数控加工课程设计.doc

数控加工课程设计说明书设计题目 凸轮数控加工设计姓 名： 班 级： 学 号： 成 绩： 指导教师： 设计日期 年 月 日至 年 月 日目 录封面1目录2绪论3课程设计任务书41.零件分析51.1 生产状态51.2 零件结构分析52.零件总体工艺分析62.1 选择毛坯62.2 工艺分析72.3 加工路线73.加工工艺过程卡84.确定数控加工类容95.数控加工工序分析 105.1 零件加工类容分析 105.2 工艺设计 105.3 选择加工中心 105.4 确定装夹方案 115.5 刀具的选择 125.6 加工步骤 125.7 数学处理 165.8 程序编程及说明 186.程序输入及机床操作 206.1 程序输入 206.2 机床操作安全知识 206.3 对刀操作 206.4 程序校验 216.5 首件试切 21设计总结 22参考文献 23绪 论数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量、发挥数控机床有效能的前提条件。本设计正是从数控加工的实用角度出发，在结合数控加工切削基础、数控机床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识上，分析了具体零件在加工中心上的加工工艺。 本次数控加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。在本次工艺中，粗加工时，要以提高生产效率，但同时应考虑到经济性和加工成本，对于半精加工和精加工，应首先保证加工质量，同时兼顾切削效率，经济和加工成本，要选择合适的参数在最短时间内加工出精度较高的工件和设计出适当的工艺卡。课程设计任务书设计要求：1.绘制凸轮标准零件图一份。 2绘制凸轮零件毛坯图一份。 3.零件加工过程卡一份。 4.数控加工工序卡一份。 5数控加工课程设计说明书一份（8000字左右）。 6.将说明书和相关图样装订成册（按A4尺寸装订）。1.零件分析1.1生产状态绘制凸轮零件图，如图1-1所示，零件材料为45钢，小批量生产，零件轮廓表面需热处理。1.2零件结构分析凸轮4个13的孔没有位置公差，但尺寸精度要求较高，尺寸精度为IT7，表面粗糙度为Ra3.2m，中间30的孔也是7级精度，表面粗糙度Ra3.2m。凸轮零件轮廓形状比较复杂，表面粗糙度Ra0.8m，。在工作中零件30H7孔与轮廓各段圆弧有位置要求。图1-1 零件图 2零件总体工艺分析2.1 选择毛坯毛坯分为铸件、锻件、型材、焊接件和冷冲压件。铸件适用于形状较复杂的零件，毛坯；锻件适用于强度要求高、形状比较简单的毛坯；型材有热轧和冷扎两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯。冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯；焊接件是根据需要将型材或钢材等焊接而成的毛坯件；冷冲压件可以加工接近成品的工件。该零件的材料为45钢，是优质碳素结构钢，具良好的韧性、塑性和切削性能。因工件形状接近圆形，故选用圆形板料作为毛坯，能有效较少材料消耗，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。由图纸可知，零件的毛坯外形尺寸为14020mm。毛坯如图1-2所示。 图1-2 毛坯图2.2工艺分析1）该零件属于板类零件，为了方便轮廓及30H7的孔在数控机床上一次装夹加完成加工，在普通机床上加工时把上下表面都一起加工完成。2）零件上下孔口均有倒角，上下倒角都在数控机床上加工时需要换装夹，装夹后还需重新对刀，不能体现数控机床的高效，所以把底面的倒角划分到后面的钳工工序加工。3）上表面0.5的凸台先选用立铣刀去除大部分余量，最后用成型铣刀跟着轮廓精加工。4）零件轮廓表面精度要求较高，零件应分粗精加工。5）30H7的孔精度较高，所以采用钻、扩、铰的方案加工。2.3 加工路线1）零件加工方案下料铣钻、铰铣扩镗钳热处理检验入库223.加工工艺过程卡 表1-1机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡零件图图号件数毛坯类型毛坯尺寸凸轮001100板料14020工序号工序名称工序类容机床工装1下料下14020的板料锯床V型块2铣铣上下表面普铣V型块、机用虎钳3钻钻13的孔至12.8及30H7孔的下刀孔普铣V型块、机用虎钳4铰铰13的孔至图纸尺寸普铣V型块、机用虎钳5铣铣92高0.5的凸台、凸轮轮廓及30H7的孔至图纸尺寸立加定位销、垫圈螺母6钳倒底面孔口C2的倒角，去飞边毛刺钻床麻花钻（顶角90）7热处理表面淬火8检验按图纸要求检验各尺寸卡尺、R规9入库清洗并涂油入库4.确定数控加工类容1）工序3和工序4为4 13H7孔的加工，虽然13H7孔的精度要求较高，表面粗糙度Ra3.2m，但是如果把4个孔同轮廓一起加工的话则需要换装夹，这样一来增加了对刀次数，反而给加工带来不便，所以工序3和工序4适宜放在普通铣床或钻床上加工。为了方便下一道工序的加工，在工序3顺便把30H7的下刀孔也加工出来。2）工序5为92凸台、30H7孔和轮廓的加工，这部分内容因为加工精度较高，且轮廓形状复杂，为了保证加工精度及轮廓的形状，该部分内容应在加工中心上加工。3）工序6因加工内容单一，且精度要求可由普通机床保证，所以不在数控机床上加工。因此，选择工序5为数控加工程序设计的工序5数控加工工序分析5.1 零件加工内容分析1）92凸台表面粗糙度为Ra6.3m，在普通机床也能达到要求且在本道工序装夹是要用到该平面，所以凸轮上表面在铣基准时也一起加工完成。25.2 工艺设计5.2.1 选择加工方法30H7的孔在上道工序时已经加工出了下刀孔，为了能达到7级精度，在数控加工工序时采用扩镗的加工方案加工该孔。凸轮轮廓表面粗糙度为Ra0.8m，采用粗精铣的方法达到该要求。因为凸轮有一个R21的内凹圆弧，所以选择刀具时刀具半径不能大于该尺寸。92凸台侧面是斜的，只能选择成型刀具对其进行加工，采用立铣刀去除大部分余量后再用成型刀具加工。 5.2.2 确定加工顺序按照先粗后精、先面后孔的原则，减少换刀次数，以所用刀具不同确定加工工步顺序。工步顺序如下：粗铣凸台和凸轮轮廓 精铣凸台和凸轮轮廓 扩30H7孔 镗30H7孔和倒角。5.3 选择加工中心该零件所有加工内容在一次装夹中便可完成，所以该零件应该选择数控铣床或加工中心。该零件按小批量生产，加工内容含有铣、扩、镗等工步，所需刀具在20 把以内，工件总体尺寸属于常规加工装夹范围，故数控机床选用国产的XH714型立式加工中心。XH714型立式加工中心基本参数1） X轴行程为600mm。2） Y轴行程为400m。3） Z轴行程为400mm。4） 工作台尺寸为800mm400mm。5） 主轴端面至工作台面距离为125525mm。6） 定位精度和重复定位精度分别为0.02mm和0.01mm。7） 刀库容量为18 把。5.4 确定装夹方案5.4.1 装夹分析 1）零件的主要加工内容为92凸台、凸轮轮廓和30H7的孔，加工时所有内容都要再一次装夹中完成，为了满足加工要求故选用凸轮下表面做为Z向定位基准面。2）因为零件上表面和轮廓均要加工，采用常规的压板和机用虎钳都不能满足加工要求，所以需要设计夹具才能满足加工要求。5.4.2 夹具确定根据零件结构分析，采用一面两销方式定位，然后用垫圈和螺母压紧，夹具底部还应给镗孔预留安全操作空间。具体加紧方案及夹具装置如图 所示。图1-夹具体 2-垫圈 3-螺母 4-圆柱销 5-菱形销 6-工件5.5 刀具的选择5.5.1 刀具类型该零件加工所用刀具及其结构类型如图 所示。刀具材料因为零件材料为45钢，其塑性和韧性都比较好，具有良好的工艺性能。虽然采用高速钢也能对其进行切削，但考虑到加工中心高效的特点，故采用硬质合金刀进行切削加工，以提高效率。5.5.3刀具规格本工序的刀具具体名称、刀具编号、刀柄规格等内容见表1-2表1-2 数控加工刀具卡产品名称代号零件名称凸轮零件图号001程序编号工步号刀具号刀具名称刀柄型号刀具补偿直径/mm长度/mm/mm1T01立铣刀30100102T02立铣刀20100103T03立铣刀4060205.6加工步骤5.6.1 数控加工工步设计1）数控加工步骤见表1-3,。2） 工序中各个工步走刀路线见数控加工走刀路线卡。各加工点轮廓标示见基点坐标位置示意。编程时按等量分配的背吃刀量考虑走刀路线或循环加工工步。5.6.2 数控加工各工步切削参数的确定数控加工各工步参数见表1-3表1-3 数控加工工序工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/mm进给速度/（mm/min）背吃刀量/mm1粗铣92凸台，留0.4余量T012粗铣凸轮轮廓，留0.4余量T013扩30孔至29.6T024精铣92凸台至图纸尺寸T035精铣凸轮轮廓至图纸尺寸T046精铣30孔至图纸尺寸T045.7 数学处理 5.7.1 编程坐标系及原点的确定从零件图的结构分析，轮廓各圆弧都是以30H7 孔的圆心定位，所以确定编程坐标系原点为30H7孔的中心。以92凸台端面为X、Y平面，垂直于端面的轴为Z轴，如图 所示。5.7.2 基点坐标 该零轮廓较复杂，采用常规计算费事费力，采用作图法查询比较简单、方便。1）将加工轮廓及切削区域简图绘出。凸轮各基点坐标如图 所示。 图 图2）将加工轮廓标示出，并按等量分配的背吃刀量考虑走刀路线或循环加工步骤。凸轮各基点坐标值见表1-4表1-4点坐标点1(-63.201,10.083)点2(-55.661,24.957)点3(14.786,59.181)点4(44.743,21.000)点5(63.728,0.097)点6(64.000,-0.203)表1-5凸轮零件数控加工程序单及编程说明O0001N01 G54 G00 Z100;建立坐标系N02 X100 Y100;快速走到换刀点N03 M06 T01 选择1号刀N04 M03 S800 M08;主轴正转，转速800，打开冷却液N05 G43 Z 5 H01;N06 G01 Z-0.5 F100;N07 G00 G41 X80 Y0 D01;N08 G01 X61.500 Y0 F100; N09 G02 X61.500 Y0.000 I 61.500;N10 Z 5;N11 G00 X-79.855 Y-14.205;N12 G01 Z-16 F100;N13 G03 X-55.661,Y24.957 R175;N14 G02 X14.786,Y59.181 R61; N15 G02 X44.743,Y21.000 R46; N16 G03 X63.728,Y0.097 R21;N17 G02 X64.000,Y-0.203 R0.3;N18 G02 X-63.201,Y10.083 R64;N19 G01 Z5;N20 G01 G49 Z100;N21 G00 G40 X100 Y100;N22 M05;N23 M06 T02;N24 M03 S800;N25 G00 X0 Y0N26 Z5;N27 G01 Z-16;N28 G01 G41 X-30 Y0 D02;N29 G02 X-30 Y0 I30;N30 X0;N31 G49 Z100;N32 G00 G40 X100 Y100;N33 M05;N34 M06 T03;N35 M03 S1000;N36 G00 X-80 Y0N37 Z5;N38 G01 G43 Z-0.5 F100 H02;N39 G41 X-46.5,Y0 D03;N40 G02 X-46.5,Y0 I-46.5 J0;N41 G01 Z5;N42 G00 G49 Z100;N43 G00 G40 X100 Y100;N44 M05;N45 M06 T04 ;N46 M03 S1000;N47 G00 X-79.855 Y-14.205;N48 G43 G01 Z5 F100 H03N49 G01 Z-16;N50 G41 G03 X-63.201,Y10.083 R175 D04;N51 G03 X-55.661,Y24.957 R175;N52 G02 X14.786,Y59.181 R61; N53 G02 X44.743,Y21.000 R46; N54 G03 X63.728,Y0.097 R21;N55 G02 X64.000,Y-0.203 R0.3;N56 G02 X-63.201,Y10.083 R64;N57 G01 Z5;N58 G00 X0 Y0;N59 G01 Z-16 F100;N60 X-30 Y0;N61 G02 X-30 Y0 I30 J0;N62 G01 Z5;N63 G00 G49 Z100;N64 G00 G40 X100 Y100;N65 M03;程序结束6.程序输入及机床操作6.1 程序输入将所编制零件的加工程序输入机床。6.2 机床操作安全知识6.2.1 一般注意事项1)机床运转时，操作人员应穿戴好工作服、工作帽、安全鞋。2)清扫机床周围和控制部分，保持环境整洁。3)经常检查紧固螺钉，不得有松动。6.2.2 机床启动时的注意事项1)熟悉机床的紧急停车方法及机床的操作顺序。2)刀具、工件安装好后，应再做一次检查。3)检查润滑油箱、齿轮箱内油量情况。4)确认运转程序和刀具加工顺序是否一致。6.2.3 调整程序时的注意事项1)不得承担超出机床加工能力的作业。2)在机床停车时进行刀具调整，确认刀具在换刀过程中不和其他部分碰撞。3)程序调整好后，要进行程序校验检查，确认无误后方可开始加工。6.2.4 机床运行中注意事项1)机床启动后，在机床自动连续运转前,必需监视其运转状态。2)运转时，不得调整刀具和测量工件。6.2.5操作完毕时注意事项1)关闭电源。2)清扫机床并涂防锈油。6.3 对刀操作6.3.1 对刀点对刀点是工件在机床上定位（或找正）装夹后，用于确定工件坐标系位置的基准点。一般来说，加工中心的对刀点应选择在编程坐标系原点或至