毕业设计（论文）-旋转块数控加工工艺及编程（全套图纸）(20页).doc

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1、-毕业设计（论文）-旋转块数控加工工艺及编程（全套图纸）-第 XIX 页毕 业 设 计（论 文）设计题目：旋转块数控加工工艺及编程专 业：数控技术班 级：学 号：姓 名：指导老师：起讫日期年 月 日 年 月 日摘 要 本篇毕业设计主要有数控机床和编程的介绍，对旋转块零件的工艺性分析工艺参数的选择刀具的选择，零件的程序的手工编制，程序的仿真。 文章的主要内容为零件的工艺分析，工艺路线的制定，各工序的切削力及切削工时的计算以及零件的手工程序的编制和各主要工序的程序清单。在零件的手工编程中用到了G02/G03圆弧插补指令；G81钻孔；M98调用子程序指令。关键词：旋转块，手工编程，圆弧插补指令，钻孔

2、，子程序全套图纸，加153893706目 录第一章 绪论5 1.1 数控机床的组成6第二章 数控加工工艺设计7 2.1 旋转块零件的工艺分析8 2.2 刀具、量具的选择9 2.3确定毛坯的制作形式10 2.4 编制加工工艺10 2.5工艺规程的设计11 2.6确定切削用量及基本工时11 2.6.1铣削上平面和下平面11 2.6.2铣削外轮廊12 2.6.3铣槽深5mm,宽17mm，长度30mm12 2.6.4铣中间靠左边缺口长31mm，宽45mm，并倒四周圆角R512 2.6.5铣中间缺口长25mm，宽20mm，并倒四周圆角R512 2.6.6铣削深 10mm长70mm宽55mm的凹台12 2

3、.6.7铣20深13，14至下端面孔12 2.6.8铣45孔12 2.6.9钻孔4-8深4,4-5，2-6通孔12 2.6.10钻、攻4-M5，深10螺纹孔12第三章 工件的手动编程12 3.1 数控编程的定义及分类14 3.1.1数控编程的定义17 3.1.2数控编程的分类19 3.1.3编程方法的选择20 3.2 编程原点的确定21 3.3 零件造型及加工23 3.4 主要加工工序程序清单24总结32参考文献33致谢34第一章 绪论1.1数控机床的组成 毕业设计是我们在大学期间所学的专业知识， 数控机床的基本组成部分包括加工程序、数控装置、伺服驱动装置、机床主轴和其他辅助的装置。下面分别对

4、各组成部分的基本工作过程进行简要的说明。1）采用具有高硬度的、高抗震性及较小热变形的机床新结构。通常用提高结构系统的静刚度、增加阻尼、调整结构件质量和固有频率等方法来提高机床主机的刚度和抗震性，使机床主体能适应数控机床连续自动地进行切削加工的需要。采取改善机床结构布局、减少发热、控制温升及采用热位移补偿等措施，可减少热变形对机床主机的影响。2）广泛采用高性能的主轴伺服驱动和进给伺服驱动装置，使数控机床的传动链缩短，简化了机床机械传动系统的结构。3）采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和运动部件，如滚珠丝杠螺母副、塑料滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等。数控机床辅助装置辅助装置是保证充分发挥

5、数控机床功能所必需的配套装置，常用的辅助装置包括：气动、液压装置，排屑装置，冷却、润滑装置，回转工作台和数控分度头，防护，照明等各种辅助装置。 数控机床一般由控制系统、数控装置系统、数控伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成，如图1-2：1控制介质控制介质是存贮数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工作位置信息的媒介物，它记载着加工零件的加工程序。常用的有穿孔带、穿孔卡片、磁带和磁盘等。数控装置的基本组成框图如图1-3：图1-3数控装置的基本组成 程序编制的一般步骤：图1-4表示的零件图到成品的全过程，虚线框图中即为程序编制的内容及步骤。图1-4零件图到成品的全过程 用于对坐标轴（或工作台）实际位

6、置的测量，7位坐标轴或执行机构的测量装置并反反馈到控制系统或伺服系统，形成全封闭控制。后者用以对驱动电机轴位置检测并反馈到数控系统或伺服系统形成半闭环控制若不需要检测装置到形成开环控制。 开环系统简单，易于控制，但精度差，低速不平稳，变速扭矩小，一半用于倾覆在变化不太大或经济型数控机床上。 全闭环系统适用于具有传动部件精度高，性能稳定，使用过程温度差变化不大的高精度数控机床。第二章数控加工工艺设计2.1旋转盖零件的工艺分析 由零件图可知，该零件为板材类零件，材料为45#钢。 旋转块的所以加工工序里，需要洗削的部分占据了绝大部分，在数控铣床上面加工，使工件更能够达到需要的精度，满足工艺的需要。旋

7、转块零件在机械设备中，有着很重要的地位，需要它的材料的力学性能达到要求，增加它的耐磨行和抗击打能力，综合考虑，我们任务选择45#钢是比较合适的。45#高是中碳钢，有着很好的综合力学性能，通过热处理，可以达到使用效果，所以在这里，我们选择45#钢作为基座零件的材料。2.2刀具、量具的选择由图样分析，该图样需要数铣旋转块的上下平面及外轮廊，铣槽深5mm,宽17mm，长度30mm，铣中间靠左边缺口长31mm，宽45mm，并倒四周圆角R5，铣中间缺口长25mm，宽20mm，并倒四周圆角R5，铣削深 10mm长70mm宽55mm的凹台，铣20深13，14至下端面孔，铣45孔。钻孔4-8深4,4-5，2-

8、6通孔，钻、攻4-M5，深10螺纹孔，我们在铣外轮廓以及各槽，圆角，以及凹台时选用20mm立铣刀。量具可选用0-150mm为75-100mm的测量游标卡尺，外径千分尺，游标深度卡尺等。2.3确定毛坯的制作形式 毛坯选择应考虑的因素：（1）零件的力学性能 相同的材料采用不同的毛坯制造形式，其力学性能有所不同。铸件的强度。压力浇注和压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸件依次递减；钢质零件的铸造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。( 2) 零件的结构形状和外形轮廓 形状复杂、力学性能要求不高可采用锻钢件。形状复杂和壁薄的毛坯不宜采用金属型锻造。尺寸较大的毛坯，不宜采用模锻、压铸和精铸，多

9、采用砂型铸造和自由锻造。外形复杂较小的零件宜采用精密的锻造方式，以免机械加工。其直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采用锻件。（3）生产纲领和生产批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方式，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。（4）现场生产条件和发展 应经过技术经济分析和论证。该零件的材料为45#钢，考虑到零件的形式及结构较为简单，所受的冲击力不大，且是大批生产，根据机械制造工艺设计简明手册表1.31，选择调质钢。其强度=145MPa，硬度为160180HBS。2.4编制加工工艺2.4.1 数控铣床加工旋转块的上、下平面 安装面铣刀，设置刀具参数，粗铣、半精铣、精

10、铣旋转块上下平面。2.4.2 铣外凸台轮廓和内凸台轮廓 安装面铣刀，粗铣旋转块轮廊面。2.4.3铣中间靠左边缺口长31mm，宽45mm，并倒四周圆角R5. 安装面铣刀，粗铣中间靠左边31X45mm缺口，并铣削圆角。2.4.4铣中间缺口长25mm，宽20mm，并倒四周圆角R5 安装面铣刀，粗铣中间25X20mm缺口，并铣削圆角。2.4.5铣削深 10mm长70mm宽55mm的凹台 安装面铣刀，粗铣70X55mm深10mm凹台。2.4.6铣20深13，14至下端面孔 安装铣刀，粗铣 20深13，14至下端面孔2.4.7铣45孔 安装铣刀，粗铣 、精铣45孔2.4.8钻孔4-8深4,4-5，2-6通

11、孔 安装8、5、6直柄麻花钻头，钻孔。2.4.9钻、攻4-M5，深10螺纹孔 安装4.2钻头，钻底孔，攻M5深10螺孔。2.4.10去除毛刺、飞边2.4.11表面镀镍2.4.12验收、入库2.4.5背吃刀量 零件的背吃刀量的因素是多方面的，例如工件和刀具的原始不同轴。在允许的条件下，最好一次性切除余量，以提高加工效率，这里选择一次切除余量（即5.0mm）2.4.6 主轴转速n 根据允许的切削速度v选取转速试验结果，得出刀具寿命T（min）的经验公式如下在获得刀具寿命经验公式。90mm刀具切削速度v往往选择为10-25m/分钟.在这里主轴转速取，则主轴转速 28钻头速度常选为则主轴转速M10丝攻

12、速度常选为则主轴转速这里选取2.4.7 进给量 选择根据零件的加工工艺要求，进行工序的划分，不同的加工工序，其加工余量。当加工精度要求较高时，进给量应选择小一些，查表选取每齿进给0.05mm，确定进给速度进给速度是根据每齿进给齿数的计算，与已知的速度的计算：其余刀具进给速度可查表计算 这里选取，在实际使用中我们可以根据自身操作机床对计算的值适当的作些调整。2.5 工艺规程的设计 机械加工工艺规程是指在一定的加工条件下，确定一种较为合理的加工工艺，并将它以表格形式的技术文件呈现来指导生产的一类文件，同时也是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序是由

13、安装、工位、工步及走刀组成。 生产过程就是指将原材料转变为成品的全过程。包括原材料的运输、保管和准备、产品技术、生产准备、毛坯制造、零件的机械加工和材料热处理，部件和产品的装配、检验与调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等等。 2.6确定切削用量及基本工时 2.6.1铣削上、下平面 本工序为粗铣和精铣上平面，所选刀具为硬质合金端铣刀。铣刀直径d=80mm,宽度L=60mm，齿数z=10。根据切削用量简明手册表3.2选择铣刀的几何形状。由于加工材料为45#，=145MPa，硬度为160180HBS，有外皮。故选择=8，=+5。已知铣削宽度=166mm，铣削深度mm。机床为XK7132型立式铣

14、床，工件装在虎口钳中。（）确定每齿进给量根据切削用量简明手册表3.5，当使用YG6，数控铣床功率为7.5Kw（切削用量简明手册表3.30），采用单面铣，故取（）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命根据切削用量简明手册表3.7和表3.8，铣刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，由于铣刀的直径d=80mm，故铣刀的寿命T=180min。（）确定铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.27中公式计算：公式中 =245 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=80,=155,=2.3,=1.0。 =91.16m/min =326.90r/min根据切削用量简明手册表3.30，XK

15、7132数控铣床主轴转速表，选择n=300r/min，纵向进给量=235mm/min。实际切削速度和每齿进给量分别为 =160mm/min =0.08mm/z()检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当，z=10,，近似。根据XK7132数控铣床说明书机床主轴允许的功率为，故，因此选择切削用量采用，即:，n=300r/min，m/min，。（VI)基本工时计算 根据切削用量简明手册可知，有一下公式：公式中，l=155mm，根据切削用量简明手册表3.26，铣刀入切量及超切量，则L=167mm。2.6.2铣削外轮廊 工件材料：45#钢 机床的选择：选择XK7132数控铣床 P=13kw 刀具

16、：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：d=16 1)铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取1.52)铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.25 3)铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，5)计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，6)校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够2.6.3铣槽深5mm,宽17mm，长度30mm 本工序为铣削深5mm，宽

17、17mm,长度30mm的槽，在这里我们选择XK7132数控铣床，已知其功率 P=13kw ，选用高速钢沟槽铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：d=15 1)铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取12)铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.25 3)铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：5)计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，6)校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够2

18、.6.4铣中间靠左边缺口长31mm，宽45mm，并倒四周圆角R5 本工序为铣削宽45mm,长度31mm的槽，在这里我们选择XK7132数控铣床，已知其功率 P=11kw。 刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：d=20 1)铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取1.52)铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.25 3)铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，5)计算铣削力 查机械制造工艺设计

19、手册表325有 ：式中： 所以，6)校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够；2.6.5铣中间缺口长25mm，宽20mm，并倒四周圆角R5 上道工序为靠左边缺口长31mm，宽45mm，并倒四周圆角R5，而本工序为已已经铣削过的上平面为定位基准，粗铣和精铣中间缺口长25mm，宽20mm，并倒四周圆角R5，所选刀具为硬质合金端铣刀。铣刀直径d=80mm,宽度L=60mm，齿数z=10。根据切削用量简明手册表3.2选择铣刀的几何形状。由于加工材料为45#钢，=145MPa，硬度为160180HBS，有外皮。故选择=5，=+5。已知铣削宽度=20mm，铣削深度mm。机床为XK

20、7132数控铣床，工件装在虎口钳中。（）确定每齿进给量根据切削用量简明手册表3.5，当使用YG6，铣床功率为11Kw（切削用量简明手册表3.30），采用单面铣，故取；（）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命根据切削用量简明手册表3.7和表3.8，铣刀后刀面最大磨损量取为1.5mm，由于铣刀的直径d=15mm，故铣刀的寿命T=160min。（）确定铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.27中公式计算：公式中 =160 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=40,=155,=2.3,=1.0。 =33.69m/min =123.45r/min根据切削用量简明手册表3.

21、30，XK7132数控铣床主轴转速表，选择n=300r/min，纵向进给量=235mm/min。实际切削速度和每齿进给量分别为 =7.73mm/min =0.09mm/z()检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当，z=10,，近似。根据数控铣床XK7132说明书机床主轴允许的功率为，故，因此选择切削用量采用，即:，n=300r/min，m/min，。(VI)基本工时计算 根据切削用量简明手册可知，有一下公式：公式中，l=20mm，根据切削用量简明手册表3.26，铣刀入切量及超切量，则L=32mm。则基本工时为： 2.6.6铣削深 10mm长70mm宽55mm的凹台 本工序为已已经铣削过

22、的上平面为定位基准，铣削深 10mm长70mm宽55mm的凹台，所选刀具为硬质合金端铣刀。铣刀直径d=40mm,宽度L=20mm，齿数z=3。根据切削用量简明手册表3.2选择铣刀的几何形状。由于加工材料为45#钢，=145MPa，硬度为160180HBS，有外皮。故选择=7，=+5。已知铣削宽度=55mm，铣削深度mm。机床为XK7132数控铣床，工件装在虎口钳中。（）确定每齿进给量根据切削用量简明手册表3.5，当使用YG6，铣床功率为13Kw（切削用量简明手册表3.30），采用单面铣，故取；（）选择铣刀磨钝标准以及刀具寿命根据切削用量简明手册表3.7和表3.8，铣刀后刀面最大磨损量取为1.5

23、mm，由于铣刀的直径d=40mm，故铣刀的寿命T=200min。（）确定铣削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.27中公式计算：公式中 =200,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=40,=55,=2.3,=1.0。 =42.69m/min =123.45r/min根据切削用量简明手册表3.30，XK7132数控铣床主轴转速表，选择n=200r/min，纵向进给量=190mm/min。实际切削速度和每齿进给量分别为 =6.43mm/min =0.12mm/z()检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当，z=10,，近似。根据数控铣床XK7132说明书机

24、床主轴允许的功率为，故，因此选择切削用量采用，即:，n=300r/min，m/min，。(VI)基本工时计算 根据切削用量简明手册可知，有一下公式：公式中，l=55mm，根据切削用量简明手册表3.26，铣刀入切量及超切量，则L=64mm。则基本工时为：2.6.7铣20深13，14至下端面孔 本工序为 铣20深13，14至下端面孔 ，我们选择数控铣床如上面一样， 刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：d=12 1)铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取1.52)铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 3

25、29可知 0.25 ap=0.6 3)铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，5)计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，6)校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够2.6.8铣45孔 本工序为 铣45孔 ，我们选择数控铣床如上面一样， 刀具：选用高速钢圆镶齿三面刃铣刀 查 机械制造工艺设计简明手册3.139，刀具数据如下：d=30 1)铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取1.52)铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计

26、手册表328 329可知 0.25 ap=0.6 3)铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：4)计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，5)计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，6)校核机床功率 查切削用量简明手册表3.28有 所以，机床的功率足够2.6.9钻孔4-8深4,4-5，2-6通孔 由于工件的材料位45#钢我们选择机床: 选用摇臂钻床Z35 P=1.5kw钻头的选择: 选用8麻花钻、 5，,6材料为高速钢 1）钻削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表342有 2）钻削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表342

27、有 所以 3）、计算切削深度4）、钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表336有 式中： 所以， 5）计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 6）计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够2.6.10钻、攻4-M5，深10螺纹孔 由于工件的材料位45#钢我们选择机床: 选用摇臂钻床Z35 P=1.5kw;钻头的选择: 选用4.2麻花钻，M5丝攻，材料为高速钢 1）钻削进给量的选择查机械制造工艺设计手册表342有 f =0.8 2）钻削速度的选

28、择 查机械制造工艺设计手册表342有 所以 3）、计算切削深度4）、钻削扭矩的计算 查机械制造工艺设计手册表336有 式中： 所以， 5）计算轴向力 查机械制造工艺设计手册表336有 轴向力 式中 所以 因零件材料为HB=150，查机械制造工艺设计手册表336有 所以，实际的切削扭矩和轴向力分别为： 6）计算切削功率 因为查机械制造工艺设计手册表336有 所以，机床功率足够；第三章 旋转块的编程技术的发展自动编程与手工3.1数控编程的定义及分类3.1.1数控编程的定义 数控编程就是通过将图纸上面的信息利用程序的形式输入到数控机床加工系统里面，然后通过机床自身配带的系统来执行操作者输入的指令，来

29、按照预先编织的程序加工零件。3.1.2数控编程的分类 手工编程时，操作者将图纸上面的信息利用程序的形式输入到数控机床加工系统里面，然后通过机床自身配带的系统来执行操作者输入的指令，来按照预先编织的程序加工零件。 自动编程的原理是计算自动将图纸里面的信息数据自动改变成程序，然后按照程序里的步骤一步步地执行的过程。3.1.3编程方法的选择该零件的刀具轨迹路径主要由直线、圆弧组成，坐标点尺寸计算方便，故采用手工编程的方式编制其加工程序。3.2编程原点的确定的确定该零件为规则的回转型零件其坐标原点可设在轴的两端面中心上这样方便编程坐标的计算。其坐标原点如图3.1所示。图3.1 坐标原点3.3 零件造型

30、及加工 如下图所示，旋转块的建模如下，本课题选择铣削有精度要求，即166mm这个面。其中，轴承盖的毛坯图,夹具体以及铣面夹具装配图如下图所示：3.4 主要加工工序程序清单3.4.1 铣上平面O0100N10 G0 G90 G54X-24.Y0 S1000 快速运动至换刀点 N20 G43 H1 Z50. Z轴进给量50MMN30 Z10. 快速运动至下刀点N40 G1 Z-5. F120 N50 G2 X-15. Y9. R9. F120 设定参数N60 G1 X15. 快速铣削N70 G2 Y-9 .R9. 建立G2铣削循环N80 G1 X-15. 快速运动至循环起点N90G2 X-24.Y0.R9. 建立Y0循环N100 G1 Z5. F120N110 G0 Z50. 再次进到50MMN120M5 换5号刀N130 G91 G28 Z0. 设定参数N140 G28 X0. Y0 主轴停止N150 M30 程序结束3.4.2铣下平面