第1页共32页《数控加工工艺》课程设计说明书设计题目:动模座板机电一体化教研室2010年7月第2页共32页目录引言:………………………………………………………..3一、设计目的…………………………………………………3二、设计主要步骤……………………………………………4(一)分析零件图纸…………………………………………4(二)确定毛坯尺寸…………………………………………6(三)数控加工工艺分析……………………………………71、工序加工内容……………………………………………72、选择加工机床…………………………………………………73、加工工艺设计……………………………………………94、工序卡片………………………………………………215、工序走刀路线图………………………………………226.加工程序………………………………………………237.用仿真系统验证…………………………………………31三、心得体会…………………………………………………31四、参考文献…………………………………………………31第3页共32页前言《数控加工工艺课程设计》,是在全部学完数控加工工艺学,数控编程及操作等大部分专业课的基础上进行的一个教学坏节.这是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性总复习,也是一次理论联系实际的训练.因此,它在四年的大学生生活中占有重要地位。本次课程设计是对具体零件加工工艺的设计及程序的编制,它综合考查了我们对零件的工艺分析能力和数控编程指令的理解,如能独立认真地完成这次设计将对能力的提高和知识的掌握及灵活的运用起到很大的促进作用。一、设计目的:《数控加工工艺课程设计》是一个重要的实践性教学环节,要求学生运用所学的理论知识,独立进行的设计训练,主要目的有:1、通过本设计,使学生全面地、系统地了解和掌握数控加工工艺和数控编程的基本内容和基本知识,学习总体方案的拟定、分析与比较的方法。2、通过对夹具的设计,掌握数控夹具的设计原则以及如何保证零件的工艺尺寸。3、通过工艺分析,掌握零件的毛坯选择方式以及相关的基准的确定,确定加工顺序。4、通过对零件图纸的分析,掌握如何根据零件的加工区域选第4页共32页择机床以及加工刀具,并根据刀具和工件的材料确定加工参数。5、锻炼学生实际数控加工工艺的设计方法,运用手册、标准等技术资料以及撰写论文的能力。同时培养学生的创新意识、工程意识和动手能力。二、设计主要步骤:(一)分析零件图纸1、在选择各表面及孔的加工方法时,要综合考虑以下因素(1)要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。第5页共32页(2)根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。(3)要考虑被加工材料的性质,例如,淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。(4)要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。(5)此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。2、该零件的材料为Q235钢。加工的内容有平面、孔、和螺纹,集中在上下表面和两个侧面。(1)该零件为动模座板,材料为Q235,是一个长方体零件,且其尺寸不是很大,故其易于装夹。(2)以底面为主要加工的表面,有底面的铣加工,其底面的粗糙度要求是Ra0.8μm.。其余表面粗糙度要求是Ra3.2μm.如上表面、四周轮廓等。(3)以上表面为主加工面加工孔,分别是以6×φ22和6×φ16为一组的阶梯孔,以及4×φ25的通孔,φ100、φ35及φ13组合孔,其要求一定的同轴度,还有4×M6的螺纹孔,所有孔的表面粗糙度要求是Ra3.2μm。第6页共32页(4)从定位和加工两个方面考虑,应先加工长方形外轮廓。然后加工下表面,再以下表面定位加工上表面,以保证两平面的平行度要求,再以下表面定位加工上表面的孔和螺纹,以保证孔的轴线垂直,才能进行加工。(二)确定毛坯尺寸零件的材料为Q235,毛坯的形状和尺寸越接近成品零件,材料消耗就越少,机械加工的劳动量也越少,因而会提高机械加工效率,降低成本。故选用型材,型材是指利用冶金材料厂提供的圆钢、方钢、管材、板材等各种形状截面的材料,经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯,所以选用Q235钢板作为毛坯。由于该零件的长宽高为350×300×25mm,毛坯的尺寸应该比零件大。查手册中的钢材标准GB-T709-1988,考虑一定的加工余量,从标准中选钢板的厚度为30mm。采用氧割下料,下料尺寸为365×315mm。综上所述,毛坯选择365mm×315mm×30mm的Q235钢。动模座板零件工艺规程如下:工序工序名称加工内容加工设备1下料下365mm×310mm×30mm的Q235钢氧割2钳工去毛刺,飞边。辅助工序3铣外轮廓粗、精铣外轮廓至尺寸普通铣床4铣上表面粗、精铣上表面加工中心第7页共32页5铣以上表面为基准面定位,粗,半精、精铣下表面加工中心6铣、钻、镗、攻丝以下表面为基准面定位,钻孔,粗,精镗组合孔,倒角加工中心7钳工去毛刺,锐边倒钝辅助工序(三)数控加工工艺分析由以上分析可知。该零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于动模座板来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度以及下表面精度,处理好孔和平面之间的相互关系。在上表动模座板零件工艺规程中,拟定工序4、5、6为加工中心加工工序,现对该加工工序进行工艺分析。1、工序加工内容(1)以底面为主要加工的表面,有底面的铣加工,其底面的粗糙度要求是Ra0.8μm.。其余表面粗糙度要求是Ra3.2μm.如上表面、四周轮廓等。(2)以上表面为主加工面加工孔,分别是以6×φ22和6×φ16为一组的沉头孔,以及4×φ25的通孔,φ100、φ35及φ13组合孔,其要求一定的同轴度及定位精度,还有4×M6的螺纹孔,所有孔的表面粗糙度要求是Ra3.2μm。2、选择加工机床由零件图可知,该零件要求的加工精度较高,且加工的数量第8页共32页为单件,所以选择立式加工中心作为加工机床。这样可一次装夹加工大部分的孔和螺纹,加工中心可以自动换刀,这样可以大大缩短在普通铣床上的换刀时间,提高加工效率。根据零件图分析,有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、钻及攻螺纹等工步,所以选择普通国产立式加中心。第9页共32页7.5/113、加工工艺设计第10页共32页(1)选择加工方法①上下表面的加工由零件图可知,上表面要求的粗糙度是3.2,查《数控加工工艺与编程》表2-14知,要达到3.2的粗糙度要求,应采用粗铣—精铣的加工方案。由于下表面有粗糙度要求高,所以应该先加工上表面,再把工件反转加工下表面。下表面也采用粗铣半精铣—精铣的加工方案,才能达到0.8的粗糙度要求。②Φ13的通孔加工由零件图可知,对Φ16的通孔只要求表面粗糙度是3.2,查《数控加工工艺与编程》表2-13知,采用钻中心孔—钻孔以左边轮廓为定位基准的加工方案。③φ100、φ35的孔加工由零件图可知,表面粗糙度是3.2,查《数控加工工艺与编程》表2-13知,在Φ13的通孔基础上,采用打粗镗—精镗的加工方案。先镗φ35的孔,保持深度20mm,再镗φ100的孔,保持深度5mm。用Φ22的钻头倒角。④6×Φ22—Φ16的阶梯孔的加工由零件图可知,对6×Φ22—Φ16的阶梯孔表面粗糙度是3.2,查《数控加工工艺与编程》表2-13知,Φ16采用钻中心孔—钻—绞孔以Φ13的通孔轴线为定位基准的加工方案即可,在已加工Φ16孔的基础上扩孔—镗孔至Φ22的尺寸,保持深度16mm。⑤4×Φ25的通孔加工第11页共32页由零件图可知,对Φ25的通孔要求表面粗糙度是3.2,查《数控加工工艺与编程》表2-13知,采用钻中心孔—钻—绞孔以Φ13的通孔轴线为定位基准的加工方案。⑥4×M6的螺纹孔的加工要加工螺纹孔,必须先加工出螺纹底孔。查《机械设计课程设计》表13-1,可知加工的M6的螺纹孔的底孔直径是Φ4.917,取Φ5.查《数控加工工艺与编程》表2-13知,采用钻中心孔—钻底孔—攻螺纹的加工方案。(2)确定加工顺序按照加工顺序的制定原则,即先面后孔,先粗后精,先主后次,基准先行的原则。该零件具体的加工顺序为:粗、精铣上表面—粗、半精、精铣下表面-钻上表面各孔的中心孔—钻、铰Φ13的孔—粗、精镗Φ35、Φ100的孔—钻—绞Φ16—扩Φ22的孔—钻—绞Φ25的孔—钻Φ5底孔、攻M6的螺纹。(3)确定装夹方案和选择夹具该零件的形状简单,而且加工的数量是单件,故不需要专用夹具来加工。由于零件的尺寸不是很大,加工上下表面时,采用通用虎钳即可。采用搭压板的装夹方案上表面的孔和螺纹,(4)刀具的选择根据选择的加工工艺及零件图的尺寸,确定刀具的类型及尺寸。①上下表面的加工第12页共32页由于加工的毛坯面是365×310,选择Φ125的6齿硬质合金面铣刀。②选择Φ5的中心钻用于钻中心孔。③Φ13的通孔加工选择Φ12.8钻头钻通孔,Φ13的铰刀④φ100、φ35的孔加工选择Φ30钻头钻底孔,Φ33的镗刀粗镗,Φ35的镗刀精镗。然后选择Φ100的镗刀扩孔至尺寸。⑤6×Φ22—Φ16的阶梯孔的加工选择Φ15.8钻头钻孔,Φ16的铰刀,然后选择Φ22的镗刀扩孔至尺寸。⑥4×Φ25的通孔加工选择Φ24.7的钻头,Φ25的铰刀绞孔至尺寸。⑦4×M6的螺纹孔的加工选择Φ5钻头钻底孔,M6的丝锥加工Φ5的螺纹孔。(5)切削用量的计算①上表面的加工机床:XK716D立式加工中心刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料:15YT125Dmm齿数6ZA.粗铣铣削深度pa:2pamm第13页共32页每齿进给量fa:根据《机械加工工艺手册》表2.4-73,取0.1/fammZ铣削速度V:参照《机械加工工艺手册》表2.4-81,取2/sVm机床主轴转速n:010001000260305.7/min3.14125Vnrd,300/minnr式(1.1)每分钟进给量fV:0.16300180/minffVaZnmm式(1.2)B.精铣:铣削深度pa:0.5pamm,每齿进给量fa:根据《机械加工工艺手册》表2.4-73,取0.6/fammr铣削速度V:参照《机械加工工艺手册》表2.4-81,取2.8/Vms机床主轴转速n,由式(1.1)有:0100010002.860428/min3.14125Vnrd,400/minnr每分钟进给量fV:0.6400240/minfVfnmm②下表面的加工机床:XK716D立式加工中心刀具:硬质合金端铣刀(面铣刀)材料:15YT125Dmm齿数6ZA.粗铣铣削深度pa:2pamm第14页共32页每齿进给量fa:根据《机械加工工艺手册》表2.4-73,取0.1/fammZ铣削速度V:参照《机械加工工艺手册》表2.4-81,取2/sVm机床主轴转速n:010001000260305.7/min3.14125Vnrd,300/minnr式(1.1)每分钟进给量fV:0.16300180/minffVaZnmm式(1.2)B.半精铣:铣削深度pa:0.4pamm,每齿进给量fa:根据《机械加工工艺手册》表2.4-73,取0.6/fammr铣削速度V:参照《机械加工工艺手册》表2.4-81,取2.8/Vms机床主轴转速n,由式(1.1)有:0100010002.860428/min3.14125Vnrd,400/minnr每分钟进给量fV:0.6400240/minfVfnmmC..精铣铣削深度pa:0.1pamm,每齿进给量fa:根据《机械加工工艺手册》表2.4-73,取0.25/fammr铣削速度