五角星配合件数控工艺分析与加工

目录摘要………………………………………………………………1、五角星配合件的工艺分析……………………………………1.1零件的分析………………………………………1.2毛坯分析………………………………………1.3加工余量的确定……………………………………1.4定位基准的选择……………………………………2、五角星配合件的加工工艺过程设计……………………………2.1加工顺序的确定………………………………………2.2五角星凸模加工方案………………………………2.3主轴转速的确定………………………………………2.4冷却液的选择………………………………………2.5给速度的确定………………………………………2.6背吃刀量的确定……………………………………2.7凸模凹模外轮廓走刀路线………………………2.8凸和凹模凸台凹底的走刀路线……………………2.9凸和凹模孔的加工路线……………………………3、机床刀具及夹具的选择3.1机床选择………………………………………3.2选择刀具………………………………………3.3夹具的选择………………………………………4、设计计算说明书…………………………………结论………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………附录………………………………………………………………后记………………………………………………………………摘要随着数控技术的发展，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本设计从铣削加工的角度来考虑，属于平面类零件，适合数控铣削。从成本角度考虑，成本适中，适合数控加工。通过五角星配合件数控工艺分析与加工，巩固了自己以前所学过的专业基础知识，并理论联系实际，提高了我的动手能力和分析、解决问题能力，为今后工作打下坚实基础。关键词:铣削、钻孔加工五角星型零件加工1.零件加工工艺的分析1.1零件的分析1-1、1-2所示轮廓加工、五角星凸、凹模加工及钻孔等。由于形状比较复杂，精度要求高，所以从精度上考虑，定位比较关键。为了保证加工精度，经分析采用一次定位加工完成，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.凸模1-1凹模1-2五角星配合件1.2毛坯分析根据零件运用领域为机械固定、控制旋转等。零件材料、性能以及学校现有的设备要求选择零件的材料为钢件45#，留3—4mm的余量。并根据情况尽量使各个表面上的余量均匀。由于零件凹模1-2配合件1-3图样尺寸为90mm×90mm×25mm，所以选择毛坯尺寸为95mm×95mm×30mm。1.3加工余量的确定根据精度要求，该图的尺寸精度要求较高，即需要有余量的计算，正确规定加工余量的数值，是制定工艺规程的重要任务之一。一般最小加工余量的大小决定于下列因素:（1）表面粗糙度（Ra）；（2）表面缺陷层深度（Ta）；（3）空间偏差；（4）表面几何形状误差；（5）装夹误差（△Zj）。在具体确定工序的加工余量时，应根据下列条件选择大小：（1）对最后的工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求；（2）考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形；（3）考虑零件热处理时引起的变形；（4）考虑被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、内应力引起的变形也会增加，因此要求加工余量也相应地大一些。1.4定位基准的选择定位基准是工件在定位时所依据的基准。首先以一个毛坯件的一个平面为粗基准，铣削3mm的夹持面，再以夹持面为精基准来加工零件。因为数控机床上用的夹具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，所以我选择平口虎钳，它可以满足这些条件。定位基准的选择1-42.五角星配合件的加工工艺过程设计2.1加工顺序的确定根据零件图样，制定以下工艺方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，又能保证质量）下面分析这套工艺方案。方案：铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣外轮廓→精铣外轮廓→粗铣凸台→半精铣凸台→精铣凸台→铣孔→翻面铣掉夹持面方案的加工顺序是粗精铣上平面和外轮廓后对剩余部粗铣后就开始精加工。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，这有利于提高生产效率，也是最佳方案。2.2五角星凸模加工方案2.2.1上表面加工方案因下表面的精度要求不高，所以以底面作为基准，粗、精加工上平面以底面作为基准先粗铣外轮廓尺寸精度可达IT7级—IT8级，表面粗糙度可达12.5μm—50μm。再精铣外轮廓，精度可达IT7级—IT8级，表面粗糙度可达1.6—3.2μm。因此采用粗、精铣顺序。2.2.2凸台加工方案根据图形尺寸要求及其加工精度可知：凸台的精度要求很高，公差尺寸要求为5mm,上偏差为0mm,下偏差为0.02mm，所以可以采用粗加工—半精加工—精加工方案完成，以满足加工要求。2.2.3孔的加工方案孔的尺寸精度为Ф10mm，没有公差的要求。所以可以直接钻孔加工，进给速度需慢一些。3.3五角星凹模加工方案2.3.1上表面和外轮廓加工方案凹模上表面和外轮廓加工方案与凸模的加工方案大致一样。2.3.2凹槽加工方案凹槽的深度要求为10mm，其上偏差为0.01mm,下偏差为0.01mm，表面粗糙度为Ra1.6mm，其精度要求很高。因此采用粗加工—半精加工—精加工方案完成，以满足加工要求。凹槽的圆弧半径为3mm，所以在选择加工刀具时应选用半径为3或小于3mm的铣刀。2.3.3孔的加工方案凹模孔的加工方案与凸模的加工方案大致一样2.4冷却液的选择为了刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件，使用切削液可以有效的降低温度还可以防止切削层金属的变形。减少切削与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦，现有冷却液分为：水溶液、乳化液和切削油三大类。根据零件材料和刀具材料分析，该加工适合采用乳化液效果较好。2.5主轴转速的确定结合零件图分析，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，采用加工中心进行加工。加工中心KVC650工作台面尺寸（长×宽）405×1307（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—800（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主要根据允许的切削速度Vc(m/min)选取n=DVc1000其中Vc-切削速度D-工件或刀具的直径（mm）由于每把刀计算方式相同，现选取10的立铣刀为例说明其计算过程。D=10mm根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素铣削时切削速度工件材料硬度/HBS切削速度cv/(m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢22518~4266~150225~32512~3654~120325~4256~2136~75铸铁19021~3666~150190~2609~1845~90160~3204.5~1021~30铝70~120100~200200~400黄铜53~5620~50100~180从理论上讲，cv的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑：取粗铣时cv=150m/min精铣时cv=200m/min代入公式中：粗n=1014.31501000精n=1014.32001000=4777r/min=6369.4r/min计算的主轴转速n要根据机床有的或接近的转速选取取粗n=4777r/min精n=6369r/min同理计算20立铣刀：取粗n=2389r/min精n=3185r/min2.6进给速度的确定粗加工的时候一般尽量可能的最大每齿进给速度，每齿进给速度的取值主要考虑刀具的强度，对于立铣刀而言，直径越大，刀刃越多，其刀具强度就越大，允许取的每齿进给速度也越大;在一定的每齿进给速度，切削深度，切削宽度的取值过大，将会导致切削力过大，一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具;另一方面，如果切削速度也较大，可能会超出机床额定功率。通常如果切削深度必须取大值的时候，切削宽度就必须取很小的值。曲面轮廓的精加工的每齿进给速度、切削深度、切削宽度一般比较小，切削力很小，因此取很高的切削速度也不会超出机床的额定功率。粗加工的时候，过高切削度主要引起温度和切削功率过大，精加工的时候过高的切削速度主要爱温度的限制。通常，铣刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允许的浓度就一定，因此极限切削线速度也一定，如果降低耐用度，允许的速度就可以提高。切削进给速度F时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位mm/min。它与铣刀的转速n、铣刀齿数z及每齿进给量Zf（mm/z）的关系为F=ZfZN每齿进给量Zf的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的强度和硬度越高，Zf越小，反之则越大；工件表面粗糙度值越小，Zf就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀刀每齿进给量Zf工件材料每齿进给量Zf/（mm/z）粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.10~0.150.10~0.250.02~0.050.10~0.15铸铁0.12~0.200.15~0.30铝0.06~0.200.10~0.250.05~0.100.02~0.05综合选取：粗铣Zf=0.06mm/z精铣Zf=0.03mm/z铣刀齿数z=3上面计算出：粗n=4777r/min精n=6369r/min将它们代入式子计算。粗铣时：F=0.06×3×4777=860mm/min精铣时：F=0.03×3×6369=573mm/min切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态2.7背吃刀量的确定背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使被吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般留0.2～0.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量切削用量的选取工件材料铝钢刀具直径（mm）刀曹数转速（r/min）进给速度(mm/min)转速（r/min）进给速度(mm/min)切削速度（m/min）每齿进给量（mm/齿）切削速度（m/min）每齿进给量（mm/齿）52500050010001001260.05250.052023450470690841300.07260.062.8凸模凹模外轮廓走刀路线凸模、凹模外轮廓走刀路线2-12.9凸模凸台的走刀路线2-2凹模走刀路线2-3凹模孔的加工路线2-4程序的编写O0001（粗铣、精铣凸模铣平面、外轮廓主程序）N10G54G90G21G40G69G00X100Y100Z50;N20M30S800T01;N30G00X-60Y-50;N40G01Z-1F100;N50M98P40002;N60G00Z50;N70X-45Y-6;N80G01Z-1F100;N90M98P50003;N100G00Z50;N110X100Y100;N120M30;O0002（凸模铣平面子程序）N10G91G01Y15F100;N20X120;N30Y15;N40X-1