典型配合零件的工艺设计(毕业设计)

XXX职业技术学院毕业设计题目:典型配合零件的工艺设计系部现代制造工程系专业名称数控技术及应用班级数控XXX姓名XXXXXX学号XXXXXXXXXXXX指导教师XXX目录1绪论…………………………………………………………………………………………………………..12零件工艺分析……………………………………………………………………………………………..22.1零件图分析…………………………………………………………………………………….……..42.2精度分析……………………………………………………………………………………....43毛坯的确定…………………………………………………………………………………………………44制定工艺方案………………………………………………………………………………………………45设备的选择………………………………………………………………………………………………….55.1选择机床………………………………………………………………………………………………55.2夹具的选择…………………………………………………………………………………………..75.3刀具的选择…………………………………………………………………………………………..85.4量具的选择………………………………………………………………………………………….116定位基准的选择…………………………………………………………………………………………117冷却液的选择…………………………………………………………………………………………….128切削用量选择…………………………………………………………………………………………….128.1背吃刀量确定………………………………………………………………………………………128.2主轴转速的确定…………………………………………………………………………………..138.3进给速度的确定…………………………………………………………………………………..149起刀、进刀和退刀的工艺分析…………………………………………………………………….159.1进刀平面、进刀平面、安全平面的确定…………….………………………………159.2程序起始点、返回点和切入点的确定……………………………………………………1610编写加工工艺程序卡片……………………………………………………………………………1711制定工序卡片………………………………………………………………………………………….2111.1备料工序卡片…………………………………………………………………………………..2111.2铣加持面的工序卡片……………………………………………………………………....2211.3零件加工的工序卡片……………………………………………………………………….2311.4翻面铣夹持面的工序卡片………………………………………………………………..2511.5凸台零件的加工工序卡片…………………………..………………………………2612走刀路线图………………………………………………………………………………………………2813编写程序………………………………………………………………………………………………..33毕业设计总结………………………………………….……………………………………36致谢………………………………………………………………………..……………………37参考文献………………………………………………………………………..381绪论此次设计主要是利用系统数控加工中心对配合零件进行加工，主要通过对零件的设计进行分析、数控加工工艺的选择和分析、工艺方案的确定、编写数控加工工艺文件、编写数控车床加工程序和产品的最终检测。最后利用数控铣床加工出零件。零件从外形设计到零件加工成产品完整的体现了零件的整个生产过程，检测了三年来的知识积累情况，整个加工过程充分体现了数控铣床相对于普通车床的优越性，在加工精度、零件复杂程度、加工时间等方面都具有普通数控车床不可替代的优越性。在提高劳动效率、加工精度、操作的安全性方面是数控普车不可攀比的。该设计通过加工过程体现了数控技术的优越性。配合零件的加工设计这个课题，因为它涉及到的知识面较广，充分运用了所学的《数控加工工艺》、《机械制图》等知识。从图形设计到公差配合的选用，零件毛坯分析、机床的选择、刀具的选择、工艺文件的编制全过程，将理论知识与实际操作紧密结合起来。12零件工艺分析图2—1凸台零件图2图2—2凹槽零件图32.1零件图分析该零件的毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为110mm×110mm×30mm,根据零件图形、形状、尺寸分析及毛坯分析。该零件主要由平面、轮廓、型腔、圆弧、等构成。形状比较复杂，其零件加工工序较多。为保证其零件的加工精度，首先定位非常关键，其次是机床、刀具、夹具等。经过分析可采用二次定位加工完成，按照基准面先行、先主后次、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次加工。2.2精度分析查《机械设计基础课程设计指导书》知，方型零件外轮廓、凸台和上、下表面的粗糙度为Ra3.2um，其它表面粗糙度均为Ra6.3um。如果定位不好可能会导致表面粗糙度，加工精度难以达到要求。材料不得有裂纹和气孔，并锐边去毛刺。3毛坯的确定除去零件加工的尺寸，且两个零件加工后的尺寸均有差异，所以决定采用110mm×110mm×30mm的毛坯尺寸进行加工，该零件是铸造件，须考虑金属液体流动性差不能充满型腔造成余量不均匀，此外，毛坯的扭曲变形量的不同地方造成余量不充分，不稳定，因此，要采用数控铣削加工，其加工面均有充分的余量。4制定工艺方案零件一加工方案:方案一：下料→铣3mm加持面→粗铣上平面→粗铣外轮廓→翻面粗铣零件上平面→粗铣凸台零件外轮廓→粗铣三角圆弧凸台→粗铣6mm×24的键槽→精铣上平面→精铣外轮廓→翻面精铣零件上平面→精铣凸台零件外轮廓→精铣三角圆弧凸台→精铣6mm×24键槽方案二：下料→铣3mm加持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣外轮廓→精铣外轮廓→翻面粗铣零件上平面→翻面精铣零件上平面→粗铣凸台零件外轮廓→精铣凸台零件外轮廓→粗铣三角圆弧凸台→精铣三角圆弧凸台→粗铣6mm×24键槽→精铣6mm×24键槽方案一的加工顺序是先在粗铣上平面后就对剩余的部位逐个进行粗铣后在4进行精铣，那样就会每换个加工部位就会再换一次刀，增加换刀的次数从而增长加工时间，降低生产效率。而方案二的加工顺序是粗精铣上平面后对剩余的部分一一进行粗精加工。由于粗精加工同一个部位都是用的同一把刀。所以选择方案二，这有利于提高生产效率，也是最佳方案。零件二加工方案：方案一：下料→铣3mm夹持面→粗铣上平面→粗铣外轮廓→粗铣70mm的内腔→粗铣4×10mm的内腔圆弧→粗铣底面型腔→钻4×8mm的通孔→精铣上平面→精铣外轮廓→精铣70mm的内腔→精铣4×10mm的内腔圆弧→精铣底面型腔方案二：下料→铣3mm夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣外轮廓→精铣外轮廓→粗铣70mm的内腔→精铣70mm的内腔→粗铣4×10mm的内腔圆弧精铣4×10mm的内腔圆弧→粗铣底面型腔→精铣底面型腔→钻4×8mm的通孔方案一的加工顺序是先在粗铣上平面后就对剩余的部位逐个进行粗铣后在进行精铣，那样就会每换个加工部位就会再换一次刀，增加换刀的次数从而增长加工时间，降低生产效率。而方案二的加工顺序是粗精铣上平面后对剩余的部分一一进行粗精加工。由于粗精加工同一个部位都是用的同一把刀。所以选择方案二，这有利于提高生产效率，也是最佳方案。5设备的选择5.1选择机床实验室设备：结合零件图分析，该零件有平面和型腔内的圆、圆弧、孔及槽等构成，加工工序复杂。并为减换刀和对刀时间，保证良好精度要求。结合我院机床的实际，最后确定为加工中心KVC650。KVC650加工中心配置FANUC0i-MC控制系统，功能全、性能可靠、操作方便。机床的各进给坐标轴的运动，采用数字式交流伺服驱动，具有转矩脉冲小，低速运转平稳和噪音低等优点。机床主要参数见表5-15表5-1机床主要参数表工作台面尺寸（长×宽）1370×405（mm）主轴锥孔/刀柄形式24ISO40/BT40（MAS403）工作台最大纵向行程650mm主配控制系统FANUC0iMate-MC工作台最大横向行程450mm换刀时间（s）6.5s主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围60—6000(r/min)工作台T型槽（槽数-宽度×间距）5-16×60mm快速移动速度10000（mm/min）主电动机功率5.5/7.5（kw）进给速度5—8000（mm/min）脉冲当量（mm/脉冲）0.001工作台最大承载(kg)700kg机床外形尺寸(长×宽×高)(mm)2540mm×2520mm×2710mm机床重量(kg)4000kg图5-1kvc650机床65.2夹具的选择夹具是一种装夹工件的工艺设备，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺设备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生率和产品的制造成本等。专用夹具：一般在产品相对稳定、批量较大的生产中采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。除大批量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计设计时要进行具体的技术经济分析。经上综合分析，该方型零件应选用平口虎钳和一些辅助装夹的垫块垫片从工件侧面夹紧,便可加工。图5-2平口虎钳表5-2平口虎钳夹具参数产品名称型号钳口宽度（mm）钳口高度（mm）钳口最大张开度（mm）定位键宽度（mm）外形尺寸长×宽×高（mm）平口虎钳Q121601605012518464×276×20875.3刀具的选择首先，刀具的合理选择和使用，对提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期等方面有十分重要的作用。数控加工对刀具的要求很高，不仅要求其精度高、刚度好、耐用度高，还要求尺寸稳定、安装调整方便。首先，使用好的刀具会增加成本，但效率提高则会使机床费用和人工费用有大幅度的降低，这正是制造业发达国家所采用的加工策略之一。其次，应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性，采用高速钢刀具加工。切削用刀具材料应具备的性能如表5-3所示：表5-3切削用刀具材料应具备的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能希望具备的性能作为刀具使用时的性能高硬度（常温及高温状态）耐磨损性化学稳定性良好耐氧化性耐扩散性高韧性（抗弯强度）耐崩刃性耐破损性低亲和性耐溶着、凝着（粘刀）性高耐热性耐塑性变形性磨削成形性良好刀具制造的高生产率热传导能力良好耐热冲击性耐热裂纹性锋刃性良好刃口锋利表面质量好微小切削可能5.3.1刀具尺寸选择刀具尺寸选择包括直径尺寸和长度尺寸：（1）直径尺寸：根据零件图样不同，选用的刀具尺寸不一样，因图而异。选取的原则是：在刀具能够满足加工前提下，尽量选取直径大的刀具，铣削8刀具都是标准的成型刀具，同时可根据选取刀具的直径提取各异的刀具。（2）长度尺寸：在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面到刀尖距离,包括刀柄和刃具。选取的原则是：在满足各个部分加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以提高工艺系统的刚性，制造工艺和编程时，一般不必准确的确定刀具的长度，只需初步估算出刀具长度范围。根据经验公式：1T=A-B-N+L+0Z+tT公式中：1T—刀具长度A—主轴端面至工作台中心最大距离B—主轴在Z向的最大行程N—加工表面距工作台中心距离L—工件的加工深度尺寸0Z—刀具切出工件长度（以加工表面取2-5mm，毛坯表面取5-8mm）刀具长度示意图如图5-3：图5-3刀具长度示意图95.3.2常用的刀具材料常用的两种刀具材料，高速钢和硬质合金，其性能如下：(1)高速钢在C600仍能保持较高的硬度，较之其他工具钢耐磨性好且比硬质合