机械加工工艺设计-课程设计实例.doc

太原科技大学机械电子工程学院机床数控技术课程设计说明书题目：零件的加工工艺及其数控铣床倒角加工生产纲要：年产20000件开始日期：2011.1.7完成日期：2011.1.21答辩日期：2011.1.22班 级：学 生：学 号：指导 老师：教研室主任：学 校 名：目录序言- 3 -一、零件分析- 4 -二、工艺规程的设计- 5 -（一）、确定毛坯的制造形式- 5 -（二）、基准选择- 5 -（三）、工艺路线的拟定及工艺方案的分析- 6 -（四）机加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定- 7 -（五）、各工序的定位夹紧方案及夹具的选择- 11 -（六）、数控加工刀具的选用- 11 -三、数控加工编程程序代码- 13 -四、总结- 18 -五、主要参考资料- 19 -六、附件- 20 - 序言机床数控技术加工课程设计，是我们在学完大学的全部基础课程、技术基础课程以及大部分专业课之后进行的。这也是我们在进行毕业设计前对所学各课程作一次综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，在我们的四年的学习生活中有着很重要的地位。对我来说，希望能通过这次课程设计，对自己的将来从事的工作，进行一次适应性训练，通过本次课程设计锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，对今后工作能有更多帮助。由于实际实践经验不足、个人能力有限，设计中尚存在许多不足之处，请老师给予批评指正。设计书包括：1、零件图一张2、零件的毛坯图一张3、机械加工工艺过程卡两张4、机械加工工序卡七份 5、课程设计说明书一份6、数控加工仿真图一份一、零件分析零件工艺分析：1. 加工内容 该零件主要由平面，孔和外轮廓组成，毛坯为熔模铸造，外形尺寸为112mm54mm42mm，加工内容包括外轮廓；孔20mm孔和8mm孔；2. 加工要求 该零件为复杂形状零件，尺寸精度和形位要求不高，其中中孔尺寸为20H7为配合面要求有较高的精度要求，故加工时需安排精加工，孔内表面粗糙度也需达到1.6。其余外轮廓和8孔要求不高，表面粗糙度为Ra 6.3um。3 各结构的加工方法由于20H7孔加工要求较高，拟选择粗铰+精铰的方案。除了前面较复杂的曲面平面组合外其他上下，左右和后侧面都使用粗铣+精铣的方案。二、工艺规程的设计（一）、确定毛坯的制造形式由于该零件是总体尺寸较小，精度要求较高的特殊形状零件，而且要求批量较大，所以采用熔模铸造。铸造可按照附件所带铸造毛坯图铸造。要求无铸造缺陷，材料为ZG45，外轮廓和中孔预留加工余量为12mm，毛坯尺寸精度要求为mm。（二）、基准选择1. 粗基准的选择 如图1，按照粗基准选择的原则。选择较为光洁，面积较大的表面为基准。加工上下表面B、C、D、E和中间孔时要以C面为精基准。加工外轮廓时也需要以C面和中孔为基准。所以先选B面为粗基准。然后加工C面。2. 精基准的选择根据零件图纸及零件的使用情形分析，可得C面是加工零件各结构的主要基准定位面，根据基准重合原则应尽量选择设计基准为定位基准，以避免因基准不重合导致的定位误差，所以选C面为精基准，第一个加工C面。（三）、工艺路线的拟定及工艺方案的分析1、工艺方案的拟定 为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。由于生产纲领为单件生产，所以采用普通机床和数控加工中心配合专用铣、钻夹具、量具，以减少加工成本和提高加工效率。根据参考相关资料及个人思考，提出以下方案。 图1 精铸件，外形大尺寸为112mm54mm42mm 具体尺寸见毛坯图 加工设备的选择 上下面表面可以选择在普通铣床加工。其余中孔小孔要求精度较高，外轮廓尤其前侧面轮廓复杂，而且该零件还需要倒角加工，所以根据工序集中原则后面各加工步骤就选择在数控铣床上加工。 按照基面先行，先面后孔，先粗后精的原则确定加工顺序。由零件图可知零件的高度Z向基准是C面，所以先粗铣C面。然后反转工件粗铣+精铣B面。之后再次反转工件精铣C面。以上加工可以在一台普通铣床上经过3次装夹即可加工完毕。 加工20H7和8孔。可以以C面为基准。采用压板装夹后者专业夹具装夹。然后粗铰+精铰20H7孔。之后再钻8孔。以上加工考虑到工序集中所以选择在数控加工中心上加工。 加工上下台面D、E面并倒角。这道工序是本次设计的重点。由于上下台面D、E都有一段圆弧边所以为了保证精度要求必须使用数控机床加工。上下台面D、E和上下表面B、C直接的圆锥面是倒角面。在普通铣床无法加工。必须使用数控铣床三轴联动才能加工。由此该道工序也必须使用数控机床加工。并且需要编制数控程序O1000。加工上台面后需要翻转工件加工下台面。 加工外轮廓。左右侧面和后侧面很简单。前侧面为圆柱面和平面的组合面所以为了加工方便也选择数控铣床加工。此处需要编制数控程序O1001。2、详细工艺根据工艺方案的拟定，按装夹次数为划分工序的依据，拟定详细工序入下：毛坯为精铸件，清理后，在铸造车间调整毛坯的平面度，铣去浇铸帽口，使毛坯达到技术尺寸指标和要求，然后送到机加工车间进行加工。详细的工序：机加车间X62W 粗铣C面达到41.3mm 翻转工件粗铣B面达到40.6mm，精铣B面达到40.3mm。B面粗糙度达到Ra 6.3um。 翻转工件精铣C面达到40.0mm。C面粗糙度达到Ra6.3um。机加车间XK5034型数控立式升降台铣床 粗铰精铰18孔达到尺寸20H7，粗糙度Ra 1.6um。钻8孔，粗糙度Ra 6.3um。 翻转工件，粗铣下台面E至35.3mm，精铣下台面至35.0mm，并使E面表面粗糙度达到Ra 6.3um。对50圆柱面下圆棱进行C5的直倒角。 翻转工件粗铣上台面D至35.3mm，精铣上台面至35.0mm，并使D面粗糙度达到Ra 6.3um。对50圆柱面上圆棱进行C5的直倒角。 粗铣左右侧面至110.6mm，精铣左右侧面至110.0mm，并使左右侧面粗糙度达到Ra 6.3um。 粗铣后侧面使其到中孔轴线的距离为27.3mm，精铣后侧面使其到中孔轴线的距离为27.0mm，并使粗糙度达到Ra 6.3um。 粗铣前表面，精铣前表面使其各端点尺寸达到零件图的要求，并使粗糙度达到Ra 6.3um。 终检验。 入库。据此工序安排编制出的机械加工工艺过程卡及工序卡（见附表1：机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡片）。（四）、各工序的定位夹紧方案及夹具的选择工序1可以使用虎钳夹紧；工序2、3由于需要以C面为基准又是大批量生产，所以选择专用夹具来夹紧；工序4需要以C面为基准来加工中孔和小孔，所以可以使用压板夹紧或者使用专用夹具。由于要钻孔所以工件底下要加留出钻头伸出的空间工序5、6、7都不会加工到中孔，并且大多加工面都是以中孔轴线为基准所以使用典型的一面俩孔定位方式，或者可以使用专用夹具来装夹。注：工序5、6、7由于采用一面俩孔装夹方式。所以数控加工时，测量工件零点偏置值时，应以20以加工孔为测量面，用主轴上装百分表找20孔中心的X、Y机械坐标值作为工件X、Y向的零点偏置值。（五）机加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为ZG45，铸钢件，由于产品配合精度要求高，而且生产纲领为大批量生产，故采用熔模铸造，毛坯的尺寸偏差为，毛坯精度为IT7IT8级。据零件资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。1、粗铣各个侧面的加工余量。由于零件采用熔模铸造，毛坯精度较高，但是由于侧面的粗糙度和形位公差垂直度要求较高，故使用两次加工，一次为粗加工，另一次为精加工。故本工序的要留足精加工余量。根据计算法及查表法（机械制造工艺设计手册）得： 不平度：缺陷层：上工序公差：剩余空间偏差：定位误差：按本工序公差计，为0.17mm所以：考虑到铸件变形的可能性，侧面的余量取0.7mm,其公差取IT7，取0.1mm。2、精铣铸件四个侧面的加工余量。由于上一道工序粗加工后，工件已经基本达到要求，剩下的较少的切削余量进行精加工，使得精加工后尺寸达到技术要求和尺寸要求（粗糙度、垂直度）。根据计算法及查表法（机械制造工艺设计手册）得： 不平度：缺陷层：上工序公差：剩余空间偏差：定位误差：按本工序公差计，为0.17mm所以：精铣削加工的侧面的余量取0.3mm。3、铣上下两表面B、C和上下俩台面D、E的加工余量。铣削此两面时，分开铣削，先铣上表面，再反向夹紧工件，铣工件下表面。由于工件的表面平面度要求不高，尺寸精度也没有过多的约束和要求。因此只进行一道铣削工序，一刀加工，所以本工序余量为毛坯余量，根据计算法及查表法（机械制造工艺设计手册）得： 不平度：缺陷层：上工序公差：剩余空间偏差：定位误差：按本工序公差计，为0.17mm所以：所以本道工序加工余量各取1mm。4、加工孔20H7，其加工路线为：（1）粗铰孔 19 粗糙度为Ra3.2um（2）精铰孔 20 粗糙度为Ra 1.6um根据以上计算可以得出毛坯图需要添加的加工余量。绘制出毛坯图见附件。（六）、刀具和切削用量选择1、粗铣精铣上下表面：在普通机床上选面铣刀。具体参数见附件工序卡片。2、粗铣精铣台面：在数控铣床上加工，选择锥柄螺旋齿硬质合金立铣刀（d=20mm，z=4），因为粗糙度要求都为Ra 6.3um，所以粗铣精铣使用同一把刀。设定粗铣后留加工余量为0.3mm。粗加工时查表选Vc=20m/s，由Vc=D n/1000得出n=1000Vc/(D)=320r/min,取n=320r/min，精加工时选Vc=30m/s，取n=480r/min。3、粗铰精铰孔20：在数控加工中心上加工，选高速钢铰刀，Vc选4m/min，取n=70r/min，进给速度f选0.5mm/r。则F=fn=35mm/min。精加工时选F=20mm/min。4、钻8孔：在数控加工中心上加工，选高速钢钻头。n=300r/min。5、铣削外轮廓选:：在数控铣床上加工，选20的高速钢铣刀（齿数选6），选Vc=25m/min，n=（1000Vc）/（D）求出主轴转速n=398r/min，取n=400r/min。进给速度粗铣时选F=300精铣选150。6、倒角：选10的立铣刀。选S=2000，F=2000。综上得出数控铣削加工刀具卡片如下：数控加工刀具卡片产品型号零件图号产品名称零件名称圆角与倒角材料牌号ZG45毛坯种类铸件毛坯外形1125442工步号工步内容刀号刀具尺寸主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm1粗铰中孔T011970350.72精铰中孔T022070200.33钻8孔T03830080404粗铣台面T04203203000.75精铣台面T04204801500.36倒角T0510200020007粗铣侧面T06204003000.78精铣侧面T06204001500.3三、数控加工编程程序代码加工中心粗铰精铰和钻孔数控程序：O1001；T01; M06; 安装19铰刀G90 G54 G00 X0 Y0 Z0 S500 F500;M08M03 S70G01 Z-42. F35; 粗铰20孔G00 Z200.;M05;T02;M06; 安装20 铰刀M03 S70 G01 Z-42. F20; 精铰20孔G00 Z200.;M05;T3;M06; 安装8钻头M03 S300G00 X45. Y20. F80; 钻8孔G01 Z-10.;G00 Z10.;G01 Z-20.;G00 Z10.;G01 Z-30.;G00 Z10.;G01 Z-42.;G00 Z200.;M09 ;M30; 程序结束数控铣床粗铣精铣台面并倒角数控程序：O1002;G90 G54 G00 X200. Y-200. Z100. S500 F500; T01; M06; 安装20 立铣刀M08;M03 S320G00 X0 Y-52. Z-4.7; 粗铣台面G02 X0 Y52. R52. F300;G02 X0 Y-52. R52.;G01 X0 Y-35.;G02 X0 Y35. R35.;G02 X0 Y-35. R35.;G00 X200. Y-200. Z100.;M05;M03 S480 G01 X0 Y-52. Z-5. F150; 精铣台面G02 X0 Y52. R52.;G02 X0 Y-52. R52.;G01 X0 Y-35.;G02 X0 Y35. R35.;G02 X0 Y-35. R35.;G00 X200. Y-200. Z100.;M05;T02;M06; 换10立铣刀M03 S2000;G90 G54 G00 X0 Y0 F500;Z20.; 利用宏程序加工倒角#1=5.;#2=0;#3=45;#4=5.;WHILE#1GE#2 D01;#10=TAN#3*#1-4.;#11=#4-#1*TAN#3;G00 X150. Y20.;G10 L12 P02 R#11;G42 G00 X25. Y0 D02;G01 Z#10 F2000;G02 X-25. R25.;G02 X25. R25.;G00 X200. Y-200. Z100.;M09;M30; 程序结束四、总结通过本次机床数控技术机械加工的课程设计，让我更进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用。尤其是对数控加工及其编程有了更深的理解，对数控机床的面板功能指令的操作和对刀过程更加熟悉了。同时也让我们对以往所学的知识进行了再学习和巩固。借本次设计，让我明白了一个工艺人员所应具备理论知识和实际实践经验是如何的深广。本次课程设计也让我学会了各种参考资料的收集和运用，学会了各种图表、手册等工具书的查阅。总结本次课程设计，在设计的过程我获益匪浅，收获很多。也为毕业之后，走上岗位从事机械加工工作奠定了坚实地基础。在此，我感谢贾育