗镗刀，在用一把精镗刀（精加工保证达到图样要求）精镗。确定加工方案时，先根据主要表面精度和粗糙度要求，确定为达到这些要求所要的精加工方法，再确定半精加工粗加工方法。我在精镗时，先用粗镗刀镗，再用精镗刀，精镗余量为30丝左右，对于要铣的两个面，采用试切法，精度与表面粗糙度要求不高，进给速度放大一点，表面就会光滑点。2.4 加工顺序的确定 本零件是铸件，铸造完后为消除毛坯制造和机械加工过程中产生的残余应力而要进行时效处理（热处理）即可行。再根据基面先行、先粗后精，先住后次等原则，由零件图得先进行铣面，再粗镗100的孔，换刀粗镗80的孔，考虑到回转工作台及坐标系输入顺序，用齿刀开槽，然后换精镗刀镗80的孔，换刀100的孔，最后再各面点孔（孔攻丝放在钻床上做更快，只是给它定好位）。最后进行辅助工序安排，去毛刺、到棱、清洗、去磁，检验等。3 数控机床（刀具、参数）系统部分选用3.1 机床选择根据自己的专业和研究壳体的数控加工，我选择了卧式加工中心（可换工作台）。他的主轴是水平放置的，一般有3-5个坐标轴控制，且配备了一个旋转坐标轴（回转工作台，可进行90、180、270、0旋转）。卧式加工中心适宜加工箱体类零件，一次装夹可对工作的多个面进行铣削、钻削、镗削，攻螺纹等工序加工，特别适合孔与定位表面或孔与孔之间相对位置精度要求较高零件加工，容易保证其加工精度。我做的壳体正适合于这样的数控机床加工。这台机床刀库为40把刀，结构比立式复杂，占地面积大，柔性强，成本也高。这台加工中心结构主要组成部分：1.主传动系统及主轴部件-使刀具（或工件）产生主切削运动。2.进给传动系统-使工件（或刀具）产生进给运动并实现定位。3.基础件-床身、主柱、滑座和工作台等。4.其他辅助装置-液压气动、润滑、切削液等系统及装置。5.自动换刀系统-单环长链条式（可在一次装夹工件后，自动连续完成铣、钻、镗、攻丝等加工）像我壳体这样，实现了工序高度集中，大大提高了加工效率，缩短了生产周期，同时也有利于保证工件各表面间位置精度。3.2 精度检验及方法（机床检验与工件检验）几何精度检验，有称静态检测，是综合反映机床关键零件经组装后的综合几何形状误差。它必须地基完全稳定，地脚螺栓处于压紧状态下进行。常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、直平角尺、平行光管，千分表，测微仪及高精度主轴芯棒等。对于加工中心要求检验X、Y、Z坐标轴相互垂直度，（X和Y轴Z轴允许误差mm0.015/300）；工作台面平行度（允许误差mm0.015/300）；回转工作台精度（允许误差mm,10）；主轴轴向及孔径跳动（0.015 0.01）；X 、Z轴移动工作台面平行度（0.02/500）；工作台表面直线度（0.015/500）等，我所用的机床已经检验合格，适用性良好。定位精度检测,是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。根据实测数值可判断零件加工后能达到的精度，我做的机床定位精度优良。切削精度检测，在加工条件下，对机床几何精度和定位精度进行综合考核。我所加工的壳体是铣面、镗孔等，只对它们进行精度说明。试件上的孔先粗镗一次，然后按单边余量小于0.2mm进行一次精镗，圆度允许误差/mm0.01镗孔距精度X、Y轴0.02mm，孔径偏差0.01mm，端铣刀铣平面度0.01mm，阶梯差0.01mm，检验它们合格，可以进行正常的加工。测量器具种类有：基准量具，如直角尺；极限量规；检验夹具；通用测量器具，如游标卡尺、机械量仪、内（外）径千分尺、光学量仪、压力表式气动量仪等。我需要用到内径百分表，它用于校正工件安装位置，检测零件形状和位置精度，它经一次整调后可测量多个基本尺寸相同的孔而不需调整，如镗直径80的孔看是不是均匀，要上下，再左右的测不需再一次调整直接测（适合测IT7、IT8级精度的孔）。我要测量孔径尺寸，选择游标卡尺，内径百分表，游标卡尺可测量内径、外径和深度。主尺按1mm为格距，刻有尺寸刻度。卡脚要与测量面垂直，读数时，眼睛与卡尺平齐。内径百分表对零位后，不得松动夹紧手柄，以防零位变化，测量时一手握住上端手柄，另一手压住下端活动测量头，倾斜一个角度把测量头放入被测孔内，上下（左右）摆动表架，找出“拐点”，为测孔圆度，可在同一径向平面内不同位置上测几次。内径百分表规为6-10mm，10-18，18-35，35-50，50-100，50-160，160-250，250-400（mm），我根据零件尺寸选用50-160（mm）的。3.3 加工中心（加工刀具介绍）金属切削过程中，刀具切削部分一直工作在较大的切削力、高的切削温度和急剧的摩擦。所以我在选择刀具时考虑了刀具的具备条件：1.较高的硬度，常温下刀具硬度在60HRC以上，高速钢为62-65HRC，硬质合金89-95HRC。2.足够的强度和韧性（刚度），加工中心采用的刀具应能承受高速切削和强力切削所必要的高刚强度。3.高耐用度：加工中心可长时间连续自动加工，若刀具不耐用使磨损加快，轻则影响工件的表面质量与加工精度，增加换刀引起的调刀与对刀次数，降低效率，重则因刀具破损会发生严重的机床乃至人身事故。4.刀具精度，我做的壳体精度高，对刀具形状和尺寸精度要求也要高。加工中心常用刀具材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢是以钨、铬、钒钼为主要合金元素，热处理后硬度可达62-67HRC，在550-600度时仍可保持常温下的硬度和耐磨性，有较高抗弯强度和冲击韧性。工艺性好，切削性能可满足一般工程材料常规加工。常用牌号有W18Cr4V（属钨系，综合机械性能和可磨性好）和W6Mo5Cr4V2（属钼系，在此基础上提高碳含量，硬度达68-70HRC，如W6Mo5Cr4V2A18）。硬质合金，是用难溶的金属碳化物（WC，TiC）粉末作基体，以金属Co为粘结剂，经高压压制后烧结而成的，具有高的耐磨性和耐热性，能耐850-1000度的高温。硬度达74-82HRC，允许切削的速度达100-300m/min。WC-Co（K类）硬质合金，适用于加工铸件，有色金属及其合金.WC-TIC-Co(P类),适用于高速切削钢材.(粗加工选用牌号为YT5(P30),半精加工YT14(P20)、YT15（P10），精加工YT30)硬度耐磨性高，抗拉强度冲击韧性低。WC-Ti-TaC(NbC)-Co（M类）可加工上面两种。抗氧化能力强。说明：Y-硬质合金；G钴，其后数字表示含钴量；X细晶粒合金；T-TiC；W-通用合金（括号内Kxx、Pxx为ISO标准规定硬质合金牌号）。我所选用的材料为铸铁，采用WC-Co硬质合金，在粗加工是选用YG8（K30），半精加工选用YG6（K20），精加工时用YG6X（K10）YG3（K01）的刀具。加工中心工艺能力强大，刀具种类也繁多。按结构形式可分为整体式和镶齿式，整体式刀具和刀体是一个整体，刀具磨损后需要重新刃磨，而镶齿式刀刃采用硬质合金刀片，并通过一定方式固定在刀体上，磨损后只需换刀片即可，不仅节省材料且避免繁琐的磨刀工作，提高加工效率。按工艺性能分为铣削、镗削、钻削几类。由于刀具繁多，在这里只介绍我所加工壳体所用到的刀具即可。端铣刀，又称平面铣刀，我用它铣大面积平面（直径82孔，113孔的面）。锯片，铣80孔14.2mm深处（深为2.65）的一个小沟槽。中心钻用来加工小尺寸浅孔，确定位置，为以后钻孔、攻丝准备。镗削类刀具，分粗、半精及精镗，精镗加工精度达IT6-IT7级，加工表面粗糙度Ra为0.8-6.3um。能够修正上道工序所造成的孔轴线歪曲、偏斜等，它特别适用于像我这样的大孔加工。粗镗时用到单刃刀片（单刃镗刀实际是一把车刀，结构简单，制造简单，使用较多）。精镗时，我用微调镗刀，有尺寸调整装置。为便于精确的调整尺寸所以用它。（采用模块式结构，通过高精度调整装置调整镗刀径向尺寸；还用平衡块调整共动平衡减少振动），另外还有圆柱铣刀、立铣刀、麻花钻，绞刀等，这里不一一介绍了。我还根据加工内容、工件材料、与夹具关系等方面决定刀具种类及式样（刀具材质、形状、尺寸）。将刀具装在刀柄后，我分别在对刀仪上测出刀具半径值及刀长值（刀具前端到刀柄校准的距离），为刀具补偿和自动换刀作准备。加工中心刀具由刀柄、刀体、刀片和相关附件构成，根据不同选择刀柄。3.4 数控加工切削用量选择（参数确定） 切削用量选择是一个非常复杂的问题，但可以根据相关资料推荐经验数据，初选一个范围，而后再在实践中试切，最后来确定合理的切削用量。由于问题复杂，加上本人经验不足，所以只对加工用到的刀具进行分析。铣削用量选择顺序为：切削深度、进给量，最后决定铣削速度。对于我选用的端面铣刀，设切削深度为ae,当加工余量小于6mm，一次进给就可铣削全部加工余量。由零件图得只需切削4mm且无精加工，一次可完成。每齿进给两为af，端铣刀加工是碳钢，它的每齿进给量为/mm.s-1为0.1-0.3，合金钢0.075-0.2，工具钢0.07-0.25，可锻铸铁0.1-0.4，我加工是铸铁为0.2-0.5。确定了af值后，可用式vf=af zn（mm/s）来换算为进给速度.确定了af、ap和选取了耐用度后，选择铣削速度。如刀具材料是高速钢，例如被加工金属材料性质HB140 （碳钢铣削速度r/m.s-1(m.min-1)0.417-0.7（25-42）合金钢0.35-0.6（21-36），灰铸铁0.4-0.6可锻铸铁0.7-0.83（42-50）。我选用刀具是硬质合金，加工材料性质HB=150-225（参看资料表，符合这一）的铸铁，所以它的铣削速度为1.00-2.0（60-120）切削用量项目Kr=90。,75。面铣刀 粗铣 精铣密齿面铣刀玉米铣刀铣平面整体合金立铣刀直径3mm 7-8mm铸铁v/m.min-150-9060-12075-14050-130v=30-40fz=0.02v=40-60fz=0.04-0.08Fz/mm.齿-10.2-0.350.12-0.30.03-0.06hm0.08-0.2表3-1硬质合金内孔钻削、扩削、镗削加工切削用量 材料 切削用量普通碳钢低合金钢高强度合金钢铸刚铸铁铝镁合金切削速度/m.min-1150-200140-20080-15080-130100-160200-300进给量/mm.r-10.05-0.250.05-0.350.07-0.250.12-0.40.1-0.30.15-0.4表3-2注：在镗直径为80、100两个大孔且材料为铸铁，所以切削用量为上表铸铁一栏。4 机床夹具部分设计4.1 夹具的制定要求及原则保证工件加工精度、提高生产率、工艺、使用，经济性好等，数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。根据我所加工实际的零件还考虑到1.夹具结构尽量简单；2.要使加工部位开敞，其定位、夹紧机构元件不得防碍加工中的走刀（如生产的碰撞）；3.装卸零件要方便可靠；4.夹具在机床上安装要准确可靠（以保工件在正确位置上加工）。夹具通常有通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调整夹具和成组夹具等。原则：1.在单件或研制新产品，且零件较简单，采用虎钳、分度头、三爪卡盘等通用夹具；2.在生产量小或研制新品应尽量采用通用组合夹具；3.小批或成批生产时考虑采用专用夹具；4.在大批生产用多工位夹具和气动、液压夹具。4.2 夹具的制作 定位基准与夹具方案确定：1.要求设计，工艺与编程计算基准要统一。需要数控加工的零件其定位基准面一般都已预先加工完毕（如我做的壳体，它已直径154为基准面，已经在数控车床上加工好的）为减少加工误差，要以这一基准面来加工另外一些面；2.尽量减少装夹次数。我是一次定位装夹后，把所有要加工的面全部加工出来，发挥机床的能效。工件在空间直角坐标系中具有六个自由度。（要使工件定位确切，必须消除影响转动的自由度），我在制作夹具中，工件自由度限制由支撑点来实现的。在前工序中已经加工完成了两个定位孔（直径为154和8的孔）和底平面，我可以用“一面双孔”定位，并能够限制壳体的六个自由度。（当工件六个自由度全部受到限制时称“完全定位”）由零件图中的壳体各实际尺寸（详看壳体零件图）与工作台上的行星齿轮架等综合考虑，要以直径154+0.050的孔端面固定在行星齿轮架面上，所以先要制作一个连轴塞的卡盘，在数控车上先把直径154mm的卡盘车出，厚为20mm，再把凸出的圆轴塞直径为20mm，凸出部分为30mm车出，然后在中间打个直径为10mm的通孔（详见夹具总装图之2-卡盘塞）；再做一个直径80-0.02长为30mm的圆形定位销（参看定位销图）；再做5个M10的螺栓（见夹具总装图之4-T形螺栓图）连同垫圈（详见总装图之3-垫圈图）。在行星架靠中心位置处分别用点、钻、铰的方法打一20mm的通孔，在相对154mm157.5度行星齿轮架面上用上述方法打一直径8mm的通孔。准备工作做好后，把钻板（见总装图之1-钻板图）连同行星架用定位块（见夹具总装图之5-定位块）与螺钉固定在工作台上（见图）把直径1540-0.05凸出的圆塞穿通过行星架面上，用螺栓垫圈固定好，再把直径80-0.02定位销敲在打好的直径为8mm孔中，这样以一个行星齿轮架为定位基准面，以直径20mm（或说是1540-0.05中心卡盘）、直径80-0.02mm的定位销的一面两孔专用夹具就做好了（详见夹具总装图）在做夹紧方案时，考虑壳体的重量，壳体卡在直径1540-0.05mm卡盘塞上较松，为防止在加工过程中脱落或尺寸不精，所以（夹紧时）又在行星架面上左右与图上与之相匹配左右22.5度处打了四个M10通螺纹孔（零件上与之相匹配的M10的孔已经在钻床上攻出）作为辅助夹具，在行星架面从里面用螺栓把这四个孔紧固，这样壳体就牢牢的固定在行星架面上了。4.3夹具的尺寸、公差一个连凸出轴塞的圆形卡盘，考虑到零件上孔为直径154+0.050卡盘要做的小点来保证能套进去，也不能过松（松了尺寸不稳），一般为间隙配合，相差5-10丝，所以卡盘塞为1540-0.05mm，定位销要紧紧固定在孔中，为直径0-0.02mm，敲在直径为8mm的孔里面。行星架长330mm，宽330mm,高350mm；T形螺栓（M10）长为100mm头部为38mm，宽为M10；垫圈宽10mm，直径55mm,中间套进的部位为直径13mm；固定行星架的定位块长180-0.02mm，宽6mm,中间为M5-H6的。4.4 夹具制造特点本品夹具制造方便，周期短，可用性强，在一次不精时还可采用修配的方法调整。由于车间有多种加工设备，都具有较好的加工性能和加工精度，可以保证夹具制作精度。第五章： 壳体的数控加工5.1 系统介绍当今世界上适用于数控机床的数控系统种类规格极其繁多，根据数控机床类型选择相应数控系统，根据机床主要使