原创】地铁门槛毕业论文设计

1、中文摘要我的设计课题为地铁门槛的数控加工工艺及编程，地铁门槛是个比较复杂的铝 型材，此材料有良好的耐化学腐蚀、表面硬度、其结构比较独特，精度要求较高， 需要加工中心加工的就有五步，而且工序都比较长，写这个课题具有挑战性和代表 性，因为毕业设计对图纸和主题都有严格的要求。地铁门槛毛坯是由铝型材铸造而 成的，其表面要经过特殊氧化。之所以选择铝型材，是因为铝的密度远远的小于铁, 而且硬度也合适，这样可以进一步为地铁提高速度，也符合现代生产中对轨道交通 的高速方面要求；表面氧化既可以让门槛外露部分美观大方，又可以使整个门槛内 部隔离空气，不会被氧化，增加其使用寿命。关键词：地铁门槛，铝型材3第一章1.

2、 选用合适机床加工.32. 加工过程中选刀原则.53数控加工工艺设计11 第二章4. 门槛编程及工艺分析（一）145. 门槛编程及工艺分析（二）166. 门槛编程及工艺分析（三）177. 门槛编程及工艺分析（四）198. 门槛编程及工艺分析（五）21 第三章9. 总、纟口 ,2210. 参考文献,23.第一章1.选用合适机床加工首先，需要了解一下数控机床的加工特点：数控机床是使用程序来控制机床实 现自动加工的，与普通机床相比，数控机床具有以下特点： 适应性强，高柔性。数控机床加工零件改变时，只需改变相应的加工程序, 不需要新制造或更换工装、调整设备，机床就可以迅速地转换为另一工件界面。 高效率

3、、高精度。数控机床具有很高的控制精度和制造精度，另外，数控机 床的自动加工方式还可以消除操作者的人为误差，加工的一致性好，质量比较稳定 尤其在批量加工时，数控加工能够有效减少零件切削时间和辅助工作时问，提高生 产效率。 劳动强度低。数控机床自动化较高，操作者不需要进行繁重的手工操作，劳 动强度明显降低。 易于建立计算机网络，实现先进的管理模式。由于数控机床使用的是数字控 制，易于实现CADCAM体化，易于实现 DNC控制。 自适性差。数控机床不能像普通机床加工时可以根据加工中出现的实际问题 自由地进行人为调整。另外，数控加工还有技术复杂、加工成本相对高、机床维修 和编程技术要求较高等许多不利条

4、件。其次，数控机床的使用，使用好数控机床是一个综合因素，需要具有工艺员的 工艺分析能力，又要有操作者的操作技能。工艺方面(a) 合理制定工艺方案。作为一个合格的工艺员必须了解数控加工的适应性，了 解各数控机床的加工特性及加工范围，针对加工对象合理选择数控机床及数控系统。(b) 严谨、细致的工艺文件。工艺文件是指导工人操作的具体规范，对于数控加 工来说，它要求工艺内容十分具体。在传统加工中，许多具体的工艺问题，如：工 步的划分，走刀路线的确定，刀具、切削用量的选择等在很大程度上都是由操作者 根据自己的经验和习惯决定的，无需在工艺中过多的规定。在数控加工中，这些问 题工艺员必须事先设计和安排，做出

5、正确的选择编人工艺文件中。另外，由于数控 机床自适性差，所以，在工艺设计中要考虑全面，注意加工中每一个细节。因此， 一定要有一套严谨的编制思路。(c) 根据产品结构、加工部位、零件材料、刀具等确定合理的切削参数，尽量采 用等材料切削，避免加工过程切削速度剧变、去除量不一致的现象。(d) 编程时不仅要考虑加工路线，还要考虑压板、螺钉、夹具等辅具的位置、高 度，选择合理的走刀路线，防止碰撞现象。(e) 对加工程序进行试切和验证。对首次使用的数控程序，应严格执行首件鉴定 和程序验证过程，合格才能进行正式产品的批量加工。(f) 不断创新，挖掘数控机床的潜力，提高机床运转率。与国外制造企业相比, 国内的

6、数控机床进给量、切削速度均存在安全系数过大的问题，因此应充分利用数 控设备功能，用足用巧数控设备，不断的提高数控机床的工作效率。拓宽加工范围, 确保生产任务饱满。(g) 优化数控工艺，提高生产效率。通过先进 CADCA软件的应用，进一步优化 数控工艺，在对工件进行数字化建模和工艺分析基础上，优化走刀轨迹、合理选择 刀具，简化和优化数控程序，从而有效地缩短切削时间，提高加工效率。()3刃切削接触次数=1000 3 + 0.1 = 3333 (次 min )在加工斜倾角较大的型面，若转速以 5000r min , f= 1000mm min ，切削条件加工：2刃 时，f = 1000 2 5000

7、 = 0 . 1 ( mm min)。刀刃发生缺损，故需降低每齿进给量。但若使用了 3刃立铣刀，L = 1000 3 5000 = 0.067 ( m而：)，保证了生产率，又可能不损伤刀刃完成加工。另外从降低加工表面粗糙度值方面来看，3刃比2刃也要好，若每分钟进给量、转速一定。3/沪3 口 /沙几(为刀尖圆角理论加工粗糙度高度计算式 半径)理论加工粗糙度高度计算式为刀尖圆角半径)仇代人g血后可知Hg比唤另外在低速加工时(即机床功能较差,刀具伸出长度较长时)，此时，刀具转速若降低为 3000r min , f =0.1mm min。2 刃时，f =0.1 x2xl000 = 200 ( mm m

8、in ) 3刃时，f = 01x3x1000= 300(mm min ) 3刃生产效率提高1.5倍，保证要求的生产周期。但 3齿较2齿立铣刀在粗加工切槽时，由于同时接触刃齿数量多而较2齿切削阻力大，中心部切屑排出性能也比2齿差，球头立铣刀磨损时，3齿比2齿的中心刃重磨难。以L3齿 的优点与缺点在使用4齿立铣刀中当然更进一步表现出来，一定的每齿进给量4齿生产效率更高，一定的切削长度刀齿寿命更长，一定的每齿进给量表面粗糙度值更 低等当然由于同时参与，齿数多切削阻力更大。球头立铣刀时，4刃立铣刀的中心刃处排屑更难，各大公司亦有 4刃立铣刀中心刃设计制造为 2刃，设计特殊形状 的螺旋槽等来改进。2 .

9、立铣刀的螺旋角立铣刀的螺旋角 0 = 0o时，为直刃立铣 刀。夕尹Oc时，为螺旋刃立铣刀。F：切悯力H：进给裁力(Few町Fj；垂直分力(F iin9图20直刃与螺旋刃立铣刀直刃加工时，切削刃全部同时切人工件，同时离开工件，这样反复作用加工。 易引起振动缺损，加工表面质量不佳。作用在刀刃上的切削力作用在同一方向上， 使刀具弯曲，故壁面加工精度差。螺旋刃加工切人工件时，刀刃上某点其受力位置 随刀具回转而变化。结构仁难以引起振动，作用在刀刃上的切削力垂直于螺旋角方 向，并分解为垂直分力与进给分力，使刀具弯曲的进给分力减小了，故壁面加工精 度好。小t向下世图21螺旋角大小与受力情况螺旋角的选择，螺旋

10、角与切削振动、磨损、加工精度有关，一般螺旋角大好。 其理由是螺旋角越大参与切削长度越长、切削力在长切刃L被分散之故(图21 ) o但是螺旋角也不是越天越好。螺旋角大垂直于刀具分力就大，就不适合加工刚性差 的工件。还有切屑排出性也变差了。碳素钢、合金钢、预硬钢、不锈钢、铸铁、铝 合金、纯铜和塑料等加工第1推荐用45 o螺旋角，第2推荐300螺旋角。钦合 金、镍合金、不锈钢等难切削材料和高硬度钢等加工推荐用60 o螺旋角。图22为螺旋角与立铣刀磨损影响关系及其试验条件。诳诩削材料：S50C (241S HB);怔用工具：Hinin, 4刃.硬施合金；切刖衆件：p=Xn/mii. n = 1600r

11、/min.25mniZmin*轴向的背吃Zl屋=9.恤m、fimoii顽抚切刖油刑：化学博刑却借水晤祓uauvRCA 車ttwxf呃SS7_uI-. T lL/m图22螺旋角与立铣刀磨损被切削材料:4刃、硬质合金；切削条件：30 r minS50C ( 248 HB);使用工具：拓 mm、1600r min 、25m min、轴向的背吃刀量90mm、6mm ;顺铣切削油剂：化学溶剂 20倍水溶液 为对切削振动影响关系及其试验条件。X = 325： 7Smwr?* F；U?1ll99mV n,TIME A I JIM5.AuvmElX ： j InkMfC；Y；Q-89l.lmV 0.盼出TBM

12、E A LIN图23探綻角打切削振动播切削材料：S50C (HB2+R); ftM工具:畑虹4列*硯战合饶；WJfiO-ITt t = Wiu/min. n-l, 6Q0e/hu几=0. (Mmid/z. /= 25mm/niLnh flS向的肖吃 7描二 9-Dium、鋼的Mi=0r6mith W.图24为螺旋角大小对轴向、进给方向加工表面粗糙度、壁面斜倾度影响关系 及试验条件。eh.-犁*总芒巨扶阳蚪-U2施录那_昙巨杞事wfffK总 1H*Alcr_一 翼粕la1!VJW1fcftL/m图24螺旋甬大小对表面粗糙度壁面倾斜呈席晌被切閑材料:S50C (248 11B)；使用工具：就叭、4

13、刃，硬质合金 1 切削条件：r = 30m/niin. n = I600r/tnin.人=0- O4nim/ih f - 2Jfnm/min.轴向的背吃 II =9.0mm,径向的福吃刀蜀=0.5mm、願铁;切削湘剂：忙学溶剂20倍水擁液。图24螺旋角大小对表面粗糙度壁面倾斜量影响被切削材料：S50C ( 248 HB)；使用工具：势6mm、4刃、硬质合金；切削条件： 30m min、1600r min 、f =0 04mm z、f = 25mm min、轴向的背吃刀量 9 . omm 径向的侧吃刀量 0.6mm 顺铣；切削油剂：化学溶剂20倍水溶液。图25为螺旋角大小对加工精度影响关系及其试

14、验条件。由图22、23、24、25可知螺旋角大，加工表面粗糙度、壁面倾斜量、壁面垂直度、刀具磨损、切削振 动均有改善。为进一步减振防振，尚可选用双螺旋角，即不等导程立铣刀(图26 )。2D 0-2X）-4。-60图25螺旋角与加工精度（壁面垂直度）被切削材料：$50c（248 HB）;使用工具：一般用2刃立铣刀工6mm SED2060S螺 旋角30），SEE2060S螺旋角45）；切削条件：切削速度F=60mrain、转速 n=3. 183rmin、每刃进给量r。=0. 04mmz工作台进给量：255ramrain、轴向背吃 刀量：9. Omm侧吃刀量：O. 6mm顺铣、切削长度=0. 2m湿

15、式切削（水溶性切削图26不等导程立铣刀具有多个螺旋角的立铣刀因使产生振动的节拍改变故可防振。特别在铝合金切 削时防振效果明显。对螺旋角全面归纳，合理选用可参考表 4螺旋角选用表。螺旋角对刀具寿命、 加工精度等有较大影响。3.按粗、精加工对立铣刀分类以上几种从不同刀具材料、不同的头形精度、不同的刀齿数、不同的螺旋角对 立铣刀分类。都实际联系到了不同的选择可加工出不同的精度，反过来按精度要求 可选择以上各参数。如选刚度高，耐磨性好，适宜高速加工的刀具材料，达到土 0.01 0. 005mm的 R精度，直径精度高，形状精度高，刀齿数多，螺旋角大的立铣刀， 适宜精加工、半精加工。反之，则用在粗加工。但

16、这里特别介绍一种高效的粗加工 立铣刀亦称苞米铣刀或分屑式立铣刀如图 27。表4螺旋角项目标准螺旋角300不等升 角38o . 34。强螺旋角45 o超强螺旋角600切削力进给抗力 主切削力o背向力o加工精 度表面粗糙度o波度ooo壁面垂直度o寿命后刀面磨损oo折损加工形态侧面加工o壁面精加工深槽ooo浅槽o孔、沉孔o被切削材料碳素钢合金 钢179380HBo预硬钢35 45HRCoo淬火钢45 60HRCo不锈钢铸铁铝合金纯铜钢合 金石墨注：非常好。良好螺旋角前角节距外观20。约6 o细节距20。细节 距30o特殊 形状30。细节 距。一 _隧 一 , ； q 前角节距外观20*细节距20细节

17、距30特殊麻状30*细节噩细节距（每个刃坦峰位不同切削力特殊形状图27几种带分屑槽粗加工立铳刀一（每个刃齿峰位不同）、带有分屑槽的粗加工立铣刀，由于切屑被碎断，切削力很低，通常切削力比较如 下：可转位刀片立铣刀 通用整体立铣刀 大螺旋角立铣刀 分屑粗加工立铣刀。这种刀具可以用高速钢、硬质合金等制造，可以加各种涂层。它通常是46槽, 螺旋角一般20030。，分屑节距有粗有细，还有特殊形状的，前角一般为 6。，为提 高粗加工切削效率可选用它。这种刀具特别适用于工件刚性差（薄壁），不能承受大夹紧力工件的加工，适用 于机床刚性差，转数不能高，但想加大背吃刀量提高效率时，也适用铝、铜等材料 的高效粗加工

18、。有AITiN等涂层的尚可加工难加工材料与高硬度材料。3.数控加工工艺设计此毕业设计为毕业答辩通过的优秀毕业论文，完整说明书和全套设计图纸请加扣扣：32578416044.5.（4）机械加工工序卡 片,&ouMi crosoft iori 立档门槛完成图FAutcCAJ 图形205 O数诜台一血琴AutoCAD100 KB併题报皆封武”融1 Microsoft Word 文档; k4 KB=毕业设计封面.jg Hi crosoft lord 文档 26 KB谍题审批表血 Microsoft ford 文档 21 KB(1)机械加工工序卡Jn . doeHxcr&soft Word 文档门隘毛坯

19、園独AutoCAD 圉理40 KBklUJ门盛元成医1，,，dwgAutoCAD 團形136 KB吒毕业设计任务书.docMicrosoft Word 文挡地铁门猛毕业设计.docMicrosoft Vord 文档加工刀径囲（2）机械加工工序卡片-docMicroscH W&rd 文档）机械加工工呼卡片.docMicrosoft Word 丈裆门曲则面图.1*AutoCAD 图形39 KB毕业设计doclli crosoft Word 文档E43 KB地铁门猛毕业设计开 题报告.decMicrosoft ford 文档|紀| FAS）机械加工工序卡Jn doclicrosoft Word 文档

20、細图acid. *eAutoCAD快速加载IT KB1门槛毛Si. dwg=AutoCAD 图形D门镒元成團,dwgAutoCAD 图形132 KB关闭2 .旋转体类零件常用数控车床或磨床加工jii(1)考虑加工效率：住车床七加工时，通常加工余量大，必须合理安排粗加工路线, 以提高加工效率。实际编程时，一般不宜采用循环指令 (否则，以工作进给速度的空 刀行程太大)。比较好的方法是用粗车尽快去除材料，再精车。(2) 考虑刀尖强度：图5数控车床上经常用到低强度刀具加工细小凹槽采用斜向进刀，不易崩刀，图5a则易崩刀。3 平面轮廓零件常用数控铣床加工。应注意：(I )切入与切出方向控制：图6 (a)的

21、径向切入，工件表面留有凹坑；图 6 (b)切向切入、切出，工件表 面光滑。所以在加工轮廓时要注意从切向切入、切出，才可以保证工件加工出来的 表面光滑度。(2 )一次逼近方法选择：只具有直线和圆弧插补功能的数控机床在加工不规 则曲线轮廓时，需要用微小直线段或圆弧段去逼近被加工轮廓(其误差称一次逼近 误差)，逼近时，应该使工件误差在合格范围，同时程序段的数量少为佳。可以减少 加工时间，提高机床工作效率。4 立体轮廓零件(I )考虑工件强度及表面质量：图 7 (b)，该形状的工件受力后，强度较 图7 (a)差，图7 (c)的表面质量最好。(2 )考虑机床的插补功能：加工飞机大梁直纹扭曲面时，若加工机

22、床三轴联 动，只好用效率低的球头铣刀；若机床为四轴联动，则可以选用效率较高的圆柱铣 刀铣削(图8 )。第二章4门槛编程及工艺分析(一)门槛毛坯截面如下图，长度为1980mm,门槛毛坯立体图加工门槛的第一步是1面铣孔槽及缺口，如图1“|III|1/i)lli11 11 JLmgiy0#丄 11 111一亍1耳Fl冃P P 1 F U图11. 工序准备：因为门槛大致为三棱柱，所以加工时需要特定的工装即门槛数铣台（两个）。以便于门槛在加工过程中不会因为受力太大而晃动，导致工件报废或精度不够。压板 四组，用于门槛两端加固作用。直径为 16和8的铣刀数把，最小精度为0.02mm的 游标卡尺一个，2米的卷

23、尺一个，2. 工艺分析：门槛是经过表面氧化的，所以在加工过程中要轻上轻卸，不能大力敲击。为了 保证槽和孔的表面光滑度，在铣削过程中要开切削液，并且要时刻注意不要出现粘 刀现象。在铣孔时应选直径为 8的立铣刀，而铣槽时应选择直径为 16的立铣刀，主 轴转速设为1500转分，进给为400,这样既可以提高效率，加工出来的工件表面光 滑度也会更好。门槛（一）调试中要注意点：门槛数铣台的放置，要把坐标直线拉直，这样做 出的孔和槽误差不会太大；工件坐标系位置，用中心棒对刀，转速为 400rmin，X轴 是门槛的横向中点，丫轴是门槛的最底边,Z设在工件的上表面；压板应该压在工件 的两端，且稍留位置，用于确定

24、两端端面的位置；3. 用 mastercam编程得：%00000（门槛1）N102G0G17G40G49G80G90N104T2M6N106G0G90G54X-1611.Y-13.746A0.S1500M3N108G43H2Z100.N110Z0.N112G1Y10.254F400.N114X-1617.N116Y4.254N118X-1843.N120Y10.254N122X-1849.N124Y-13.746N126G0Z100.5. 门槛编程及工艺分析（二）加工门槛的第二步是（在面 3）铣中间的七个槽，如图2.图21准备工序：压板四组，用于门槛两端加固作用。直径为 16和8的铣刀数把，最

25、小精度为 0.02m m的游标卡尺一个，2米的卷尺一个，2. 工艺分析：在加工过程中要轻上轻卸，不能大力敲击。为了保证槽和孔的表面光滑度，在 铣削过程中要开切削液，并且要时刻注意不要出现粘刀现象。在铣孔时应选直径为 12的立铣刀，主轴转速设为1500转分，进给为400,这样既可以提高效率，加工出 来的工件表面光滑度也会更好。门槛（二）调试中要注意点：加工过程中不需要门槛数铣台，但要把门槛坐标 直线拉直，这样做出的孔和槽误差不会太大；工件坐标系位置，用中心棒对刀，转 速为400rmin，X轴是门槛的左端，Y轴是门槛的最里边，Z设在工件的上表面；压 板的压法，要把门槛下端突出的筋插在加工中心工作台

26、的沟槽里，并且与里面靠紧， 在其正面两端的23处分别压上一块压板，压板一定压紧。3用mastercam编程得00000（门槛2）N102G0G17G40G49G80G90N104T1M6N106G0G90G54X116.Y8.A0.S1500M3N108G43H1Z100. 112G1Y-21.617F500.N114Y-141.585Z100.N110Z0.NN116Y-148.5N118G3X154.R19.N120G1Y-141.585N122Y-21.617Z0.N124Y7.N126X148.N128Y-4.N130X122.N132Y-10.N134X148.N136G0Z100.

27、6. 门槛编程与工艺分析（三）加工门槛的第三步是（在面 2）铣两端缺口。如图3:图31. 工序准备：压板四组，用于门槛两端加固作用。直径为16和8的铣刀数把，最小精度为0.02m m的游标卡尺一个，2米的卷尺一个，2. 工艺分析：在加工过程中要轻上轻卸，不能大力敲击。为了保证槽和孔的表面光滑度，在 铣削过程中要开切削液，并且要时刻注意不要出现粘刀现象。在铣孔时应选直径为 12的立铣刀，主轴转速设为1500转分，进给为400,这样既可以提高效率，加工出 来的工件表面光滑度也会更好。门槛（三）调试中要注意点：加工过程中需要门槛数铣台，要把门槛坐标直线 拉直，这样做出的孔和槽误差不会太大；工件坐标系

28、位置，用中心棒对刀，转速为 400rmin，X轴是门槛的横向中点，丫轴是门槛的最底边，Z设在工件的上表面；压 板应该压在工件的两端，压板一定压紧。3用mastercam编程得%ooooo（门槛3）N102G0G17G40G49G80G90N104T1M6N106G0G90G54X-10.Y118.A0.S1500M3N108G43H1Z100.N110Z-12.N112G1X13.5F400.N114G3X23.5Y128.R10.N116G1Y142.N118G2X28.5Y147.R5.N120G1X133.5N122Y68.N124G3X143.5Y58.R10.N126G1X205.N

29、128Y-10.N130G0Z100.N132X-10.Y120.N134Z-12.N136G1X13.5N138G3X21.5Y128.R8.N140G1Y142.N142G2X28.5Y149.R7.N144G1X133.5N146G2X135.5Y147.R2.N148G1Y68.N150G3X143.5Y60.R8.N152G1X207.N154Y-10.N156G0Z100.N158X-10.Y118.N160Z-27.N162G1X13.5N164G3X23.5Y128.R10.N166G1Y142.N168G2X28.5Y147.R5.N170G1X133.5N172Y68.N1

30、74G0Z100.7. 门槛编程与工艺分析（四）加工门槛的第四步是铣第3面的三个槽，如图4:1IILii图41. 工序准备：压板四组，用于门槛两端加固作用。直径为 16和8的铣刀数把，最小精度为 0.02 m m的游标卡尺一个，2米的卷尺一个，2. 工艺分析：在加工过程中要轻上轻卸，不能大力敲击。为了保证槽和孔的表面光滑度，在 铣削过程中要开切削液，并且要时刻注意不要出现粘刀现象。在铣孔时应选直径为 12的立铣刀，主轴转速设为1500转分，进给为400,这样既可以提高效率，加工出 来的工件表面光滑度也会更好。门槛（四）调试中要注意点：加工过程中不需要门槛数铣台，因为门槛的2面不是一个平面，所以

31、要在门槛的2面空槽位置垫上一块大小合适的铝块，把门槛坐标直线拉直，这样做出的孔和槽误差不会太大；工件坐标系位置，用中心棒对刀， 转速为400rmin，X轴是门槛的中间位置，丫轴是门槛的最底边，Z设在工件的上表 面；压板的压法，要把门槛下端突出的筋插在加工中心工作台的沟槽里，并且与里 面靠紧，在其正面两端的23处分别压上一块压板，压板一定压紧。3. 用mastercam编程得%00000N100G21N102G0G17G40G49G80G90N104T1M6N106G0G90G54X-608.Y-6.A0.S1500M3N108G43H1Z200.N110Z12.5N112G1Z12.F100.

32、N114Y38.F500.N116G3X-642.R17.N118G1Y-6.N120G0Z200.N122X-608.N124 Z.5N126G1Z0.F100.N128Y38.F400.N130G3X-642.R17.N132G1Y-6.N134G0Z200.N136X-608.N138Z.5N140G1Z0.F100.N142Y38.F400.N144G3X-642.R17.N146G1Y-6.N148G0Z200.8门槛编程与工艺分析（五）加工门槛的第五步是把（三面）两个槽扩大，如图 5:图2工序准备：压板四组，用于门槛两端加固作用。直径为16和8的铣刀数把，最小精度为0.02m m的游标卡尺一个，2米的卷尺一个，2.工艺分析：在加工过程中要轻上轻卸，不能大力敲击。为了保证槽和孔的表面光滑度，在 铣削过程中要开切削液，并且要时刻注意不要出现粘刀现象。在铣孔时应选直径为 12的立铣刀，主轴转速设为1500转分，进给为400,这样既可以提高效率，加工出 来的工件表面光滑度也会更好。门槛（五）调试中要注意点：加工过程中不需要门槛数铣台，但要把门槛坐标 直线拉直，这样做出的孔和槽误差不会太大；工件坐标系位置，用中心棒对刀，转速为400rmin , X轴是门槛的左端，Y轴是门槛的最底边，Z设在工件的上表面；压 板的压法，要把门槛下端