数控加工工艺设计课程设计报告

-目录一、数控车床加工工艺1.1数控车床加工工艺特点2 1.2数控车床加工工艺内容2二、图纸的分析及工艺处理2.1 工艺分析22.2 工艺处理32.3 选择设备32.4 确定零件的定位基准和装夹方式32.5确定加工顺序及进给路线32.6刀具选择3 2.7切削用量选择4 2.8数控车零件程序清单7 2.9数控仿真截图8三、数控铣床加工工艺3.1 零件图工艺分析93.2确定装夹方案103.3确定加工顺序103.4刀具选择103.5 切削用量选择13四、主要加工程序4.1 确定编程原点134.2机床的选择144.3数控铣*KG-028零件程序清单144.4 数控仿真截图 18五、设计总结19六、参考文献20一、数控车床加工工艺1.1、数控车床加工的工艺特点数控车床加工与普通车床加工在许多方面遵循的原则基本上是一致的。但数控车床加工自动化程度高，控制功能强，设备费用高，因此也就相应形成了数控车床加工工艺的自身特点。1.2、数控车床加工工艺内容（1）选择并确定适合在数控车床上加工的零件并确定工序内容。（2）分析被加工零件图纸的数控加工工艺，明确加工内容与技术要求。（3）确定零件加工反感，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序等。（4）设计数控加工工序，制定定位夹紧方案，划分工步，规划走刀路线，选择刀辅具，确定切削用量，计算工序尺寸及工差等。（5）数控加工专用技术文件的编写。二、图纸的分析及工艺处理2.1、工艺分析轴类零件是机械加工中不可缺少的一类零件，在机械装配中起着举足轻重的作用。工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件加工精度都有重要影响。该零件右端有两个C1mm的倒角,该零件右端为螺纹，螺纹之后为退刀槽。如下图1-1零件图所示。工件总长为130mm，转直径为68mm的轴类零件250*65mm棒料装夹时应注意控制毛坯外伸量，提高装夹刚性。在车削过程中先粗加工外轮廓，最后精加工时需要切削两次，以去除毛刺，以提高表面质量。2.2、工艺的处理（1）毛坯选择 长度为130mm，最大回转直径为68mm，因此可选择68*130 mm，材料为45钢。（2）数控加工前的零件预加工 零件毛坯在热处理前先进行粗车加工，为数控车削加工工序提供可靠的工艺基准：2.3、 选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6240数控车床。2.4、确定零件的定位基准和装夹方式 内孔加工 定位基准：内孔加工时以外圆定位； 装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧。外轮廓加工定位基准：确定零件左端外圆为定位基准； 装夹方式：加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，用三爪自动定心卡盘夹紧零件左端外圆。加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能 加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该 零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行2.5、确定加工顺序及进给路线装夹方式：加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，用三爪自动定心卡盘夹紧零件左端外圆。加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能 加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行2.6、刀具选择 将所选定的刀具参数填入表1轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。注意：车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。本例中选=55 。表1 轴承套数控加工刀具卡片序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注2T02宽5mm硬质合金车槽刀1车槽刀3T03可转位硬质合金93度偏头外圆车刀1车外圆4T04可转位硬质合金外螺纹刀1车端部螺纹2.7、切削用量选择根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式v c=dn/1000和vf = nf，计算主轴转速与进给速度（计算过程略），计算结果填入表5-15工序卡中。 背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.10.4较为合适。表2各工序刀具切削参数序号加工内容要求刀具号刀具类型主轴转速或切削速度进给量mm/r备注1车外轮廓，不留单面余量至要求T03可转位硬质合金93度偏头外圆车刀700r/min0.32切螺纹退刀槽T01可转位的45度硬质合金端面车刀500r/min0.13车端部螺纹T04可转位硬质合金外螺纹刀950m/min01机械加工过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称异形轴共 页第页材料牌号45毛坯种类锻件轴类尺寸每毛坯可制造数1每台件数备注工序号工序名称工序容车间工段设备工艺装备工时准终单件5检验检查毛料材料牌号、状态及合格证，并记录。10标识挂示牌15车车外轮廓，不留单面余量车床 切螺纹退刀槽车端部螺纹设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改标记签字日期标记处数更改文件号签字表5 数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图零件图号NC01工序号工步号程序号O100机床型号*K5032程序段号N10N170加工内容车轮廓周边第 8 页下转第 9 页编程校对审批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交爬斜坡铰孔行切2.8、数控车零件程序清单O0001N10 G92 *200. Z110.N20 G00 *28. Z2.S700 M03T03N30 *18.M08N40 GN50 Z-25N60 *30.N70 *45.Z-45.N80 Z-50.09N90 G02 *40. Z-116.62R55.N100 G01 Z-125.N110 G03 *35.06Z-176.59 R44.N120 G02 *30. Z-188.67R20.1N130 G01 Z-195.N140 *44.N150 *50. Z-198.N160 Z-210.N170 *60.N180 G00 *200. Z110. M09N190 M01N200 G00 *36.Z-25.S500 M03T02 M08N220 GN230 G00 *50.N240 *200. Z110. M09N250 M01N260 G00 *26.Z5.S300 M03T0404 M08N280 G32 *22.8 Z-21.5 F1.5(切螺纹)N290 *22.5N300 *22.3N310 *22.268N320 G00 *200.Z110. M09三、数控铣床加工工艺3.1 零件图工艺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，表面粗糙度要求较高，可采用钻扩铰方案，。没有要求的按IT11-IT12处理，平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。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。3.2确定装夹方案 由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，此工件从图样中可以看到轮廓的后表面和下表面粗糙度值要求较高，零件采用平口钳装夹。在安装工件时，要注意工件安装，要放在钳口中间部位。安装虎钳时，要对它的固定钳口找正，工件加工部分要高出钳口，避免刀具与钳口发生干涉。安装工件时注意工件上浮，在零件粗加工时要保证夹紧力足够大，但又不能把工件夹压变形。所有表面需铣削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都可以保证。3.3确定加工顺序 加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。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，即粗加工定位基准面（底面）粗、精加工上表面外轮廓铣削40mm外圆及其台阶面钻孔铣四角3.4刀具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。图为一面选取刀具时，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2-1本设计中刀具的选择：序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径 /mm备注1T01100mm硬质合金端面铣刀1铣削上下表面0.52T0225硬质合金立铣刀铣削外轮廓0.23T0360硬质合金立铣刀1铣削外圆其台阶面4T0415钻头1钻16底孔5T0515.6扩孔钻1扩16底孔0.225*256T0616铰刀1铰3*16底孔0.27T0712立铣刀铣四角8T0816倒角刀倒角机械加工过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称共页第2页材料牌号45毛坯种类锻件毛坯外型尺寸每毛坯可制造数1每台件数备注工序号工序名称工序容车间工段设备工艺装备工时准终单件15划线划出零件腹板中心线，保证余量均匀。外形样板按外形样板划出基准孔3-16H8中心线和缘条外形，保证零件外形按样板余量均匀见草图120铣铣底平面保证尺寸33.5*K52铣上平面两处保证尺寸，周边见光即可参考划线。设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改标记签字日期标记处数更改文件号签字数控加工走刀路线图零件图号工序号工步号程序号机床型号程序段号加工内容铣轮廓周边及孔、槽第 页下转第 页编程校对审批符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交爬斜坡铰孔行切3.5 切削用量选择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。孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、40mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，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，硬质合金铣刀加工加工铸铁（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.四、主要加工程序四、主要加工程序4.1 确定编程原点铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上*一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：(1)编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。(2)编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。(3)对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的*一角上。（4）确定工件坐标系 选中间16H8孔为*Y坐标原点，选距离被加工表面30mm处为工件坐标系Z0点，选距离工件5mm处为R点平面。针对零件图样设定加工内容如下：以下表面为精基准，粗铣上表面，选用100面铣刀1. 用25的硬质合金刀铣外轮廓2. 铣凸台，选用60立铣刀铣选用3. 钻、铰孔316H8，分别选用15的钻头和15.6扩孔钻头16的铰刀4. 铣型腔，选用12立铣刀铣选用5. 铣3C1倒角，选用16倒角刀6. 去毛刺，终检。4.2机床的选择根据零件的加工尺寸范围、机床的精度与工序的安排、功率与工序的要求和生产率与工件生产类型，选择立式铣床*K50254.3、数控铣*KG-028零件程序清单编写数控加工程序O0001N10 G54 G17 G90 S300 M03 M08 T01 粗铣定位基准面（底面）N20 G00 *-130 Y40 N30 G43 Z-33.5 H01N40 G01 *70 F70N50 Y-40N60 *-130N70 G00 G94 Z0 M05N80 G30 Y0N90 G00 *-130 Y40N100 G43 Z-34 H01 S350 M03N110 G01 *70 F50 F减小，此时为精铣N120 Y-40N130 *-130N140 G00 G49 Z0 M05 主轴停N150 M30 换面，粗精铣上表面N160 G54 G17 G90 S300 M03 M08 T01N170 G00 *-130 Y40 N180 G43 Z-33.5 H01N190 G01 *70 F70N200 Y-40N210 *-130 N220 G00 G94 Z0 M05N230 G30 Y0N240 G00 *-130 Y40N250 G43 Z-34 H01 S350 M03N260 G01 *70 F50N270 Y-40N280 *-130N290 G00 G49 Z0 M05N300 M30 N310 G54 G17 G90 S360 M03 M06 T02换25的硬质合金刀，对刀N320 G00 *0 Y0 粗铣外轮廓N330 G43 H02 Z-30 N340 G00 *76 Y51 N350 Z-30 N360 G01 G42 Y-51 D03 F100 N370 G01 G91 *-152N380 G91 Y102N390 G91 *152 精铣外轮廓N400 G49 Z0 N410 G54 G17 G96 S900 M03 N420 G43 H03 Z-30 N430 G00 *75 Y50 N440 Z-30 N450 G01 G41 Y-50 D03 F80 N460 G91 *-150N470 G91 Y100N480 G91 *150 N490 G00 G49 Z0 粗铣台阶面N500 G54 G17 G90 S360 M03 M06 M08 T03N510 G00 *0 Y0 N520 G43 H03 Z-30N530 G00 *77 Y0 N540 Z-44N550 G01 G41 *0 Y-52 D04 F100N560 G91 *-77 Y52N570 G91 *77 Y52 N580 G91 *77 Y-52 精铣台阶面N590 G00 *75 Y0 N600 G01 G41 *0 Y-50 D04 F70 N610 G91 *-75 Y50 N620 G91 *75 Y50N630 G91 *75 Y-50 铣圆柱面N640 G54 G17 G90 S400 M03 M08 N650 G00 *0 Y0 N660 *21.5N670 G01 Z-39.6 F70 留精加工余量0.4mmN680 G02 *21.5 Y0 R21.5N690 G00 *0 Y0 N700 *20N710 G01 Z-40 F60 N720 G02 *20 Y0 R20 N730 G00 Z0 M05 钻削底孔循环N740 G30 Y0 M06 T04 N750 G00 *0 Y0 N760 Z+60 N770 G43 Z0 H05 S1000 M03 N780 G90 G99 G81 Z-112 R-30 F50 N790 *-40 Y0 N800 *40 Y0N810 G00 G49 Z0 M05 扩孔循环N820 G30 Y0 M06 T05 N830 G00 *0 Y0 N840 Z+60 N850 G43 Z0 H05 S1000 M03 N860 G90 G99 G81 Z-112 R-30 F50 N870 *-40 Y0 N880 *40 Y0N890 G00 G49 Z0 M05 铰孔循环N900 G30 Y0 M06 T06 N910 G00 *0 Y0 N920 Z+60 N930 G43 Z0 H05 *1000 M03 N940 G90 G99 G85 Z-112 R-30 F50 N950 *-40 Y0 N960 *40 Y0N970 G00 G49 Z0 M05 换刀铣各槽N980 G90 G54 M03 M06 M08 T07 N990 G00 *56.7 Y35.9 顺时针从右上角开始铣槽1N1000 G01 Z-59 F70 N1010 *75 Y50 N1020 G00 Z-30 抬高至安全高度N1030 *56.7 Y-26.8 顺时针从右上角开始铣槽2N1040 G01 Z-59 F70 N1050 *75 Y-50 N1060 G00 Z-30 N1070 *-56.7 Y-26.8 顺时针从右上角开始铣槽3N1080 G01 Z-59 F70 N1090 *-75 Y-50N1100 G00 Z-30 N1110 *-56.7 Y26.8 顺时针从右上角开始铣槽4N1120 G01 Z-59 F70 N1130 *75 Y50 倒角N1140 G00 Z0 M05 M09 N1150 M06 T08 N1160 G00 *40 Y0 N1170 G01 G43 Z-45 H08 F70 倒右边16孔角N1180 G00 Z0 N1190 *0 Y0 N1200 G01 G43 Z-35 H08 F70 倒中间16孔角N1210 G00 Z-30 N1220 *-40 Y0N1230 G01 G43 Z-45 H08 F70 倒左边16孔角N1240 G00 *0 Z0 N1250 M304.4 数控仿真截图五、设计总结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础通过这次编程设计，本人在多方面都有所提高。通过这次编程设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次冷冲压编程设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了冷冲压编程设计等课程所学的内容，掌握冷冲压编程设计的方法和步骤，掌握冷冲压编程设计的基本的编程技能懂得了怎样分析零件的工艺性，怎样确定工艺方案，了解了编程的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计编程的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的李铁刚老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次编程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。 六、参考文献(1)杨老记 . 机械制图. :机械工业出版社, 1986(2)余英良 . 数控加工编程及操作. :高等教育出版社, 1989(3)华茂发 . 数控机床加工工艺. :机械工业出版社,1991(4)伍友德 , 李先跃 .车刀刃磨技术第二版. :化学工业出版社, 1992(5)陆剑中（上海理工大学）, 周志明（南京工程学院）. 金属切原理与刀具. :机械工业出版社,1994(6)沈建峰 , 朱勤惠 . 数控加工生产实例. :化学工业出版社, 1996(7)陈于萍 , 高小康 . 互换性与测量技术第二版. :高等教育出版社, 1998(8)孙小捞 . 数控技术实训. :机械工业出版社, 2001. z.