轴承盖板零件数控加工工艺过程及编程分析【全套CAD图纸+word说明书】
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1 引言 毕业设计是我们学习生活的很重要的一部分，是我们学习的最后的一个环 节，是评价我们是否是一个合格大学生的一个很重要标准，因此在做毕业设计时，我都是怀着很重视的态度去做的。 要成为数控编程员就要具备 ：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握机械的设计和制造专业知识，熟练掌握三维 练掌握数控手工和自动编程等技术；这样的高的要求就更能考察我们的综合知识掌握的怎么样，所以我愿意接受这个任务，来自我检验一下自己是否合格一个的大学生。 经过一个来月的准备，我的毕业设 计终于告以段落，一个来月的忙碌对我来说有着丰富的收获，我学到了很多，我学会了如何与同学、老师的沟通，学会了与同学配合完成任务，学会了如何利用图书、网络搜集信息等等。 1、设计工作的要求与工作目标： 1）计 轴承盖板 数控加工工艺方案； 2）编制数控加工工艺文件： （ 1）、数控加工过程规程； （ 2）、数控加工工序卡； （ 3）、数控加工工程卡； （ 4）、刀具组成卡与刀具清单等。 3）数控加工工艺参数优化与总结。 2、 轴承盖板 零件图 2 图： 轴承盖板 任务设计过程： 1、零件图样分析 (1)零件精度分析： 分析图样是工艺准备中的首要工作，直接影响零件加工程序的编制及加工结果。 1)通孔 23梯孔 222320 222面粗糙度均为 2)表面的表面粗糙度要求为 下表面高度为 40寸精度为 7级，属于中等精度要求。 (2)零件的形状分析： 盘盖类零件结构分析，如 轴承盖板 零件该零件有阶梯孔、基准孔等。 1)该零件属于盘盖轴承类零件； 2)零件有阶梯孔，底面等定位基准。 (3)零件完整性、合理性分析： 由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或忽略，常常遇到构成零件轮廓的几何元素的条件不充分或模糊不清，所以在审查与分析零件图样时，一定要仔细认真，对该项目图样分析，图样 中构成几何元素完整、充分、所有加工内容明确无误，尺寸标注清楚，给定的几何条件合理。 3 1)经检查，本图样尺寸完整，不缺、不矛盾，不影响到零件轮廓的构成； 2)零件图上的图线位置明确，尺寸标注清楚，不影响编程； 3)零件图上给定的几何条件合理，不造成数学处理的困难。 2、零件的工艺性分析 （ 1）安装与定位方式分析： 加工工艺特别强调用同一个基准定位，尤其是正反两面都采用铣削加工的零件，以同一基准十分重要，否则很难保证两次定位加工后两个轮廓的位置及尺寸协调。所以，如零件本身有合适的孔，最好就用它来作为定位基准孔 。本项目中，选底平面作为定位基准面，以 20位基准面都先进行加工完成，都是精基准。 定位基准：底面和阶梯孔定位； 装夹方式：平口钳、压板、专用夹具、圆柱销、菱形销等。 （ 2）零件的毛坯选择： 1）批量生产，需要较小的余量与之匹配； 2）该轴承零件长度方向最长为 160度方向最宽为 100度为 40 3）常用材料 所以：选用 毛坯料尺寸： 0110170 。 3、加工内容、方法和工艺思路 1） 非圆形盘类零件 的加工顺序均为先加工出基准面，各孔加工也可同时进行，之后可对非圆形盘类零件的外形加工。对于一些高精度的盘盖或形状特别的盘盖，在粗加工后还要安排一次人工时效处理，以消除粗加工所带来的残余应力。 2）台阶面的表面粗糙度为 m，选“粗铣 案。上下表面尺寸精度较高，选“粗铣 磨削”的方案。 3）孔加工前便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后再钻孔，最后半精镗、精镗，以保证中心距。 4）加工顺序由粗到精，进给路线由近到远的原则确定。 毛坯退火粗铣上下平面打中心孔钻孔铣外轮廓半精镗 镗 40铣阶梯孔去毛刺，倒钝检验 4、切削用量与工序尺寸的选择 切削用量选择的原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥机床性能，最大限度提高生产效率，降低成本。 粗加工时切削用量的选择原则：首先选取尽可能大的背吃刀量，其次要根据机床动力和刚性的限制等，选择尽可能大的进给量，最后在保证刀具耐用度确定最佳的切削速度。 精加工时切削用量的选择原则：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面的粗糙度要求，选择可能小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选 择较高的切削速度。 背吃刀量的选择和工序尺寸的计算： 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度及尺寸精度和表面质量等因素来确定，粗加工时，在刚度容许的条件下应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高 4 生产效率。精加工时，为了保证加工表面质量，可留少许精加工余量，一般为 背吃刀量的确定，在某种程序上与工序余量有相似之处，特别是在精加工、半精加工工序中，精加工余量应一次性切削完成，精加工时的背吃刀量就是精加工余量，半精加工时也应尽量一次切削完成加工余量。 格局加工工序安排，结合工件 实际情况，从课本表格中可以确定各加工面在各加工工序中的加工余量，即确定了其背吃刀量，再通过确定工序尺寸公差、孔加工的经济精度、铣平面时机加工余量、铣平面时的厚度公差，即可。经过组合与计算得处各道工序的工序尺寸 5、工艺装备的选择 （ 1）刀具的选择： 盘类零件加工的内容主要是平面加工和孔的加工，且都需要粗精加工分开往往还有半径加工工序。因此，加工中选用的刀具根据加工内容不同，则用不同要求的刀具，一般在粗加工中注意刀具的效率性能，而精加工更强调刀具的精度能力，首先了解加工内容、加工顺序及加工内容的精度要求，然 后选择加工必要的刀具。 轴承盖板 加工加工刀具卡片 序号 加工内容精度要求 加工方法与刀具选择 加工方法 刀具内容 刀具名称 类型 规格 刀具号 1 上下底面 铣削 面铣刀 机夹可转位铣刀 30 中心孔 钻 中心钻 整体高速钢 20 阶梯孔 钻 钻头 整体高速钢 13 钻头 22 镗刀 倾斜式 40 外轮廓 铣 立铣刀 整体高速钢 16 2）量具的选择 轴承盖板 加工量具卡片 序号 测量工序 内容 量具名称 规格 读数值 1 粗铣 游标卡尺 0150 精铣 游标卡尺 0150分尺 0 钻孔 游标卡尺 0150 半精镗、精镗 内径千分尺 0 3）加工机床的选择 5、选择机床、工艺装备 1）数控机床及系统 5 选用加工中心 （ 加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对于工序复杂的 零件需要多把刀加工，在换 刀的时候可以减少很多辅助时间，很方 便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。 因此，提高加工中心的效率便成为关键，而 合理运用编程技巧，编制高效率的加工程 序，对提高机床效率往往具有意想不到的 效果。 5作台面尺寸 （长宽） 405 1307（ 主轴锥孔 /刀柄形式 24 工作台最大纵向行程 650配控制系统 作台最大横向行程 450刀时间（ s） 轴箱垂向行程 500轴转速范围 60 6000( r/工作台 （槽数 距） 560速移动速度 10000（ mm/ 主电动机功率 进给速度 5 800（ mm/ 脉冲当量（ 冲） 作台最大承载 (700床外形尺寸 (长宽高 )(25402520710床重量 ( 4000）选择工艺装备 （ 1） 夹具的选择 机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置称为夹具，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。 6 夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件 (确定刀 具与工件的相对位置或导引刀具方向 )、分度装置（ 使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。 按进给方式铣床夹具可分为直线进给式、靠模进给式和圆周进给式三种。 1、直线进给式铣床夹具：这类铣床夹具用得最多，夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。 2、 靠模铣床夹具：靠模的作用是使工件获得辅助运动，形成仿形运动，它用在专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。 3、圆周进给式铣床夹具：可在不停车的情况下装卸工件，一般是多工位，在 有回转工作台的铣床上使用。这种夹具结构紧凑，操作方便，是高效铣床夹具，使用于大批量生产。 现代的数控铣床夹具除用到 常 用的虎钳、分度头和三爪夹盘等通用夹具外还有万能组合夹具、多工位夹具、气动或液压夹具、专用铣切夹具和真空夹具等 （ 2） 装夹方案的选择 在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准 定工件 的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。 在选用夹具时，在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选用普通夹具，在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的夹具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，所 以我根据零件的形状考虑选择平口虎钳。 此时，主要考虑以下几点： 夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开； 必须保证最小的夹紧变形； 装卸方便，辅助时间应尽量短； 对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率； 夹具结构应力求简单； 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。 该零件形状规则，四个侧面较光整，加工面与加工 面之间的位置精度要求不高。所以以底面和两个侧面作为定 位，用虎钳从工件侧面夹紧。 使用注意事项： 夹紧工件时要松紧适当，用手板紧手 柄，不得借助其他工具加力。 强力作业时，应尽量使力朝向固定 7 钳身。 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业。 对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑，以防生锈 平口 虎 钳 夹 具 参 数 5产品名称 型号 钳口宽度（ 钳口高度（ 钳口最大张开度（ 定位键宽度（ 外形尺寸长宽高（ 平口虎钳 60 50 160 18 500 300 200 （ 3）刀具的选择方案 结合零件图分析，该零件有平面和型腔内的圆弧及槽特点，加工工序复杂。为减少换刀和对刀时间，减少换刀带来的误差，提高加工效率，粗、精加工尽可能选用同一把刀具，保证良好精度要求。结合我院机床的实际情况，采用加工中心进行加工。加工中心 刀具材料应具备的性能： 希望具备的性能 作为刀具使用时的性能 希望具备的性能 作为刀具使用时的性能 高硬度（常温及高温状态） 耐磨损性 化学稳定性良好 耐氧化性耐扩散性 高韧性（抗弯强度） 耐崩刃性耐破损性 低亲和性 耐溶着、凝着（粘刀）性 高耐热性 耐塑性变形性 磨削成形性良好 刀具制造的高生产率 热传导能力良好 耐热冲击性耐热裂纹性 锋刃性良好 刃口锋利表面质量好微小切削可能 对刀具的基本要求： （ 1）刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二：一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点； （ 2）铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留 下因对刀误差而形成的接刀台阶，从而降低了零件的表面质量。 8 除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的，总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。具体选择的刀具将在工艺文件里表现出来。 （ 4）量具的选择方案 在机械制造中用以直接或间接测出被测对象量值的工具、 加工中心 仪器、仪表等称为计量器具。计量器具主要分为量具和量仪 (仪器、仪表 )两大类。其中量具是指那些能直接表示出长度单位和界限的简单计量工具。量仪是利用机械、光学、气动、电动等原理将长度放大或细分，且结构较为复杂的计量器具，一般在计量室中使用。 零件的几何参数的测量包括：长度、角度、表面粗糙度及形位公差。 用来测量零件的 量具 有： （ 1）钢直尺：用来测量长度的一种最常用的简单量具； （ 2）游标卡尺：可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度； （ 3）千分尺：这类量具较为精密。可用来测量外圆直径、长度、厚度； 测量表面粗糙度采用比较法，将零件表面与表面粗糙度样块比较，用目测或手摸判断被加工表面粗糙度；用比较法评定表面粗糙度虽然不精确，但由于器具简单，使用方便，迅速。 （ 4）百分表：在铣削工件时，用来测量工件是否垂直。 6、确定切削用量 (1) 主轴转速的确定 主要根据允许的切削速度 Vc(m/取 ： n=000 其中 由于每把刀计算方 式相同，现选取 16 根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材 9 料和刀具耐用度等因素 。 铣削时切削速度 工件材料 硬度 /削速度(m/高速钢铣刀 硬质合金铣刀 45# 70120 100 200 200 400 从理论上讲，为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的 表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑： 取粗铣时 ： 50m/铣时 ：00m/ 代入 公 式中 ： 粗n=501000 = 精n=001000 =算的主轴转速 取粗n=2985 r/ 精n=3981 r/理计算 8立 铣刀： 取粗n=5970r/ 精n= 7962 r/理计算 63盘 铣刀： 取粗n=379r/ 精n= 505 r/ 2） 进 给速度的确定 粗加工的时候一般尽量可能的最大每齿进给速度，每齿进给速度的取值主要考虑刀具的强度，对于立铣刀而言 ， 直径越大，刀刃越多，其刀具强度就越大，允许取的每齿进给速度也越大 ;在一定的每齿进给速度，切削深度，切削宽度的取值过大，将会导致切削力过大，一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具 ;另一方面，如果切削速度也较大，可 能会超出机床额定功率。通常如果切削深度必须取大值的时候，切削宽度就必须取很小的值。曲面轮廓的精加工的每齿进给速度、切削深度、切削宽度一般比较小，切削力很小，因此取很高的切削速度也不会超出机床的额定功率。粗加工的时候，过高切削度主要引起温度和切削功率过大，精加工的时候过高的切削速度主要爱温度的限制。通常，铣刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允许的浓度就一定，因此极限切削线速度也一定。 切削进给速度 F 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位mm/与铣刀的转速 n、铣刀齿数 f （ mm/z）的关系为 : F= N 10 每齿进给量 选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的强度和硬度越高， 小，反之则越大；工件表面粗糙度值越小， 越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀 。 刀每齿进给量 工件材料 每齿进给量 （ mm/z） 粗铣 精铣 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 45# 合选取：粗铣 mm/z 精铣 z 铣刀齿数 z=2 上面计算出： 粗n =2985 r/ 精n =3981 r/它们代入式子计算。 粗铣时： F=2 2985 =358mm/铣时： F=2 3981 =239mm/理即可得出： 盘铣刀进 给速度： 粗n =379 r/ 精n =505r/刀齿数 Z=3 F 粗 =69 mm/ F 精 =46 mm/ 8铣刀进给速度 ： 粗n =2985 r/ 精n =3981 r/刀齿数 Z=2 F 粗 =716 mm/ F 精 =477 mm/切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整 ， 以获得最佳切削状态 。 （ 3） 背吃刀量的确定 背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使被吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般留 11 总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给 速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。 非圆形盘类零件均为先加工出基准面，可在数控铣床上加工，各孔加工也可用同上进行，选择数控铣床或立式加工中心，本项目零件选立式加工中心。 、立式加工中心 型号 理由：该零件为非圆形盘类零件，其外形加工时应选择数控加工法，但一般不 数控车床，所以立式加工中心 （ 4）夹具的选择 夹具是一种装夹工件的工艺装备，用来固定加工对象，使之占有正确的位置并接受施工或检测的工艺装备，有机床夹具，装配夹具，检验夹具等，机械加工中工件是安装在机床夹具上的，因此工件安装 的正确、速度、方便和可靠与否直接影响工件的加工质量、生产率、制造成本及操作安全。 6、模拟加工与参数优化 （ 1）使用铣床加工软件（ 行模拟加工； （ 2）通过试加工，优化加工参数。 7、数控加工程序 铣面和铣台阶程序 % 5 40 17 6 15 800 0 43 30 1 45 55 65 70 80 85 90 95 105 12 115 120 130 135 140 145 150 160 165 175 185 190 195 200 210 215 225 235 5 28 28 260 镗中心孔 401 2 23 11 70 90 55 6 800 8 0. 13 81 79 0 5 钻 23孔 % 5 40 17 6 15 800 0 43 30 6. 1 600. 0 50 600. 0 10. 5 28 28 85 钻 22孔 % 5 40 17 6 15 300 0 43 30 500. 0 45 500. 0 10. 14 5 28 28 80 总结 通过本次毕业设计 ， 从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计 ，使我对零件设计与加工有了更进一步的认识和掌握，也了解了加工业在实际生产、生活中的重要地位。 这一个多月的毕业设计，使我对 薄壁零件 的加工过程有了一定的
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