右框架的三维造型和数控加工工艺和编程设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 右框架三维造型和数控加工工艺和编程 专 业： 学 生： 指导老师： 完成日期： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 随着 产品 性能要求的进一步提高，现代工业中大量使用整体薄壁结构零件 。而且从美观耐用的角度出发，广泛采用 不锈钢 和铝合金等材料。 薄壁结构零件主要由侧壁和腹板组成，结构简洁、 但 加工余量大 （大部分材料变为废屑，材料利用率很低） 、相对刚度低 。 不锈钢 属难加工材料，内应力大，导热性不良， 故加工工艺性 很 差 ， 在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，不锈钢薄壁结构零件 极 易发生加工变形，不 易控制加工精度和提高加工效率。加工变形和加工效率成为薄壁结构 件 加工的 瓶颈问题 。本文 结合一个生产中的实例 , 分析讨论 了 不锈钢薄壁结构件 的工艺和结构特点，提出了操作性较强的解决方案；同时注意到：在设备已经确定的情况下，数控加工工艺和工装就是一个决定性因素，直接影响了数控加工的质量和效率。但是这方面的问题并没有引起足够的重视，与先进国家相比，在产品研发方面我们已经初步接轨，计算机三维辅助设计和分析的使用越来越普遍；但是工装设计主要还是凭经验，缺乏先进的手段，导致工装设计效率低下，一次成功率不高。运用 型 维软件）进行三维造型、工艺、工装设计，实现了零件设计、工装设计和数控软件编程的无缝联接，在产品设计和加工一体化方面作了有益的尝试。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 第一章 数控技术的发展现状和前景 3 第二章 数控加工工艺和工序分析 9 10 锈钢的分类 10 锈钢的物理 、 力学性能 12 氏体不锈钢的切削性能 13 10 件图样分析 10 位基准选择 12 艺方案拟定 13 工设备选择 15 16 16 夹方案和夹具的选择 17 刀路线的确定 17 择刀具 17 定切削用量 18 定工序尺寸 18 第三章 数控加工程序 19 第四章 总结 20 致谢 21 参考文献 表 26 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第一章 数控技术的发展现状和前景 数控技术对传统机械制造业的渗透产生了机电一体化产品：数控机床。当前国内外 术的现状，包括开放体系结构的采用、高精高速高效功能的提高、软件数字伺服技术以及网络 系统的发展等。然后 术在集成化、网络化、智能化及数字化等的发展趋势。为了把我国 业搞上去，提出发展 业要注重系统配套、可靠性、重视创新和加强服务的一些对策。 控技术国内外 的 现状： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 放结构的发展 数控技术从发明到现在，已有近 50 年的历史。按照电子器件的发展可分为五个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模 型计算机数控，微处理器数控；从体系结构的发展，可分为以硬件及连线组成的硬数控系统、计算机硬件及软件组成的 者也称为软数控系统：从伺服及控制 的方式可分为步进电机驱动的开环系统和伺服电机驱动的闭环系统。 数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。人类发明了机器，延长和扩展人的手脚功能：当出现数控系统以后，制造厂家逐渐希望数控系统能部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进数控系统， 同时也希望系统具有图形交互、诊断功能等。首先就要求数控系统具有友好的人机界面和开发平台，通过这个界面和平台开放而自由地执行和表达自己的思路。这就产生了开放结构的数控系统。机床制造商可以在该开放系统的平台上增加 一定的硬件和软件构成自己的系统。目前，开放系统有两种基本结构： (1)C 主板：把一块 板插入传统的 器中， 主要运 行 (2)动控制板：把运动控制板插入 的标准插槽中作实时控制用，而 放结构在 90年代初形成；对于许多熟悉计算机应用的系统厂家，往往采用第 (2)方案。但目前主流数控系统生产厂家认为数控系统最主要的性能是可靠性，象 存在的死机现象是不允许的。而系统功能首先追求的仍然是高精高速的加工。 加上这些厂家长期已经生产大量的数控系统：体系结构的变化会对他们原系统的维修服务和可靠性产生不良的影响。因此不把开放结构作为主要的产品，仍然大量生产原结构的数控系统。为了增加开放性，主流数控系统生产厂家往往采用 (1)方案，即在不变化原系统基本结构的基础上增加一块 供键盘使用户能把 系在一起，大大提高了人机界面的功能比较典型的如 50/160 180 210系统。有些厂家也把这种装置称为融合系统 (由于它工作可靠，界面开放，越来越受到机床制造商的欢迎。 软件伺服驱动技术 伺服技术是数控系统的重要组成部分。广义上说，采用计算机控制，控制算法采用软件的伺服装置称为 “ 软件伺服 ” 。它有以下优点： (1)无温漂，稳定性好。 (2)基于数值计算，精度高。 (3)通过参数对设定，调整减少。 (4)容易做成 70年代，美国 司发明了直流力矩伺服电机，从此开始大量采用直需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 流电机驱动。开环的系统逐渐由闭环的系统取代。但直流电机存在以下缺点： (1)电动机容量、最高转速、环境条件受到限制； (2)换向器、电刷维护不方便。 交流异 步电机虽然价格便宜、结构简单，但早期由於控制性能差，所以很长时间没有在数控系统上得到应用。随着电力电子技术的发展， 1971 年，德国西门子的 明了交流异步机的矢量控制法； 1980 年，德国人 矢量控制实用化。从 70 年代末， 数控机床逐渐采用异步电机为主轴的驱动电机。如果把直流电机进行 “ 里翻外 ” 的处理，即把电驱绕组装在定子，转子为永磁部分，由转子轴上的编码器测出磁极位置，这就构成了永磁无刷电机。这种电机具有良好的伺服性能。从 80 年代开始，逐渐应用在数控系统的进给驱动装置上。为了实现更高的加工精度和速度， 90 年代，许多公司又研制了直线电机。它由两个非接触元件组成，即磁板和线卷滑座：电磁力直接作用于移动的元件而无需机械连接，没有机械滞后或螺距周期误差，精度完全依赖于直线反馈系统和分级的支承，由全数字伺服驱动，刚性高，频响好，因而可获得高速度。但由于它的推力还不够大，发热，漏磁及造价也影响了它的广 泛应用。对现代数控系统，伺服技术取得的最大突破可以归结为：交流驱动取代直流驱动、数字控制取代模拟控制、或者把它称为软件控制取代硬件控制。这两 种突破的结果产生了交流数字驱动系统，应用在数控机床的伺服进给和主轴装置。由于电力电子技术及控制理论、微处理器等微电子技术的快速发展，软件运算及处理能力的提高，特别是 系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。这些技术的突破，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强。大大推动了高精高速加工技术的发展 。 统的连网 数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级式控制需要网络进行通信；网络的主要任务是进行通信，共享信息。这种通信通常分三级： (1)工厂管理级。一般由 以太网组成。 (2)车间单元控制级。一般由 能进行控制。通过 能形成网络可以实现对零件程序的上传或 F 传：读、写 数据： 据的传送；存贮器操作控制；系统状态采集和远程控制等。更高档次的 用户与 产厂直接鴀 ?通信：进而，把制造厂家连系一起，构成虚拟制造网络。 (3)现场设备级。现场级与车间单元控制级及信息集成系统主要完成底层设备单机及工 0控制、连线控制、通信 连网、在线设备状态监测及现场设备生产、运行数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂级提供数据。同时也可接受需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行之。因此，现场级与车间级是实现工厂自动化及 统的基础。传统的现场级大多是基于 分布式系统。其主要特点是现场层设备与控制器之间的连接是一对一，即一个 I/0点对设备的一个测控点。所谓工 0接线方式为传递 4 20拟量信息 )或 24关量信息 )。这种系统的缺点是：信息集成 能力不强、系统不开放、可集成性差、专业性不强、可靠性不易保证、可维护性不高。现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。因此，现场总线是面向： 场总线技术的主要特点为：它是数控系统通信向现场级的延伸、数字化通信取代 4 20拟信号、应用现场总线技术，要求现场设备智能化 (可编程或可参数化 )：它集现场设备的远程控制、参数化及故障诊断为一体：由于现场总线具有开放性、互操作性 、互换性、可集成性，因此是实现数控系统设备层信息集成的关键技术。它对提高生产效率、降低生产成本非常重要。 功能不断发展和扩大 0 年的发展，已经成为制造技术发展的基础。这里以 5i 150是一台具有开放性，4通道、最多控制轴数为 24轴、最多联动轴数为 24轴、最多可控制 4个主轴的快移速度与分辨率关系如下表。 快速移动速度 m 分辨率 240 1 100 0 1 10 0 01 l 0 001 它的技术特点反映了现代 1 开放性 2 高级复杂的功能 3 强力的联网通信功能 4 具有高速内装的 的厂商称为 以减少加工的循环的时间 5 先进的操作 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统 制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 些重要行业（ 车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面 ： 高速、高精加工技术及装备的新趋势 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。为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代 制造技术之一，国际生产工程学会（ 其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒 /辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料 “掏空 ”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了 高速、高精和高柔性的要求。 从 会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/至更高，空运行速度可达 100m/右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国司的 床进给速度最大达 60m/速为100m/速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/工一薄壁飞机零件，只用 30同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h；德国 司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*!000r/ 1g。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m，精密级加工中心则从 3 5m，提高到 1 且超精密加工精度已开始进入纳米级 ( 在可靠性方面，国外数控装置的 已达 6 000h 以上，伺服系统的达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 控系统具 有多轴控制、多轴联动和符合加工发控制功能 理论上，数控机床只要 3轴联动，对于三维曲面均能加工能够。实际上 3轴连动对于三维曲面加工，由于很难用上刀具的最佳几何形状进行切削，不仅加工效率低且表面粗糙度高，往往采用手动进行修补，而且在修补的过程中，已加工表也可能丧失精度。 5 轴（坐标）联动数控机床，是数控机床技术制高点标志之一， 5 轴联动数控铣床主要用于大型螺旋浆空间曲面加工，除 X、 Y、 轴外，主要还有刀具轴旋转、工作台旋转这两种方式的复合运动。 采用 5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行 切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 一般认为， 1台 5轴联动机床的效率可以等于 2台 3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5轴联动加工可比 3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了 5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5轴联动机床和复合加工机床的发展 。 复合加工机床在工件一次安装后，就能完成全部加工工序，不但提高了加工效率，而且提高了精度，实现精益生产。复合加工机床实现了工序复合和工种复合，而工序复合和工种复合是机床集成技术发展最活跃的因素，是当今制造技术发展的总趋势。目前，复合机床产品正在趋于成熟。例如我国江苏多菱数控机床股份有限公司的车床和加工中心复合的 铣中心，工件主轴转速为6000r/具主轴转速为 10 000r/汉重型机床公司的 刀刀库容量 10把，铣刀刀库容量 32把。对于复合数控 机床，数控装置需要增加可以用于进行复合加工的功能，比如铣床需要增加螺锥线功能、三维圆弧功能、刀具中心点控制功能。至于刀具补偿功能，机要考虑车加工，又要考虑铣加工等。 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编 程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 根据我国的国情，国家不可能拿出很多的资金用语制造 用芯片，国外数控系统生产厂家也不可能转让其核心技术。因此，发展我国数控技术采用 是因为 硬件、软件资料也日趋完善、丰富，这样基于 功能、性能随着 我们则可以把研究的力量集中于发展数控软件。 开放式数控系统以其极大的优点显示出强大的生 命力。共享 结构的开放性和标准化以及日新月异的技术成就，把运动控制、逻辑控制、人机界面、数据处理、通信等功能集成在一台 是开放式数控系统的发展趋势。 重视新技术标准、规范的建立 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 (研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在 2000年也开始进行中国的 第一章 数控加工工艺和工序分析 件材料的分析 ： 不锈钢 一般指 含铬量大于 12%或含镍量大于 8%的合金钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度 (450 )下具有较高的强度。含铬量达 16% 18%的钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢，习惯上通称为不锈钢 。不锈钢 具有美丽的金属光泽、较大的强度和 耐 腐 蚀能力， 已经 广泛地应用于航空、航天、 航海 、化工、石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中 ，但 所含的铬 、镍 等 合金元素对切削加工性影响很大 ， 强度和硬度较高，导热性差，加工工艺性不好，这一点必须引起我们的足够重视 。 本零件是用于船舶船身上的部件，对于腐蚀，点蚀，锈蚀，磨损，有很高的要求，在这里我会进行具体的分析后选择。 不锈钢的分类 不锈钢按其成分，可分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。 工业上常用的不锈钢一般按金相组织分类，可分为以下五大类： （ 1） 马氏体不锈钢： 含铬量 12% 18%，含碳量 有 时 达 1%) （ 2） 铁素体不锈钢： 含铬量 12% 30%，常见的有 0 （ 3） 奥氏体不锈钢： 含络量 12% 25%，含镍量 7% 20%(或 20%以上 )，最典型的代表是 1见的还有 0000 （ 4） 奥氏体 +铁素体不锈钢： 与奥氏体不锈钢相似，仅在组织中含有一定量的铁素体，常见的有 01。 （ 5） 沉淀硬化不锈钢： 含有较高的铬、镍和很低的碳，常见的有000。 前两类为铬不锈钢，后三类为铬镍不锈钢。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 不锈钢的物理 、 力学性能 (1) 马氏体不锈钢： 能进行淬火，淬火后具有较高的硬度、强度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，但内应力大且脆。经低温回火后可消除其应力，提高塑性，切削加工较困难，有切屑擦伤或粘结的明显趋向，刀具易磨损。 当钢中含碳量低于 ，组织不均匀，粘附性强，切削时容易产生积屑瘤，且断屑困难，工件已加工表面质量低。含碳量达 ，切削加工性较好。 (2) 铁素体不锈钢： 加热冷却时组织稳定，不发生相变，故热处理不能使其强化，只能靠变形强化，性能较脆，切削加工性一般较好。切屑呈带状， 切屑容易擦伤或粘结于切削刃上，从而增大切削力，切削温度升高，同时可能使工件表面产生撕裂现象。 (3) 奥氏体不锈钢： 在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工使之强化钢中含 18%， 10%， C 约 ，具有稳定的奥氏组织。奥氏体 铬镍不锈钢 包括著名的 18和在此基础上再加 量并加入 元素发展起来的高 列钢，此类钢中的碳量若低于 含 显著提 高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢有良好的耐腐蚀。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得广泛的应用。只要加工适当，保养合适，不锈钢不会产生腐熟，点蚀，锈蚀和磨损，能使结构部件永久的保持工程 设计的完整性。型号 316 是广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，强烈的抗腐蚀性被称为“船用钢” 来使用。 (4) 奥氏体 +铁素体不锈钢： 有硬度极高的金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高，其切削加工性更差。 (5) 沉淀硬化不锈钢： 含有能起沉淀硬化的铊、铝、钼、钛等合金元素，它们在回火时时效析出，产 生沉淀硬化，使钢具有很高的强度和硬度。 综上所述；本零件所选的材料是奥氏体不锈钢。 奥氏体不锈钢的切削性能 不同的不锈钢的切削性能有很大的差异。一般所说不锈钢的切削性能比其他钢差，奥氏体型不锈钢的切削性能也很差。这是由于奥氏体不锈钢的加工硬化严重，导热系数低造成的。为此在切削过程中需使用水性切削冷却液，以减少切削热变形。特别是当焊接时的热处理不好时，无论是怎样提高切削精度，其变形也是不可避免的。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 相对而言奥氏体 不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多。奥氏体不锈钢1相对切削加工性为 40%； 奥氏体 不锈钢在切削过程中有如下几方面特点： (1) 加工硬化严重： 奥氏体不锈钢硬化后的强度 470 1960且随 服极限 火状态的奥氏体不锈钢 45%，而加工硬化后达 85% 95%。 (2) 切削力大： 奥氏体 不锈钢在切削过程中塑性变形大 (其伸长率超过 45 号钢的 以上 )，使切削力增加。同时， 奥氏体 不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难。因此加工 奥氏体 不锈钢的切削力大 。 (3) 切削温度高： 切削时塑性变形及与刀具间 的摩擦都很大，产生的切削热多；加上不锈钢的导热系数约为 45 号钢的 ，大量切削热都集中在切削区和刀 屑接触的界面上，散热条件差。 (4) 切屑不易折断、易粘结： 奥氏体 不锈钢的塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影响操作的顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，易产生粘附现象，并形成积屑瘤，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。 (5) 刀具易磨损： 切削 奥氏体 不锈钢过程中的亲和作用，使刀 屑间产生粘结、扩散，从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损，致使刀具前刀面产生月 牙洼，切削刃还会形成微小的剥落和缺口；加上不锈钢中的碳化物 (如 粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。 (6) 线膨胀系数大： 奥氏体 不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的 ，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。 综上所述；奥氏体不锈钢的切削性能比较差，要合理的选择刀具，切削用量，加工设备和正确的加工工艺 、 工序方案。 工工艺过程分析 如下图所示零件的整体结构较复杂， 属 不锈钢 框架薄壁类零件，不锈钢材料内应力大，加工时内应力释放易产生 变形，选择数控铣床进行加工。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 件图样分析 （ 1）图形结构分析 : 如图所示工件时个不锈钢薄壁零件，外轮廓相对简单又四个凸台，内轮廓比较复杂，有凹槽，通孔和台阶。 （ 2）精度分析 : 精度要求最高的是零件的上下侧面和厚度尺寸要求最高的四个小凸台部分 （ 3）毛胚余量分析 : 毛胚的尺寸为 加工余量为 4）结构工艺性分析 : 曲面参数分布不均匀，不对称，有凸台和凹槽，加工起来会比较复杂。 为基准选择 加工零件的上下侧面和左右两边凸台的轮廓以六个工艺孔为定位基准，左右两 边凸台的厚度是以腹板为定位基准，加工型腔的内壁是以六个工艺孔和腹板为定位基准，零件上表面加工是以四个凸台的平面的定位基准 。 艺方案拟定 通过查阅数控加工工艺教科书，得出各表面的加工方案如下： 上下侧面 粗铣 四个凸台的平面 粗铣 钻孔 四个凸台的轮廓 粗铣 零件上表面 粗铣 型腔内壁 Y 方向粗铣 钻孔 向粗需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 铣 清角 钻孔 精铣 加工设备选择 工件为板类薄壁零件外轮廓的加工， 平面加工量较大，还有凸台，内形腔和孔的加工，而且容易变形， 所以要选择数控铣床加工 在此我 用 华中世纪星 系统稳定性好，耐用度高，加工精度高。 华中世纪星 控系统。这是一种具有全功能的数控系统。华中世纪星 用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业置 或 彩色液品显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式 持硬盘、电子盘等程序储方式以及软驱、 太网等程序交换功能、具有低价格、高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。 可选配各种类型的脉冲式（ 模拟式交流伺服驱动单元或步进电机驱动单元以及 除标准机床控制面板外，配置 40路开关量输 入和 32路开关量输出接口、手持单元接口、主轴控制与编码器接口。还可扩展远程 128 路输入 /128 路输出端子板。 采用 ( )彩色液晶显示器（分辨率为 640480 ），全汉字操作界面、障诊断与报警、加工轨迹图形显示和仿真，操作简便，易于掌握和使用。 采用国际标准 G 代码编程，与各种流行的 有 ： （ 1） 直线插补、圆弧插补、螺纹切削、刀具补偿、宏程序、恒线速切削等功能。 （ 2） 反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能。 （ 3） 内置 接口，轻松实现机床数据通讯。 （ 4） 扩充至 16序断电存储， 16扩充至此 32工内存缓冲区 零件加工工序分析 数控加工工序分三道： 第一道工序：铣削加工上下侧面。 第二道工序：铣削加工四个凸台的平面和轮廓。 第三道工序：铣削加工型腔表面 、 内壁和钻孔。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 工步骤 工步 1： 12立铣刀粗铣加工上下侧面。 工步 2： 12立铣刀精铣加工上下侧面 工步 3： 1 6立铣刀粗铣加工四个凸台所在的平面。 工步 4： 用 1 中心钻头点四个 凸台上的孔 。 工步 5： 用 头钻四个凸台上的孔 工步 6： 用 4 立铣刀铣 12 立铣刀加工四个凸台平面的余量。 工步 7： 用 4 立铣刀粗铣左右侧面的轮廓。 工步 8： 用 4 立铣刀精铣左右侧面的轮廓。 工步 9： 用 12 立铣刀粗铣工件上面轮廓。 工步 10：用 12 立铣刀精铣工件上表面。 工步 11：用 12 立铣刀粗铣型腔 Y 方向。 工步 12：用 4 立铣刀粗铣型腔凹槽。 工步 13：用 4 立铣刀精铣型腔凹槽。 工步 14：用 1 中心钻点左侧凹槽内的孔。 工步 15：用 头钻左侧凹槽内的孔。 工步 16：用 12 立铣刀粗铣 X 方向型腔内壁。 工步 17：用 4 立铣刀精铣 X 方向型腔内壁。 工步 18：用 1 中心钻钻上下边框上的孔。 工步 19：用 头钻孔。 工步 20：用 头钻孔。 工步 21：用 头钻孔。 工步 22：用 10 扩孔钻扩孔。 工步 23：用 4 立铣刀精铣型腔内壁。 夹方案和夹具的选择 对于薄壁结构 件 的加工 , 关键问题就是要解决由于装夹力或切削力引起的加工变形。 对于加工数量少的零件，要考虑到制作复杂夹具带来的成本问题，我们选择了结构简单，制作方便的“压板定位夹 具”。通过在腹板和毛胚上个打六个定位孔，用内六角螺栓固定，然后在用两块压板压住左右两侧，作为辅助装夹手段。此夹具的特点是操作简单，大大挺高加工零件的刚性，显著提高加工效率和表面精度，而且制作成本低廉。 择刀具 （ 1）孔加工刀具 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 孔加工刀具有 1 中心钻、 头， 10 扩孔钻。 （ 2）铣削刀具 4立铣刀， 12 立铣刀， 16立铣刀 刀路线的确定 件局部一览 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 不锈钢薄壁零件工艺步骤 零件正面 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 工装的三维图（ 固定在机床工作台上） 零件反面 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 灰色长方体是加工后的零件；绿色长方体是毛坯；黄色长方体是工装，固定在机床工作台上。毛坯上分布的六个螺钉通孔是工艺孔，要求位置与工装上六个螺纹孔一致。 毛坯上的六个螺钉通孔可事先加工出来以提高效率。 以上是第一加工阶段装夹示意图，兰色长方体是压板，这种装夹方法夹紧力比较分散、均匀，可以大幅度减少装夹变形。由于此时整体刚性最好，我们先加工精度要求最高的上下侧面和厚度尺寸要求最高的四个小凸台部分，以减少加工变形。在加工过程中，压板始终压在毛坯上，即使在切割四个小凸台所在的侧面轮廓，使工件与毛坯分离时也是如此。这样可显著提高加工时的刚性，但要注意此时压板与侧面轮廓的最小 距离应大于铣刀直径，避免铣到压板。先用 16 的铣刀粗、精铣四个小凸台的上表面以提高效率，然后切割侧面轮廓时用 4 的小刀以降低切削阻力，减少变形。具体方案如下： 四个小凸台 压板 压板 上侧面 下侧面 小凸台所在的侧面轮廓 6 个内六角螺钉 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 程序代号的含义 ，用 12 的铣刀粗加工上、下二个侧面，这是孔的位置基准，必须保证精度 A：表工面为正面 加工工序的顺骤 A 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 ，用 12 的铣刀精加工上、下二个侧面 应注意经常测量保证尺寸的一致性 用 16 的铣刀粗、精加工四个小凸台所在的平面 , 小凸台的厚度到尺寸 用较大直径的铣刀一方面是为了提高效率 ,另一方面是为下一步用 4 切割小凸台侧面轮廓留下与左 、右压板足够的距离空间 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4 铣刀粗、精加工小凸台侧面轮廓（与上道工序结合，保证加工小凸台侧面轮廓时由 4 一把刀完成，避免二把刀之间的接痕）， 用 4 铣刀去除 16 铣刀加工小凸台表面以上的侧面轮廓时留下的加工余量，保证侧面是 4 铣刀一把刀精加工无接痕 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 上是第二加工阶段装夹示意图，兰色长方体是压板，此时精度要求最高的上下侧面和厚度尺寸要求最高的四个小凸台部分已经加工好，可用压板压在四个小凸台表面作为辅助装夹手 段。注意应适当垫一些柔软的纸之类的东西，压的力不可过大，以免破坏已加工表面的精度。在下半部（型腔部分）未加工时（此时刚性较好）即进行零件上表面的粗、精加工，可显著提高加工效率和表面质量。 分方向粗加工型腔内壁。粗加工型腔内壁时无需将中间的多余材料铣削掉，这样有利于增加加工时的刚性 提高加工效率和表面质量 软件编程时所用的几何检查体，告诉计算机此为工装区域，是加工禁区，避免铣去螺钉、破坏工装 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 件上表面的精加工） 用铣刀铣去型腔 Y 方向毛坯部分，此时仍有 X 方向毛坯与工装相连，刚性较好。无需将中间的多余材料铣削掉，这样有利于增加加工时的刚性。 Y 方向 X 方向 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4 小刀加工大刀不能加工的部分） 方向粗加工型腔内壁时， 用铣刀铣去型腔 X 方向毛坯部分 此时工件才与工装完全分离，最大限度地利用了零件自身的刚性，类似“吃甘蔗原理” 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 4 小刀加工 12 刀不能加工的部分，即通常所说的清角 用 4 的小铣刀精铣工件内腔一圈，可以清除前面工序多把刀加工形成的刀痕，要求在深度方向一刀到底，形成一个完整的表面，不能有接痕 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 定切削用量 加工 奥氏体 不锈钢的切削用量 根据机械加工切削数据手册 见表 1。 （ 1） 粗铣加工上下侧面 所用刀具为 铣刀，刀具直径为 12，加工深度为 15 得V=30mm/n=300r/ （ 2） 精铣加工上下侧面 所用刀具为 铣刀，刀具直径为 12，加工深度为 15 得V=30mm/n=375r/（ 3） 粗铣加工四个凸台所在的平面 所用刀具为 铣刀，刀具直径为 16，加工深度为 分层铣削，切削深度 吃刀量为 吃刀量为 8表 1得 V=30mm/n=375r/（ 4） 中心钻头点四个凸台上的孔 。 所用刀具为为 心钻，刀 具直径 为 1，加工深度为 1是做为加工定位的，对深度精度没有过高的要求，根据机械加工切削数据手册表 1 高速钢铣刀加工不锈钢的铣削用量 铣刀 种类 铣刀直径d0(主轴转速 n (r/进给量 f (mm/备注 立 铣 刀 3 4 1180 750 手动 1、 当切削宽度和切削深度较小时，进给量 f 取大值；反之 取