毕业论文---数控铣床零件加工工艺分析与程序编辑

毕业设计7/27/202027-1-毕业设计（论文）题目：学生姓名：系部：专业：班级：指导教师：目录毕业设计7/27/202027-2-一、摘要……………………………………………………二、配合件设计的内容及步骤……………………………1、零件加工工艺的分析……………………………1.1零件的技术要求分析……………………………1.2零件的结构工艺分析…………………………2、编程尺寸的确定…………………………………2.1计算各节点的坐标尺寸………………………3、毛坯的选择……………………………………4、工艺过程设计……………………………………4.1板料凸件加工工步顺序的安排………………4.2板料凹件加工工步顺序的安排………………5、选择机床、工艺装备等…………………………5.1刀具的选择方案………………………………5.2铣削用量的确定………………………………6、确定切削用量……………………………………7、工艺文件…………………………………………7.1工序卡片………………………………………7.2刀具卡……………………………………………8、编制加工程序单…………………………………三、小结…………………………………………………四、参考文献……………………………………………毕业设计7/27/202027-3-摘要数控机床的出现以及带来的巨大利益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。数控机床的大量使用，需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。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。随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术。如像UG,PRO/E,Cimitron,MasterCAM,CAXA制造工程师等。数控技术是技术性极强的工作，尤其在模具领域应用最为广泛，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过铣削加工薄壁配合件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业基础知识，全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工中的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成配合要求。关键词:铣削、钻削、绞削、CAD/CAM薄壁板类配合件零件加工毕业设计7/27/202027-4-1、零件加工工艺的分析1）、零件的技术要求分析零件的尺寸公差在0.05—0.1mm之间，且凸件薄壁厚度为8mm，区域面积较大，表面粗糙度也比较高，达到了Ra3.2um,相对难加工，加工时容易产生变形，处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。该零件首先以一个毛坯件的一个平面为粗基准定位，将毛料的精加工定位面铣削出来，并达到规定的要求和质量，作为夹持面，再以夹持面为精基准装夹来加工零件，最后再将粗基准面加工到尺寸要求。材料名称:铝型材热处理：正火。强度较高，塑性和韧性尚好，最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。毕业设计7/27/202027-5-凸件1-1凹件1-2技术要求：1、未注公差±0.1mm;2、未注倒角去毛刺;3、未注表面粗糙度为Ra3.2毕业设计7/27/202027-6-凸件凹件毕业设计7/27/202027-7-2、编程尺寸的确定1）、计算各节点的坐标尺寸2-1如图2-1所示将零件图用AUTOCAD画出，利用CAD中的相关功能计算出上图中各节点的坐标。3、毛坯选择1）毛坯分析根据零件的设计和运用领域等方面，零件形状尺寸、力学性能、批量大小以及学校现有的设备要求，选择零件的材料。①：材料的力学性能：退火钢抗拉强度:≥600(MPa)；屈服强度:≥355(MPa)；延长率:≥16%断面收缩率:≥40%；毕业设计7/27/202027-8-布氏硬度:≤197（HB）；②：批量大小：小批量生产③：零件形状尺寸：由零件凸模1-1、凹模1-4图样尺寸为116mm×116mm×34mm，④：学校现有的设备：立式加工中心2）毛坯的选择选择毛坯尺寸为116mm×116mm×34mm的铝材，类型为型材。4、工艺过程的设计1）选择定位基准：通常毛料未经任何处理时，外表有一层硬皮，硬度很高，很容易磨损刀具，在选择走刀方式时加以考虑选择逆铣，还有毛刺，装夹前应进行钳工去毛刺处理，再以面作为粗基准加工精基准定位面。凸件：任选116mm×34mm的面用面铣刀加工，即为定位基准。凹件：任选116mm×34mm的面用面铣刀加工，即为定位基准2）选择毛坯各表面加工方法：表面的加工顺序是先里后外，先粗后精，先面后孔的方法划分加工步骤，由于轮廓薄壁太薄，对其划分工序考虑要全面，先对受力大的部位先加工，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用的不是同一把刀，所以选择加工方案要综合考虑。3）确定加工顺序：铣削底面和侧面凸件：粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓（挖槽）→编程去除槽内多余残料→铣槽内圆孔→粗铣槽内凹球槽→粗铣外轮廓→粗铣凸台→编程去除多余残料→精铣椭圆槽→精铣槽内球槽→精铣凸台→精铣夹持面。①选择与之前加工完成的116mm×34mm面相邻的116mm×34mm面加工，用夹具将工件夹持稍微可以松动，目测之前加工的面与夹具底面垂直，然后用千分尺测是否垂直，读表后，用扳手轻微修改工件垂直度，直到工件垂直为止，夹紧，然后用面铣刀加工此面。切削量不要太多（1—1.5mm）。毕业设计7/27/202027-9-②将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到116mm×113mm×34mm。③将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到113mm×113mm×34mm。④然后加工113mm×113mm的面，用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（1—1.5mm）。⑤将工件翻过来切削另一面，用G92指令和面铣刀稍微切掉一点，以此面为零点，将工件切削到113mm×113mm×32mm。⑥精铣上平面，工件尺寸铣过之后为113mm×113mm×30mm。⑦粗铣长半轴为X为39短半轴Y为29的椭圆槽，以及去除残料。⑧铣直径为8的内圆孔，粗铣球半径为15的球槽。⑨粗铣凸台，去除多余残料。⑩精铣椭圆槽（X40，Y30），粗铣SR15的球槽，精铣凸台。⑩+1将工件旋转精铣夹持面110mm×110mm×30mm。凹件：粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣凹槽→编程去除凹槽中多余残料→粗铣定位槽→精铣槽底面→精铣定位槽→翻面铣掉夹持面。①选择与之前加工完成的116mm×34mm面相邻的116mm×34mm面加工，用夹具将工件夹持稍微可以松动，目测之前加工的面与夹具底面垂直，然后用千分尺测是否垂直，读表后，用扳手轻微修改工件垂直度，直到工件垂直为止，夹紧，然后用面铣刀加工此面。切削量不要太多（1—1.5mm）。②将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到116mm×113mm×34mm。③将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到113mm×113mm×34mm。④然后加工113mm×113mm的面，用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（1—1.5mm）。⑤将工件翻过来切削另一面，用G92指令和面铣刀稍微切掉一点，以此面为零点，将工件切削到113mm×113mm×32mm。⑥精铣上平面，工件尺寸铣过之后为113mm×113mm×30mm。⑦粗铣长半轴为X为31短半轴Y为21的椭圆槽，以及去除残料。以及毕业设计7/27/202027-10-两个定位槽。⑧精铣椭圆槽（X32，Y22），精铣定位槽。⑨将工件旋转精铣夹持面110mm×110mm×30mm。4）确定走刀路线定义：数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹。根据零件图样，确定走刀路线（即加工工时最短，又能保证质量），下面确定该走刀路线：配合件走刀路线：先粗、精加工椭圆的外轮廓→粗、精加工内腔及球槽→粗精加工定位台5、选择机床、工艺装备1）数控机床及系统选用加工中心（FAUNC——VMC850）加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对于工序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候可以减少很多辅助时间，很方便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。5-1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）毕业设计7/27/202027-11-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)4000kg2）选择工艺装备（1）夹具的选择机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置称为夹具，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。按进给方式铣床夹具可分为直线进给式、靠模进给式和圆周进给式三种。1、直线进给式铣床夹具：这类铣床夹具用得最多，夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。2、靠模铣床夹具：靠模的作用是使工件获得辅助运动，形成仿形运动，它用在专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。3、圆周进给式铣床夹具：可在不停车的情况下装卸工件，一般是多工位，在有回转工作台的铣床上使用。这种夹具结构紧凑，操作方便，是高效铣床夹具，使用于大批量生产。现代的数控铣床夹具除用到常用的虎钳、分度头和三爪夹盘等通用夹具外还有万能组合夹具、多工位夹具、气动或液压夹具、专用铣切夹具和真空夹具等（2）装夹方案的选择在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准定工件的定位夹紧方毕业设计7/27/202027-12-式，并选择合适的夹具。在选用夹具时，在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选用普通夹具，在经济效应上可以减少成本的开支。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，所以我根据零件的形状考虑选择平口虎钳。此时，主要考虑以下几点：①夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开；②必须保证最小的夹紧变形；③装卸方便，辅助时间应尽量短；④对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率；⑤夹具结构应力求简单；⑥夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。该零件形状规则，四个侧面较光整，加工面与加工面之间的位置精度要求不高。所