数控加工技师论文：典型盘类零件加工工艺设计分析.pdf

典型盘类零件加工工艺分析典型盘类零件加工工艺分析.摘要摘要 本文对典型盘类零件-由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。关键词关键词：盘类零件.图纸分析加工工艺MASTERCAM程序目录目录一、盘类零件概述.1二、零件结构工艺分析.11、零件图分析.12 2、工艺方案编制.2三、零件加工.31、毛坯选择.32、机床选择.33、基准的选择.44、刀具的选择及工序卡片.45、编写零件加工程序.56、用 masterCAM 自动编程模拟加工.11四、质量误差分析.12五、结论.13六、参考文献.13.典型盘类零件加工工艺分析典型盘类零件加工工艺分析摘要摘要本文对典型盘类零件-由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。关键词关键词：盘类零件图纸分析加工工艺程序MASTERCAM一、一、盘类零件概述盘类零件概述盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。其特点是零件基本形状呈盘形块状，零件表面汇集了多种典型表面。加工时，装夹次数一般较少，但所用刀具一般较多，编制程序较繁琐。加工前需要做好充分的准备，包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等，其前期的准备工作比较复杂。二、二、零件结构工艺分析零件结构工艺分析盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，根据实际加工，利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等特点。下面结合图（1）进行分析：零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。1 1、零件图（如图、零件图（如图 1 1）分析）分析。（1）4 个异型轮廓的尺寸公差 16mm。.（2）未标尺寸公差均为0.10mm。主要加工部件上部,平面加工中要保证尺寸（40）mm，孔加工中有36mm 和 4-16mm 孔，36mm孔是零件的基准孔，4-16mm 孔对基准孔36mm 对称 0.02mm,孔间mm距为(1420.02)mm，孔的尺寸精度都是比较高的，梅花形外轮廓120壁厚 2mm，尺寸40mm 对基准对称 0.02mm，四方异形搭子除要保证外轮廓mm 尺寸。尺寸外，还要保证 2-164零件轴测图.图一2 2、工艺方案编制、工艺方案编制拟订工艺路线时首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。表面加工方法的和方案的选择，应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。其次是机械加工工序的安排，安排原则是先加工基准面，划分加工阶段，次要表面穿插在各阶段间进行加工、先粗后精。再次在加工中除了要灵活运用数控系统中的旋转功能外，还要用半径补尝功能来保证2-（141.420.02）mm,2-(164及 2-(40)mm 等尺寸。)mm 以根据以上原则对零件 1 的工艺路线可采用以下方案：(1)、用32 mm 铣刀粗铣，切深不得超过 5mm，薄壁可粗铣 10mm 深，注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用 20mm 的立铣刀加工，所以在各凸台铣 至相应的深度时，换用20mm 的立铣刀继续粗加工去量，然后用该刀精加工所有面，精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的外面。在这里除.了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量，更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。(2)首先用8mm 球头铣刀对所有孔点窝。(3)用11 的转头钻周边 4-11mm 孔，钻中心12mm 孔至11mm。(4)用20mm 的立铣刀扩铣中心36mm 孔至20mm,再用32mm 的立铣刀扩铣至32mm.然后再用20mm 的立铣刀圆弧插补周铣至35.8mm。(5)用12mm 的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的外面，对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象，所以先精铣其外面，然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分；扩中心孔12mm 孔至尺寸要求；扩铣周边 4-16孔至15.95mm。(6)用25mm 单刃粗镗刀，精镗中心（36(7)用8mm 球头铣刀加工加工中心的球面。(9)用16H7mm 的铰刀周边 4-16mm 深 20mm 孔至尺寸要求。）mm 孔至尺寸。mm 深 20mm三、零件加工三、零件加工1 1、毛坯选择、毛坯选择该加工材料 45 钢，调质硬度在 200HRB 左右，外形尺寸 180mm*180mm*40mm。2 2、机床选择、机床选择VMC0650h 型立式高速加工中心采用高刚性点主轴结构，功率大，转速高；三轴采用大导程精密滚珠丝杠，可实现高速传动；三坐标均采用精密直线导轨副，动静摩擦系数低，动态特性高，可满足高精度模具加工；.3 3、夹具及基准的选择、夹具及基准的选择毛坯形状比较规则，所以用平口钳装夹。机械加工中基准的选择，工件的找正和定位对于工件最终加工质量影响很大。毛坯最好选择规，加工部位对外形没有尺寸和形位公差要求，较为简单。由于是平口钳夹紧，在粗加工外形时，工件容易产生微量移动，为了保证销孔和型面间位置精度，首先进行型面粗精加工，最后精加工销孔。如果不采用这种做法，型面精度可能保证，但销孔配合可能不好，原因是销孔相对于型面位置精度有误差。零件加工过程中，各工序定位基准的选择，首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数，然后根据基准选择的规律正确地选择每个定位基面。粗基准应保证各加工表面都有足够的加工余量。精基准的选择应该便于工件的安装和加工，最好选择加工表面的设计基准为定位基准，即“基准重合”原则，另外尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。4 4、刀具的选择、刀具的选择.选择合适的刀具和加工参数，对于金属切屑加工，能取到事半功倍的效果。该加工材料 45 钢，调质硬度在 200HRB 左右，外形尺寸 180mm*180mm,平口钳夹紧，刀柄夹紧形式有侧固，弹簧夹头夹柄，分为强力和普通 ER 刀柄，32机夹立铣刀切屑参数推荐如下：端铣刀V=150200/min,单齿轮进给量 0.10.15mm/r。20 机夹端铣刀 V=150200m/min 单齿进给量 0.10mm/r。，12 整体合金立铣刀为精加工用刀具，尽量不要用于粗加工。加工工序卡及刀具表刀背吃具工步号工步容编号1用平口钳找正加紧粗铣梅花形凸台及周边2预留 0.3mm 的余量粗铣周边凸台和中间薄20mm 平3壁外轮廓预留 0.3mm 的余量对所有孔点窝及加工R104的球面5.切削参数进给量/（mm/min）主轴转速刀具名称/（r/min）/mm刀量32mm 平T01底铣刀10005200T02底铣刀20000.33008mm 球T03头铣刀T0411mm 转4000.35012002100钻 11 的 4 个孔头钻精铣薄壁外及周边凸台12 立铣6轮廓25mm 单7精镗孔36mmT05刀30001.5300T06刃粗镗刀T0716 铰刀20000.32008加工 4 个16的孔800505 5、编写零件加工程序、编写零件加工程序主程序主程序O0001;（主程序号）G94 G17 G21 G49（程序初始化）T01 M06;（换 1 号刀）G54 G90 G00 X0 Y0;（定位于 G54 原点上方安全高度）S600 M03;（主轴正转）G00 Z5.0 H01;(快速下刀至工件 5mm 处)G00 X40.0 Y23.0（定位于正上方）G01 Z-5 F100.0(Z 向下刀至切深 5mm)G41 G01 X32.0 D01 F100(刀补建立)Y-32.5（定位）G02 X-32.5 Y50.5 R33.5（加工圆弧）G01 X32.5（直线切削）G02 X32.5 Y-50.5 R33.5（加工圆弧）.G00 Z5.0（抬刀）X15.0 Y5.0（重新定位）G01 Z-10 F50（下刀）Y-5.0（直线切削）G02 X-12.0 Y12.0 R7.0（加工圆弧）G03 X-54.0 Y-1.6 R20.0G02 X-76.5 Y-3.1 R10.5G02 X-32.5 Y95.25 R76.5G01 X32.5G02 X32.5 Y-3.1 R76.5X54.0 Y-1.6 R10.5G03 X12.0 Y12.0 R20.0G02 X12.0 Y12.0G01 Y-15.0G01 Z5.0;G40 G00 X0 Y0;Z100.0 M05;M30;%梅花曲线外轮廓%O0243.（直线切削）（加工圆弧）提刀至安全高度取消道具补偿主轴停止主程序结束G21G0G17G40G49G80G90T2M6G00 G90 G54X-52.735 Y-97.413 S1500 M03G43H2Z50.Z10.G01Z-10.1F7.2G41X-49.8Y-77.629F100D02G02X-27.082Y-60.78R20.G03X-2.357Y-56.49R40.G02X2.357R5.G03X49.497Y-49.497R40.X56.49Y-2.357R40.G02Y2.357R5.G03X49.497Y49.497R40.X2.357Y56.49R40.G02X-2.357R5.G03X-49.497Y49.497R40.X-56.49Y2.357R40.G02Y-2.357R5.G03X-49.497Y-49.497R40.X-27.082Y-60.78R40.G02X-10.233Y-83.498R20.G01G40X-13.168Y-103.282Z10.F7.2G00Z50.M05G91G28Z0.G28X0.Y0.M30%四方凸台四方凸台O0430(主程序）G00G90G54X-130Y-20G43H01Z10M03S3000M98P0001G68X0Y0R90M98P0001G69G68X0Y0R90M98P0001.(建立工件坐标系,绝对编程,X轴 Y 轴定位)(Z 轴快速定位,调用刀具 1 号长度补偿)G69G68X0Y0R90M98P0001G69G00Z50X100Z100M30%O0001G91G00Z-5G01Z-12F100G42X40D02X9G03X7 Y7 R7G01Y26G03X-7 Y7 R7G01X-9Y-40G40X-40Z12G00Z5.(建立右刀补)G90M99%四个角的异形凸台四个角的异形凸台%o234(主程序）G21G17G40G49G80G90T2M6G00 G90 G54X-130Y-90.S2000 M03G43H2Z50.Z10.M98p0002G68X0Y0R90M98P0002G69G68X0Y0R90M98P0002G69G68X0Y0R90M98P0002G69G00Z50.X100Y100M30%O0002（子程序）G91G00Z-5G01Z-12F100G42X40D02X29.36X6.94 Y12.01G03X-2.38 Y18.11R15G01X-3.79Y3.79G03X18.11 Y2.38 R15G01X-6.94 Y-12.01X-29.36G40X-40Z12G00Z5G90M99%R10mmR10mm 球面用球面用 mastercammastercam 自动编程自动编程.（1）、曲面加工等高外形粗加工刀具路径如图（2）图（2）2、曲面加工等高外形精加工刀具路径如图（3）.图（3）6 6、用、用 masterCAMmasterCAM 自动编程试加工效果如图（自动编程试加工效果如图（4 4）.（图（4）四、质量误差分析四、质量误差分析在数控加工的整个过程中，经常会产生以下几种误差：(1)近似计算误差：主要产生在加工列表曲线、曲面轮廓时，采用近似计算法所发生的逼近误差。(2)插补误差：这是由于用直线段或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。减少插补误差的方法是密化插补点，但这会增加程序段数目，增加计算和编程的工作量。(3)尺寸圆整误差：这是将计算尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差。数控机床能反映出的最小位移量是一个脉冲当量，小于一个脉冲当量的数据只能四舍五入，于是就产生了误差。(4)操作误差.在加工过程中，操作者在操作过程中，工件的安装引起的误差和寻找工件坐标原点过程中容易引起误差。首先安装过程中，可能会产生工件面与定位面之间靠不紧，解决办法：在安装过程中四个压板要同时压紧，不能其中某个压紧。先让四个螺栓稍微拧一下但是不要彻底拧紧，并且用尼龙棒或者木棒在工件上轻轻敲打，使工件底面与定位面之间靠实。并且拧紧顺序为对角拧紧。寻找坐标原点过程中，由于使用的设备的精度不同，会带来不同的误差。解决办法：使用精度高的仪器，如：千分表、寻边器等等。五、结论五、结论通过对盘类零件的工艺分析，合理制定了其加工工艺过程，选择了合适的加工刀具及切削参数，合理的编制了加工盘类零件的数控程序，经过独立的分析、计算及改善加工过程，避免了可能产生的各种误差，使用数控加工中心加工出的盘类零件，精度较高，尺寸符合图纸要求。即提高了产品的加工质量和效率，又降低了工人的劳动强度。对我个人的数控技术及独立完成加工的技能有了很大的帮助，并且使我更加喜欢数控技术专业。是我充分看到了自己的不足，是我的技术有了一次跨越性的提高。参考文献参考文献1 袭洪浪主编.数控加工工艺学M.：科学，2005.62 鸿鸾主编.数控加工技师手册.机械工业,2005.43 红主编.数控加工编程与操作M.：大学，2005.84 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