CK6150数控车床刀架电机支座加工工艺设计.doc

湖南三一工业职业技术学院毕 业 设 计题 目 刀具支架零件数控加工工艺设计 专 业 数控技术 年 级 15级数控1501070132班 学生姓名 张伟杰 学号 1501070132 指导教师 教师姓名 日 期 2018年5月 诚信声明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行工作所取得的成果，所有数据、图片资料均真实可靠。除方案中已经注明引用的内容外，本设计不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本毕业设计的做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名： 日期：2017年10月目录- 第一章 概述11.1 问题的提出及意义11.1.1 问题的提出11.1.2本设计的意义11.2 毕业设计的目的和内容11.2.1 毕业设计的目的11.2.2 毕业设计的内容1第二章 刀具支架零件分析22.1零件图22.2产品实物图32.3零件功能介绍32.4零件性能介绍32.5零件图分析32.5.1零件尺寸精度分析32.5.2零件表面质量分析32.5.3零件几何公差分析32.5.4零件尺寸标注及结构性分析4第三章 刀具支架零件加工设备选择53.1XKA5032铣床设备的概况53.1.1 XKA5032设备功能53.1.2 XKA5032设备组成及布局53.1.3 XKA5032设备的结构特点53.2 XKA5032设备的系统选用53.2.1 FANUC系统53.2.2 FANUC系统特点5第四章 刀具支架零件装夹方案确定64.1 夹具简介64.1.1 夹具的分类64.1.2 夹具的功能64.2 刀具支架零件定位64.2.1定位基准的选择64.2.2 刀具支架零件定位基准的选择和零件定位方式确定64.3 刀具支架零件装夹方式确定6第五章 刀具支架零件加工刀具选用75.1 车(铣)刀简介75.2 刀具结构类型的选择75.3 刀具材料的选用75.4 刀具角度的选择75.5刀具卡7第六章 刀具支架零件切削参数设定86.1 切削用量的选择原则86.2 刀具支架零件切削参数确定8第七章 刀具支架零件加工方案确定97.1工艺路线的分析与制订9第八章 刀具支架零件编程108.1 特定部位编程10结束语11致 谢12参考文献1316第一章 概述1.1 问题的提出及意义1.1.1 问题的提出 刀(刃)具很少直接装在数控车床的刀架上，它们之间一般用刀座(也称刀夹)作过渡。刀座的结构主要取决于刀体的形状、刀架的外型和刀架对主轴的配置方式这三个因素。刀座的精度直接决定刀具的加工精度。1.1.2本设计的意义本次课程设计是对具体零件加工工艺的设计及程序的编制，它综合考查了我们对零件的工艺分析能力和数控编程指令的理解，如能独立认真地完成这次设计将对能力的提高和知识的掌握及灵活的运用起到很大的促进作用。1.2 毕业设计的目的和内容1.2.1 毕业设计的目的我们进行了三年系统的数控工艺、编程和生产管理等方面的基本知识学习，并在三一集团中进行了一年的生产实践，完成毕业设计的目的就要将三年专业所学理论知识和实践综合地进行应用和表述。1.2.2 毕业设计的内容本毕业设计主要通过对刀具支架的性能和铣削加工前的一些工艺分析以及结构钢铣削加工中生产速度与质量提升所要注意的一些工艺程序的了解，通过实践结果与数据采集分析，得出适合结构钢铣削速度与质量提升的工艺方案及改进措施。第二章 刀具支架零件分析2.1零件图刀具支架零件图如图2-1所示。图2-1 零件图工艺要求： 刀座支架严格按照图中工艺规定要求执行。 注意孔位的位置度要求。保证表面粗糙度要求。 刀座支架表面不得有毛刺，划痕，擦伤等损伤。 未注公差按GB1804-M执行，未注铸造圆角为R3-5mm。 经质保人员检验合格及生产报工后及时转下道工序。2.2产品实物图刀座支架零件实物图如图2-2所示。图2-2 产品实物图2.3零件功能介绍本零件用于数控车床的主轴与刀具的连接。2.4零件性能介绍本零件是和刀具来配合起支撑或导向作用的，刀具是装在主轴上面和主轴一起旋转的，如果主轴和刀具支架”不同心，那么刀具和刀具支架也不会同心，刀具就会和支架发生干涉，或者支架根本就“支”不起刀具。所以必须保证刀具支架的同轴度。2.5零件图分析2.5.1零件尺寸精度分析刀具支架内圆25公差等级为IT7级，采用基孔制。止动扁面60、35公差等级为IT7级，公差值为3m，采用基轴制其余未注公差尺寸按GB/T1804-m进行控制。2.5.2零件表面质量分析零件采用HT200材料加工而成。弹性模量：1.131.57105MPa剪切模量：0.45105Mpa泊松比：0.230.27使用时能增加刀具支座的抗外力性，及稳定导向性。2.5.3零件几何公差分析刀具支架内圆25公差等级为IT7级，采用基孔制。止动扁面60、35公差等级为IT7级，公差值为3m，采用基轴制2.5.4零件尺寸标注及结构性分析本零件图为三个视图，两个剖视图。正视图为主轴和刀具联接的主要视角，可见安装孔位及位置度要求，主剖视图标示支架内部孔状态.右视图辅助表示安装扁面及内部轴孔位置。第三章 刀具支架零件加工设备选择3.1 XKA5032设备的概况3.1.1XKA5032铣床设备功能本机床用于中小批量生产和工具、维修，可用于铣削平面、梯面、斜面、沟槽及钻镗。配用分度头附件，可以加工螺旋槽和齿轮。3.1.2 XKA5032铣床设备组成及布局 XKA5032立式铣床底座、机身、工作台、中滑座、升降滑座、主轴箱等主要构件均采用高强度材料铸造而成，并经人工时效处理，保证机床长期使用的稳定性。3.1.3 XKA5032铣床设备的结构特点XKA5032立式铣床立铣头可在垂直平面内顺、逆回转调整 45，拓展机床的加工范围；主轴轴承为圆锥滚子轴承，承载能力强，且主轴采用能耗制动，制动转矩大，停止迅速、可靠。工作台X/Y/Z向有手动进给、机动进给和机动快进三种，进给速度能满足不同的加工要求；快速进给可使工件迅速到达加工位置，加工方便、快捷，缩短非加工时间。3.2 XKA5032铣床设备的系统选用3.2.1 FANUC数控系统FANUC公司为其CNC系统设计了以下几种工作方式，通常在机床的操作面板上用回转式波段开关切换。编辑（EDIT）方式手摇进给或步进(HANDLE/INC)方式手动连续进给(JOG)方式存储器(自动)运行(MEM)方式手动数据输入（MDI）方式3.2.2 FANUC系统特点日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统（1）系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。（2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为045，相对湿度为75。（3）有较完善的保护措施。FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。（4）FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。（5）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。（6）具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。（7）提供丰富的维修报警和诊断功能。FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。本零件选取FANUC系统来进行外圆外轮廓，内孔内院精加工是不二选择。第四章 刀具支架零件装夹方案确定4.1 夹具简介4.1.1 夹具的分类（1）通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头；铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。它们有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。这类夹具一般已经标准化。由专业工厂生产，作为机床附件供应给客户。（2）专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具，具有结构紧凑，操作迅速、方便等优点。专用夹具通常由使用厂根据自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。（3）组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上，由一整套预先制造好的，局有各种不同形状、不同规格尺寸的标准化元件和合件，按照组合化的原理，针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。夹具使用完毕后，可以拆卸，留待组装新夹具时使用。组合夹具的使用范围十分广泛。它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单元要求。用组合夹具元件可以组转成各类机床夹具。数控机床和柔性制造单元的出现，更加推动了组合夹具技术的进步，扩大了组合夹具的应用范围。（4）拼装夹具是指按某一工件某道工序的加工要求，由标准化、系列化的夹具元。本零件采用能用夹具四爪卡盘和分度头等通用夹具进行装夹4.1.2 夹具的功能四爪卡盘全称是机床用手动四爪单动卡盘,是由一个盘体,四个丝杆,一付卡爪组成.的.工作时是用四个丝杠分别带动四爪,因此常见的四爪单动卡盘没有自动定心的作用.四爪单动卡盘的卡爪只有一种整体爪. 这种卡盘的四爪不能联运,需分别扳动，一个卡爪可单独移动适用于夹持偏心零件和不规则形状零件。4.2 刀具支架零件定位4.2.1定位基准的选择1、粗基准选择 有没有加工的表面要选择没加工的便面为粗基准。如果所有表面都需要加工的，依据其加工余留最小的表面找正。且选取平坦的光滑外面，让开浇口处。选平稳牢靠的表面为粗基准，同时，粗基准不能反复利用。 2、精基准选择 要正确于基准重合准则，尽力选设计基准或装配基准作为定位基准。确定基准一样准则。在大多工序中用同样的定位基准。使定位基准和测量基准一样。选取精度高、装配平稳牢靠表面为精基准。4.2.2 刀座支架零件定位基准的选择和零件定位方式确定 （1）通过四爪卡盘装夹60直径，粗铣70底面留1mm加工量，此面做为后序加工粗基准。 （2）以70底面为基准，将刀座支架装夹在四爪卡盘上，夹紧。（3）精铣80 h760上平面尺寸，精铣到尺寸要求，以上平面为基准，精镗内径25 H7，保证表面光洁度以及尺寸公差。（4）精铣60 h7扁面，保证表面粗糙度及尺寸公差。（5）精铣 35 h7扁面，保证表面粗糙度及尺寸公差。（6）精铣8-6H 14孔(按未注公差14级进行)，保证孔径及孔位置度。（7）上侧铣装置，精加工侧面8孔，保证孔位置要求及孔径尺寸（8）卸下工件，掉头以60侧平面为基准装夹，精铣80 h7尺寸，保证尺寸精度及平面度。第五章 刀具支架零件加工刀具选用5.1 车(铣)刀简介本零件制作过程选用了硬质合金端面铣刀，硬质合镗刀，6的高速钢钻头，硬质合金立铣刀。5.2 刀具结构类型的选择第一步铣外轮廓使用硬质合金端面铣刀，第二步精铣使用硬质合金端面铣刀精铣端面。5.3 刀具材料的选用铣外轮廓选用硬质合金刀，钻孔选用高速钢钻头，镗孔使用硬质合金立铣刀精加工，保证内外表面的光滑。5.4 刀具角度的选择90端面铣刀，118钻头。5.5刀具卡表1 刀具支架零件刀具卡刀具名称零件名称零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖圆弧半径11硬质合金端面铣刀1端面10mm22硬质合金镗刀1镗孔336的高速钢钻头1钻孔6mm44硬质合金立铣刀1铣孔及平面2mm第六章 刀具支架零件切削参数设定6.1 切削用量的选择原则粗铣时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。精铣时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精铣的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精铣时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。6.2 刀具支架零件切削参数确定工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)进给次数1用游标卡尺检验所加工铸件是否符合加工余量要求游标卡尺2通过四爪卡盘装夹60直径，粗铣70底面留1mm加工量。硬质合金端面铣刀，游标卡尺1000750.12.513精铣70底面，表面粗糙度为3.2硬质合金端面铣刀，游标卡尺1000750.12.514用四爪卡盘夹住电机支座座两侧面，以70底面为定位基准，粗铣上底面，余量为1mm硬质合金端面铣刀，游标卡尺1000750.1215用游标卡尺测量所加工表面，再精铣上底面且粗糙度为1.6，达到尺寸要求硬质合金端面铣刀，游标卡尺1000750.1116以70底面为定位基准，粗镗内孔25，余量为1mm硬质合金镗刀，游标卡尺1000750.1317用游标卡尺测量加工表面，再精镗25 H7内径，达到尺寸要求及表面粗糙度为0.8硬质合金镗刀，内径千分尺1000750.1118粗铣60扁面，留量1MM，用游标卡尺测量硬质合立铣刀，游标卡尺1000750.1119精铣60扁面，保证公差要示为h7并保证表面粗糙度为1.6硬质合立铣刀，游标卡尺1000750.11110粗铣35扁面，留量1MM，用游标卡尺测量硬质合立铣刀，游标卡尺1000750.11111精铣35扁面，保证公差要示为h7并保证表面粗糙度为1.6硬质合立铣刀，游标卡尺1000750.11112精钻孔8-8+0.03，达到尺寸要求，并保证孔位置度硬质合金内钻头，游标卡尺1300600.51113利用侧铣头精铣8+0.03，保证孔位置要求硬质合铣刀，游标卡尺1000600.51114掉头以60侧平面为基准装夹，精铣80 h7尺寸，保证尺寸精度及平面度。硬质合金端面铣刀，游标卡尺1000750.111第七章 刀具支架零件加工方案确定7.1 工艺路线的分析与制订表2 刀具支架加工工艺卡工序号工序名称工 序 内 容车间设 备1检查外协毛坯检查车间2铣削通过四爪卡盘装夹60直径，粗铣70底面留1mm加工量。车间XKA5032铣床3铣削精铣70底面车间XKA5032铣床4铣削用四爪卡盘夹住电机支座座两侧面，以70底面为定位基准，粗铣上底面车间XKA5032铣床5铣削精铣上底面保证粗糙度，达到尺寸要求车间XKA5032铣床6铣削粗镗内孔25，余量为1mm车间XKA5032铣床7铣削精镗25 H7内径，达到尺寸要求及表面粗糙度为0.8车间XKA5032铣床8铣削粗铣60扁面，留量1MM 车间XKA5032铣床9铣削精铣60扁面，保证公差要示为h7并保证表面粗糙度为1.6车间XKA5032铣床10铣削粗铣35扁面，留量1MM 车间XKA5032铣床11铣削精铣35扁面，保证公差要示为h7并保证表面粗糙度为1.6车间XKA5032铣床11钻削精钻孔8-8+0.03，达到尺寸要求，并保证孔位置度车间XKA5032铣床12铣削利用侧铣头精铣8+0.03，保证孔位置要求车间XKA5032铣床13铣削掉头以60侧平面为基准装夹，精铣80 h7尺寸，保证尺寸精度及平面度。车间XKA5032铣床第八章 刀具支架零件编程8.1编程程序内容程序说明G90 G54 G00 X0 Y0程序初始化，xy轴回绝对零点G00 G90 X-15.996 Y-11.5 S4000 M03刀具到起始点，主轴正转Z74开始下刀Z45.775G01 Z44.775 F1800 M08开始切削，进给速度为1800mm/minX-6.496Y2.37G02 X-0.94 Y6.495 I6.491 J-2.37G01 X20.283G03 X15.041 Y0.0 I1.436 J-6.522G01 Y.0.06Y-22.994Y-23.G03 X20.283 Y-29.495 I6.677 J0.27G01 X-0.94G02 X-6.496 Y-23.237 I0.89 J6.495G01 Y-11.5X5.04Y-5.05X8.041Y-22.495X5.04Y-11.5X-15.996Z45.775G00 Z74X91.996Z45.775G01 Z44.775X82.496Y-23.237G02 X76.094 Y-29.495 I-6.491 J2.37G01 X55.717G03 X60.959 Y-23 I-1.436 J6.522G01 Y-22.994Y-0.06Y0.0G03 X55.717 Y6.495 I-6.677 J-0.27G01 X55.416 Y5.127G02 X59.559 Y-0.06 I-1.134 J-5.154G01 Y-22.994G02 X54.37 Y-28.25 I-5.278 J0.21G01 X21.63G02 X16.441 Y-22.994 I0.88 J5.277G01 Y-0.06G02 X21.63 Y5.25 I5.278 J-0.21G01 X54.37G02 X55.416 Y5.127 I-0.88 J-5.277G01 X55.717 Y6.495X76.094G02 X82.496 Y2.37 I-0.89 J-6.495G01 Y-11.5X75.496Y-22.495X67.959Y-5.05X75.496Y-11.5X91.996Z45.775G00 Z74X-15.996Z36.55G01 Z35.55X-6.496Y2.37G02 X-0.94 Y6.496 I6.492 J-2.37G01 X17.595G03 X12.358 Y-0.01 I1.442 J-6.522G01 Y-0.06Z18.1抬刀G00 Z74G91 Z150.抬刀M05主轴停转M09关闭切削液M30程序结束表3 刀具支架零件程序卡结束语在本设计中的生产过程中，我深深地体会到一个看似简单的机制，并不像我们想象中的那么简单，它是东西也考虑了很多。为了提高产品的功能，应该先充分了解，并实现结构分析功能，考虑什么样的结构能实现的功能，什么样的结构更加合理，简单有效。仔细分析，然后做出适当的改进，不断创新，努力实现按照类似的理解最先进的功能，以最低的成本结构。最后，根据各部分的