数控铣床毕业论文文档.pdf
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1、目 录 数控铣床毕业论文.一、摘要 二、配合件设计的容及步骤 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 .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
2、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
3、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 .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 0.050.1mm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
4、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。.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 .凸件 凹件
5、.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。：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%；.布氏硬度:197（HB）；：批量大小：小批量生产：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，：学校现有的设备：立式加工中心
6、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
7、，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 轮廓（挖槽）编 程去 除槽多余残 料 铣 槽圆 孔 粗铣 槽 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 槽球槽 精铣凸 台 精铣夹 持 面。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
8、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）。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。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。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（11.5mm）。将工件翻过来
9、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。精铣上平面，工件尺寸铣过之后为 113mm 113mm 30mm。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。铣直径为 8 的圆孔，粗铣球半径为 15 的球槽。粗铣凸台，去除多余残料。精铣椭圆槽（X40，Y30），粗铣 SR15 的球槽，精铣凸台。+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。选择与之前加工完成的 116mm 3
10、4mm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（11.5mm）。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。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。然后加工 113mm 113mm 的面，用 G92 指
11、令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（11.5mm）。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。精铣上平面，工件尺寸铣过之后为 113mm 113mm 30mm。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。以及两个定位槽。.精铣椭圆槽（X32，Y22），精铣定位槽。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
12、加工椭圆的外轮廓 粗、精加工腔及球槽 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（FAUNCVMC850）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
13、 最 大 纵 向 行 程 650mm 主 配 控 制 系 统 FANUC 0iMate-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 围 606000(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 5800（mm/min）.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)254
14、0mm 2520mm2710mm 机 床 重 量(kg)4000kg 2）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
15、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
16、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.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
17、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：夹 紧 机 构 或 其 它 元 件 不 得 影 响 进 给，加 工 部 位 要 敞 开；必 须 保 证 最 小 的 夹 紧 变 形；装 卸 方 便，辅 助 时 间 应 尽 量 短；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
18、 行 加工，以 提 高 加 工 效 率；夹 具 结 构 应 力 求 简 单；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。所以 以 底 面 和 两 个 侧 面 作 为 定 位，用 虎 钳 从 工 件 侧 面 夹 紧。使 用 注意事项：夹紧工件时要 松 紧适 当，用 手板 紧手柄，不得 借 助其 他 工具加力。强 力作 业 时，应尽量 使 力 朝向固定钳 身。不 许 在 活 动 钳 身 和 光 滑 平 面 上 敲
19、击 作 业。对 丝杠、螺母 等 活动表面 应经 常清洗、润滑，以 防生锈 平 口 虎 钳 夹 具 参 数 5-2 平 口 虎 钳 产 品 名称 型 号 钳 口 宽 度（mm）钳 口 高 度（mm）钳 口 最 大 开度（mm）定 位 键 宽度（mm）外 形 尺 寸 长 宽 高（mm）平 口 虎钳 Q12160 160 50 160 18 500 300 200（3）刀 具的选择方 案 .结合零件图分析，该零件有平面和型腔的圆弧及槽特点，加工工序复杂。为减少换刀和对刀时间，减少换刀带来的误差，提高加工效率，粗、精加工尽可能选用同一把刀具，保证良好精度要求。结合我院机床的实际情况，采用加工中心进行加
20、工。加工中心 VMC850。刀具材料应具备的性能：希 望 具 备 的 性 能 作为刀具使用时的性能 希 望 具 备 的 性 能 作 为 刀 具 使 用 时 的 性 能 高硬度（常温及高温状态）耐 磨 损 性 化 学 稳 定 性 良 好 耐 氧 化 性 耐 扩 散 性 高 韧 性（抗 弯 强 度）耐 崩 刃 性 耐 破 损 性 低 亲 和 性 耐溶着、凝着（粘刀）性 高 耐 热 性 耐 塑 性 变 形 性 磨 削 成 形 性 良 好 刀 具 制 造 的 高 生 产 率 热 传 导 能 力 良 好 耐热 冲击 性耐热 裂纹性 锋 刃 性 良 好 刃 口锋 利表 面 质量 好 微小 切 削 可 能
21、对刀具的 基本 要求：（1）刀 刚 性要好。铣 刀 刚 性要好的 目 的有 二：一 是 为提高生产效率 而 采用大切 削用 量 的 需 要；二是 为 适 应 数控铣 床加工 过程 中 难以调整切 削用 量 的特点；（2）铣 刀的耐用度要高。尤其是当 一把 铣 刀加工的 容很多 时，如 刀具 不 耐用 而 磨损 较快，不仅会影响 零件的 表 面 质量与 加工精度，而且会增 加换刀 引起 的 调 刀 与 对刀 次数，也会 使工作 表 面 留下因 对刀误差 而 形成的 接 刀 台阶，从而降 低 了 零件的 表 面 质量。除上述两 点 之外，铣 刀 切 削刃的几何角 度 参数 的选 择 及 排屑 性能
22、 等也非 常 重 要。切 削粘刀形成 积屑瘤在数控铣 削中 是十 分 忌讳 的，总之，根据被 加工工件材料的热 处理 状态、切 削性能及加工 余量，选 择刚性好，耐用度高的 铣 刀，是充 分 发挥数控铣 床的生产效率和 获得满意.加工质量的前提。具体选择的刀具将在工艺文件里表现出来。（4）量具的选择方案 在机械制造中用以直接或间接测出被测对象量值的工具、加工中心仪器、仪表等称为计量器具。计量器具主要分为量具和量仪(仪器、仪表)两大类。其中量具是指那些能直接表示出长度单位和界限的简单计量工具。量仪是利用机械、光学、气动、电动等原理将长度放大或细分，且结构较为复杂的计量器具，一般在计量室中使用。零
23、件的几何参数的测量包括：长度、角度、表面粗糙度及形位公差。用来测量零件的量具有：（1）钢直尺：用来测量长度的一种最常用的简单量具；（2）游标卡尺：可以用来测量、外尺寸、孔距、高度和深度；（3）千 分尺：这 类量具较为 精密。可用来测量外 圆 直 径、长度、厚 度；测量表面粗糙度 采 用 比 较 法，将零件表面 与 表面粗糙度 样块比 较，用 目 测或 手摸判断 被加工表面粗糙度；用 比 较 法评定 表面粗糙度 虽然不精确，但由于 器具简单，使用方 便，迅速。（4）百 分表：在 铣削 工件 时，用来测量工件是 否垂 直。6、确定切削 用量(1)主 轴转速 的 确定 主要 根据允许 的 切削速 度
24、 Vc(m/min)选 取：n=DVc1000 其中 Vc-切削速 度 D-工件或刀具的直 径（mm）由于每把 刀计 算 方 式相同，现选 取 16mm的 立铣 刀为 例说明 其计 算过程。根据切削 原理可 知，切削速 度的高 低 主要 取决于 被加工零件的 精 度、材料、刀具的 材料 和刀具 耐 用度等 因素。铣削时切削速 度 工件 材料 硬 度/HBS 切削速 度cv/(m/min)高 速 钢 铣 刀 硬 质 合金铣 刀 铝 70120 100 200 200 400 .从理论上讲，cv 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实
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