曲柄板的数控加工工艺及编程【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 优秀设计 *职业技术学院 毕业论文 （ 20*届） 曲柄板的数控加工工艺及编程 学生姓名 学 号 系 别 专 业 指导教师 完成日期 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 随着社会的进步，我国逐渐由农业大国向工业大国转变，社会对高技能人才需求的呼声越来越高。 为适应社会对高技能人才的迫切需求，满足高技能人才培养需要，在 *大学机电工程系 制定的数控加工与编程毕业设计指导书下，编此毕业设计。其中设计说明书包含了加工准备条件、工艺分析、数控机床加工与零件自检数据分析三大部分。加工准备条件介绍了零件加工的必要工艺装备；工艺分析分别对零件进行分析，加工技巧、刀具选择及刀具号设置、工艺路线拟定、零件工序简图、加工工步顺序、切削用量的选择、工序工艺卡、零件加工程序 ；数控机床加工与零件自检数据介绍了数控铣床操作及注意事项，工件、刀具的装夹及对刀操作的相关要点，零件加工，零件的自检及数据分析等内容。 由于本人水平有限，加之编写时间紧迫，题中只对铣削部分做了详细的分析，文中难免存在不妥之处，恳请各位指导老师和同行给予批评、指正。 关键词： 零件图 工件的装夹 加工工序 加工程序 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 引言 . 4 1 零件图 . 5 件图的结构工艺分析 . 5 术要求分析 . 6 2 毛坯的设计 . 6 3 工件的装夹 . 7 床的选择 . 7 件的装夹 . 9 床的装 夹 . 9 床的装夹 . 10 4 加工工序的划分 . 10 序划分原则 . 10 工顺序的安排 . 12 5 刀具的选择 . 12 . 12 . 13 . 14 6 确定切削用量 . 15 定主轴转速 . 15 定进给速度 . 16 定背吃刀量 . 18 7 工艺卡片的编制 . 18 8 数控加工程序清单 . 20 控车削程序 . 20 控铣削程序 . 23 设计总结 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 曲柄板的数控加工工艺及程序设计 引言 科学技术和社会的不断发展 ,机械制造技术发生了深刻的变化 ,机械产品的结构越来越合理 ,其性能和效率日趋提高 ,因此 对加工机械产品的生产设备提出了三高 (高性能 ,高精度和高自动化 )的要求。 在机械产品中 ,单件和小批量产品占到 70%80%品种多 ,一般都采用通用机床加工 加工所用的机床与工艺设备均需作相应的交换和调整 ,而且通用机床的自动化不高 ,基本上由人操作 ,难于提高生产效率和保证产品质量。要实现这类产品生产的自动化成为机械制造业中长期未能解决的难题。 大批量生产的产品 ,如汽车 ,摩托车 ,家用电器等零件 ,为了解决高产优质的问题 ,多采用专用机床 ,组合机床 ,专用自动化机床以及专用自动生产线 和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备 ,生产周期长 ,产品改型不易 ,因而使新产品的开发周期增长 ,生产设备使用的柔性很差。 现代机械产品的一些关键零部件 ,如在造船 ,航天 ,航空 ,机床及国防部门的产品零件 ,往往都精密复杂 ,加工批量小 ,改型频繁 ,显然不能在专用机床或组合机床上加工。而借助模和仿型机床 ,或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工 ,加工精度和生产效率受到很大的限制。特别对空间的复杂曲线曲面 ,在普通的机床上根本无法实现。 为了解决上述问题 ,一种新型的数字程序控制机床应运而生 ,为单间 ,买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 小批量生产 ,特别是 复杂型面零件提供了自动加工手段 0 世纪 40年代末。 1952年美国 司与麻省理工学院 (作研制第一台三坐标立式数控铣床。该机床的研制成功是机械制造行业中的一次科技革命 ,使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。 下面对曲柄板零件的数控加工工艺进行分析，并编制出数控加工程序，输入数控机床，加工出合格的产品。 1 零件图 如图 材料为 45#钢，属于大批量生产。 图 柄板零件图 件图的结构工艺分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件 在能够满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。 从图 零件属于异形零件，在加工时存在一定的难度，因此一定要设计合适的夹具方能确保所有工序的完成。该零件主要由圆柱面、端面、孔系等组成。 术要求分析 零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行 零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。 从图 零件的部分尺寸精度要求较高，最高公差为 数控加工中可以达到此要求；该零件无形位公差要求，按照 11进行控制均可；零件的表面粗糙度要求不高，最高处才 数控加工中很容易保证。 2 毛坯的设计 考虑到该零件属于批量生产，在毛坯的设计时，应该对其加工余量进行合理的控制，尽可能在保证零件精度的前提下提高生产效率，降低成本，综合考虑，本题零件的毛坯选择铸件毛坯，零件的毛坯图如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 件毛坯图 3 工件的装夹 床的选择 从零件图 以看出，该零件需要进行车铣加工，因此需要分别在数控铣床和数控车床进行加工，具体的机床参数如下所示： 编号： 简介： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要参数 单位 身回转直径 20 板上回转直径 0 of 刀数 把 4轴通孔直径 49 主轴转速 r/无级 )100 轴最大移动行程 60 轴最大移动行程 00 速进给速度 mm/ 4000 Z 6000 冲当量 复定位精度 制 制 牙 /口寸 100of 电机功率 机床重量 100 外形尺寸 3809801550 at 附件 可选 择配置气、液压夹紧装置不通孔或通孔环动卡盘。 6另配四、六工位电动刀架。 摇脉冲发生器 。 数控铣床： 型号： 系统： A 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 部分 项目 规格 工作台 工作台工作面积（长 （毫米） 760作台 （毫米） 18 中央基准 T 型槽宽度 （毫米） 18作台 （毫米） 125 工作台 （个） 3 工作台外廓尺寸（长 （毫米） 860程 工作台纵向行程 （毫米） 760 工作台横向行程 （毫米） 400 主轴箱垂向行程 （毫米） 600 主轴 主轴端部锥孔 （毫米） 40#7： 24 轴端部定心直径 （毫米） 78 主轴安装前轴承直径 （毫米） 60 主轴中心线至立柱导轨距离 （毫米） 450 主轴端面至工作台面距离 （毫米） 60660 机动 性能 主轴转速范围（转 /分） 1806000 主轴转速级数 无级（直接编程，增量 1转） 进给率（ X、 Y、 Z）（毫米 /分） 102500 快速移动（ X、 Y、 Z）（米 /分） 6 件的装夹 本题零件需要在两台机床上进行加工，因此需要进行多次 装夹，为保证其加工精度，应设计好合理的夹具。 床的装夹 在第一次装夹时，主要车削初基准，采用数控车床通用夹具 三爪自定心卡盘；第二次装夹时也采用三爪自定心卡盘装夹即可；第三次装夹时，由于加工的部位与零件存在一定的偏移，不在零件的对称中心上，需要设计专用夹具进行装夹定位，根据零件的特性，需设计一个法兰盘，以中间 30 孔及上端面定位，使得旋转轴为 22 外圆和 29 外圆所在的对称轴，夹紧 103 外圆表面（或用磁力吸盘吸买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 103 上表面）。 床的装夹 铣床的加工部分主要是钻孔加工。在第一 次装夹时，主要钻 11 沉孔、铣削 103 外圆上的斜边，该工序中装夹时，以30 内孔和 103 下表面定位，用压板压紧 30 凸台上表面；第二次装夹时主要钻铣 8 的孔，以 30 内孔和 103 上表面定位，用压板压紧 103 下表面和曲柄上表面。 以上两次装夹均可在如图 示的夹具中完成加工。 图 柄板钻孔专用夹具 4 加工工序的划分 序划分原则 零件是由多个表面构成的，这些表面有自己的精度要求，各表面之间也有相应的精度要求。为了达到零件的设计精度要求，加工顺序安排应遵循一定的原 则。 （ 1）基准面先行原则 加工一开始，总是把用作精加工基准的表面加工出来，因为定位买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 基准的表面精确，装夹误差就小，所以任何零件的加工过程，总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工，必要时还要进行精加工，例如，轴类零件总是对定位基准面进行粗加工和半精加工，再进行精加工。例如轴类零件总是先加工中心孔，再以中心孔面和定位孔为精基准加工孔系和其他表面。如果精基准面不止一个，则应该按照基准转换的顺序和逐步提高加工精度的原则来安排基准面的加工。 （ 2）先面后孔原则 对于箱体类、支架类、机体类等零件，平面轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，故应先加工平面，后加工孔。这样，不仅使后续的加工有一个稳定可靠的平面作为定位基准面，而且在平整的表面上加工孔，加工变得容易一些，也有利于提高孔的加工精度。通常，可按零件的加工部位划分工序，一般先加工简单的几何形状，后加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，后加工精度较高的部位；先加工平面，后加工孔。 （ 3） 先粗后精的原则 各表面的加工顺序按照粗加工、半精加工、精加工和光整加工的顺序进行，目的是逐步提高零件加工表面的精度和表面质量。 如果零件的全部表面均由数控机床加工，工序安排一般按 粗加工、半精加工、精加工的顺序进行，即粗加工全部完成后再进行半精加工和精加工。粗加工时可快速去除大部分加工余量，再依次精加工各个表面，这样可提高生产效率，又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。该方法适用于位置精度要求较高的加工表面。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 这并不是绝对的，如对于一些尺寸精度要求较高的加工表面，考虑到零件的刚度、变形及尺寸精度等要求，也可以考虑这些加工表面分别按粗加工、半精加工、精加工的顺序完成。 对于精度要求较高的加工表面，在粗、精加工工序之间，零件最好搁置一段时间，使粗加工后的零件表面应力得到完全释放，减小零件表面的应力变形程度，这样有利于提高零件的加工精度。 工顺序的安排 从零件图的分析得知该零件有车削部分，也有铣削部分。其中车削部分有 103 外圆及其上下两端面、 44 外圆及其上端面、 60 槽、30 29圆、 22 外圆；铣削部分包括 5孔、 51沉孔、 8 深 59孔。 因此根据其加工位置及其以上原则进行划分： （ 1）装夹 44毛坯外圆上，车 103 外圆至尺寸，作为初基准。 （ 2）装夹 103 外圆，车 44外圆、 103 上端面、钻车 30至尺寸、切 60槽、倒角。 （ 3）掉头车削 22外圆、 29圆。 （ 4）改上数控铣床，钻 孔、铣 11沉孔。 （ 5）零件调头，钻铣 8 孔、铣 103斜边。 5 刀具的选择 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。一般分买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 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，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，不仅需要刚性好、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。 控车削用刀具的选择 数控车削车 刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 线形的主副切削刃构成，如 90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽 (切断 )车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数 (主要是几何角度 )的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干 涉等 )进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接 (凹形 )的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。 控铣削用刀具的选择 在 数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：一是铣刀半径 小于零件内轮廓面的最小曲率半径 般取 是零件的加工高度H(1/4)保证刀具有足够的刚度。三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径 直径为 d=2(编程时取刀具半径为 r)。对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘 铣刀。此外，在铣削加工中还有孔的加工，在精度不高的孔，可以直接采用麻花钻进行钻削，对于精度高的孔，则需要分粗精加工，并用镗刀进行镗削加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 综上所述，结合本题中的零件 曲柄板的加工需求，确定该零件所使用的刀具如表 示。 表 控加工刀具卡 加工机床 刀具号 刀具名称 刀具规格 刀具材料 数控车床 圆车刀 90刀尖 0202 麻花钻 25速钢 刀 45刀尖 0404 切槽刀 刀宽 8控铣床 铣刀 20 50 02 中心钻 2 高速钢 花钻 速钢 铣刀 1005 麻花钻 6速钢 铣刀 8 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。 定主轴转速 主轴转速应根据允许的切削速度和工件 (或刀具 )直径来选择。其计买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 算公式为： n=1000v/ D 式中： v 切削速度，单位为 m/刀具的耐用度决定； n 一主轴转速，单位为 r/D 工件直径或刀具直径，单位为 根据以上公式以及切削用量手册，综合考虑该零件加工的主轴转速如下所述： （ 1）车削时： 粗车外轮廓： n=600r/ 精车外轮廓： n=1000r/ 钻 30 底孔： n=300r/ 粗镗 30孔： n=450r/ 精镗 30孔： n=800r/ （ 2）铣削时： 铣斜边： n=800r/ 钻中心孔： n=1200r/ 钻 n=800r/ 铣 11 沉孔： n=1200r/ 钻 8 底孔： n=800r/ 铣 8 孔： n=1000r/ 定进给速度 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速 度的原则：当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在 100 一 200mm/围内选取；在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20 一 50mm/围内选取；当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20围内选取；刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。 综合考虑该零件的加工精度及生产效率，确定该零件的进给速度选择如下所述： （ 1）车削时： 粗车外轮廓： F=150mm/ 精车外轮廓： F=80mm/ 钻 30 底孔： F=30mm/ 粗镗 30孔： F=100mm/ 精镗 30孔： F=50mm/ （ 2）铣削时： 铣斜边： F=120mm/ 钻中心孔： F=150mm/ 钻 F=100mm/ 铣 11 沉孔： F=150mm/ 钻 8 底孔： F=100mm/ 铣 8 孔： F=60mm/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 定背吃刀量 背吃刀量根据机床、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 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。 综上所述，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。切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能 (功率、扭矩 )，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本 的切削用量。 7 工艺卡片的编制 表 综合工艺过程卡片 （工厂名） 综合工艺过程片卡 产品名称及型号 零 件 名 称 曲柄板 零 件 图 号 材 料 名 称 毛坯 种 类 零件重量 毛重 第 张 牌 号 尺 寸 净重 共 页 性 能 每 料 件 数 每批件数 工序号 工 序 内 容 加工车间 设备名称及编号 工艺装备名称及编号 技术等级 时间定制（ 夹具 刀具 量具 单件 准 备 终结 1 铸造毛坯 铸造车间 2 打磨 钳工车间 3 车削 机加车间 4 铣削 机加车间 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 去毛刺 钳工车间 6 检验 检验 室 7 入库 编制 抄写 校对 审核 批准 表 控加工工序卡 夹具名称 使用设备 数控铣床、数控车床 工序号 工步号 工步内容 刀具 号 刀具规格 /轴转数/(r/进给速度/(mm/被吃刀量/序编 号 3 1 装夹 50 毛坯外圆表面， 粗车 103 毛坯外圆，量 0外圆车刀 600 150 动 2 精车 103 毛坯外圆 0外圆车刀 1000 80 0001 3 掉头装夹，粗车 44 外圆表面及端面、 103 外圆上表面，给精车留 量 0外圆车刀 600 150 0001 4 精车 44 外圆表面及端面、 103 外圆上表面 0外圆车刀 1000 80 0001 5 钻尺寸 30底孔 25 麻花钻 300 30 粗镗 30，量。 5镗刀 450 100 1 精镗 30 5镗刀 800 50 0001 8 换工装，粗车 29 22外圆及 103 下表面，给精车留 量 0外圆车刀 600 150 1 精车上步尺寸 0外圆车刀 1000 80 0002 4 1 铣斜边 20 立铣刀 800 120 3 钻中心孔 2心钻 1200 150 钻 孔 花钻 800 100 2 铣 11 沉孔 10 立铣刀 1200 150 1 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 掉头装夹，钻 8 底孔 605 6花钻 800 100 0004 6 铣 8 的孔 8 立铣刀 1000 60 数控加工程序清单 控车削程序 0101（外圆车刀） 600 00 6 71 200 150 00 01 80 03 2 99 103 2 00 200 03 70 200 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 150 0202 （麻花钻） 300 0 01 30 150 150 0303 （镗刀） 450 23 90 100 28 30 60 32 0 30 28 200 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0002 外圆车刀 ) 600 00 01 50 00 37 1 71 200 120 00 01 18 22 2 25 29 2 37 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1000 100 00 200 控铣削程序 01 20立铣刀） 90 0 800 1 08 0 01=10) 01 150 00 00 0 0 00 01 150 00 02 中心钻） 90 40 03 43 50 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 81 2 0 0 150 06 （ 花钻） 90 0 800 3 08 83 2 0 40 80 04 10立铣刀 ) 90 40 03 43 50 00 98 98 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 40 1314 98 0 1314 150 程序 05 2 90 0 800 30 5 08 50 83 7 150 150 06 00 00 0 1200 98 7 80 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 设计总结 此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次 检验和充实。 经过这几个月的设计 ,成功地完成了曲柄板的数控加工工艺设计和编程。通过本课题的设计，我对数控加工地整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的特点和数控刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定