十字凸形板的加工工艺分析及加工毕业设计.doc

鄂东职业技术学院毕业论文毕业设计说明书 课题名称：十字凸形板的数控加工工艺分析及加工 系 别：机械工程系 专 业：数控专业 班 级：数控0913 姓 名：陈 周 学 号： 06 指导教师：田清老师 目录第1章 绪论2第2章 数控铣床介绍3 2.1 数控铣床3 2.2 工艺装备5第3章 零件结构分析 10 3.1 零件材料的选用 11 3.2 确定毛坯类型 11 3.3 确定毛坯尺寸 11 3.4 零件的结构分析 11 3.4.1 分析零件图，确定主要加工表面 11 3.4.2 加工表面的尺寸精度和形状精度11 3.4.3 主要加工表面的相互位置精度 11 3.4.4 加工表面粗糙度及其它方面的表面质量要求 11 3.4.5 热处理要求及其它要求 11第四章 数控加工工艺设计 12第五章 工件的安装与定位 18 5.1 工件的定位 18 5.2 工件飞安装 18第六章 十字形板的CAD造型和数控编程 19 6.1 十字形板的CAD的造型 19 6.2 十字形板的数控编程 19第七章 十字形板的加工 20 7.1 程序的校验21 7.2 空运行校验21 7.3 试切与加工21第八章 零件加工质量分析 21 8.1 影响加工精度的因素21 8.2 切削加工影响表面粗糙度的因素24 8.3 影响表面力学性能的主要因素25第九章 附录 数控加工工艺卡片27第十章 致谢 29第十一章 参考文献 30 第一章 绪论随着数控技术的不断发展和应用区域的扩大，数控加工技术对国计民生发展起着越来越重要的作用，因为效率，质量是先进的制造技术的主体。高速，高精加工技术可极大提高生产率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工路线选择合适的刀具，机床，确定切削用量，对一些工艺问题如对刀、加工路线等也需要做一些处理。并在加工过程中掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。本题根据零件要求，进行零件结构分析，切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制及CAD造型，通过工艺的分析，看零件是否达到要求。更能体现出数控机床的加工精度和加工效率。由于设计者水平有限，时间仓促，设计中难免存在一些纰漏和不足之处，希望老师予以批评和指正。第二章 数控铣床的介绍 2.1 数控铣床 定义：数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。 数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成 :主轴箱包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋转，主轴转速范围和输出扭矩对加工有直接的影响。进给伺服系统由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。 控制系统 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。 辅助装置如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。机床基础件通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架数控铣床的基本结构数控铣床形式多样，不同类型的数控铣床在组成上虽有所差别，但却有许多相似之处。下面以XK5040A型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况。锯040A型数控立式升降台铣床配有四3MA数控系统，采用全数字交流伺服驱动。该机床由6个主要部分组成即床身部分，铣头部分，工作台部分，横进给部分，升降台部分，冷却、润滑部分。 （1）床身 床身内部布局合理，具有良好的刚性，底座上设有4个调节螺栓，便于机床进行水平调整，切削液储液褴设在机床座内部。 （2）铣头部分 铣头部分由有级(或无级)变速箱和铣头两个部件组成。铣头主轴支承在高精度轴承上保证主轴具有高回转精度和良好的刚性；主轴装有快速换刀螺母，前端锥采用1$0505锥度；主轴采用机械无级变速，其调节范围宽，传动平稳，操作方便。刹车机构能使主轴迅速制动，可节省辅助时间，刹车时通过制动手柄撑开止动环使主轴立即制动。启动主电动机时，应注意松开主轴制动手柄。铣头部件还装有伺服电机、内齿带轮、滚珠丝杠副及主轴套简，它们形成垂直方向(z方向)进给传动链，使主轴作垂向直线运动。 （3）工作台 工作台与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上，工作台的纵向进给是由安装在工作台右端的伺服电机驱动的。通过内齿带轮带动精密滚珠丝杠剐，从而使工作台获得纵向进给。工作台左端装有手轮和刻度盘，以便进行手动操作。床鞍的纵横向导轨面均采用了TuRcllE B贴塑面，从而提高了导轨的耐磨性、运动的平稳性和精度的保持性，消除了低速爬行现象。 （4）升降台(横向进路部分) 升降台前方装有交流伺服电机驱动床鞍作横向进给运动，其传动原理与工作台的纵向进给相同。此外在横向滚珠丝杠前端还装有进给手轮，可实现手动进给。升降台左侧装有锁紧手柄，轴的前端装有长手柄，可带动锥齿轮及升降台丝杆旋转，从而获得升降台的升降运动。 (5)冷郜与润滑装王 冷却系统。机床的冷却系统是由冷却泵、出水管、回水管、开关及喷嘴等组成，冷却泵安装在机床底座的内腔里，冷却泵将切削液从底座内储液池打至出水管，然后经喷嘴喷出，对切削区进行冷却。 润滑系统及方式。润滑系统是由手动润捐油泵、分油器、节流阀、油管等组成。机床采用周期润滑方式，用手动润滑油泵，通过分油器对主轴套筒、纵横向导轨及三向滚珠丝杆进行润滑，以提高机床的使用寿命。数控铣床机械结构从数字控制技术特点看由于效控机床采用了伺服电机，应用数字技术实现了对机床执行部件工作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消或部分取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度和无传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结掏比传统机床具有更高的集成化功能要求。从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现，以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削速度和精度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高驱动功率更太，机械机构动静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时同连续运行和尽可能少的停机时间。典型数控铣床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台及其他机械功能附件等几部分组成。基础件 数控铣床的基础件通常是指床身、立柱、横梁、工作台、底座等结构件，其尺寸较大(俗称大件)，井构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支撑和导向的作用，因而对基础件的本要求是刚度好。 数控铣床的工作原理 在铣床上，把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移。当零件加工程序制造时，机床就会自动停止，加工出合格的零件，其过程可以分为生产过程和工艺过程。生产过程是把原材料转变为成品的全过程。工艺过程是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等。使其成为成品或半成品的过程。数控铣床加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都是机床自动完成的，在柔性制造系统上，上下料、检测、诊断、对刀、传输、调度、管理等也都是由机床自动完成的。数控机床上实现自动加工的控制信息是加工程序，当加工对象改变时，初了相应更换刀具和解决工件装夹方式外，只要重新编写并输入该零件的加工程序便可自动加工出新的零件，不必对机床作任何复杂的调整，这样缩短了生产准备周期，给新产品的研制开发以及产品的改进、改型提供了捷径。数控铣床的自动化程度高，在一次装夹中能完成较多的表明的加工，省去了划线、多次装夹、检测等工作；另一方面是数控机床的运动速度高，空行程时间短。普通铣床的工作原理铣床工作时的主运动是铣刀的旋转运动，在大多数铣床上（如立式升降台铣床），进给运动是由工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动来实现的，在少数铣床上（如卧式升降台铣床），进给运动是工件的回转运动或曲线运动。为了适应加工形状和尺寸的工件，铣床具有相互垂直的三个方向上的调整移动，并可根据加工要求，在其中任何一方向实现进给运动。在铣床上，工件进给和调整刀具与工件相对位置的运动，根据机床类型不同，可由工件或分别由刀具及工件来实现。机床工作台进给手柄，在操作时，手柄所指的方向，就是工作台进给运动的方向，操作时不易产生错误。机床的前面和左侧，各有一组按钮和手柄的复式操作者在不同的位置上操作，工作台纵向丝杠上，有双螺母间隙调整装置，故既可逆铣又能进行顺铣，采用转速控制继电器来进行制动，能迅速使主轴停止旋转。两者比较两者的主运动都是由铣刀作旋转运动，进给运动是工件作垂直于铣刀轴线方向的直线运动或回转运动。数控铣床是把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移，用数控语言编写成加工程序单，然后将程序输入到数控装置，数控装置便根据数控指令控制机床的各种操作和刀具与工件的相对位移。普通铣床是操作工把被加工零件的工艺过程、工艺参数、以及刀具与工件的相对位移计算出来之后，是用手动对机床一步步的把零件加工出来的。2.2 工艺装备 数控铣床的工艺装备主要是指夹具和刀具 。1。夹具数控机床主要用于加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往并不复杂。数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件的批量来确定。对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。 对有一定批量的零件来说，可选用结构较简单的夹具。 2。刀具数控铣床上所采用的刀具要根据被加工零件的材料、几何形状、表面质量要求、热处理状态、切削性能及加工余量等，选择刚性好、耐用度高的刀具。 常见刀具 （1）铣刀类型选择根据被加工零件的几何形状,选择刀具的类型有： 1） 加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀。 加工曲面类铣刀2） 铣大的平面时：为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀。 加工大平面铣刀3） 铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀。 加工台阶面铣刀4） 铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。 加工槽类铣刀5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具。 钻头镗刀 孔加工刀具（2）铣刀结构选择铣刀一般由刀片、定位元件、夹紧元件和刀体组成。由于刀片在刀体上有多种定位与夹紧方式，刀片定位元件的结构又有不同类型，因此铣刀的结构形式有多种，分类方法也较多。选用时，主要可根据刀片排列方式。刀片排列方式可分为平装结构和立装结构两大类。 1) 平装结构(刀片径向排列)平装结构铣刀平装结构铣刀的刀体结构工艺性好，容易加工，并可采用无孔刀片(刀片价格较低，可重磨)。由于需要夹紧元件，刀片的一部分被覆盖，容屑空间较小，且在切削力方向上的硬质合金截面较小，故平装结构的铣刀一般用于轻型和中量型的铣削加工。2) 立装结构(刀片切向排列)立装结构铣刀立装结构铣刀的刀片只用一个螺钉固定在刀槽上，结构简单，转位方便。虽然刀具零件较少，但刀体的加工难度较大，一般需用五坐标加工中心进行加工。由于刀片采用切削力夹紧，夹紧力随切削力的增大而增大，因此可省去夹紧元件，增大了容屑空间。由于刀片切向安装，在切削力方向的硬质合金截面较大，因而可进行大切深、大走刀量切削，这种铣刀适用于重型和中量型的铣削加工。 (3)铣刀角度的选择铣刀的角度有前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角等。为满足不同的加工需要，有多种角度组合型式。各种角度中最主要的是主偏角和前角(制造厂的产品样本中对刀具的主偏角和前角一般都有明确说明)。1)主偏角Kr主偏角为切削刃与切削平面的夹角。铣刀的主偏角有90、88、75、70、60、45等几种。主偏角主偏角对径向切削力和切削深度影响很大。径向切削力的大小直接影响切削功率和刀具的抗振性能。铣刀的主偏角越小，其径向切削力越小，抗振性也越好，但切削深度也随之减小。90主偏角在铣削带凸肩的平面时选用，一般不用于纯平面加工。该类刀具通用性好(即可加工台阶面，又可加工平面)，在单件、小批量加工中选用。由于该类刀具的径向切削力等于切削力，进给抗力大，易振动，因而要求机床具有较大功率和足够的刚性。在加工带凸肩的平面时，也可选用88主偏角的铣刀，较之90主偏角铣刀，其切削性能有一定改善。 6075主偏角适用于平面铣削的粗加工。由于径向切削力明显减小(特别是60时)，其抗振性有较大改善，切削平稳、轻快，在平面加工中应优先选用。75主偏角铣刀为通用型刀具，适用范围较广；60主偏角铣刀主要用于镗铣床、加工中心上的粗铣和半精铣加工。45主偏角此类铣刀的径向切削力大幅度减小，约等于轴向切削力，切削载荷分布在较长的切削刃上，具有很好的抗振性，适用于镗铣床主轴悬伸较长的加工场合。用该类刀具加工平面时，刀片破损率低，耐用度高；在加工铸铁件时，工件边缘不易产生崩刃。2) 前角铣刀的前角可分解为径向前角f和轴向前角p，径向前角f主要影响切削功率；轴向前角p则影响切屑的形成和轴向力的方向，当p为正值时切屑即飞离加工面。径向前角f和轴向前角p正负的判别。 前角 常用的前角组合形式如下： 双负前角双负前角的铣刀通常均采用方形(或长方形)无后角的刀片，刀具切削刃多(一般为8个)，且强度高、抗冲击性好，适用于铸钢、铸铁的粗加工。由于切屑收缩比大，需要较大的切削力，因此要求机床具有较大功率和较高刚性。由于轴向前角为负值，切屑不能自动流出，当切削韧性材料时易出现积屑瘤和刀具振动。凡能采用双负前角刀具加工时建议优先选用双负前角铣刀，以便充分利用和节省刀片。当采用双正前角铣刀产生崩刃(即冲击载荷大)时，在机床允许的条件下亦应优先选用双负前角铣刀。双正前角双正前角铣刀采用带有后角的刀片，这种铣刀楔角小，具有锋利的切削刃。由于切屑收缩比小，所耗切削功率较小，切屑成螺旋状排出，不易形成积屑瘤。这种铣刀最宜用于软材料和不锈钢、耐热钢等材料的切削加工。对于刚性差(如主轴悬伸较长的镗铣床)、功率小的机床和加工焊接结构件时，也应优先选用双正前角铣刀。正负前角(轴向正前角、径向负前角)这种铣刀综合了双正前角和双负前角铣刀的优点，轴向正前角有利于切屑的形成和排出；径向负前角可提高刀刃强度，改善抗冲击性能。此种铣刀切削平稳，排屑顺利，金属切除率高，适用于大余量铣削加工。瓦尔特公司的切向布齿重切削铣刀F2265就是采用轴向正前角、径向负前角结构的铣刀。(4) 铣刀的齿数(齿距) 选择铣刀齿数多，可提高生产效率，但受容屑空间、刀齿强度、机床功率及刚性等的限制，不同直径的铣刀的齿数均有相应规定。为满足不同用户的需要，同一直径的铣刀一般有粗齿、中齿、密齿三种类型。 粗齿铣刀适用于普通机床的大余量粗加工和软材料或切削宽度较大的铣削加工；当机床功率较小时，为使切削稳定，也常选用粗齿铣刀。 中齿铣刀系通用系列，使用范围广泛，具有较高的金属切除率和切削稳定性。 密齿铣刀主要用于铸铁、铝合金和有色金属的大进给速度切削加工。在专业化生产(如流水线加工)中，为充分利用设备功率和满足生产节奏要求，也常选用密齿铣刀(此时多为专用非标铣刀)。 为防止工艺系统出现共振，使切削平稳，还有一种不等分齿距铣刀。如WALTER公司的NOVEX系列铣刀均采用了不等分齿距技术。在铸钢、铸铁件的大余量粗加工中建议优先选用不等分齿距的铣刀。铣刀直径的选择铣刀直径的选用视产品及生产批量的不同差异较大，刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸。1)平面铣刀选择平面铣刀直径时主要需考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内，也可将机床主轴直径作为选取的依据。平面铣刀直径可按D=1.5d（d为主轴直径)选取。在批量生产时，也可按工件切削宽度的1.6倍选择刀具直径。 2)立铣刀立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度(60m/min)。 3)槽铣刀槽铣刀的直径和宽度应根据加工工件尺寸选择，并保证其切削功率在机床允许的功率范围之内。铣刀的最大切削深度不同系列的可转位面铣刀有不同的最大切削深度。最大切削深度越大的刀具所用刀片的尺寸越大，价格也越高，因此从节约费用、降低成本的角度考虑，选择刀具时一般应按加工的最大余量和刀具的最大切削深度选择合适的规格。当然，还需要考虑机床的额定功率和刚性应能满足刀具使用最大切削深度时的需要。 根据被加工零件的尺寸选用规格较小的升降台式数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，它最适宜中小零件的加工和复杂形面的轮廓铣削任务。规格较大的如龙门式铣床，工作台在500600mm以上，用来解决大尺寸复杂零件的加工需要。根据加工零件的精度要求选用我国已制定了数控铣床的精度标准，其中数控立式铣床升降台铣床已有专业标准。标准规定其直线运动坐标的定位精度为0.04/300mm，重复定位精度为 0.025mm，铣圆精0.035mm。实际上，机床出厂精度均有相当的储备量，比国家标准的允差值大约压缩20%左右。因此，从精度选择来看，一般的数控铣床即可满足大多数零件的加工需要。对于精度要求比较高的零件，则应考虑选用精密型的数控铣床。根据加工零件的加工特点来选择对于加工部位是框形平面或不等高的各级台阶，那么选用点位-直线系统的数控铣床即可。如果加工部位是曲面轮廓，应根据曲面的几何形状决定选择两坐标联动和三坐标联动的系统。也可根据零件加工要求，在一般的数控铣床的基础上，增加数控分度头或数控回转工作台，这时机床的系统为四坐标的数控系统，可以加工螺旋槽、叶片零件等。根据零件的批量或其他要求选择对于大批量的，用户可采用专用铣床。如果是中小批量而又是经常周期性重复投产的话，那么采用数控铣床是非常合适的，因为第一批量中准备好多工夹具、程序等可以存储起来重复使用。从长远考虑，自动化程度高的铣床代替普通铣床，减轻劳动者的劳动量提高生产率的趋势是不可避免的。数控铣床编程的必备基础知识由于数控铣床配置的数控系统不同，使用的指令在定义和功能上有一定的差异，但其基本功能和编程方法还是相同的。 1. 数控铣床的主要功能 1)点位控制功能数控铣床的点位控制主要用于工件的孔加工，如中心钻定位、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和镗孔等各种孔加工操作。 2) 连续控制功能通过数控铣床的直线插补、圆弧插补或复杂的曲线插补运动，铣削加工工件的平面和曲面。 3)刀具半径补偿功能如果直接按工件轮廓线编程，在加工工件内轮廓时，实际轮廓线将大了一个刀具半径值;在加工工件外轮廓时，实际轮廓线又小了一个刀具半径值。使用刀具半径补偿的方法，数控系统自动计算刀具中心轨迹，使刀具中心偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出符合图纸要求的轮廓。利用刀具半径补偿的功能，改变刀具半径补偿量，还可以补偿刀具磨损量和加工误差，实现对工件的粗加工和精加工。4)刀具长度补偿功能改变刀具长度的补偿量，可以补偿刀具换刀后的长度偏差值，还可以改变切削加工的平面位置，控制刀具的轴向定位精度。5)固定循环加工功能应用固定循环加工指令，可以简化加工程序，减少编程的工作量。 6)子程序功能如果加工工件形状相同或相似部分，把其编写成子程序，由主程序调用，这样简化程序结构。引用子程序的功能使加工程序模块化，按加工过程的工序分成若干个模块，分别编写成子程序，由主程序调用，完成对工件的加工。这种模块式的程序便于加工调试，优化加工工艺。7) 特殊功能在数控铣床上配置仿形软件和仿形装置，用传感器对实物扫描及采集数据，经过数据处理后自动生成NC程序，进而实现对工件的仿形加工，实现反向加工工程。总之，配置一定的软件和硬件之后，能够扩大数控铣床的使用功能。 2. 数控铣床加工范围 1)平面加工数控机床铣削平面可以分为对工件的水平面(XY)加工，对工件的正平面(XZ)加工和对工件的侧平面(YZ)加工。只要使用两轴半控制的数控铣床就能完成这样平面的铣削加工。 2)曲面加工如果铣削复杂的曲面则需要使用三轴甚至更多轴联动的数控铣床。3. 数控铣床的装备1)夹具数控铣床的通用夹具主要有平口钳、磁性吸盘和压板装置。对于加工中、大批量或形状复杂的工件则要设计组合夹具，如果使用气动和液压夹具，通过程序控制夹具，实现对工件的自动装缷，则能进一步提高工作效率和降低劳动强度。2)刀具常用的铣削刀具有立铣刀、端面铣刀、成形铣刀和孔加工刀具。第三章 零件的结构分析本零件是十字腔零件，它有外形为圆柱形的凸台、接着就是十字型凸台、这是上表面的零件元素。 零件的外形基本尺寸是长100mm*100mm的正方形，零件材料为灰铸铁。零件是有许多的圆弧和直线组成，加工中采用三轴联动的数控铣床。3.1 零件材料的选用 工程材料是指工程技术上大量使用的材料，它包括金属材料和非金属材料。金属材料又分为黑色金属材料和有色金属材料，黑色金属分为铸铁和钢。金属材料因具有良好的力学性能，物理性能，化学性能和工艺性能。所以成为机器零件最常用的材料。1） ，铸铁铸铁是含碳质量分数大于2.06%的铁碳含量，工业上常用铸铁的含碳质量分数一般为2.5%-4%,铸铁有良好的铸造性，抗震性，切屑加工性以及一定的力学性能，并且价格低廉，生产设备简单。所以在机器零件材料中占有很大的比例，广泛用来制作各种机架，底座，箱体，缸套等形状的零件。根据碳在铸铁中存在的形态不同，铸铁可分为下列几种。（1） 白口铸铁。白口铸铁中碳几乎全部以渗碳体（Te3C）形式存在，Te3C具有硬而脆的特性，使得白口铸铁变得硬，切屑加工你困难，工业上很少直接用它来制造机器零件，主要作为炼钢的原料，它的断口呈亮白色。故称为白口铸铁。（2） 灰铸铁。灰铸铁中的碳大部分或全部以片状石墨的形式存在，断口呈灰色。故称为灰铸铁。灰铸铁具有良好的铸造性，耐磨性，抗震性和切屑加工性。因此是目前生产中用得最多的一种铸铁。（3） 球墨铸铁。球墨铸铁中的碳以自由状态的球状石墨形式存在。它是在融化的铸铁中加入一定量的球化剂和孕育剂获得的。球墨铸铁是一种性能优良的铸铁，其强度，塑性和韧性等力学性能远远超过灰铸铁而接近于普通碳素钢，同时具有灰铸铁一系列的良好的性能。如良好的铸造性、耐磨性、切削加工性和低的缺口敏感性等。用于制造承受冲击载荷的零件。（4） 可锻铸铁。可锻铸铁的石墨呈团絮状。它是由白口铸铁经过长时间的高温石墨退火得到铸铁。“可锻”仅表示它具有一定塑性，其强度比灰铸铁高。但铸造性能比灰铸铁差，由于它的生产周期长，工艺性，成本高，已逐渐被球墨铸铁所取代。 2）碳素钢 通常把含碳质量分数在2.06%下的铁碳合金称为钢。实际应用的碳素钢含有少量的杂质。如碳、锰、硫、磷等。碳素钢可能制成板材和型材，也可以锻造成各种形状锻件。（1）碳素钢的分类。碳素钢一般可按含碳质量分数、质量和用途方式划分。按含碳质量分数划分，碳素钢可分为以下3种；低碳钢：Wc0.25%中碳钢：0.25%Wc0.6%高碳钢：Wc0.6%按钢的质量划分。主要根据钢中有害杂质（硫，磷）的含量，碳素钢可分为以下3种普通碳素钢：Ws0.055% Wp0.045%优质碳素钢：Ws0.045% Wp0.040%高级优质碳钢：Ws0.03% Wp0.035%按用途划分。碳素钢可以分为以下两种。碳素结构钢，主要用于制造各种工程机件和机器零件，一般属于低中碳钢。碳素工具钢结构主要用于制造各种刃具、量具、模具，一般属于高级碳钢。（2） 几种常用的碳素钢 普通碳素的结构钢，通常为型钢，棒钢等，可制作焊接、铆接、螺旋连接等一般工程构件。大多不需要进行热处理，可以直接在供应状态下使用。 优质低碳结构钢。只含有少量的有害杂质硫和磷，力学性能较好，可用于制造较重要的机械零件。 碳素工具钢。含碳量在0.7%以上，属于高碳钢，适宜制作各种量具，刃具和模具。 铸钢。一般情况下多用碳素钢，当有特殊用途和特殊要求时可采用合金铸钢，综上所述结合零件的性能，材料可使用铸铁。3.2 确定毛坯的类型根据本零件的形状可采用铸造方法制造。从毛坯的形状越接近产品的零件，即毛坯的精度越高，零件的机械加工强度越少，材料消耗也越少，机械加工的生产率可提高，成本可降低，但毛坯的制造费用提高了。因此，确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面结合考虑，以求得最佳效果。3.3 确定毛坯的尺寸毛坯尺寸长为100mm，宽为100mm，高度为20mm3.4 零件的结构分析 （1）分析零件图，已确定加工表面 该零件尺寸标注完整，正确。符合数控加工要求，加工部位清楚明确，结构对称的实心材料，只要求数控铣削加工上表面，外轮廓，型腔。其中最小的内圆半径为8mm，型腔高度为6mm，R0.2H，可选较大直径的铣刀进行加工，其工艺性好。该零件主要有外轮廓，圆弧，凸台组成。 （2）加工表面的尺寸精度和形状精度该零件外轮廓尺寸分别为880.016mm和880.016mm，由图可知，其尺寸精度都相同，但是凸版的尺寸精度略高一些。 （3）主要加工表面的相互位置精度B,C面的对称度值为0.03mm，D面的垂直度为0.02mm。 （4）加工表面粗糙度及其它方面的表面质量要求从零件分析可知，该零件加工表面粗糙度值为Ra3.2，要求一般，铸造时应时效处理。 （5）热处理的要求及其它要求 铸件应消除内应力。 未注明铸造圆角为R2R3。 铸件表面无粘砂，裂纹等缺陷。 去毛刺。第四章 数控加工工艺设计 4.1 数控加工工艺路线的设计 数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是有几道数控加工工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：1，工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1） 以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2） 以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件随人能在一次安装中加工出很多代加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3） 以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4） 以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校核，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。2，顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯的状况，以及定位与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1） 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2） 以相同的定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板的次数；3，数控加工工艺与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其它普加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及行为公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态灯，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。在零件的机械加工中，每一个加工内容都是借助于一定的机床、夹具和刀具来完成的。需要采用铣床，镗床或加工中心，需要用铣刀等刀具，需要相应的夹具或组合家具，每一个加工内容都应有相应的机床，刀具和夹具，它们与被加工的工件共同 构成了一个闭环系统，称为机械加工工艺系统。每一个加工工艺规程都是由若干基本单元即工序组成，而每一工序可分为安装、工位、工步、走刀。在机床上加工工件时，必须使工件在机床或夹具上处于某一正确的位置，这一过程称为定位。工件定位后一般还要夹紧，以便在承受切屑力时仍能保持其正确的位置。在零件图样和实际零件上，总要依据一些指定的点、线、面来确定另外一些点、线、面的位置。这些作为依据的点、线、面就是称为基准。根据基准的功能用的不同，它可分为设计基准和工艺基准两大类。首先加工零件的圆柱体，接着就是圆弧及十字。上表面的加工工艺路线顺序为：1），用大铣刀铣平铸件表面；2），铣出圆柱体；3），用铣刀铣出圆弧以及十字大概轮廓，4），用小铣刀将零件经行精加工。5），用锪刀加工圆柱倒角1*45这是采用直径为8mm的立铣刀走出的十字轨迹，光洁度为3.2.精度等级达到IT9级。4.2 刀具的选用在本次的零件加工中所需要用到的刀具有立铣刀。刀具的合理选用可以对零件的加工精度产生影响，为了让工件的精度达到要求，通过选择合理的刀具无疑是一种好方法。为保证加工质量，工件在粗加工时切除金属较多，切削力、装夹力大，切削热量多，加工后应力要重新分布，由此而引起的工件变形较大，需要通过半精加工和精加工来纠正。刀具的选择是数控加工工艺内容中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且影响零件的加工质量。所以在编程时，选择刀具他通常是要考虑机床的加工能力、工序内容、零件的材料等。为了减少加工时间，一把刀具的加工内容尽量在一次性的加工完，这不仅可以提高生产效率，还可以减轻劳动强度。 刀具卡毕业设计 数控加工刀具卡片产品名称图样代号零件名称十字凸版程序编号序号刀具号刀具名称刀具补偿值刀补号直径长度半径长度半径长度1T01立铣刀16mm60mm 4.3 切削用量的确定与切削用量有关的因素有：生产率、加工质量（主要是表面粗糙度）、刀具的耐用度、机床功率、切削引起的工艺系统的弹性变形和振动等。切削用量的确定原则是：在综合考虑有关的基础上，先尽量取大的背吃刀量，其次是取小的进给量，最后是取合适的切削速度。但由于许多工艺因素的变化较大，故在工艺文件上一半不规定切削用量，而由操作者根据实际情况自己确定。合理选择我切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也是应该考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，一般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。在机床允许的情况下，应以最少的进给次数切除待加工余量，最好是一次切除待加工余量，可以提高生产效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，可留少许余量待最后加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床，一般取0.20.5mm。铣削速度大，能提高生产效率。但提高生产效率的最有效措施是应该尽可能采用大的背吃刀量，因为在切削速度与刀具耐用的关系成反比，所以切削速度的选用主要取决于刀具的耐用度。切削用量的选择参阅有关手册。在这里相关的切削用量就根据平常加工零件的经验来确定切削用量。在粗加工时主轴转速取1000r/min，进给速度在F200F400之间。精加工时，主轴转速采用1500/min，进给速度在F100F200之间。4.4 铣削用量的四要素1）铣削速度铣削速度是指铣刀旋转时的切削速度，即 Vc=dn/1000式中：Vc铣削速度，m/min； d铣刀直径，mm； N铣刀转速，r/min2） 进给量进给量指工件相对铣刀移动的距离，分别用3种方法表示：f、fz、vf。（1） 每转进给量f，指铣刀每转动一周，工件与铣刀的相对位移量（mm/r）。（2） 每齿进给量fz，指铣刀每转过一个刀齿，工件与铣刀沿进给方向的相对位移量（mm/z）。（3） 进给速度vf，指单位时间内工作与铣刀沿进给方向的相对位移量（mm/min）。通常情况下，铣床加工时的进给量均指进给速度vf。 三者之间的关系为 Vf=fn=fz*zn式中：z铣刀齿数； n铣刀转数，r/min。3）铣削深度ap铣削深度是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。4） 铣削宽度ac铣削宽度是指垂直于铣刀轴线并垂直于进给方向变量的切削层尺寸。4.5 铣削方式及其合理选用 1)铣削方式的选用铣削方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动关系。（1） 周铣法（圆周铣削方式）。铣削工件有两种方式，即逆铣和顺铣。铣削时若铣刀旋转切入工件的切削速度方向与工件的进给方向相反，称为逆铣，反之则称为顺铣。 逆铣。切削厚度从零开始逐渐增大，当实际前角出现负值时，刀齿在加工表面上挤压、滑行，不能切除切削，即增大了后刀面的磨损，又使工件表面产生严重的冷硬层。当下一个刀齿切入时，又在冷硬面上挤压、滑行，更加剧了铣刀的磨损，同时工件加工后的表面粗糙度值也较大。 顺铣。刀齿的切削厚度从最大开始，避免了挤压、滑行现象；并且垂直分力始终压向工作台，从而使切削平稳，提高铣刀耐用度和加工表面质量；但纵向分力与进给运动方向相同，若铣床工作台丝杠与螺母之间有间隙，则会造成工作台窜动，使铣削进给量不均匀，严重时会打刀。因此，若铣床进给机构中没有丝杠和螺母消除间隙机构，则不能采用顺铣。（2）端铣削方式。端铣有对称端铣、不对称逆铣和不对称顺铣3种方式。 对称端铣。铣刀轴线始终位于工件的对称面内，它切入、切出时切削厚度相同，有较大的平均切削厚度。一般端铣多用此种铣削方式，尤其适用于铣削淬硬钢。 不对称逆铣。铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切入时切削厚度较小，切出时切削厚度最大。这种加工方法，切入冲击较小，切削力变化小，切削过程平稳，适用于铣削普通碳钢高强度低合碳金钢，并且加工表面粗糙度值小，刀具耐用度较高。 不对称顺铣。铣刀偏置于工件对称面的一侧，它切出时切削厚度小，这种铣削方法适用于加工不锈钢等中等强度和高塑性的材料。 2）铣削用量的选择 铣削用量的选择原则是在保证加工质量的前提下，充分发挥机床工作效率能和刀具切削性能。在工艺性能刚性所允许的条件下，首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac；其次选择较大的每齿进给量fz；最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vs。（1）铣削深度ap和铣削宽度ac的选择。 对于端铣刀，选择吃刀量的原则是：当加工余量不足8mm，且工艺系统刚度大，机床功率足够时，留出半精铣余量0.52mm以后，应尽可能一次去除多余余量；当余量超过8mm时，可分为两次或者多次走刀。铣削宽度和端铣刀直径应保持以下关系，即 d=(1.11.6)ac（mm）对于圆柱铣刀。铣削深度ap应小于铣刀长度，铣削宽度ac的选择原则与端铣刀铣削深度的选择原则相同。 （2）进给量的选择。每齿进给量fz是衡量铣削加工效率水平的重要标志。粗铣时fz主要受切削力的限制；半精铣和精铣时fz主要受表面粗糙度限制，如下图所示：工件材料工件硬度/HBS硬质合金高速钢面铣刀三面刃铣刀圆柱铣刀立铣刀面铣刀三面刃铣刀低碳钢1500.200.400.150.300.120.200.040.200.150.300.120.201502000.200.350.120.250.120.200.030.180.150.300.100.15 中 、高碳钢1201800.150.500.150.300.120.200.050.200.150.300.120.201802200.150.400.120.250.120.200.040.200.150.250.070.152203000.120.250.070.200.070.150.030.150.100.200.050.12 灰铸铁1501800.200.500.120.300.200.300.070.180.200.350.150.251802200.200.400.120.250.150.250.050.150.150.300.120.202203000.150.300.100.200.100.200.030.100.100.150.070.12 可铸造铁1101600.200.500.100.300.200.350.080.200.200.400.150.251602000.200.400.100.250.200.300.070.200.200.350.150.202002400.150.300.100.200.120.250.050.150.150.300.100.202402800.100.300.100.150.100.200.020.080.100.200.070.12 含碳量小于0.3%的合金钢1251700.150.500.120.300.