机械加工毕业设计---支撑口盖的加工.doc

西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 支撑口盖的加工 【摘要】 机械制造业是国民经济的支柱产业，可以说，没有发达的机械制造业，就不可能有 国家的真正繁荣的富强。而机械制造业的发展规模和水平，则是反应国民经济实力和科 学技术水平的重要标志之一。提高加工效率，降低生产成本，提高加工质量，快速更新 产品，是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志。 20 世纪 50 年代初第一台数控机床出现了，数控机床是典型的机电一体化产品，综 合了精密机械、电子、电力拖动、自动控制、自动检测、故障诊断和计算机等方面的技 术。数控机床的高精度、高效率及高柔性决定了大力推广使用数控机床是我国制造业提 高制造能力和水平，提高市场适应能力和竞争能力的必由之路。 数控铣削加工是机械加工中最常用和最主要的数控加工方法之一，加入 wto 以来， 我国汽车工业、航空航天工业得到了快速发展，大量具有复杂曲面的零件如模具、叶片 和螺旋浆等，都需要用数控铣床进行加工。 本设计以数控铣床加工工艺、编程与操作为核心内容，介绍了数控铣床利用计算机 辅助编程加工典型零件的应用实践技能。 关键词： 数控铣床；典型零件;计算机辅助编程 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 目目 录录 1 1 设计说明书设计说明书2 1.1 绪论.2 1.1.1 数控加工4 1.1.2 masterman 介绍.4 1.2 毕业设计的基本内容.4 1.2.1 数控加工工工艺分析4 1.2.2 加工程序的编制.5 1.3 工艺分析与选择 5 1.3.1 零件图工艺分析5 1.3.2 确定装夹方案6 1.3.3 确定加工顺序6 1.3.4 刀具选择6 1.3.5 切削用量选择.7 1.3.6 拟定数控加工工序卡.8 1.4 主要加工程序.10 1.4.1 绘制mastercam实体.10 1.4.2 mastercam 实体加工及导出程序.10 结束语结束语21 谢谢 辞辞22 参考文献参考文献23 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 1 1 设计说明书设计说明书 1.1 绪论绪论 数控机床即数字程序控制机床，是自动化机床的一种。最早出现的数控铣床。60 年 代后，点位控制的机床迅速发展，出现了数控钻床、数控冲床和数控坐标镗床。这类机 床不需要复杂的控制运算法就可以实现加工。数控机床是现代制造业的关键设备，一个 国家的数控机床的产量和技术水平在某种深度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力 近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控 产品的技术水平和质量也不断提高。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一 定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场具有一定竞争力。我国数 控机床行业所掌控的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。我国数控机 床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化柔性化 的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密度数控机床生 产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在 8000-10000 转/分以上的数控机床。 我国数控机床行业近年来大力推广应用 cad 等信息技术，很多企业已开始和计划实施应 用 erp、mrp和电子商务. 如济南第二机床集团有限公司的 cad 普及率达 100%，是国家 级“cad 示范企业” ，企业的 mrp系统应用也非常成功，现代化管理水平较高。 但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。 信息化技术基础薄弱，对外国技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和 技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国 外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国 产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、 高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。 生产成熟度较低，可靠性不高。国外数控系统平均无故障时间在 10000 小时以上， 国内仅 3000-5000 小时：整机平均无故障实践国外达 800 小时以上，国内最好只有 300 小时。 创新能力低市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽然达百余家，但大多数未 能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高、产品市场竞争能力 不强。 随着柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出 了更高的要求。当今数控机床信息化正朝着以下几个方面发展。 高速度、高精度化，速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效 率和产品质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器， 以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴组成控制系统成为可能。同 时新一代数控机床采用超大规模集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 力。 智能化。现代数控机床的只能化发展影响加工精度和物理量进行检测、建模、提取 特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策， 对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工处于最佳状态。 基于 cad 和 cam 的数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前 cad/cam 图 形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控机床发展的新趋势。它是利用 cad 绘制的 零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机 床零部件加工程序，以实现 cad 与 cam 的集成。随着 cims 技术的发展，当前又出现了 cad/capp/cam 集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与直接 从系统内部的 capp 数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。 发展可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的数 控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路， 减少元器件的数量，从而提高可靠性。同时通过自行运行诊断、在线诊断、离线诊断等 多种诊断程序，实现对系统硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。 因此对数控机床研究成为现代机床设计的重要课题。本次设计我主要利用计算机辅 助编程对典型零件进行编程及加工。 1.1.11.1.1 数控加工数控加工 数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行 运算与控制，并不断的向直接指挥机床的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信 号，伺服机构对脉冲信号进行交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加 工零件，所以数控加工的关键是数控加工和工艺参数的获取，即数控编程。 1.1.21.1.2 mastermanmasterman 介绍介绍 mastercam 是美国 cnc software inc.公司开发的基于 pc 平台的 cad/cam 软件。它 集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感 摸拟等到功能于一身。它具有方便直观的几何造型 mastercam 提供了设计零件外形所需 的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 mastercam9.0 以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是 经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的 cad/cam 系统。 mastercam 不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且 具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使 mastercam 可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀 具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一 优秀的 cad/cam 软件。同时 mastercam 对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型 设计、cnc 铣床、cnc 车床或 cnc 线切割等加工操作中，都能获得最佳效果 mastercam 提 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 供 400 种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，比如常用的 fanuc 系统， 根据机床的实际结构，编制专门的后置处理文件，编译 nci 文件经后置处理后便可生成 加工程序。 1.21.2 毕业设计的基本内容毕业设计的基本内容 1.2.11.2.1 数控加工工工艺分析数控加工工工艺分析 （1）零件图的工艺性分析 （2）加工方法的选择 （3）工序的划分 （4）加工路线的安排 （5）走刀路线及工序顺序 （6）加工刀具的选择 1.2.21.2.2 加工程序的编制加工程序的编制 （1）数值计算 （2）mastercam 实体图绘制 （3）mastercam 实体加工 （4）导出程序 （1）零件图工艺分析 （2）确定装夹方案 （3）确定装夹顺序 （4）选择加工用量具 （5）合理选择切削用量 （6）拟定数控铣削加工工序卡 （7）根据加工工序步骤绘制 mastercam 实体图并加工导出程序 1.31.3 工艺分析与选择工艺分析与选择 1.3.11.3.1 零件图工艺分析零件图工艺分析 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔加工方法有钻孔、镗孔、绞孔、扩 孔、拉孔、磨孔及光学加工方法，下表面的孔为 25 和 12 组成的阶梯孔，由于表面 粗糙度为 3.2 没有公差要求，所以可以选用钻孔和镗孔直接加工，平面轮廓粗糙度为 3.2 可采用粗铣然后精铣完成加工，选择以上方案完全可以保证尺寸精度、形状精度和 表面粗糙度。 1.3.21.3.2 确定装夹方案确定装夹方案 由于夹具确定了零件在数控铣床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在 机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸，根据零件的结构特点 加工上表面。此零件加工可用平口虎钳装夹。 1.3.31.3.3 确定加工顺序确定加工顺序 加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和生产成本。按照基面先行、 线面后孔、先主后次先粗后精的原则确定加工顺序，即先加工基准面（底面）顺序为 粗 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 精铣下表面-六边形内腔-12 通孔-25 孔-四个角落，表面加工 铣表面-加工台阶面及 其内孔-两个弧-铣四个角落。手工去多余余量 1.3.41.3.4 刀具选择刀具选择 数控刀具调整卡数控刀具调整卡 型别型材零件图号 反面加工刀具反面加工刀具 零件名称 设备名称数控铣床设备型号程序号 基本材料 45 硬度300340hb工序名称 数控铣工序号 刀具参数刀补地址 序 号 刀 号 刀具名称 刀具 图号刀片 刀尖 半径 刀杆 规格 半 径 形 状 加工部位 1t01 160 面铣刀(一)硬质合金下表面 2t02 22 平头铣刀(二)硬质合金四周轮廓 3t03 12 平头铣刀(三)硬质合金四角凹槽 4t04 8r3 圆鼻铣刀(四)硬质合金中部六边形腔体 5t05 30 平头铣刀(五)硬质合金中部 35 内孔 6t06 11 麻花钻(六)硬质合金12 内孔 7t07 22 平头铣刀(八)硬质合金25 内孔 数控刀具调整卡数控刀具调整卡 型别型材零件图号 正面加工刀具正面加工刀具 零件名称 设备名称数控铣床设备型号程序号 基本材料 45 硬度300340hb工序名称 数控铣工序号 刀具参数刀补地址 序 号 刀 号 刀具名称 刀具 图号刀片 刀尖 半径 刀杆 规格 半 径 形 状 加工部位 1t01 160 面铣刀(一)硬质合金上表面 2t02 8r3 圆鼻铣刀(二)硬质合金凸台 3t03 8 平底立铣刀(三)硬质合金中部凸台 4t04 16 平底立铣刀(四)硬质合金中部 56 内孔 5t05 5 麻花钻(五)硬质合金66 个内孔 6t06 8r1 圆鼻铣刀(七)硬质合金四周槽 1.3.51.3.5 切削用量选择切削用量选择 切削用量包括主轴转速（切削速度） 、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切 削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对 于不同的加工方法，需选择不同的切削用量。 合理选择切削用量的原则是:粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 加工成本：半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性 和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 该零件材料切削性能较好，铣削平面、25、126、35 以及台阶面和外轮廓 面时，一次性完成加工。 确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铝合金时的铣削速度为 80-120m/min 取 100m/min，然后根据铣刀直径计算主轴转速并填入工序卡中。 n=1000v/3.14d 确定进给率时，根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算 进给速度并填入工序卡中： vf=fnzn 背吃刀量的原则应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。 在中等功率的机床上，背吃刀量达 8-10mm。半精加工时，背吃刀量取 0.5-2mm。精加工 时背吃刀量取 0.2-0.4。 切削用量刀具 下表面 主轴转速 r/(rmin-1) 进给速度 t01160 面铣刀 2000120 t0222 平头铣刀 1500150 t0312 平头铣刀 2500150 t048r3 圆鼻铣刀 4000200 t0530 平头铣刀 1100200 t0611 麻花钻 2000110 t0722 平头铣刀 1500150 下表面 t01160 面铣刀 2000120 t028r3 圆鼻铣刀 4000200 t038 平底立铣刀 4000200 t0416 平底立铣刀 2000100 t055 麻花钻 5000200 t068r1 圆鼻铣刀 4000200 1.3.61.3.6 拟定数控加工工序卡拟定数控加工工序卡 单位 名称 数控加工工序卡产品名称或代号零件名 称 零件图号 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 数控毕业设计支撑口 盖 工艺 序号 程序编 号 夹具名称夹具编号 xk714d 数控加工 中心 平口虎钳 p1000 实训基地 工步 号 工步内容刀具 号 刀具规格 mm主轴转 r/min 进给速度 mm 反面加工 1 精铣下表面 t01 160 面铣刀 2000120 2 四周轮廓 t02 22 平头铣刀 1500150 3 四角凹槽 t03 12 平头铣刀 2500150 4 中部六边形腔体 t04 8r3 圆鼻铣刀 4000200 5 中部 35 内孔 t05 30 平头铣刀 1100200 6 12 内孔 t06 11 麻花钻 2000110 7 25 内孔 t08 22 平头铣刀 1500150 正面加工 1 上表面 t01 160 面铣刀 2000120 2 凸台 t02 8r3 圆鼻铣刀 4000200 3 中部凸台 t03 8 平底立铣刀 4000200 4 中部 56 内孔 t04 16 平底立铣刀 2000100 5 6 个 6 内孔 t05 5 麻花钻 5000150 6 四周槽 t07 8r1 圆鼻铣刀 4000200 编制审核批准第 1 页共 1 页 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 1.41.4 主要加工程序主要加工程序 1.4.11.4.1 绘制绘制 mastercammastercam 实体实体 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 1.4.21.4.2 mastercammastercam 实体加工及导出程序实体加工及导出程序 反面加工图 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 15 自动生成的程序 %123 o0000 n100g21 n102g0g17g40g49g80g90 (20. flat endmill tool - 1 dia. off. - 1 len. - 1 dia. - 160.) n104t1m6 n106g0g90g54x-301.y-74.998a0.s50m5 n108g43h1z50.m8 n110z10. n112g1z-1.f7.2 n114x221. n116g3x258.499y-37.499r37.499 n118x221.y0.r37.499 n120g1x-221. n122g2x-258.499y37.499r37.499 n124x-221.y74.998r37.499 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 n126g1x301. n128g0z50. n130m5 n132g91g28z0.m9 n134g28x0.y0.a0. n136m01 (8. flat endmill tool - 11 dia. off. - 11 len. - 11 dia. - 8.) n138t11m6 n140g0g90g54x106.453y-55.755a0.s50m5 n142g43h11z50.m8 n144z9. n146g1z0.f4.5 n148g2x111.75y-53.75z-.303r8. n150x119.75y-61.75z-.962r8. n152x117.047y-67.745z-1.317r8. n154x111.75y-69.75z-1.621r8. n156x103.75y-61.75z-2.279r8. n158x106.453y-55.755z-2.634r8 正面加工图 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 17 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 19 自动生成程序 %456 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 20 o0000 n100g21 n102g0g17g40g49g80g90 (8. flat endmill tool - 1 dia. off. - 1 len. - 1 dia. - 160.) n104t1m6 n106g0g90g54x-296.y-69.998a0.s50m5 n108g43h1z50.m8 n110z10. n112g1z-5.f4.5 n114x216. n116g3x250.999y-34.999r34.999 n118x216.y0.r34.999 n120g1x-216. n122g2x-250.999y34.999r34.999 n124x-216.y69.998r34.999 n126g1x296. n128g0z50. n130m5 n132g91g28z0.m9 n134g28x0.y0.a0. n136m01 (20. flat endmill tool - 2 dia. off. - 2 len. - 2 dia. - 22.) n138t2m6 n140g0g90g54x-109.975y70.581a0.s50m5 n142g43h2z50. n144z5. n146g1z-25.f7.2 n148x-102.778y77.778 n150g2x-95.y81.r11. n152g1x95. n154g2x102.778y77.778r11. n156g1x109.975y70.581 n158x120.581y59.975 n160x127.778y52.778 n162g2x131.y45.r11. 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 21 n164g1y-45. n166g2x127.778y-52.778r11. n168g1x120.581y-59.975 n170x109.975y-70.581 n172x102.778y-77.778 n174g2x95.y-81.r11. n176g1x-95. n178g2x-102.778y-77.778r11. n180g1x-109.975y-70.581 n182x-120.581y-59.975 n184x-127.778y-52.778 n186g2x-131.y-45.r11. n188g1y45. n190g2x-127.778y52.778r11 结束语结束语 完成情况： 在王老师与同学的帮助下，我顺利的完成了此次设计。 所得收获： 此次设计不仅让我温习了以前的知识，从而加强了对专业知识的记忆，而且让我发 现了许多以前为发现的学习上的疏漏，在做这份毕业设计的过程中我翻阅了许多关于数 控加工的书籍，使我对数控加工的认识更加深了一步，许多原先不会的加工技巧在这次 设计中得到了学习。 通过本次的设计实践，我真切的体会到理论与生产时间相结合，教材中学到额许多 知识在实践中得到验证。经过进行的准备，我的毕业设计终于完成了，将近两个月的忙 碌让我收获了很多，我学会了如何与同学、老师沟通，学会了与同学配合完成任务，学 会了如何利用图书、网络收集信息等等。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 22 谢谢 辞辞 走的最快的总是时间