腰形槽加工沐风书屋

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1、 数铣加工工艺与编程 课程项目设计说明书 项目名称： 腰形槽底板零件数铣加工工艺设计与编程 学 院： 班 级： 姓 名： 学 号： 时 间： 施工建设 目 录1零件的分析- 1 -1.1零件的尺寸标注分析- 2 -1.2零件的几何要素分析- 3 -1.3零件的技术要求分析- 3 -2 毛坯及夹具的确定- 3 -2.1毛坯的确定- 3 -2.1.1常见的毛坯种类- 3 -2.1.2毛坯的确定- 4 -2.2夹具的选择- 4 -2.2.1数控车床工装夹具的概念- 4 -2.2.2夹具的确定- 5 -3 刀具的选择- 5 -3.1刀具材料的选择- 5 -3.2该零件加工所用的刀具- 6 -4工艺路线

2、及其工艺卡片- 6 -4.1工艺路线的确定- 6 -4.1.1表面加工方法的选择- 6 -4.1.2工艺路线的确定- 7 -4.2工艺卡片的制定- 7 -5 数控编程- 9 -5.1数控编程的定义及分类- 9 -5.1.1数控编程的定义- 9 -5.1.2数控编程的分类- 9 -5.2编程原点的确定- 9 -5.3加工轨迹图- 10 -5.4加工程序清单- 11 -5.4.1手工编程的加工程序清单- 12 -5.4.2自动编程的加工程序清单- 16 -参考文献- 19 -施工建设1零件的分析如图1所示为腰型槽底板的二维模型图，图2所示为腰型槽底板的三维模型图。制定出该零件的加工工艺方案，编制其

3、数控加工程序，并对程序进行仿真加工。图1 零件的二维图图2 零件三维图1.1零件的尺寸标注分析零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据，生产中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。在零件图上标注尺寸，除要求正确、完整和清晰外，还应考虑合理性，既要满足设计要求，又要便于加工、测量。关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。该零件图所标注的尺寸均完整，符合国家要求，位置准确，表达清楚。本零件是一个矩形零件，零件从上到下，从左到右的尺寸标注分析：零件的上层部分厚度为5mm左边是一个角度为80度的三角形，接着是一个与三角形底边成37.7度角的矩形，宽为60.7

4、3mm，与三角形的一边与半径为20mm的圆相切，矩形的另一边为半径为40mm，角度为100度的圆弧。在零件上层的中心补位为直径为42mm的圆形槽，槽内有以零件中心为原点，角度为120度，直径为10mm的三个孔，圆形槽旁边有一宽度为14mm的角度为60度，两边圆半径为7mm的腰型槽。零件的下层部分为100mm*80mm*15mm的矩形。1.2零件的几何要素分析从图1分析得知，该零件主要由圆形槽，腰型槽，孔等特征组成，这些特征在普通车床上难以完成，需要在数控车上加工。1.3零件的技术要求分析该零件的尺寸精度要求有：尺寸3+0.06 0的尺寸精度等级为IT8级、尺寸5+0.075 0 的尺寸精度等级

5、为IT8级、尺寸500 -0.10 的尺寸精度等级为IT8级、尺寸310+0.022 0 的尺寸精度等级为IT8级，其余未注尺寸精度公差按IT12进行控制。表面粗糙度要求有：圆形槽，腰型槽，的表面粗糙度为Ra6.3um,孔的表面粗糙度为Ra1.6um，其余未注表面粗糙度为Ra3.2um。综上所述，该零件的加工精度较高，应设计比较合理的加工方案，选择合适的刀具，合适的切削参数等等。2 毛坯及夹具的确定2.1毛坯的确定2.1.1常见的毛坯种类毛坯的种类主要包括铸件、锻件、型材、焊接件等。不同的毛坯制造方法所适应的材料、零件形状结构和尺寸有很大的差异，其生产成本和生存率也不同。铸件：铸件是用各种铸造

6、方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经打磨等后续加工手段后，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。锻件：是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。型材：是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料（如塑料、铝、玻璃纤维等）通过轧制，挤出，铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。焊接件：通过加热或者加压（或者两者兼用），并且用（或不用）填充材料，使被焊工件之间形成原子间结合的物件。冷冲压件：是利用安装在压力机上的冲模对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需要的零件。其他毛坯：它包括冲压、粉末冶金

7、、冷挤、塑料压制等毛坯。2.1.2毛坯的确定综合考虑，根据以上因素及零件的技术要求，确定该零件的毛坯为矩形材料，其尺寸为（1000.027）mm（800.023）mm20 mm，材料为45钢，表面粗糙度为Ra3.22.2夹具的选择2.2.1数控车床工装夹具的概念1. 数控车床夹具的定义和分类在数控车床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。 车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具。2夹具作用 夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备，应用十分广泛。

8、它能起以下作用：（1）保证稳定可靠地达到各项加工精度要求。（2）缩短加工工时，提高劳动生产率。（3）降低生产成本。（4）减轻操作者的劳动强度。（5）可由较低技术等级的操作者进行加工。（6）能扩大机床工艺范围。2.2.2夹具的确定（1）定位基准的选择定位基准采用基准统一原则，均以底面做基准。（2）装夹方式的选择用平口虎钳装夹工件，工件上表面高出钳口8mm左右。校正固定钳口的平行度以及工件上表面的平行度，确保精度要求。3 刀具的选择数控车床一般采用机夹可转位刀具，所用的刀具，要求有可靠的断屑性能，足够的耐用，刀片转位后有精确的重复定位精度，刀片要有足够的夹紧可靠性，此外，由于数控车床功率比较大，刚

9、性强，要求刀具寿命较长，质量相对稳定，因此，对刀片材料的要求高，以保证刀具寿命，一般情况下大多使用涂层刀片。3.1刀具材料的选择数控加工中常用的刀具材料有高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼、涂层刀具登。且广泛使用气相沉积技术来提高刀具的切削性能和刀具寿命。1.高速钢：是含有较多钨、铬、钒合金元素的高合金工具钢，如W18Gr4V。2.硬质合金：是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料刀具。3.陶瓷：以氧化铝或者氮化硅等为主要成分，经压制成型后烧结而成的刀具材料。4.金刚石：通过合金触媒的作用，在高温高压下由石墨转化而成的刀具材料。5.立方氮化硼：是由立方氮化硼

10、在高温、高压下加入催化剂转变而成的刀具材料。6.涂层刀具：在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物（也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上）而获得的刀具材料。3.2该零件加工所用的刀具待加工表面刀具名称刀具规格刀具材料轮廓边角料立铣刀20mm立铣刀硬质合金粗铣外轮廓立铣刀20mm立铣刀硬质合金精铣外轮廓立铣刀20mm立铣刀硬质合金中心钻孔中心钻3mm中心钻硬质合金钻310底孔和垂直进刀工艺孔麻花钻9.7mm麻花钻硬质合金铰210H7孔 铰刀10mm铰刀硬质合金粗铣圆形槽立铣刀16mm立铣刀硬质合金半精铣圆形槽立

11、铣刀16mm立铣刀硬质合金精铣圆形槽立铣刀16mm立铣刀硬质合金粗铣腰形槽立铣刀12mm立铣刀硬质合金半精铣腰形槽立铣刀12mm立铣刀硬质合金精铣腰形槽立铣刀12mm立铣刀硬质合金4工艺路线及其工艺卡片4.1工艺路线的确定4.1.1表面加工方法的选择选择表面加工方法时，一般先根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，选定最终加工方法，然后再确定精加工前的准备工序的加工方法，即确定加工方案。由于获得同一精度和同一粗糙度的方案有好几种，选择时还要考虑生产率和经济性，考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求及工厂的生产条件等。该零件的表面加工方法如下：（1）去除轮廓边角料 选用立铣刀，粗铣精铣。（2

12、）孔的加工方法，选用中心钻。（3）圆形槽的加工方法，选用立铣刀，粗铣半精铣精铣。（4）腰形槽的加工方法，选用立铣刀，粗铣半精铣精铣4.1.2工艺路线的确定工序：去除轮廓边角料，粗精加工外形轮廓，加工孔，粗精铣圆形槽，粗精铣腰形槽。 工步1 去除轮廓边角料。 工步2 粗铣外轮廓。 工步3 精铣外轮廓。工步4 钻中心孔。工步5 钻310底孔和垂直进刀工艺孔。工步6 铰210H7孔。工步7 粗铣圆形槽。工步8 半精铣圆形槽。工步9 精铣圆形槽。工步10 粗铣腰形槽。工步11 半精铣腰形槽工步12 精铣腰形槽。4.2工艺卡片的制定数控加工工艺文件一般包括机械加工工艺过程卡片和数控加工工序卡片，它们指导

13、加工操作人员进行加工，是机械加工工艺规程设计中必不可少的部分。该零件的工艺卡片如下列表所示。表4-1 工序的数控加工工序卡单位数控加工工序卡产品名称零件材料图号工序号程序编号夹具夹具编号设备编制审核工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转进给背吃刀1去除轮廓边角料T0120mm立铣刀400802粗铣外轮廓T0120mm立铣刀5001003精铣外轮廓T0120mm立铣刀700804钻中心孔T023mm中心钻2000805钻310底孔和垂直进刀工艺孔T039.7mm麻花钻600806铰210H7孔T0410mm铰刀200507粗铣圆形槽T0516mm立铣刀500808半精铣圆形槽T0516mm立铣刀50

14、0809精铣圆形槽T0516mm立铣刀7506010粗铣腰形槽T0612mm立铣刀6008011半精铣腰形槽T0612mm立铣刀6008012精铣腰形槽T0612mm立铣刀800605 数控编程5.1数控编程的定义及分类5.1.1数控编程的定义数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之，它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。5.1.2数控编程的分类有手工编程和自动编程两种方法。手工编程：手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计

15、算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。自动编程：对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。5.2编程原点的确定 该零件为规则的矩形零件，其坐标原点可设在上表面的中心处，这样方便编程坐标的计算。其坐标原点如图5.1所示。图5.15.3加工轨迹图图5.3.1图5.3.2图5.3.3图5.3.45.4加工程序清单刀具卡单位数控刀具卡产品名称零件图号零件名称程序编号序号刀具号刀具名称刀具补偿值刀补号直径长度半径长度半径长度1T01立铣刀2010.2（粗）/9.96(精)D012T02中心钻33T03麻花钻9.7

16、4T04铰刀105T05立铣刀168.2（半精）/7.98（精）D056T06立铣刀126.1（半精）/5.98（精）D065.4.1手工编程的加工程序清单程序解释说明O0001;程序号G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ；程序初始化G00 Z50.0 M07；刀具定位到安全平面，启动主轴T0101M03S400;主轴正转400r/min,选择1号刀X-65.0 Y32.0；去除轮廓边角料Z-5.0；G01 X-24.0 F80；Y55.0；G00 Z50.0；X40.0 Y55.0；Z-5.0;G01 Y35.0；X52.0；Y-32.0；X40.0；Y-55.0;G00

17、 Z50.0 M09； 刀具定位到安全平面M03 S700；主轴正转，转速700r/minG00 X15.0 Y-65.0；到达切入点Z-5.0；下刀G01 G41 Y-50.0 D01 F80；建立刀补G03 X0.0 Y-35.0 R15.0；切向切入G01 X-45.0 Y-35.0；铣削外形轮廓X36.184 Y15.0；X-31.444 ；G03 X-19.214 Y19.176 R20.0；G01 X6.944 Y39.393；G02 X37.589 Y-13.677 R40.0；G01 X10.0 Y-35；X0；G03 X-15.0 Y-50.0 R15；切向切出G01 G40

18、 Y-65.0；取消刀补G00 Z50.0 M09；刀具定位到安全平面M05；主轴停M00；程序停，手动换3中心钻M03 S2000 T02；主轴正转，转速为2000 r/minG99 G81 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-5.0 F80；钻中心通孔，X-12.99；X0.0 Y15.0；Y0.0；X30.0；G00 Z180.0 M09；刀具抬到手工换刀高度X150 Y150；移到手工换刀位置M05；主轴停M00；程序停，手工换9.7麻花钻，M03 S600 T03；G00 Z50.0 M07；刀具定位到安全平面G99 G83 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-24.0 Q-

19、4.0 F80；钻310底孔和垂直进刀工艺孔X-12.99；X0.0 Y15.0；G81 Y0.0 R5.0 Z-2.9；X30.0 Z-4.9；G00 Z180.0 M09；刀具抬到手工换刀高度X150 Y150；移到手工换刀位置M05；主轴停M00；程序停，手工换10铰刀M03 S200 T04;主轴正转，转速为200 r/minG00 Z50.0 M07；刀具定位到安全平面G99 G85 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-24.0 Q-4.0 F80；铰310孔X-12.99；G98 X0.0 Y15.0；G00 Z180.0 M09；刀具抬到手工换刀高度X150 Y150；移到手

20、工换刀位置M05；主轴停M00；程序停，手工换16立铣刀M03 S500 T05；主轴正转，转速为500 r/minG00 Z50.0 M07；刀具定位到安全平面X0.0 Y0.0；粗铣圆形槽Z10.0；G01 Z-3.0 F40；X5.0 F80；G03 I-5.0；G01 X12.0；G03 I-12.0；G00 Z50 M09；M05；主轴停G00 Z50.0 M07；刀具定位到安全平面，启动主轴M03 S750；X0.0 Y0.0；Z10.0；G01 Z-3.0 F40；下刀G41 X-15.0 Y-6.0 D05 F60；建立刀补G03 X0.0 Y-21.0 R15.0；切向切入G

21、03 J21.0；铣削圆形槽边界G03 X15.0 Y-6.0 R15.0；切向切出G01 G40 X0.0 Y0.0；取消刀补G00 Z50 M09；刀具抬到手工换刀高度X150 Y150；移到手工换刀位置M05；主轴停M00；程序停，手工换12立铣刀M03 S600 T06；主轴正转，转速为600 r/minX30.0 Y0.0；到达预钻孔上方Z10.0；G01 Z-5.0 F40；下刀G03 X15.0 Y25.981 R30.0 F80；粗铣腰形槽G00 Z50 S800；刀具定位到安全平面，转速为800 r/minX30.0 Y0.0；Z10.0；G01 Z-3.0 F40；下刀G4

22、1 X30.5 Y-6.5 D06 F60；建立刀补G03 X37.0 Y0.0 R6.5；切向切入G03 X18.5 Y32.043 R37.0铣削腰形槽边界X11.5 Y19.919 R7.0 ；G02 X23.0 Y0 R23.0；G03 X37.0 R7.0；X30.5 Y6.5 R6.5；G01 G40 X30.0 Y0.0；取消刀补G00 Z50 M09；M05；M30；程序结束5.4.2自动编程的加工程序清单图5.4.2.1图5.4.2.2图5.4.2.3图5.4.2.4图5.4.2.5参考文献1. 张超英, 数控机床加工工艺、编程及操作实训,高等教育出版社，2003.92. 倪

23、森寿，机械制造基础，高等教育出版社，2005.13. 于荣贤等，机械制图与计算机绘图，机械工业出版社，2004.34. 顾京，数控加工编程及操作，顾京主编，高等教育出版社，2003 .75. 赵长明 刘万菊 ，数控加工工艺及设备，高等教育出版社 2005.96. 陈洪涛，数控加工工艺及编程，高等教育出版社，2006.107 甘永立，几何量公差与检测，上海科技技术出版社2013.11 成绩评定表序号评分项目得分标准评分1成果40分零件图绘制（10分）没有制图错误，（10分）制图正确度在80%以上（9-6分）制图正确度、在60%以上（5-3分）制图正确度、在60%以下（2-0分）零件图工艺分析及加

24、工路线选择（10分）零件图工艺分析及加工路线选择正确（10分）零件图工艺分析及加工路线选择正确度在80%以上（9-6分）零件图工艺分析及加工路线选择正确度在60%以上（5-3分）零件图工艺分析及加工路线选择正确度在60%以下（1-0分）加工工序卡、刀具卡设计（10分）工艺设计合理、刀具选择正确（10分）1-5处不合理（9-6分）6-10处不合理（5-3分）10处以上不合理（2-0分）加工程序设计（10分）程序设计准确（10分）1-5处错误、（9-6分）6-10处错（5-3分）10处以上错误（2-0分）2说明书书写情况20分文字表达清晰，字数符合要求，没有排版错误（20分）文字表达清晰度、排版正确率80%以上(19-16分）文字表达清晰度、排版正确率60%以上 (15-12分）文字表达清晰度、排版正确率60%以下（11-0分）总成绩（60分）总分数：等级：施工建设