十字凹型板的铣削加工

毕业设计说明书课题名称：典型零件铣削手工编程与加工系别：机械工程系专业：数控技术班级：设计人员：学号：设计时间：2012年4月8日指导老师：第1页共30页目录绪论……………………………………………2内容提要………………………………………3引言……………………………………………4一、数控铣削零件工艺分析…………………4二、零件图的工艺分析………………………5三、数控加工工序的设计……………………12四、数控加工的工艺文件编写………………19五、主要操作步骤……………………………24设计小结……………………………………26致谢词…………………………………………28参考文献………………………………………29第2页共30页绪论1．数控加工在机械制造业中的地位和作用随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化，因此，对机械产品的加工相应的提出了高精度高柔性与高度自动化的要求。大批量生产的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为了提高产品的质量和生产率，多采用专用的工艺装备、专用的自动化机床、专用的自动化产线或自动化车间进行生产，尽管这类设备初次投资很大,生产准备周期长，产品改型不易，因而是产品的开发周期增长。但是由于分摊在每个零件上的费用很少，所以经济效益仍很显著。然而在机械制造业中，单件及中小批量生产的零件约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天航空机床、重型机械以及国防部门，其生产特点是加工批量小，改型频繁，零件形状复杂和精度要求高，加工着类产品需要经常改装或调整设备，对于专用化程度很高的自动化机车来说，这种改装和调整甚至是不可能实现的。在飞机制造也中，已经采用的仿行机床制造部分地解决了批量复杂零件的加工。但是这种机床有两个主要的特点：一是在更换零件是，必须制造相应的靠模或样件并必须调整机床，不但要耗费大量的手工劳动，而且生产的准备时间长；二是靠模或样件在制造中由于条件的限制，而生产的误差和在生产中，由于使用的磨损而产生的误差不能在机床直接用于调整，因而使加工零件的精度很难达到较高的要求。由于数控机床综合应用了电子计算机自动控制，伺服驱动，精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高自动化的特点，因此采用的数控加工手段解决了机械制造业中常规加工技术难以解决甚至是无法解决的单件小批量，特别是复杂型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业中的制造水平，为社会提供了高质量，多品种及高可靠性的机械产品。目前应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。2．数控加工技术的特点数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控机床的加工有以下几方面的优点。（1）适应性强。适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零件的加工；而不需改变机械部分和控制部分的硬件，且生产过程是自动完成的。这就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便。适应性强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以生产和迅速发展的主要原因。（2）精度高，质量稳定。数控机床是按数字形式给出的指令进行加工第3页共30页的，一般情况下工作过程不需要人工干预，这就消除了操作者人为产生的误差。在设计制造数控机床时，采取了许多措施，使数控机床的机械部分达到了较高的精度和刚度。数控机床工作台的移动当量普遍达到了0.01～0.0001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，高档数控机床采用光栅尺进行工作台移动的闭环控制。数控机床的加工精度由过去的±0.01mm提高到±0.005mm甚至更高。定位精度九十年代初中期已达到±0.002mm～±0.005mm。此外，数控机床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性。通过补偿技术，数控机床可获得比本身精度更高的加工精度。尤其提高了同一批零件生产的一致性，产品合格率高，加工质量稳定。（3）生产效率高。零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控机床每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于数控机床结构刚性好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。数控机床的移动部件空行程运动速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比一般机床大为减少。数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，节省了零件安装调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只作首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。在加工中心机床上加工时，一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率的提高更为显著。（4）能实现复杂的运动。普通机床难以实现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动，如螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面；而数控机床则可实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面，适应于复杂异形零件的加工。（5）良好的经济效益。数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。数控机床加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积和建厂投资。因此使用数控机床可获得良好的经济效益。（6）有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。内容提要（一）已学的编程指令和编程方式MSFT指令常见的G指令刀具半径补偿与刀具长度补偿第4页共30页子程序编程与简化编程指令孔加工固定循环指令（二）保证零件加工尺寸和工艺合理性的方法XOY面，编程时使用道具半径补偿指令G41/G42/G40保证尺寸精度，通过加工时变化刀具的刀偏值不断切除XOY面的加工余量。Z方向，编程时使用刀具长度补偿指令G43/G44/G49保证尺寸精度，通过宏程序与子程序编程相结合，实现Z方向分层循环切入，不断去除高度方向加工余量。引言一、数控铣削零件的工艺分析数控铣削加工的工艺设计是在普通铣削加工工艺设计的基础上，考虑和利用数控铣床的特点，充分发挥其优势。关键在于合理安排工艺路线，协调数控铣削工序与其他工序之间的关系，确定数控铣削工序的内容和步骤，并为程序编制准备必要的条件。数控铣削工艺设计的主要内容1）选择并确定零件的数控铣削内容；2）对零件图纸进行数控加工工艺性分析；3）数控加工工艺性路线的设计；4）数控加工的工艺设计；5）数控加工专用技术文件的编写。选择并确定零件的数控加工内容:适宜数控加工的场合：第5页共30页①普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。如：零件有多段圆弧需要加工。②普通铣床难加工,,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。如：通孔有对称度的要求。③普通机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。如：需要在45°的位置加工圆弧。不宜选择采用数控加工的场合：①占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需要专用工装协调的内容；②加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床加工；③按某些特定的制造依据（如：样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加程序编制的难度。一．零件图的工艺分析零件的图样如下图所示：第6页共30页本零件是十字型腔零件，它有一个内形为十字的凹台，中间是一个通孔。零件的外形基本尺寸是88×88mm的正方形。零件是由多段圆弧和直线组成，加工采用三轴联动的数控铣床。在加工此凹型十字板时，Ф30mm的通孔与Ф45mm的圆弧是同心的，需要保证二者的同心度。选择零件的下表面以及通孔作为定位基准。首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。主要包括：①零件加工表面的形状分析；②零件轮廓线段的尺寸分析；③零件图的完整性与正确性分析；④零件的技术要求分析；⑤定位基准的选择。尺寸的标注方法分析首先，对零件轮廓各线段进行尺寸分析，看个线段的尺寸是否标注齐全是否需要间接计算?在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的，因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量一同一基准引住尺寸。如下图所示，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标注的方法既便于编程又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。零件图的完整性与正确性分析第7页共30页构成零件轮廓的几何元素（点、线、面）条件（如：相切、相交、垂直和平行）是数控编程的重要依据时要计算构成零件轮廓的每一个节点的坐标；自动编程是要计算对构成零件轮廓的所有有元素进行定义，如果某一条件不充分，则无法计算零件的节点坐标和表达零件的几何元素，导致无法进行编程，因此应尽当完整地表达构成零件轮廓的几何元素。定位基准的分析分析了解工件的工艺基准，包括其外形尺寸。在工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件成较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关的装配图。了解该零件的装配使用要求，找准工件的工艺基准，在数控加工中，加工工序，往往比较集中，一同一基准定位十分重要，有时需要设置辅助基准。零件技术要求分析零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。这些要求在保证零件使用性能的前提下，应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使共轨过程复杂、加工困难、成本提高。零件材料分析在满足零件满足功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料。而且，材料选择应立足国内、不要轻易选用贵重或紧缺的材料。因为零件的材料没有任何的要求，故选用的毛坯为铝块。硬度较软，比较容易切削，但容易在加工的过程中发生冷作硬化。零件的结构工艺性分析：零件的结构工艺性分析是指所设计的零件在满足使用要求得的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易、节省工时和材料。第8页共30页而较差的零件结构工艺性，会使加工困难、浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工的部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀的次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控加机床的镜像加工功能来编程，以节省编程时间。工件内槽及缘板间的过渡圆角不应过小。过渡圆角半径反应了刀具直径的大小，刀具直径和被加工工件轮廓的深度之比与刀具的刚度有关，（如图a所示），当R0.2时。（H为被加工工件轮廓面的深度），则判定该工件该部位的加工工艺性较差；（如图b所示），当R0.2时，则刀具的当量刚度较好，工件的加工质量能得到保证。铣工件的槽底平面时，槽底圆角半径r不宜过大。如下图所示，铣削工件底平面时，槽底的圆角半径r越大，铣刀端刃铣削平面的能力就越差，铣刀与铣削平面接触的最大直径d=D-2r(D为铣刀直径)，当D一定时，r越大，铣刀端刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差、效率第9页共30页越低、工艺性也越差。1）保证零件的加工精度和表面粗糙度要求当铣削平面零件内轮廓时，一般采用立铣刀侧刃切削。立铣刀侧刃铣削平面零件外轮廓时避免沿零件外轮廓的法向切入和切出，如下图所示，应沿着内轮廓相切螺旋线切入和切出，这样可避免刀具在切入或切出时产生的震动，还可以避免零件表面的留下刀痕。铣削封闭的内轮廓表面时。若内轮廓外延，则应沿切线方向、切出。若内