固定板零件的数控铣削加工工艺

固定板零件的数控铣削加工第1页共23页本设计是独立自主完成并顺利通过答辩，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我3103064563，我存有该设计的全部电子档，旨在互相帮助，共同进步，共同探讨新的研究方案，维护社会主义文明，建设社会主义和谐社会。固定板零件的数控铣削加工作者：00000指导老师：00000(工学院机械设计制造及其自动化)摘要：该论文零件的加工工艺以及编程为主，主要对固定板零件加工中，存在的问题进行分析，并尝试着通过对加工工艺的改善，达到改善以及解决这些问题。加工前，通过对零件的结构特点，尺寸精度，形位精度，加工难点及工艺关键点的研究和分析，通过改进加工工艺，使零件的加工精度得以提高，并且使零件精度的要求，尺寸精度，形位公差以及表面粗糙度的加工通过对此性能在加工中得以一次完成，而且对零件的加工工艺规律进行总结，分析在加工中易出现的问题，提高对此类零件在加工中心的加工过程中的准确性、实用性，以达到精简加工过程，稳定加工质量的目的。关键词数控铣床数控工艺编程1绪论数控机床的加工特点(1)自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。(2)对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。(3)加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.005～0.01mm之间，不受零件复杂程度的影响。精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数固定板零件的数控铣削加工第2页共23页控加工的精度。(4)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现群控。固定板零件的数控铣削加工第3页共23页2工艺性分析2.1零件介绍以下图2.1为零件的二维图纸,若图纸不清楚详见附件零件图图2.1零件二维图图2.2零件三维图固定板零件的数控铣削加工第4页共23页2.2零件加工工艺性分析该零件材料为45号钢。由图可知，四个侧面为不加工面，全部加工面集中在上表面。零件形状复杂，主要有上表面轮廓包括凸台、4-Φ20的孔、2-Φ15H7的通孔、深度为4mm的花型凸台、。详细见零件图。拟将下表面作为主要定位基准，并在前道工序中加工出来，后用上表面作为基准，加工下表面。2.3零件的技术要求技术要求：1.未注尺寸公差为IT132.锐边去毛刺3.为注长度尺寸偏差±0.5mm4.零件表面不应有划痕3毛坯与工艺装配的选择3.1毛胚的选择3.1.1常见的毛坯种类（一）铸件对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等。（二）锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。（三）焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。固定板零件的数控铣削加工第5页共23页（四）其它毛坯其它毛坯包括冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。3.1.2确定毛坯的类型毛坯的金属成形工艺类型多样，且每一种毛坯有多种不同的制造方法。选择毛坯时应全面考虑下列因素：（1）零件结构形状及尺寸；（2）零件材料及力学性能要求；（3）现有生产条件及能力；（4）生产纲领大小；（5）充分考虑利用新工艺、材料、技术的性能。根据该零件的图纸要求，由于零件并不是很长，形状为方形，因此可以直接采用型材毛坯（板材），能符合零件图纸的要求。3.2加工工艺路线的确定3.2.1工序的划分原则机加工工序的划分方法在数控机床上加工零件，工序应比较集中，在一次装夹中应尽可能完成大部分工序，首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作。若不能，则应选择哪一部分零件表面需用数控机床加工，即对零件进行工序划分。一般工序划分有以下几种方式：l、按所用刀具划分工序。即以同一把刀具完成的哪一部分工艺过程为一道工具。目的：减少安装次数，提高加工精度；减少换刀次数，缩短辅助时间，提高加工效率。适用于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长（如在一个工作班内不能完成），加工程序的编制和检查难度较大等情况。2、按安装次数划分工序即以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序.适合于加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。3、以粗、精加工划分工序即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。适用于加工变形大，需要粗、精加工分开的零件，如薄壁件或毛坯为铸件和锻件，也适用于需要穿插热处理的零件。4、以加工部位划分工序。即完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。适用于加工表面多而复杂的零件，此时，可按其结构特点（如内形、外形、曲面和平面）将加工划为分几个部分。固定板零件的数控铣削加工第6页共23页3.2.2加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。切削加工工序的安排原则1）基准先行选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提供可靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等，都应安排在初始工序加工完成。2）先粗后精各表面均应按照粗加工→半精加工→精加工的顺序依次进行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。3）先主后次先加工主要表面（如定位基面、装配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等），次要表面常穿插进行加工，一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。该零件的加工顺序应严格按照以上原则进行加工。3.2.3工艺路线安排根据以上原则本零件的工艺路线如下：工艺路线方案一：锻→热（调质处理）→铣（上、下平面）→铣（四周边）→铣（粗精铣凸台）→铣（粗精铣内圆）→铣（粗精铣孔）→钻（钻、扩、铰）→铣（精加工轮廓）→钳（清洗、去毛刺）→检（检验入库）工艺路线方案二：锻→热（调质处理）→铣（上、下平面）→铣（四周边）→铣（粗精铣凸台）→铣（粗精铣内圆）→钻→铣（粗精铣型腔）→铣（粗精铣孔）→钳（清洗、去毛刺）→检（检验入库）上述两个工艺方案特点在于：方案一的孔是采用钻、扩、铰加工，方案二所有的孔采用铣加工。如果采用方案二，孔小选择的刀具直径也小，很容易断刀，切削效率也不高，所以方案一比较合理。3.3选择并确定工艺装备3.3.1数控机床的选择不同类型的数控机床有着不同的用途，在选用数控机床之前应对其类型、规格、性能、特点、用途和应用范围有所了解，才能选择最适合加工零件的数控机床。根据数控加工的特点和国内外大量应用实践，数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件。固定板零件的数控铣削加工第7页共23页（1）数控机床的应用范围不同类型的数控机床有着不同的用途，在选用数控机床之前应对其类型、规格、性能、特点、用途和应用范围有所了解，才能选择最适合加工零件的数控机床。根据数控加工的特点和国内外大量应用实践，数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件。1.多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。2.形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。3.在普通机床加工时，需要昂贵的工装设备（I具、夹具和模具）的零件。4.具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型零件。5.必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。6.价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件。7.需要最短生产周期的急需零件。从数控机床的类型方面考虑，数控车床适用于加工具有回转特征的轴类和盘类零件。数控镗铣床、立式加工中心适用于加工箱体类零件、板类零件、具有平面复杂轮廓的零件。卧式加工中心较立式加工中心用途要广一些，适宜复杂箱体、泵体、阀体类零件的加工。多轴联动的数控机床、加工中心可以用来加工复杂的曲型面、叶轮螺旋桨以及模具。本次设计加工的零件为板类零件，从经济性实用性的角度考虑，选择立式加工中心来用于本次零件的加工，较为合理。3.3.2夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外，还要考虑以下几点：（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。（2）装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。固定板零件的数控铣削加工第8页共23页（3）在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，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。（4）尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。根据上述分析，该零件结构简单，能在一次装夹中完成，采用精密平口钳（图3.2）从侧面夹紧，以底面和两侧面定位（图3.3）。图3.2精密平口钳图3.3夹紧方式固定板零件的数控铣削加工第9页共23页本零件使用精密平口钳，夹持工件左右端面，下面使用登高垫铁支撑，这样才能保证零件在加工过程中不易松动，从而保证加工精度。3.3.3量具的选择从经济价值选择(经济性)在保证测量精度和测量效率的前提下，能用专用量具的，不用万能量具；能用万能量具的，不用精密仪器。由于本论文选择的零件加工精度要求不高，所以选用游标卡尺、千分尺作为检查的量具，即可达到加工精度的要求（如图3.4）。图3.4量具固定板零件的数控铣削加工第10页共23页4工艺参数选择4.1切削用量的选择原则粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。精加工时，对加工精度和表面粗糙度要求较高应用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。（2）切削用量的选取方法①背吃刀量的选择粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。②进给速度（进给量）的确定粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度νf可以按公式νf=f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm／r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。③切削速度的确定切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD来确定主轴转速n（r/min）。在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。4.2切削用量的选择制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，