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建东职业技术学院毕业设计（论文） 前言机械制造业是国民经济的基础，是向其他各行各业提供工具，仪器和各种机械设备的技术装备部门。数控技术作为制造业实现自动化，柔性化，集成化生产的基础，是制造业提高产品品质和生产效率的重要手段。数控技术的应用水平更是体现国家综合国力的重要标志。目前很多的企业缺乏大批高素质的专门人才，特别是大批具有较高素质的数控技术应用型人才。人才市场上也出现数控技术应用型人才严重短缺，而培养高素质的数控人才是高等职业教育义不容辞的责任。 本次毕业设计所采用的零件为块类零件，该零件用于数控加工工艺分析与编程，难易度适中，符合大纲要求。本次设计的重要目标是，绘制零件工作图，毛坯图；拟定零件加工工艺路线；编制数控加工的工艺卡，工序卡，刀具卡；选择量具，夹具与必要的工装设备等；编制零件铣削数控加工程序；计算机虚拟加工或机床实际操作零件实物；编程数控加工工艺实际说明书。这样即可以复习以前所学的理论知识，又可以提高学生的实践能力，使数控专业的学生在校就得到成风的锻炼，有利于提高毕业生的就业竞争力。一、 拟订工艺路线1. 孔加工和内螺纹的加工本课题涉及的孔有两种，一种12mm和28mm通孔，另一种是M12mm的螺纹孔。由于本次零件的加工精度为IT810，表面粗糙度为Ra(um)为3.26.3，工件材料为灰铸铁，所以加工方法的要求都较低。对于12mm和28mm的通孔因为中心孔要作为第二道工序定位基准，12mm的通孔采用“钻铰”28mm的通孔采用“钻扩粗铣半精铣”的加工方法。为了提高孔的精度位置，在钻孔前需要安排打中心孔。对于M12mm的螺纹孔，可以采用“钻攻”的加工方法，一般采用11mm的钻头钻孔，然后再用M12mm的丝锥攻螺纹（参考书3，盘，表2.8）表面轮廓的加工工作表面轮廓分为平面和曲面两大类，工件表面的轮廓不同，选择的加工方法也不同。由于本次零件的加工精度为IT810，表面粗糙度Ra（um）为3.26.3，工件材料为灰铸铁，即加工方法选择要求较低，车间条件限制，所以采用“粗铣-半精铣”的加工方法。（参考书3，P34,表2-9）2. 加工顺序的安排在数控铣床或加工中心上加工零件，一般按工序集中的原则划分工序，但此课题的工件需由先面后孔的原则进行加工。由于以下的工步都必须以上表面作为基准进行加工，所以上表面的加工必须在第一步完成，这体现了基准先行的原则。在加工零件的轮廓时，首先加工凸台外轮廓，然后加工其它轮廓然后铣削3030mm的台阶，最后M12mm的螺纹，由此一步一步的加工，按照先近后远的原则。此课题中的工件属箱体类零件，平面轮廓尺寸较大，一般先加工平面，再加工孔及其它尺寸，这样安排加工顺序，一方面用加工的平面定位，稳定可靠，另一方面，在加工过的平面上加工孔，比较容易，并能提高孔的加工精度，特别是钻孔，孔的轴线不易偏斜。这就体现了先面后孔的原则。在加工的外轮廓和内轮廓时，用的刀都为10mm立铣刀，在铣宽30mm的键槽时，也是如此，所以一次性铣削达到要求，这就是刀具集中原则。二、 确定走刀路线 铣削加工走刀路线可以分为孔加工走刀路线和平面轮廓加工走刀路线。1. 孔加工走刀路线的确定 孔加工时，一般是首先将刀具在XY平面内快速定位运动到孔中心线的位置上，然后沿Z向运动进给加工。所以，孔加工进给路线的确定包括XY平面内和Z向进给路线。确定XY平面内的进给路线孔加工时，刀具在XY平面内的运动属于点位运动，确定进刀路线时，主要考虑以下问题：定位要迅速。也就是在刀具不与工件，夹具和机床碰撞的前提下空行程时间尽可能短.定位要准确。安排进给路线时，要避免机械进给系统反向间隙对孔位置精度的影响。例如：铣削如图2-2（a）所示零件上的4个孔，若按如图2-2（b）所示进给路线加工，由于4孔与1，2，3孔定位方向相反，Y向反向间隙会使定位误差增加，从而影响4孔与其它孔的位置精度。按如图2-2（c）所示进给路线加工，加工完了孔后往上多移动一段距离至P点，然后再折回来在4孔处进行定位加工，这样方向一致，就可避免反向间隙的引入，提高了4孔的定位精度。定位迅速和定位准确有时两者难以同时满足，在上述两例中，图2.1（b）是按最短路线进给，但不是同方向趋近目标位置，影响了刀具定位精度，图22（c）是从同一方向趋近目标位置，但不是最短路，增加了刀具的空行程。这样应抓住主要矛盾，若按最短路线进给能保证定位精度，则取最短路线，反之，应取能保证定位准确的路线.2. 平面及轮廓铣削加工走刀路线的确定数控铣削加工中进给路线的确定对零件的加工精度和表面质量有直接的影响。因此，确定好进给路线是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。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。1) 顺铣和逆铣的选择铣削有顺铣和逆铣两种方式。当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣，按照顺铣安排进给路线。当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣安排进给路线。如图25所示。2) 铣削外轮廓的进给路线铣削平面零件外轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。刀刃切入零件时，应避免沿零件外轮廓的法向切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕，而应沿切削起始点延伸或切线方向逐渐切离工件，如图26（a）所示。3) 铣削内轮廓的进给路线铣削封闭的内轮廓表面时，同铣削外轮廓一样，刀具同样不能沿轮廓曲线的法向切入和切出。此时刀具可以沿过渡圆弧切入和切出工件轮廓。如图2-7所示，图中R1为零件圆弧轮廓半径，R2为过渡圆弧半径。4) 铣削内槽的进给路线所谓内槽是指以封闭曲线为边界的平底凹槽。这种槽在该课题的零件中也有，这种槽用平底立铣刀加工，刀具圆角半径应符合内槽的图纸要求。图28所示为加工内槽的3种进给路线。图28（a）和 图28（b）所示分别为用行切和环切法加工内槽。而图28（c）所示的进给路线，即先用行切法切去中间部分余量，最后用环切法切一刀，这样即能使总的进给路线短，又能获得较好的表面粗糙度。5) Z向快速移动走刀路线铣削封闭槽（键槽）时，铣刀需要有一切入距离，先快速移动至距工件表面一切入距离的位置上，然后以工作进给速度进给至铣削速度。铣削轮廓时，铣刀需有一切出距离，可直接快速移动到距工件加工表面一切出距离的位置上。总之，确定进给路线的原则是在保证零件加工精度和表面粗糙度的条件下，尽量缩短进给路线，以提高生产效率。三、铣刀的类型及选择1、铣刀的类型的确定及理由本次涉及的刀具主要有立铣刀和端铣刀。端铣刀主要用于铣削上表面，课题中零件的上表面留有一定的余量，必须用端铣刀铣削达到图纸的要求。对于150130mm的上表面，按理论可以用80mm的端铣刀，但由于车间条件的限制，只能选用63mm的四刃端铣刀。由于该零件既有轮廓，又有槽需要铣削，所以需要用到二刃和四刃的立铣刀2、铣刀材质的选择本次加工的工件材料为灰铸铁，被加工表面精度最高为Ra3.2，表面质量要求较底，所以可选用硬质合金的铣刀3、选择切削用量ap:端铣时，ap为表面宽度，而圆周铣削时，ap为被加工表面的宽度。V：对于孔加工而言，切削速度为Vc，对于铣削而言，切削速度为Vo。N：对于孔加工而言，n=1000Vc/d；对于铣削而言，n=1000Vc/（为加工直径或刀具半径）：Vf=nf=nzfz(Vf为进给速度,f为进给量,z为齿数,fz为抗拉强度)b5/3(硬度-40)(参考书4,P16)( b为抗拉强度)b=150(查表7-1,参考书4,P140)硬度130工序1:工步1 .ap=1.5mm Vo在110115m/min之间,取Vo=110m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135n=1000Vo/d=1000110/3.1463556r/min,取550r/min合理.(参考书2,P122)fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.38mm/z合理.(查表11-94,参考书1,P1134)f=Zfz=40.38=1.52mm/r工步2 ap=0.5mmVo在110115m/min之间,取Vo=110m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135)n=1000Vo/d=1000115/3.1463581r/min，取580r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.38mm/z合理.(查表11-94,参考书1,P1134)。f=Zfz=40.18=0.72mm/r工步3 ap=1.25mmVc在4346m/min之间，取Vc=45m/min合理。（查表11-266，参考书1264）N=1000Vc/d=100045/6.37143r/min，由于机床转数限制，取n=1000r/min合理。（d，查表10-179，参考书，P911）（参考书3，P98）F=.08mm/r（查表11-266，参考书，P1264）工步4ap=7mmVc在4346m/min之间，取Vc=45m/min合理。（查表11-266，参考书1264）N=1000Vc/d=100045/143214r/min，同理，取n=800r/min合理。F=0.4mm（查表11-266，参考书1，P1264）工步5 ap=7mmVc在4346m/min之间，取Vc=45m/min合理。（查表11-266，参考书1264）N=1000Vc/d=100046/281643r/min，同理，取n=900r/min合理。 F0.48mm/r（查表11-266，参考书1，P1264）工步6ap=0.5mmVo在110115m/min之间,取Vo=110m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135)n=1000Vo/d=1000110/314103503 r/min，同理取n=800 r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.38mm/z合理.(查表11-92,参考书1,P1134)f=Zfz=20.38=0.76mm/r工步7ap=0.5mmVo在110115m/min之间,取Vo=115m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135n=1000Vo/d=1000115/3.14103662 r/min，同理取n=900 r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.18mm/z合理.(查表11-92,参考书1,P1134) f=Zfz=20.18=0.36mm/r工序2：工步1ap=20mmVo在110115m/min之间,取Vo=110m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135)n=1000Vo/d=1000110/314162189 r/min，同理取n=500 r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.38mm/z合理.(查表11-92,参考书1,P1134)f=Zfz=40.38=1.52mm/r工步2 ap=7mm（116轮廓），ap=14mm（132轮廓），ap=12mm（键槽）Vo在110115m/min之间,取Vo=110m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135) n=1000Vo/d=1000110/314103503 r/min，同理取n=800 r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.38mm/z合理.(查表11-92,参考书1,P1134)f=Zfz=20.38=0.76mm/ r工步3 ap=11mmVo在110115m/min之间,取Vo=110m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135)n=1000Vo/d=1000110/314103503 r/min，同理取n=800 r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.38mm/z合理.(查表11-92,参考书1,P1134)f=Zfz=20.38=0.76mm/ r工步4 ap=1mm（16轮廓），ap=1mm（132轮廓）Vo在110115m/min之间,取Vo=115m/min合理.(查表11-94,参考书1,P1135n=1000Vo/d=1000115/3.14103662 r/min，同理取n=900 r/min合理。fz=0.180.28或0.250.38mm/z,取fz=0.18mm/z合理.(查表11-92,参考书1,P1134)f=Zfz=20.18=0.36mm/r工步5 ap=35mmVc在4346m/min之间，取Vc=45m/min合理。（查表11-266，参考书1264）N=1000Vc/d=100045/6.37143r/min，由于机床转数限制，取n=1000r/min合理。（d，查表10-179，参考书，P911）（参考书3，P98）F=0.8mm/r（查表11-266，参考书，P1264）N=1000Vc/d=100045/76428r/min，同理取n=800 r/min合理。=0.25mm/r（查表11-266，参考书，P1264）工步6 ap=05mm其它略四、确定装夹方法1.选择定位基准在数控机床铣削中，应尽量让零件在一次装夹下完成大部分甚至全部表面的加工对于套零件则以内孔作为定位基准。本次加工零件因为定位要多次，第一次加工中心孔时，通过夹具定位，第二次通过中心孔定位加工所有的轮廓，台阶及槽。2.选择铣削夹具本次零件加工时，第一道工序，用通用夹具平口钳夹紧，加工通孔，第二道工序用定位销通过通孔定位，再采用制作好的专用夹具夹紧。还需考虑以下几个方面：夹紧机构其它元件不得影响进给，加工部位要敞开；必须保证最少的夹紧变形；装卸方便，辅助时间尽量短；夹具机构应力求简单。3常用装夹方法用压板，螺栓直接把工件装夹在铣床的工作台面上；用平口钳装夹；用分度头装夹。该零件需用夹具：平口钳，专用夹具。数控加工中的数值计算与处理12345678X45-45-75-75-45457575Y75-75-4545757545-45abcdefghiX0-45-65-65-4545656545Y-75-65-4545656545-45-65ABCDEFGHX20404020-20-40-40-20Y4020-20-40-40-202040X-4244424441713417134244-4244-41713-41713Y41713417134244-4244-41713-41713-42444244(0,30),(-30,0),(0,-30),(30,0)五、编程建立编程坐标系,选取编程原点.所加工件为对称图形,所以取工件中心编程原点比较合理.确定编程方式绝对值编程方式程序加工凸台O0001G90G80G21G17;G91G28Z0.0;G90G54;M03S600;G00X-50.0Y-70.O;Z50.0;G01G41X-50.0Y-20.0D01;G01Z-5.0F100;G03X-50.0Y20.0R20.0;G02X-40.0Y30.0R10.0;G01X-2.68Y30.0;G02X2.32Y28.66R10.0;G01X27.96Y13.85;G02X27.96Y-13.85R16.0;G01X2.32Y-28.66;G02X-2.68Y-30.0R10.0;G01X-40.0Y-30.0;G02X-50.0Y-20.0R10.0;G01Y0.0;G40G01X-60.0;Z5.0;G91G28Z0.0;M05;M30加工其它轮廓O0002G90G80G17G21;G91G28Z0.0;G90G54;M03S600;G00X-58.1Y-75.0;Z50.0;G01G41X-58.1Y-60.0D01;G01Z-8.0F100;G02X-58.1Y30.0R146.0;G01Z5.0;G01Y70.0;G01X48.0Y70.0;G01Y60.0;Z-10.0;G01X48.0Y41.0;G03X56.0Y33.0R8.0;G01X75.0Y33.0;G01X75.0Y48.0;G01X68.0Y48.0;G02X60.0Y56.0R8.0;G01X60.0Y70.0;Z5.0;G01X80.0Y-25.0;G01Z-10.0;G01X75.0Y-25.0;G03X40.0Y-60.0R35.0;G01Y-70.0;G01G40X40.0Y-80.0;Z5.0;G91G28Z0.0;M05;M30;孔加工O0003G90G80G17G21;G91G28Z0.0;G90G54;MO3S200;G00X-20.0Y45.0;G01Z20.0;G98G83X-20.0Y45.0Z-25.0R5.0Q5.0F150;X-20.0Y-45.0;G00Z100.0;G91G28Z0.0;M05;M30;O0004;G90G80G17G21;G91G28Z0.0;G90G54;M03S200;G00X-50.0Y0.0;G01Z20.0;G98G83X-50.0Y0.0Z-25.0R5.0Q5.0F150;G00Z100.0;G91G28Z0.0;M05;M30;O0005G90G80G17G21;G91G28Z0.0;G90G54;M03S200;G00X0.0Y0.0;G01Z20.0;G98G83X0.0Y0.0Z-20.0R5.0Q5.0F150;G91G28Z0.0;M05;M30;工时的计算完成一个零件加工的一个工序的时间定额称为单件时间定额,它主要由基本时间Tj，辅助时间Tf，布置工作时间Tfw，休息与生理需要时间Tx，准备与终结时间T