数控加工工艺内容说明书.doc

目 录第一章 概述11.1制订工艺过程的基本要求11.2制定工艺路线的过程1第二章 零件图的工艺分析22.1技术要求分析22.1.1零件的图样分析22.1.2零件的技术要求分析3第三章 毛坯的设计43.1毛坯种类的选择43.2毛坯的形状和尺寸设计4第四章 加工方案54.1装夹方案54.2定位基准54.3零件加工工艺路线的拟定64.3.1零件表面加工方法的选择64.3.2加工顺序的安排6第五章 走刀路线的确定95.1数控加工确定走刀路线的原则95.2走刀路线部分设计平面图9第六章 机床的选择10第七章 机械工艺装备的选择127.1铣刀的分类127.2铣刀的装夹127.3铣刀的材质选择13第八章 数控加工编程加工程序148.1零件三维造型148.2部分数控加工程序20第九章 小结21参考文献22第一章 概述1.1制订工艺过程的基本要求不同的零件，由于结构、尺寸、精度和表而粗糙度等要求不同，其加工工艺也随之不同。一个零件可能有几种工艺方案，但其中总有一个是更为合理的。在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：(1)数控加工工艺内容的选择；(2)数控加工工艺性分析；(3)数控加工工艺路线的设计。 数控加工工艺内容的选择： 对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。1.2制定工艺路线的过程制订工艺规程的步骤大致如下； 1.对零件进行工艺分析； 2.毛坯的选择； 3.定位基准的选择； 4.工艺路线的制订； 5.选择或设计、制造机床设备；6.选择或设计、制造刀具、夹具、量具及其他辅助工具； 7.确定工序的加工余量、工序尺寸及公差； 8.确定工序的切削用量； 9.估算时间定额；10.填写工艺文件。第二章 零件图的工艺分析2.1技术要求分析2.1.1零件的图样分析零件的图样是设计工艺过程的依据，必须仔细地分析、研究。通过分析、研究零件图样，对零件的主要及加工顺序获得初步概念，为具体设计工序规程的各个阶段的细节打下必要的基础。给定的工件如下：尺寸及其公差要求如下图所示; 图2.1零件二维平面图零件如图2.1所示，该零件材料为45钢；该零件由外轮廓4个大小形状不一的凸台、外轮廓3个U形槽、中心凹槽、2个内半圆凸台、3个通孔、3个沉孔、多个倒角面等组成。尺寸标注：完整，正确，清晰；有尺寸公差要求： 毛坯尺寸：125mm85mm25mm； 小孔尺寸：83；大孔尺寸：123；形位公差要求：全部粗糙度要求Ra3.2um，无热处理要求。 2.1.2零件的技术要求分析 通过对给定零件图样进行分析，可知其对加工尺寸精度、几何公差、粗糙度有严格要求。两通孔内表面粗糙度要求为3.2，小孔需进行钻孔孔加工。键槽侧面，台阶周边平面粗糙度要求为3.2，需要粗加工、半精加工和精加工。其余加工面有粗糙度为3.2需要粗加工精加工，零件的重要尺寸都有公差要求。台阶面之间有平行度要求，减少装夹次数可以保证其平行度。零件的整体技术要求中等偏高。需要正确的装夹定位和精确的加工操作。第三章 毛坯的设计3.1毛坯种类的选择毛坯的种类及其不同的制造方法，对零件的质量、加工方法、材料利用率，机械加工劳动量和制造成本等都有很大的影响。机械加工对毛坯的精度有严格的要求，不可能再装夹定位时进行个别调整，毛坯的一致性甚至是正常运行的必要条件。由于该零件整体外形轮廓类似于矩形，以矩形毛胚块加工较为方便，对于一个简单的矩形块毛坯，无复杂外形结构，选用金属锻造加工就行，所以该毛坯种类选用锻件，材料为45钢。3.2毛坯的形状和尺寸设计毛坯：用氧割机下120mm85mm25mm的毛坯表面加工方法： 上下表面、4个侧面：粗铣+精铣 凸台：粗铣+半精铣+精铣； 中心凹槽：粗铣+半精铣+精铣； U形槽：粗铣+半精铣+精铣；孔：钻孔； 圆弧倒角：精铣；根据设计要求，确定毛坯形状为矩形，根据最终尺寸为120mm80mm25mm，毛坯四周留有1mm余量，底面和上表面各留有1mm的余量，零件毛坯尺寸为175mm85mm25mm.第四章 加工方案4.1装夹方案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：二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下四点：（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。（4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞其定位、夹 紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。此次设计的零件毛坯为矩形，采用平口虎钳进行装夹并用垫铁进行调整，保证各边的垂直度和平行度。4.2定位基准在零件图样和实际零件上，总要依据一些制定的点、线、面来确定另一些点、线、面的依据。这些作为依据的点、线、面就称为基准。工件加工的第一道工序所用基准都是粗基准，其选择正确与否既影响第一道工序的加工，更影响工件加工的全过程。粗基准选择有两个出发点：一是要保证各加工表面有足够余量，二是要保证不加工表面的位置与尺寸符合图样要求，并应尽快获得精基准面。粗基准选择原则为：（1）选择不加工表面作粗基准的原则 （2）合理分配加工余量的原则 （3）便于装夹与定位可靠的原则 （4）粗基准只能使用一次的原则 精基准的选择（1）基准重合原则 （2）基准同一原则 （3）互为基准原则 （4）自为基准原则 （5）便于装夹原则 在实际加工过程中，我们选择上表面作为初次加工的粗基准来加工下表面，在选择下表面作为加工的精基准来加工上表面和四周面，这样能有效的保证上表面跟下表面，各个台阶面之间的平行度的要求，还能保证上下表面跟四周面的垂直度的要求，而且还能减少的装夹的次数，从而减少误差。4.3零件加工工艺路线的拟定4.3.1零件表面加工方法的选择机械加工中，每种加工方法能够保证相当大的加工精度和表面粗糙度范围。但如果要求得到过高的精度和表面粗糙度，需要采取一些特殊的工艺措施，将加大加工成本。每种加工方法都有一个经济精度和经济表面粗糙度的加工范围。所谓加工经济精度，就是指在正常条件下（即采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济粗糙度。某一表面加工方法的确定，主要 由该表面所要求的加工精度和表面粗糙度来确定。通常根据零件图上给定的要求按加工经济精度确定最终工序的加工方法，然后按加工经济精度确定倒数第二次表面加工方法，一直反推至第一次加工，从而获得该表面的加工方案。对形状复杂和加工质量要求较高的零件，工艺过程划分阶段进行，一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。若要求零件精度特高、表面粗糙度很低时，还应增加精密加工和超精密加工。4.3.2加工顺序的安排机械加工工序的安排原则：（1）基准先行 先加工出用做精基准的表面，然后以精基准定位加工其他表面。如轴类零件一般以中心孔为精基准，所以先以外圆作粗基准加工中心孔，然后再以中心孔为精基准加工其他表面。精加工阶段之前，有时还需对精基准进行修复以确保定位精度。（2）先粗后精 精基准加工好后，整个零件的加工，应是粗加工在先，待所有粗加工完成后，接着半精加工，最后安排精加工和光整加工。（3）先主后次 次要表面（如键槽、螺孔、销孔等）一般与主要表面之间有相对位置要求，所以应先安排加工主要表面（如零件的工作表面、装配基准）作为精基准，次要表面一般安排在半精加工之后，精加工之前一次完成。如果放在最后加工，应注意不要碰伤以加工好的主要表面。（4）先面后孔 先加工平面，后加工内孔。对于箱体、底座、支架等类的零件，平面的轮廓尺寸较大，用它作为精基准加工孔，稳定可靠，易于加工，也有利于保证孔与平面的位置精度。结合本次设计零件的具体要求，我们的此次设计的加工顺序如下表所示。 表4.1数控加工工艺卡片 表4.2数控加工工艺卡片 表4.3数控加工刀具卡片 表4.4为数控加工工序卡第五章 走刀路线的确定5.1数控加工确定走刀路线的原则对于车削加工，切入零件时采用快速走刀接近工件切削起始点附近的某个点，再改用切削进给，以减少空行程时间，提高加工效率。切削起始点的确定取决于毛坯余量的大小，以刀具快速走到该点时工艺系统内不发生碰撞为原则。加工螺纹时为保证加工精度，应有一定引入和引出距离。在确定走刀路线时，应在保证加工精度和表面质量的情况下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可节省工件的加工时间，还减少了一些不必要的刀具磨损及机床进给机构滑动部件的磨损等。5.2走刀路线部分设计平面图图5.1为 图5.1 零件U形槽的走刀路线图。第六章 机床的选择对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。该复杂零件的加工我们采用：普通铣床和数控加工中心 。MC0650h型立式高速加工中心采用高刚性点主轴结构，功率大，转速高；三轴采用大导程精密滚珠丝杠，可实现高速传动；三坐标均采用精密直线导轨副，动静摩擦系数低，动态特性高，可满足高精度加工。选择数控机床时，一般应考虑以下几个方面的问题：1.数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。2.机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。3.机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。4.机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。5.装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本。选择加工机床一般要考虑到机床的结构、载重、功率、行程和精度。还应依据加工零件的材料状态、技术状态要求和工艺复杂程度，选用适宜、经济的数控机床，综合考虑以下因素的影响。1.机床的类别(车、铣、加工中心等)、规格(行程范围)、性能(加工材料)。2.数控机床的主轴功率、扭矩、转速范围，刀具以及刀具系统的配置情况。3.数控机床的定位精度和重复定位精度。4.零件的定位基准和装夹方式。5.机床坐标系和坐标轴的联动情况。6.控制系统的刀具参数设置，包括机床的对刀、刀具补偿以及ATC等相关的功能。此次设计的零件要求精度中等偏上，零件复杂度属中等，所以对加工设备要求不是很高，国内的中等数控加工中心能满足其加工要求，根据比较目前市场上加工中心性价比，选择国内沈阳机床VMC650 型号立式加工中心，其主要参数如下：工作台尺寸： 420700mm工作台最大行程：650420510mm转速范围： 8000r/min进给速度： 1-10000mm/min刀库容量： 16把 数控系统： FANUC 0i MC定位精度： X Y Z轴 SB6330 0.005/300mm JB/T8771.4-1998 0.015/0.012/0.015重复定位精度: X Y Z轴 SB6330 0.03mm JB/T8771.4-1998 0.01/0.008/0.01第七章 机械工艺装备的选择7.1铣刀的分类按铣刀结构和安装方法可分为带柄铣刀和带孔铣刀。1、带柄铣刀 带柄铣刀有直柄和锥柄之分。一般直径小于20mm的较小铣刀做成直柄，直径较大的铣刀多做成锥柄。(1）端铣刀 由于其刀齿分布在铣刀的端面和圆柱面上，固多用于立式升降台铣床上加工平面，也可用于卧式升降台铣床上加工平面。(2）立铣刀 它是一种带柄铣刀，有直柄和锥柄两种，适于铣削端面、斜面、沟槽和台阶面等。(3）键槽铣刀和T形槽铣刀 它们是专门加工键槽和T形槽的。(4）燕尾槽铣刀 专门用于铣燕尾槽。 2、带孔铣刀 带孔铣刀适用于卧式铣床加工，能加工各种表面，应用范围较广。(1）圆柱铣刀 由于它仅在圆柱表面上有切削刃，固用于卧式升降台铣床上加工平面。(2）三面刃铣刀和锯片铣刀 三面刃铣刀一般用于卧式升降台铣床上加工直角槽，也可以加工台阶面和较窄的侧面等。锯片铣刀主要用于切断工件或铣削窄槽。(3）模数铣刀 用来加工齿轮等。7.2铣刀的装夹加工中心用立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式，使用时处于悬臂状态。在铣削加工过程中，有时可能出现立铣刀从刀夹中逐渐伸出，甚至完全掉落，致使工件报废的现象，其原因一般是因为刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油膜，造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油，如果切削时使用非水溶性切削油，刀夹内孔也会附着一层雾状油膜，当刀柄和刀夹上都存在油膜时，刀夹很难牢固夹紧刀柄，在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣刀装夹前，应先将立铣刀柄部和刀夹内孔用清洗液清洗干净，擦干后再进行装夹。 当立铣刀的直径较大时，即使刀柄和刀夹都很清洁，还是可能发生掉刀事故，这时应选用带削平缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在刀夹端口处折断，其原因一般是因为刀夹使用时间过长，刀夹端口部已磨损成锥形所致，此时应更换新的刀夹。7.3铣刀的材质选择常用刀具材料常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。表62为常用刀具材料的牌号、性能及用途。高速钢高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，目前在复杂的刀具，如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。高速钢可分为普通高速钢和高性能高速钢。普通高速钢，如W1J8c24v广泛用于制造各种复杂刀具。其切削速度一般不太高，切削普通钢料时为4060mmin。高性能高速钢，如W12Cr4V4Mo是在普通高速钢中再增加一些含碳量、含钒量及添加钴、铝等元素冶炼而成的。它的耐用度为普通高速钢的153倍。粉末冶金高速钢是70年代投入市场的一种高速钢，其强度与韧性分别提高30一40和80一90耐用度可提高23倍。硬质合金按GB207587(参照采用190标准)可分为P、M、K三类，P类硬质合金主要用于加工长切屑的黑色金属，用蓝色作标志；M类主要用于加工黑色金属和有色金属，用黄色作标志，又称通用硬质合金，K类主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属和非金属材料，用红色作标志。第八章 数控加工编程加工程序8.1零件三维造型零件外轮廓以及型腔主要由三维曲面构成，由于三维曲面造型复杂，其数控加工程序难以采用手工编程，需要采用计算机辅助数控编程。三维曲面零件采用软件U G完成，如图8.1所示。图8.1 零件三维造型采用UG软件建立的三维曲面模型导入，获取仿真加工模型如图8.2所示。 图8.2 零件仿真加工模型表面各凸台走刀如图8.3所示： 图8.3 各个凸台走刀路线U形凹槽走刀走刀如下图所示： 图8.4 U形凹槽走刀路线 型腔铣走刀如下图： 图8.5 型腔走刀路线孔加工的走刀分别如图8.6、8.7所示： 图8.6 3x 8mm通孔走刀路线 图8.7 3x 12mm沉孔走到路线倒角面的走刀分别为图8.8、8.9、8.10、8.11所示： 图8.8 底座倒角面精加工 图8.9 外轮廓倒角面精加工 图8.10 型腔内倒角面精加工 图8.11 孔内倒角面精加工8.2部分数控加工程序第九章 小结本设计中是对复杂零件数控加工工艺的编制的设计，是对复杂零件的数控加工过程的有进一步的提高。在这次的设计中也遇到了不少的问题，如在编写加工工艺时，对所需加工面的先后顺序编排，对零件的加工精度和劳动生产率都有相当大的影响。在对零件的定位面的选择，采用什么方式定位，夹紧方式及夹紧力方向的确定等等都存在问题。这些问题都直接影响到零件的加工精度和劳动生产率，为达到零件能在保证精度的前提下进行加工，而且方便快速，以提高劳动生产率，降低成本的目的。通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决。本次课程设计不仅培养了我独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。 通过过这次设计，提高了我很多的能力，比如动手水平、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。在这期间凝结了很多人的心血，在此表示衷心的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。在短短的2周内完成了本次课程设计，通过做这次的设计，使我对专业知识和技能有了进一步的提高，为以后从事本专业技术的工作打下了坚实的基础。参考文献1尚广庆. 数控加工工艺及编程 上海交通大学出版社2肖军民. 数控加工自动编程经典实例 北京机械工业出版社3崇凯. 机械制造技术基础课程设计指南 北京化学工业出版社 4唐克中 朱同钧. 画法几何及工程制图 北京高等教育出版社5 王军 刘劲松.数控加工工艺 武汉大学出版社6 高虹静 程洪涛.机械制造基础 武汉华中师范大学出版社7 沈建峰 虞俊.数控车高级工 北京机械工业出版社8 刘岩.数控铣削技术 北京航空航天大学出版社9 蔡慧玲 陆长永.机械制图 武汉华中师范大学出版社