机械加工工艺设计

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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：2023.1.7完成日期：2023.1.21辩论日期：2023.1.22

班级：学生：学号：指导老师：教研室主任：学校名：

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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-5-（四）机加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定-9-（五）、各工序的定位夹紧方案及夹具的选择-9-（六）、数控加工刀具的选用-12-三、数控加工编程程序代码-14-四、总结-18-五、主要参考资料-19-六、附件-20-

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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，设计中尚存在大量不足之处，请老师给予批评指正。

设计书包括：1、零件图2、零件的毛坯图3、机械加工工艺过程卡4、机械加工工序卡5、课程设计说明书6、数控加工仿真图

一张一张两张七份一份一份

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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φ20mm孔和φ8mm孔；

2.加工要求

该零件为繁杂形状零件，尺寸精度和形位要求不高，其中中孔尺寸为φ20H7为协同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φ8孔要求不高，表面粗糙度为Ra6.3um。

3各结构的加工方法

由于φ20H7孔加工要求较高，拟选择粗铰+精铰的方案。除了前面较繁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。

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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，精度要求较高的特别形状零件，而且要求批量较大，所以采用熔模铸造。铸造可依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1~2mm，毛坯尺寸精度要求为0.25mm。

（二）、基准选择1.粗基准的选择

如图1，依照粗基准选择的原则。选择较为光亮，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，必需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

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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

①精铸件，外形大尺寸为112mm54mm42mm具体尺寸见毛坯图

②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，外轮廓特别前侧面轮廓繁杂，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。

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③依照基面先行，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。

④加工φ20H7和φ8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φ20H7孔。之后再钻φ8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。

⑤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需使用数控机床加工。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。必需使用数控铣床三轴联动才能加工。由此该道工序也必需使用数控机床加工。并且需要编制数控程序。加工上台面后需要翻转工件加工下台面。

⑥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便利也选择数控铣床加工。此处需要编制数控

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。

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详细的工序：机加车间X62W

⑴粗铣C面达到41.3mm

⑵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Ra6.3um。

⑶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

⑷粗铰精铰φ18孔达到尺寸φ20H7，粗糙度Ra1.6um。钻φ8孔，粗糙度Ra6.3um。

⑸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Ra6.3um。对φ50圆柱面下圆棱进行C5的直倒角。

⑹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Ra6.3um。对φ50圆柱面上圆棱进行C5的直倒角。

⑺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Ra6.3um。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Ra6.3um。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Ra6.3um。

⑻终检验。⑼入库。

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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φ20以加工孔为测量面，用主轴上装百分表找φ20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，由于产品协同精度要求高，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

0.25mm，毛坯精度为IT7~IT8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。

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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：

2Zmin2(HS)T2Pb

不平度：HR30um缺陷层：ST缺100um上工序公差：T500um剩余空间偏差：P0

定位误差：按本工序公差计，为0.17mm所以：2Zmin2(30100)50021701100um

1

3

Zmin550um

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：

2Zmin2(HS)T2Pb

不平度：HR10um缺陷层：ST缺30um上工序公差：T100um

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剩余空间偏差：P0

定位误差：按本工序公差计，为0.17mm所以：2Zmin2(1030)1002170520um

13

Zmin260um

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：

2Zmin2(HS)T2Pb

不平度：HR30um缺陷层：ST缺100um上工序公差：T500um

剩余空间偏差：P2100200um定位误差：按本工序公差计，为0.17mm

所以：2Zmin2(30100)5002(200170)1500um

1

3

Zmin750um

所以本道工序加工余量各取1mm。4、加工孔φ20H7，其加工路线为：（1）粗铰孔φ

19

粗糙度为Ra3.2um

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（2）精铰孔φ

20粗糙度为Ra1.6um

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），由于粗糙度要求都为Ra6.3um，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=πDn/1000得出n=1000Vc/(πD)=320r/min,取n=320r/min，精加工时选Vc=30m/s，取n=480r/min。

3、粗铰精铰孔φ20：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φ8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Φ20的高速钢铣刀（齿数选6），选Vc=25m/min，n=（1000Vc）（/πD）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φ10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：

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太原科技大学机械电子工程学院

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刀号

毛坯种类刀具尺寸

铸件主轴转速r/min

毛坯外形进给速度mm/min

1125442背吃刀量mm

工步工步内容号12345678

粗铰中孔T01精铰中孔T02钻Ф8孔T03

Ф19Ф20Ф8Ф20Ф20Ф10Ф20Ф20

70703003204802000400400

3520803001502000300150

0.70.3400.70.3

粗铣台面T04精铣台面T04倒角T05

粗铣侧面T06精铣侧面T06

0.70.3

-13-

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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;G90G54G00X0Y0Z0S500F500;M08M03S70

G01Z-42.F35;G00Z200.;M05;T02;

M06;M03S70

G01Z-42.F20;G00Z200.;M05;T3;

M06;M03S300

G00X45.Y20.F80;安装Ф19铰刀粗铰Ф20孔安装Ф20铰刀精铰Ф20孔安装Ф8钻头钻Ф8孔

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G01Z-10.;G00Z10.;G01Z-20.;G00Z10.;G01Z-30.;G00Z10.;G01Z-42.;G00Z200.;M09;

M30;程序终止数控铣床

粗铣精铣台面并倒角数控程序：O1002;

G90G54G00X200.Y-200.Z100.S500F500;T01;

M06;安装Ф20立铣刀M08;M03S320

G00X0Y-52.Z-4.7;粗铣台面G02X0Y52.R52.F300;G02X0Y-52.R52.;

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G01X0Y-35.;G02X0Y35.R35.;G02X0Y-35.R35.;G00X200.Y-200.Z100.;M05;M03S480

G01X0Y-52.Z-5.F150;G02X0Y52.R52.;G02X0Y-52.R52.;G01X0Y-35.;G02X0Y35.R35.;G02X0Y-35.R35.;G00X200.Y-200.Z100.;M05;T02;

M06;M03S2000;

G90G54G00X0Y0F500;

Z20.;#1=5.;#2=0;#3=45;

精铣台面换Ф10立铣刀利用宏程序加工倒角

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#4=5.;

WHILE[#1GE#2]D01;#10=TAN[#3]*[#1]-4.;#11=#4-#1*TAN[#3];G00X150.Y20.;G10L1