雷达控制箱盒体的数控加工设计说明书【优秀机械毕业设计论文】

1 摘    要  数控是先进制造技术的基础技术。数控加工在现代化生产中显示出很大的优越性。  传统工业机械加工都是工人用手工操作机床， 对工人的技术要求比较高； 而现代工业机械加工已经采用数控加工了。数控加工就是在对工件材料进行加工前，事先在计算机上编写好程序，再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床指令性加工，或者直接在这种使用计算机程序控制的机床控制面版上编写指令进行加工。加工的过程包括走刀、换刀、变速、变向、停车等，都是自动完成的。数控加工是现代化模具制造加工的一种先进手段，当然，数控加工手段并不是一定只用 于加工模具零件，用途广泛  本次的课题就是以一个 雷达控制箱盒体 为例子， 通过传统加工和数控加工的对比，来体现数控加工的优势。并选择将此 零件 在数控加工 中心（数控铣床）上对它进行加工。文中将详细描叙对 此盒体零件加工的 过程，包括加工前的一些准备工作如：加工前对零件进行整体的外型分析来选择最适合数控加工所使用的夹具，并对其进行适当的改装以提高加工的效率； 对 所加工零件的加工 工艺的安排 ： 决 定哪些先加工，哪些后加工，装夹时怎样避开加孔和怎样保证不变形；再 根据安排的工艺和零件的材料进行刀具选择和刀具的转速和进给速度的确定； 最后 根据安排的工艺和选择的刀具和夹具对零件进行程序的编写：根据零件的图形和尺寸确定所加工平面的工件坐标系选择适当的起刀点、下刀点、走刀路线、退刀路线和去除残料的加工 并详细列出编写的程序，和一段程序加工完成后所出现的零件图形 。  关键词： 数控加工，雷达控制箱盒体，铣刀 ，夹具  目       录  第一章   零件选用数控加工的原因   3 用数控加工的原因   3 用数控加工生产时的注意点   3 第二章   盒体零件加工前的 准备   5 2 夹   5 具的选择   5 量生产时怎样提高加工效率   5 具的选择   6 工工艺   8 工中心的工艺特点   8 体零件的工艺安排   8 第三章   加工过程示意图   16 参考文献   16 附录 A 17 程序   17 程序   27 图 视图     28 图 视图   28 图 视图   28 图 视图   29 附录 B 29 完整零件图   （见大图纸）  致谢   29 第一章  零件选用数控加工的原因  用数控加工的原因  雷达控制箱盒体的加工选用数控加工是因为此零件的孔加工比较多，而且每个孔所在零件的位置并不是很规则。 这些孔是为了固定和安装盒体内零件所做的，孔的位置的3 精度将会直接影响到盒体内零件是 否能安装进去和装入后能否 正常的运行，所以这些孔的位置精度要求就 比较高。 并且这些安装型腔的低面粗糙度要求也比较高。  如果使用传统工业机械加工都是工人用手工操作机床，由于孔的位置不是很规则这样工人加工起来会很麻烦，使零件的生产时间增加 ， 产品的成本也随之增加。 如果采用大量的组合机床为此盒体零件制作专用夹具和孔加工专用模版进行自动线，流水线加工；这些适合于大批量生产的生产线，虽然能保证孔位置的精度，但是其建造和调试很困难，过程很长。一旦需要更换产品，则整个工艺过程全变了。即原来所有的设备将被抛弃，另外制造和购进新的 设备，重新安装和调试生产线，资金的投入和时间的投入将会很大。  而数控加工就是在对工件材料进行加工前，事先在计算机上编写好程序，再将这写程序输入到使用计算机程序控制的机床指令性加工，或者直接在这种使用计算机程序控制的机床控制面版上编写指令进行加工。加工的过程包括走刀、换刀、变速、变向、停车等，都是自动完成的。这样所加工的孔的位置精度不但得到了保证，还减轻的工人的负担、缩短的生产时间提高了工作效率。而且由于数控加工的柔性加工特点，可以随时对此类零件孔的位置的改变，做出快速的调整，适合于此类零件的中小批量的生产。  用数控加工生产时的注意点  如图 1以看出此零件对于孔的位置要求比较高，并且它的底面精度也比较高。所 在这个零件数控加工的生产中需要注意以下的几点：  1、 由于这个盒体零件对于孔的位置的型位公差要求的都比较高，即使是使用数控加工虽然是由计算机自己走刀和定位，但是还是不能排除由于机械原因而出现的位置偏差。比如丝杠的反向间隙就会影响到数控加工时孔的位置精度 ，所以为了避免出现这样的情况，在数控加工编程的时候要对孔加工时走刀路线的安排特别的注意。就是在选择孔加工走刀路线时都采用同一方向进刀的原则。比如加工第 一个孔时是向+X 和 +Y 进刀加工的，那加工下一个孔时也就只能向 +X、 +Y 方向走刀 。如果要往负方向走刀了那就只能够重新回到起刀点，重新进刀。  2、 由于这些底面粗糙读要求都比较高有的要到 以在加工时为了保证能够达到这样的粗糙度要求，在加工时特别是在开粗的时候要把冷却液开足，这样可以大量的冲走切削下来的铝屑， 以免铝屑划伤底面影响表面粗糙度。并且在每次一段程序加工完成要换刀的时候，设置程序的暂停。将型腔内的铝屑清理干净，再开机进行加工，以免影响表面的粗糙度。  4 图 1 第二章  盒体零件加工前的准备     夹  数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。  常考虑以下几点：  1 尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。  2 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。  3 装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。  4 夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。  数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。 如：通用台虎钳、数控分度转台等。  数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：  1 力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。  2 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。  根据以上的要求本次的盒体零件加工选用通用夹具台虎钳来进行加工。  么样提高加工效率  为了在批量生产中能够提高加工效率，专用夹具的使用 是必不可少的。但是过于复杂的专用夹具 虽然可以很好的提高生产效率，但是却 增加了 生产的成本 、 生产准备时间 ，而且在产品有所改变后也会面临报废的可能。根据 用夹具时，通常考虑的几点，我将通用夹具台虎钳，进行了简单的改装如图 2样即可以省去准备复杂的专用夹具所需要的时间和金钱，也可以很好的适应产品的批量生产。  如图 2台虎钳的一边 铣平保证 侧边 与钳口 成 90 度，在铣平的这面 钻 2个螺纹孔 ， 再准备一块挡板 选用加工时使用的垫块，因为垫块的 6 个面的垂直度都比 较好 ， 将垫块 对应台虎钳上所钻的螺纹孔加工 2个通孔 ，用 2个螺丝将挡板固定在台虎钳上这样夹具就改装完成了。  如图 2中双点划线所表示的是垫块的位置）在每次加工时都将工件靠紧 挡板，再将台虎钳夹紧，这样每次加工时 只要所使用的垫块不更换， 工件所在台虎钳的位置都是一样的， 这样就只6 要在第一次加工时进行对刀，以后的工件加工所使用的工件坐标系和刀具的长度补偿都是不需要改变的，这样可以大大的提高生产的效率。  图 2具的选择  数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便， 切削性能强、 耐用度高。合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。  、被加工工件的材料、性能，金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。  、加工工艺类别，车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。  、工件的几何形状、加工余量、零件的技术 要求、经济指标等。  、刀具能承 受的切削用量。  、辅助因数：操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。  1 铣刀类型的选择：  、加工较大平面选择面铣刀。  、加工凸台、凹槽、小平面立铣刀。  、加工毛坯面和粗加工孔选择镶硬质合金玉米铣刀。  、曲面加工选择球头铣刀。  7 、加工空间曲面模具型腔与凸模表面选择模具铣刀。  、加工封闭键槽选键槽铣刀，等等 。  铣刀参数的选择  、面铣刀主要参数选择 ：  a)、标准可转位面铣刀直径在 16 630）：粗铣时直径选小的，精铣时铣刀直径选大的。  b)、依据工件材料和刀具材料以及加工性质确定其几何参数。  铣削加工通常选前角小的铣刀，强度硬度高的材料选负前角，工件材料硬度不大选大后角、硬的选 小后角，粗齿铣刀选小后角，细齿铣刀取大后角，铣刀的刃倾角通常在 ，主偏角在45 90 度 。  、立铣刀主要参数选择：  a)、刀具半径 b)、零件的加工高度 H（ 1/4 1/6） r c)、不通孔或深槽选取 l=H+(510)mm d)、加工外形及通槽时选取 l=H+(510)mm e)、加工肋时刀具直径为 D=(510)b f)、粗加工内轮廓面时，铣刀最大直径 D D=d+2  /2)/1 /2) 本次加工零件的材料为铝件，材料相对来说比较软所以对刀具的硬度要求不高，为了减少走刀次数此次加工选用高速钢材料的铣刀。本次加工的螺纹孔的数据都是查表所得，螺纹孔的底径的计算公式为底径 =公称直径 为此次的螺纹孔螺距都是小于 1的）  根据以上对刀具选择的要求和对零件进行的工艺分析，这次盒体零件的加工选用以下刀具  1、加工 5号平面选用的刀具，加工 5号平面时选用工件坐标系 具名称     S（ r/ F(mm/   16立铣 刀   350   Z Y                      6立铣刀    1000    30                                 1200    80                             6000          40                  2丝锥         1200          480                      5000          35                  3丝锥         1000          500                 、加工 6 号平面选用的刀具，加工 6 号平面时选用的工件坐标系 具名称     S（ r/ F(mm/   16立铣刀     350           Z Y                     6立铣刀      1000          30                                    1200          80                             6000          40                   2丝锥         1200          480                       5000          35                   3丝锥         1000          500                   3立铣刀      2500          20                                  2钻头        5000          35                        1000          450                       5000          35                   4 丝锥         900           630                       5000          35                        800           35                   、加工 3 号平面选用的刀具，加工 6 号平面时选用的工件坐标系 具名称     S（ r/ F(mm/  H 由对刀得出   出   4立铣刀      1000          20                                      1200          80                        2000          30                                   600           30                        600           30                        500           40                    2钻头        5000          35                        1000          450                       5000          35                   3 丝锥         1000          500                       5000          35                   4 丝锥         900           630                  工工艺  工中心的工艺特点  加工中心可以归纳出如下一些工艺特点   合于加工周期性复合投产的零件有些产品的市场需求具有周期性和季节性，如果采用专门生产线则得不偿失，用普通设备加工效率又太低，质量不稳定，数量也难以保证。 而采用加工中心首件试切完后，程序和相关生产信息可保留下来，下次产品再生产时只要很的准备时间就可开始生产。   合加工高效、高精度工件有些零件需求甚少，但属关键部件，要求精度高且工期短。用传统工艺需用多台机床协调工作，周期、效率低，在长工序流程中，受为影响易出废品，从而造成重大经济损失。，而采用加工中心进行加工，生产完全由程序自动控制，避免了长工艺流程，减少了硬件投资和人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的优点。   合具有合适批量的工件   加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快 速反应土，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争能力。加工中心适合于中小批量生产，特别小批量生产，在应用加工中心时，尽量使批量大于经济批量，以达到良好的经济效果。随着加工中心及辅具的不断发展，经济批量越来越小，对一些复杂零件， 5就可生产，甚至单件生产时也可考虑用加工中心。   合于加工形状复杂的零件   四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及 术的成熟发展，使加工零件的复杂程度大幅提高。 使用使同一程序的加工内容足以满足各种加工要求，使复杂零件的自动加工变得非常容 易。   它特点   加工中心还适合于加工多工位和工序集中的工件、；难测量工件。另外，装夹 困难或完全由找正定位来保证加工精度的工件不适合在加工中心上生产。  体零件的工艺安排  9 1、 选择毛坯 ， 选用 上道工序已加工好六个平面的 毛坯 ， 保证六个面的垂直度形位公差范围 尺寸是 料为铝件 毛坯面编号 及毛坯外型尺寸公差 如图 2 图 2、用台虎钳装夹 1、 2 面，底部放入 垫块支撑。  3、 开始加工 5号平面，工件坐标系如图 2 2、选用 16 的立铣刀 方向下刀 60，粗加工 型腔，面不留余量， 将型腔粗加工成 112差范围 0 到 加工时将冷却液开大，保证足够的流量，将切削下来的铝屑冲走，以免弄花底面影响表面粗糙度。加工完成后换刀时暂停，清理型腔里的铝屑。 如图 20 图 2、选用 6立铣刀 30 精加工 削深度  6、选用 1200  14 6 4 7、选用 6000  14 6削深度  8、选用 1200  14 6削深度 6 9、选用 5000  2 4削深度  10、选用 锥 500 为 2 4削深度 4 11、 5号平面加工完成如图 2  12、 松开台虎钳翻面准备加工 6号平面工件坐标系如图 1 13、选用 6立铣刀 30 铣出 工艺圆角。如图 24、选用 16 的立铣刀  方向下刀 Y 方向走刀 加工 159 159两个型腔，切削深度为 10共切削 20面不留余量，将型腔粗加工成 15858到 图 25、选用 6 立铣刀 30 精加工 159 159两个型腔，分三次下刀，第一、二两次切削深度为 7三次切削深度为 6工后无余量。  16、选用 6立铣刀 30 加工 5个 )的三个型腔 ,其中 以先分四刀每次下刀 5重合隔板铣掉，在加工 型腔 切削深度 15如图 27、此时如图 2件的装夹面 1、 2 这两个面虽然是只有 度的薄壁，但是由于零件的 2 边3、 4面还有 以零件在台虎钳的压紧下变形不大，而且型 腔的尺寸公差为自由公差，按 计算，公差范围比较大。所以不会影响到零件的型 腔精度。  11 图 2 22 图 2 23 18、选用 3 立铣刀 20 加工 个）这五个型腔。切削深度为 个）切削深度 2如图 29、选用 1200 444 622定位切削深度 钻孔时为了保证形位公差进刀时采用同一方向进刀，以免因为丝钢反向间隙而造成 位置精度 的偏差。  20、选用 6000 44 6削深度  21、选用 锥 480 为 14 64 6削深度 6 22、选用 2钻头 35 钻 削深度 9 23、选用 1000 削深度 9 24、选用 5000 削深度 9 25、选用 锥 500 为 4 4削深度 9 26、选用 5000 螺纹孔底孔，切削深度 9 27、选用 锥 630 为 2削深度 9 28、选用 5000 削深度  29、选用 800 削深度  30、平面 6加工完成如图 2翻面装夹 5、 6面，加工 3号面 工件坐标系如图 2 图 21、选用 4立铣刀 20加工 5两个型腔，切削深度为 图 24 图 22、选用 1200  钻孔时为了保证形位公差进刀时采用同一方向进刀，以免因为丝钢反向间隙而造成位置精度的偏差。  33、选用 2000 削深度 4 34、选用 600 削深度 4 35、选用 600 削深度 4 36、选用 500 削深度 4 37、选用 2钻头 35 钻 削深度 4 38、选用 1000 削深度 4 39、选用 5000  4削深度 4 40、选用 锥 500 为 4 4削深度 4 41、选用 5000 螺纹孔底孔，切削深度 4 42、选用 锥 630 为 3削深度 4 43、 3号平面加工完成，如图 24、工件加工完成。如图 附录 B（大图纸）  15 第三章  加工过程 示意图  参考文献  1、  兰建设主编  机械制造工艺与夹具  北京机械工业出版社  、  王志平主编  数控编程与操作  北京高等教育出版社  2003.  3、  王永章  杜君文  程国全主编  数控技术  北京高等教育出版社  、  数控加工技师手册编委主编  数控加工技师手册  北京机械工 业出版社  、  李晓沛  张琳娜  赵凤霞主编  简明公差标准应用手册  上海科学技术出版社  、  陈海魁主编  机械基础  北京中国劳动社会保障出版社  6 附录 A  程    序   程序  根据以上的工艺分析和选择的刀具、夹具，对此零件的加工所编写的程序如下：  5 号平面的加工   0001 粗加工  90 0 350 100 8 0   1 20 1 40 0  0 9 00 精加工  90 1000 100 8 0  1 30 8 3 0 1 0 8 0 0 9 00 点钻  90 1200 100 8 99 14 5 44 7 20 55 O 55 0 80  0 9 00 钻孔攻丝  90 6000 100 8 99 0 5 40 82 20 55 20 80 0 9 00 90 1200 100 8 99 14 5 55 55 55 20 80 0 9 00 90 5000 100 8 99 14 5 35 80 0 9 00 90 1000 100 8