数控铣削加工工艺设计

毕业论文题目数控铣床零件的加工工艺设计学生姓名沈金浩学号11020418班级110204专业数控技术专业分院工程技术分院指导教师孙增晖2013年9月14日长春职业技术学院毕业论文专用纸1目录摘要........................................................................1第1章绪论................................................................11.1数控铣床的简介...........................................................21.2本课题设计内容...........................................................2第2章零件的数控铣削工艺分析...............................................32.1零件图的绘制.............................................................32.2零件图的分析.............................................................32.3毛坯的选择...............................................................42.4数控设备的选择...........................................................42.5零件定位基准及装夹方式的确定.............................................42.6加工路线的设计...........................................................52.7刀具选择.................................................................52.8切削用量的确定...........................................................62.9拟定数控切削加工工序卡...................................................72.10工序设计................................................................82.11确定编程原点............................................................82.12编辑程序................................................................9第3章操作步骤............................................................12总结与致谢.................................................................13参考文献...................................................................14摘要毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节，他不但是对我们三年来学习与实践的一个很好的总结与考验，也是为以后从事专业技术工作做个强而有力的铺垫。本次我的设计题目是球头配合件，通过对该零件的分析，需要对其进行编程、钻孔、铣削等数控加工。可以较高的满足零件的工艺要求，提高加工质量和设计效率。从零件图入手分析其技术要求，确定了零件的定位基准以及装夹方式。进而进一步对数控加工工序、工步顺序、刀具及刀具对刀点换刀点、加工余量、切削用量（背吃刀量、进给量、切削速度）的确定，得出完整的数控加工工艺卡片。这样对数控铣削又有了进一步的了解，拓展了自己的知识面，对程序编制也有了进一步的提高。关键词：数控加工、工艺卡片、程序编制长春职业技术学院毕业论文专用纸2第1章绪论1.1数控铣床的简介数控铣床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似，但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床，所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。数控铣削加工除了具有普通铣床加工的特点外，还有如下特点：1、零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等；2、能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件；3、能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件；4、加工精度高、加工质量稳定可靠，目前数控装置的脉冲当量一般为0.001mm，高精度的数控系统可达0.1μm，另外，数控加工还避免了操作人员的操作失误；5、生产自动化程度高，可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化；6、生产效率高，数控铣床一般不需要使用专用夹具等专用工艺设备，在更换工件时只需调用存储于数控装使工序高度集中，大大提高了生产效率。另外，数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速的，因此有利于选择最佳切削用量；7、从切削原理上讲，无论是端铣或是周铣都属于断续切削方式，而不像车削那样连续切削，因此对刀具的要求较高，具有良好的抗冲击性、韧性和耐磨性。在干式切削状况下，还要求有良好的红硬性；置中的加工程序、装夹工具和调整刀具数据即可，因而大大缩短了生产周期。其次，数控铣床具有铣床、镗床、钻床的功能，1.2本课题设计内容本次毕业设计主要针对零件数控铣削加工工艺进行设计，其中包括对零件的工艺性进行分析、数控设备的选择、零件定位基准及装夹方式的确定、数控加工工序的确定、工步顺序的确定、刀具及刀具对刀点换刀点的确定、进给量的确定、切削速度的确定等内容，最后根据以上内容得出数控加工工序卡，编制出加工程序。第2章零件的数控铣削工艺分析长春职业技术学院毕业论文专用纸32.1零件图的绘制主要用AutoCAD来绘制零件图、绘制零件图之前首先要熟悉软件的应用以及一些注意事项、更要了解机械制图方面的知识。主要有以下步骤：1）画图前的准备：应仔细观察零件、做到画前大致心中有数。2）确定图幅：根据图形的大小和比例，选取图纸幅面。3）画图框和标题栏4）布置图行位置进行画图。5）标注尺寸。6）全面检查填写标题栏。在这些考虑好之后我完成了球头配合件零件图与装配图，图形如下：（1）零件图2.2零件图的分析该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，其中¢12孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻孔，铰孔方案。平面轮廓常采用的加工方法有数控轮廓铣加工。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣—精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸，形状精度和表面粗糙度要求。长春职业技术学院毕业论文专用纸42.3毛坯的选择毛坯是根据图纸而确定大小，根据本设计图纸选择毛坯大小为100X100X40的毛坯。选材不当是材料方面导致失效的主要原因。问题出在材料上，但责任在设计者身上。最常见的情况就是，设计者仅根据材料的常规性能指标做出决定，而这些指标根本不能反映材料对所发生的那种类型失效的抗力。另一种情况就是，尽管预先对零件的失效形式有较准确地估计，并提出了相应的性能指标作为选材依据，但由于考虑到其他因素，使得所选材料的性能数据不合要求，因而导致失效。材料本身的缺陷也是导致零件失效的一个重要因素，常见的缺陷是夹杂物过多，过大，杂质元素太多，或者有夹层、折叠凳宏观缺陷。所以材料45号钢。2.4数控设备的选择在选择数控机床时应充分利用数控设备的功能，根据需要进行合理的开发，以扩大数控机床的功能，满足产品的需要。然后，根据所选择的数控机床，进一步优化数控加工方案和工艺路线，根据需要适当调整工序的内容。2.5.1零件定位基准的确定定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未加工的表面作为定位基准，这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准，这种基准被称为精基准（1）.精基准的选择我选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。结合现有设备、零件的加工要求及毛坯的质量，应以设计基准作为定位基准，这样设计基准与定位基准重合满足基准重合原则。（2）．粗基准的选择选择粗基准时，我主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。2.6加工路线的设计由于生产类型为大批量生产，应尽量使工序集中来提高生产效率，除此之外还应降低生产成本，为此，设计了两套生产方案，分别为表一和表二。表一：工艺路线方案一长春职业技术学院毕业论文专用纸5（1）粗加工定位基准面（底面）（2）钻、扩、铰¢12H7孔（3）粗、精加工上表面（4）外轮廓铣削（5）终检表二：工艺路线方案二（1）粗加工定位基准面（2）粗、精加工上表面（3）钻、扩、铰¢12H7孔（4）外轮廓铣削（5）终检按照基面先行，先面后孔，先主后次，先粗后精的原则确定加工顺序，我选择方案二。2.7刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。表2设计中刀具的选择长春职业技术学院毕业论文专用纸62.8切削用量的确定切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。该零件材料切削性能较好，铣削平面、外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）N=1000v/3.14D确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。Vf=Fn=Fn×Zn背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中长春职业技术学院毕业论文专用纸7等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm.2.9拟定数控切削加工工序卡所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作。表2-3数控加工工序卡长春职