典型箱体类零件的数控加工及编程(1).doc

河北石油职业技术学院（设计）专用纸=毕业论文(设计)任务书题目 数控轴类零件加工工艺设计学生姓名： 学号 班 级： 专 业： 分 院： 指导教师： 2012 年 5月 摘 要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，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，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词 工艺分析加工方案进给路线控制尺寸AbstractWith the continuous development of NC technology and application in the field of CNC machining technology to expand, beneficial to the peoples livelihood of some important industry ( IT, automobiles, light industry, medical and so on ) development plays a more and more important role for the efficiency, quality, advanced manufacturing technology is the subject. High speed, high precision machining technology can greatly improve efficiency, improve product quality and grades, to shorten the production cycle and improve market competition ability. As for NC processing, either manual or automatic programming, before programming for machining parts process analysis, work out the scheme of process, choose a suitable tool,determine the amount of cutting, some process problems ( such as a knife point, processing route ) also need to do some processing and in the process control the accuracy of the method, to produce qualified products.According to the characteristics of CNC machine tools, specific parts, the process analysis, fixture scheme, cutting tools and cutting parameters selection, determine the processing order and processing line, NC programming. Through the whole process of development, fully embodies the CNC equipment to ensure the processing precision, processing efficiency, simplifying the process and other aspects of the advantages of.Key technology analysis of feed route control scheme of machining size目 录摘要1目录3一、箱体类零件加工工艺分析4 （一）、主要表面加工方法的选择4 （二）、拟定工艺过程的原则4 （三）、定位基准的选择5二、确定毛坯制造方式7三、工艺规程设计8 （一）、基准选择8 （二）、制定工艺路线8 （三）、选择加设备及刀、夹、量具9 （四）、加工工艺设计9四、数控加工程序设计11 （一）、刀具轨迹11 （二）、程序清单12结论17致谢18参考文献191、 箱体类零件加工工艺分析（一）、主要表面加工方法的选择箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削，如图8-68所示。箱体支承孔的加工，对于直径小于?50mm的孔，一般不铸出，可采用钻扩(或半精镗)铰(或精镗)的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗半精镗精镗(用浮动镗刀片)的方案。由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。（二）、拟定工艺过程的原则1、先面后孔的加工顺序箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不重合而引起的误差。另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。2、粗精加工分阶段进行粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。粗、精加工分开进行，会使机床，夹具的数量及工件安装次数增加，而使成本提高，所以对单件、小批生产、精度要求不高的箱体，常常将粗、精加工合并在一道工序进行，但必须采取相应措施，以减少加工过程中的变形。例如粗加工后松开工件，让工件充分冷却，然后用较小的夹紧力、以较小的切削用量，多次走刀进行精加工。3、合理地安排热处理工序为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。（三）、定位基准的选择1、粗基准的选择在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求：第一，在保证各加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；第二，装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙；第三，注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。为了满足上述要求，通常选用箱体重要孔的毛坯孔作粗基准。例表8-10大批生产工艺规程中，以I孔和孔作为粗基准。由于铸造箱体毛坯时，形成主轴孔、其它支承孔及箱体内壁的型芯是装成一整体放入的，它们之间有较高的相互位置精度，因此不仅可以较好地保证轴孔和其它支承孔的加工余量均匀，而且还能较好地保证各孔的轴线与箱体不加工内壁的相互位置，避免装入箱体内的齿轮、轴套等旋转零件在运转时与箱体内壁相碰。根据生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的工件安装方式也不一样。大批大量生产时，由于毛坯精度高,可以直接用箱体上的重要孔在专用夹具上定位，工件安装迅速，生产率高。在单件、小批及中批生产时，一般毛坯精度较低，按上述办法选择粗基准，往往会造成箱体外形偏斜，甚至局部加工余量不够，因此通常采用划线找正的办法进行第一道工序的加工，即以主轴孔及其中心线为粗基准对毛坯进行划线和检查，必要时予以纠正，纠正后孔的余量应足够，但不一定均匀。2、精基准的选择为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。一面两孔 (基准统一原则)在多数工序中，箱体利用底面(或顶面)及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。如表8-9所示的大批生产工艺过程中，以顶面及其上两孔2-?8H7为定位基准，采用基准统一原则。三面定位(基准重合原则)箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。表88小批生产过程中即采用基准重合原则。由分析可知，这两种定位方式各有优缺点，应根据实际生产条件合理确定。在中、小批量生产时，尽可能使定位基准与设计基准重合，以设计基准作为统一的定位基准。而大批量生产时，优先考虑的是如何稳定加工质量和提高生产率，由此而产生的基准不重合误差通过工艺措施解决，如提高工件定位面精度和夹具精度等。另外，箱体中间孔壁上有精度要求较高的孔需要加工时，需要在箱体内部相应的地方设置镗杆导向支承架，以提高镗杆刚度。因此可根据工艺上的需要，在箱体底面开一矩形窗口，让中间导向支承架伸入箱体。产品装配时窗口上加密封垫片和盖板用螺钉紧固。这种结构形式已被广泛认可和采纳。若箱体结构不允许在底面开窗口，而又必需在箱体内设置导向支承架，中间导向支承需用吊架装置悬挂在箱体上方，如图8-69所示。由于吊架刚度差，安装误差大，影响孔系精度；且吊装困难，影响生产率。二、确定毛坯及制造方式根据零件的材料HT150确定毛坯为铸件，其生产类型为中批生产。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。又由于箱体零件的内腔及445，35，25等孔均需铸出，故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。铸造时，需加工平面留2mm的加工余量，孔内壁留1.5mm加工余量，以满足加工要求，即铸件外形尺寸为348mm189.5mm128mm。三、工艺规程设计 （一）、基准选择首先以箱体底面为粗基准加工出箱体顶部，然后以加工完的箱体顶部为精基准进行加工。箱体底面为设计基准，以底面为粗基准加工出顶面后，以顶面为精基准可以保证箱体零件的重要孔的位置。（二）、制定工艺路线根据各表面的加工要求及加工的位置、精度，根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先精加工后精加工的原则，将顶面加工放在最前面，然后加工箱体侧凸台表面，最后加工箱体侧面孔壁，先粗加工盖孔壁及轴承孔，后精加工轴承孔，拟定加工工艺路线如下：序 号工 序 内 容铸造时效10粗铣箱体顶面20粗铣箱体侧面凸台30粗铣箱体盖板侧258,245,35孔内壁40精铣箱体盖板侧245,35轴承孔内壁50粗铣箱体侧245,25轴承孔内壁60精铣箱体侧245,25轴承孔内壁70检查80入库（三）选择加设备及刀、夹、量具由于生产类型为中批生产，具零件易于装夹，故加工设备使用FANUC K650/1卧式数控铣床，夹具使用通用夹具，工件在机床上的装卸换位采用人工完成。加工箱体顶面。选择直径为40的硬质合金面铣刀，来回三次即可铣完。加工箱体侧面凸时选择直径为20的硬质合金端铣刀，加工箱体侧面孔壁时选择12硬质合金三面刃铣刀。量具分别选择刀口形直尺及游标卡尺。列得刀具明细表如下：加 工 位 置所 用 刀 具箱体顶面40的硬质合金面铣刀箱体侧面凸台面20的硬质合金端铣刀箱体侧面孔壁12硬质合金三面刃铣刀箱体侧面孔壁12硬质合金三面刃铣刀（四）、加工工艺设计1、减速箱顶面加工铸造箱体时顶面留有1mm加工余量，查数控机床技术手册，零件顶面要求加工后粗糙度为3.2，只需进行粗加工，查铣刀技术参数选用40的硬质合金面铣刀，整个加工过程走刀一次，主轴转速选择1500r/min，切削速度V=120m/min，进给量选取0.4mm/z，背吃刀量。2、减速箱侧凸台面加工铸造箱体时凸台面上留有1mm加工余量，查数控机床技术手册，零件表面要求加工后粗糙度为6.4，只需进行粗加工，查铣刀技术参数选用20的硬质合金端铣刀，整个加工过程走刀一次，主轴转速选择1000r/min，切削速度V=100m/min，进给量选取0.4mm/z，背吃刀量。3、减速箱侧盖板孔及轴承孔加工盖板孔壁要求加工后粗糙度为3.2，所以只进行粗加工，轴承孔要求加工后粗糙度为1.6，所以只对轴承孔进行精加工，盖板孔切屑深度为22mm，分为两次走刀，每次各切削11mm，轴承孔走刀一次，粗加工时各参数选取如下：主轴转速选择800r/min，切削速度V=100m/min，进给量选取0.3mm/z，背吃刀量。精加工时：主轴转速选择1200r/min，切削速度V=80m/min，进给量选取0.15mm/z，背吃刀量。4、减速箱侧轴承孔加工轴承孔要求加工后粗糙度为1.6，所以先对轴承孔进行粗加工，然后精加工，粗加工时各参数选取如下：主轴转速选择800r/min，切削速度V=100m/min，进给量选取0.3mm/z，背吃刀量。精加工时：主轴转速选择1200r/min，切削速度V=80m/min，进给量选取0.15mm/z，背吃刀量。四、数控加工程序设计（一）、刀具轨迹根据加工零件的形状尺寸及加工要求，计算加工所需各点坐标及走刀路线如刀具轨迹图所示，加工设备选择FANUC K650/1卧式数控铣床，夹具选择通用夹具。每次加工前手动对刀，刀具位于(0，0)点上方与工件平面距离为20mm。（二）程序清单1、减速箱顶面加工刀具直径 40，刀具长度补偿为H1，切削用量为1mm，主轴转速为S=1500，切削速度F=120。程序如下：N1 G92 X0 Y0 Z0 G17 G21；N2 G90 G00 Y-40；N3 G00 G43 H1 Z-21 M03 S1500；N4 G01 Y18 F120；N5 X320；N6 Y54；N7 X0；N8 Y90；N9 X320；N10 G00 Z0；N11 X0 Y0；N12 M05；N13 M30；2、减速箱侧凸台面加工刀具直径 20，刀具半径补偿为D1，切削用量为1mm，主轴转速为S=1000，切削速度F=100。程序如下：N1 G92 X0 Y0 Z0 G17 G21；N2 G90 G00 Z-21 M03 S1000；N3 G01 X7.5 G41 D1 F100；N4 G02 X 7.5 Y0 I17.5；N5 G01 X58 Y20；N6 G02 X58 Y20 I12；N7 G00 Z0；N8 G00 X0 Y0；N9 M05；N10 M30；轴承孔台及其它凸台面参考本程序进行加工。3、减速箱盖板孔及轴承孔加工粗加工：刀具直径 12，刀具半径补偿为D1，切削用量为1mm，主轴转速为S=800，切削速度F=100，盖板孔内壁共22mm，分两次铣削，每次11mm，对于轴承孔还留有0.5mm加工余量，用于精加工.。程序如下：N1 G92 X0 Y0 Z0 G17 G21；N2 G90 G00 X90 Y50；N3 G00 Z-31 M03 S800；N4 G01 X61 G41 D1 F100；N5 G02 I29；N6 G01 X90 Y50；N7 Z-42；N8 X61；N9 G02 I29；N10 G01 X90 Y50；N11 Z-54；N12 X68；N13 G02 I22；N14 G00 Z0；N15 X180；N16 Z-54；N17 G01 X163 F100；N18 G02 I17；N19 G00 Z0；N20 X270；N21 Z-31；N22 G01 X241 F100；N23 G02 I29；N24 G01 X270；N25 Z-42；N26 X241；N27 G02 I29；N28 G01 X270；N29 Z-54；N30 X248；N31 G02 I22；N32 G00 Z0；N33 X0 Y0；N34 M05；N35 M30；精加工：仅加工轴承孔，切削用量为0.5mm，主轴转速为S=1200，切削速度F=80。程序如下：N1 G92 X0 Y0 Z0 G17 G21；N2 G90 G00 X90 Y50；N3 G00 Z-54 M03 S1200；N4 G01 G41 D1 X67.5 F80；N5 G02 I22.5；N6 G00 Z0；N7 X180；N8 Z-54；N9 G01 X162.5 F80；N10 G02 I17.5；N11 G00 Z0；N12 X270；N13 Z-54；N14 G01 X247.5 F80；N15 G02 I22.5；N16 G00 Z0；N17 X0 Y0；N18 M05；N19 M30；4、减速箱轴承孔加工粗加工：刀具直径 12，刀具半径补偿为D1，切削用量为1mm，主轴转速为S=800，切削速度F=100，轴承孔留有0.5mm加工余量，用于精加工.。程序如下：N1 G92 X0 Y0 Z0 G17 G21；N2 G90 G00 X90 Y50；N3 G00 Z-32 M03 S800；N4 G01 G41 D1 X68 F100；N5 G02 I22；N6 G00 Z0；N7 X180；N8 Z-32；N9 G01 X168 F100；N10 G02 I12；N11 G00 Z0；N12 X270；N13 Z-32；N14 G01 X248 F100；N15 G02 I22；N16 G00 Z0；N17 G00 X0 Y0；N18 M05；N19 M30；精加工：加工轴承孔，切削用量为0.5mm，主轴转速为S=1200，切削速度F=80。程序如下：N1 G92 X0 Y0 Z0 G17 G21；N2 G90 G00 X90 Y50；N3 G00 Z-32 M03 S1200；N4 G01 G41 D1 X67.5 F80；N5 G02 I22.5；N6 G00 Z0；N7 X180；N8 Z-32；N9 G01 X167.5 F80；N10 G02 I12.5；N11 G00 Z0；N12 X270；N13 Z-32；N14 G01 X247.5 F80；N15 G02 I22.5；N16 G00 Z0；N17 G00 X0 Y0；N18 M05；N19 M30；结论这次机床数控技术设计课程设计，是我们第一次较全面的设计工艺及加工能力的训练，通过这次训练，使得我们对数控机床加工基础知识及其它学科之间的联系有了一个较为系统全面的认识，加深了对所学知识的理解和运用，将原来看来比较抽象的内容实现了具体化，初步掊养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用所学知识和相关课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展了有关方面的知识。通过制订加工工艺方案，合理选择刀具及切削参数，正确计算加工中所需坐标，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，之后进行工艺分析设计，达到了解和掌握机械零件、数控机床装置和加工工艺过