1、凸件的加工 数控铣床辽宁工程职业学院毕 业 设 计 （2014届）题 目 凸件的加工 系（院） 辽宁工程职业学院 专 业 数控技术 班 级 12级数控 学 号 201222010266 学生姓名 指导教师 上交日期 摘 要 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定
2、切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词 工艺分析加工方案进给路线控制尺寸第1章 前 言在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺
3、，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本文以与切削用量的选择
4、，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。第2章 工艺方案分析 2.1 零件图凸件备件编号 技术要求 1 去除毛刺 尖角倒钝 3 无热处理和硬度要求 4 五边形尺寸自定义2.2 零件图分析 该零件表面
5、由五边形、倒角四边形、四个盲孔、一个圆内槽等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45锻件96mm96mm，无热处理和硬度要求。2.3 确定加工方法加工方法的选择原则是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及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。通过以上图形数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为铣削，采用数控铣床。2.4 确定加工方案 零件上比较精密表面的加工，铣床常常是通过粗加工、精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工
6、方案。用虎钳夹住底部，开粗到96mmX96mm高50mm的尺寸，加工表面，加工96mmx96mm四边形外形，加工90mmX90mm外形，加工五边形，加工内槽，加工盲孔 该凸件加工顺序为： 预备加工-开粗96mmX96mm高50mm-铣面-粗铣96mmX96mm轮廓-粗铣五边形-粗铣内槽 -精铣床96mmX96mm轮廓-粗铣90mmX90mm轮廓-精铣五边形轮廓-精铣内槽 -钻盲孔。第3章 工件的装夹3.1 定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位
7、基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。 3.2定位基准选择的原则 1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。 3.3确定零件的定位基准以底面为定位基准3.4装夹方式的选择 为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。3.5
8、数控铣床常用的装夹方式采用虎钳装夹，因为虎钳滑动面及底面，经过精密研磨，平行度精准，虎钳本体使用球墨铸铁FCD60制造，抗张力强，耐磨性高，不易变形。虎钳滑动面热处理HRC45以上，保持长久耐磨精度最适合于普通铣床，CNC数控铣床，机械加工，模具制造业使用。3.6 确定合理的装夹方式 本次采用的是一次性装夹，用虎钳夹住20mm-30mm,合理的控制自由度。第4章 刀具及切削用量 4.1 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定
9、，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和
10、表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。4.2 选择数控铣削用刀具本次铣削采用机架刀与钨钢到配合使用，这样能提高效率。4.3 设置刀点和换刀点铣床一般采用的是中心对刀，以工件正100mm处作为换刀点4.4 确定切削用量 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加
11、工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。第5章 零件的加工5.1 凸件的工艺分析（1） 技术要求 图为一个凸件，精度要求不高，只有表面粗糙度有要求，还有就是内槽必须保证在正负0.02之间，其余精度为自由公差（2） 毛坯选择 本次的毛坯选用100mmX100mm高55的45锻件作为毛坯，比图片尺寸稍大一点，这样以便于更好的报图片的要求（3） 定位基准选择 在铣床上面一般以一个面作为定位基准，本次图形我们采用的是把底面作为定位基准。（4） 热处理工序 铸、锻件
12、毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。加工工序的划分一般可按下列方法进行：刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部
13、分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。（5） 走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返
14、回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上5.2 凸件加工工艺 （1）确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由近到远的原则确定。工是一个凸件，所以
15、对其进行外形的排料粗加工（留0.5的加工余量）让后对内槽进行粗加工，最后，精加工外形、精加工内槽、钻孔。（2）选择刀具1）整体开粗 选用80的面铣刀进行开粗2）铣外形粗加工 选用16的硬质合金机夹刀进行外形的开粗3)内槽的粗铣 选用10的硬质合金到进行开粗4)外形与内槽的精加工 选用10的硬质合金到进行精加工5)盲孔的加工 选用10的麻花钻进行加工（3）选择切削用量工序内容（走刀路线）工序号工序名称工序内容（走刀路线）切 削 用 量设 备T刀具转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm1铣床整体开粗80盘铣刀40020%0.5铣床2铣床外形开粗16机夹刀200020%0.5铣床3铣床 内槽开粗
16、10硬质合金刀160020%0.5铣床4铣床 外形精加工10硬质合金刀170020%0.2铣床5铣床 内槽精加工10硬质合金刀170020%0.2铣床6铣床 钻孔10的麻花钻80020%0.3铣床5.3加工程序的编辑本次加工我选用的是华中铣床（1）手动编程 利用面铣刀进行整体开粗一个，一个程序多次利用，直达达到要求 O0001%0001G54G17 G54G64M03S400G00X0Y0Z100X20Y120Z10Z0M98P0002L1G90G0Z100X0Y0M30%0002G91G01Z-0.5F500G90G01X20Y-120F500X-20Y120X20M99(2)CAXA自动编
17、程对外形进行粗加工二维图形加工90mmX90mm四边形程序%0001N12 G90 G54 G17 G40 G64 G0 X-69.735 Y-40.391 S2000 M03 N14 Z100. M07 N16 Z2.5 N18 G01 Z-0.5 F500 N20 X-53.5 Y-35. F1500 N22 Y35. N24 G17 G02 X-35. Y53.5 I18.5 J0. N26 G01 X35. 。 N734 G01 X-69.275 Y-40.391 N736 Z-12. F3000 N738 G0 Z100. N744 M30 五边形其余参数与四边形基本一致%0002N
18、12 G90 G54 G40 G17G64 X-46.534 Y-31.592 S2000 M03 N14 Z100. M07 N16 Z2.5 N18 G01 Z-0.5 F500 N20 X-56.214 Y-1.848 F1500 N22 G17 G02 X-44.425 Y34.494 I30.905 J10.058 N24 G01 X-19.128 Y52.892 N26 G02 X19.078 Y52.91 I19.116 J-26.284 。 N1370 G02 X15.654 Y-30.019 I-8.085 J2.623 N1372 G01 X-15.626 Y-30.034
19、 N1374 G02 X-23.712 Y-24.164 I-0.004 J8.5 N1376 G01 Z-7. F3000 N1378 G0 Z100. N1384 M30 内槽粗加工立铣刀%0003N12 G90 G54 G17 G40 G64 G0 X0. Y0. S1600 M03 N14 Z100. M07 N16 X1.5 N18 Z3. N20 G01 Z0. F200 N22 Y-3. Z-0.5 N24 Y0. F850 N26 G17 G02 I-1.5 J0. N28 G01 X8. N30 G02 I-8. J0. 。 N776 G01 X14.5 N778 G02 I
20、-14.5 J0. N780 G01 Z-13. F2000 N782 G0 Z100. N790 M30 四边形精加工下刀方式与粗加工一致%0001N12 G90 G54 G40 G64 G17 G0 X-69.735 Y-40.391 S1600 M03 N14 Z100. M07 N16 Z2.5 N18 G01 Z-0.5 F500 N20 X-50. Y-35. F850 N22 Y35. N24 G17 G02 X-35. Y50. I15. J0. 。N732 G02 X-50. Y-35. I0. J15. N734 G01 X-69.275 Y-40.391 N736 Z-1
21、2. F3000 N738 G0 Z100. N744 M30 五边形精加工与四边形精加工参数基本一致%0001N12 G90 G54 G17 G40 G64 G0 X-75.907 Y-16.6 S1600 M03 N14 Z100. M07 N16 Z2.5 N18 G01 Z-0.5 F500 N20 X-41.304 Y-56.938 F850 。N1092 X-27.151 Y-37.427 N1094 X-77.035 Y-24.27 N1096 Z-7. F3000 N1098 G0 Z100. N1104 M30内槽精加工精加工与粗加工参数基本一致只是把余量该为零%0422N1
22、2 G90 G54 G40 G64 G17 G0 X0. Y0. S1600 M03 N14 Z100. M07 N16 X2. N18 Z3. N20 G01 Z0. F200 N22 Y-3. Z-0.5 N24 Y0. F850 N26 G17 G02 I-2. J0. 。N778 G02 I-15. J0. N780 G01 Z-13. F2000 N782 G0 Z100. N784 X0. N790 M30 盲孔手动编程加工O0002%0001G17G40G64G54MO3S800G0Z100X0Y0Z50Z10G98G83X35Y-35Z-22Q-3R2K1F80X35Y35X-
23、35Y35X-35Y-30G0Z100X0Y0M30第6章 结束语几个星期以来，从开始到毕业设计完成，每一步对我们来说都是新的尝试和挑战，在做这次毕业设计过程中使我学到很多，我感到无论做什么事情都要真真正正用心去做，才会使自己更快的成长。我相信，通过这次的实践，我对数控的加工能进一步了解，并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。第7章 致谢词本论文孙鹏老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于老师
24、的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少相关资料，才使我的毕业论文工作顺利完成.在此我要向学院的全体老师表示由衷的谢意。参考文献1邹新宇。数控编程M.清华大学出版社,2006年2陈子银、徐鲲鹏.数控加工技术M.北京理工大学出版社,2006年6余英良.数控加工编程及操作M.北京:高等教育出版社,2004年第一版7黄卫.数控技术与数控编程M.北京:机械工业出版社,2004年3眭润舟.数控编程与加工技术M.北京:机械工业出版社,2006年第一版4詹华西.数控加工技术实训教程M.西安:电子科技大学出版社,2006年5陈富安.数控机床原理与编程M.西安:西安电子科技大学出版社,2004年第一版8李家杰.数控机床编程操作与操作实用教程M.南京:东南大学出版社，2005年9华茂发.数控机床加工工艺M.北京:机械工业出版社，2000年10黄康美.数控加工实训教程M.北京:电子工业出版社，2004年
