毕业设计（论文）-基座零件的数控铣削加工工艺及编程

第2页共18页全套设计图纸加V信153893706或扣3346389411毕业设计说明书

题目基座零件的数控铣削加工工艺及编程专业班级学生姓名指导教师

年月日摘要通过对零件的分析（包括几何元素的构成、尺寸结构、形位结构、表面粗糙度、立体形状）,工艺的分析，合理的选用机床刀具夹具，合理的基准、工艺设计，制定出最合理的加工工艺。提到零件的生产率，保证了零件的加工精度，综合运用数控程序机械制造工艺学、夹具的设计、公差等级等，对所加工的零件做了详细的分析。关键词：工艺分析机床刀具夹具的选择目录1零件的分析 51.1几何元素构成 51.2尺寸结构 51.3形位结构 51.4表面粗糙度 51.5立体形状 52工艺分析 62.1设备的选择 62.2毛坯的确定 62.3零件的工艺规程分析 72.4零件工艺的设计 103机床的刀具，夹具的选择 113.1夹具的选择 113.2刀具的选择 113.3量具的选择 114数控加工程序编制方法的选择 11致谢 17参考文献 18引言大学年的学习生活即将结束，大学学习生活中的最后一个环节也是最重要一个环节--毕业设计，是对所学知识和技能的综合运用和检验。毕业设计的目的在于培养我们根据给定任务，收集书面资料和生产第一手资料，确定数控加工工艺及编制程序的能力；培养我们根据复杂零件图纸和技术要求，进行工装设计的能力；提高我们使用和查阅常用工程手册、标准等资料的能力；培养我们运用所学知识进行分析问题、综合解决实际问题等方面的能力。毕业设计要求我们综合运用已学的理论知识、实践技能来解决本专业的实际问题。通过本次的综合技能的训练，在完成各工件过程中不但学会了怎么处理各种加工过程中的麻烦还学会了许多如何运用我的所学的知识,并且进一步巩固了我们所学的基本理论知识和提高实际的动手操作的能力。也让我树立生产和经济观念以及全局观念,养成了做事更加认真严谨,学会了如何运用手上的技术资料和参考资料把自己工作做好。1零件的分析图1.1零件工程图1.1几何元素构成通过视图1.1可以看出，此图上表面有一个圆凸台，一个菱形凸台,一个凹槽,以及一个通孔,半通孔组成。可以说，大部分都是由一些简单的线条或者平面组成。所以，加工时外轮廓和平面用铣刀就可以，加工凹槽,圆弧凸台表面用三刃立铣刀,孔用镗刀和钻及绞刀。1.2尺寸结构整体来看尺寸精度要求很高，大部分的尺寸均达到IT8~IT7级精度。1.3形位结构此图的形位公差要求较高。1.4表面粗糙度工件轮廓表面粗糙度要求都为1.6。其余为6.3。1.5立体形状整体来说是一个立方体大结构，上表面由凸台组成，中间还有一个通孔，半通孔，一个凹槽。2工艺分析2.1设备的选择零件的加工精度很大是取决于所用机床，因此必须合理地选用机床。对于中批量生产一般选择通用机床；对于中批量则广泛采用专用机床，数控机床和组合机床。在选择机床时应该注意，所选用的机床的尺寸范围要与零件外形尺寸相适应，机床精度与工件精度相适应，机床的生产率与零件的生产率相适应。因为本零件的尺寸小，重量轻，而且由于本零件的工艺性和结构性并不是很复杂但是又对表面质量有一定的要求，故选用数控机床加工。特点：经过分析我们发现，此工件需两次装卡才可完成加工，且加工过程中需要好几把不同的刀具，还要加工快捷，所以我们可考虑选用加工中心。在这里我选用的是沈阳机床厂生产的VM1690立式加工中心，本机床结构基本特点如下：机稳定性好，强度高，各项精度稳定可靠。轴采用高精度p4级主轴专用轴承，运行稳定无噪音。个轴均采用C3级高精度滚珠丝杠，精度稳定可靠。作系统是FUNACSeriesOiMate.给系统采用伺服电机通过弹性联轴器与滚珠丝杆直连带动工作台，滑鞍和主轴箱实现x、y、z三个方向进给。以斗笠式或圆盘式到库，侧挂在立柱左侧面。纵台采用吊挂式，该机床还配有拖动式手摇脉冲发生器，操作方便。滑系统稳定。动系统实现功能为：主轴锥孔吹风，清洁刀具，主轴鼻端轴承防尘的气雾帘打刀增压的气动源及清洁用气枪的动力源，刀库换刀气缸动力源及刀库倒刀气缸的动力源。2.2毛坯的确定（1）确定毛坯制造形式工艺设计时，毛坯制造形式的选择应全面考虑下述因素的影响：1）零件的材料及对材料组织和性能的要求2）零件的结构形状外形尺寸3）生产纲领的大小4）具体生产条件毛坯的选择原则是：毛坯的形状和尺寸，越接近零件，那么毛坯的精度就越高，则零件的机械加工余量就越小，同时材料的消耗也就越少，机械加工的生产率也可以提高，零件的成本降低了，但毛坯的成本却提高了。因此，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面综合来考虑，以求得最佳的方案。毛坯的类型有很多，如锻，压制，冲压，焊接，冷轧，热轧，型材和板材等。因本工件为中批生产，且为一般立方体零件，根据本零件的生产纲领，经济价值及复杂程度，另外本零件为立方体零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯选立方体料。（2）毛坯的材料材料：45钢。优质碳素钢力学性能：бs=335(MPa)бb=600(MPa)δ(﹪):16ψ（﹪）：40

Ak(ak)J(kgf·m/am²):39(5)钢属于优质碳素钢，其性能特点是：淬火、高温回火后钢的表面具有：高的硬度和耐磨性，心部具有足够强度、塑性和韧性，适用于要求承受交变应力和摩擦作用的同时，也能承受一定的冲击载荷条件下工作的机械零件。（3）毛坯尺寸及余量的确定为节约材料和能源，随着毛坯制造向专业化生产发展，目前毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的发展很快。根据本零件的结构特征和尺寸要求及考虑到经济性，所以毛坯选择110×65×25的毛坯。所谓毛坯余量,是为了保证零件献宝的质量要求,在加工过程中从其表面上切除的金属层,加工余量的大小必须合适,余量过大浪费材料,同时增加工步或走刀次数,而降低了生产率,增加了工时,刀具和电力等消耗.加工余量过小,刚不能切去表面的缺陷层,有时还会使刀具处于恶劣的工作条件,使刀具磨损加剧,因此应当合理地确定加工余量。确定粗加工加工余量的大小,取决于加工过程中,各工序的余量之和,所以毛坯的加工余量是影响各个工序的主要因素。确定加工余量的方法有计算法,查表法和经验估计法，经过估计此工件余量为道较为合理。综合考虑到毛坯制造和机械加工的工艺技术水平,零件所产生变形等方面的原因,参照同类产品给定,本零件毛坯公差按照经验估计法确定。2.3零件的工艺规程分析（1）零件的技术要求1）曲线外圆周过渡应光滑无节点，轮廓周边应保证粗糙度值Ra=3.2；2）相应部位应清根或倒角；3）通孔尺寸的公差大小在0.018~0.内。（2）制定工艺路线的理论原则及制定工艺路线1）制定工艺路线的理论原则：a零件图及技术要求：零件图及其技术条件,是制造零件的主要依据,在零件图上应包括:结构技术条件,材料在制订工艺路线时首先应对零件的构造要求进行详以便掌握加工要求和保证质量。b零件的毛坯图：毛坯图是根据零件图设计的.对于一些强度要求不高的零件可选用型材作毛坯,用型材的规格尺寸制造零件所需的大小,对此综合训练的零件总强度有一定的要求,且属于单批量生产,所以选用的毛坯应经过热处理等工序。c生产类型：生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地)生产专业化程度的分类,一般分为三种基本类型:单件生产、成批生产、大量生产。d生产条件：主要应从现有的机床设备出发来指定工艺路线.使现有的设备充分利用,并且为了更好的保证质量,提高劳动生产率,降低生产成本,指定工艺过程时也要注意新技术的引用及现有的实际设备情况等综合考虑。总的来说,在制定工艺路线时,应使零件上各尺寸精度,位置精度,表面粗糙度和各项技术指标均能得到保证,同时也要尽量提高生产率,降低生产成本,从而获得最好的经济效益。

2)加工阶段的划分：工件加工阶段可划分为粗加工-精加工,它是通过程序来保证的.划分加工阶段的目的是保证各主要表面达到设计图的质量要求,并提高尺寸精度,降低表面粗糙度。a保证加工质量：工件粗加工时,切削金属较多,产生较大的切削力和切削热,同时需要有较大的夹紧力,且内应通过粗加工还能从新分布,造成工件生产较大的变形。划分阶段后,粗加工造成的加工误差可通过精加工得到纠正,从而提高了零件的加工精度,降低了表面粗糙度,保证了零件的加工质量。b合理地使用设备提高生产率：在加工时选用数控机床,可以把工件的粗加工与精加工在一道工序内完成,这样就避免了工件的二次装夹,提高了工件的形状与位置精度。（3）工序的集中与分散问题的分析在制订工艺路线时,当选定各表面加工方法和确定了阶段划分后,就可以将同阶段中的各加工表面组合成若干工序,组合时可采用集中与分散的原则。工序集中是指工件的加工集中在少数几道工序内完成,即每道工序的加工内容较多.工序分散是将工件的加工分散在较多工序内进行,即每道工序的内容较少,最少时即每道工序仅一个简单公步.工序集中与工序分散是拟定工艺路线时确定工序的两种原则。工序集中的特点是：1）采用高效专用设备及工艺装备,生产率高。2）工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期.3）工序数目少,可减少机床数量、操作工人数和生产面积,还可简化生产计划和生产组织工作。4）因采用结构复杂的专用设备及工艺设备,使投资大,调整和维修复杂,生产准备工作量大,转换新产品比较费时。工序分散的特点是:1）设备及工艺装备比较简单,调整和维修方便,工人容易掌握,生产准备工作细的工艺分析,量少,又易于平衡工序时间,易适应产品转换；2）可采用最合理的切削量,减少基本时间；3）设备数量多,操作工人多,占用生产面积也大；在制订工艺路线时,工序集中或分散主要取决于生产规模和零件的结构特点及技术要求.批量小时为简化管理工作多将工序集中,大批量生产时可采用效率高的机床将整个工序集中.也可以将工序分散后组织流水生产,对大型零件应适当分散，这两种原则各有特点。

我所加工的产品件即遵循了工序集中的原则。（4）定位基准的选择定位基准的选择对零件的加工尺寸和位置精度，零件各表面的加工顺序及夹具结构等都会产生举足轻重的影响，正确的选择定位基准是制定机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键问题。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精度基准到粗基准。1）精度基准的选择：a基准重合原则：就是尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起定位误差；b基准统一原则：位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准，这样有利于保证各加工表面的位置精度；c自为基准和互为基准原则；d选择等级较高，安装稳定可靠的表面作精基准，而且所选的基准应使夹具的结构简单，安装和加工工件方便；2）粗基准的选择：a对于所有表面都要加工的零件，应选择余量和公差最小的表面作基准，以避免余量不足而造成废品；b选择光洁平整的表面，并且面积足够大，装夹稳定的表面作为粗基准；c粗基准一般都只能用一次，尽量避免重复使用；在实际工作中，定位基准的选择要符合上述所有的原则有时是不可能的，因此应根据具体情况进行分析，选出最有利的定位基准。2.4零件工艺的设计零件外形规则，被加工部分的各尺寸，形位，表面粗糙度值及凹凸配合等要求较高。零件结构简单，包含了平面，圆弧，内外轮廓，挖槽，钻孔，镗孔，铰孔，且大部分的尺寸均达到IT8~IT7级精度。工件选用机用平口装夹校正平口钳固定钳口，使之与工作台X轴移动方向平行。在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当），利用木锤或铜棒敲击工件，使平行垫块不能移动后夹紧工件。利用寻边器找正工件X，Y轴零点，该零点位于工件上表面的中心位置，设置Z轴零点与机械原点重合，刀具长度补偿利用Z轴定位器设定。对于同一把刀具仍调用相等的刀具长度与半径补偿值，但它们设定的工件坐标系不同，也可不使用刀具长度补偿，而根据不同刀具设定多个工件坐标系零点进行编程加工。设计计算：（1）机械加工余量的计算机械加工余量就是保证零件规定的质量，在加工过程中从其表面上切除的金属层会对工艺过程有一定的影响，余量不足，不能保证零件的加工质量；余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且增加了材料刀具，能源的消耗，从而增加了成本，所以必须合理地安排加工余量。通常确定机械加工余量的方法大致有三种：计算法，查表法和经验法。本次设计采用查表法和经验法相结合的方法选取加工余量。由于工件的自由公差的尺寸精度不高，可按工厂实际情况选取经济的公差值。（2）确定工序尺寸加工余量根据参考文献，并结合现场工人的实际操作经验及毛坯尺寸选取余量：a粗铣时加工的总余量为0.5b半精铣时加工余量为理论值+0.2c精铣时加工余量为理论工件要求的值（3）确定轴向工序尺寸及余量变化工序的加工余量，由于受工序尺寸公差的影响，实际加工余量的数值是在一定范围内变化的，余量过大不仅增加机械加工的劳动量，降低生产率，而且增加材料，工具和电力的消耗，提高加工成本。余量过小则无法消除上工序的各种表面缺陷和误差，不能补偿本工序加工时工件的装夹误差，因此为使所确定的加工余量值比较合理，应计算出余量的变化情况。（4）确定径向工序尺寸由于采用数控加工工艺，该零件的径向尺寸在数控机床上只用一道工序即可完成粗精加工工步，并达到尺寸要求和精度要求，故径向工序尺寸可直接采取设计尺寸并按入体原则标注偏差。3机床的刀具，夹具的选择3.1夹具的选择本零件是中批量生产，技术要求不高，故采用通用夹具即可完成。因专用夹具的专用性强，成本高，不易转变，不可长时间的使用，且此零件只为中批量生产，为其专门制作家具成本较高，故采用通用夹具。铣削加工时，铣刀宜选用高速钢中的高性能高速钢。高性能告诉更得耐磨性与耐热性较高，能用于合金钢的加工，故选用W18Cr4高速钢铣刀。3.2刀具的选择加工工艺中采用的刀具为：T01Φ63mm可转位面铣刀；

T02Φ20mm高速钢立铣刀；T03Φ10mm

高速钢麻花钻；T04Φ11.8mm高速钢麻花钻；T05Φ12mm高速钢铰刀；T06Φ5mm高速钢立铣刀；T07Φ4.5mm高速钢麻花钻；T08Φ5mm高速钢铰刀；3.3量具的选择为了在机械加工过程中保证零件的加工尺寸精度和提高测量效率的要求，需要适当地选用各种通用及常用量具，此零件的量具如下：游标卡尺：200mm,千分尺,

塞尺。3.4工序尺寸及机械加工余量的校核与设计尺寸有关的工序尺寸偏差，可取用设计及偏差或进行尺寸换算来确定。与保证设计尺寸没有直接的工序尺寸偏差，可按本工序的经济精度来确定，最后按如题原则标注成偏差形式。4数控加工程序编制方法的选择4.1数控加工的特点1）采用数控机床加工零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。2）数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。3）采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高2~3倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。4）可以实现一机多用。5）采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。4.2数控编程的分类编程一般分为手工编程和自动编程两种。程序的输入和检验都是有人工完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程较容易完成，而且经济，及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成大的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲面的零件，用手工编程就有一定的难度，出错的几率增大，有的无法编程序。自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：有计算机自动识别图编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。4.3坐标系的选择在编写零件的加工程序时首先设定坐标系。（1）机床坐标系的设定机床欲对工件的切削进行程序控制，必须首先设定机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，可根据右手指教笛卡尔坐标系来判定机床上X轴，Y轴与Z轴的正方向。（2）工件坐标系的设定标系是编制时使用的坐标系，是人为设定的，设定的依据是符合图样要求。从理论上讲，工件原点选在任何位置都是可以的，但实际上为了编程方便以及给尺寸较为直观，应尽量把工件原点的位置选择合理些。

在数控机床中，工件坐标系一般使用G54指令告诉系统工件的坐标系原点所在的位置。4.4工件零点的选择工件零点的确定是为了建立工件坐标系，根据零件几何图的尺寸要求，工件零点应设在工件的尺寸标注的基准上4.5对刀点的选择在数控加工中，工件坐标系确这个位置就是刀具的刀位点或刀具的中心点在工件坐标系上与坐标系原点的相对位置。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较强。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，所以此工件选用手工编程。5数控编程选用及编程程序单数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。自动编程即用计算机编制数控加工程序的过程，适用于复杂零件的编程。本次需要加工的零件形状不算复杂,用手动编程即可完成程序编制。程序编制O0108;（FANUC系统编程）；G90G54GG91G28Z0;Z轴回零点T01M06;换1号刀，面加工S1200M03;主轴正转，转速1200r/minM08;切削液开G90G00X100Y15;G43G00Z20H01;快速进刀，建立刀具长度补偿G01Z0F1000;G01X-100F300;G01Y-15;G01X100;M09;切削液关M05;G49G00Z0;取消长度补偿，Z轴回零T02M06;换2号刀，侧面加工S380M03;主轴正转，转速600r/minG54G00X100Y40G43G00Z20H02;快速进刀，刀具补偿值加入G01Z-20F1000;M08;切削液开G41G01X50Y40D01;建立刀左补，D01=10G01X50Y-30F100;G01X-50Y30;G01X60Y30；G40G00X80Y40；取消刀补G01Z-10F1000；菱形加工G41G01X68.599Y11.16D02；建立左刀补，D02=20M98P0002；调用菱形加工子程序G41G01X68.599Y11.16D03；建立左刀补，D03=10M98P0002;调用菱形加工子程序G00X80Y40;定后，还要确定刀具在工件坐标系中的位置。G00Z-5;圆加工G41G01X20Y30D03F100;建立左刀补，D04=25M98P0003;调用圆加工子程序G41G01X20Y30D04F100；建立左刀补M98P0003；调用圆加工子程序M09;切削液关M05;G49G00Z0;取消长度补偿，Z轴回零T03M06;换3号刀，钻孔加工S550M03;M08;切削液开G43G00Z20H03;快速进刀，立刀具长度补偿G98G83X30Y0Z-25R5Q5F60;模态调用模钻孔循环（回初始平面）G99X0Y0;模态调用钻孔循环（回R平面）G98X-30Y0;模态调用钻孔循环（回初始平面）G80M09;取消固定循环，切削液关M05 G49G00Z0;取消刀具补偿，Z轴回零T04M6;换4号刀，扩孔加工S450M03;G43G00Z20H03;快速进刀，建立刀具长度补偿M08;切削液开G98G81X30Y0Z-25R5F60;模态调用模钻孔循环（回初始平面）G99X0Y0;模态调用钻孔循环（回R平面）G98X-30Y0;模态调用钻孔循环（回初始平面）G80M09;取消固定循环，切削液关M05;G49G00Z0;取消长度补偿，Z轴回零T05M6;换5号刀，钻孔加工S100M03;M08;切削液开G43G00Z20H03;快速进刀，建立刀具长度补偿G98G85X30Y0Z-25R5F20;模态调用模钻孔循环（回初始平面）G99X0Y70;模态调用钻孔循环（回R平面）G98X-30Y0;模态调用钻孔循环（回初始平面）G80M09;取消固定循环，切削液关G49G00Z0;取消长度补偿，Z轴回零M30;0002菱形加工子程序G01X50Y0F100;G01X0Y-30;G01X-50Y0;G01X0Y30;G01X50Y0;G01X68.599Y-11.16;G40G00X100Y10;取消刀补M99;0003圆加工子程序G01X20Y0F100;G02X20Y0