数控编程与工艺课程设计说明书

第1页共21页一、任务书（零件图）数控机床与编程课程设计任务书部门：指导教师：班级：课程名称数控编程与工艺课题名称典型零件数控加工学生名单设计内容及要求设计内容：分析数控典型加工零件（四）（附图纸）的特点；分析零件的工艺特点（包含结构、尺寸、材料、技术要求等），确定零件的加工方案（包括毛坯、装夹方案和加工设备的选择，加工顺序和走刀路线的安排），确定零件加工的刀具（包含选刀的原则和理由，填写刀具明细表和刀具卡），计算零件加工的工艺参数（转速和进给）：填写加工工艺卡；根据图纸和所确定的工序工艺编制零件的加工程序（包含程序说明书）。设计要求：1、绘制零件图；2、分析零件图纸的工艺特点确定下料和装夹方案；3、分析零件选刀的理由填写刀具明细表和刀具卡；4、分析零件的加工方案及工艺参数的计算过程并填写加工工序卡；5、编制零件的加工程序并填写程序说明书；6、制订设计说明书一份。教研室意见教研室主任：年月日系部审核意见系主任：年月日教务处审批意见教务处：年月日第2页共21页零件图第3页共21页二、零件工艺分析1．零件结构工艺分析从零件图可知该零件是由平面、内腔和孔等组成，结构形状不是很复杂，从零件图的尺寸标注可以看出，要求在0.05以内的尺寸精度很多，需要仔细对刀和认真调整机床，零件图中该零件的轮廓要素描述、尺寸标注均完整，且尺寸标注有利于定位基准与编程原点的统一，在编程中可以把坐标原点设在零件的几何中心上。但是内腔轮廓的有些节点没有标出坐标，所以，在编程中要计算出这些节点的坐标。2．技术要求的分析图纸上要求零件加工完后要去除毛刺，可用锉刀倒钝，将锐边倒钝至不割手。图纸上还要求球形曲面误差为±0.05mm，未注公差为±0.1mm以及其余的平面粗糙度要求为Ra3.2。这些要求在机床性能保证下，消除反向间隙是可以达到的。3．批量及材料分析由图纸可以看得出，该零件的外形比较规则，可确定毛坯为正方体形状，零件材料为硬铝（主要为Al-Cu-Mg合金），没有经淬火+时效处理的硬铝，强度和硬度较低，加工时易出现变形和粘刀等不利于加工。因此，在粗加工前先退火，粗加工后，再进行淬火+时效处理。然后再半精、精加工，这样才能满足零件的加工要求和使用要求，硬铝的耐腐蚀性差，通常会在其表面裹复一层纯铝以提高其耐腐蚀性。三、加工工艺分析1．机床的选择由零件图可知，该零件要求的加工精度较高，且加工的数量为单件，所以选择立式加工中心作为加工机床。这样可一次装夹加工大部分的孔和螺纹，加工中心可以自动换刀，这样可以大大缩短在普通铣床上的换刀时间，提高加工效率。根据零件图分析，有粗铣、精铣、粗镗、半精镗、钻及攻螺纹等工步，所以选择VMC850立式加工中心。2．确定毛坯类型零件的材料为硬铝，毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，材料消耗就越少，机械加工的劳动量也越少，因而会提高机械加工效率，降低成本。故选用型材，型材是指利用冶金材料厂提供的圆钢、方钢、管材、板材等各种形状截面的材料，经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工第4页共21页的毛坯，所以选用硬铝作为毛坯。由于该零件的长宽高为150×150×30mm，毛坯的尺寸应该比零件大。查手册中的标准GB-T709-1988，考虑一定的加工余量，从标准中选硬铝的厚度为35mm。采用氧割下料，下料尺寸为165×165mm。综上所述，毛坯选择165mm×165mm×35mm的硬铝。3．确定装夹方案该零件的形状简单，而且加工的数量是单件，故不需要专用夹具来加工。由于零件的尺寸不是很大，加工上下表面时，采用机用平口钳即可。采用搭压板的装夹方案加工上表面的孔和螺纹。4．加工方法的选择1)十字凸台轮廓表面粗糙度要求为Ra3.2，采用粗铣→精铣的加工方法；2)型腔精度要求在0.05以内，表面粗糙度要求为Ra1.6，采用粗铣→精铣的加工方法；3)腰形槽表面粗糙度要求为Ra3.2，采用粗铣→精铣的加工方法；4)孔的加工方法：孔加工为了便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后再钻孔。内表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高，粗糙度较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行。①4-M12螺纹孔，采用钻中心孔→钻底孔→攻丝的加工方法；②3-φ10H7孔，表面粗糙度无要求，采用钻→铰的加工方法；③φ32孔，该孔有公差要求，采用钻→粗镗→精镗的加工方法；④曲面加工采用粗铣→精铣的加工方法。5．确定加工顺序按照加工顺序的制定原则，即先面后孔，先粗后精，先主后次，基准先行的原则。该零件具体的加工顺序为：1)粗铣工件表面。采用Φ30的面铣刀将整个外形铣削成形，加工时需要多次打表校正平行度和垂直度；2)十字凸台轮廓的加工。采用φ20的立铣刀进行粗铣；3)型腔的加工。采用Φ14键槽铣刀进行粗、精铣；4)腰形槽的加工。采用Φ12键槽铣刀进行粗铣；5)选A3中心钻钻中心孔；6)3-Φ10H7孔的加工。采用φ9.8钻头钻底孔，φ10H7铰刀铰孔；7)φ32孔的加工。采用φ30钻头钻底孔，φ32镗刀精镗；8)4-M12螺纹孔的加工。采用φ10.3钻头钻螺纹底孔，M12丝锥攻M12螺纹。第5页共21页刀具轨迹图6．刀具的选择根据选择的加工工艺及零件图的尺寸，确定刀具的类型及尺寸。1)十字凸台轮廓。由于加工的毛坯面是150×150，选择φ20的立铣刀。2)型腔。选择φ14的键槽铣刀铣型腔。3)腰形槽。选择φ12的键槽铣刀铣腰形槽。4)选择A3中心钻用于钻中心孔。5)3-φ10H7通孔的加工。选择φ9.8的钻头钻通孔，φ10H7的铰刀。6)φ32孔的加工。选择φ30钻头钻底孔，φ32的镗刀精镗。7)4-M12螺纹孔的加工。选择φ10.3钻头钻底孔，M12的丝锥加工M12的螺纹孔。8)曲形球面选择φ12键槽铣刀进行粗精铣。9)清理残料同样选择φ12键槽铣刀。第6页共21页数控刀具明细表零件图号零件名称材料数控刀具明细表程序编号车间使用设备JVTC-002硬铝O2008加工中心VMC850刀具刀补地址换刀方式加工部位刀具号刀位号刀具名称刀具图号直径(mm)长度(mm)设定补偿设定直径长度自动/手动T011φ20立铣刀1D1自动铣十字凸台轮廓T022φ14键槽铣刀2D2自动铣型腔T033φ12键槽铣刀2自动铣腰形槽T044A3中心钻3自动钻中心孔T055φ10.3钻头4自动钻螺纹孔底孔T066M12丝锥5自动攻M12螺纹T077φ9.8钻头4自动钻铰、镗孔底孔T088φ10H7铰刀6自动铰φ10H7孔T099φ30钻头4自动扩镗孔底孔T1010φ32镗刀7自动镗φ32孔T033φ12键槽铣刀2自动铣SR20球面T033φ12键槽铣刀2自动清残料编制审核批准2011年11月24日共1页第1页第7页共21页数控刀具卡片零件图号1数控刀具卡片使用设备刀具名称立铣刀VMC850刀具编号T01换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T01φ20立铣刀φ201备注编制第8页共21页数控刀具卡片零件图号2数控刀具卡片使用设备刀具名称键槽铣刀VMC850刀具编号换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T02φ14键槽铣刀φ1412T03φ12键槽铣刀φ121备注编制第9页共21页数控刀具卡片零件图号3数控刀具卡片使用设备刀具名称中心钻VMC850刀具编号T04换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T04A3中心钻A31备注编制第10页共21页数控刀具卡片零件图号4数控刀具卡片使用设备刀具名称钻头VMC850刀具编号换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T05φ10.3钻头φ10.312T07φ9.8钻头φ9.813T09φ30钻头φ301备注编制第11页共21页数控刀具卡片零件图号5数控刀具卡片使用设备刀具名称丝锥VMC850刀具编号T06换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T06M12丝锥M121备注编制第12页共21页数控刀具卡片零件图号6数控刀具卡片使用设备刀具名称铰刀VMC850刀具编号T08换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T08φ10H7铰刀φ10H71备注编制第13页共21页数控刀具卡片零件图号7数控刀具卡片使用设备刀具名称镗刀VMC850刀具编号T10换刀方式自动程序编号O2008刀具组成序号编号刀具名称规格数量备注1T10φ32镗刀φ321备注编制第14页共21页7．切削参数的选择及计算该零件材料切削性能好，铣削平面时，留0.5mm精加工余量，孔加工精镗余量留0.2mm，精铰余量留0.1mm。1)T01φ20立铣刀查参考资料《实用机械加工工艺手册》，选用刀具材料为高速钢（下同），因为高速钢韧性好，价格低切适用，而硬质合金较脆。参照《机械加工工艺手册》表2.4-66，取min300120m/~Vc。根据《机械加工工艺手册》表2.4-66，确定mm/z.~.fz040030。机床主轴转速由《数控编程与加工》中式2-2得:min2500min/2014312010001000r/r.πdVcn工作台每分钟进给量由《数控编程与加工》中式2-1得:min1000min/3250003.0mm/mmnzffnVzf2)T02φ14键槽铣刀查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min135100m/~Vc，mm/zfz15.0。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min3000min1414310010001000r/r/.πdVcnmin1000min/3300015.0mm/mmnzffnVzf3)T03φ12键槽铣刀查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min300100m/~Vc，mm/zfz18.0。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min3000min/1214310010001000r/r.πdVcnmin1000min/3300018.0mm/mmnzffnVzf4)T04A3中心钻min10001000r/πdVcn，min200mm/Vf5)T05φ10.3钻头查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min105m/Vc，mm/r.f250。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min1000min/3.1014310510001000r/r.πdVcn第15页共21页min200min/100025.0mm/mmfnVf6)T06M12丝锥min100r/n，min175mm/Vf7)T07φ9.8钻头查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min105m/Vc，mm/r.f250。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min1000min/8.914310510001000r/r.πdVcnmin200min/100025.0mm/mmfnVf8)T08φ10H7铰刀查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min43m/Vc，mm/r.f020。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min350min/101434310001000r/r.πdVcnmin30min/35002.0mm/mmfnVf9)T09φ30钻头查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min105m/Vc，mm/r.f40。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min300min/3014310510001000r/r.πdVcnmin50min/3004.0mm/mmfnVf10)T10φ32镗刀查参考资料《机械加工工艺手册》表2.4-66得：min200150m/~Vc，mm/r.~.f2010。由《数控编程与加工》中式2-1、式2-2得:min800min/321431501000