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黄石职业技术学院 数控技术系毕业设计说明书设计课题： 花盘模具数控加工 专业班级 08级数控4班 学生姓名 王松 学号 087311010020259 指导教师 王涛 、张婷 日期：2010年12月20日 黄石职业技术学院数控技术系制 前言毕业设计是高等职业教育教学计划的重要组成部分，是加强理论与实际相结合的实践性教学环节，是各专业的必修课程，在学生完成所有专业课程学习、结合毕业实习进行。大学生活即将结束,我们也将迎接的最后一次考验和竞争就是毕业设计。这次毕业设计中，我的设计题目是花盘模具数控加工。为了更好的完成设计，我仔细研究了零件图，查阅了金属切削原理与刀具、数控加工编程及操作、数控加工工艺学数控编程互换性与测量技术等资料。但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干，而不能代表能不能干好。所以我积极与设计指导老师、操作指导老师沟通，在各位老师的全力帮助、指导下问题得到了全面解决，同时受到各位老师优良工作品质的影响，培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风，为今后从事工作打下了良好的基础。通过毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性，并培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。还有，它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，更培养了我勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。由于本人能力有限，缺少设计经验，设计中漏误在所难免，敬请各位老师指正批评，以使我对自己的不足得到及时的发现并修改，避免我在今后的工作中避免再次出现。在这里，向在这次毕业设计中给予过我鼓励、指导及帮助的每位老师表示我虔诚和衷心的感谢！目录第一章 零件分析（4）零件结构分析 （4）第二章 材料性能分析 （5）一、材质分析 （5）二、切削性能分析 （6）第三章 工艺方案制订及分析 （7）一、工艺方案的制定 （7）二、工艺路线的制定 （8）第四章 数控加工工艺分析 （8）一、零件数控加工内容的特点分析及基准（8）二、零件的装夹方案及示图 （9）三、工步设计 （9） 四、加工用量的选择与确定 （12）五、数控加工工序卡 （14）六、数控加工刀具表 （15）第五章 数控加工程序单 （16）第六章 结论 （31）参考文献 （32）- 33 -第一章 零件分析零件结构分析1）此次毕业设计为花盘模具如附图纸所示，零件图采用主、俯视图进行表达，能够清晰的表达出零件本体尺寸及相关技术要求，形位公差、表面粗糙度的技术要求，清楚的反映了零件形状和结构，表达直观、清楚，绘制符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标准齐全、合理。如附页图纸所示。该零件结构上可分为以下几部分：矩形底座、凸台、花纹状凹槽、盲孔、精度通孔。如图2-1所示图2-12)花盘模具为立体凸台底座为100100mm.3）四个定位孔的间距80mm和凸台上螺丝孔与中心距30mm公差为0.1mm在宝鸡机床上移动中能达到要求；通孔R10的公差为0.05mm表面粗糙度为0.8用铰刀加工能达到精度要求；凸台高度10mm公差为0.05mm需多次精加工测量达到要求；凹槽的半径为R4、凸台R40和花盘边R15只需满足基本精度要求。4)突岛、花边、凸台表面和阶梯表面的粗糙度都为1.6宝鸡机床铣削精加工后抛光能达到要求；其他未标注的表面粗糙度为6.3。第二章 材料性能分析一、材质分析材料H13钢钢号分析：德国标准 D I N材料号 1.2344对 照 标 准 美国 AISI瑞典 ASSAB日本 JIS中国 GB钢号 4Cr5MoV1Si H138407SKD61H13化学成分：C%Si%Cr%Mo%V%0.401.05.31.41.0H13钢材是热作模具钢。执行标准GB/T12992000。 统一数字代号A20502；牌号4Cr5MoSiV1。H13钢的淬火硬度在55HRC左右。H13钢是目前国内外广泛使用的热做模具钢。因其具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能，广泛用于铝合金的热挤压模和压铸模，同时也可制作热锻模和塑料模，是一种强韧兼备、优质廉价的钢种。H13钢根据质量分为一般H13钢和优质H13钢。这次我们选用的是优质H13钢。H13是采用美国AISI SAE统一编号的钢材，系中碳中铬热模具钢。该钢具有较高的热强度和硬度，尤其在中温（600）时具有较高的热强度和硬度，高的耐磨性和韧性，较好的耐冷热疲劳性能。二、切削性能分析H13钢使用的比较多，硬度属于比较高的一种，其洛式硬度在55HRC左右，具有良好的热强性、红硬性、较高的韧性和抗热疲劳性能，属难切削材料。材料有较高的韧性，切削时切削呈带状连绵不断，因此要求刀具断屑好。切削加工的表面粗糙度对模具热疲劳性能有很大影响，模具型腔表面应获得要求的粗糙度，不能留有刀痕、划伤和毛刺。这些缺陷易引起应力集中，诱发热疲劳裂纹萌生。H13硬度比较高，又有较好的韧性，对刀具的要求比较高，通过对刀具的性能进行分析，钨钴类(YT)硬质合金硬度适合对钢件加工，铣削初步确定使用YT类硬质合金类刀具切削速度可为120mm/min。钻孔可采用高速钢钻头进给速度可为2050mm/min。即使这样硬度还是很高，所以加工前需先经过回火处理（回火后洛氏硬度在45HRC左右），降低零件硬度，便于切削。第三章 工艺方案制订及分析一、工艺方案的制定初步确定加工该零件有如下两种方案：零件毛坯为10510520mm的立方体。方案一：毛坯先热处理回火，在数控机床上多次装夹完成零件轮廓铣（10010018mm）和粗加工零件的基本形状去应力回火，再在数控机床上精加工完后调质处理和表面淬火处理，最后通过手动抛光加工达到零件精度要求。方案二：毛坯先热处理回火后在普通铣床上加工出外形轮廓（10010018mm）及R5的圆角，再在数控铣床上第一次装夹粗加工出零件的形状后去应力回火处理，再回到数控铣床上第二次装夹精加工出零件的形状后调质处理和表面淬火处理，最后手动抛光加工达到零件精度要求。经过分析：方案一采用将工序都集中在数控铣床上，数控机床相对普通机床要昂贵些都在数控机床上加工不经济，此方案不够合理。方案二通过前方案中的不足加以改进，先在普通铣床上手动铣削出10010018mm外形轮廓，再在数控机床上完成粗加工后去应力回火，再精加工后调质处理和表面淬火处理，最后通过手动抛光达到精度要求，此方案比较合理。综上所述，确定选择第二种方案作为该零件加工方法。二、工艺路线的制定1、 先将毛坯回火处理降低硬度2、 在普通铣床上加工出长宽为100100mm和底面及R5圆角，高度为18mm。3、 在数控铣床上粗加工出零件的形状留出精加工0.5mm的余量。4、 去应力回火处理零件。5、 在数控铣床上精加工零件留0.1mm的余量抛光。6、 调质处理和表面淬火处理。7、 在手工抛光加工零件，达到精度要求。第四章 数控加工工艺分析一、零件数控加工内容的特点分析及基准的选择零件的整体结构比较简单，主要是几个精度要求。整个花盘呈阶梯状，最下层有5mm高。关键问题就是要解决由于夹得太少引起装夹不稳定造成加工误差。加工过程采用一次装夹完成加工多个工序，以减少夹持中的装夹的不稳定，以下底面为定位基准。编程时为了提高加工速度，减少加工时间，在加工R4圆弧时采用先用大直径铣刀粗加工，再改用小直径6mm的铣刀精加工，零件没有特别复杂的部分，中间挖槽部分采用4mm的铣刀挖槽，中心的精度孔先用19.5mm的钻头钻孔，再铰刀铰孔达到精度要求。剩下的几个定位孔没有高精度要求直接钻孔就可以了。二、零件数控加工特点及装夹方案 零件的结构比较简单，整个花盘呈阶梯状，底部台阶有5mm厚，不需要多加考虑，或者制造出专用夹具的，通过普通铣床加工出外形轮廓。以下底面为定位基准，可以一次装夹，在数控铣床完成零件加工的所有工序。根据实际情况考虑，对于此次零件，我们采用虎钳台，在零件底部垫垫块完成零件的装夹。装夹示图如图3-1所示。图3-1三、工步设计该零件结构简单，可以一次装夹完成所有工步。此零件加工工步为： 先用55mm面铣刀粗铣方块的上表面。如图 钻19.5mm的中心通孔。 用18mm平铣刀粗加工出凸台。 再用18mm平铣刀加工出R15花盘深5mm凹槽 用6mm的平铣刀加工出R4的凹槽。 用4mm铣刀挖槽。 中心钻点钻引导点。 钻5mm的定位孔。 钻6mm的盲孔。 20mm铰刀加工20mm的通孔。 四、加工用量的选择与确定1、刀具的选择刀具材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动。2、切削用量的选择 数控编程时，必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中，切削用量包括主轴转速、进给速度及背吃刀量等。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具寿命，充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率，降低成本，切削速度v=dn/1000(m/min) 。1）主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度2）进给速度的确定 进给速度V=nzf(m/min)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。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则是：（1）当工件的质量要求能得到保证时，为提高生产率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。（2）在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2050mm/min范围内选取。（3）当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小一选，一般在2050mm/min范围内选取。（4）当刀具空行程时，特别是远距离回零时，可以设定该机床系统设定的最高进给速度。3、背吃刀量的确定 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，提高生产率。为了保证加工表面质量，可以留少许加工余量，一般为0.20.5mm。根据零件的外形结构，根据实际条件，为了提高加工速度，减少加工时间，在加工R40外形时，因外圆离零件外形最远距离为28.64mm，因此采用先用大直径铣刀18mm加工出R40的外形，再改用小直径6mm的铣刀加工出R4的凹槽。零件没有特别复杂的部分，中间挖槽部分最近距离为6.21mm，为保留余量采用4mm的铣刀挖槽，中心的精度孔因为给铰刀留的余量为0.2-0.3mm先用19.5mm的钻头钻孔，再铰刀铰孔达到精度要求。剩下的几个定位孔没有高精度要求直接钻孔就可以了。五、数控加工工艺过程数控加工工艺过程卡（表4-1）表4-1 数控加工工艺卡工步号刀具号刀具mm主轴转速r/min进给速度mm/min吃刀深度mm加工部位工艺装备1T155面铣刀250015000.5铣削零件上表平面宝鸡机床FANUC OiM系统2T219.5钻头550803.5加工R10的中心孔3T318平铣刀300010002加工出R40的凸台4T318平铣刀300018003加工R15花盘深5mm的凹槽5T46平铣刀300010001加工R4的外圆凹槽6T54平铣刀300016000.5加工R15的花形凹槽和R15的凸台7T6中心钻10001002点钻R10、5和6的孔8T75钻头650353.5加工5的4个定位孔9T86钻头620403.5加工6的4个盲孔10T920铰刀120302精加工R10的中心孔六、数控加工刀具表数控刀具明细表参见表4-2表4-2 数控刀具明细表刀具号刀位号刀具名称直径mm刀 具换刀方式加工部位材质长度mm自动/手动T11面铣刀55YW1/自动铣削零件上表平面T22钻头19.5HSS150自动加工R10的中心孔T33平铣刀18YT5150自动加工出R40的凸台及R15花盘的5mm深凹槽T44平铣刀6YT580自动加工R4的外圆凹槽T55平铣刀4YT580自动加工R15的花形凹槽和R15的凸台T66中心钻6HSS80自动点钻R10、5和6的孔T77钻头5HSS100自动加工5的4个定位孔T88钻头6HSS100自动加工6的4个盲孔T99铰刀20HSS200自动精加工R10的中心孔第五章 数控加工程序单%N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90N104 T1 M6N106 G0 G90 G54 X-82.021 Y-49.998 S2500 M3N108 G43 H0 Z50.N110 Z10.N112 G1 Z-1.25 F1000.N114 X57.271 F1500.N116 X58.25N118 G3 Y-16.666 R16.666N120 G1 X-58.25N122 G2 Y16.666 R16.666N124 G1 X58.25N126 G3 Y49.998 R16.666N128 G1 X-84.771N130 Z-2.5 F1000.N132 X57.271 F1500.N134 X58.25N136 G2 Y16.666 R16.666N138 G1 X-58.25N140 G3 Y-16.666 R16.666N142 G1 X58.25N144 G2 Y-49.998 R16.666N146 G1 X-84.771N148 G0 Z50.N150 M5N152 G91 G28 Z0.N154 M01N156 T2 M6N158 G0 G90 G54 X0. Y0. S500 M3N160 G43 H0 Z50.N162 G98 G81 Z-28.858 R10. F50.N164 G80N166 M5N168 G91 G28 Z0.N170 M01N172 T3 M6N174 G0 G90 G54 X17.983 Y-79.504 S3000 M3N176 G43 H0 Z50.N178 G3 X-.013 Y-61.5 R18. F1800.N180 G0 Z10.N182 G1 Z-12.5 F1000.N184 G2 X-61.5 Y.026 R61.5 F1800.N186 X61.5 R61.5N188 Y0. R61.5N190 X-.013 Y-61.5 R61.5N192 G0 Z50.N194 G3 X-18.017 Y-79.496 R18.N196 G0 X17.986 Y-67.504N198 G3 X-.011 Y-49.5 R18.N200 G0 Z10.N202 G1 Z-12.5 F1000.N204 G2 X-49.5 Y.021 R49.5 F1800.N206 X49.5 R49.5N208 Y0. R49.5N210 X-.011 Y-49.5 R49.5N212 G0 Z50.N214 G3 X-18.014 Y-67.496 R18.N216 S550 M3N218 G0 X0. Y-7.778N220 Z10.N222 G1 Z-7.5 F50.N224 X6.718 Y-14.496 F80.N226 G3 X14.496 R5.5N228 Y-6.718 R5.5N230 G1 X7.778 Y0.N232 X14.496 Y6.718N234 G3 X6.718 Y14.496 R5.5N236 G1 X0. Y7.778N238 X-6.718 Y14.496N240 G3 X-14.496 Y6.718 R5.5N242 G1 X-7.778 Y0.N244 X-14.496 Y-6.718N246 G3 X-6.718 Y-14.496 R5.5N248 G1 X0. Y-7.778N250 G0 Z50.N252 M5N254 G91 G28 Z0.N256 M01N258 T4 M6N260 G0 G90 G54 X48.261 Y-10.847 S630 M3N262 G43 H0 Z50.N264 Z10.N266 G1 Z-12.5 F20.N268 G3 X40.594 Y-14.482 R6. F30.N270 G2 X33.368 Y-27.28 R43.1N272 X28.888 Y-27.617 R3.1N274 G3 X27.617 Y-28.888 R.9N276 G2 X27.28 Y-33.368 R3.1N278 X-27.28 R43.1N280 X-27.617 Y-28.888 R3.1N282 G3 X-28.888 Y-27.617 R.9N284 G2 X-33.368 Y-27.28 R3.1N286 Y27.28 R43.1N288 X-28.888 Y27.617 R3.1N290 G3 X-27.617 Y28.888 R.9N292 G2 X-27.28 Y33.368 R3.1N294 X27.28 R43.1N296 X27.617 Y28.888 R3.1N298 G3 X28.888 Y27.617 R.9N300 G2 X33.368 Y27.28 R3.1N302 X43.1 Y0. R43.1N304 X40.594 Y-14.482 R43.1N306 G3 X44.229 Y-22.149 R6.N308 G0 Z50.N310 M5N312 G91 G28 Z0.N314 M01N316 T5 M6N318 G0 G90 G54 X19.32 Y-17.394 S1000 M3N320 G43 H0 Z50.N322 Z10.N324 G1 Z-6.5 F600.N326 G2 X12.076 Y-14.002 Z-7.159 I-3.622 J1.696N328 X19.32 Y-17.394 Z-7.817 I3.622 J-1.696N330 X12.076 Y-14.002 Z-8.476 I-3.622 J1.696N332 X19.32 Y-17.394 Z-9.134 I3.622 J-1.696N334 X12.076 Y-14.002 Z-9.793 I-3.622 J1.696N336 X19.32 Y-17.394 Z-10.451 I3.622 J-1.696N338 X12.076 Y-14.002 Z-11.11 I-3.622 J1.696N340 X19.32 Y-17.394 Z-11.769 I3.622 J-1.696N342 X18.527 Y-18.527 Z-12.427 I-3.622 J1.696N344 X12.869 Y-12.869 Z-12.5 I-2.829 J2.829N346 G1 X12.162 Y-12.162 F800.N348 G3 X17.2 Y0. R17.2N350 X-12.162 Y12.162 R17.2N352 X12.162 Y-12.162 R17.2N354 G1 X15.91 Y-15.91N356 X15.682 Y-16.132N358 X15.447 Y-16.347N360 X15.206 Y-16.557N362 X14.958 Y-16.759N364 X14.704 Y-16.956N366 X14.444 Y-17.145N368 X14.177 Y-17.329N370 X13.903 Y-17.505N372 X13.623 Y-17.675N374 X13.335 Y-17.838N376 X13.041 Y-17.993N378 X12.74 Y-18.142N380 X12.432 Y-18.283N382 X12.117 Y-18.417N384 X11.795 Y-18.542N386 X11.465 Y-18.66N388 X11.127 Y-18.77N390 X10.782 Y-18.871N392 X10.429 Y-18.963N394 X10.068 Y-19.046N396 X9.7 Y-19.119N398 X9.323 Y-19.183N400 X8.938 Y-19.236N402 X8.544 Y-19.278N404 X8.142 Y-19.309N406 X7.732 Y-19.328N408 X7.313 Y-19.335N410 X6.885 Y-19.328N412 X6.449 Y-19.308N414 X6.004 Y-19.273N416 X5.55 Y-19.224N418 X5.088 Y-19.158N420 X4.617 Y-19.076N422 X4.137 Y-18.976N424 X3.65 Y-18.858N426 X3.155 Y-18.72N428 X2.652 Y-18.562N430 X2.319 Y-18.449N432 X1.99 Y-18.335N434 X1.662 Y-18.218N436 X1.337 Y-18.098N438 X1.014 Y-17.977N440 X.693 Y-17.853N442 X.375 Y-17.727N444 X.18 Y-17.668N446 X0. 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