固定板零件数控铣加工工艺分析及编程含NX三维及CAD图
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附录2 固定板机械加工工艺过程卡机械工艺过程卡产品型号零件图号产品名称固定板零件名称固定板共 3 页第 1 页材料牌号LY12毛坯种类六面体毛坯外型尺寸245mm185mm70mm每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时/min准终单件1备料备六面体,要求表面粗糙度为Ra1.6,尺寸为125mm155mm25mm备料车间2调质处理26-31HRC3铣下表面粗加工、半精加工、精加工下表面,及六方。数铣车间KV650平口虎钳3数铣上表面粗加工、精加工下表面,保证尺寸精度与表面质量以及形位公差要求。5数铣两侧面粗加工、精加工侧面直角槽6钳去毛刺,倒钝钳工室平口虎钳锉刀7清洗清洗8检验按图样检查各尺寸及精度游标卡尺、精度样板描图9入库油封、入库描校底图号设计(日期)(日期)审核(日期)会签(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期(工厂)数控加工工序卡产品型号零件图号产品名称固定板零件名称固定板共 3 页第 3 页车间工序号工序名称材料牌号数铣车间1备料LY12毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数六面体125mm155mm25mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣床KV6501夹具编号夹具名称切削液平口虎钳水溶液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步名称工艺装备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/min)背吃刀量(mm)进给次数工时机动单件描图1备料125mm155mm25mm描校2序调质处理26-31HRC底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期(工厂)数控加工工序卡产品型号零件图号产品名称固定板零件名称固定板共 3 页第 3 页车间工序号工序名称材料牌号数铣车间3铣六方LY12毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数六面体125mm155mm25mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣床KV6501夹具编号夹具名称切削液平口虎钳水溶液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步名称工艺装备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/min)背吃刀量(mm)进给次数工时机动单件描图1铣六方100面铣刀1000100401(以此加工6个表面,厚度方向留0.5mm余量,其余方向加工至尺寸,保证描校面与面之间的垂直度,保证加工粗糙度,尤其是已加工到尺寸的加工面)底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期附录3 固定板数控加工工序卡(工厂)数控加工工序卡产品型号零件图号1产品名称固定板零件名称固定板共 3 页第 2 页车间工序号工序名称材料牌号数铣车间4数控铣削LY12毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数立方体245mm185mm70mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数加工中心KV65011夹具编号夹具名称切削液平口虎钳水溶液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步名称工艺装备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/min)背吃刀量(mm)进给次数工时机动单件描图1加工大面保证粗糙度为Ra3.2,保证总高度为20mm100面铣刀8001203001212mm铣刀进行一次开粗,去除大部分切削余量,留余量0.3mm12立铣刀1500100100236mm铣刀进行二次开粗,精加工侧壁及地面8立铣刀240015010000.3描校4钻2-11.8孔11.8钻头12001505000.15铰孔12H7底图号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期(工厂)数控加工工序卡产品型号零件图号1产品名称固定板零件名称固定板共 3 页第 2 页车间工序号工序名称材料牌号数铣车间5数铣两侧面LY12毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数立方体245mm185mm70mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数加工中心KV65011夹具编号夹具名称切削液平口虎钳水溶液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步名称工艺装备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/min)背吃刀量(mm)进给次数工时机动单件描图1铣两侧面直角槽12立铣刀150010010026序去毛刺描校7序清洗8序终检底图号9序入库设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)装订号标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期37固定板零件数控加工工艺分析及编程摘 要 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,数控加工技术对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析,拟定加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量,对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点,针对具体的零件,进行了工艺方案的分析,工装方案的确定,刀具和切削用量的选择,确定加工顺序和加工路线,数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定,充分体现了数控设备在保证加工精度,加工效率,简化工序等方面的优势。关键词 工艺分析加工方案进给路线数控编程 AbstractWith the continuous development of numerical control technology and application in the field of expanding, nc machining technology to the national economy and peoples livelihood some important industry (IT, automobile, light industry, medical, etc.) is playing a more and more important role in the development, because the efficiency, quality is the main part of the advanced manufacturing technology. High speed, high precision machining technology can greatly increase efficiency, improve the quality and grade of products, shorten production cycle and improve the market competition ability. For the numerical control processing, whether manual programming or automatic programming, before will be made on the processing of parts process analysis, drafting processing program, select the appropriate cutting tools, cutting parameter is determined, to some process problems (such as the cutting point, processing route, etc.) also need to do some processing. And the master control precision in machining process.Keywords:Technology analysis Processing scheme Feed line CNC programming目 录摘 要1第一章:绪 论5 1. 1数控技术简介51.11数控技术发展历史51.12数控技术的发展趋势51.13数控机床的特点及工作原理6 1.2、数控加工工艺简介7 1.3、CAD/CAM技术简介7第二章:零件图纸分析9 2.1零件分析9 2.2确定加工内容及技术要求10第三章:固定板零件的数控加工工艺分析12 3.1 零件毛坯的选择123.11毛坯的选择方法123.12毛坯的确定12 3.2基准的选择133.21粗基准的选择143.22精基准的选择143.23固定板零件粗基准与精基准的确定153.3 加工方案的确定153.4数控机床的选择153.41机床的选择方法153.42机床的具体型号确定163.43加工中心的功能特点173.5 刀具的选择173.6夹具选择183.61夹具的种类183.62常见的装夹方式193.63 夹具的确定193.7切削用量的选择203.71 确定背吃刀量203.72确定主轴转速203.73 确定进给速度21 3.8切削用量的计算223.81、100盘刀粗铣大面223.82、100盘刀精铣大面223.83、12铣刀粗铣凸台及型腔223.83、12铣刀精铣凸台及型腔233.84、11.8钻头钻孔233.85、铰12H7mm孔23 3.9切削液的选择24第四章:数控加工工序卡片254.1 工艺过程卡254.2工序卡25第五章:UG编程265.1编程概述265.2零件加工程序的编制265.21零件上表面加工265.22零件周边凸台及凹槽加工275.23零件曲面的加工285.24零件的2-11.8孔加工315.25零件的6-10H7孔加工325.26零件侧面直角槽的加工32结束语34致谢词35参考文献36第一章:绪 论1. 1数控技术简介1.11数控技术发展历史1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以适应,于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年,该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究,并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床,当时的数控装置采用电子管元件。1959年,数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板,出现带自动换刀装置的数控机床,称为加工中心( MC Machining Center),使数控装置进入了第二代。1965年,出现了第三代的集成电路数控装置,不仅体积小,功率消耗少,且可靠性提高,价格进一步下降,促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC),这是第五代数控系统。20世纪80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置;数控装置愈趋小型化,可以直接安装在机床上;数控机床的自动化程度进一步提高,具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期,出现了PC+CNC智能数控系统,即以PC机为控制系统的硬件部分,在PC机上安装NC软件系统,此种方式系统维护方便,易于实现网络化制造。1.12数控技术的发展趋势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,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面:1.高速、高精加工技术及装备的新趋势2.五轴联动加工和复合加工机床快速发展3.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势1.13数控机床的特点及工作原理数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。与普通机床相比,数控机床有如下特点:1、加工精度高,具有稳定的加工质量;2、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;3、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的35倍);5、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;6、对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高.按照零件加工的技术要求和工艺要求,编写零件的加工程序,然后将加工程序输入到数控装置,通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具,以及工件的夹紧与松开,冷却、润滑泵的开与关,使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作,从而加工出符合图纸要求的零件。数控机床一般由输入输出设备、CNC装置(或称CNC单元)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。1.2、数控加工工艺简介数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和,它包含了确定数控加工内容;进行工艺分析和零件图形的数学处理;制定工艺方案;选择数控机床的类型;确定工步和进给路线;选择或设计刀具、夹具和量具;确定切削参数;编写、校验和修改加工程序;编写加工工艺技术文件等方面内容。工艺设计的好坏直接影响了数控加工的尺寸精度和表面精度、加工时间的长短、材料和人工的耗费,甚至直接影响了加工的安全性。所以要切实掌握好数控加工工艺的内容和制定数控加工工艺的方法。1、 选择适合在数控机床上加工的零件,确定工序内容。2、分析被加工零件图样,明确加工内容及技术要求,在此基础上确定零件的加工方案,制定数控加工工艺路线,如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3、设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具、刀具的选择、切削用量的确定等。4、调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。5、分配数控加工中的容差。6、处理数控机床上部分工艺指令。1.3、CAD/CAM技术简介目前市场上CAD/CAM软件有很多种,其中CAD、Solidworks、UG、Pro/E、CATIA和Inventor的应用较为广泛。但是在国内外的应用有着很大的差别,下面将分别介绍CAD/CAM在国内外的使用状况。CAD/CAM在国外的应用较早,主要用于产品的设计开发和工程的设计。在美国从事CAD/CAM系统开发和销售的公司有几千家,销售量也在以每年20%30%的速度增长。20世纪50年底第一台数控铣床的应用标志着CAD技术应用的开始;20世纪60年代,编程语言APT的诞生使得CAD和CAM产生了最初的集成,MIT人机对话图形通信系统论文的宣读,标志着交互式CAD的开端;20世纪70年代,进入CAD/CAM的早期实用阶段,主要用于机械、建筑以及船舶和电子等大中型企业中,比较著名的系统有英国的Romuous系统;80年代起计算机技术有了大幅度的提高,CAD/CAM技术向着实体造型和特征建模方向发展,随着工程数据库的发展,商品化的软件也在这时相运而生;到90年代,该技术已经向着更加智能化、标准化和集成化的方向发展,并且在各个相关行业中得到了广泛的应用。20世纪60年代我国才开始从国外引进该技术,直到70年代才开始应用,但是由于计算机水平水平的限制,该技术仅仅被用来做产品设计时的分析计算。90年代我国开始自主开发CAD/CAM软件,并且得到了快速的发展。据统计1992年申报参加CAD软件测评的企业超过350家,经过不断的发展和市场竞争,CAD软件的功能日臻完善。但是到99年申报测评的CAD软件已经不多于5家企业,这时国内软件与国外软件共同分割市场;进入21世纪,国家政策的改变,使得我国制造业开始具备在现有软件的基础上根据自身企业的特点,开发适合自身使用的计算机辅助设计/制造/管理系统,从而国内CAD产品也向着产业化、系统化和集成化的方向发展。第二章:零件图纸分析2.1零件分析图1-1 复杂固定板零件二维零件图图1-2 复杂固定板零件三维零件图2.2 零件图分析该零件的视图符合国家标准的要求,位置准确,表达清楚;几何元素之间的关系准确;尺寸标注完整、清晰。(1)尺寸精度图纸中及12H7属于IT7级精度,此处零件表面都属于零件的重要表面,在加工时务必保证此处加工精度,图纸中属于IT8级以下加工精度,在加工中精度相对来说比较容易保证,图纸中一些未标注公差的尺寸,如厚度20、尺寸80、等未标注尺寸公差,在加工中可以按照GB/T1804-m中所规定的公差带进行加工。(2)表面粗糙度的要求 由于零件表面工作部位不同,可以对不同的工作表面,选择不同的表面粗糙度。零件整体的便面粗糙度要求较高,4处粗糙度要求Ra1.6,其余按照Ra3.2处理,Ra1.6粗糙度精度要求较高,在加工中需要使用粗铣-半精铣-精铣逐步达到要求,从而满足零件对粗糙度的要求。3) 形位公差要求 形位公差包括形状公差和位置公差。任何零件都是由点、线、面构成的,这些点、线、面称为要素。机械加工后零件的实际要素相对于理想要素总有误差,包括形状误差和位置误差。图纸中槽底面对于A基准的平行度公差0.03mm ,在加工中可以通过使用机床精度来保证平行度。4) 其他技术要求零件图纸中经常会出现一些其他技术要求,例如零件图纸中说明了一下未注的倒角及圆角情况,还说明了未注尺寸公差按照GB/T1804-m执行,在安排加工工艺时务必注意保证此类技术参数。2.2确定加工内容及技术要求由图纸可以看出零件的加工内容主要包括平面铣削,型腔铣削,凸台铣削,薄壁加工,孔加工等内孔,其中凸台铣削和薄壁铣削无疑是本例的难点所在,由于凸台分布比较密集,凸台加工时需要考虑凸台之间的干涉,选用合适的刀具进行加工,防止过切,薄壁件的加工难点在于,加工变形的控制,在加工过程中必须控制薄壁件的变形,可以采用粗加工,半精加工,精加工分开进行,粗加工时由于切削量比较大,切削力也很大,防止过大的切削力导致薄壁变形,对薄壁的内侧和外侧进行粗加工,预留一定的加工余量然后进行精加工,加工余量的预留在这里有两个作用,一是增加了薄壁件的厚度,提高了薄壁件的刚性,减小薄壁件的变形,二是为薄壁件的变形预留了一定的加工余量,可以在精加工过程中修正薄壁件。第三章:固定板零件的数控加工工艺分析3.1 零件毛坯的选择3.11毛坯的选择方法毛坯是根据零件所需要的形状以及一些尺寸制成的然后供生产加工的材料。毛坯的选择要考虑很多的因素:1、零件的生产类型,本设计零件主要是以成批生产为主;2、零件的结构形状与尺寸,本设计零件结构比较简易,尺寸清楚,属于中小型零件。3、零件的材料工艺性和力学性能要求,即零件的铸造和锻造性能,本设计零件是采用45#铸钢为材料,4、现有的生产条件水平,即毛坯制造的水平和制造能力以及毛坯是否可以进行专业化生产。根据以上条件可知,本零件应采用铸件为毛坯。3.12毛坯的确定 1.选择毛坯类型由题目要求得知工件材料为45号钢。调质处理:淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650之间进行回火。调质可以使钢的性能,材质得到很大程度的调整,其强度、塑性和韧性都较好,具有良好的综合机械性。毛坯选用锻件,综合零件加工过程分析,该零件加工余量小,生产效率高,适合大批量生产,采用模锻方法制造毛坯,公差等级为普通级。2.确定毛坯尺寸公差和机械加工余量要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。(1)公差等级。由工件的功用及技术要求,确定该零件的公差等级为普通级。(2)锻件重量已知机械加工后零件的重量为1.5kg由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为1.65kg。根据上诸因素,可确定毛坯的机械加工余量,所得结果如表3-2所示表 3-2 毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差 锻件质量形状复杂系数材质等级公差等级1.65kg普通级项目()机械加工余量()尺寸公差()厚度201.02.5(取2.5)250.5长度1481.03.5(取3.5)1550.5宽度1181.03.5(取2.5)1250.53.绘制毛坯零件简图,如下图 3.5 毛坯简图该毛坯为45号钢,经调质处理得到硬度为180200HBW.3.2基准的选择 对零件进行基面选择是工艺设计中的不可缺少的工作。因为基面选择的合理性,可以保证零件的加工质量,提高零件的生产率。否则,加工工艺过程中会漏洞百出。粗基准:用毛坯上位经过加工的表表面作为定位基准称为粗基准。精基准:用加工过的表面作为定位基准成为精基准。3.21粗基准的选择保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则,被加工零件上如有不加工表面,应选不加工表面作为粗基准,这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有一定的相对位置关系。2)合理分配加工余量的原则。从保证重要报名加工余量均匀考虑,应选择重要表面最为粗基准。3)便于装夹的原则。为使工件定位稳定,夹紧可靠,要求所选用的粗基准尽可能平滑光洁,不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切割或其他缺陷,并有足够的支撑面积。4)粗基准在同一尺寸方向上一般不得重复使用的原则。粗基准通常在同一尺寸方向上只允许使用一次,这是因为粗基准一般都很粗糙,重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大,所以组基准一般不得重复使用。上述4项选择粗基准的原则,有不能同时兼顾,只能根据主次抉择。3.22精基准的选择在选择定位基准是一般都是先根据零件的加工要求选择精基准,然后再考虑用哪一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来。(1)基准重合原则一般应遵循以下几项原则。1)基准重合原则。应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准,可以避免由于基准不重合引起的定位误差。2)统一基准原则。应尽肯能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面,以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。3)互为基准 原则。当工件上两个加工表面之间的尾椎精度要求比较高时,可以采用两个互为基准的方法进行加工。4)自为基准原则。一些表面的精加工工序,要求加工余量小二均匀,常以加工表面自身为精基准进行加工。上述4项选择精基准的原则,有时不可能同时满足,用根据实际条件决定取舍。3.23固定板零件粗基准与精基准的确定 固定板零件先以毛坯下端面为基准,加工上端面,再以上端面为基准加工四周个小面,从而保证了四面与底面的垂直度,最后在立式加工中心上使用已经加工出的底面作为精基准加工顶部大面,铣削各凸台及凹槽。3.3 加工方案的确定加工方案又称工艺方案,而对具体零件制定加工方案时,应该进行具体分析和区别对待,灵活处理。这样,才能使所制定加工方案合理,达到质量优、效率高和成本低目。下料普铣加工铣六方翻面夹持精铣上平面粗铣凸台精铣凸台粗铣凹槽精铣凹槽粗加工薄壁精加工薄壁点中心孔钻孔铰孔镗孔。3.4数控机床的选择3.41机床的选择方法通过以上对零件的工艺分析,可知加工此零件需要的设备主要为铣床,对于设备的型号的选择主要考虑一下几个方面:1) 机床的加工范围:例如机床的回转直径或者加工行程是否能够满足零件的机构需求。2) 机床的加工精度:所选择的机床的加工精度必须大于零件的加工精度,这样才能够保证零件加工的可靠性3) 机床的切削速度范围:主要体现在机床的主轴转速,一般来说较大的回转直径的设备,转速都比较低,而较小的回转直径的设备转速较高,从切削速度的角度来看,较大的设备是不适合加工较小尺寸的零件。4) 机床的切削功率:机床所提供的切削力必须保证零件的顺利加工,也就是说机床提供的切削力必须大于零件的切削抗力。5) 机床的刚性6) 机床的经济性:在满足上述条件的情况下,竟可能选择成本较低的设备,这样可以大大降低生产成本。3.42机床的具体型号确定根据上述各点,为此零件选择一台数控加工中心,具体型号参数如下:表3-1 加工中心主要参数3.43加工中心的功能特点加工中心是高效、高精度数控机床,工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工,同时还备有刀具库,并且有自动换刀功能。加工中心所具有的这些丰富的功能,决定了加工中心程序编制的复杂性。能实现三轴或三轴以上的联动控制,以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外,还具有各种加工固定循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力,通过在刀库上安装不同用途的刀具,可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具,实现多种加工功能。加工中心从外观上可分为立式、卧式和复合加工中心等。立式加工中心的主轴垂直于工作台,主要适用于加工板材类、壳体类工件,也可用于模具加工。卧式加工中心的主轴轴线与工作台台面平行,它的工作台大多为由伺服电动机控制的数控回转台,在工件一次装夹中,通过工作台旋转可实现多个加工面的加工,适用于箱体类工件加工。复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90改变角度,因而可在工件一次装夹中实现五个面的加工。3.5 刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一,不仅影响机床的加工效率,而且直接影响零件的加工质量,应考虑以下方面:1、根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件,建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。 2、根据零件的加工阶段选择刀具。即粗加工阶段以去除余量为主,应选择刚性较好、精度较低的刀具,半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主,应选择耐用度高、精度较高的刀具,粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具,建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具,因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损,涂层磨损修光,继续使用会影响精加工的加工质量,但对粗加工的影响较小。3、 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具;切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角,以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大一些的立铣刀,齿数也不要超过4齿。具体刀具选择如下:刀具名称刀具材质加工内容数量50mm面铣刀合金加工大平面216mm铣刀合金加工外轮廓凸台28mm铣刀合金加工深槽211.8mm钻头含钴钻钻孔119.8mm钻头含钴钻钻孔112H7mm铰刀镶合金铰孔13.6夹具选择3.61夹具的种类机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。其作用是将工件定位,以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置,并把工件可靠地夹紧。夹具按照用途可分为以下几类:1)通用夹具通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如,车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘,铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产,常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广,生产效率低,主要适用于单件、小批量的生产中。2)专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时,夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。3)通用可调夹具和成组夹具其特点是夹具的部分元件可以更换,部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具,称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比,加工对象不很明确,适用范围更广一些。4)组合夹具组合夹具是指按零件的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造,其特点是灵活多变,万能性强,制造周期短、元件能反复使用,特别适用于新产品的试制和单件小批生产。5)随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用,又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位,进行不同工序的加工。3.62常见的装夹方式1) 平口钳装夹:一般适合板类零件;2) 卡盘装夹:一般适用于轴类零件;3) 压板装夹:适用于异形零件,使用范围较大,但是不宜操作,生产效率较低;4) 专用夹具装夹:试用产品单一,生产效率高。5) V形铁装夹:适用于轴类零件。3.63 夹具的确定 此零件毛坯属于槽板类,可以使用平口钳装夹,此种装夹方案一般在铣床上使用较多。操作方便,夹紧迅速,夹紧力可靠。3.7切削用量的选择 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量(切削深度)、进给量(进给速度)。对于不同的加工方法,需要选择不同的切削用量,并编入程序单内。3.71 确定背吃刀量背吃刀量ap()ap是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸, 主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。由于零件精度要求不高,从“切削用量简明手册”可查得,可以一次净加工余量,即ap等于加工余量,即粗铣时ap=1mm。3.72确定主轴转速b)切削速度c(m/min),c是指铣刀旋转时的切削速度n=1000c/d0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,可见表5-1选取参数2:表5-1 铣削时切削速度工件材料硬度/HBS切削速度VC/ (m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢225184266150225325123654120325425621 3675续表5-1工件材料硬度/HBS切削速度VC/ (m/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀铸铁19021366615019026091845901603204.5102130铝70120100200200400从理论上讲,VC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。但实际上由于机床、刀具等的限制。3.73 确定进给速度进给量(进给速度)f(mm/min或mm/r) 是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给量数值应选小些,一般在2050mm/min5范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制,并与脉冲当量有关。 = 式中: 切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移,单位mm/minfz铣刀每齿工作台的移动距离,即每齿进给量(mm/z)铣刀的转速铣刀齿数每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的强度和硬度越高,fz越小,反之则越大;工件表面粗糙度值越小,就fz越小;硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀,可参考表选取: 铣刀每齿进给量fz工件材料每齿进给量fz/(mm/z)粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30铝0.060.200.100.250.050.100.020.05 参数、都由实验确定,也可参考有关切削用量手册选用。综上可以得出(机床有的或较接近的转速取百位近似值)详见表。切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手调整,以获得最佳切削状态。3.8切削用量的计算3.81、100盘刀粗铣大面 已知毛坯被加工长度为120mm,最大加工余量为Zmax=1mm,可一次切削,切削深度ap=1mm确定进给量f:根据工艺手册),确定粗车fz=0.1mm/r切削速度,盘铣刀为四刃铣刀: 参考有关手册,确定V=100m/min当nw=318r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fznz=0.13184=127(mm/min)3.82、100盘刀精铣大面 已知毛坯被加工长度为120mm,最大加工余量为Zmax=1mm,可一次切削,切削深度ap=1mm确定进给量f:根据工艺手册),确定粗车fz=0.08mm/r切削速度,盘铣刀为四刃铣刀: 参考有关手册,确定V=150m/min当nw=477r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fznz=0.084774=152(mm/min)3.83、12铣刀粗铣凸台及型腔 已知毛坯被加工长度为148mm,最大加工余量为Zmax=14mm,可一次切削,切削深度ap=2mm确定进给量f:根据工艺手册),确定粗车fz=0.1mm/r切削速度,铣刀为四刃铣刀: 参考有关手册,确定V=100m/min当nw=2653r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fznz=0.126534=1061(mm/min)3.83、12铣刀精铣凸台及型腔 已知毛坯被加工长度为148mm,最大加工余量为Zmax=14mm,可一次切削,切削深度ap=2mm确定进给量f:根据工艺手册),确定粗车fz=0.08mm/r切削速度,铣刀为四刃铣刀: 参考有关手册,确定V=150m/min当nw=3980r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fznz=0.0839804=1273(mm/min)3.84、11.8钻头钻孔已知毛坯被加工长度为20mm,确定进给量f:根据工艺手册),确定f=0.1mm/r切削速度:参考有关手册,确定V=20m/min当nw=539r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fn=0.1539=53.9(mm/min)3.85、铰12H7mm孔 已知毛坯被加工长度为120 mm,确定进给量f:根据工艺手册),确定粗车f=0.1mm/r切削速度:参考有关手册,确定V=10m/min当nw=265r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fn=0.1265=26.5mm/min3.9切削液的选择切削液(cuttingfluid,coolant)是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成,同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病,对车床漆也无不良影响,适用于黑色金属的切削及磨加工,属当前最领先的磨削产品。切削液各项指标均优于皂化油,它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点,并且具备无毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点通过查表,将常用三种切削液列表,如下表6-1:表6-1 常用冷却液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、复合油润滑从工件材料上看,45钢不适于用水溶液,而从经济成本角度来参考,乳化液较切削油而言,成本较低,但同样能满足刀具和加工的需求。故,综合上述条件考虑,我最终选择的切削液为:乳化液。它在加工过程中的主要作用是:冷却、润滑和清洗。切削有色金属和铜、铝合金时,为了得到较高的表面质量和精度,可采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的加工选用乳化液。第四章:数控加工工序卡片4.1 工艺过程卡 工艺过程卡片是针对整个工艺流程,记录整个工艺流程的工艺文件固定板工艺过程卡片详见附录14.2工序卡用来具体指导工人加工的工艺文件,卡片上有工步内容、刀具型号、切削用量等加工过程中所需要的参数,多用于大批量生产和成批生产中的重要零件。通过工序卡可清楚明了的得知该零件的复杂固定板零件的工步内容及加工顺序。详见附录1.37第五章:UG编程5.1编程概述编程相对与手动编程而言它是利用计算机专用软件来编制数控加工程序,编程人员只需根据零件图样的要求,使用数控语言,由计算机自动地进行数值计算及后置处理,编写出零件加工程序单,加工程序通过直接通信的方式送入数控机床,指挥机床工作,编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成,零件的三维模型如下图:5.2零件加工程序的编制5.21零件上表面加工使用100mm盘铣刀加工大面,程序生成如下:O0001G91 G28 Z0.0M1T1 M6G0 G90 G54 X162.656 Y-36.333 S0 M3G43 Z10. H1Z3.G1 Z0.0 F250.X107.621X-118.634X-168.634Z3.G0 Z10.X168.634 Y36.333Z3.G1 Z0.0X118.634X-107.621X-162.656Z3.G0 Z10.G91 G28 Z0.0G91 G28 Y0M305.22零件周边凸台及凹槽加工使用直径12mm铣刀粗加工零件主要的切削余量,精加工内外轮廓,程序如下:O0001G91 G28 Z0.0M1T2 M6G0 G90 G54 X-82.007 Y-22.526 S0 M3G43 Z10. H2Z-.75G1 Z-3.75 F250.X-76.007 Y-22.527Y-23.523X-76.042 Y-23.826G3 X-76.336 Y-41.12 I84.655 J-10.088X-76.332 Y-41.165 I1.993 J.169G1 X-76.241 Y-42.009G3 X-76.237 Y-42.047 I1.989 J.214G1 X-76.076 Y-43.313G3 X-76.071 Y-43.353 I1.984 J.252G1 X-76.02 Y-43.702X-75.999 Y-43.976Y-58.999。程序过长省略部分内容G1 Y59.G2 X31.03 Y59.599 I6. J0.0G1 Y60.999X31.022G3 X30.977 Y61. I-.046 J-1.999G1 X0.0Y67.Z-4.5G0 Z10.X-82.007 Y-22.526Z-4.5G1 Z-7.5X-76.007 Y-22.527Y-23.523X-76.042 Y-23.826G3 X-76.336 Y-41.12 I84.655 J-10.088X-76.332 Y-41.165 I1.993 J.169G1 X-76.241 Y-42.009G3 X-76.237 Y-42.047 I1.989 J.214G1 X-76.076 Y-43.313G3 X-76.071 Y-43.353 I1.984 J.252G1 X-76.02 Y-43.702X-75.999 Y-43.976Y-58.999G3 X-73.999 Y-60.999 I2. J0.0G1 X-70.894 Y-61.X-70.201 Y-62.479G3 X-67.476 Y-63.41 I1.811 J.848G1 X-68.081 Y-62.19G2 X-68.277 Y-61.856 I5.081 J3.19G1 X-68.379 Y-61.66G2 X-74.266 Y-41.369 I53.072 J26.399X-74.642 Y-34.667 I67.517 J7.154G1 X-74.669 Y-34.615G2 X-72.799 Y-16.041 I101.651 J-.852X-69.182 Y0.0 I269.974 J-52.448G3 X-65.427 Y16.041 I-343.659 J88.909X-63.517 Y29.549 I-100.733 J21.131X-63.823 Y41.369 I-59.122 J4.384X-68.314 Y56.214 I-46.994 J-6.114G2 X-69. Y59.06 I5.314 J2.786G3 X-69.002 I-.002 J-.06G1 X-69.685X-70.641 Y61.X-74.G3 X-76. Y59. I0.0 J-2.G1 Y44.G3 X-73.999 Y42. I2. J0.0G1 X-67.997 Y42.002X-68. Y15.999X-74.G3 X-75.999 Y13.999 I0.0 J-2.G1 X-76.007 Y-22.527X-82.007 Y-22.526Z-4.5G0 Z10.G91 G28 Z0.0G91 G28 Y0M305.23零件曲面的加工使用6mm牛鼻槽铣刀加工曲面,程序生成如下:O0001G17 G90 G40 G49G91 G28 Z0.0M1(ToolName=T3D6 D=6.00 R=2.00 F=50.00 L=75.00)T3 M6S0 M3G0 G90 G54 X2.982 Y-13.208G43 G0 Z10. H0G0 Z2.774G1 X2.884 Y-13.205 Z1.997 F250. M8G1 X2.589 Y-13.196 Z1.272G1 X2.115 Y-13.181 Z.648G1 X1.497 Y-13.161 Z.168G1 X.776 Y-13.139 Z-.136G1 X0.0 Y-13.114 Z-.242G1 X-.824 Y-13.088 Z-.246G1 X-1.644 Y-13.011G1 X-2.458 Y-12.882 Z-.247G1 X-3.263 Y-12.702 Z-.251G1 X-4.054 Y-12.472 Z-.25G1 X-4.828 Y-12.193 Z-.249G1 X-5.583 Y-11.867 Z-.251G1 X-6.316 Y-11.493 Z-.249G1 X-7.026 Y-11.074 Z-.25G1 X-7.709 Y-10.61 Z-.251G1 X-8.359 Y-10.105 Z-.247G1 X-8.977 Y-9.56 Z-.251G1 X-9.56 Y-8.977G1 X-10.105 Y-8.359 Z-.247G1 X-10.61 Y-7.708 Z-.251G1 X-11.074 Y-7.024 Z-.25G1 X-11.494 Y-6.315 Z-.248G1 X-11.867 Y-5.581 Z-.251G1 X-12.194 Y-4.826 Z-.249G1 X-12.472 Y-4.052 Z-.25G1 X-12.702 Y-3.262 Z-.251G1 X-12.882 Y-2.458 Z-.248G1 X-13.011 Y-1.644 Z-.25G1 X-13.088 Y-.824 Z-.251G1 X13.51 Y-7.421 Z-2.155G1 X13.018 Y-8.255 Z-2.158G1 X12.472 Y-9.058 Z-2.155G1 X11.877 Y-9.826 Z-2.152G1 X11.237 Y-10.551 Z-2.157G1 X10.55 Y-11.238G1 X9.824 Y-11.878 Z-2.151G1 X9.061 Y-12.47 Z-2.155G1 X8.258 Y-13.015 Z-2.158G1 X7.424 Y-13.508 Z-2.155G1 X6.563 Y-13.947 Z-2.151G1 X5.676 Y-14.331 Z-2.156G1 X4.768 Y-14.658 Z-2.157G1 X3.842 Y-14.928 Z-2.153G1 X2.9 Y-15.139G1 X1.943 Y-15.291 Z-2.157G1 X.975 Y-15.383 Z-2.156G1 X0.0 Y-15.414 Z-2.15G1 X-.775 Y-15.439 Z-2.044G1 X-1.497 Y-15.462 Z-1.74G1 X-2.115 Y-15.481 Z-1.26G1 X-2.588 Y-15.496 Z-.636G1 X-2.883 Y-15.505 Z.09G1 X-2.981 Y-15.509 Z.867G1 Z2.8G0 Z10.G91 G28 Z0.0G91 G28 Y0M305.24零件的2-11.8孔加工使用11.8钻头钻2-直径11.8孔,程序生成如下:O0001G17 G90 G40 G49G91 G28 Z0.0M1T4 M6S1200 M3G0 G90 G54 X0.0 Y48.G43 G0 Z10. H4G99 G83 X0.0 Y48. Z-21.5 R12.5 F250. Q0.0G83 Y-48.G80G0 Z10.G91 G28 Z0.0G91 G28 Y0M305.25零件的6-10H7孔加工使用12H7铰刀铰削4-12H7孔,程序生成如下:O0001G17 G90 G40 G49G91 G28 Z0.0M1T5 M6S200 M3G0 G90 G54 X0.0 Y48.G43 G0 Z10. H5G99 G85 X0.0 Y48. Z-21.5 R12.5 50G83 Y-48.G80G0 Z10.G91 G28 Z0.0G91 G28 Y0M305.26零件侧面直角槽的加工侧面装夹工件,使用12铣刀加工侧面直角槽,程序如下G90 G54 G49 G80 G69 G17 G40(ToolName=T2D12)(D=12.00 R=0.00 F=50.00 L=75.00)G91 G28 Z0.0T02 M06G00 G90 X-92.376 Y-18.25 S0 M03G43 Z5. H02Z1.G01 Z-2. F250. M08Y-11.95Y11.95X-83.624Y-11.95Y-18.25Z1.G00 Z5.X-92.376Z-1.G01 Z-4.Y-11.95Y11.95X-83.624Y-11.95Y-18.25Z-1.G00 Z5.X-92.376Z-3.G01 Z-6.Y-11.95Y11.95X-83.624Y-11.95Y-18.25Z-3.G00 Z5.X-92.376Z-5.G01 Z-8.Y-11.95Y11.95X-83.624Y-11.95Y-18.25Z-5.G00 Z5.M05M9G91G28Z0G91G28Y0M30结束语这次的设计是我们离开学校前对所学的内容进行的总结,同时让我们对零件的数控加工有了一个更完整的了解,也提高了自己对于分析解决问题的能力。毕业设计有实践性、综合性、探索性和应用性等特点,是运用数控机床实际操作和理论学习的一次综合练习。通过这次的毕业设计,使自己在理论与实际应用能力方面得到了综合的提高,熟练了操作技能,收获了经验和技巧,为以后的工作奠定了良好的基础。几个星期以来,从开始到毕业设计完成,每一步对我们来说都是新的尝试和挑战,在做这次毕业设计过程中使我学到很多,我感到无论做什么事情都要真真正正用心去做,才会使自己更快的成长。我相信,通过这次的实践,我对数控的加工能进一步了解,并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误,有能力加工出更复杂的零件,精度更高的产品。致谢词通过这次做毕业设计,我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过本设计的实践,真切体会到理论必须和生产实践相结合。虽然在以前的学习中学到了许多在实践中用到了的知识,可是那些还是远远不够的,在具体操作时还是会出现一些意想不到的问题,还是得请教有经验的师父才能完成。在整个设计的过程中,不断地遇到新的问题,然后就必须不断地向别人请教,请教我的指导老师,还请教一些有经验的朋友、同学,利用一切可以利用资源,再加上不断地从书上找一些理论的知识,总算是把我的设计弄出个模样来了。在工艺设计好后,加工程序还是要经过多次调试、修改才能最终完成。总之这次的设计考验了我的综合能力,很大程度上提高了我的综合能力。这次的设计让我看到了自己很多方面的不着,需要更多的实践,也需要更多的理论知识才能成为一个更有用技术人员。这次设计也让我学到了很多知识,最要感谢的是我的指导老师,
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