机械毕业设计（论文）-椭圆凸台板的加工工艺分析及数控编程【全套图纸】 .doc

毕业论文（设计）椭圆凸台板的加工工艺分析及数控编程学 院 专 业 年 级 学生姓名 学 号 20* 年 *月 *日目 录中文摘要及关键词21.前言32.零件图样分析32.1零件的结构特点分析32.2零件的技术要求分析33.毛坯的确定44.定位基准的选择45.装夹方式的选择46.机床的选择57.刀具的选择58.切削用量的确定69.加工方案的确定69.1表面加工方法的选择79.2工艺路线的确定79.3工艺卡片89.3.1工艺过程卡89.3.2数控加工工序卡810.数控编程910.1编程方法的确定910.2编程原点的确定1010.3加工程序清单10结束语16致 谢17参考文献18摘要：本课题对椭圆凸台板零件进行工艺流程分析；正确选用数控加工机床；加工余量、切削用量、机床夹具以及刀具。完成课题的设计可以增加一定的实践经验，学会独立分析问题，解决问题，学会编写毕业设计论文及查找参考资料、文献的方法，并通过该课题的完成能熟练地掌握cad二维制图、cam等软件的使用方法，最终了解并掌握各种零件的数控加工工艺流程的制定以及程序的编制过程，对在学校所学的数控专业内容有更为全面的掌握。关键词:工艺分析；刀具；切削用量；数控编程全套图纸，加153893706第 18 页椭圆凸台板的加工工艺分析及数控编程1.前言在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控机床的基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了数控铣床，加工中心自动编程仿真操作、数控铣床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中铣工工艺学与数控铣床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控铣工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件，并能指导实际生产。2.零件图样分析2.1零件的结构特点分析如图2.1所示零件图，图中有不清晰之处请参见附图，该零件由内十字环形凸台，椭圆凸台 ，及内孔25，2-10通孔、2-m10螺纹孔外轮廓长方体等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为铝，12010012的长方体的毛胚无热处理和硬度要求。2.2零件的技术要求分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形位公差、表面质量等一些方面的分析。该零件的尺寸精度要求较高，最高精度达到it7级，即2-10孔和25孔的精度，因此在加工时要选择合理的刀具和切削用量；该零件无形位公差要求，根据情况可按照it12进行要求；零件的表面质量要求有：2-10孔和25孔的表面粗糙度要求为ra1.6um，其余加工面的表面粗糙度为ra6.3um，在数控铣削中可以达到0.8以上，所以可以满足此技术要求。图2.1 零件图3.毛坯的确定该零件属于板类零件，故其毛坯可选择板材型毛坯，根据零件的尺寸精度，表面粗糙度等要求，确定其毛坯尺寸为13011020mm，毛坯材料为铝合金。4.定位基准的选择在选择定位基准时，应该减小装夹的次数，尽量做到在一次安装中能够把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要铣削加工的表面或者孔作为定位基准。对于薄壁的零件，选择的定位基准应该有利于提高加工的刚性，以减小切削变形。并且定位基准应该和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度的影响。该零件的定位基准选择如下：粗基准：毛坯底面及侧面。精基准：零件底面及2-10孔。5.装夹方式的选择从零件的结构上看，该零件需要进行五次装夹方能完成所有的加工，第一次装夹时为铣削基面侧面，在铣侧面时可以采用压板压零件上表面进行装夹；第二次装夹时加工零件的底面，此次装夹可以直接选用机用平口虎钳装夹；第三次装夹时为铣上表面及钻2-10定位孔及25孔的底孔20，20孔用于第四次装夹时压紧用，此次装夹也可以采用机用虎钳装夹；第四次装夹时加工椭圆凸台及十字圆弧凸台轮廓、2-m10螺纹孔，此次装夹时以2-10孔定位，用螺杆穿过中间的20孔，以螺母压零件上表面；第五次装夹时主要加工25孔，此次装夹时同样以2-10孔定位，采用压板压台阶面。6.机床的选择由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择由云南cy集团有限公司生产的cy-vmc850系列数控立式加工中心，其主要技术参数如下：系统配置： fanuc 工作台面积(mm)：460950(5001050) 行程(x-y-z)(mm)：800500550主轴锥孔：bt40 主功率(kw)：7.5/11 主轴变速系统转速(rpm)：50-6000伺服 机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调 备注：16把斗笠式刀库、20把圆盘式刀库 机床重量(吨)：67.刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的主要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工的质量。数控机床在选用刀具时，通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。数控机床对刀具的要求比普通机床要高、除了要求较好的刚性和尺寸稳定性、较长的寿命、良好的切削性能外，还要求安装调整方便。选择刀具时，还要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应，即选择的刀具的几何形状应依据加工曲面的具体情况而定。根据图纸尺寸公差所示，此零件选用如下刀具：数控加工刀具卡片刀具号刀具名称刀具规格加工表面刀具材料t01立铣刀25mm粗铣外型及台阶外轮廓yt15t02面铣刀150mm铣上下底面yt15t03中心钻8mm钻中心孔yt15t04麻花钻9.8mm钻2-10孔底孔9.8高速钢t05铰刀10mm铰2个10mm孔yt15t06麻花钻20mm钻工艺孔20高速钢t07麻花钻8.5mm钻2-m10螺纹孔高速钢t08丝锥m10攻2-m10螺纹孔硬质合金t09扩孔钻24.5mm扩25孔硬质合金t10镗刀25mm镗25mm中心孔镶刀片8.切削用量的确定合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。切削用量包括主轴的转速、背吃刀量、进给量。合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高效率为主，并考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应该在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本。背吃刀量。选择背吃刀量的主要依据是机床、夹具、刀具和工件的刚度。在刚度允许的情况下，尽量选择较大的背吃刀量来减少进给次数，提高生产效率。但在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应该把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。在加工铸、锻件时应该尽量使背吃刀量大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。主轴转速。主轴转速主要根据允许的切削速度选取。而刀具的切削速度主要根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具的耐用度来、工件材料的强度和硬度以及切削加工性来选取。而切削速度与主轴转速的关系如下公式所示：式中:-切削刃选定点处所对应的工件或刀具的最大回转直径,单位为mm n-主轴转速，单位为r/min -切削速度，单位为m/min进给量（mm/min或mm/r）。进给量的选取主要根据零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性质来选取。当零件的加工精度、表面粗糙度要求高时，进给量应该取小值。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。综上所述，本题中的切削用来请参照数控加工工序卡片。9.加工方案的确定9.1表面加工方法的选择（1）上下两平面的加工方法其表面粗糙度要求不高，尺寸精度较高，故其加工方法可按照粗、精加工进行，在粗加工后留取0.5mm的余量进行精铣。（2）侧面的加工方法其侧面的尺寸精度和表面粗糙度要求均不高，可直接进行粗铣即可。（3）凸台的加工方法其表面粗糙度要求不高，尺寸精度较高，且x、y向的加工余量较大，故其加工方法需按照粗、精加工进行，且粗加工时余量较多，需要进行x、y向分层铣削。（4）2-10孔的加工方法该孔的尺寸精度等级为it7级，表面粗糙度为1.6，其精度较高，用普通的钻削加工难以达到此要求，要保证其精度及表面粗糙度，需要对该孔再进行铰削加工，铰削余量为0.2mm。（5）25孔的加工方法该孔与10孔的精度要求一样，但其加工方法与10孔的有所不同，因为此孔的直径较大，若选用大铰刀的话，无法加工出合格的表面，故需要进行镗削加工，又因在前面的工序中需要用该孔的底孔作为工艺孔，故在加工工艺孔时不能一次加工到精镗前的尺寸，需要比精镗的尺寸小，本文中钻的是20，故此尺寸离精镗孔还有较大的余量，故需要再进行扩孔，将其扩至24.5mm，给精镗孔留0.5mm余量。（6）2-m10螺纹孔的加工方法加工螺纹孔按照常规方法，采用预钻底孔，再攻螺纹的方法。9.2工艺路线的确定工序1：制造毛坯13011020mm铝合金板。工序2：铣外轮廓、上下两表面、钻2-10孔及中间20工艺孔。 工步1：铣前后侧面。 工步2：铣左右侧面。 工步3：粗、精铣下表面。 工步4：粗、精铣上表面。 工步5：钻中心孔。 工步6：钻2-10孔底孔9.8。 工步7：铰2-10孔。 工步8：钻工艺孔20。工序3：铣凸台轮廓、攻2-m10螺纹孔。 工步1：粗、精铣十字凸台轮廓。 工步2：粗、精铣椭圆凸台轮廓。 工步3：钻中心孔。 工步4：钻2-m10螺纹底孔8.5。 工步5：攻2-m10螺纹孔。工序4：镗25孔。 工步1：粗镗25孔至24.5。 工步2：精镗25孔至25。工序5：去毛刺。工序6：检验。9.3工艺卡片9.3.1工艺过程卡单位名称产品名称工艺过程卡产品名称材料铝合金毛坯尺寸13011020mm序号工序名称工序内容车间设备工装1下料制造毛坯13011020mm板材金工2铣铣侧面、上下表面、钻2-10孔及20工艺孔金工铣削加工中心专用夹具3铣铣凸台轮廓、攻2-m10螺纹孔金工铣削加工中心专用夹具4铣镗22孔金工铣削加工中心专用夹具5热处理调质hrc50556钳去毛刺7检验编制审核第1页共1页9.3.2数控加工工序卡单位名称产品名称工序号程序编号夹具名称使用设备车间2o0200加工中心金工工步号工步内容刀具号主轴转速（r/min）进给速度mm/min背吃刀量mm备注1铣前后左右侧面t0112001005自动2铣底面t02粗600精800粗200精150粗3.5精0.5自动3铣上表面t02粗600精800粗200精150粗3.5精0.5自动4钻中心孔t0312001201自动5钻2-10底孔9.8t0410001251.5自动6铰2-10孔t05500400.1自动7钻工艺孔20t066001501.5自动编制审核第1页共3页单位名称产品名称工序号程序编号夹具名称使用设备车间3o0300加工中心金工工步号工步内容刀具号主轴转速（r/min）进给速度mm/min背吃刀量mm备注1粗、精铣十字凸台轮廓t01粗：850精1200粗：100精：150粗：5精0.5自动2粗、精铣椭圆凸台轮廓t01粗：850精1200粗：100精：150粗：5精：0.5自动3钻中心孔t0312001201自动4钻2-m10螺纹孔底孔8.5t0812001251.5自动5攻2-m10螺纹孔t09200300自动编制审核第2页共3页单位名称产品名称工序号程序编号夹具名称使用设备车间4o0400加工中心金工工步号工步内容刀具号主轴转速（r/min）进给速度mm/min背吃刀量mm备注3扩22孔至21.5t108001502.25自动4精镗22孔t1110001200.25自动编制审核第3页共3页10.数控编程10.1编程方法的确定数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。综合考虑该零件的外形，确定该零件的编程方法为：凸台轮廓的外形铣削采用mastercam软件进行自动编程，其余加工部位的程序采用手工编程的方式进行编制。10.2编程原点的确定在编写零件的加工程序时首先设定坐标系。（1） 机床坐标系的设定机床欲对工件的切削进行程序控制，必须首先设定机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，可根据右手笛卡尔坐标系来判定机床上x轴，y轴与z轴的正方向。（2） 工件坐标系的设定工件坐标系是编制程序时使用的坐标系，是人为设定的，设定的依据是符合图样要求。从理论上讲，工件原点选在任何位置都是可以的，但实际上为了编程方便以及给尺寸较为直观，应尽量把工件原点的位置选择的合理些。在数控机床中，工件坐标系一般使用g54指令告诉系统工件的坐标系原点所在的位置。10.3加工程序清单（1）工序2的加工程序清单程序解释说明铣侧面的加工程序o0200;程序号；t01 m06;（20立铣刀）换1号刀；g00 g90 g54 x80 y60 m03 s1200;快速运动至下刀点；g43 h1 z50 m08;调用1号刀具长度补偿，切削液开；g00 z-22;快速下刀；g01 x-80 f100;铣后边；g00 z50;抬刀；y-60;定位；z-22;下刀；g01 x80 f100;铣前边；g00 z150;抬刀；y150;工作台退回；m00;暂停，换压板，铣左右侧面；g00 x70 y-65 m03 s1200;快速定位；m08;切削液开；g00 z-22;快速下刀；g01 y50 f100;铣右边；g00 z50;抬刀；x-70;定位；z-22;下刀；g01 y-50 f100;铣左边；g00 z150;抬刀；y150;工作台退回；m05;主轴停止；m09;切削液关；m30;程序结束；铣底面加工程序o0201;程序号；t02 mo6;（面铣刀）m98 p0202;调用子程序o0202；m30;程序结束；铣面子程序；o0202;子程序；g00 g90 g54 x140 y10 m03 s600;g43 h2 z50 m08;调用2号刀具长度补偿，切削液开；g00 z0.5;快速下刀至粗铣位置；g01 x-140 f200;粗铣平面；g00 z0;下刀至精铣位置；m03 s800;主轴转速800；g01 x140 f150;精铣平面；g00 z150;抬刀；y150;工作台退回；m05;主轴停止；m09;切削液关；m99;返回主程序；钻2-10孔及20工艺孔加工程序o0202;程序号；g21;程序准备；g00 g17 g40 g49 g80 g90;m98 p0202;调用子程序o0202;t03 m06;（2中心钻）换3号刀；g00 g90 g54 x45 y-35 m03 s1200;g43 h3 z50 m08;调用3号刀具长度补偿，切削液开；g98 g81 z-2 r2 f120;调用g81钻孔循环；x0 y0;x-45 y45;g80 g00 z150;取消循环，抬刀；t04 m06;（9.8麻花钻）换4号刀；g00 g90 g54 x45 y-35 m03 s1000;g43 h4 z50 m08;调用4号刀具长度补偿，切削液开；g98 g83 z-14 r2 f120;调用g83深孔琢钻循环；x-45 y45;g80 g00 z150;取消循环，抬刀；t05 m06;（10铰刀）换5号刀；g00 g90 g54 x45 y-35 m03 s500;g43 h5 z50 m08;调用5号刀具长度补偿，切削液开；g98 g85 z-14 r2 f40;调用g85铰孔循环；x-45 y45;g80 g00 z150;取消循环，抬刀；t06 m06;（20麻花钻）换6号刀；g00 g90 g54 x0 y0 m03 s600;g43 h6 z50 m08;调用6号刀具长度补偿，切削液开；g98 g83 z-14 r2 q1.5 f150;调用g83深孔琢钻循环；g80 g00 z150;取消循环，抬刀；m05;主轴停止；m09;切削液关；m30;程序结束；（2）工序3的加工程序清单程序解释说明铣凸台轮廓及攻2-m10螺纹孔的加工程序o0300;程序号；g21;程序准备；g00 g17 g40 g49 g80 g90;m98 p0301;调用子程序o0301；t03 m06;（2中心钻）换3号刀；g00 g90 g54 x45 y35 m03 s1200;g43 h3 z50 m08;调用3号刀具长度补偿，切削液开；g98 g81 z-10 r-6 f120;调用g81钻孔循环；x-45 y35;g80 g00 z150;取消循环，抬刀；t08 m06;（8.5麻花钻）换8号刀；g00 g90 g54 x45 y35 m03 s1200;g43 h8 z50 m08;g98 g83 z-14 r-6 q1 f100;调用g83深孔琢钻循环；x-45 y35;g80 g00 z150;取消循环，抬刀；t09 m06;（m10丝锥）换9号刀；g00 g90 g54 x45 y35 m03 s200;g43 h9 z50 m08;g98 g84 z-10 r-6 f300;调用g84攻丝循环；x-45 y35;g80 g00 z150;取消循环，抬刀；m05;主轴停止；m09;切削液关；m30;程序结束；子程序o0301（铣凸台轮廓）刀具轨迹路径程序截图（3）工序4的加工程序清单程序解释说明镗22孔的加工程序o0400;程序号；t10 m06;（21.5扩孔钻）换10号刀；g00 g90 g54 x0 y0 m03 s800;g43 h10 z50 m08;调用11号刀具长度补偿，切削液开；g98 g81 z-14 r2 f125;调用g81钻孔循环；g80 g00 z150;取消循环，抬刀；t11 m06;（22精镗刀）换11号刀；g00 g90 g54 x0 y0 m03 s1000;g43 h11 z50 m08;调用11号刀具长度补偿，切削液开；g98 g76 z-14 r2 q0.5 f120;调用g76精镗孔循环；g80 g00 z150;取消循环，抬刀；m05;主轴停止；m09;切削液关；m30;程序结束；子程序请参见nc文件。结束语经过3个月的时间，毕业设计的工作已经完成。通过对零件数控铣加工工艺与编程课题的认真学习和研究，基本掌握了零件数控铣加工工艺分析的方法和编程的技巧，同时也通过对具体零件的数控铣加工工艺的分析、编程及模拟仿真，最终加工出了对应的产品。毕业设计前期，通过对数控铣加工工艺和编程知识的储备，学习到了关于数控铣发展的方向及其特点，并且通过对加工工艺的学习，较好的掌握了数控铣加工工艺的特点，及其在编写加工工艺时，应该注意那些问题等等。而且通过对数控铣编程指令的熟悉和简单的应用，掌握了一些常用的编程指令。通过对循环中参数的学习，更加清晰的掌握了在调用循环过程中其实际的加工过程。毕业设计的后期，通过对具体零件的分析