40CY液压件回程盘零件的加工工艺与程序编制

I 无锡职业技术学院 毕业设计（论文） 题 目 40CY 液压件回程盘零件的加工工艺与程序编制 英文并列题目 Processing technology and programming of 40CY hydraulic return disc part 院 系 机械学院数控系 班 级 学生姓名 学 号 所在团队 指导老师（ 1） 职 称 副教授 指导老师（ 2） 职 称 答辩委员会主任 主答辩人 二 零 年 月 II 摘 要 本文主要讲述数控铣削加工工艺及编程，通过 对零件图纸的分析，确定该零件的加工工艺、刀具、切削用量，制定出该零件的机械加工工艺过程卡片及数控加工工序卡，然后利用 UG 软件绘制出该零件的三维造型，并运用 UG 软件对零件进行自动编程，最终将程序录入 斯沃仿真系统 ， 将后处理所得程序保存为 CNC 文件，打开斯沃仿真软件选择 FANUC_oiM 进入机床界面，回零后设置毛坯、刀具以及完成对刀，然后调用程序：在编辑方式下输入文件名，点 “ 插入 ” 键，然后单击 “ 文件 ” 菜单下 “ 打开 ” 命令，选取存入的 CNC 程序文件进行仿真加工 ， 完成该零件的 仿真 加工。 关键词： 加工工艺；切削用量；三维 造型；数控编程 III Abstract This article mainly tells the numerical control milling process and programming, through the analysis of the drawings, we determine the parts of the processing technology, cutting tool, cutting dosage, work out the parts of nc machining process for machining process card and card, then using UG software to map the components of the three-dimensional modelling, and using UG software to automatic programming, parts will eventually program into machine tool, After processing the program will be saved as a CNC file, open Siwo simulation software FANUC_oiM into the machine interface, back to zero, and the completion of the knife tool is blank, then the calling program: input the file name in the edit mode, point insert button, then click on the file menu underopen command, select the CNC program the document into the simulation processing,finish machining of the parts. Key words:The processing technology；Cutting parameter；Three-dimensional modelling；CNC programming 目 录 摘 要 . II Abstract . III 第一章 绪 论 . 2 第二章 工艺分析 . 2 2.1 零件图样的分析 . 3 2.2 加工设备的选择 . 4 2.2.1 机床的选择 . 4 2.2.2 夹具的选择 . 4 2.3 数控加工工艺路线设计 . 6 2.3.1 工序的划分 . 6 2.3.2 工步的划分 . 7 2.4 数控加工刀具的选择 . 7 2.5.切削用量的选择 . 8 2.5.1 切削用量的具体参数 . 8 2.5.2 切削用量的选取 . 9 第三章 数控 加工工艺卡片及数控加工工序卡片 . 9 3.1 数控加工工艺卡片 . 10 3.2 数控加工工序卡片 . 11 第四章 零件实体图及二维图的绘制 . 19 4.1 实体图的绘制 . 19 第五章 程序的编制 . 23 5.1 编程的分类 . 23 5.2 自动编程 . 24 第六章 仿真加工 . 27 第七章 检验精度 . 58 结束语 . 59 致 谢 . 60 参考文献 . 61 2 一 绪 论 数控技术 广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着改革开放深入发展，全国特别是国有大中型企业及三资企业，在生产中都广泛地应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。由于市场竞争日益激烈，从而导致对专业人才的大量需求。 随着民营经济的飞速发展，我 国沿海经济发达地区 (如广东，浙江、江苏、山东 )，数控人才更是供不应求， 所以我觉得数控行业有着十分广阔的前景，所以就有试着做这方面设计的念头，又因为我们在校时也开了这方面的课程，我对数控的编程又有一定的了解，就选择典型零件的数控铣床铣削编程与操作设计这个课题。 要成为数控编程员就要具备 ：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握机械的设计和制造专业知识，熟练掌握三维 CAD CAM 软件，如 UG、 PROE 等；熟练掌握数控手工和自动编程等技术；这样的高的要求就更能考察我们的综合知识掌握的怎么样，所以我愿意接受这个 任务，来自我检验一下自己是否合格一个的大学生。 二 工艺分析 如图 1.1 所示为翼肋零件二维图，该零件材料为 2324-T39，根据图纸的技术要求，试对该零件进行工艺分析及绘制该零件的 CAD 图，并运用实体造型 UG 软件绘制其实体，最终完成该零件的加工。 3 图 1.1 回程盘零件二维图 图 1.2 上回程盘零件三维图 2.1 零件图样的分析 分析零件图样是工艺准备中的首要工作，直接影响零件的 工艺 编制及加工结果。主要包括以下几项内容： 分析加工轮廓的几何条件：主要目的是针对图样上不清楚尺寸及封闭的尺寸链进行处理。 4 分 析零件图样上的尺寸公差要求，以确定控制其尺寸精度的加工工艺，如刀具的选择及切削用量的确定等。 分析形状和位置公差要求：对于数控切削加工中，零件的形状和位置误差主要受机床机械运动副精度的影响。 分析零件的表面粗糙度要求，材料与热处理要求，毛坯的要求，件数的要求也是对工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的参数。 从图 1.1 以及图 1.2 可以分析可知，该零件为一平板型零件，其主要特征由圆弧、直线、孔等构成；图中尺寸标注准确、无误、清晰；该零件的尺寸公差要求较高，在加工时要注意保证尺寸；该零件形状和位置公差要求也挺 高，在装夹时应注意保证，机床也应该选择精度高点的，零件的表面粗糙度为 Ra3.2m，在数控铣削中很容易保证，该零件无热处理要求。 从以上分析可知，该零件在加工中，重点需要考虑零件的尺寸精度，另外，在装夹时应对零件进行水平矫正，以保证图中的垂直度。 2.2 加工设备的选择 2.2.1 机床的选择 加工设备是完成零件加工的必不可少的，合理的选择加工设备，能有效的提高零件的加工精度及加工效率，同时也能降低操作者的劳动量。 本题中的零件结构规则，为一圆形零件，零件中加工部位较多，所需要的刀具较多，为了减少换到次数，所以 选择 数控铣床 进行加工。 2.2.2 夹具的选择 （ 1）常用的铣床装夹方法 1）常用虎钳： 在 数控铣 床加工中 ，对于薄壁的零件，在粗加工、半精加工和精度要求不高时， 是 利用机用虎钳进行装夹的 。 机用虎钳装夹的 最大优点是 快捷，但 夹持范围 不 大。 使用常用虎钳安装工件时的注意事项： 在工作台上安装机用虎钳时，要保证机用虎钳的正确位置。当机用虎钳底面没有定位键时，应该使用百分表找正固定钳口面。 夹持工件时的位置要适当，不应该装夹在常用虎钳的一端。 安装工件时要考虑铣削时的稳定性。 5 铣削长形工件时，可使用两个夹具把工件 夹紧。 2） 三爪卡盘 在 数控铣 床加工中 ，对于结构尺寸不大、且零件外表面为不需要进行加工的圆形表面，可以利用三爪卡盘进行装夹 。三爪卡盘 也 是 铣 床 的 通 用 卡具 。 3）圆盘工作台 圆盘工作台用来铣削加工比较规则的内外圆弧面零件的装夹。 4）直接在铣床工作台上安装 在单件或少量生产和不便于使用夹具夹持的情况下，常常采用这种方法。 使用压板螺母、螺栓直接在铣床工作台上安装工件时，应该注意压板的压紧点尽量靠近切削处，应该使得压板的压紧点和压板下面的支撑点相对应。 5）利用角铁和 V 形铁装夹工件 此类装夹方式适合于单件 或小批量生产。角铁常常用来安装要求表面互助垂直的工件；圆柱形工件（如轴类零件）通常用 V 形铁装夹，利用压板将工件夹紧。 6）专用夹具装夹工件 在大批量生产中，为了提高生产效率，常常采用专用夹具装夹工件。使用此类夹具装夹工件，定位方便、准确、夹紧迅速、可靠，而且可以根据工件形状和加工要求实现多件装夹。 7）组合夹具装夹工件 组合夹具是由一套预制好的标准元件组装而成的。标准元件有不同的形状、尺寸和规格。应用时可以按照需要选用某些元件，组装成各种各样的形式。组装夹具的主要特点是元件可以长期重复使用，结构灵活多样。 8）分度头 分度头是铣床的重要附件。各种齿轮、正多边形、花键以及刀具开齿等分度，都可以使用分度头分度。使用分度头和分度头尾座顶尖安装轴类工件时，应使得前后顶尖的中心线重合。 （ 2）装夹方法的选择 由图可知，该零件需要进行多道工序方能完成所有加工。 根据以上 夹具 的装夹方法以及该零件的工艺特性，确定该零件的装夹方法如下： 1）第一次装夹，粗车外圆柱表面，尺寸到位 2）第二次装夹，粗车总长，留磨削余量。 6 根据以上铣床的装夹方法以及该零件的工艺特性，确定该零件的装夹方法如下： 1）第一次装夹，从零件图可以得知，图中 有一内孔有角度要求，所以根据内孔锥度选择先加工面，由于零件较规则，所以采用常用三爪定心卡盘装夹即可。 2）第二次装夹，第一次加工完毕后，由于规则孔是同时加工的，所以本次装夹可用外轮廓大平面为基准定位，加工另一面即倒角，也采用三爪定心卡盘装夹，但是需要注意的是：在采用三爪定心卡盘装夹时，应该找正垂直度和平面度，使其公差在0.01mm 内。 2.3 数控加工工艺路线设计 数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工艺过程的概括，而不是指从毛坯到成品的整个工艺过程。由于数控 加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中间，因而在工艺路线设计中一定要兼顾常规工序的安排，使之与整个工艺过程协调。 2.3.1 工序的划分 在数控机床上加工零件与普通机床加工相比，工序可以比较集中。根据数控加工的特点，数控加工工序的划分有按定位方式划分工序、按所用刀具划分工序、按粗、精加工划分工序、按加工部位划分工序等。 本题中的零件可根据定位方式也可说是装夹次数来划分工序。具体工序如下： 00.下料 10.粗车 20.粗车总长，留磨削余量 30.磨削保证尺寸精度，平行度 40.铣床加工，钻 26mm 的九 个均匀分布孔 50.钻 50mm 的中心孔 60.粗镗 27mm 九个均匀分布孔 70.粗镗 30 15锥度孔 80.精镗 27.2+0.07 +0.055mm 九个均匀分布孔 90.精镗 30 15锥度孔 10. 九个均匀分布孔倒角 11.翻面倒九个均匀分布孔角 7 12.去毛刺 13.检验 2.3.2 工步的划分 划分工步主要从加工精度和效率两方面考虑。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。对于较复 杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分为工步。 本题零件的工步内容可以参见工序卡片里的描述。 2.4 数控加工刀具的选择 刀具材料的种类很多，常用的有工具钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金钢因耐热性很差，故只宜做手工刀具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼由于质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，因而仅在较小的范围内使用。目前最常用的刀具材料是高速钢和硬质合金。 （ 1）高速钢 高速钢是在合金工具钢中加入较多的钨、钼、钒等合金元素的高合金工具钢，它具有较高的强度、韧性和耐热性，是目前应用最广泛的 刀具材料。因刃磨时易获得锋利的刃口，故高速钢又称“锋钢”。 （ 2）硬质合金 硬质合金是由硬度和熔点都很高的碳化物（ WC、 TiC、 TaC、 NbC 等），用 Co、Mo、 Ni 作黏结剂烧结而成的粉末冶金制品。其常温硬度可达 78 82HRC，能耐 8501000的高温，切削速度比高速钢高 4 10 倍，但其冲击韧性与抗弯强度远比高速钢差，因此很少做成整体式刀具。实际使用中， 常将硬质合金倒排焊接或用机械夹固在刀体上。 综上所述，并根据该零件的结构工艺特性，确定该零件加工所用的刀具如表 3.1 所示。 表 3.1 数控加工刀具卡 片 刀具号 刀具名称 刀具规格 加工表面 刀具材料 车床刀具 T0101 外圆车刀 25x25 加工外圆柱面和端面 硬质合金 铣床刀具 8 T1 中心钻 5mm 钻中心孔 高速钢 T2 麻花钻 26mm 钻九个均匀分布孔 高速钢 T3 麻花钻 50mm 钻中间空 高速钢 T4 镗刀 26.9 粗镗九个均匀分布孔 硬质合金 T5 圆鼻刀 ED50R0.8 粗铣锥度孔 硬质合金 T6 镗刀 27.2 精镗九个均匀分布孔 硬质合金 T7 倒角刀 50mm 倒角 硬质合金 2.5.切削 用量的选择 与传统加工相比，数控加工的显著特点是 :自动化程度高、加工质量稳定；适合复杂型面零件的加工；高速化、高精度、高效率；工艺复杂、一机多用；柔性化高。“工欲善其事，必先利其器”。刀具的切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量，因此， 数控加工中切削用量确定至关重要。编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。 切削用量是在机床调整前必须确定的重要参数，它对切削力、功率消耗、刀具磨损、刀具耐用度、加工精度和表面质量等均有明显的 影响。因此，合理选择切削用量对提高切削效率，保证加工质量和降低加工成本具有重要的作用。 所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能 (功率、扭矩 )，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。要确定合理的切削用量，既要从理论上充分认识切削用量，又要将理论上得出的切削用量运用到实际中去，这样才能综合机床、刀具、加工材料确定最佳的切削用量。 2.5.1 切削用量的具体参数 零件的切削过程可看作是刀具从零件的毛坯上切除多余工件材料的过程。刀具和工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。 主运动的速度即为切削速度 V，进给运动的大小用进给量 f 来表示，吃刀的大小称为切削深度 ap。切削速度、进给量和切削深度称为切削用量的三要素。 （ 1）切削速度 V。 在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度表示为： v=dn/1000(m/min) 式中 d 表示完成主运动的刀具或工件的最大直径（ mm）； n 表示主运动的转速（ r/min）。 9 （ 2）切削深度 ap。 ap 等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距： 对于车削： ap=（ dw-dm） /2(mm)；对于铣削： ap 为吃刀深度。 （ 3）进给速度 F。 F 表示工件 或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量： vf=n*f（ mm/min） 表 6.1 切削用量选取表 工件材料 硬度 /HBS 切削速度cv/(m/min) 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 225 1842 66150 225325 1236 54120 325425 621 3675 铸铁 190 2136 66150 190260 918 4590 160320 4.510 2130 铝 70120 100200 200400 2.5.2 切削用量的选取 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。它的主要目的是快速地去除工件表面的残余金属，所以在机床功率允许的前提下应尽可能的提高效率，以便提高机床的利用率。在确定切削用量时，首先应该考虑切削深度，这样可以达到在短时间内快速除去金属的目的，提高单位时间内的切削量。 精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。它的目的是要得到加工尺寸和降低工件的表面粗糙度，理想的尺寸精度取决于机床 精度和加工残余的均匀程度，因此，要避免在加工过程中受力的突然变化，使切削力均匀；工件的表面粗糙度主要取决于切削速度，切削速度的大小是由刀具直径的大小和主轴转速的高低决定的。 综上所述，根据该零件的工艺特性，确定该零件的切削用量如数控加工工序卡所示。 三 机械加工工艺卡片及数控加工工序卡片 10 编制机加工艺卡片是用来指导工人加工的，一般简易的工艺卡片中需编制简易的工艺流程、工序名称、工装等。固定产品的工艺卡片比较复杂，每一工步都需编制卡片，卡片中包含本工序加工图，加工刀具，测量量具，设备，定位等 。 3.1 数控 加工工艺卡片 XXX大学 综合工艺过程片卡 产品名称及型号 零 件 名 称 回程盘 零 件 图 号 材 料 名 称 毛坯 种 类 零件重量 毛重 牌 号 尺 寸 净重 性 能 每 料 件 数 工序号 工 序 内 容 加工车间 设备名称及编号 工艺装备名称及编号 夹具 刀具 量具 1 下料 铸造车间 2 粗车 机加车间 3 粗车总长，留磨削余量 机加车间 数控车床 4 磨削保证尺寸精度，平行度 机加车间 磨床 5 铣床加工，钻26mm 的九个均匀分布孔 机加车间 数控加工中心 麻花钻 游标卡尺 6 钻 50mm 的中心孔 机加车间 数控加工中心 麻花钻 游标卡尺 7 粗镗 30 15锥度孔 机加车间 数控加工中心 镗刀 游标卡尺 11 8 精镗 27.2+0.07 +0.055mm 九个均匀分布孔 机加车间 数控加工中心 镗刀 内径千分尺 9 精镗 30 15锥度孔 机加车间 数控加工中心 镗刀 内径千分尺 10 九个均匀分布孔倒角 机加车间 数控加工中心 倒角刀 游标卡尺 11 翻面倒九个均 匀分布孔角 机加车间 数控加工中心 倒角刀 游标卡尺 12 去毛刺 机加车间 13 检验 检验室 编 制 抄写 校对 审 核 3.2 数控加工工序卡片 12 数控加工工序卡片 1 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 钻九个均布孔 T1 游标卡尺 200 50 0.5 编制 审核 批准 共 7 页 第 1 页 13 数控加工工序卡片 2 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 钻中间大孔 T2 游标卡尺 100 50 0.5 编制 审核 批准 共 7 页 第 2 页 14 数控加工工序卡片 3 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 粗加工间大孔 T3 游标卡尺 2500 2000 0.5 编制 审核 批准 共 7 页 第 3 页 15 数控加工工序卡片 4 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 粗镗九个均布孔 T4 游标卡尺 2500 800 0.2 编制 审核 批准 共 7 页 第 4 页 16 数控加工工序卡片 5 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 精镗九个均布孔 T5 游标卡尺 3000 500 0.2 编制 审核 批准 共 7 页 第 5 页 17 数控加工工序卡片 6 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 精镗锥度孔 T6 游标卡尺 3000 500 0.2 编制 审核 批准 共 7 页 第 6 页 18 数控加工工序卡片 7 （单位名称） 数控加工工序卡 零件名称 零件图号 工序号 程序编号 材料 回程盘 1 2 45 钢 车间 工序 2 工序简图 使用设备 XD-A40 夹具名称 三爪卡盘 冷却液选择 乳化液 工步号 工步内容 刀具号 量具 主轴转速/(r/min) 进给速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 备注 1 倒角 T7 游标卡尺 1000 500 0.2 编制 审核 批准 共 7 页 第 7 页 19 四 零件实体图及二维图的绘制 4.1 实体图的绘制 该 零件的实体主要有圆弧、孔、锥度等组成，应此可以确定该零件的实体绘制过程为整体再到细节。下面来详细介绍采用“ UGNX”软件该零件实体图的绘制。 打开软件 Unigraphics NX ,如下图所示。 点击新建图标 在文件名空白中输入 UG.prt ，点击确定键建立以 UG.prt 为名的新文件 ,如下图所示。 点击 图标，进行三维建模。 （ 1）绘制方块 20 首先绘制出零件的大外圆，如图 3.1 所示。 图 3.1 （ 2）拉伸 运用草图工具在 XCYC 平面上绘制如图 3.2 所示图形，然后采用拉 伸工具，拉伸草图，得到图 3.3 所示实体。 图 3.3 （ 3）绘制 27.