拨叉零件的工艺设计和铣削编程

徐州工业职业技术学院毕业论文（设计）任务书课题名称：拨叉零件的工艺设计和铣削编程课题性质：系名称：专业：数控班级：指导教师：杜文忠学生姓名：张文柱前言随着现代制造业在我国不断发展，对具备数控加工职业能力的人才需求越来越大，本次的设计坚持以就业为导向、以职业能力培养为核心的原则，将数控铣削加工工艺和程序编制方法等专业技术能力融合到教学项目之中。设计内容的主要体现以下几方面特点。（1）围绕中级数控铣床操作员的职业岗位要求对内容进行取舍。为把提高学生的职业能力放在突出位置，本教材借鉴中级数控铣床操作员应具备的核心职业能力，对教学内容进行取舍。围绕数控编程、加工工艺两大部分进行展开，同时强化数控铣削加工工艺知识和训练，使学员通过学习逐步形成职业能力；而对与编程和操作无关的理论知识，将予以删减。（2）通过项目驱动的组织形式分散难点。本教材的组织形式是设置若干个项目，每个项目都以一个实际零件的加工任务为核心引出新的数控指令和数控工艺知识。项目内容从易到难，逐步将各种数控加工指令与工艺知识引出。在多个零件加工项目的驱动下，完成对数控加工指令与工艺知识的学习。（3）采用深入浅出、适当重复的编写风格。本教材采用螺旋式上升的方式展开内容，新知识、新技能都在原有知识基础上引出，同时复习和巩固已学过的内容。如在分析铣削编程与加工实例时，所选工程实例的复杂程度逐步提高，在已有知识的基础上引出新的编程方法与工艺知识，做到既有重复、又有提高。（4）兼顾两种主流数控系统。本教材选择占据市场份额最大的FANUC系统作为主要数控系统进行讲解，同时兼顾市场占有率占第二位的SIEMENS数控系统。其他系统由于多数与FANUC系统相兼容，就未做介绍。摘要：数控机床是现代加工车间最重要的装备。本文概述数控机床控制器的发展趋势。随着信息技术(1T)和制造技术(MT)的发展，出现了更多功能、更高性能的控制器，诸如多坐标、多系统(通道)的控制；具有高精、高速、5轴加工功能和复杂加工、数控复合机床、进网通信、高可靠性和安全性等功能。为了增加操作和使用系统的可操作性和可移植性，控制器开放已经成为潮流。数字制造要求数控系统建立在一个全新的信息技术基础结构之上，容易利用网络传递加工制造信息，进行CAD／CAM与CNC一体化的加工制造。这就出现了STEP—NC新型的数控系统。关键词：数控，发展趋势，功能，性能，开放性，STEP—NC目录第一章：数控加工的原理……………………………1第二章：零件图工艺分析……………………………2第三章：数控加工工艺路线的设计…………………………………3（1）工序的划分（2）顺序的安排（3）确定走刀路线和工步（4）工件的定位与夹紧方案的确定（5）夹具的选择（6）刀具的选（7）切削用量的确定第三章：各组成部分方案设计与算……………………第四章：设计总结…………………………………………………………………………………第五章：……………………………………………………………………………………参考文献……………………………………………………………………附录一…………………………………………………………………………一一：设备的选择1．使用的设备为TK7640的数控立式铣床TK7640数控铣床主要对基准面和上表面的表面进行铣削，以及对外轮廓加工，还有孔，螺纹孔及螺纹的加工。由图可知,该零件是由一个长方体构成,外形尺寸为122X122X45MM,材料为45钢，切削加工性能较好。二：零件图工艺性分析1．工艺分析1．如图所示，零件外形规则，被加工部分的尺寸，形位，表面粗糙度值等要求较高。零件复杂程度一般，包含了平面、圆弧、空间圆柱面、内外轮廓、挖槽、钻孔、绞孔等，且大部分的尺寸均达到IT8—IT7级精度。且尺寸标注较为齐全，工件轮廓图形的各种几何元素的条件也十分充足。选用平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口，使之与工作台X轴移动方向平行。在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当），利用木锤或铜棒敲击工件，使平行垫块不能移动，夹紧工件。利用寻边器，找正工件X、Y轴零点，该零点位于16孔的中心位置，设置Z轴零点与机械原点重合，刀具长度补偿利用Z轴定位器设定：有是也可以不使用刀具半径补偿功能，而根据不同刀具设定多个工件坐标系零点进行编程加工。2.精度分析轮廓的表面粗糙度为3.2，其余的加工部分精度相对较高。基准面表面粗糙度为1.6,平面度为0.05以及上表面的平行度为0.1,表面粗糙度为1.6.工件外轮廓的精度等级为5~6级.凸轮的外轮廓表面粗糙度为1.6.一般不难保证精度。3．毛坯、余量分析型板的毛坯与零件相似,各处均有单边余量2mm(毛坯图略)。零件在加工后各处厚薄尺寸相差悬殊,曲线（a）切削余量最大,故在铣削加工过程中及铣削后都将有较大的变形。内轮廓的加工余量为0.5mm。数控加工工艺路线的设计1、工序的划分零件为45钢，切削加工性能较好。由于图纸的要求，和工艺的需要，首先要对工件进行钻两侧孔，因为其中的一个孔在圆弧上，故要先钻其孔，同时在装夹时也有利与工件位置的找正。然后在逐一进行零件的外轮廓的加工，在加工时尽量在一次装夹中完成许多重要表面的加工，减少辅助时间，以同一把刀具加工的内容划分工序和以加工部位划分工序（如内腔、外形、曲面或平面）将每一部分的加工作为一道工序，粗、精加工分开进行。根据零件图样要求给出加工工序为：A面1)钻两侧孔16，选择15.9的直柄麻花钻。2)精铰16的两侧孔，选择16的机用铰刀。3)粗加工最外轮廓，选择10的三刃铣刀。4)精加工最外轮廓，选择10的三刃铣刀。5)粗加工曲线B轮廓，选择10的三刃铣刀。6)精加工曲线B轮廓，选择10的三刃铣刀。7)粗加工曲线C外轮廓，选用20的三刃立铣刀。8)精加工曲线C外轮廓，选用20的三刃立铣刀。9)钻16中心孔，选择15.9的直柄麻花钻10)精铰16的两侧孔，选择16的机用铰刀。11)粗加工36的圆台，选择15的三刃立铣刀。12)精加工36的圆台，选择15的三刃立铣刀。B面1）粗加工120的最外圆，选择20的三刃铣刀。2）精加工120的最外圆，选择20的三刃铣刀3）粗加工M46的圆台和116的内圆，选择10的键槽铣刀。4）精加工M46的圆台和116的内圆，选择10的键槽铣刀。5）粗加工M36的圆台，选择12的三刃立铣刀。6）精加工M36的圆台，选择12的三刃立铣刀。7）攻M36*1.5的螺纹，2、顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；3)确定走刀路线和工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。在确定走刀路线时，主要遵循以下原则：①保证零件的加工精度和表面粗糙度在铣削加工时，因刀具的运动轨迹和方向不同，可能采用顺铣或逆铣，应视零件的加工要求、工件材料的特点以及机床刀具等具体条件综合考虑。零件为45钢，切削加工性能较好采用顺铣加工，对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。②使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。刀具的进退刀路线要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。（如图所示为外轮廓的铣削加工，它采用圆弧进刀切入，切出）(4)工件的定位与夹紧方案的确定工件的定位基准与夹紧方案的确定，应遵循下列三点：①力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。②设法减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。③避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。(5)夹具的选择因为工件较为规则，所以选用平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口，使之与工作台X轴移动方向平行。在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当），利用木锤或铜棒敲击工件，使平行垫块不能移动，夹紧工件。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。(6)刀具的选择刀具的选择，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：既要求精度高、强度大、刚性好、耐用度高，又要求尺寸稳定，安装调整方便。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具的刚性。在本次设计中所使用的刀具如下：1．１５㎜直柄麻花钻２．16的机用铰刀3.10的三刃立铣刀4.20的三刃立铣刀5.15的三刃立铣刀6.10的键槽铣刀。712的三刃立铣刀8.M36的内孔螺纹刀刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金刚石。7)切削用量的确定切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量和进给量(进给速度)。主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定；背吃刀量主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，尽可能加大背吃刀量；进给量要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。切削用量的合理选择将直接影响加工精度、表面质量、生产率和经济性，其确定原则与普通加工相似。具体数据应根据机床使用说明书、切削用量手册，并结合实际经验加以修正确定。加工步骤刀具与切削参数序号加工内容刀具规格主轴转速N/min-1进给速度vf/mm.min-1刀具补偿类型材料长度半径1．钻两侧孔15.9的麻花钻50040H01D012．精铰两侧孔16的铰刀120050H02D023．粗加工曲线（a）10三刃立铣刀80080H03D034.精加工曲线（a）10三刃立铣刀120050H03D035.粗加工曲线（b）10三刃立铣刀80080H03D036.精加工曲线（b）10三刃立铣刀120050H03D037.粗加工曲线（c）20三刃立铣刀80080H04D048.精加工曲线（c）20三刃立铣刀120050H04D049.钻16中心孔15.9的麻花钻50040H01D0110.精铰中心孔16的铰刀120050H02D0211.粗加工36圆台12三刃立铣刀80070H05D0512.精加工36圆台12三刃立铣刀120050H05D05B面1.粗加工120的最外圆20三刃立铣刀80080H04D042.精加工120的最外圆20三刃立铣刀120050H04D043.粗加工46的圆台和116的内圆10的键槽铣刀70060H06D064.粗46和11610的键槽铣刀80050H06D065.粗加工M36的圆台12的三刃立铣刀80070H05D056.精加工M36的圆台12的三刃立铣刀120050H05D057.攻M36的螺纹8.攻M36的螺纹主程序;O0001;T0101;G90G54G17G00X0Y0;Z100;M03S800M08;Z5;G83G99X0Y0Z-42.62Q5R2F50;G80G00Z100M09;MO5;M00;T0202;G90G54G17G00X0Y0;选用15.9㎜的麻花钻，钻16的孔（两侧），选择立式铣床，使用平口钳夹紧两大平面。选择16的机用铰刀，钻一侧深孔。Z100;M03S800M08;Z5;G85G99X0Y0Z-41.62R2F50;G80G00Z100M09;MO5;M00;（利用以上的方法和程序钻削另一侧16的深孔）主程序；O0002;T0303;G90G54G17G00X0Y0;Z100;M03S800M08;M98P110040;G90G