配合件的数控加工工艺路线.doc

XXXXX学院毕 业 论 文论文题目： 配合件的数控加工 题 目 配合件的数控加工 班 级 XXXXXXX 专 业 数控技术 学生姓名 xxxxxxxxxx 指导教师 日 期 2 年 1 月 22 日目录摘要1第1章 零件结构工艺分析11.1 零件图分析11.2 确定装夹方案4第2章 制定具体加工工艺路线42.1 确定加工顺序42.2 刀具选择52.3 切削用量选择62.4 拟定数控切削加工工序卡7第3章 数控编程93.1 确定编程原点93.2 按工序编制各部分加工程序9结束语16参考文献1719 / 21配合件的数控加工摘要数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术（1T）与制造技术（MT）结合发展的结果。现代的CAD/CAM，FMS，CIMS，敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。数控机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石是保证高新技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。在全球倡导绿色制造的大环境下，机床数控化改造成为了热点。它包括普通机床的数控化改造和数控机床的升级。本次设计内容介绍了数控加工的特点。通过对零件图、重要尺寸与精度的分析，详细的制定了数控加工工艺路线，并根据工艺工序卡进行数控编程与试切削。关键词：数控加工 工艺分析 编程第1章 零件结构工艺分析1.1 零件图分析在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控加工应考虑以下几方面：1、构成零件轮廓的几何条件在数控加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：（1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；（2）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；（3）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。（4）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。2、尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用数控加工工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控机床铣削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。3、形状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控机床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。4、表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控机床、刀具及确定切削用量的依据。5、定位基准的选择定位基准包括粗基准和精基准。1、粗基准的选择原则：粗基准影响：位置精度、各加工表面的余量大小。重点考虑：如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。（1）合理分配加工余量的原则a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：如外圆加工以轴线为基准；b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；（2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。2、精基准的选择原则：（1）基准重合的原则：定为基准与设计基准重合（2）基准统一原则:尽量选用一组精基准定位，以此加工工件的大多数表面的工艺原则!（3）互为基准原则当某些表面位置精度要求很高时，采用互为基准反复加工的一种原则（4）自为基准原则当加工面的表面质量要求很高时，为保证加工面有很小的且均匀的余量，常用加工面本身作为基准进行加工的一种工艺原则!（5）便于装夹的原则本次设计中的零件图如图1-1，主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，中间40孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案，。两端13mm和20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻13mm扩孔20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。零件装配图1-11.2 确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、4H7和一个13mm孔定位，如图1-2所示，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施 。 图1-2 第2章 制定具体加工工艺路线2.1 确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）粗、精加工上表面60mm外圆及其台阶面外轮廓铣削精加工底面并保证尺寸40mm.2.2 刀具选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：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，以提高刀具加工的刚性。（1）选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。（2）在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。（3）在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和按刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）2种，共包括16种不同用途的刀柄。（4）在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。表2-1本设计中刀具的选择：序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径 /mm备注1T01125mm硬质合金端面铣刀1铣削上下表面0.52T0263硬质合金立铣刀1铣削60外圆极其台阶面3T0338钻头1钻40底孔4T0440镗铣刀1镗40内孔表面0.225*255T0513钻头1钻2*22螺孔0.27T0725硬质合金立铣刀1铣削外轮廓0.22.3 切削用量选择切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，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。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。 N=1000v/3.14D确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。 Vf=Fn=Fn* Zn背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm.表2-2孔系加工刀具与切削用量参数刀具编号加工内容刀具参数主轴转速S/（r/min）进给量f/(mm/min)背吃刀量Ap /mm0138钻孔38钻头20040190240H7粗镗镗铣刀600400.840H7精镗镗铣刀500300.2032mm*13钻孔13钻头500306.52.4 拟定数控切削加工工序卡把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作表2-3 数控加工工序卡单位名称产品名称代号零件名称零件图号配合件的数控加工端盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间平口虎钳和一面两销XK714D数控中心工步号工步内容刀具号/mm刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/mm背吃刀量/mm备注01粗铣定位基准面（底面）T0112518040402粗铣上表面T0112518040403精铣上表面T01125180250.504粗铣60外极其台阶面T026336040505精铣60外极其台阶面T0263360250.506钻40H7底孔T0338200401907粗镗40H7内孔表面T0425*25600400.808精镗40H7内孔表面T0425*25500300.209粗铣外轮廓T0725900401110精铣外轮廓T07259002522第3章 数控编程数控加工工序卡已经制定完毕，下面我们将按照工序卡的步骤，进行数控编程，完成零件的加工。3.1 确定编程原点铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：(1) 编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。(2) 编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。(3) 对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。(4) Z轴方向的零点一般设在工件表面。本设计选择40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。 3.2 按工序编制各部分加工程序（1）选一个200X150X50的毛坯 （2）粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，如图3：在MDI方式下，用125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，可以用LCYC75指令铣基准面，主要确定几个R参数：R101=5 R102=3 R103=0 R104=2 R116=0 R117=0 R118=200 R119=150 R120=0 R121=4 R122=100 R123=100 R124=1 R125=1 R126=2 R127=1(3)粗铣上表面，将初铣的底面反过来，（注意上表面应露出超过25mm）进行粗铣上表面，进给速度为100mm/min其余与步骤1相同。(4)精铣上表面，进给速度为25mm/min，其余同步骤1(5)粗铣60外圆及其台阶面，在手动方式下，用63平面端铣刀，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个62的圆（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉，再进4 mm，直到把铣到20 mm处为止，形成如图3的形状；（6）精铣60的外圆及其台阶，将粗铣时留下的余量铣到，进给率应适当降低一些（7）钻4循环40H7的底孔，在MDI方式下，用38的钻头，主轴转速为200 r/min可以用深孔钻削LCYC 83， 其中主要R 参数：R101=5 R102=3 R103=0 R104=40 R105=1 R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1 R127=1（8）粗镗40H7内孔表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25X25 mm，主轴转速为600 r/min使用LCYC85循环，其主要参数：R101=5 R102=3 R103= 0 R104=40 R105=1 R107=60 R108=100（9）精镗40H7内孔表面，主轴转速为600 r/min（10）钻2 mmX13mm螺孔，在MDI方式下，用40H7的钻头，主轴转速为600 r/min。（11）粗铣外轮廓，装夹方式如图4，在手动方式下，用25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ， 主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个深4 mm的外轮廓（注意刀具补偿）每刀进4 mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉（12）精铣刀外轮廓，在手动的方式下进行用25mm 平面立铣刀，主轴转速为900 r/min ，在Z轴方向不分层，一次铣到位。 具体编程如下铣底面，用125应质合金端面铣刀 LI001 N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YO N40 Z5 R101=5 R102=3 R103=0 R104=5 R116=0 R117=0 R118=170 R119=110R121=4 R122=100 R123=50 R124=1R125=1 R126=2 R127=1N50 LCYC75N60 G00 Z40 N70 M30用125应质合金端面铣刀 LI002N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YO N40 Z5 R101=5 R102=3 R103=0 R104=5 R116=0 R117=0 R118=170 R119=110R121=4 R122=100 R123=50 R124=1R125=1 R126=2 R127=1N50 LCYC75N51 M30换刀，用63应质合金立铣刀，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N55 G00 Z20 T2D2N60 G00 X30 Y30 G41N70 G01 Z-9N80 G02 X30 Y30 CR=30N90 G01 Z-13N100 G02 X30 Y30 CR=30N105 G01 Z-17N110 G02 X30 Y30 CR=30N120 G01 Z-18.5N130 G02 X30 Y30 N140 G01 Z-19 N150 G02 X30 Y30 CR=30N160 G00 Z5N165 M30换刀，换38的钻头，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N170 G00 X0 Y0 G40 T3D1 R101=5 R102=3 R103=0 R104=40 R105=1 R107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1 R127=1N180 LCYC83N185 M30换刀，换40H7镗孔刀，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO XO YON190 G00 Z10 T4D1R101=5 R102=3 R103= 0 R104=40 R105=1 R107=60 R108=100N200 LCYC85N205 M30换刀，换13的钻头.对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N210 G00 X80 Y0 R101=5 R102=3 R103=0 R104=22 R105=1107=50 R108=80 R109=2 R110=3 R111=1 R127=1N220 LCYC83 N230 G00 X-80 Y0N240 LCYC83 N250 G00 Z20N260 G00 X91 Y0 G42N270 G01 Z-23 N280 G02 X91 Y0 CR=11N290 G01 Z-27 N300 G02 X91 Y0 CR=11N310 G01 Z-31 N320 G02 X91 Y0 CR=11N330 G00 Z5N340 X-91 Y0N350 G01 Z-23 N360 G02 X91 Y0 CR=11N370 G01 Z-27 N380 G02 X91 Y0 CR=11N390 G01 Z-31 N400 G02 X91 Y0 CR=11N410 G00 Z5M30换刀，换25硬质合金立铣刀，换图5装夹方式，对刀N10 G94 G90 G54 G17 G71N20 S1000 M03 N30 GOO X0 Y0N420 G00 X69.24 Y-17.11 G42N430 G01 Z-10N440 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N450 G01 X13.87 Y46.6N460 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N470 G01 X-69.24 Y17.11N480 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N490 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N500 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N510 G01 X69.24 Y-17.11N520 G01 Z-15N530 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N540 G01 X13.87 Y46.6N550 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N560 G01 X-69.24 Y17.11N570 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N580 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N590 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N600 G01 X69.24 Y-17.11N610 G01 Z-20N620 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N630 G01 X13.87 Y46.6N640 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N650 G01 X-69.24 Y17.11N660 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N670 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N680 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N690 G01 X69.24 Y-17.11N700 G01 Z-25N710 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N720 G01 X13.87 Y46.6N730 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N740 G01 X-69.24 Y17.11N750 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N760 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N770 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N780 G01 X69.24 Y-17.11N790 G01 Z-28N800 G03 X69.24 Y17.11 CR=20N810 G01 X13.87 Y46.6N820 G03 X-13.87 Y46.6 CR=30N830 G01 X-69.24 Y17.11N840 G03 X-69.24 Y-17.11 CR=20N850 G01 X-13.87 Y-46.6 CR=30N860 G03 X13.87 Y-46.6 CR=30N870 G01 X69.24 Y-17.11N880 G00 Z20 M30结束语通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择