毕业设计——加工中心宏程序零件工艺设计及仿真模拟.doc
加工中心宏程序零件工艺设计及仿真模拟【三维UG】【含CAD图纸终稿】
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三维UG
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毕业设计（论文）毕业设计（论文）论文题目论文题目: : 加工中心宏程序零件 工艺设计及仿真模拟 学院名称学院名称: : 宁波大红鹰学院 班班 级级: : 学学 号号: : 学生姓名学生姓名: : 指导教师指导教师: : 完成时间完成时间: : 年年 月月 日日 I摘摘 要要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实只是数控技术的竞争。本次毕业课题设计通过对宏程序零件进行结构分析，需要对其进行编程、钻孔、铣削等数控加工，能较好地满足了实际精度要求，提高了加工质量和设计效率。合适的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。依据整体功能确定各部位的结构并进行设计造型。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。文中程序的编制采用 UG 软件自动编程与手动编程宏程序相结合的方法生成。掌握加工中心仿真模拟加工步骤、宏程序调试及运行。关键词: 零件的分析；工艺；数控加工；数控编程；宏程序IIAbstractWith the rapid development of science and technology and economy of the competition is becoming increasingly fierce, mechanical product updates faster, nc machining technology as representatives of advanced productivity, mechanical and related industries in the field play an important role, machinery manufacturing competition, in fact just numerical control technology of the competition. The graduation project design through to the punch parts structure analysis, need the programming, drilling, milling CNC processing, can satisfy the precision of the actual requirements, improve the process quality and the design efficiency. The right procedure can work out with the requirement of accuracy qualified parts. According to determine the whole function of each place structure and design modelling. From the structure analysis parts, formulate the processing technical process, the determination of design from the blank to process route, according to need to choose the proper machine tool, cutting tool, the corresponding fixture, processing programming and parts inspection. This paper programming using UG software to be automatic programming and manual programming method of combining the generation. Master machining center simulation processing steps, macro program debugging and operation.Key words: the analysis of the components; Technology; Numerical control processing; CNC programming; macro目录目录摘摘 要要 .I IABSTRACTABSTRACT .IIII1 1 绪绪 论论 .1 12 2 零件加工工艺分析零件加工工艺分析 .2 22.1 零件图形分析.22.1.1 图形分析.22.1.2 零件材料分析.32.1.3 精度分析.32.2 结构工艺性分析.32.2.1 结构分析.32.2.2 毛坯、余量的确定.33 3 加工方案的制定加工方案的制定 .4 43.1 加工方案分析.43.2 加工方案制定.44 4 定位基准的选择定位基准的选择 .5 54.1 基准的分类.54.2 定位基准的选择.64.2.1 粗基准的选择.64.2.2 精基准的选择.65 5 确定装夹方案和选择夹具确定装夹方案和选择夹具 .7 75.1 找正法.75.2 用夹具装夹.86 6 设备选择设备选择 .9 96.1 确定型号.96.2 设备的介绍.107 7 刀具与切削液选择刀具与切削液选择 .10107.1 刀具材料的选择.107.2 刀具类型的选择.117.3 立铣刀主要参数的选择.127.4 切削液的选择.128 8 切削用量的选择切削用量的选择 .13138.1 背吃刀量AP.138.2 进给量F和进给速度VF的确定 .148.3 切削速度 VC.158.4 确定主轴转速N.169 9 确定进给路线确定进给路线 .16161010 数控加工工艺过程卡及工序卡片数控加工工艺过程卡及工序卡片 .17171111 程序编制及零件仿真加工程序编制及零件仿真加工.252511.1 加工准备.2511.2 程序仿真验检.2511.3 宏程序程序编制 .2611.4 加工零件.27总总 结结 .2828致致 谢谢 .2929参考文献参考文献 .3030宁波大红鹰学院毕业设计（论文）11 1 绪绪 论论数控技术也叫计算机数控技术 ，它是采用计算机实现数字程序控制的技术 。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 随着我国制造业的发展，数控加工的需求也在增加，它的总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺适用性和经济性。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。 目前我国的数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件的主要加工方法。该零件就是典型的用数控铣削加工的零件，该模型综合了运用了我这几年所学的专业知识。 巩固和扩展了自己所学的基本理论和专业知识，培养了正确的设计和研究思想，大大提高了自己的动手能力。对本专业也有了更深刻的认识，更好的做到了实践与理论的统一。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）22 2 零件加工工艺分析零件加工工艺分析在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。2.12.1 零件图形分析零件图形分析图图 2-1 零件零件 CAD 图图2.1.12.1.1 图形分析图形分析（1）分析零件图是否完整、正确，零件的视图是否正确、清楚，尺寸、公差、表面粗糙度及有关技术要求是否齐全、明确。从上图可以看出该零件图的尺寸符合了这一要求。（2）分析零件的技术要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及热处理是否合理。过高的要求会增加加工难度，提高成本；过低的技术要求会影响工作性能，两者都是不允许的。上图的精度为 IT10 级，技术要求和尺寸精度都能满足加工要求。（3）该零件图上的尺寸标注既满足了设计要求，又便于加工，各图形几何要素间的相互关系（相切、相交、垂直和平行）比较明确，条件充分，并且采用了集中标注的方法，满足了设计基准、工艺基准与编程原点的统一。因此该图的尺寸标注符合了数控加工的特点。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）32.1.22.1.2 零件材料分析零件材料分析在满足零件功能的前提下，零件材料应立足国内，应选用较低廉的材料，避免用贵重的紧缺的材料。同时，零件材料选用不当，也会增加工艺难度。按照这些要求确定零件应选用较低廉的 45 钢铸件。2.1.32.1.3 精度分析精度分析该零件最高精度等级为 IT6IT8 级。外轮廓四周尺寸精度要求较高。加工时由于装夹不当极容易生产震荡。如果定位不好可能会导致表面粗糙度，加工精度难以达到要求。2.22.2 结构工艺性分析结构工艺性分析零件图的工艺分析，是指对所设计的零件在满足使用要求的前提下进行的制造的可行性和经济性分析。它包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性能分析等。2.2.12.2.1 结构分析结构分析从图 2-1 上可以看出，凸台圆弧型腔模的加工轮廓主要由圆弧和直线、椭圆组成，该零件的加工内容主要有平面、轮廓、凸台、圆弧型腔、孔、椭圆行腔。需要粗、精铣上下平面、外轮廓、凸台、内腔、钻孔等加工工序。2.2.22.2.2 毛坯、余量的确定毛坯、余量的确定毛坯的形状和尺寸越接近成品零件 ，材料消耗就越少，机械加工的劳动量就越少，因此会提高机械加工效率，降低成本，但毛坯的制造费用却提高了。因此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，零件在进行数控铣削加工时，余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好，否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工就很难进行下去。主要应从以下几个方面去考虑。（1）稳定的加工余量宁波大红鹰学院毕业设计（论文）4该图的毛坯采用铸件，整个零件的外形尺寸为 75mm75mm30mm，加工时应在工件上表面、侧面各预留 1mm 的加工余量，所以整个工件毛坯的几何外形尺寸为77mm77mm32mm。（2）毛坯的装夹适应性毛坯的装夹适应性主要考虑毛坯在加工时定位和夹紧的可靠性与方便性，以便在一次装夹中加工出较多的平面，由于该零件图的加工内容可在一次装夹内完成全部加工，所以在装夹上直接采用平口虎钳（见图 5-3）进行装夹。（3）毛坯的变形及余量大小均匀性根据图纸规定的材料及机械性能确定该零件采用的毛坯是铸铝，该毛坯经淬火后很容易在加工中与加工后出现变形现象，因此在需要考虑加工时是否分层切削，分几层切削，一般尽量做到各个加工表面的切削余量均匀以减少内应力所致的变形。3 3 加工方案的制定加工方案的制定3.13.1 加工方案分析加工方案分析零件所铣削部分主要是曲线轮廓加工、凸台的加工、台阶孔的加工、螺纹的加工。在各步加工过程中，要根据零件图形状特征考虑加工中所存在的问题，从而选择更好的解决方法，确保加工的顺利完成、并达到零件的要求。该零件主要加工方案如下：（1）零件中凸台的加工：带圆弧凸台。对于带圆弧的不规则轮廓，由于没有大拐角情况，可以采用与圆弧相应直径的刀具完成加工；也可以先用较大直径的刀具进行粗铣，在用较小直径的刀具进行残料外形的精铣。（2）零件中孔的加工：由于零件中的孔直径为 10mm 深 15mm 的盲头孔,又因为该孔是无毛坯孔的孔加工精度要求不是很高，可直接钻。（3）零件中行腔的加工：采用比圆弧直径小的刀具完成加工。3.23.2 加工方案制定加工方案制定根据零件图样，制定以下工艺方案，选取最佳一种， （即加工工时最短，又能保证质量）下面分析两套工艺方案进行比较：宁波大红鹰学院毕业设计（论文）5结合零件图分析：方案一：装夹夹持面粗铣六个平面精铣六个平面粗铣椭圆行腔凸台精铣椭圆行腔凸台粗铣椭圆行腔精铣椭圆行腔掉头装夹铣凸台及外轮廓铣行腔钻中心孔钻 10mm 孔方案二： 装夹夹持面粗铣六个平面粗铣行腔及凸台轮廓粗精行腔及凸台轮廓钻中心孔钻 10mm 孔粗铣椭圆行腔凸台精铣椭圆行腔凸台粗铣椭圆行腔精铣椭圆行腔分析：在方案二中将铣削椭圆行腔放在最后个工序中，夹持面积大利于装夹加工，可以最好保证尺寸在要求内，既保护了工件和刀具又提高了加工的精度和效率。因此采用方案二。根据以上的两种加工方案进行分析确定本零件以方案一进行加工。4 4 定位基准的选择定位基准的选择该零件是由若干表面组成的，每个表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。基准就是用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面。4.14.1 基准的分类基准的分类基准分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准：是指设计工作图上所采用的基准。工艺基准：是指加工过程中所采用的基准。又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。（1）工序基准:工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。（2）定位基准：是指在加工中用作定位的基准。（3）测量基准：是指测量时所采用的基准。此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位置的装配基准。要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择宁波大红鹰学院毕业设计（论文）6基准的能力。4.24.2 定位基准的选择定位基准的选择选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，又将定为基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为从精基准到粗基准。4.2.1 粗基准的选择选择粗基准时，应保证加工面与不加工面之间的位置要求并合理分配各加工面的余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体可按下列原则选择：（1）非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。（2）加工余量最小原则。义余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。（3）重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。（4）不重复使用原则。 （5）便于装夹原则。做为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。4.2.2 精基准的选择选择精基准时，应保证加工精度和装夹可靠、方便，可参照下列原则进行：（1） “基准重合”原则加工零件时应直接选择加工表面的设计基准为定位基准，可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。（2） “基准统一”原则宁波大红鹰学院毕业设计（论文）7 加工同一零件的多道工序时尽可能选择同一个定位基准，这样可以保证加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，也简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。例如，轴类零件加工采用采用两端中心孔作统一定位基准加工各阶梯外圆表面，可保证各阶梯外圆表面的同轴度误差。基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则，但实际生产中有时会遇到两者相互矛盾的情况。此时，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以避免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。（3） “自为基准”原则当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准。（4） “互为基准”原则 当个加工表面之间具有较高的位置精度，或为是加工表面具有均匀的加工余量，则可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。（5） “便于装夹”原则 所选精基准应保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。同时定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。综上所述：从零件图上可以看出绝大多数的尺寸都实行对于外轮廓四个平面集中标注的方法，满足了设计基准、工艺基准与编程原点的统一，即基准统一。并且下表面作为精基准可以满足基准重合的原则。同时以下表面为基准便于一次装夹。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。5 5 确定装夹方案和选择夹具确定装夹方案和选择夹具在机床上加工零件时，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位；然后将其压紧夹牢，使其在加工中保持这一正确位置，即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。5.15.1 找正法找正法宁波大红鹰学院毕业设计（论文）8找正式用工具（或仪表）根据工件上的有关基准，找出工件在加工（或装配）时的正确位置的全过程。用找正法装夹工件称为找正装夹。找正装夹又可分为划线找正法和直线找正法，划线找正法是用划针根据毛坯或半成品上所划的线为基准找正它在机床上的正确位置的一种装夹方法，但该方法定位精度低，一般在 0.20.5mm 之间，广泛用于单件小批生产中，尤其适用于形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、无法采用夹具装夹的工件；直线找正法是用划线或仪表直接在机床上找正工件位置的装夹方法，但该方法生产率较低，对工人的技术水平要求较高，一般只用于单件小批生产中。5.25.2 用夹具装夹用夹具装夹夹具是用一装夹工件（和引导刀具）的装置。用夹具装夹能使工件迅速获的正确位置，定位精度高而稳定。用精基准定位时，工件的定位精度一般可达 0.01mm。夹具装夹工件广泛用于成批大量生产。夹具种类很多，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺过程中。它直接影响着工件加工的精度、劳动生率和产品的制造成本等。按专门化程度可分为以下几种：专用夹具：该夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具，其 结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批量生产。组合夹具：组合夹具是机床夹具中一种标准化、系列化、通用化程度很高的新型工艺装备，它是由一套预先制造好的标准元件组合而成的，具有各种不同的形状、尺寸和规格，有较好的互换性、耐磨性和较高的精度，适用于产品经常变换的生产（如单件小批生产、新产品试制和临时突击性的生产任务）一般不受工件形状复杂程度的限制，适用于外形尺寸在 20600mm 的工件。可调夹具：可调夹具包括通用夹具和组合夹具，见有通用和专用夹具的优点，其适用范围较宽，加工对象并不十分明确。 通用夹具：通用家具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具适应性强，可用于一定形状和尺寸范围内的各种工件，价格便宜。其缺点是夹具精度不高，生产率也比较低，较难装夹。一般实用于单件小批量生产中。数控加工的特点对夹具提出几点要求：（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调试夹具及其他通用夹具，宁波大红鹰学院毕业设计（论文）9以缩短生产准备时间、节约生产费用。（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。（4）夹具上各零件应不防机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。该零件位置度要求较高，可以看到轮廓的周边与不规则凸台圆弧和孔也有相应要求，零件采用通用夹具中的平口虎钳装夹。平口虎钳如图 5-1 所示。 图图 5-1 平口虎钳平口虎钳6 6 设备选择设备选择6.16.1 确定型号确定型号从前面的内容看出零件的换刀次数为三次，如采用数控加工中心加工该零件，不利于保证为 IT10 级的加工精度。在加工时可采用数控铣床，教学系统华中数控世纪星进行加工。而零件毛坯的外形尺寸为 155x155x55mm，X、Y、Z 方向最大行程为200x200x50mm，主轴转速范围在 2404000 r/min 之间，且属于小批量生产且该零件由平面、不规则圆弧凸台、孔组成，应采用平口虎钳装夹。 宁波大红鹰学院毕业设计（论文）106.26.2 设备的介绍设备的介绍数控 XHK714 加工中心是由大连机床有限责任公司生产的，防护等级 IP54 级，电源电压为 3380V 电源频率为 50HZ，系统为华中数控，具有较高可操作性，功能齐全和加工精度高的优点。其主要参数如表 6-1 所示。表 6-1 铣床 XD-A40 的主要参数工作台面尺寸（长宽）4051307（mm）主轴锥孔/刀柄形式24ISO40 / BT40（MAS403）工作台最大纵向行程650mm主配控制系统华中世纪星工作台最大横向行程450mm换刀时间（s）6.5主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围606000( r/min)工作台 T 型槽（槽数-宽度间距）5-1660 mm快速移动速度10000（mm/min）主电动机功率5.5/7.5（kw）进给速度5800（mm/min）脉冲当量（mm/脉冲）0.001工作台最大承载(kg)700机床外形尺寸(长宽高)(mm)254025202710机床重量(kg)40007 7 刀具与切削液选择刀具与切削液选择7.17.1 刀具材料的选择刀具材料的选择刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的优劣（如表 7-1） ，直接影响着生产效率、加工质量和生产成本。而刀具的切削性能，首先取决于切削部分的材料；其次是几何形状及刀具结构的选择和设计是否合理。在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切削变形和摩擦产生的高温。要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能：（1）高硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须高与工件材料的硬度，常温下一般应在HRC60 以上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）11（2）足够的强度和韧性。刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。（3）良好的耐热性和导热性。刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度的性能，这是刀具材料必备的关键性能。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力越强。高温硬度是耐热性的重要指标，常用的耐热温度表示，如高速钢约为 600，硬质合金可达 8001000。（4）良好的工艺性。为便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括热加工性能（热塑性、可焊性、淬透性）和机械加工性能。 表 7-1 常用刀具材料性能比较刀具材料切削速度耐磨性硬度硬度随温度变化高速钢最低最差最低最大硬质合金低差低大陶瓷刀片中中中中金刚石高高高小综上所述，根据该表所显示的内容可以看出硬质合金钢刀具材料的切削速度和硬度都较低且耐磨性较差，而该零件的材料为 45 钢件，切削速度和硬度较低。因此在铣削该零件时不用很高的切削速度和硬度，该零件所选用的刀具应该为硬质合金钢。7.27.2 刀具类型的选择刀具类型的选择铣刀类型应与工件表面形状和尺寸相适应。加工大平面应采用面铣刀；加工凸台、凹槽及平面轮廓常采用立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔，可选用镶硬质合金的玉米铣刀；加工曲面常采用球头铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面多采用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形或锥形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成型铣刀。 因此，在加工该零件时，选用立铣刀加工凸台和型腔；钻孔时使用麻花钻加工。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）127.37.3 立铣刀主要参数的选择立铣刀主要参数的选择（1）铣刀直径 D 的选择一般情况下，为减少走到次数，提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚度以及良好的散热条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零件材料、刚性、加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的限制。当零件的内轮廓转接凹圆弧半径 R 较小时，铣刀直径 D 也随之较小， D=2R，另外铣刀的刚性以铣刀直径 D 与刃长L 的比值来表示，一般取 D/L0.40.5。（2）铣刀刃长的选择为提高铣刀的刚性，对铣刀的刃长应保证在保证铣削过程不发生干涉的情况下，尽量可根据以下两种情况进行选择。 加工深槽或盲孔时：L=H+2式中：L 为铣刀刀刃长度（mm） ；H 为槽深尺寸（mm） 。 加工外凸台表面或通孔、通槽时：L=H+r+2式中：r 为铣刀端刃圆角半径（mm） 。（3）铣刀端刃圆角半径 r 的选择铣刀端刃圆角半径 r 的大小一般应与零件图样要求一致。但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，也可以适当选得小些，有时甚至选为“清根” （r00.5mm）但在编程时需要认真考虑粗加工以后留下多少余量，以保证精加工铣刀可以把图样要求的 r 加工出来，不要造成其根部缺损。根据上述刀具选择原则和零件结构的实际情况相结合，该材料为 45 钢，工件毛坯为77mm77mm32mm。零件实际尺寸为 75mm75mm30mm 有足够的加工余量，而不同的加工内容需要不同的刀具，因此确定加工平面、加工轮廓及某些行腔时分别选用16、12、8、6、5 立铣刀 ，钻孔选用 10mm 麻花钻。7.47.4 切削液的选择切削液的选择切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可有效的减少摩擦，改善散热条件，宁波大红鹰学院毕业设计（论文）13从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产效率和加工质量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，常用的有乳化液和切削油两种。乳化液由水、油、乳化剂组成，低浓度的乳化液主要起冷却作用，用于粗加工和磨削加工；高浓度的乳化液主要起润滑作用，用于精加工。切削油的主要成分是矿物油，有时采用动植物油或复合油。它具有良好的润滑性能，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。一般用于低速精加工，如精车丝杠、螺纹及齿轮加工等。需要注意的是，加工铸铁件一般不用切削液。这是因为铸铁件的崩碎切削冲入导轨会加大磨损，清理和维护也不方便。采用硬质合金刀具加工可以不使用切削液，这是因为硬质合金耐热性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，则必须大量连续注射，以免硬质合金刀片因冷热不均产生裂纹。为了降低刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件使用切削液可以有效地降低温度还可以防止切削层金属的变形、减少切削与刀具前面的磨擦和工件与刀具的摩擦。根据零件材料和刀具材料分析，该加工可采用专用切屑液，但成本较高，也可采用乳化液效果较好，经济实用。8 8 切削用量切削用量的选择的选择切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削速度、进给量和背吃刀量。其选择方法是：先选背吃刀量和侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。其选择原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，同时也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。同时还应考虑机床的性能，如机床刚性、主轴功率等。8.18.1 背吃刀量背吃刀量 apap背吃刀量又叫切削深度，它主要根据加工余量和工艺系统的刚性决定，其基本原则是：在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的宁波大红鹰学院毕业设计（论文）14进给量，为了保证加工表面质量可留少量精加工余量，一般留 0.20.5 mm。对于质量要求较高的工件，可以减少加工余量以便最后进行精加工。粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走到将剩下的余量切除；若余量过大不能一次切除，也应按先多后少的不等余量加工法加工。第一刀的 ap 应尽可能大些，使刀口在里面切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。精加工时，ap 应根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低背吃刀量的方法，逐步提高加工精度和表面质量。一般精加工时，取 ap=0.050.8mm;半精加工时，取 ap=1.03.0mm。在加工零件时分粗加工和精加工，在粗加工时留 1-2.0mm 的加工余量,精铣留 0.2-0.5mm 的余量。8.28.2 进给量进给量 f f 和进给速度和进给速度 vfvf 的确定的确定铣削加工的进给量 f(mm/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量；进给速度是 vf(mm/min)单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量能，即切削刃上选定点相对工件的进给运动瞬时速度称为进给速度，其单位为 mm/min，是数控机床切削用量中的重要参数。受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中,在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性造成工艺系统的变形和在轮廓拐角处造成超程的现象。进给量与进给速度的关系为：vf=nf（n 为铣刀转速）切削进给速度 vf 与铣刀的转速 n、铣刀齿数 Z 及每齿进给量 fz 的关系为：vF=fzZn 根据公式可以看出：每齿进给量 fz 的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀据材料、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度越高，fz 越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同内高速钢铣刀。工件表面粗糙度值越小，fz 就越小。 没吃进给量的确定可参考表 8-1 取，工件刚性或刀具强度低时，应取较小值。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）15表 8-1 刀每齿进给量参考值Fz/mm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0.120.200.150.300.020.050.100.15铝0.060.200.100.250.050.100.020.058.38.3 切削速度切削速度 VcVc铣削的切削速度 Vc 与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。但切削速度的高底主要取决于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素。 vmPeXPYZmqvcKzaafTdCVvvvvv式中： T耐用度 fz每齿进给量 ap背吃刀量 Z铣刀齿数 D铣刀直径 式中：qv、m、yv、xv、pv、mv为指数，cv、kv为系数，都由实验确定，也可参考有关切削用量手册选用。铣削加工的切削速度 Vc 也可参照表 8-2 取。表 8-2 铣削加工的切削速度参考值Vc/(m.min)工件材料硬度（HBS）高速钢铣刀硬质合金铣刀225184266150225325123654120钢3254256213675宁波大红鹰学院毕业设计（论文）161902136661501902609184590铸铁2603204.5102130铝70120150200350500铜53561001503004008.48.4 确定主轴转速确定主轴转速 n n确定主轴转速时，主要根据工件材料、刀具材料、机床功率和加工性质（如粗、精加工）等条件确定其允许的切削速度。它是指切削是刀具切削刃上某点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，切削速度确定后，即可计算出主轴转速。主轴根据允许的切削速度 Vc(m/min)选择N=1000Vc/D其中：N-主轴转速Vc-切削速度(m/min)由刀具寿命来确定切削速度，常选为（100-200）m/minD-工件或刀具的直径(mm)因此主轴转速应根据上述公式得出。9 9 确定进给路线确定进给路线在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。进给路线不仅包括切削加工时的进给路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动线。确定进给路线时，要在保证被加工零件获得良好的加工精度和表面质量的前提下，力求计算容易，走刀路线短，空刀时间少。进给路线的确定与工件表面状况、要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙、刀具耐用度以及零件轮廓形状等有关。进给路线主要考虑以下几个方面：宁波大红鹰学院毕业设计（论文）17（1）铣削零件表面时，要正确选用铣削方式。（2）进给路线尽量短，以减少加工时间。（3）进刀、退刀位置应选在零件不太重要的部位，并且使刀具沿零件的切线方向进刀、退刀，以避免产生刀痕。在切削内表面轮廓时，切入切出无法外延，铣刀只能沿法线方向切入和切出，此时，切入切出点应选在零件轮廓的两个几何元素的交点上。（4）先加工外轮廓，后加工内轮廓平面零件表面铣削的进给路线：在用立铣刀侧刃铣削零件外轮廓时，铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面，而不应沿法相直接切入零件，以避免加工表面产生划痕，保证其零件轮廓光滑。铣削封闭的内轮廓表面时，若内轮廓曲线允许外延，则应沿切线方向切 入切出。若内轮廓曲线不允许外延，则刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出，并将其切出点选在零件轮廓两几何元素的交点处。当内部几何元素相切无交点时，为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口，刀具的切入切出点应远离拐角。因此在铣削该零件时，铣削外轮廓的铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线上切入和切出零件表面；加工内腔时由于内轮廓曲线不允许外延，则刀具只能沿内轮廓曲线的法向切入切出。这样既能减少走刀路线，又能保证零件的加工质量。1010 数控数控加工工艺过程卡及工序卡片加工工艺过程卡及工序卡片表 10-1 零件加工过程卡片工序号工序名称工序内容设备1备料毛坯 77 mm77mm32 mm2工件装夹将工件装上铣削平台平口虎钳铣需要钻孔的一面，及钻孔3铣削翻面铣椭圆行腔的一面及外轮廓4钻削钻 4-10 深 15 的孔XHK714 加工中心5钳工精修钳工去毛刺清洗钳工用具宁波大红鹰学院毕业设计（论文）186检验测量各部分尺寸形成检验硬度、精度检验编制审核表 10-2 零件加工工序卡（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件11O001145 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 1 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1粗加工行腔及凸台T1游标卡尺30008001宁波大红鹰学院毕业设计（论文）19编制审核批准共 8 页第 1 页（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件12O001245 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 2 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1精加工行腔及凸台T2游标卡尺40005000.5宁波大红鹰学院毕业设计（论文）20编制审核批准共 8 页第 1 页宁波大红鹰学院毕业设计（论文）21（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件13O001345 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 3 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1钻孔T03游标卡尺1200100编制审核批准共 8 页第 1 页宁波大红鹰学院毕业设计（论文）22（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件14O002145 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 5 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1粗精加工凸台轮廓及工件外轮廓T4游标卡尺35005001编制审核批准共 8 页第 1 页宁波大红鹰学院毕业设计（论文）23（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件14O002245 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 5 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1轮廓精加工T5游标卡尺40005001编制审核批准共 8 页第 1 页宁波大红鹰学院毕业设计（论文）24（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件14O002345 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 5 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1椭圆行腔粗加工T6游标卡尺35005001编制审核批准共 8 页第 1 页宁波大红鹰学院毕业设计（论文）25（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号工序号程序编号材料铣削零件14O002445 钢车间使用设备XHK714 加工中心夹具名称平口虎钳工序 5 工序简图冷却液选择乳化液工步号工步内容刀具号量具主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/(mm/r)备注1椭圆行腔精加工T6游标卡尺40005000.5编制审核批准共 8 页第 1 页宁波大红鹰学院毕业设计（论文）26表表 10-310-3 刀具卡片刀具卡片产品名或代号零件名称凸模零件零件图号工步号刀具号刀具名称刀柄型号刀具直径/mm刀具长度/mm补偿值/mm备注1T1立铣刀 8mmBT4085002T2立铣刀 6mmBT406500T3中心钻 20mmBT40205003T4麻花钻 10mmBT40105004T5立铣刀 16mmBT40165005T6立铣刀 5mmBT4055006T6立铣刀 12mmBT40125001111 程序编制及零件仿真加工程序编制及零件仿真加工11.111.1 加工准备加工准备开机检验机床是否正常，用平口虎钳装夹好零件，进行 X、Y、Z 三坐标回零。设定主轴转速，建立正确的工件坐标系，该工件采用试切对刀法。并检验正确与否。11.211.2 程序仿真验检程序仿真验检将编制好的程序按正确方法输入数控系统，认真检查是否存在错误并作相应的修改，采用空运转，来检验机床动作及轨迹的正确性，在将机床处于单段运行状态，检验刀具在机床中运行的位置是否正确，当位置确定后释放单段运行状态。宁波大红鹰学院毕业设计（论文）2711.311.3 宏程序程序编制宏程序程序编制程序名称 O0001 程序程序注释%1234程序起始代号T6换刀G43 Z10 H06快速定位，且长度补偿G94S3000M03M08启动主轴，开冷却液G54建立工件坐标系G0G90X0Y0快速定位Z2接近工件G01Z0F150直线插补#103=360角度变量初赋值while#103GE0宏程序条件语句#104=25*COS#103宏程序条件语句，X 坐标值变量#105=15*SIN#103直线插补，Y 坐标值变量G42 X#104 Y#105 D01直线插
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