壳体内型腔的加工工艺设计.pdf

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1、 第 1页-目 录 第一章.设计任务书 1.设计题目3 2.设计目的3 3.设计要求3 4.设计任务3 第二章 正文 一、摘要 4 二、关键字 5 三、引言 5 四、设计内容 9 1零件图介绍及分析：9 2.工艺分析 10 3 加工顺序安排的理由 10 4 数控加工工序卡片 11 5 数控加工刀具卡片 12 6.加工工艺路线制订 13 7.数据查询 14 8.加工程序 14 9.程序校验 18 10.加工零件的试切削 18 第三章 加工中心操作要点 20 第四章.设计总结 21 第五章 致谢 22 第六章 附件（参考）23 第 2页-第一章 设计任务书 一.设计题目 壳体内型腔的加工工艺设计

2、二.设计目的 1.了解壳体内型腔的加工方法 2.了解壳体内型腔的加工的工序制定方法及步骤.3.了解数壳体内型腔的加工的编程结构,格式和典型的型腔的编程方法.4.了解数控加工时的刀具选择及加工顺序的安排.5.对加工过程进行总结.三.设计要求 1.结合自己的专业知识及实际工作完成壳体内型腔的加工方法.2.能够进行工艺分析,制作工艺加工卡片 3.根据加工工艺自己选择加工刀具 3.能够自己个人独自完成数控编程.四.设计任务 1.零件图工艺分析 2.确定加工顺序 3.选择加工刀具并制定出数控加工刀具卡片 4.编写加工程序 第 3页-第二章 正 文 一 摘要:数控加工零件的工艺分析总结 在选择并决定数控加

3、工零件及其加工内容后,应对零件的数控加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析。主要内容包括；产品的零件样图分析、结构工艺分析和零件安装方式的选择等内容。(一)零件图分析 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，搞清楚各项的技术要求对零件的装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件样图进行分析。1 尺寸标注法分析。2 零件图的完整性与正确性分析 3 零件技术要求分析 4 零件材料分析(二)零件的的结构工艺性分析 1 零件的内腔和外行最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以 减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高效率。2 内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小。3 铣

4、槽底平面时，铣底圆角半径不要过大。4 应采用统一的基准定位。三）选择合适的零件安装方式。此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以 第 4页-得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加工安排的封闭尺寸 等。二 关键字：数控加工壳体内型腔零件、数控加工内容的选择、加工零件图，加工工艺分析，加工工艺过程，加工顺序，加工顺序安排的理由，加工路径的确定，刀具卡片，刀具选择的理由，加工程序，加工刀具，卡片加工工序，卡片结论 三 引言：数控加工内容的选择 数控加工前对工件进行工艺设计是必不可少的准备工作。无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件进行工艺分析、拟定工艺路线、设计加工

5、工序。因此，合理的工艺设计方案是编制加工程序的依据，工艺设计做不好是数控加工出差错的主要原因之一，往往造成工作反复，工作量成倍增加的后果。编程人员必须首先搞好工艺设计，再考虑编程。当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并非其全部加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要对零件图样进行仔细分析，立足于解决难题、提高生产效率，注意充分发挥数控的优势，选择那些最适合、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容：(1)普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。第 5页-(2)普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3)普通机床加

6、工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工：(1)需要用较长时间占机调整的加工内容。(2)加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。(3)不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。2机床规格的选定 根据确定的加工工件的大小尺寸，相应确定

7、所需机床的工作台尺寸和三个直线坐标系的行程。工作台尺寸应保证工件在其上面能顺利装夹工件，加工尺寸则必须在各坐标行程内，此外还要考虑换刀空间和各坐标干涉区的限制。3机床精度的选定 加工中心的精度分类为普通型和精密型，用户根据工件的加工精度要求，选用相应精度等级的机床，批量生产的零件，实际加工出的精度数值可能是定位精度的1.5-2倍。普通型机床批量加工8级精度工件，第 6页-精密机床加工精度可达 5-6 级，但要有恒温等工艺条件，所以精密型机床使用严格，价格高。4刀库容量的选定 加工中心的制造厂家对同一种规格的机床，通常都设 2-3 种不同容量刀库，例如卧式加工中心刀库容量有 30、60、80 等

8、，立式加工中心有 16、24、32 把容量的刀库。用户在选定时，可以根据被加工工件的工艺分析结果来确定所需数量，通常以需要一个零件在一次装夹中所需刀具数来确定刀库的容量，因为换另一零件加工时，需要重新安排刀具，否则刀具管理复杂并容易出错。5机床选择功能及附件的选定 选定加工中心机床时，除了基本功能和基本件以外，还有提供用户根据自身要求选用的功能和附件，称选择功能、选择附件(任选附件)。随着数控技术的发展，可供选择的内容越来越多，其构成价格在主机中所占的比例也越来越大，所以不明确目的大量选用附件也是不经济的，所谓“有备无患”的订购指导思想实质上是浪费。因此选订时要全面分析，还要适当考虑长远因素。

9、选择功能主要对于数控系统而言，对那种价格增加不多，但对使用带来许多方便的功能，应适当配置齐全一点，而对可以多台机床公用的附件，就可以考虑一机多用，但必须考虑接口是通用的。6加工节拍与机床台数估算 根据已经选定的工件，然后分析工艺路线，在这个工艺路线中选出准 第 7页-备在加工中心上加工的工序，对这些工序作工时节拍估算。根据现用工艺参数，估算每道工序的切削时间，而辅助时间通常取切削时间的 10%-20%。另外中小型加工中心的每次换刀时间约需 10-20秒，这样单工序时间为：t单序=t切+t辅+(10-20s)=t切+(10%-20%)t切+(10-20s)有了单工序时间就不难计算出年产量。一年

10、300 个工作日，机床开动率按 75%-85%计算，如果计算结果产量达不到目标值，但相差不多、修改工艺参数；如果差距很大，应考虑增加机床台数配置。第 8页-四设计内容 一零件图介绍及分析：壳体零件，该零件材料为铸铁(HT200),在数控加工工序前已经加工好底面和 80mm 的孔，要求在加工中心上铣削上表面、槽和加工 4M10 的螺纹孔，编制数控加工程序。第 9页-零件图：上图为侧视图，下图为主视图 二：工艺分析：1 定位基准选择 本工序所加工表面的设计基准是底面和 80的孔，根据基准重合的原则，以底面限制三个自由度，80 孔限制两个自由度，在零件的后面限制一个绕孔转动的自由度，实现完全定位。2

11、 夹紧方案的确定 采用螺钉和压板，压板压在 80 孔的上端面，夹紧力的方向对着底面，旋紧螺母将工件夹紧。3 工步顺序的安排 根据先面后孔的原则，本工序中工步顺序安排为：铣平面；钻 4M10 的中心孔钻螺纹底孔 48.5螺纹孔口刀角攻螺纹 4M10 铣尺寸为 10mm 三 加工顺序安排的理由：1 结合数控加工中心的特点及对该零件进行工艺性分析。2 加工的高效率的要求，加工精度的要求。3 加工时应先定位，确定周遍四个孔的位置及中心孔的位置，否则无法加工编程定位。4 工序的安排应以减少换刀次数，减少加工程序，提高加工效率为主要目的。5 一把刀对工件的加工应一次性的完成。第 10页-四 数控加工工序卡

12、片 工步号 工步内容 刀具 辅具 切削用量 T码 规格 主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)切 削深 度/mm 1 铣平面 T01 面 铣刀50 JT50-XM32-105 300 60 2 2 钻 4M10 的中心孔 T02 中 心钻 3 JT50-M2-50 1000 60 3 钻螺纹底孔 48.5 T03 麻 花钻8.5 JT50-M2-50 500 50 4 螺纹孔口刀角 T04 麻 花钻18 JT50-M2-50 500 50 5 攻螺纹4M10 T05 丝 锥M10 JT50-M2-50 60 50 6 铣尺寸为10mm T06 立 铣刀JT50-M2-50 300

13、30 第 11页-10 五 数控加工刀具卡片 产 品型号 零件号 N-530-05 程序编号 00502 制表 工 步号 T 码 刀具型号 刀柄型号 刀具直径mm 刀 具长度 补偿地址 备注 1 T01 面铣刀 JT50-XM32-105 60 实测 H01 D11 长度补偿 半径补偿 2 T02 中心钻 JT50-M2-50 3 实测 H02 长度补偿 3 T03 麻花钻 JT50-M2-50 8.5 实测 H03 长度补偿 4 T04 麻花钻 JT50-M2-50 8.5 实测 H04 长度补偿 5 T05 丝锥 JT50-M2-50 10 实测 H05 长度补偿 6 T06 立铣刀 JT

14、50-M2-50 10 实测 D06H06 长度补偿 半径补偿 第 12页-六 加工工艺路线制订 1 装夹与定位 零件用精密台钳安装，X 方向 Y 方向用百分表找正，零件后面用档板限位。2 加工路线的选择 3 选择切入、切出的方向 直线切入、直线切出，延长切入和切出的距离，以保证加工质量。4 确定刀具与工件的相对位置（对刀点）5 坐标系的选择 6 换刀点 7 采用手动换刀，换刀时，将主轴升高到适合高度进行换刀。8 确定加工原点 选工件的设计基准为编程原点，即80mm 孔轴线与工件上表面交点为编程原点。第 13页-七 数据查询 查询基点坐标：加工上表面和螺旋槽的编程轨迹为内腔轮廓线，需要查询轨迹

15、的基点坐标，在 CAD 中画出的零件图，经查询各基点坐标为：J（0，70），B（66，70），C（100.04，8.946），D（57.01，-60.527），E（40，-70），F（-40，-70），G（-57.01，-60.527），H（-100.04，8.946），I（-66，70）。查询螺纹孔 4M10 中心位置坐标分别为：（-65，-95），（65，-95），（125，65），（-125，65）。四个圆弧的圆心坐标分别为：（66，30），（40，-50），（-40，-50），（-66，30）。八 加工程序：O1234 N10 G54 G90 G17 G40 G49 G48 N20 G

16、28 Z100 N30 T01 M06 N40 G00 X0 Y150 N50 G43 Z2 H01 S300 M03 N60 G01 Z0 F60 N70 G41 G01 Y70 D11 N80 M98 P0010 第 14页-N90 G00 Z20 N100 G40 G49 Z200 N110 T02 M06 N120 G00 X-65 Y-95 N130 G43 Z20 H02 S1000 M03 N140 G99 G81 Z-2 R2.F60 N150 M98 P0020 N160 G80 G00 Z20 N170 G49 Z200 N180 T03 M06 N190 G00 Z43

17、Z20 H03 S500 M03 N200 X-65.Y-95 N210 G43 Z20 H02 S1000 M03 N220 G99 G81 Z-2 R2.F60 N230 M98 P0020 N240 G80 G00 Z20 N250 G49 Z200 N260 T03 M06 N270 G00 G43 Z20 H03 S500 M03 N280 X-65 Y-95 N290 G99 G81 Z-23.R2.F50 N300 M80 P0020 第 15页-N310 G80 G49 G00 Z20 N320 T04 M06 N330 G00 G43 Z20 H04 S500 M03 N34

18、0 X-65 Y-95 N350 G82 Z-2.R2.P1.F50 N360 M98 P0020 N370 G80 G49 G00 Z20 N380 T05 M06 N390 G43 H05 Z20 S60 M03 N400 X-65.Y-95.N410 G82 Z-2 R2.P1.F50 N420 M98 P0020 N430 G80 G49 G00 Z20 N440 T05 M06 N450 G43 H05 Z20 S60 M03 N460 X-65.Y-95.N470 G84 Z-25.R5.F50 N480 M98 P0020 N490 G80 G49 G00 Z20 N500 T0

19、6 M06 N510 G00 X0 Y150 N520 G43 Z2.H06 S300 M03 第 16页-N530 G41 Y70.D16 N540 G01 Z-6.F30 N550 M98 P0010 N560 G00 Z20 N570 G49 G40 Z200 N580 X0 Y0 N590 M30 N600 O0010 N610 X66.Y70 N620 G02 X100.04 Y8.964 I0 J-40.N630 G01 X57.01 Y-60.527 N640 G02 X04 Y-70.I-17.01 J10.527 N650 G01 X-40 N660 G02 X-57.01

20、Y-60.527 I0 J20.N670 G01 X-100.04 Y8.946 N680 X-66.Y70.I34.04 J21.054 N690 G01 X0.5 N700 M99 N710 O0020 N720 X65 N730 X125 Y65 N740 X-125 第 17页-N750 M99 九 程序校验 填写程序单和输入程序后，必须对程序的内容进行检查，校验，具体方法为首先检查功能指令代码是否错漏，其次检查刀具半径，长度补偿地址号，再验算数据是否计算有误，正负号等是否正确，然后可以用模拟显示来检验程序的路径。十 试切削加工 试切削前不仅需要输入程序，还要进行下列工作。安装刀具，刀

21、柄及有关刀具方面的测量调整工作，按刀具表中的规定，将所需各种刀具装于各自的刀柄中，然后装在相应的刀位上。由于程序的中下刀的尺寸是按照刀具及刀柄的计算长度计算出来的，可能有一定的误差，需经现场测试。根据测试结果来修正程序或设定刀具长度补偿值。现场测试方法一般是用手动移动刀具（Z 向），使刀尖与工件表面接触，根据数控装置上 CRT 屏幕的位置显示值来决定。安装夹具，毛坯及有关对刀调整工作 在加工中心工作台上安装夹具后，如果对刀点设在夹具上，即可进行对刀工作。如果对刀点设在零件毛坯上，则需将零件装上，在进行对刀。现工件坐标原点与对刀点重合，并设置在工件上，此时，在钻夹头刀柄上夹上带有千分表的表杆，并

22、装在主轴上。手动移动工作抬使千分表的触点与工作已加工内孔圆周表面相接触，回转主轴进行调整，使主轴中心线与内孔中心线相重合，并记录下此时机床的 X、Y 坐标植。当刀具、夹具、毛坯程序等一切都已准备好后，即可进行工件的试切 第 18页-削工作。首先将机床琐住，空运行程序，检查程序中可能出现的错误。其次，可利用机床 Z 坐标琐住的功能，检查刀具在 X、Y 平面内走刀轨迹的情况。有时为了便于观察，可利用跳跃任选程序段功能，使刀具在贴近工件表面处走刀，进一步检查刀具的轨迹，以便发现走刀轨迹的错误，或是否会发生碰撞一般试切工件时，多采用单段运行，并将 G00 快速移动的速度调满，以便发生程序错误时引起碰撞

23、事故而紧急停车。在试切工件时同时观察屏幕上显示的程序、坐标位置、图形显示等，以便确认各程序段的正确性。首件试切完毕后，应对其进行全面的检测，必要时进行适当的修改程序或调整机床，直到加工件全部合格后，程序编制工作才算结束，并应将已经验证的程序及有关资料进行妥善保存，便于以后的查询和总结。第 19页-第三章 加工中心操作要点 作为一个熟练的操作人员，必须在了解加工零件的要求、工艺路线、机床特性后，方可操纵机床完成各项加工任务。因此，整理几项操作要点供参考：1)为了简化定位与安，夹具的每个定位面相对加工中心的加工原点，都应有精确的坐标尺寸。2)为保证零件安装方位与编程中所选定的工件坐标系及机床坐标系

24、方向一致性，及定向安装。3)能经短时间的拆卸，改成适合新工件的夹具。由于加工中心的辅助时间已经压缩得很短，配套夹具的装卸不能占用太多时间。4)夹具应具有尽可能少的元件和较高的刚度。5)夹具要尽量敞开，夹紧元件的空间位置能低则低，安装夹具不能和工步刀具轨迹发生干涉。6)保证在主轴的行程范围内使工件的加工内容全部完成。7)对于有交互工作台的加工中心，由于工作台的移动、上托、下托和旋转等动作，夹具设计必须防止夹具和机床的空间干涉。8)尽量在一次装夹中完成所有的加工内容。当非要更换夹紧点时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏定位精度，必要时在工艺文件中说明。9)夹具底面与工作台的接触，夹具的底面平面度必

25、须保证在0.01-0.02mm 以内，表面粗糙度不大于 Ra3.2m。第 20页-第四章.设计总结 经过几周的设计和操作,成功地完成了数控壳体内型腔零件编程与加工,加工的零件各部分尺寸精度和表面质量均零件图样的技术要求,整个设计工艺方案选择合理,程序编制正确,加工过程中严格按照操作规程,没有出现撞刀或运动干涉的现象.通过本课题的设计,我对数控加工的整个过程有了较全面的了解.经过设计中选择刀具,我对数控机床系统的特点和数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解,基本掌握了数控机床刀具的选择方法;经过设计加工工艺方案,进一步了解了工件定位的基本原理.定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点,对

26、教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解;经过编制零件的加工过程,基本熟悉数控编程的主要内容及步骤.编程的种类.程序的结构与格式,对数控编程前数字处理的内容.基点坐标.辅助程序段的数值计算等有了进一步 的认识.每解决一个问题,都会感到不尽的喜悦和兴奋.通过本设计的实践,真切体会到理论必须和实践相结合.教材中所学到的许多内容在实践中得到了验证,但是具体操作中也出现了一些意想不到的问题,在工艺方案确定后,加工程序也经过多次调试.修改才最终完成了零件的加工.第 21页-第五章 致谢 本论文在王萍老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着王萍老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。在此向学院及数控的全体老师表示由衷的谢意。第 22页-第六章 附件（参考）参考文献:（1）简明机械加工手册（上海科技出版社 徐圣群）（2）机械制造工艺设计简明手册（机械工业出版社 李益民）（3）数控加工工艺设计与程序编制（人民邮电出版社 周 虹）（4）WWW（5） 网站导航 教学科研 精品课程（6） （7）王刀兵.数控编程 100 例.北京.机械工业出版社,2003