毕业设计（论文）-工艺板的加工工艺分析及数控编程

XXX大学毕业论文工艺板的加工工艺分析及数控编程专业：班级：学生姓名：指导教师：完成时间：第页目录TOC\o"1-3"\h\u131321.前言 3208821.1数控技术的发展前景 355541.2数控加工工艺的特点 381041.3本课题的主要内容及任务 395242.零件图样分析 3304622.1零件的结构工艺性分析 3133822.2零件的技术要求分析 458003.零件的工艺分析 4190093.1毛坯的选择 4253263.2定位基准的选择 5295493.3装夹方式的选择 550033.4表面加工方法的选择 5232454.工艺路线的安排 6309494.1工序的划分 6171374.2工步的划分 6143424.3加工顺序的安排 6242034.4工艺路线的确定 670085.设备及其工装的选择 7201395.1机床的选择 7180755.2夹具的选择 7316855.3刀具的选择 8199765.4量具的选择 8266036.切削用量的选择 8303157.数控编程 9194317.1数控编程的分类及编程方法的确定 9184777.2编程原点的确定 977067.3加工程序清单 1014667结束语 1522849致谢 162928参考文献 1719101附录工艺卡片 18

[摘要]：本课题主要通过介绍复杂板类零件的数控铣削加工工艺及其编程，通过本课题的编写，使我进一步巩固和加强所学的知识，把所学知识由理论转化为实践。深入的解决了加工中出现的各种问题，找到解决的方法，能在以后的工作中出现类似的问题时能够及时解决。板类零件在机械中通常用作零件的底座、盖板等等，其一般用来安装其余部件，其支撑作用。本文解决了板类零件在数控加工中常见的一些工艺问题，如：定位基准的选择、装夹方式的选择、机床设备的选择、刀具的选择、切削参数的选择、工艺路线的制定以及零件的数控加工程序的编写等问题。通过对本课题的编写使我自己认识到自己的不足，以后能在不足的地方多加学习，当然也有自己比较熟练的方面，能更好的了解自己的长处，在以后的实践中能更好运用。[关键词]：工艺板；工艺分析；切削用量；加工程序工艺板的加工工艺分析及数控编程1.前言1.1数控技术的发展前景近年来，数控加工和数控设备的应用突飞猛进，包括以组合机床为主的大量生产方式现在都转向以数控设备为主的方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量更大。随着我国综合国力的进一步加强以及加入世贸组织，我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术产与国际竞争。数控技术是制造实现自动化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物质手段。1.2数控加工工艺的特点数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的综合，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的总结。数控加工工艺是数控编程的前提和一句，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。数控加工工艺的特点如下：（1）数控加工的工艺内容十分明确而且具体。（2）数控加工的工艺要求相当准确而且严密。（3）数控加工的工序相对集中。1.3本课题的主要内容及任务本课题主要介绍了一复杂板类零件在数控铣削加工中的工艺问题，如定位基准的选择、装夹方式的选择、机床设备的选择、刀具的选择、切削参数的选择、工艺路线的制定以及零件的数控加工程序的编写等。本课题完成了复杂板类零件的CAD图纸的绘制，制定了零件的工艺过程，编写了零件的数控加工程序。2.零件图样分析2.1零件的结构工艺性分析从图2.1中分析得知，该零件的结构主要由槽、光滑孔、螺纹孔组成。其槽的曲线全部由圆弧组成，这也是该零件的结构特点。这些结构在数控铣削加工中属于易加工产品，其工艺简单，且零件形状规则，装夹方便，无需耗费太多的人力物力，加工起来较经济。图2.1零件图2.2零件的技术要求分析通过对零件图的分析得知，该零件的尺寸精度要求有：尺寸1200.05的精度等级为IT9级、尺寸1000.05的精度等级为IT9-10级、尺寸4和尺寸4的精度等级为IT10级、尺寸2-¢10的精度等级为IT7级、尺寸¢25的精度等级为IT7级，其余未注尺寸公差按IT12进行控制；位置精度要求有：2-M10螺纹孔与2-¢10孔的中心线的距离为600.03；表面粗糙度要求有：2-¢10孔的表面粗糙度为，¢25孔的表面粗糙度要求为，其余加工表面的粗糙度为；此外零件表面还规定了热处理要求，即调质处理HRC50～55。3.零件的工艺分析3.1毛坯的选择毛坯的选择是零件设计中的重要一环，合理选择毛坯的类型，会使零件的制造工艺简单、生产率高、质量稳定、成本降低。为能合理选择毛坯，需要了解和掌握各种毛坯的特点、适用范围及选用原则。根据该零件，确定其毛坯类型为板材，毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为130×110×20mm。3.2定位基准的选择合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作为定位基准，这种基准称为粗基准。在以后的工序中就应该用已加工过的表面作为定位基准，这种基准为精基准。（1）粗基准的选择粗基准的选择是否正确，影响到加工表面的余量分配，以及工件上加工面与不加工面的相对位置精度。经分析，确定该零件的粗基准为毛坯底面及外轮廓。（2）精基准的选择在第一道工序之后，就应当使用精基准定位，经分析，确定该零件的精基准为加工后的底面及外轮廓定位。3.3装夹方式的选择从图2.1分析得知，该零件为板类零件，在数控铣削加工中，板类零件的装夹通常采用平口虎钳装夹，由于该零件的加工厚度较薄，故用平口虎钳难以完成所有轮廓的加工。综合考虑，确定该零件在铣削平面时，选择用平口虎钳装夹；在铣削外轮廓其他部位时，选择用组合夹具进行装夹，由于该零件属于单件小批量生产，故尽量使得装夹的次数较少，以节省时间，最终装夹方案为：用压板压零件上表面的方式装夹，在铣外轮廓时，需要用压板分别先压其中一对边，加工另外一对边的方式，加工完成后，暂停程序，压另外两边，在加工槽及其他部位时，可压零件的两对角，进行夹紧。3.4表面加工方法的选择表面加工方法的选择就是为零件上每一个有质量要求的表面选择一套合理加工方法。在选择时一般先根据表面的精度及粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工前准备工序的，即确定加工方案。由于获得同一精度和粗糙度的加工方法有几种，在选择时除了考虑生产率要求和经济效益外，还应考虑下列因素：（1）工件材料的性质。（2）工件的结构和尺寸。（3）生产类型。（4）具体的生产条件。根据图2.1，确定零件的上下两表面采用粗、精铣加工；其圆弧槽也需要采用粗、精加工，并且X、Y向需要分层铣削；光滑孔的加工需要采用钻、扩、铰（镗）等加工方法加工；螺纹孔的加工方法为钻、攻。4.工艺路线的安排4.1工序的划分在数控机床上加工零件与普通机床上加工相比，工序可以比较集中。根据数控加工的特点，数控加工工序工序的划分有几种方法。加工该零件按装夹次数划分工序，从图中分析得知，该零件最少需要进行3次装夹方能完成加工。4.2工步的划分划分工步主要是从加工精度和效率方面考虑。合理的工艺不仅要保证加工出符合图样要求的工作，同时应使机床的功能得到充分的发挥。因此在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对工件的不同表面进行加工。对于比较复杂的工序，为了便于分析和描述，常在工序内又细分工步。划分工步应注意以下几点原则：（1）同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，还是全部加工表面都先粗后精分开进行，主要依据零件的精度要求考虑。（2）对于既要加工面又要加工孔的地方，可以采用“先面后孔”的原则划分工步。（3）按所用刀具划分工步。（4）在一次装夹中，尽可能完成所有能加工的表面，有利于保证表面相互位置精度要求。4.3加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯的状况，结合定位与加紧的需要一起考虑，重点应保证工件的刚性不被破坏，尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循以下原则：（1）基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。（2）先面后孔，先简单后复杂。（3）先粗后精，粗、精分开。（4）减少安装次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序，最好连接进行，以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。4.4工艺路线的确定根据以上方法，确定该零件的加工工艺路线如下：工序1：制造毛坯130×110×20mm板材。工序2：铣底上下两底面及外轮廓。工步1：粗、精铣底面。工步2：调头装夹，粗、精铣另一平面。工步3：铣外轮廓。工序3：铣中间封闭圆弧槽、各边对称开口圆弧槽、钻铰2-¢10孔、攻2-M10螺纹孔、钻镗¢25孔。工步1：粗铣各圆弧槽。工步2：精铣各圆弧槽。工步3：钻中心孔。工步4：钻底孔¢8.5。工步5：扩孔2-¢9.8mm。工步6：铰孔2-¢10。工步7：倒螺纹孔口角。工步8：攻2-M10螺纹孔。工步9：钻底孔¢20mm。工步10：扩孔至¢24.5mm。工步11：精镗孔¢25至图样要求。工序4：热处理。工序5：去毛刺。工序6：检验。5.设备及其工装的选择5.1机床的选择工序2中的加工精度不高，且工序简单，可直接在普通铣床上加工，工序3中的加工工步较多，且工序复杂，为提高加工效率，故需要选择在数控铣床或者铣削加工中心上加工。综合考虑，为提高加工效率和减少人力，故该零件的所有工序均选择在铣削加工中心上完成。5.2夹具的选择工序2中需要用到的夹具有平口虎钳和组合夹具，其中平口虎钳用于铣平面时装夹，组合夹具中是采用的压板式装夹方式，夹具中有4组压板，分别位于零件的四周，在铣左右两边轮廓时，需要压前后两边的压板，在铣前后两边的轮廓时需要压左右两边的压板；工序3中采用的是组合夹具进行装夹，该工序只需要装夹一次，夹具中也采用的压板式装夹方式，夹具中有4组压板，分别位于零件的四个对角，同时，在其中一角上需要安装两个定位销钉，用于工件的定位。5.3刀具的选择根据零件的结构特性，确定其刀具如表5.1所示。表5.1刀具卡片刀具号刀具名称刀具规格刀具材料加工表面T01面铣刀Ф150mmYT15铣上下两底面T02立铣刀Ф20mm硬质合金铣外轮廓T03立铣刀Ф16mm硬质合金铣槽T04中心钻Ф2mm高速钢钻中心孔T05麻花钻Ф8.5mm高速钢钻螺纹底孔及2-Ф10孔底孔T06扩孔钻Ф9.8mm硬质合金扩2-Ф10孔T07铰刀Ф10硬质合金铰2-Ф10孔T08锪钻Ф16×90°高速钢倒螺纹孔口角T09丝锥M10硬质合金攻2-M10螺纹孔T10麻花钻Ф20mm高速钢钻Ф25孔底孔T11扩孔钻Ф24.5mm硬质合金扩Ф25孔T12精镗刀Ф25mm硬质合金精镗Ф25孔5.4量具的选择长度尺寸可采用游标卡尺测量，圆弧的测量采用R规进行检测，2-¢10孔采用光滑塞规进行测量，2-M10螺纹孔选用螺纹通止规进行测量，¢25孔采用内径百分表进行测量。6.切削用量的选择合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。切削用量包括主轴的转速、背吃刀量、进给量。合理选择切削用量的原则：粗加工时，一般以提高效率为主，并考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应该在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性、加工成本。查阅相关手册，最后确定的切削用量如表7.1所示。加工部位刀具号主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm粗铣平面T016002003.5精铣平面T018001500.5铣外轮廓T0212001205粗铣圆弧槽T0312001005精铣圆弧槽T0315001200.5钻中心孔T0412001201钻底孔¢8.5T0510001504.25扩¢10孔至¢9.8T0612001500.65铰¢10孔T07500400.1倒螺纹孔口角T084002001攻2-M10螺纹孔T09200300钻¢25孔底孔¢20T1060015010扩¢25孔至¢24.5T118001202.25精镗¢25孔T1210001200.257.数控编程7.1数控编程的分类及编程方法的确定数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。综合考虑该零件的外形，确定该零件的圆弧槽的编程方法为自动编程，其余加工面采用手工编程。7.2编程原点的确定从零件图2.1中可以得知该零件属于规则型板型零件，所以可以将编程原点设置在零件的几何对称中心上，如图7.1所示。图7.1编程原点7.3加工程序清单（1）工序2的加工程序1）铣平面的加工程序O0020;T01M06;（面铣刀）换1号刀；G00G90G54X145Y10M03S600;快速运动至下刀点上方，主轴转速600；G43H1Z50M08;调用1号刀具长度补偿；G00Z0.5;G01X-145F200;粗铣平面；G00Z0S800;G01X145F150;精铣平面；G00Z150;M05;M09;M30;2）铣外轮廓的加工程序O0021;T02M06;（¢20立铣刀）G00G90G54X70Y-70M03S1200;快速运动至下刀点；G43H2Z50M08;调用2号刀具长度补偿，切削液开；G00Z-14;G01Y70F120;铣左右两边外轮廓；G00Z50;X-70;G00Z-14;G01Y-70F120;G00Z150;M00;程序暂停，换压板M03S1200;M08;G00X75Y60;铣前后两边外轮廓G00Z-14;G01X-75F120;G00Z50;Y-60;G00Z-14;G01X75F120;G00Z150;Y150;M05;M09;M30;（2）工序3的加工程序O0030;T03M06;（¢16立铣刀）M98P0031;调用子程序O0031；T04M06;（¢2中心钻）G00G90G54X0Y0M03S1200;G43H4Z25M08;调用4号刀具长度补偿，切削液开；G98G81Z-6R0F120;调用G81钻孔循环；X30Y30;X-30;Y-30;X30;G80G00Z150;T05M06;（¢8.5麻花钻）G00G90G54X30Y30M03S1000;G43H5Z25M08;调用5号刀具长度补偿，切削液开；G98G83Z-15R0F150;调用G83深孔琢钻循环；X-30;Y-30;X30;G80G00Z150;T06M06;（¢9.8扩孔钻）G00G90G54X-30Y30M03S1200;G43H6Z25M08;G98G81Z-15R0F150;X30Y-30;G80G00Z150;T07M06;（¢10铰刀）G00G90G54X-30Y30M03S500;G43H7Z25M08;G98G81Z-15R0F40;X30Y-30;G80G00Z150;T08M06;（锪钻）倒螺纹孔口角G00G90G54X30Y30M03S400;G43H8Z25M08;G98G81Z-5R0F200;X-30Y-30;G80G00Z150;T09M06;（M10丝锥）G00G90G54X30Y30M03S200;G43H9Z25M08;G98G84Z-15R0F200;调用G84攻丝循环X-30Y-30;G80G00Z150;T10M06;（¢20麻花钻）G00G90G54X0Y0M03S600;G43H10Z25M08;G98G83Z-15R0F150;调用G83深孔琢钻循环；G80G00Z150;T11MO6;（¢24.5扩孔钻）G00G90G54X0Y0M03S800;G43H11Z25M08;G98G81Z-15R0F120;G80G00Z150;T12M06;（¢25精镗刀）G00G90G54X0Y0M03S1000;G43H11Z25M08;G98G76Z-15R0Q0.5F120;调用G76精镗孔循环G80G00Z150;M05;M09;M30;子程序O0031;刀具轨迹路径如图8.1所示。图8.1铣圆弧槽走刀路径O0031N106G0G90G54X-4.119Y4.119A0.S1200M3N108G43H3Z25.N110Z5.N112G1Z-4.F50.N114G2Y-4.119R52.501F100.N116X4.119R52.501N118Y4.119R52.501N120X-4.119R52.501N122G1X-23.406Y23.406N124G2Y-23.406R40.5N126X23.406R40.5N128Y23.406R40.5N130X-23.406R40.5N132G0Z21.N134X-1.855Y16.N136Z5.N138G1Z-4.F50.N140X-2.458F100.N142G3X-18.458Y0.R16.N144G2X-31.323Y-28.5R38.N146G3X-28.677Y-31.5R2.N148X-28.5Y-31.323R2.N150G2X28.5R38.N152G3X31.5Y-28.677R2.N154X31.323Y-28.5R2.N156G2Y28.5R38.N158G3X28.677Y31.5R2.N160X28.5Y31.323R2.N162G2X-28.5R38.N164G3X-31.5Y28.677R2.N166X-31.323Y28.5R2.N168G2X-18.458Y0.R38.N170G3X-2.458Y-16.R16.N172G1X-1.855N174G0Z25.N176X-49.5Y-6.469N178Z5.N180G1Z-4.F0.N182G3Y6.469R9.501F100.N184G1Y-6.469N186G0Z21.N188X-52.Y0.N190Z5.N192G1Z-4.F0.N194Y-11.141F100.N196G3Y11.141R12.N198G1Y0.N200G0Z25.N202M5N204G91G28Z0.N206G28X0.Y0.A0.N208M99

结束语此课题的撰写在指导老师的细心、耐心的指导和自己的努力下，已经如期完成。最大的收获就是自己在撰写的过程中巩固了三年以来所学的知识，同时也学到了更多的新知识。通过此课题的撰写提高了自己的资料收集和查阅的能力，会合理的应用资料和工件软件解决问题，提高效率；并锻炼了自分析问题解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能独立解决中等难度以上的零件的工艺问题和数据处理问题；同时自己学会了遇到问题后，解决问题的能力。在这次课题的撰写中，我基本完成了任务，达到了任务要求，但是，我知道自己的文中还有许多不足甚至错误，希望老师们能够谅解，谢谢！

致谢首先，要感谢我的指导教师，是她一次又一次的耐心的辅导教会了我夹具的定位、夹紧，以及工序简图的画法，让我做完了毕业设计。其次，要感谢我所在的学院，是她提供了这一次毕业设计的课题，让我回顾了过去以往所学的知识。现在不管是对掌握了的还是没完全弄明白的知识，我都有了更深的