板块类零件机械加工工艺规程设计

本文格式为Word版，下载可任意编辑——板块类零件机械加工工艺规程设计岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

岳阳职业技术学院

毕业设计

（2023届）

题目板块类零件机械加工工艺规程设计系（院）机电工程系专业数控技术班级数控高职（3）08-1学号202323053152学生姓名黄朝

指导教师付琼芳（副教授）上交日期2023-6-20

1

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

目录

前言…………1

摘要………………………2

英文摘要……………………3

第1章数控加工工艺设计……………………3

1.1内环零件图……………31.2内环零件数控加工工艺分析与设计………………4

1.2.1零件工艺性分析……………41.2.2确定毛坯……………………41.2.3定位基准的选择……………41.2.4切削用量的确定……………41.2.5加工路线的确定……………51.2.6夹具的选择与装夹方案的确定……………5

1.2.7加工设备的选用……………51.2.8刀具的选择…………………6

第2章编制数控加工程序与操作步骤……7

2.1车端面………………7

2.2钻中心孔……………7

2.3钻孔…………………72.4镗孔…………………72.5车外表面……………82.6镗孔…………………82.7长度加工…………82.8切内孔槽…………92.9车外表面……………92.10切外槽……………112.11倒孔的孔边角……………………11

第3章零件数控加工仿真…………………12

3.1仿真加工的意义…………………123.2杯轴零件数控加工仿真过程……12

4.致谢词…………………175.岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

板块类零件机械加工工艺规程设计

第一节零件图工艺分析

一、普通铣床上铣削顺序安排

用平口钳装夹，在卧式铣床上用圆柱铣刀铣削

1．铣基准面1：平口钳固定钳口与铣床主轴轴线垂直安装，以面2为粗基准，靠向固定钳口，两钳口与工件间垫铜皮装夹工件。

2．铣面2：以面1为精基准靠向固定钳口，在活动钳口与工件间置圆棒装夹。3．铣面3：仍以面1为精基准靠向固定钳口，用一致方法装夹。

4．铣面4：以面1为基准靠向平口钳钳体导轨面上的平行垫铁，面3靠向固定钳口装夹。

5．铣面5：调整平口钳，使固定钳口与铣床主轴轴线平行安装，以面1为基准靠向固定钳口，用90°角尺校正工件面2与平口钳钳体导轨面垂直，装夹工件。

6．铣面6：以面1为基准靠向固定钳口，面5靠向平口钳钳体导轨面装夹工件。

3

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

4

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

二、数控机床上加工分析1．零件图的分析

如设计课题2所示,该工件材料为45锻件,切削性能较好.毛坯选择160mm×120mm×40mm,已完成下表面及周边侧面的加工（在普通车床上）。

锻钢件的质量比铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高，所以凡是一些重要的机械零件都应当采锻钢件。

该零件分为上表面的铣削、凸台轮廓外轮廓加工、挖槽加工和孔的加工。（1）.上表面的加工要求保证长度38.50-0.039

（2）凸台轮廓外轮廓加工部分由四段R5的圆弧、一段R20的圆弧、一段R25的圆弧、一段R10的圆弧和三段直线构成，厚度为100＋0.0022mm。尺寸精度要求较高，表面粗糙度要求为Ra1.6mm，在铣床上需通过粗精加工来保证。

（3）挖槽加工轮廓有一处是需要铣掉一个封闭区域内的材料，内轮廓边界转角处的半径为R10。另一处是需要铣掉一个半通槽区域内的材料，宽度为16mm。

零件中心的封闭槽挖槽时，刀具垂直下刀不可避免的首先要碰见工件材料，由于圆柱形立铣刀垂直切削时受力状况不好一般可选用双刃的键槽铣刀，并注意下刀方式，可

选择斜向下刀或螺旋形下刀，以改善下刀切削时刀具的受力状况。

在敞开边界区域内挖槽加工时，既可选择键槽铣刀，也可选择圆柱形立铣刀，切出选择在工件实体外边界的切向延长线上，如下图所示

对于挖槽的编程和加工要选择适合的刀具直径，刀具直径太小将影响加工效率，刀具直径太大可能使某些转角处难于切削，寻常，刀具半径r小于等于0.９R（R为型腔转角圆弧半径）（4）孔加工分析

孔加工特点是，刀具的刀心在XY平面内定位到孔的中心，然后在Z方向做一定的切削运动。根据实际选用刀具和编程指令不同可实现钻孔、铰孔、镗孔等加工形式。一般对精度要求不高、孔径较小的孔可以用钻头一次加工完成，较大的孔可以先钻孔在扩孔或用镗刀进行镗孔，也可用铣刀按轮廓加工的方法铣出相应的孔。

寻常孔径D小于等于20mm的采用钻——扩——铰。孔径在20mm——80mm之间或位置精度要求较高的孔，采用钻——扩——镗或钻——铣——镗。

设计课题中有一个直径为380＋0。021mm通孔、一个直径为120＋0.021mm通孔和一个直径为150＋0.018mm的沉孔。孔的表面粗糙度要求为Ra1.6um，孔中心位置尺寸有一定要求。钻孔时由于孔深尺寸较大，采用深孔钻削循环指令编程，以使刀具在钻削过程中适当退刀以利于排屑。

寻常，用麻花钻钻头，孔的尺寸经济精度可达IT12～IT11，孔的表面粗糙度Ra值可达12.5～6.3um.

铰孔是应用较普遍的孔精加工方法之一，尺寸经济精度可达IT9～IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6～0.4um。

在铣床上镗孔，孔径尺寸经济精度可达IT9～IT7，表面粗糙度Ra值可达3．2～0．8um.孔距精度可控制在0.05㎜左右。（5）精度及技术要求分析

设计课题图样上位置精度要求有一处平行度∥0.02A可在一次装夹中加工来保证。

5

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

表面粗糙度要求较高的为Ra1.6um,其余的为Ra3.2um。2.选择加工机床

用数控加工中心较适合。

其次节工件定位与装夹

一、工件定位

合理选择定位基准对保证加工精度,提高生产效率有着重要的作用。确定零件的定位基准,应遵循以下原则：

（1）尽量使定位基准与设计基准重合。

（2）保证零件在一次装夹中完成尽可能多的加工内容。（3）工件坐标原点的确定

工件坐标原点的确定主要应考虑编程和测量。确定定位基准时，不必与其原点重合，但应考虑坐标原点能否通过定位基准得到确凿的测量，即得到确凿的集合关系，同时兼顾到测量方法。

设计课题2中的工件坐标系原点选在工件上表面的左下角，与编程原点重合，便于计算和编程。

二、工件的装夹与夹具

为了保证数控加工的精度，提高生产效率，一般要求夹具具有结构紧凑、简单，夹紧动作迅速、确凿，操作便利、省力、安全，并有足够的刚性。

经分析，设计课题2中，以已加工过的底面和侧面作为定位基准，其中底面为主定位面，采用等高垫铁在平口虎钳上装夹定位或直接将工件毛坯放在工作台上，用等高垫铁将工件托起，再用百分表找正工件两侧面进行安装定位，在虎钳上夹紧前后两侧面。虎钳用T形螺栓固定于铣床工作台上。

第三节加工工序与工步的划分

加工方法的选择原则：保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度和表面粗糙度的方法好多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸、大小、热处理要求等全面考虑。一般小尺寸的孔采用较孔，孔径较大时则应选择镗孔。此外还应考虑生产效率和经济性要求。

由于加工设计课题零件时，仅需一次装夹即可完成所有加工内容，因此确定工序为一道，在按平面铣削、挖槽、钻孔等分粗、精加工来划分工步。

在安排加工顺序时应遵循：先面后孔、先集基准后其他、先主后次、粗精分开等原则。

（1）粗铣顶面

（2）去周边余料粗加工（3）粗铣凸台轮廓（4）粗铣中心菱形封闭槽（5）粗铣右下角半通槽

6

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

（6）用φ2mm中心钻打φ12mm、φ38mm的中心孔（7）扩φ12mm、φ38mm的通孔至φ11mm（8）铰φ12mm的通孔至11.8（9）铣φ15mm的沉孔至φ14.8（10）扩φ38mm的孔至φ36mm（11）粗镗38mm的通孔至φ37.8mm（12）精铣顶面

（13）去周边余料精加工（14）精铣凸台轮廓（15）精铣中心菱形封闭槽（16）精铣右下角半通槽（17）铰φ12mm的通孔至尺寸（18）铣φ15mm的沉孔至尺寸（19）精镗φ38mm的通孔至尺寸（20）去毛刺,检验

第四节刀具选择

铣刀的几何参数对铣削金属的变形、铣削力、切削温度和铣刀的磨损都有显著的影响。并由此影响加工质量、铣刀的使用寿命和生产效率。为了充分发挥铣刀的切削性能，除了正确选择铣刀的材料外，还应根据具体铣削条件,合理地选择铣刀的几何参教。

刀具材料:高速钢强度高，韧性好，具有良好的工艺，刀具具有较好的切削性能。硬质合金韧性差，能承受冲击和振动能力差。刀刃不易磨得十分犀利，切削性能差，加工工艺性较差。一、铣刀直径的选择原则

铣刀直径大，散热条件好，铣刀刚性好，所允许的铣削速度和切削量大，但铣刀直径大时，铣削时铣刀的切入长度增加，工作时间长，铣削力矩大，刀具材料消耗也大。

一般面铣刀的直径应比宽大20%——50%，立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机车额定功率范围以内。二、铣刀齿数的选择

铣刀有粗齿和细齿之分，粗齿铣刀的刀齿强度高，容屑空间大，到铣削时同时参

7

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

N40Y47.0；

N50X145.0；N55X160.0Y98.03；

N60G00G40；取消刀具半径补偿N65M99；子程序终止

②凸槽轮廓加工子程序

序号程序内容O2023N5G91G01Z-5；ZN10G90X15Y25；N15X71.81Y106.13；

N20G02X88.19Y106.13R10；N25G01X130.95Y45.07；N30G02X130.48Y38.76R5；N35G03X125.40Y29.0R25.0；N40G02X120.51Y25.0R5.0；N45G01X39.49Y25.0；N50GO2X34.6Y29.0R5.0；N55G03X29.52Y38.76R20.0；N60G02X29.05Y45.07R5.0；

N65G03X-3.72Y68R20.0；N70M99；

③菱形槽轮廓加工子程序

序号程序内容O2023N5G91G01Z-5；ZN10G90X91.876Y56；

N15G03X100.07Y71.74R10.0；

程序说明

子程序名向增量下刀，切深5mm圆弧切出至工件外子程序终止程序说明

子程序名向增量下刀，切深5mm圆弧切入至工件轮廓上

13

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

N20G01X88.19Y88.7；N25G03X71.81Y88.7R10.0；N30G01X59.09Y71.74；N35G03X59.09Y60.26R10.0；N40G01X71.81Y43.3；N45G03X88.19Y43.3R10；N50G01X100.07Y60.26；

N55G03X91.876Y76R10；N60G40G01X80Y66；N65M99；

④铣半通槽加工子程序

序号程序内容O2023N5G91G01Z-5；ZN10G90X180.0Y24.0；N15X154.0；

N20G03X145.0Y8.0R8.0；

N25G01X180.0；N30M99；

⑤加工主程序

序号程序内容O2023N5G17G90G40G80G49G21；GN10T01；粗铣顶面

N15M06T02；N20G90G54G00X-80.0Y60.0；N25M03S240；N30G43Z100.0H01；

圆弧切出至工件外取消刀具半径补偿子程序终止程序说明

子程序名向增量下刀，切深5mm切线方向切入切线方向切子程序终止程序说

主程序名代码初始状态主轴换上T01号刀工件坐标系设定主轴正转刀具长度补偿，至安全高度

14

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

N35Z0.5；切入下刀N40G01X240.0F280；切削N45G00Z100.0M05；退刀，主轴中止N50G91G28Z0；Z轴回参考点N55G49；取消刀具长度补偿去边角余料粗加工

N60M06T03；N65G90G54G00X0Y0；N70M03S300；N75G43Z100.0H02；N80G00Z0F280；ZN85M98P22023；N90G00Z100.0M05；N95G91G28Z0；ZN100G49；粗铣凸台轮廓

N105M06T04；N110G90G54G00X0Y0；N115M03S210；N120G43Z100.0H03；N125G00G41X15.0Y25.0D02F100；N130G01Z0；ZN135M98P22023；N140G00G40X0Y0；N145Z100.0M05；N150G91G28Z0；ZN155G49；粗铣菱形槽

N160M06T05；N165G90G54G00X0Y0；N170M03S210；

主轴换上T02号刀工件坐标系设主轴正转刀具长度补偿，至安全高度向子程序调用点调用O2023号子程序退刀，主轴中止轴回参考点取消刀具长度补偿主轴换上T03号刀工件坐标系设定主轴正转刀具长度补偿，至安全高度建立刀具半径补偿向子程序调用点调用2次O2023号子程序取消刀具半径补偿退刀，主轴中止轴回参考点取消刀具长度补偿主轴换上T04号刀工件坐标系设定主轴正转

15

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

N175G43Z100.0H04；刀具长度补偿，至安全高度N180G00G41X80.0Y66.0D04；建立刀具半径补偿N185G01Z0F45；Z向子程序调用点N190M98P22023；调用2次O2023号子程序N195G00Z100.0M05；退刀，主轴中止N200G91G28Z0；Z轴回参考点N205G49；粗铣半通槽

N210M06T06；N215G90G54G00X0Y0；N220M03S320；N225G43Z100H05；N230G00G41X180.0Y24.0D06；N235G01Z0F30；ZN240M98P22023；N245G00Z100.0M05；N250G91G28Z0；ZN255G40G49；钻中心孔

N260M06T07；N265G90G54G00X25.0Y80.0；N270M03S1000；N275G43Z100H06；N280G99G81X25.0Y80.0Z-5.0R10.0F100；N285G98X135.0Y80.0；N290G80G91G28Z0；N295G49；钻φ12、φ38的孔至φ11.8N300M06T08；N305G90G54G00X25.0Y80.0；N310M03S550；

16

取消刀具长度补偿主轴换上T05号刀工件坐标系设定主轴正转刀具长度补偿，至安全高度建立刀具半径补偿向子程序调用点调用2次O2023号子程序退刀，主轴中止轴回参考点取消刀具长度补偿主轴换上T06号刀工件坐标系设定主轴正转刀具长度补偿，至安全高度钻孔循环，刀具返回R点钻孔循环，刀具返回起始点取消循环，Z轴回参考点取消刀具长度主轴换上T07号刀工件坐标系设定主轴正转

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）

N315G43Z100H07；刀具长度补偿，至安全高度N320G99G83X25.0Y80.0Z-38.5R10.0Q5F50；深孔排屑循环，刀具返回R点N325G98X135.0Y80.0；深孔排屑循环，刀具返回起始点N330G80G91G28Z0；取消循环，Z轴回参考点N335G49；取消刀具长度补偿铰φ15的沉孔至φ14.8

N340M06T09；