数控铣床底座零件加工设计【毕业论文答辩资料】

河南工业职业技术学院毕业论文 题目： 数控铣床 底座 零件加工 班 级： 姓 名： 专 业： 指导教师： 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 目 录 前 言 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 一，金属切削的基本理论 二，金属切削刀具 三工件的装夹及夹具的设计 四数控铣削加工的主要对象 （一）数控铣销加工内容的选择 二零件结构工艺性分析 三零件毛坯的工艺性分析 五 本次设计底座零件加工工艺的制定 1 一零件图样工艺分析 二）确定装夹方案 三）进给路线的确定 四刀具的选择 2 五切削用量的选择 2 六工序安排和工步划分 2 技术要求： 3 表 01 数控编程任务书 3 表 02 数控加工工艺卡 14 表 03 数控刀具明细表 5 六、加工程序 7 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 前 言 随着社会生产和科学技术的不断发展。人们的需求越来越大，对机械产品的质量和机床的加工能力等提出了越来越高的要求，在各类生产中的机械加工设备和日常生活中所用到的生产机械都层出需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 不穷，而机械零件也日趋于复杂化，对零件的精度要求也越来越高，尤其在航天航 空、军事、造船等领域所需求的零件，其精度要求高，形状复杂，用普通机床难以加工，而机械加工设备和机械加工工艺过程的自动化、柔性化与智能化则为解决上述问题提供了有效的途径。正是在这种情况下，一种具有高精度、高效率、适应性强的“柔性”自动化加工设备 数字程序控制机床（简称数控机床）应运而生。数控机床的出现，大大提高了生产效率，降低了生产成本并提高了零件的加工精度，可加工一些普通床无法加工的复杂零件，是现代机械生产中不可或缺的生产工具。 美国麻省理工学院于 1952 年成功得研制出世界上第一台数控铣床。 1955 年用于制造航空零件的数控铣床正式问世。我国数控机床的研制始于 1958 年，由清华大学研制出了最早的样机。 1966年我国诞生了第一台用直线 圆弧插补的晶体管数控系统。 1970 年初研制成功集成电路数控系统。目前已有几十个单位在从事不同层次的数控机床的生产和开发，形成了具有小批量能力的生产基地。数控机床的品种一机超过了 500 种，其中金属切削机床品种的数控化率达 20%以上。 数控机床是机电一体化的典型产品，综合了计算机，自动控制，电机与拖动，电子和电力，自动检测，气液压及精密机械等方面的技术。数控机床的高精 度、高效率及高柔性决定了发展数控机床是当前机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 数控机床虽然有诸多优点，但它必须具有一套完整的加工工艺和加工程序才能运行并加工零件。由此可见加工程序的编制尤为重要，而零件的形状复杂化，却提 高了手工编程的难度，计算机辅助设计与制造（ 出现刚好配合数控机床弥补了手工编程的不足。计算机辅助设计与制造软件 由美国 司开发的微机级体化软件。 一体，使 用方便，容易掌握，被广泛用于机械制造业和模具行业中的零件二维绘图三维设计、数控自动编程与加工，可实现 体化。 本次设计的是一材料为 45#的底座。该底座不允许用砂布及锉刀等修饰表面，即加工完成后需满足要求，为方便编程，采用自动编程方式，切削加工尽量选用大径刀具并减少换刀次数。 由于本人水平有限，设计过程中若有什么疏漏及错误，还望广大师生批评指正。 一，金属切削的基本理论 金属切削加工是指在金属切削机床上利用刀具与工件之间的相对运动，从工件上切除多余金属层，使其尺寸、形状 和相对位置 精度以及表面质量达到设计要求的一种加工方法。以下主要阐述切削加工过程中的切削需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 运动，刀具切削部分的几何角度，切削变形，切削力，切削热，刀具几何参数以及切削用量的合理选择等内容。掌握好这些基本理论可以解决生产中的许多实际问题。从而提高产品的质量，降低生产成本，提高生产效率。 二，金属切削刀具 在金属切削加工中，刀具材料的种类有很多，一般在通用机床上使用的刀具材料也可用于数控机床，但随着数控机床向着高速、大功率方向发展，对刀具材料提出了更高的要求，一些新型刀具材料也应运而生。 具材料 必须具备的性能 刀具材料的力学性能直接影响到工件加工后的形状及尺寸精度，因此刀具材料必须具备高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性和良好的工艺性等性能。 用刀具材料的种类 现今所采用的刀具材料，具体可分为以下六种。包括高速钢、硬质合金、涂层刀具材料、陶瓷、金刚石和立体氮化硼。 表 1用高速钢的牌号和性能 类别 牌 号 硬度 抗弯强度 冲击韧度 高 温 硬度 通用高 速钢 2627144 性能 高速钢 碳 97 1 钒 31 超 硬 35 8 4 61 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 42) 665 表 1质合金刀具的成分及物理性质 （ 1）高速钢是指含较多铬、钨、钼、钒等合金元素的高合金工具钢，俗称锋钢或白钢。高速钢有较高的硬度（ 6366耐磨性和耐热性（约 600660 摄氏度）；有足的强度和韧性；有较好的工艺性。目前，高速钢已作为主要的刀具材料之一，广泛用于制造形状复杂的铣刀、钻刀、拉刀和齿轮刀具等。 （ 2）硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物（ ）和金属黏结剂（ i、 ）用粉末冶金的方法制成的。 （ 3）涂层 刀具材料是把硬质合金或高速钢刀具通过化学或物理方法在其表面涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，这样，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧度。 （ 4）陶瓷材料的主要成分是三氧化二铝。陶瓷是在高压成形，在高温下烧结而成的。陶瓷的硬度高（ 9095耐磨性好，耐热性高，在 1200 摄氏度时，硬度味 80檫因数小，化学稳定性好。陶瓷刀具因其材质的化学稳定性好，硬度高，在耐热合金等难加工材料的加工中有广泛的应用。 （ 5）金刚石分为天然和人造两种，天然金刚石数量稀少，所认价格昂贵，应用极少。人造金刚石是在 高压、高温条件下由石墨转化而成的，价格相对较低，应用较广。 （ 6）立体氮化硼是由软的六方氮化硼在高压、高温条件下加入催化剂转变而成。立方氮化硼的硬度仅次于金刚石（ 80009000,耐磨性好，耐热性高（ 1400 摄氏度），摩擦因数小，与铁系金属在（ 12001300 摄氏度）时还不易起化学反应，但是在高温下与水易发生化学反应。所以，立方氮化硼一般在于切削条件下对钢材、铸铁进行加工。 铣刀是一种在回转体表面上或端面上分布有多个刀齿的多刃刀具。 铣刀的金属铣加工中应用非常广泛的一种刀具。 铣刀的种类多，主要用于卧式铣床式铣床，数控铣床，加工中心机床上加工平面，台阶面、沟槽、切断、齿轮和成形表面等。铣刀是 多齿轮刀具，每一个刀齿相当于一把车刀，因此采用铣刀加工刀具。其加工精度为 三工件的装夹及夹具的设计 工件的定位和夹紧是工件装夹的两个过程。为了保证工件被加工表面的技术要求，必须使工件相对刀具和机床处于一正确的加工位置。在使用夹具的情况下，就要使同一工序的所有工件都能在夹需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 具中占据同一正确位置，这就是工件的定位问题。在工件定位以后，为了保 证工件在切削力的作用下保证既定位置不变，这就需要将工件在既定位置上夹紧。因此，定位是让工件有一个正确加工位置，而夹紧是固定正确位置，两者是不同的。若认为把工件夹紧不能动就是定位正确了，这是错误的。 用以固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。 四数控铣削加工的主要对象 数控铣削是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一。主要用于各种复杂的平面、曲面和壳体类零件的加工，同时还可以进行转、扩、铰、攻螺纹、镗孔等加工。根据数控数控铣床所用的刀具的不同，可以加工不同的表面。圆柱形铣刀主要用于加工平面，其中粗齿圆柱形铣刀适用于粗加工，细齿圆柱形铣刀适用于精加工；立铣刀主要用于加工平面凹槽，台阶面以及加工成形表面；键槽铣刀主要用于加工圆头封闭键槽；三面刃铣刀适用于加工凹槽和台阶面；角度铣刀主要用于加工带角度沟槽和斜面；模具铣刀用于加工模型腔或凸模成形表面。根据数控铣销的特点，从铣销加工角度来考虑，适合数控铣销的主要加工对象有：平面类零件；变斜角零件；曲面类零件。 数控铣销加工工艺的制订是对工件进行数控铣销加工的 前期工艺准备工作，合理的工艺设计方案是编数控加工程序的依据。制铣销加工时，主要应完成对所有加工的工件进行铣销加工工艺性分析，拟订工艺路线，设计加工工序工作。 控铣销加工工艺分析 以数控铣销加工的分析的可能性与方便对数控铣销加工工件进行工艺性分析。制订零件的数控铣销加工工艺时，首先要对零件图进行工艺性分析，主要包括以下内容。 （一）数控铣销加工内容的选择 数控铣销的工艺的范围比普通铣床宽，但其价格较普通高的多，因此，选择数控铣销加工内容时，应从实际需要和经一部分进行数控加工。因此在选择数控铣 销加工时，一定要结合实际情况，注意充分发挥数控铣销加工的优势，选择那些最需要进行数控加工的内容和工序，一般可按以下顺序考虑； （ 1）普通铣床上无法加工的应作为优先选择的内容； （ 2）普通铣床上难以加工，质量也难以保证的应作为重点的内容； （ 3）普通铣床上加工效率低下，手工操作劳动强度大的，可在数控铣床尚有加工能力的基础上进行需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 选择。 二零件结构工艺性分析 (1) 尺寸的标注方法，编程方便与否常常是衡量数控加工工艺好坏的一个指标。对于数控加工来说，零件图上应该以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。由于数控加 工精度及重要定位精度都很高。不会产生较大的累积误差而破坏使用性能，因此可以将局部的尺寸分散改为以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注方法。 (2)轮廓的几何元素条件，通常数控编程所需的数学模型必须满足以下的要求： A 数学模型必须是完整的集合模型。 B 数学模型不能有多义性，不能有曲面重叠的现象，曲面的修剪应该彻底，干净，无曲面拓扑和结构错误。 C 数学模型应该是光滑的几何模型。 D 对外表面的数学模型，必须进行光顺处理，以消除曲面内部的微观缺陷，从而满足零件的光顺要求。 E 数学模型中的曲面参数分布合理 ，均匀 . 3零件的结构工艺性 A 零件的内腔和外形尽量采用统一的几何模型和尺寸，尤其是加工面的转接处的凹圆半径，这样可以缩小刀具的规格和换刀的次数，提高生产效率。 B 内槽及缘板之间的转接圆角半径不应过小，这是因为处处圆角半径大小决定了刀具的直径，而刀具直径的大小与被加工轮廓的高低影响着工件加工工艺的好坏。 C 铣削零件底部平面时，槽底圆角半径 Y 不应过大。 4数控加工的定位基准 A 应采用统一的基准定位。 B 统一的基准可以是工件上已有表面也可以是辅助基准。 5选择合适的加工方案，工艺分析的另一 个重要任务是选择合适的加工方案。一个零件往往有几种可能的加工方案。所以应考虑零件的尺寸要求，倾斜的角度，主轴箱的位置，刀具的形状，机床的行程，零件的安装，编程的难易程度等因素之后选定一个比较好的加工方案。 三零件毛坯的工艺性分析 毛坯在进行数控加工时，由于加工过程的自动化，所以余量的大小，如何装夹等问题应在设计毛坯时就做好考虑。否则，如果毛坯不适合数控铣削。加工将很难进行下去。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 A 析毛坯的装夹适应性，主要考虑毛坯在加工时定位和加紧的可靠性与方便性，以便在一次装夹中加工出较多的表面。对不便于装夹的毛 坯，可以考虑在毛坯另处增加装夹余量或工艺凸台，工艺凹耳等辅助基准。 B 析毛坯的余量大小及均匀性，主要是考虑在加工时要不要分层切削。也要分析加工中与加工后的变形程度，考虑是否采取预防性措施与补救措施。 2， 2 数控铣削加工的工艺路线设计 数控加工的工艺路线设计与普通机床加工的常规工艺路线拟定的区别主要在于它仅是几道数控加工工序的概括，而不是指毛坯到成品的整个工艺过程。由于数控加工工序一般均穿插于零件加工的整个工艺过程的中间，因此在工艺路线设计中一定要兼顾常规零件的安排，使之与整个工艺过程协调吻合 一 工序的划分 A 定位方式划分工序，这种方法一般适合加工内容不多的工件，加工完后就能达到待检状态。通常是一次安装，加工作为一道工序。 B 所用刀具划分工序，有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，在一次安装中尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，即以同一把刀具加工的内容划分工序。在专用数控机床和加工中心上常用这种方法。 C 粗，精加工划分工序，考虑工件的精度要区，刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗，精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工后精加工。 D 加工的部位来划分工序，有些零件的加工内容很 多，构成零件轮廓的表面结构差异很大，可按其结构特点，将加工部位分成几个部分，如内形，外形，曲面和平面等。 综上所述，在划分工序时，一定要视零件结构工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数以及生产组织状态等实际情况灵活掌握。 二工步的划分 1 一加工表面按粗加工，半精加工，精加工依次完成或全部加工表面按先粗后精加工分开进行，若加工尺寸精度要求较高时，可采用前者，若加工表面位置精度要求较高时采用后者。 2 于既有铣削面又有镗孔的零件，可以采用先面后孔的原则划分工步。 3 所用刀具划分工步。某些 机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用刀具集中工步，以减少换刀次数减少空移时间，提高加工效率。 4 一次安装中，尽可能完成所有能够加工的表面。 三加工顺序的安排 1 道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 2 内后外原则，即先进行内型腔加工，后进行外型腔的加工。 3 相同安装方式或用同一刀具加工工序，最好连续进行，以减少重复定位的次数。 4 装中进行的读哦道工序，应先安排对工件破坏较小的工序。 五 本次设计底座零件加工工艺的制定 一 零件图样工艺分析 （ 1）内容的选择。本次设计毛坯为 45#钢，尺寸为 220减少数控铣削余量，提高生产效率，可在普通铣床上将毛坯加工成 204普通铣削可满足所加工表面的粗糙度要求，即底面粗糙度满足 求。 （ 2）加工内容的选择，该底座零件有较烦琐的曲线衔接和较多的孔心定位加工，在普通铣床上难以保证加工的质量，需用数控铣床加工，才能保证加工精度，提高生产效率。 （ 3）零件结构工艺性分析，构成底座轮廓的几何元素的条件充分，几何模型完整，光滑，无多余的曲面。数学模型无曲面重叠现象，曲面参数分布合理，均匀。曲面没有异常的凸起和凹坑。编程时所需基点坐标很容 易求得。 （ 4）零件毛坯的工艺性分析 该零件在数控铣削加工前，已在普通机床上进行了初加工，个相邻面的垂直度已有了保证，从而留有充分 稳定的加工余量，材料为铸铁，切削加工性较好。 （二）确定装夹方案 （ 1） 普通铣削 有于该底座毛坯为一标准长方体，故在普通铣床上进行初加工时用台虎钳定位。用橡胶 锤消除装夹间隙，用垫铁作辅助支撑，采用平面定位原则将毛坯加工为 204*154*36 尺寸的长方体。 （ 2）数控铣削加工装夹方案 毛坯在普通铣床上初加工得到标准长方体， 为降低生产成本用台虎钳定位 ，同样用 橡胶锤消除装夹间隙，用垫圈作为辅助支撑，台虎钳用双螺母夹紧。提高装夹刚性，防止铣削时振动 （三）进给路线的确定 毛坯在 普通铣床上进行的初加工对表面粗糙度无严格要求，故普通铣削加工路线不需重点考需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 虑，采用大直 径的面铣刀和最短的进给路线即可。重点应防在数控洗削上。在数控洗削加工时。用立铣刀的恻忍洗雪平面工件的外轮廓时，为减少接刀痕迹。保证凌鲒表面质量，切入，切出部分应考虑外延。铣刀的切入和切出点应沿工价轮廓曲线的延长线切向切入和切除工件表面，不应沿法线直接切入工件。以避免加工表面产生划痕，保证零件 轮廓光滑，对与精车尤其重要。具体走刀路线在后面工序按排和工步划分部分详解。 四刀具的选择 本例零件材料是一般材料，切削加工性较好，在普通铣床上初加工时，因切削力大，固易选用较小直径的铣刀，选用 质合金铣刀，主轴转速 500给速度 30数控铣削平面及凹槽时为减少换刀次数及加工圆弧要求，选择 速钢立铣刀，根据精加工取主轴速度，加工 纹曲面时减小残留圆角及提高加工效率选用 速钢球刀加工。 五切削用量的选择 普通铣削时每个加工面 背吃刀量均为 2控铣削时第一次精铣上表面时背吃刀量为 1二次为 5三次为 4下的为 1同轮廓的精铣一起完成，铣余量。在 第三次进给完成之后检测零件的几何尺寸，依据检测结果决定进刀深度和刀具半径偏置量，分别对两切削深度精铣一次，达到设计要求。 六工序安排和工步划分 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 该底座在普通铣床进行铣削加工工序一道，按加工面来划分工步，在数控机床上进行铣削加工的工序四道，按切削深度来划分工步，详见数控加工工艺文件。 数控铣（三） 技术要求： 1、准用砂布及 锉刀等修饰表面。 2、未注公差尺寸按 3、材料及备料尺寸： 45#（ 220 180 40） 表 01 数控编程任务书 年 月 日 工艺处 数控编程任务书 产品零件图号 任务书编号 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 主要工艺说明及技术要求： 1、准用砂布及锉刀等修饰表面。 2、未注公差尺寸按 3、材料及备料尺寸： 45#（ 220 180 40） 收到编程时间 月 日 经手人 编制 审核 编程 审核 批准 表 02 数控加工工 艺卡 机械厂 数控加工工艺 卡 产品名称或代号 零件名称 零件图号 底座 工艺序号 程序编 号 夹具名称 夹具编号 使用设备 车