陈林.毕业设计

广 州 航 海 高 等 专 科 学 校毕 业 论 文题目：数控铣床产品加工及工艺系别：船舶工程学院专业：数控技术班级：数控092姓名：陈林学号：2009213216指导老师：吕有界2012年5月12日广州航海高等专科学校毕业设计（论文）任务书 编号：GMC-2-017-09设 计（论文）题 目充电器加工设计完成时间2012年 3月 15日2012至 4月 24日设计者（作者）陈林指导教师 吕有界毕业设计（论文）任务：一、 一、毕业设计内容：1 铣削类零件的数控加工工艺设计及程序设计 内容主要包括以下几方面：（1）数控加工工艺设计 （2）数控加工程序编制 （3）数控仿真软件验证操作 （4）数控机床操作技能实现2、绘制铣削类零件二维、三维图（A4图纸）共2张 3、撰写设计设计论文 二、 二、毕业设计要求：1、论文按数控专业09级毕业设计指导书内容完成； 2、毕业设计论文要求8000字以上；3、车、铣削类零件要求独立绘制，严禁拷贝；5、按学校要求，按时完成设计任务，按时回校答辩。指导教师填写签名：年 月 日教研室主任意见： 教研室主任签名： 年 月 日备注：1、画图可采用计算机画图，也可采用手工画图（自选）。 2、铣削类零件在毕业答辩时要求在计算机上仿真出。五边形凸台零件加工分析序言这个五边形凸台数控加工工艺与编程中介绍了数控编程基础知识，对数控铣削及加工中心的加工工艺进行了讲述，并结合实例介绍了其编程技术 零件包括了数控加工中心的基本内容，掌握了这些内容一般加工零件没有太大问题，零件的加工工艺和编程是大专数控专业的一次综合考察。第一章 零件结构分析1.1 零件材料分析由零件图可知：零件材料为45#钢。1.2 零件结构分析该零件为一个小型的板类零件，其毛坯尺寸为12410444mm。零件由带圆角的矩形凸台、带圆槽的凸台、五边形凸台，带圆角的型腔、通孔和两个螺纹孔组成。其上的五边形凸台为内接正五边形。第二章 零件精度分析2.1 零件精度分析由图纸可知零件的各尺寸精度要求均较高。零件毛坯留有一定的余量，凸台及凸台轮廓、型腔、通孔、螺纹孔等的精度要求较高，其中高精度要求的加工内容为：带圆角的矩形凸台轮廓、带圆槽的凸台上表面、型腔、通孔，均为7级精度要求；螺纹孔为6级精度要求。 第三章 确定数控加工内容由该零件的加工方案可知，零件需要下料、铣、钻孔、攻螺纹等工序的加工，零件第一次粗铣铣六方，加工内容较为简单，普通机床就可以保证其精度。并且加工过程中需要多次装夹，为了节约成本，提高加工效率，选择在普通铣床上加工完成。粗铣主要是去除较大余量，并为数控铣削准备精确定位基准。各凸台、孔距的精度要求较高，圆弧等的加工在普通机床上不易控制，其精度也难以保证。而这些工序的加工又只需单工位加工即可完成，故考虑在数控铣床或数控加工中心上进行加工。分析零件的数控加工内容及过程，知加工中所需刀具在10把左右，为了减少换刀时间，提高加工效率，确定第3工序在数控加工中心上加工。第四章 数控工序加工工艺设计设计数控加工工艺实际就是设计各工序的加工工步，主要从精度和效率两方面考虑。4.1 数控加工工序加工内容精度分析本工序的工序图如图4-1-1所示：图4-1-1 五边形凸台零件图由零件的加工方案可知：本工序加工内容中精度要求较高的有：带圆角的矩形凸台的长为（取100.0180.017）,宽为（取80.0150.015），深为。带圆槽的凸台宽度为700.02，深为;两型腔的长、宽均为（取15.0090.009），深（取3.0050.005）。通孔为。螺纹孔为右旋螺纹孔，孔深为，孔距分别为，。带未注公差的须按GB1804-2000标准中的中等公差等级加工。4.2 数控工序加工工步设计及各工步走刀路线图4.2.1 数控工序加工工步设计根据全部加工表面按先粗，半精，再精加工分开进行；在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面的原则，以及对所要加工零件加工内容的分析，确定如下加工顺序：- 23 -（）粗铣各凸台及凸台轮廓；其走刀路线如表4-2-2至表4-2-4所示：（）精铣各凸台及凸台轮廓；其走刀路线如表4-2-5至表4-2-7所示：（）粗、精铣两型腔；其走刀路线如表4-2-8、表4-2-9所示：（）钻中心孔；其走刀路线如表4-2-10所示：（）钻12H7通孔；其走刀路线如表4-2-11所示：（）粗扩12H7通孔; 其走刀路线如表4-2-11所示：（）粗铰12H7通孔;其走刀路线如表4-2-11所示：（）精铰12H7通孔；其走刀路线如表4-2-11所示： （）钻螺纹底孔；其走刀路线如表4-2-12所示：（10）攻螺纹；其走刀路线如表4-2-12所示： 具体的工步内容及工步顺序见表4-2-1数控加工工序卡片。表4-2-1 数控加工工序卡片数控加工工序卡片夹具名称零件名称材料零件图号机用虎钳盖板类45#钢0703工步号程序编号使用设备XH714D车间数控车间工步内容刀号刀量具规格/mm主轴转速S（r/min）进给速度F(mm/min)备注1粗铣10080带圆角凸台粗铣带圆槽凸台、粗铣五边形凸台T01166973142精铣五边形凸台、精铣70凸台、精铣10080凸台T0216697843粗、精铣215-15型腔T0361062106.24钻各孔中心孔T0431061855钻12H7孔到11mmT05117241456粗铰12H7孔11.85mmT0611.851351087粗铰12H7孔至11.95mmT0711.951331088精铰12孔至图纸要求T0812H71301069钻M10螺纹底孔T098.5106.242.510攻丝T10M10-6H72010804.2.2 数控加工工序各工步走刀路线图走刀路线可分为孔加工进给路线和铣削加工进给路线。在安排孔的加工走刀路线时，在保证孔的加工精度和表面粗糙度要求的同时，应寻求最短路线；在安排轮廓铣削加工的进给路线时，应尽量沿着轮廓的切线方向切入切出。结合该零件的材料，为提高表面精度，粗铣时可采用逆铣，精铣时采用顺铣。该零件的数控加工走刀路线如表4-2-2至表4-2-12所示：表4-2-2 粗铣带圆角凸台走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号1程序号O0002机床型号XH714D加工内容粗铣带圆角凸台共 11 页第 1 页粗铣10080mm带圆角凸台编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-3 粗铣70带圆槽凸台走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号2程序号O0003机床型号XH714D加工内容粗铣带圆槽凸台共 11 页第 2 页粗铣70带圆槽凸台编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-4 粗铣五边形凸台走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号3程序号O0004机床型号XH714D加工内容粗铣五边形凸台共 11 页第 3 页粗铣五边形凸台编 程校 对 审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-5 精铣五边形凸台走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号4程序号O0001机床型号XH714D加工内容精铣五边形凸台共 11 页第 4 页精铣五边形凸台编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-6 精铣带圆槽凸台走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号5程序号O0001机床型号XH714D加工内容精铣带圆槽凸台共 11 页第 5 页精铣70带圆槽凸台编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-7 半精铣、精铣带圆角凸台走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号6程序号O0001机床型号XH714D加工内容半精铣、精铣带圆角凸台共 11 页第 6 页半精铣、精铣10080带圆角凸台编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-8 粗铣型腔走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号7程序号O0005机床型号XH714D加工内容粗铣型腔共 11 页第 7 页粗铣型腔编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-9 精铣型腔走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号8程序号O0001机床型号XH714D加工内容精铣型腔共 11 页第 8 页精铣型腔编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-10 钻各孔中心孔走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号9程序号O0001机床型号XH714D加工内容钻中心孔共 9 页第 11 页钻各孔中心孔编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-11 钻、铰12H7通孔走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号10程序号O0001机床型号XH714D加工内容钻、铰共 11 页第 10 页钻、铰12H7通孔编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切表4-2-12 攻螺纹孔走刀路线图数控加工走刀路线图工序号3工步号11程序号O0001机床型号XH714D加工内容攻螺纹共 11 页第 11 页钻、攻M10螺纹孔编 程校 对审 批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切4.3 数控工序工艺系统选择4.3.1 数控机床及机床参数的选择此零件为中小批量加工。故其毛坯可以在普通机床上完成粗加工，其余内容在数控机床上加工。在普通机床上加工毛坯时，首先确定一个加工基准面，以保证在加工时平行度的要求，为在数控机床上的加工准备好定位基准面。根据零件尺寸和加工精度的要求，综合分析现有机床可知XH714D立式数控加工中心适合于此工件的加工。XH714D立式数控加工中心的主要技术参数如表4-4-1：表4-4-1 XH714D加工中心主要技术参数表4.3.2 数控加工刀具的选择根据数控加工内容，所需刀具有立铣刀、键槽铣刀、中心钻、麻花钻、铰刀、机用丝锥等，其规格依据加工尺寸选择。粗铣时铣刀直径应选小一些，以减少切削力矩，但也不能太小，以免影响加工效率；精铣时铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹。考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类，结合该零件加工实际，确定粗、精铣凸台及其轮廓的刀具直径都选为。其他刀具根据孔径尺寸确定。常用的刀具材料有：高速钢、硬质合金、工具钢等。而生产中常用的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。考虑到该工序无需高速切削，为节约成本，选择使用高速钢刀具。具体刀具见表4-4-2。表4-4-2 数控加工刀具卡片工步号刀具号刀具名称刀具型号刀具补偿值/mm备注直径/mm长度/mm补偿号H补偿号D1T0116立铣刀BT40-ER40-9016H01D012T0216立铣刀BT40-ER16-5016H02D023T036键槽铣刀BT40-ER11-506H03D034T043中心钻BT40-ER40-453H04D045T0511钻头BT40-M1-4511H05D056T0611.85铰刀BT40-M1-4511.85H06D067T0711.95铰刀BT40-M1-4511.95H07D078T0812H7铰刀BT40-M1-4512H7H08D089T098.5钻头BT40-M1-1008.5H09D0910T10M10丝锥BT40-G12-130M10H10D104.4 切削用量的选择合理选择切削用量的原则是：粗加工时，以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。4.4.1 背吃刀量、侧吃刀量的确定背吃刀量和侧吃刀量的确定主要根据机床、夹具、刀具、工件的刚度和被加工零件的精度要求来决定。由此原则，再结合该工序所要保证的表面粗糙度要求，确定粗铣时的背吃刀量或侧吃刀量取35mm；半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5mm；精铣时背吃刀量或侧吃刀量取0.5mm.4.4.2 数控加工夹具的选择通过对各种夹具和零件加工过程的分析可知，确定此零件在数控加工中心上加工时选用随机床附带的机用虎钳进行装夹。其装夹示意图如图4-4-1所示：图4-4-1 数控加工装夹示意图 4.4.3检测量具的选择在实际加工零件的质量控制中，检测是一个非常重要的环节。其中检测量具是必不可少的，检测直接影响着零件的合格与否。选择测量器具的主要依据是被测量对象的数量、材质、公差值的大小及外形、部位、尺寸大小等几何形状特点等，在确保测量精度的前提下，考虑具体的生产环境，测量工艺过程的可行性和经济性，所选测量器具或测量仪器的精度应与被测工件的加工精度相适应。因为是小批量生产，应当优先选用通用测量器具。结合该零件的检测项目及精度，选择的检测量具如表4-4-3所示：表4-4-3 检测量具表序号量具名称数量用途1游标卡尺1检测内径、外轮廓宽度2深度游标卡尺1检测型腔深度、凸台深度、孔深度3直角尺1检测平行度和垂直度4内径千分尺1检查孔直径5百分表及表架各1检测平行度6螺纹量规1检测螺纹4.5 编程相关点坐标准备编程节点坐标如图4-5-1，坐标值见表4-5-2所示： 图 4-5-1 编程节点坐标表4-5-2 编程节点坐标值序号XY序号XY序号XY序号XY10.0000.00011-40.00940.00821-35.70735.00031-32.76810.2532-60.000-50.00012-50.00930.00822-48.99010.00032-34.23215.717360.00050.00013-50.009-30.00823-45.00010.00033-30.72821.787460.00050.00014-35.707-35.00024-45.000-10.000340.00015.0005-60.00050.0001535.707-35.00025-48.990-10.0003514.2664.6356-40.009-40.0081648.990-10.00026-26.26423.251368.817-12.135740.009-40.0081745.000-10.00027-17.72919.74737-8.817-12.135850.009-30.0081845.00010.00028-17.72914.28338-14.2664.635950.00930.0081948.99010.00029-21.2348.21339-25.000-20.0001040.00940.0082035.70735.00030-26.6986.7494025.00020.000第五章 程序的输入及校验5.1 程序的输入程序的输入方法可分为手动在机床的控制面板上一句一句的在程序编辑状态下输入。5.2 程序的校验通常我们在编写好程序后会用相关的刀轨模拟软件或数控仿真软件来验证它的可行性。在仿真软件上能完全运行无误后把程序输入机床，然后采用机床空运转的方式，来检验程序是否能在此机床上运行。空运行结束后，根据显示器上所显示的信息进行判断、修改程序。修改完成后，再次用机床本身自带的图形模拟显示功能来校验走刀轨迹等。校验无误后，再在只装刀具和工件其中的一件，或者先一件都不装的情况下，单段执行该程序，观察实际走刀情况，确认无误后再装上工件或刀具，切换机床到自动运行状态加工。第六章 机床操作6.1机床的开机、回零操作6.1.1 开机前的注意事项（1）操作人员必须熟悉该数控机床的性能，操作方法。经机床管理人员同意方可操作机床。（2）机床通电前，先检查电压、气压、油压是否符合工作要求。（3）检查机床可动部分是否处于可正常工作状态。（4）检查工作台是否有越位，超极限状态。（5）已完成开机前的准备工作后方可合上电源总开关。6.1.2 开机、关机过程中的注意事项(1)严格按机床说明书中的开机顺序进行操作。(2)一般情况下开机过程中必须先进行回机床参考点操作，建立机床做标系。6.1.3 机床回参考点、对刀操作（1）当机床电源接通开始工作之前或机床停电后再次接通数控系统的电源或是机床在急停信号或超程报警信号解除之后恢复工作时，都必须进行返回机床参考点的操作。（2）对刀就是告诉机床工件装夹在工作台的什么地方，是通过确定对刀点在机床坐标系中的位置来实现。加工中心中的对刀方法主要有采用寻边器对刀、碰刀（或试切）方式对刀、机外对刀仪对刀等。分析该零件的加工实际及精度等要求，选择用试切的方式进行对刀。在对刀操作过程中，还要分别测出所用刀刀位相对于理想刀位的刀位偏差值，存入对应的的刀补号位置。6.2首件试切加工首件试切加工准备工作及注意事项：（1）编辑、修改、调试好程序。首件试切必须进行空运行，确保程序正确无误。（2）按工艺要求安装、调试好夹具，并清除各定位面的铁屑和杂物。（3）按定位要求装夹好工件，确保定位夹紧正确可靠。不得在加工过程中发生工件松动现象。（4）安装好所要用的刀具，使用加工中心，则必须使刀具在刀库上的刀位号与程序中的刀号严格一致。（5）按工件的编程原点进行对刀，建立工件坐标系。若用多把刀具，则其余各把刀具分别进行长度补偿或刀尖位置补偿。（6）设置刀具长度补偿值和刀具半径补偿值。（7）确认冷却液输出通畅，流量充足。（8）再次检查所建立的工件坐标系和刀具长度补偿值、刀具半径补偿值是否正确。以上各项准备好后方可进行首件试切加工。致 谢首先衷心的感谢母校三年来对我的尽心培养，感谢我的各位任课老师的帮助,感谢汤丽君老师在毕业设计中经历敦促我在毕业之时顺利完成此论文，感谢！参考文献1 赵长明，刘万菊 主编 数控加工工艺及设备 北京：高等教育出版社，2003.102 顾京 主编 数控加工编程及操作 北京：高等教育出版社，2003.93 张绍甫，吴善元主编 机械基础上册 北京：高等教育出版社，2006.114 张秀珍，晋其纯主编 机械加工质量控制与检测 北京：北京大学出版社，2008.9附 录表附1-1 常用普通螺纹底孔直径（节录GB/T1961981）40.73.3101.58.5141.512.50.53.51.258.71.2512.750.84.2191130.54.50.759.216213.9615121.7510.21.514.50.755.21.510.511581.256.71.2510.7182.515.417111215.90.757.214211.91.516.5计算公式：时 时 式中