梅花槽配合件数控加工工艺设计

毕业设计梅花槽配合件数控加工工艺设计学生姓名XXX学号XXXXXXXXXXXX年级专业XXXXXX指导教师范四立系部机电工程系广东东莞提交日期2013年4月指导教师评语签名日期成绩（注成绩评定请按优、良、中、及格、不及格五级评定）开题报告毕业设计预期目标及工作方案1、梅花槽配合件数控加工工艺设计（1）首先分析零件的结构,梅花槽配合件是属于形状比较复杂的工件,故应该对工件的设计尺寸、加工精度要求、以及工艺过程的走刀路线要特别的注意（2）编制合理的数控加工工艺。明确加工内容及技术要求,在此基础上确定零件的加工方案,制定数控加工工艺路线,如工序的划分、加工顺序的安排、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定、对刀点换刀点的合理选择等。（3）通过MASTERCAM辅助设计软件把零件图绘制好，并根据加工工艺路线编制加工顺序，编好刀路仿真模拟后通过后处理转化为加工程序，并将加工程序输入到数控铣床上进行加工。2论文构成及研究内容1）零件图1张，毛坯图1张。2）数控加工工艺过程卡3张，工序卡4张。3）设计说明书1份。目录1前言12零件的结构工艺性分析421零件的形状分析422零件的加工表面分析723零件的材料分析724毛坯的形状与尺寸的选择83零件工艺路线的设计831定位基准的选择832选择加工方法9321上、下、侧表面及台阶面加工方案的选择9322孔加工方案的选择933确定装夹方案934确定加工顺序及走刀路线935刀具的选择1036切削用量1137机床的选择154数控加工程序的编制1641编程零点的设置1642数控加工程序的内容18421零件1的反面加工刀具路径18422零件1正面加工刀具路径20423零件2的反面加工刀具路径22424零件2的正面加工刀具路径2343加工结果分析与总结31参考文献32致谢33附录1梅花槽配合件数控加工工序卡片34附录2梅花槽配合件数控加工工艺过程卡37梅花槽配合件数控加工工艺设计作者XXX指导老师范四立（东莞职业技术学院2010级数控，东莞523808）摘要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争，因此掌握好数控加工工艺设计成为了当今社会主流。本论文通过研究梅花槽配合件的数控加工工艺，巩固加深对所加工零件的工艺分析、拟定工艺路线、设计加工工序等数控加工工艺知识的掌握。主要设计内容有绘制零件图、三维建模；完成该零件的工艺规程（包括工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡）；编制该零件的数控加工程序和用数控加工中心完成零件的加工，最后对加工后的零件测量分析和总结。本设计的重难点是如何设计好的工艺，如何定位零件在加工中的装夹，来保证加工后零件达到所要求的精度。关键词数控加工工艺；数控加工程序；加工精度1、前言数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他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，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。数控加工技术在现代制造业中起着越来越重要的作用，加工技术和装备就是人类生产活动的最基本的生存资料，而数控加工技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。许多企业都大量引进数控设备,以提高自身产品的加工质量和生产效率。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。2零件的结构工艺性分析21零件的形状分析由图样可知，梅花槽配合件主要由平面、内外轮廓、孔系组成，内外轮廓由直线和圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整，零件尺寸中等，形状结构并不复杂，尺寸精度要求较高，使用的刀具较多。零件1主要的加工内容有平面、外轮廓、通孔，正面有两个的矩形槽（其周边为的圆角）、一个梅花凹槽、两个M823MR5倒角的台阶以及外轮廓；反面有一个的矩形槽4R4M6082（其周边为的圆角）、一个的矩形槽（其周边为MR10M6043的圆角）、四个通孔。图21梅花槽配合件零件1图图22零件1正面造型图图23件零件1背面造型图图24梅花槽配合件零件2图图25梅花槽配合件零件2正面造型图零件2主要的加工内容有平面、内轮廓、通孔，正面有两个倒和角的凸台、一个梅花凸槽、两个的通孔、两个M158R4M10的孔以及内轮廓。M22零件的加工表面分析上、下、侧表面的粗糙度要求为16，一般铣削不能达到所要求的精度RA要求，可以选择在磨床上加工，但因为设施不具备，所以只能选择用平底立铣刀面铣“粗铣精铣”方案。其他表面一般铣削就可以达到要求。23零件的材料分析本次加工的零件材料为45号钢，45号钢为最常用中碳调质钢,硬度不高易切削加工,强度较高，塑性和韧性尚好，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。45号钢材料在为淬火之前材料性能相对较粘，很容易造成沾刀、表面划伤。尽量做好冷却，加工时切削液要保证充足。钢材交货状态硬度HBS10/3000，未热处理钢229钢材交货状态硬度HBS10/3000，退火钢197主要特征最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。24毛坯的形状与尺寸的选择零件的尺寸大小为长宽高（,零件的形状为M1879M25规则的长方体，所以毛坯的形状和尺寸也应参考零件来选择。毛坯的零件的尺寸为长宽高（）。M12030图26毛坯的尺寸图3零件工艺路线的设计31定位基准的选择定位基准选择的思路是首先考虑选择以哪一组表面为精基准定位，能确保工件的位置精度。然后考虑选择以哪一组表面为粗基准定位，加工出精基准表面。该零件1和零件2在铣完一面后都需重新安装铣削另一面，由于数控加工铣削时不能使用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀，往往会因为零件的重新安装而接不好刀，这时，最好就需采用统一基准定位，根据该零件1的特点，为了保证梅花凹槽和背面矩形槽的精度，从背面装夹先加工槽，形状位置较容易保证，因此选择反面作为加工的基准，进行孔加工及另一面加工。而零件2加工内容都在正面，因此也是先背面装夹，先加工背面，以其作为正面加工基准。32选择加工方法321上、下、侧表面及台阶面加工方案的选择上、下表面的粗糙度要求为16，可选择“粗铣精铣”方案。RA322孔加工方案的选择孔加工前，方便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后再钻孔。内孔表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高、粗糙度值较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要RA划分加工阶段逐步进行。该零件的孔系加工方案的选择如下、孔，表面粗糙度为32，选择“中心钻一钻扩”方M041RA案。、孔，选择“中心钻一钻扩一攻丝”方案。M233确定装夹方案在数控机床上加工零件时,定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案力求设计、工艺和编程计算的基准统一。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。零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。该零件毛坯的外形规则，因此在加工上下表面、台阶面及孔系时，应该用规则的铝块垫稳，用平口虎钳夹紧；加工反面时，规则铝块的位置不移动，以保证形状和尺寸达到要求，还要控制加工中的变形；加工正面时，规则铝块的位置不移动。以确保保证正正面加工内容的位置关系。34确定加工顺序及走刀路线根据基面先行、先面后孔、先粗后精的原则零件1铣下表面铣削外表面和的槽梅花M6082M6043槽反转装夹工件铣上表面外形两个的凹槽两个183的台阶孔精修外轮廓M8240410404曲面。零件2铣下表面铣削外表面反转装工件铣上表面挖出内轮廓（的凸台以及梅花槽铣两边凸台孔158M0412孔精修凸台曲面。MM35刀具的选择本次加工的零件材料为45号钢，45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,基于零件材料等因素的考虑，采用以下的刀具选用平底立铣刀的材料为超硬高速钢，球刀、铰刀的材料为高速钢。、零件上、下表面采用平底立铣刀加工，根据侧吃刀量选择铣刀直径，使铣刀工作时有合理的切入/切出角；且铣刀直径应尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。、台阶面及其轮廓采用平底立铣刀加工，先用的平刀粗加工，再M16用或的刀精加工。M86、曲面加工采用球刀加工，刀具半径R也受轮廓最小曲率半径限制，取R。、孔加工的刀具直径根据加工余量和孔径确定。所选刀具及其加工表面见表梅花槽配合件数控加工刀具卡片。表31梅花槽配合件数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称梅花槽配合件零件图号刀具序号刀具号规格名称数量加工面备注1T01平底立铣刀M161铣削上下表面、槽及轮廓2T02平底立铣刀81铣削槽、平面、轮廓以及扩和M12孔M03T03平底立铣刀M61铣削槽、平面以及轮廓6T04中心钻31钻中心孔7T05麻花钻891钻和M12M0孔8T06球刀M61曲面加工编制审核批准年月日共页第页36切削用量的选择切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度,对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量,合理选用切削用量的原则是粗加工时,一般以提高生产率为主,并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、经济性与加工成本,至于具体数值应根据机床说明书等选用,并结合实际生产经验而定。361切削用量以下是所采用的刀具切削速度和经给速度的计算平底立铣刀M16主轴转速N1000VC/D10002040/31416R/MIN398796R/MIN查文献2，表23，选取N700R/MIN进给速度粗铣时7004（010015）280420ZFNZVMIN/MIN/选取V360（）FMI/精铣时进给速度VNZF7004（002005）MM/MIN56140FZMIN/查文献5，表318，选取V100（）FMIN/平底立铣刀8主轴转速N1000VC/D10002040/3148R/MIN7961592R/MIN查文献2，表23，选取N800（R/MIN）进给速度粗铣时8004（010015）MM/MIN320480MM/MINZFNZV选取V400（MM/MIN）F精铣时8004（002005）MM/MIN64160MM/MINZF查文献5，表318，选取V80（MM/MIN）F平底立铣刀M6主轴转速N1000VC/D10002040/3146R/MIN10502100R/MIN查文献2，表23，选取N1000（R/MIN）进给速度粗铣时10004（010015）MM/MIN400600MM/MINZFNZV选取V450（MM/MIN）F精铣时10004（002005）MM/MIN80200MM/MINZFNZV查文献5，表318，选取V85（MM/MIN）F中心钻M3主轴转速N1000VC/D1000825/3143R/MIN8492653R/MIN查文献5，表321，选取N1000R/MIN进给速度10002（005010）MM/MIN100200MM/MINZFNZV查文献5，表321，选取V100（MM/MIN）F标准麻花钻M89主轴转速N1000VC/D1000825/31498R/MINN160497（R/MIN查文献5，表321，选取N300R/MIN进给速度3002（0102）MM/MIN60120MM/MINZFNZV查文献5，表321，选取V100（MM/MIN）F球头铣刀M6主轴转速N1000VC/D10002040/3146R/MIN10612123R/MIN查文献2，表23，选取N1200（R/MIN）进给速度VNZF12002（010040）MM/MIN240960MM/MINFZ查文献2，表23，选取V300（MM/MIN）F37机床的选择根据对该零件的精度分析，零件的精度要求比较高，零件又是配合件要反转装夹，因此零件采用数控铣加工中心FANUC加工比较适合。Y01编程原点X对刀点机床原点Z04数控加工程序的编制41编程零点设置图41编程原点示意图42数控加工程序的内容本次设计通过使用MASTERCAM软件，采用图形交互自动编程的方法，快速计算出最佳刀具轨迹；根据计算出来的参数进行设置好加工参数后，自动生成数控加工程序。421零件1的反面加工刀具路径通过MASTERCAM90分析计算，确定零件1的反面加工刀具路径内容如下表所示表421零件1反面加工刀具路径表序号刀具路径加工内容主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）进给速度（精）加工深度精修量使用的刀具1平面铣削面铣基准面7003601001016平底铣刀2外形铣削将XY方向加工到规定尺寸700360100150216平底铣刀3挖槽（一般挖槽）挖8260的槽70036010050216平底铣刀4挖槽（一般挖槽）挖404360的槽70036010080216平底铣刀5挖槽（一般挖槽）梅花槽1000450851206平底铣刀6外形铣削梅花槽10004508512026平底铣刀图42零件1反面刀具路径图图43零件1反面刀具路径列表422零件1正面加工刀具路径零件1正面加工刀具路径内容如下表所示表422零件1正面加工刀具路径表序号刀具路径加工内容主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）进给速度（精）加工深度精修量使用的刀具1平面铣削面铣基准面70036010040216平底铣刀2外形铣削外轮廓700360100120216平底铣刀3挖槽（一般挖槽）挖2318的槽800400808028平底铣刀4外形铣削铣248的台阶800400804028平底铣刀5深孔钻（无啄钻）中心钻100010060503中心钻6断屑式（增量回缩）钻10孔3001006013098麻花钻7挖槽（一般挖槽）扩10孔8004008013058平底铣刀8曲面粗加工（等高外形）外轮廓1200300100306球刀9曲面精加工（等高外形）外轮廓12003001003026球刀图44零件1正面刀具路径图图45零件1正面刀具路径表423零件2的反面加工刀具路径零件2反面加工刀具路径内容如下表所示表423零件2反面加工刀具路径表序号刀具路径加工内容主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）进给速度（精）加工深度精修量使用的刀具1平面铣削面铣基准面70036010005016平底铣刀2外形铣削将XY方向加工到规定尺寸700360100260216平底铣刀图46零件2反面刀具路径图图47零件2反面刀具路径表424零件2的正面加工刀具路径零件2正面加工刀具路径内容如下表所示表424零件2正面加工刀具路径表序号刀具路径加工内容主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）进给速度（精）加工深度精修量使用的刀具1平面铣削面铣基准面700360100450216平底铣刀2挖槽（使用岛屿深度挖槽）内轮廓8004008016028平底铣刀3挖槽（一般挖槽）挖两边凸台800400804028平底铣刀4挖槽（一般挖槽）铣1815凸台至尺寸厚度800400808028平底铣刀5外形铣削精修两凸台间的圆弧10004508512026平底铣刀6外形铣削精修凸台外形1000450858026平底铣刀7深孔钻（无啄钻）钻M12的中心孔100010060503中心钻8深孔钻（无啄钻）钻10的中心孔100010060503中心钻9断屑式（增量回缩）钻M12孔3001006025098麻花钻10断屑式（增量回缩）钻10孔3001006013098麻花钻11挖槽（一般挖槽）扩M12孔8004008521058平底铣刀12挖槽（一般挖槽）扩10孔800400859058平底铣刀13曲面粗加工（等高外形）倒凸台圆角120030010006球刀14曲面精加工（等高倒凸台圆角1200300100026球刀外形）图47零件2正面刀具路径图图48零件2正面刀具路径表43加工结果分析与总结本次加工在学校的数控加工实训场完成，使用的是新代VMB600加工中心。通过这次的加工，加强巩固机床的操作，掌握对刀、使用分中对刀仪、打表及其加工中需要注意的重要事项。近一步对数控加工工艺的全面了解，理论与实践的结合，更好的掌握数控加工工艺的知识。加工后的零件通过游标卡尺的测量，长度尺寸基本达到零件图纸的要求，也达到精度要求，但是加工中由于操作不当，造成两个方面的不良。分析如下、对刀操作，由于对刀不当，导致刀补不正确，影响圆角的清角不到。、装刀长度不够，导致加工的时候刀柄磨损工件表面,因此装刀的时候应该考虑到这个问题。参考文献1陈于萍，周兆元互换性与测量技术基础M北京机械工业出版社，2005102沈建锋,虞俊，数控铣工加工中心操作工M北京机械工业出版社,200713李华志，杜全兴数控加工工艺与装备M北京清华大学出版社,200564李正峰主编数控加工工艺M上海上海交通大学出版社,200485徐宏海等编著数控机床刀具及其应用M北京化学工业出版社,200586晏初宏，李春雄数控加工工艺与编程M北京化学工业出版社,200437顾京主编数控机床加工程序编制M北京机械工业出版社,200678王卫兵主编MASTERCAM数控加工实例教程北京清华大学出版社,20069吉卫喜，温坚机械制造技术M北京机械工业出版社,2006810陆玉，何在洲，佟延伟机械设计课程设计M北京机械工业出版社,20005致谢XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX附录1梅花槽配合件数控加工工序卡片产品代号零件名称零件图号东莞职业技术学院数控中心数控加工工序卡片ST梅花槽配合件ST1工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间平口虎钳数控加工中心工步号工步内容（加工面）刀具号刀具规格主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）背吃刀量/MM1面铣定位基准面AT01平M16底铣刀700360042外形铣削T01平底铣刀70036033挖矩形槽T01平底铣刀700300084挖矩形槽T01平M16底铣刀700360085挖矩形槽T03平底铣刀1000450086外形铣削（梅花槽）T03平底铣刀10008501编制审核批准共4页第1页附表1工序卡片1产品代号零件名称零件图号东莞职业技术学院数控中心数控加工工序卡片ST梅花槽配合件ST1工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间平口虎钳数控中心工步号工步内容（加工面）刀具号刀具规格主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）背吃刀量/MM1面铣正面T01平M16底铣刀700360042外形铣削外轮廓T01平底铣刀70036033挖矩形槽T02平底8铣刀800400084铣台阶T02平底M铣刀800400085钻中心孔T04中心3钻10001006钻孔M10T05麻89花钻3001007扩孔T02平底M铣刀800400058曲面粗加工T06球刀61200300089曲面精加工T06球刀120030004编制审核批准共4页第2页附表2工序卡片2产品代号零件名称零件图号东莞职业技术学院数控中心数控加工工序卡片ST梅花槽配合件ST2工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间平口虎钳数控加工中心工步号工步内容（加工面）刀具号刀具规格主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）背吃刀量/MM1面铣定位基准面AT01平M16底铣刀700360042外形铣削T01平底铣刀7003603编制审核批准共4页第3页附表3工序卡片3产品代号零件名称零件图号东莞职业技术学院数控中心数控加工工序卡片ST梅花槽配合件ST1工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间平口虎钳数控中心工步号工步内容（加工面）刀具号刀具规格主轴转速（M/MIN）进给速度（MM/MIN）背吃刀量/MM1面铣正面T01平M16底铣刀700360042挖梅花槽和凸台（岛屿）T02平底8铣刀80040033挖两边凸台T02平底铣刀800400084铣平凸台T02平底M铣刀800400085精修圆弧位置T03平底6铣刀100085086精修凸台周边T03平底铣刀100085087钻中心孔MM12T04中心M3钻10001008钻中心孔0T04中心钻11001009钻孔T05麻89花钻30010010钻孔M1T05麻M花钻30010011扩孔M2T02平底铣刀8004000512扩孔0T02平底8铣刀8004000513曲面粗加工T06球刀M612003000814曲面精加工T06球刀M6120030004编制审核批准共4页第4页附表4工序卡片4附录2梅花槽配合件数控加工工艺过程卡产品型号零件图号共4页东莞职业技术学院数控中心数控加工工艺过程卡片产品名称零件名称梅花槽配合件第1页材料牌号45钢毛坯种类钢件毛坯外形尺寸1208030毛坯可制件数每件台数1备注序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备10手工下料20质检检查毛坯尺寸30钳划线平台4001铣按线找正，铣反面（A面）立铣床平口虎钳4002铣外形铣削外轮廓粗加工立铣床平口虎钳4003铣外形铣削外轮廓粗加工立铣床平口虎钳4004铣挖的槽粗加工4082立铣床平口虎钳4005铣挖的槽精加工立铣床平口虎钳4006铣挖的槽粗6043加工立铣床平口虎钳50铣挖的槽粗加工立铣床平口虎钳4008铣内轮廓挖槽粗加工立铣床平口虎钳4009铣内轮廓外形铣削精加工立铣床平口虎钳50压板装夹与找正百分表附表5工艺过程卡片1产品型号零件图号共4页东莞职业技术学院数控中心数控加工工艺