毕业设计（论文）-机械制造连杆零件毕业设计论文.doc

1 目目 录录 1 绪论绪论3 2 零件图分析零件图分析4 2.1 零件图的结构分析.4 2.2 零件技术要求分析.4 3 毛坯的确定毛坯的确定5 4 制定工艺方案制定工艺方案5 5 设备的选择设备的选择6 5.1 选择机床.6 5.2 夹具的选择.8 5.3 刀具的选择.9 5.3.1 刀具尺寸的选择.9 5.3.2 刀具材料的选择.11 5.3.3 确定刀具.12 5.4 量具的确定.12 6 定位基准的选择定位基准的选择13 7 冷却液的选择冷却液的选择13 8 切削用量选择切削用量选择14 8.1 背吃刀量的确定.15 8.2 主轴转速的确定.15 8.3 切削速度的确定.17 9 起刀进刀和退刀有关的工艺问题的处理起刀进刀和退刀有关的工艺问题的处理18 9.1 起始平面、返回平面、进刀平面、安全平面的确定.18 9.1.1 起始平面.18 9.1.2 返回平面.18 9.1.3 进刀平面.18 9.1.4 退刀平面.18 9.1.5 安全平面.18 9.2 程序起始点、返回点和切入切出点的确定.19 9.2.1 程序起始点、返回点.19 9.2.2 切入、切出点选择的原则.19 10 编写加工工艺过程卡片编写加工工艺过程卡片20 11 制定工序卡片制定工序卡片22 11.1 备料工序卡片.22 11.2 铣夹持面的工序卡片.23 11.3 铣上平面工序卡片.24 2 11.4 铣外轮廓工序卡片.25 11.5 零件加工工序卡片.26 11.6 翻面铣底面工序卡片.28 12 走刀路线图走刀路线图29 13 程序编制程序编制33 毕业设计总结毕业设计总结.61 致谢致谢.62 参考文献参考文献.63 3 1 绪论绪论 世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经 进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐 向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。 随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈,产品速度更新速度越来越快,复杂形 状的零件越来越多,精度要求越来越高,多品种、小批量生产的比重明显增加,激烈的市 场竞争使产品研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样 化、柔性化与复杂形状零件的高速高质量加工要求。因此,近几十年来,世界各国都十 分重视发展能有效解决复杂,精密,小批量多变零件的数控加工技术。 本课题来源于生产实践，是对我所学知识的应用，它包括了我在本学院所学的知 识，同时提高了综合运用各方面知识的能力。通过编写本说明书巩固了自己以前所学 过的专业基础知识,并理论联系实际,提高了我的动手能力和对问题的独立思考能力。 培养了我对专业知识的综合应用能力，为进入社会工作打下坚实的基础。 4 2 零件图零件图分析分析 图图 2-1 连杆零件铣削加工零件图连杆零件铣削加工零件图 2.1 零件图的结构分析零件图的结构分析 连杆零件的毛坯材料为铸造铝合金，毛坯尺寸为 180mm100mm30mm,根据零件 图形、形状、尺寸分析及毛坯分析。该零件主要由平面、轮廓、凸台、球形凹槽、圆 弧及拔模角等构成。形状比较复杂，其零件加工工序较多。为保证其零件精度，定位 非常关键，经过分析可采用两次定位加工完成，按照基准面先行、先主后次、先粗加 工后精加工、先面后孔的原则依次加工。 2.2 零件技术要求分析零件技术要求分析 连杆零件的加工精度等级为 it9 级，未注加工精度等级为 it12 级。表面粗糙度上 平面一般为 ra1.6um，球形凹槽及型腔为 ra3.2um,其余为 ra6.3um。加工定位好才能 达到其要求，加工时如果装夹不当极容易产生振荡，所以装夹、定位是加工质量得以 保证的前提条件。 5 3 毛坯的确定毛坯的确定 连杆零件图的毛坯采用铸造铝合金，毛坯的形状和尺寸越接近成品零件越好，材 料消耗就越少，机械加工的劳动质量也就越少，因此，就会提高机械加工效率，降低 成本，但是毛坯的制造成本却提高了。所以，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方 面综合考虑，以求得最佳效果。 所以连杆零件采用 180mm100mm30mm 的毛坯尺寸进行加工，由于该件是铸造 件，须考虑用到砂型误差、收缩量及金属液体流动性差不能充满型腔等造成余量不均 匀，此外，毛坯的扭曲变形量的不同地方造成余量不充分，不稳定，因此，要采用数 控铣削加工，其加工面均有充分的余量。 分析毛坯加工中与加工后的变形程度，如对于厚铝合金板，经淬火时效后很容易 在加工中与加工后变形。考虑是否采用预防性措施和补救性措施，是对零件加工变形 的一个重要保证，所以该零件采用分层加工。 4 制定制定工艺方案工艺方案 根据零件图样分析，制定以下加工工艺方案，选取最佳一种， （即加工工时最短， 且又能保证质量）下面分析三套加工工艺方案进行比较。 方案一： 下料铣 3mm 夹持面粗铣上平面精铣上平面粗铣外轮廓精铣外轮廓粗 铣40 凸台精铣40 凸台粗铣80 凸台精铣80 凸台粗铣20 球形凹槽精 铣20 球形凹槽粗铣50 球形凹槽精铣50 球形凹槽粗铣方型腔精铣方型腔 粗铣圆角精铣圆角粗铣拔模角精铣拔模角翻面装夹粗铣底面精铣底面 去毛刺整理。 方案二： 下料铣 3mm 夹持面粗铣上平面精铣上平面粗铣外轮廓精铣外轮廓粗 铣两个凸台精铣两个凸台粗铣20 球形凹槽精铣20 球形凹槽粗铣50 球形 凹槽精铣50 球形凹槽粗铣方型腔精铣方型腔粗铣圆角精铣圆角粗铣拔 模角精铣拔模角翻面装夹粗铣底面精铣底面去毛刺整理。 6 方案三： 下料铣 3mm 夹持面粗铣上平面精铣上平面粗铣外轮廓精铣外轮廓粗 铣两个凸台精铣两个凸台粗铣两个球形凹槽精铣两个球形凹槽粗铣方型腔 精铣方型腔粗铣圆角精铣圆角粗铣拔模角精铣拔模角翻面装夹粗铣底面 精铣底面去毛刺整理。 综述：方案一的加工顺序是先在粗精铣上平面后就对剩余的部位逐个进行粗铣后 在进行精铣，那样就会每换个加工部位就会再换一次刀，增加换刀的次数从而增长加 工时间，降低生产效率；方案二的加工顺序是粗铣上平面和外轮廓后在对其精铣，然 后再对剩余相似部分粗铣完后就开始精加工，这样虽减少了换刀次数，但也不是最佳 的方案；方案三的加工顺序是粗精铣上平面和外轮廓后对剩余部粗铣完后就开始精加 工。由于粗精加工同一个部位都是用的同一把刀。所以选择方案三，这有利于提高生 产效率，也是最佳方案。 5 设备的选择设备的选择 5.1 选择机床选择机床 随着批量的不同，应采用不同的机床进行加工。当零件不太复杂、批量又小时， 宜采用通用的机床；当批量大时，宜采用专用机床；在多品种、小批量生产的情况下， 对复杂零件使用数控机床能获得较高的经济效益。选择机床时，主要考虑以下因素： （1）机床规格应与工件的外形尺寸相适应，就是说大件用大机床，小件用小机床。 （2）机床的精度应与工件的加工精度相适应，机床精度较低，不能保证加工精度， 机床精度较高，会增加生产成本，应根据工件的精度合理选择。 （3）机床的生产效应应与工件的生产类型相适应，单件小批量生产用通用设备或 数控机床，大批量生产应选高效专用设备。 （4）与现有条件相适应，要根据现有设备及设备负荷状况，外协条件等确定机床， 应避免“闭门造车”的出现。 在确定用数控机床加工时还要注意，不同类型的零件应在不同的数控机床上加工。 数控车床适于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线回转形成的模具内型腔，卧 式加工中心和卧室镗铣床适用于加工各种复杂的型面，如各种曲面、叶轮、叶片、模 7 具等。总之，不同类型的零件要用与之相适应的数控机床来加工，以最大限度的发挥 数控机床的效益和特点。 结合连杆零件图分析，该零件有平面、凸台、球形凹槽、方型腔、圆角及拔模角 等构成，加工工序复杂。为减换刀和对刀时间，保证其良好的加工精度要求。并结合 我院机床的实际，机床最后确定为加工中心 kvc650。kvc650 加工中心配置 fanuc 0i-mc 控制系统，功能全、性能可靠、操作方便。机床的各进给坐标轴的运动，采用 数字式交流伺服驱动，具有转矩脉冲小，低速运转平稳和噪音低等优点。附图 5-1。机 床主要参数见表 5-1。 图图 5-1 kvc650 加工中心加工中心 8 表表 5-1 加工中心主要参数表加工中心主要参数表 工作台面尺寸 （长宽） 1370405（mm ） 主轴锥孔/刀柄形式24iso40 / bt40（mas403） 工作台最大纵向行程650mm主配控制系统fanuc 0imate-mc 工作台最大横向行程450mm 换刀时间（s）6.5s 主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围206000( r/min) 工作台 t 型槽 （槽数-宽度间距） 5-1660mm快速移动速度10000（mm/min） 主电动机功率5.5/7.5（kw）进给速度58000（mm/min） 脉冲当量（mm/脉冲）0.001工作台最大承载(kg)700kg 机床外形尺寸 (长宽高)(mm) 2540mm2520m m2710mm 机床重量( kg)4000kg 5.2 夹具的选择夹具的选择 夹具的选择应考虑以下几点： (1) 夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。 (2) 为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能 保证在机床上实现定向安装。 (3) 夹具的刚性和稳定性要好。 (4) 装夹方便辅助时间应尽量短。 (5) 夹具的结构应尽量简单。 (6) 减少更换夹具的准备结束时间。 (7) 减少夹具在机床上的使用误差。 经上综合分析，连杆零件的装夹可选用平口虎钳及垫片和垫块作为辅助夹紧装置 加工所需内容。根据零件图分析，连杆零件的加工可采取如下工艺措施：以夹持面和 两个侧面定位选用平口虎钳装夹，如图 5-2 所示。安排粗、精加工，采用小直径铣刀 铣夹持面以减小切削变形。再以夹持面为定位基准进行装夹，完成所有加工内容，最 9 后翻面夹两侧面，将夹持面和下底面铣掉。由于毛坯为铝合金在装夹时勿过于紧以免 发生变形造成加工精度的误差。 图图 5-2 平口虎钳平口虎钳 表表 5-2 平口平口虎钳夹具参数虎钳夹具参数 产品 名称 型号 钳口宽度 （mm） 钳口高度 （mm） 钳口最大张 开度（mm） 定位键宽 度（mm） 外形尺寸长宽 高（mm） 平口 虎钳 q122502506320022589343249 5.3 刀具的选择刀具的选择 刀具的选择应遵循以下原则：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足 加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 5.3.1 刀具尺寸的选择 刀具尺寸选择包括直径尺寸和长度尺寸： （1）直径尺寸：根据零件图样不同，选用的刀具尺寸不一样，因图而异。 选取的原则是：在刀具能够满足加工前提下，尽量选取直径大的刀具，铣削刀具 都是标准的成型刀具，同时可根据选取刀具的直径提取各异的刀具。 （2）长度尺寸：在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面到刀尖距离,包括刀 10 柄和刃具。 选取的原则是：在满足各个部分加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以提高 工艺系统的刚性，制造工艺和编程时，一般不必准确的确定刀具的长度，只需初步估 算出刀具长度范围。 根据经验公式：=a-b-n+l+ 1 t 0 z t t 公式中 ：刀具长度 1 t a主轴端面至工作台中心最大距离 b主轴在 z 向的最大行程 n加工表面距工作台中心距离 l工件的加工深度尺寸 刀具切出工件长度（以加工表面取 2-5 mm，毛坯表面取 5-8 0 z mm） 刀具长度示意图如图 5-3： 11 图图 5-3 刀具长度示意图刀具长度示意图 5.3.2 刀具材料的选择 刀具材料的种类很多，目前最常用的两种刀具材料是高速钢和硬质合金，其性能 如下： (1)高速钢。又叫“锋钢” ，是目前最广泛的刀具材料，在仍能保持较高的 c 600 硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高，但压延性较差，热加工困难， 耐热冲击性较弱。不适合高速切削过硬的材料。 （2）硬质合金。具有较高的红硬性，常温硬度可达 7882hrc，能在 保持较好的加工性能，允许切削速度比高速刚高 410 倍。但其冲击 cc 1000800 韧性与抗弯强度远比高速钢差。 刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要 求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工时的刚性，结合我院实际，采用 高速钢刀具加工。切削用刀具材料应具备的性能如表 5-3 所示： 表表 5-3 切削用刀具材料应具备的性能切削用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 12 5.3.3 确定刀具 根据零件要求分析，所需刀具如下：16 立铣刀一把、40 面铣刀 1 把 、40 立 铣刀 1 把、20 的球头铣刀 1 把、12 立铣刀 1 把、10 的角立铣刀 1 把、6 球头 铣刀 1 把，具体的刀具参数见表 5-4 数控加工刀具卡片。 表表 5-4 刀具卡刀具卡 零件号程序号年 月 日零件名称连杆零件 刀具号刀具规格、名称刀柄型号长度补偿值半径补偿值 t0116 立铣刀bt40 0 d01=8mm t0240 面铣刀bt40实测 0 t0340 立铣刀bt40实测d03=20mm t0420 球头铣刀bt40实测d04=10mm t0512 立铣刀bt40实测d05=6mm t0610 角立铣刀bt40实测d06=5mm t076 球头铣刀bt40实测d07=3mm 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华共 1 页第 1 页 5.4 量具的确定量具的确定 根据该零件的实际形状，需采用游标卡尺、千分尺、直尺等量具来测量。其量具 的使用表如表 5-5 所示： 表表 5-5 量具表量具表 规格 名称 量程（mm） 分度值 （mm） 用途 游标卡尺0-1500.02主要用于测量内、外尺寸和深度等 千分尺0-250.001用于长度测量工具 13 75-100 直尺0-1001用来测量工件的长度 6 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基 准，用已加工过的表面作为定位基准称为精基准。 选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求设计基准、工艺基准和编程基准统一， 这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装 夹次数。 因下表面作为精基准可以满足基准重合的原则。所以在加工中，先将零件的上表 面作为粗基准，铣出夹持面，再将夹持面作为精基准进行加工。如图 6-1 所示： 图图 6-1 定位基准图定位基准图 7 冷却液的选择冷却液的选择 冷却液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可以有效地减小摩擦，改善散热 条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产率和加工表面质量。切 削液具有冷却、润滑、清洁和防锈的作用，常用的切削液分为水溶液、乳化液和切削 油三种。 14 （1）水溶液。它的导热性好，冷却效果好。但单纯的水容易使金属生锈，润滑性能 也差。所以常在水溶液中加入一定量的添加剂，如活性物质和油性添加剂等，使其既 具有良好的防腐性能和润滑性能。 （2）乳化液。乳化液是将乳化油（由矿物油和表面活性剂配成）用 95%98%的水 稀释而成，呈乳白色或半透明状的液体，它具有良好的冷却作用，但润滑、防腐性能 较差。常再加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈 乳化液。 （3）切削油。切削油的主要成分是矿物油（如机械油、轻柴油、煤油等）和动植物 油。纯矿物油不能在摩擦界面形成坚固的润滑膜，润滑效果较差。实际使用中，常加 入油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂，以提高其润滑和防锈的作用，对于提高零 件表面的加工质量有重要作用。 由于在切削加工过程，被切削金属层的变形，切屑与刀具前刀面的摩擦和工件与 刀具后刀面的摩擦，产生大量的切削热。其中，大量的切削热被工件吸收 9%30%、切 屑吸收 50%80%、刀具吸收 4%10%、其余由周围介质传出，而在钻削时切削热有 52% 传入麻花钻，大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏从而造成“烧刀”的现象。为 了提高零件的加工精度，延长刀具的耐用度和使用寿命，在切削加工过程中必须使用 冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象从而对零件的精度造成影 响。零件加工时，刀具与工件之间会产生切削热，温度会急剧升高影响零件的精度； 所以使用冷却液来减少切削热的产生，并且改善散热条件。也能起到良好的排削和润 滑等作用。从工件材料、冷却液作用和冷却液的价格综合分析，如表 7-1 所示。 表表 7-1 冷却液冷却液 冷却液名称主要成份主要作用 水溶液水、防锈添加剂冷却 乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗 切削油 矿物油、动植物油、极压添加 剂或油性 润滑 综合连杆零件的加工性能、机床、切削用量、刀具的材料以及毛坯的材料等，最 后确定冷却液使用乳化液，选用乳化液是最适宜的。 15 8 切削用量选择切削用量选择 数控加工切削用量包括背吃刀量 ap、主轴转速 n 与进给量 f，铣削用量是加工过程 中重要的组成部分，对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单 内。 连杆零件切削用量的选择：由于该零件的毛坯采用 180mm100mm30mm 铝合金， 再根据其加工精度要求以及刀具的一些相关要求选择，粗加工时，一般以提高生产率 为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证质量的前提下， 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，参考切削用量手册， 并结合经验而定。 8.1 背吃刀量的确定背吃刀量的确定 背吃刀量 ap 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为 mm。端铣时，为切削 层深度，圆周铣时为被加工表面的宽度。 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 能使背吃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，可留小量精加工余量，一般在 0.20.5mm。 由于该零件材料为铸铝，硬度不高，所以粗加工背吃刀量为 2.5mm，精加工背吃 刀量为 0.3mm。 8.2 主轴转速的确定主轴转速的确定 主要根据允许的切削速度 vc(m/min)选取 n= （8-1） d vc 1000 其中：vc切削速度； d铣刀的直径（mm） ； n主轴转速（r/min） 由于每把刀计算方式相同，现选取16 的立铣刀为例说明其计算过程。 d=16mm 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 的材料和刀具耐用度等因素，可参考表 8-2 选取。 16 表表 8-2 铣削时切削速度铣削时切削速度 切削速度/ (m/min) c v 工件材料硬度/hbs 高速钢铣刀硬质合金铣刀 225184266150 225325123654120钢 3254256213675 190213666150 1902609184590铸铁 1603204.5102130 铝70120100200200400 黄铜53562050100180 从理论上讲，的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成 c v 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 =150m/min c v 精铣时 =200m/min c v 代入 8-1 式中： = =2985.7r/min 粗 n 1614 . 3 1501000 17 =3980.9r/min 精 n 1614 . 3 2001000 计算的主轴转速 n 要根据机床有的或接近的转速选取 取=2986 r/min =3981 r/min 粗 n 精 n 同理计算20 立铣刀： 取 =2389r/min = 3185r/min 粗 n 精 n 8.3 切削速度的确定切削速度的确定 切削进给速度 f 是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/min。它与铣刀的转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量（mm/z）的关系为 z f f=zn (8-2) z f 每齿进给量的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 z f 度值等因素。工件材料的强度和硬度越高，越小，反之则越大；工件表面粗糙度值 z f 越小，就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀，可参考表 8-3 选 z f 取 表表 8-3 铣刀每齿进给量铣刀每齿进给量 z f 每齿进给量/（mm/z） z f 粗铣精铣 工件材料 高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀 钢0.100.150.100.25 铸铁0.120.200.150.30 0.020.050.100.15 铝0.060.200.100.250.050.100.020.05 综合选取：粗铣=0.06 mm/z z f 精铣=0.03mm/z z f 18 铣刀齿数 z=3 上面计算出： =2986r/min =3981 r/min 粗 n 精 n 将它们代入式子 8-2 计算。 粗铣时：f=0.0632986=537mm/min 精铣时：f=0.0333981=358mm/min 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。 9 起刀进刀和退刀有关的工艺问题的处理起刀进刀和退刀有关的工艺问题的处理 9.1 起始平面、返回平面、进刀平面、安全平面的确定起始平面、返回平面、进刀平面、安全平面的确定 9.1.1 起始平面 起始平面是程序开始时刀具的初始位置所在的平面，在定义被加工零件的最高点 一般在 50100mm 左右的某一位置上，一般高于安全平面，在此平面上刀具以 g00 速 度行进。 根据上述条件，分析连杆零件毛坯高为 30mm，故把起始平面固定在 z80mm，可 以达到加工安全性，可防止碰刀，也可考虑到加工效率，使非切削时间控制在一定的 范围内，提高了加工效率。 9.1.2 返回平面 返回平面是指程序结束后，刀具尖点（不是刀具中心）所在的 z 平面，也定义在 被加工表面最高点 50100mm 左右的某一位置上，一般与起始面重合。因为连杆零件 加工的起始面定在了 z80mm 处，所以该零件加工返回平面位置设置在 z80mm 处。 9.1.3 进刀平面 进刀平面是刀具以高速指令 g00 下刀至要铣削到工件时变成进刀速度下刀，以避 免撞刀，此速度转折点的位置为进刀平面，其高度为进刀高度，此高度一般在加工面 和安全平面之间，离加工面 510mm（指刀尖点到加工面间的距离） ，加工面为毛坯 时取大值，加工面为已加工面时取小值。 所以经分析连杆零件图，进刀平面设置在 z10mm 处。 9.1.4 退刀平面 退刀平面是指加工结束后，刀具以切削进给速度离开工件表面一段距离（5 19 10mm）后转为以高速返回安全平面。由于进刀平面把 z 定为了 10mm 所以把退刀平面 也定为 10mm，再高速返回安全平面。 9.1.5 安全平面 安全平面是指加工完成一段面后，刀具沿轴方向运动一段距离后，刀尖所在的 z 面，一般为被加工面最高点 1050mm 左右的位置上，并以 g00 指令快速行进。 设置安全高度能防止刀具碰伤工件，也能使非切削加工时间控制在、一定范围内， 所以把加工连杆零件的安全高度定为 z10mm。 刀具在加工中的几个平面如图 9-1 所示。 图图 9-1 刀具在加工中的几个平面刀具在加工中的几个平面 9.2 程序起始点、返回点和切入切出点的确定程序起始点、返回点和切入切出点的确定 9.2.1 程序起始点、返回点 程序起始点是指程序开始时，刀尖（刀位点）的初始停留点，在同一个程序中起 始点和返回点最好要相同。起始点和返回点应定义高出被加工零件的最高点 50 100mm 左右的某一位置上，即平面、退刀所在的位置。主要是为了在加工中的安全性， 防止碰刀，同时也考虑了加工效率，使时间控制在一定时间内。 根据该零件的加工分析得出毛坯高为 30mm , 所以起始点和返回点设定为 （0，0，80） 。 20 9.2.2 切入、切出点选择的原则 切入点即在进刀或切削曲面的过程中，要使刀具不受损坏。一般来说，对粗加工 而言，选择曲面内的最高角点作为曲面的切入点（初始切削点） 。因为该点的切削余量 较小，进刀时不易损坏刀具；对于精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点 作为曲面的切入点。因为在该点处，刀具所受的弯矩较小，不易折断刀具。 切出点选择的原则即主要考虑曲面能连续完整地加工及曲面与曲面加工间的切削 加工时间尽可能短，换刀方便，以提高机床的有效工作时间。 10 编写加工工艺编写加工工艺过程卡片过程卡片 零件名称 零件 材料 毛坯 种类 毛坯硬度毛重/kg净重/kg车型每车件数 连杆零件的 铣削加工 铝 合金 铝件2kg 加工中 心 单件 工 序 号 工序名称 设备名称 及型号 夹具 进给量 （mm/min ） 主轴转速 (r/min) 背吃刀量 （mm） 冷却液刀具号 1 备料 (180100 30mm) 锯床专用夹具 2 铣夹持面 加工中心 kvc650 平口虎钳53729863乳化液t01 3 粗铣上平面 加工中心 kvc650 平口虎钳21511940.5乳化液t02 3 精铣上平面 加工中心 kvc650 平口虎钳14315920.1乳化液t02 4 粗铣外轮廓 加工中心 kvc650 平口虎钳21511942.5乳化液t03 21 4 精铣外轮廓 加工中心 kvc650 平口虎钳14315920.3乳化液t03 5 粗铣凸台 加工中心 kvc650 平口虎钳21511942.5乳化液t03 5 精铣凸台 加工中心 kvc650 平口虎钳14315920.3乳化液t03 6 粗铣球形凹 槽 加工中心 kvc650 平口虎钳43023892.5乳化液t04 6 精铣球形凹 槽 加工中心 kvc650 平口虎钳28731850.2乳化液t04 7 粗铣方型腔 加工中心 kvc650 平口虎钳71739812.5乳化液t05 7 精铣方型腔 加工中心 kvc650 平口虎钳47851080.3乳化液t05 8 粗铣圆角 加工中心 kvc650 平口虎钳56054682乳化液t06 8 精铣圆角 加工中心 kvc650 平口虎钳50856400.2乳化液t06 9 粗铣倒模角 加工中心 kvc650 平口虎钳58056802乳化液t07 9 精铣倒模角 加工中心 kvc650 平口虎钳52658420.2乳化液t07 10 翻面粗铣底 面 加工中心 kvc650 平口虎钳53729862乳化液t02 22 10 翻面精铣底 面 加工中心 kvc650 平口虎钳35839810.2乳化液t02 11 去毛刺 12 整理 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华 共 页第 页 11 制定工序卡片制定工序卡片 11.1 备料工序卡片备料工序卡片 产品名称代号零件名称图样代号 单位国家数控基地 连杆 使用设备锯床 材料铝合金 工序内容备料 程序编号 夹具名称专用夹具 工序简图 夹具编号 工步 号 工步内容刀具 23 1 备料(18010030mm)锯片 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华年 月 日共 页 第 页 11.2 铣夹持面的工序卡片铣夹持面的工序卡片 产品名称代号零件名称图样代号 单位国家数控基地 连杆零件 使用设备加工中心 kvc650 材料铝合金 工序内容铣夹持面 程序编号 夹具名称平口虎钳 工序简图 夹具编号 工步 号 工步内容刀具 量具及 检具 进给量 (mm/ min) 主轴转速 (r/min) 背吃刀量 （mm） 24 2铣夹持面 立铣刀 16mm 游标卡尺53729863 编制陈文毅 审核肖善华批准肖善华年 月 日共 页 第 页 11.3 铣上平面工序卡片铣上平面工序卡片 产品名称代号零件名称图样代号 单位国家数控基地 连杆 使用设备加工中心 kvc650 材料铝合金 工序内容铣上平面 程序编号o0010 夹具名称平口虎钳 工序简图 夹具编号 25 工步 号 工步内容刀具 量具及 检具 进给量 (mm/ min) 主轴转速 (r/min) 背吃刀量 （mm） 3 粗铣上平面 面铣刀 40mm 游标卡尺21511940.5 3 精铣上平面 面铣刀 40mm 游标卡尺14315920.1 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华年 月 日共 页 第 页 11.4 铣外轮廓工序卡片铣外轮廓工序卡片 产品名称代号零件名称图样代号 单位国家数控基地 连杆 使用设备加工中心 kvc650 材料铝合金 工序内容铣外轮廓 程序编号o0012 夹具名称平口虎钳 工序简图 夹具编号 26 工步 号 工步内容刀具 量具及 检具 进给量 (mm/ min) 主轴转速 (r/min) 背吃刀量 （mm） 4 粗铣外轮廓 立铣刀 40mm 游标卡尺21511942.5 4 精铣外轮廓 立铣刀 40mm 游标卡尺14315920.3 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华年 月 日共 页 第 页 11.5 零件加工工序卡片零件加工工序卡片 产品名称代号零件名称图样代号 单位国家数控基地 连杆 使用设备加工中心 kvc650工序简图 材料铝合金 27 工序内容 铣两个凸台、铣两个球形凹槽、 铣方型腔、铣圆角、铣拔模角 程序编号o0014 夹具名称平口虎钳 夹具编号 工步 号 工步内容刀具 量具及 检具 进给量 (mm/ min) 主轴转速 (r/min) 背吃刀量 （mm） 5 粗铣凸台 立铣刀 40mm 游标卡尺21511942.5 5 精铣凸台 立铣刀 40mm 游标卡尺14315920.3 6 粗铣球形凹 槽 球头铣刀 20mm 游标卡尺43023892.5 6 精铣球形凹 槽 球头铣刀 20mm 游标卡尺28731850.2 7 粗铣方型腔 立铣刀 12mm 游标卡尺71739812.5 7 精铣方型腔 立铣刀 12mm 游标卡尺47851080.3 28 8 粗铣圆角 角立铣刀 10mm 游标卡尺56054682 8 精铣圆角 角立铣刀 10mm 游标卡尺50856400.2 9 粗铣拔模角 球头铣刀 6mm 游标卡尺58056802 9 精铣拔模角 球头铣刀 6mm 游标卡尺52658420.2 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华年 月 日共 1 页第 1 页 11.6 翻面铣底面工序卡片翻面铣底面工序卡片 单位国家数控基地产品名称代号零件名称图样代号 29 连杆 使用设备加工中心 kvc650 材料铝合金 工序内容翻面铣底面 程序编号o0010 夹具名称平口虎钳 工序简图 夹具编号 工步 号 工步内容刀具 量具及 检具 进给量 (mm/ min) 主轴转速 (r/min) 背吃刀量 （mm） 10 翻面粗铣底面 面铣刀 40mm 游标卡尺21511942 10 翻面精铣底面 面铣刀 40mm 游标卡尺14315920.2 编制陈文毅审核肖善华批准肖善华年 月 日共 页 第 页 12 走刀路线图走刀路线图 （1）上平面的走刀路线如图 12-1 所示 30 图图 12-1 上平面走刀路线图上平面走刀路线图 （2）轮廓的走刀路线如图 12-2 所示 图图 12-2 轮廓的走刀路线图轮廓的走刀路线图 （3）凸台的走刀路线如图 12-3 所示 31 图图 12-3 凸台的走刀路线图凸台的走刀路线图 （4）球形凹槽的走刀路线如图 12-4 所示 图图 12-4 球形凹槽的走刀路线图球形凹槽的走刀路线图 32 （5）方型腔的走刀路线如图 12-5 所示 图图 12-5 方型腔的走刀路线图方型腔的走刀路线图 （6）圆角的走刀路线如图 12-6 所示 图图 12-6 圆角的走刀路线图圆角的走刀路线图 （7）铣拔模角的走刀路线如图 12-7 所示 33 图图 12-7 铣拔模角的走刀路线图铣拔模角的走刀路线图 （8）底面的走刀路线如图 12-8 所示 图图 12-8 底面走刀路线图底面走刀路线图 34 13 程序编制程序编制 该零件是由平面、圆弧、球体、型腔等构成，因此采用手工编程和自动编程，自 动编程是用 ug 软件自动生成，由于该图有很多圆弧与圆弧相切或直线与圆弧相切的几 何点，所以必须利用软件查出该图编程时需要的各坐标点的值，方能编制程序。铣削 此零件的上表面和轮廓程序可以用手工的方式编写如下： （1）上平面的加工程序 根据工件毛坯的定位情况，首先将刀具定位在毛坯外侧，在下 z 方向到指定位置 依照走刀路线进刀。为了保证其精度和减少刀痕，尽量减少走刀次数。所以根据现有 设备条件选用 的立铣刀来完成铣削加工。 粗加工程序如下： o0010（主程序） n10 g54 g90 g49 g80 g40 g50 g21 （选择工件坐标系） n20 m03 s1062 t01 m08 （主轴正转选择一号刀 冷却液开） n30 g00 z10 (刀具快速移动至 z10 处) n40 g00 x-120 y-48 （粗加工定位） n50 g01 z-3 f150 （下刀） n60 m98 p0011 （调用子程序） n70 g01 g90 z5 f200 （子程序调用完以绝对坐标方式走刀至 z5 处） n80 g00 x0 y0 z80 （快速返回起刀点） n90 m05 m09 （主轴停止 冷却液关） n100 m30 o0011（子程序） （子程序） n10 g91 g01 x110 f150 （以增量坐标方式加工） n20 y28 n30 x-110 n40 y28 n50 m99 （子程序结束） 35 （2）轮廓的加工程序 铣轮廓的粗加工程序编写如下： o0012(主程序) n10 g54 g90 g49 g80 g40 g50 g21 （选择加工坐标系） n20 m03 s1600 t02 m08 h02（主轴正转 冷却液开 二号刀建立刀具长度补偿） n30 g00 x-100 y-50 （定位） n40 m98 p100013 （调用十次子程序） n50 g90 z5 （子程序调用结束 以绝对方式走刀至 z5 处） n60 g00 x0 y0 z80 （返回至起始平面） n70 m05 m30 （主轴停住并返回程序头） o0013（子程序） （子程序） n10 g91 g01 z-3 f200 （以增量方式下刀） n20 g01 g41 x-70 y-20 d02 （建立刀补） n30 g02 x-70 y20 i0 j20 （顺时针圆弧切削） n40 g03 x70 y40 r250 （逆时针圆弧切削） n50 g02 x70 y-40 i0 j40 n60 g03 x-70 y-20 r250 n70 g01 g40 x-100 y-50 （取消刀补） n80 m99 （子程序调用结束） （3）铣两个凸台、铣两个球形凹槽、铣方型腔、铣圆角及铣拔模角的程序均 由 ug 软件自动生成如下： o0014 n0010 g54 g49 g40 g17 g94 g90 g50 g69 g80 （建立工件坐标系） n0020 g0 x0 y0 z80 （刀具移动至起始平面） n0030 t03 m06 h03 （换三号刀） n0040 g0 g90 x6.9535 y1.3805 b0.0 s4671 m03 （主轴正传） n0050 g43 z1.9144 h03 （建立三号刀长度补偿） 36 n0060 z.1718 n0070 z.0931 n0080 g1 z-.0251 f9.8 m08 n0090 x7.0232 y.5319 n0100 g2 x7.0231 y-.5322 i-6.4688 j-.5317 n0110 g0 z.0931 n0120 z.1718 n0130 x5.9646 y1.9441 n0140 z.0931 n0150 g1 z-.0251 n0160 x6.074 y1.5005 n0170 g2 x6.1431 y1.1859 i-6.0675 j-1.4968 n0180 x6.2378 y.475 i-5.6261 j-1.1117 n0190 x6.2369 y-.4855 i-5.6834 j-.4748 n0200 x6.0997 y-1.3932 i-6.0652 j.4525 n0210 x6.0742 y-1.5006 i-6.0822 j1.3886 n0220 g0 z.0931 n0230 z.1718 n0240 x5.1194 y1.9665 n0250 z.0931 n0260 g1 z-.0251 n0270 x5.2355 y1.5821 n0280 g2 x5.3702 y1.0351 i-5.229 j-1.5784 n0290 x5.4527 y.4147 i-4.8532 j-.9609 n0300 x5.452 y-.4227 i-4.8983 j-.4145 n0310 x5.3321 y-1.2176 i-5.2803 j.3897 n0320 x5.2355 y-1.5822 i-5.3146 j1.213 n0330 g0 z.0931 n0340 z.1718 37 n0350 x4.2858 y1.9306 n0360 z.0931 n0370 g1 z-.0251 n0380 x4.4224 y1.5372 n0390 g2 x4.5974 y.8843 i-4.4159 j-1.5335 n0400 x4.6676 y.3544 i-4.0804 j-.8101 n0410 x4.6671 y-.3598 i-4.1132 j-.3542 n0420 x4.5646 y-1.0419 i-4.4954 j.3268 n0430 x4.4224 y-1.5372 i-4.5471 j1.0373 n0440 g0 z.0931 n0450 z.1718 n0460 x3.3825 y1.9827 n0470 z.0931 n0480 g1 z-.0251 n0490 x3.5644 y1.5694 n0500 g2 x3.8246 y.7334 i-3.5579 j-1.5657 n0510 x3.8825 y.2941 i-3.3076 j-.6592 n0520 x3.8822 y-.2969 i-3.3281 j-.2939 n0530 x3.797 y-.8662 i-3.7105 j.2639 n0540 x3.5642 y-1.5694 i-3.7795 j.8616 n0550 g0 z.0931 n0560 z.1718 n0570 x2.2889 y2.1754 n0580 z.0931 n0590 g1 z-.0251 n0600 x2.5979 y1.7047 n0610 g2 x3.0518 y.5825 i-2.5914 j-1.701 n0620 x3.0973 y.2338 i-2.5348 j-.5083 n0630 y-.2339 i-2.5429 j-.2336 n0640 x3.0295 y-.6905 i-2.9256 j.2009 38 n0650 x2.724 y-1.4938 i-3.012 j.6859 n0660 x2.5978 y-1.7046 i-2.446 j1.3201 n0670 g1 x2.4584 y-1.1735 n0680 g3 x1.9928 y-1.1875 i-.2284 j-.1542 n0690 g2 x1.9406 y-1.2709 i-1.7148 j1.0138 n0700 x1.8861 y-1.3494 i-1.6626 j1.0972 n0710 x.9411 y-2.1193 i-1.8703 j1.3308 n0720 x.1679 y-2.3131 i-.9316 j2.0775 n0730 x-2.1868 y-.7729 i-.1692 j2.3113 n0740 x-2.2398 y-.6008 i1.3593 j.5125 n0750 x-2.1857 y.7756 i2.2325 j.6017 n0760 x.5116 y2.262 i2.1849 j-.7743 n0770 x1.4566 y1.8049 i-.5029 j-2.2447 n0780 x2.279 y.4315 i-1.4501 j-1.8012 n0790 x2.3121 y.1734 i-1.762 j-.3573 n0800 x2.3123 y-.1707 i-1.7577 j-.1732 n0810 x2.2619 y-.5148 i-2.1406 j.1377 n0820 x2.0325 y-1.117 i-2.2444 j.5102 n0830 x1.8861 y-1.3494 i-1.7545 j.9433 n0840 x1.8844 y-1.3517 i-1.8703 j1.3308 n0850 g3 x1.9487 y-1.7362 i.2244 j-.1601 n0860 g0 z.0931 n0870 z1.9144 n0880 x-.0673 y-.12 n0890 z.1718 n0900 g1 x-.0352 y-.1332 z.1625 n0910 x.0149 y-.1371 z.149 n0920 x.063 y-.1227 z.1356 n0930 x.1028 y-.0921 z.1221 39 n0940 x.1289 y-.0492 z.1087 n0950 x.138 y.0002