毕业设计（论文）凸版数控加工工艺与工装设计

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1、席日晨03306013常 州 机 电 职 业 技 术 学 院毕业 设 计课 程 数控加工工艺与工装设计 题 目 凸版 系 部 机械工程系 班 级 数控03G1 姓 名 学 号 指导教师 设计时间 2005.12.192 数控03G1目录1 绪论12 机械加工工艺过程分析 221 零件图样分析 222 定位基准选择 323 工艺方案拟定 32. 4 加工设备选择 33 数控加工工艺分析 33. 1 加工顺序(工步顺序) 33. 2 装夹方案和夹具的选择43. 3 走刀路线的确定 43. 4 选择刀具 53. 5 确定工序尺寸 63. 6 确定切削用量 64 数控加工程序 75 数控加工程序 86

2、 结论 107 致谢 11参考文献 12附图1 形件 9附表1 机械加工工艺过程卡片16附表2 数控加工工序卡17附表3 数控加工刀具卡片 181 绪论数控加工工艺与工装课程设计是学生学完了机械制造工艺与装备课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和夹具结构进一步了解的练习性的教学环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践的能力培养应在指导教师指导下独立完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。在课程设计工作中，应综合运用多学科的理论、知识与技能，分析与解决工程问题。应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生

3、掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。通过课程设计，应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点现如今，在日趋进步的机械行业，数控已经成为一个必不可少的工具，数控机床也无处不在，它涉及方方面面很多的知识，因此从事这方面工作的人必须了解那些复杂的零件的数控加工工艺，因为它是基础，它在对零件的加工有着举足轻重的作用。该说明书共分为五大项，根据加工工艺编写方

4、法，编写一个轴类零件的加工工艺过程。该说明书在编过程中得到了常州机电职业技术学院高建国、丁仁华老师的指导，吕康振、蔡显新等同学的大力支持，他们为该说明书提供了宝贵的意见，在此表示感谢。由于编者水平有限和时间仓促，书中难免存在一些缺点和错误，恳请读者批评指正。2 机械加工工艺过程分析（附图1所示零件为平面类零件，结构形状较复杂，是适合数控铣削加工的一种典型零件。下面就该零件的工艺分析过程进行分析。2.1 零件图样分析1结构分析如附图1所示零件由平面和曲面构成。2精度分析上表面要求平面度0.1,粗糙度为1.6R15圆的侧面粗糙度为1.6其余表面粗糙度为3.2所有加工面的公差等级为（-0.10）3毛

5、坯、余量分析毛坯选择45#钢100mmx80mmx20mm,毛坯余量为1.08mm,粗加工余量为0.5mm4结构工艺性分析构成凸板的几何元素的条件充分，几何模型完善、光滑，无多余的曲面。数学模型无曲面重叠现象，曲面参数分布合理、均匀，曲面没有异常的凸起和凹坑。2.2 定位基准选择由附图1可知，凸版的四个侧面为不加工表面，全部加工表面集中在上表面上。从工序集中到便于定位两方便考虑，选择下表面A为主要定位基准。2.3 工艺方案拟定通过查阅 ，得出各表面的加工方案如下：SR40粗铣精铣上表面 粗铣精铣R15圆侧面粗铣精铣2.4 加工设备选择铣上表面，SR40的球体，R15圆的侧面 立式数控铣床数控加

6、工工序分析数控加工工序为工序1:加工零件，加工内容是：铣削加工圆凸台、球面。下面就数控加工工序进行具体分析。3.1 加工顺序（工步顺序）3.2 该工序的工步有四步：粗、精铣削加工圆台、粗、精铣削加工球面。根据先粗后精原则，工步1：粗铣削加工圆台加工内容是圆台，根据平面加工方案，以下表面为基准铣圆台侧面及底面。考虑到精加工，根据零件的材料和刀具的刚性留0.4mm的精加工余量。工步2：精铣削加工圆台加工内容是圆台，根据平面加工方案，以下表面为基准铣圆台侧面及底面。为保证零件的精度和粗造度，提高主轴转速，和切削速度。工步3：粗铣削加工球面加工内容是：铣削加工球面，以底面为基准确定球面高度，用角度为变

7、量圆弧螺旋铣削加工球面。考虑到精加工，根据零件的材料和刀具的刚性留0.4mm的精加工余量。工步4：精铣削加工球面加工内容是：铣削加工球面，以底面为基准确定球面高度，用角度为变量圆弧螺旋铣削加工球面。考虑到精加工，根据零件的材料和刀具的刚性留0.4mm的精加工余量。3.2 装夹方案和夹具的选择加工上下表面及轮廓和孔时是采用基准重合原则，因为加工时是以下表面B作为定位基准去保证精度要求。采用平口钳，因为侧面没有精度要求，不要加工这样容易定位。 3.3 走刀路线的确定1. 由于需加工表面不大，粗糙度要求也不是太高，所以采用行切的方式，用40的面铣刀粗、精加工基准面A，加工路线如图所示： 3.4 选择

8、刀具（包括每台设备加工什么内容，即确定加工工艺过程）在上述分析的基础上编写相应的机械加工工艺过程卡片，具体卡片见附表1。3.5 确定工序尺寸要给出每个表面每一工序尺寸，要求有过程3.6 确定切削用量粗铣下表面所用刀具为T01，面铣刀，刀具直径为120，加工深度为 2 mm。因为加工量不大，所以一次走刀切除全部余量，背吃刀量为2,面铣刀铣平面，由于宽是100mm一次走刀切除全部。根据机械加工切削数据手册书上表2.1（P2-24）查得，V=30m/min精加工下表面所用刀具为T1，120面铣刀，刀具直径为120，加工深度为 0.5mm。 面铣刀铣平面，由于宽是100mm一次走刀切除全部。根据机械加

9、工切削数据手册书上表2.1（P2-24）查得，V=30m/min.精加工下表面所用刀具为也是T1，所用的切削方法及参数与加工下表面形相同。 粗加工凸台用T02，平底立铣刀，刀具直径为20。型号25200-MEGA粗加工深度为4mm，因为为平底立铣刀铣平面，选择刀具重合度为60%,则侧吃刀量为14mm，即行距为16mm。根据机械加工切削数据手册书上表2.5（P2-122）查得：V取17m/min因此根据公式：Dn=1000V求得转速n=600r/min.精加工深度为1mm,根据机械加工切削数据手册书上表2.5（P2-122）查得：V取20m/min.同理可得： n=800r/min. 精铣型腔所

10、用刀具为T2，平底立铣刀，刀具直径32，型号是25200-MEGA，刀齿数为3，加工余量为0.5mm。因为加工量不大，所以一次走刀切除全部余量，背吃刀量为0.3，因为为平底立铣刀铣平面，选择刀具重合度为80%，则侧吃刀量为16mm，即行距为16mm。根据什么书上表查得，每齿进给量为0.050.1mm，在此因为表面粗糙度要求较高，取0.06mm，因此f=0.06x4=0.24mm/r。根据机械加工切削数据手册查得，切削速度为2030mm/min，在此取25mm/min，因此根据公式：Dn=1000V求得转速n=420 r/min.。由公式求得切削速度为根据上述分析，填写数控加工工序卡片（符表2）

11、、数控加工刀具卡片（符表3）、数控加工进给路线图（如在说明书当中已表达清楚可在另出符表） 数控加工程序根据数控加工工序卡和进给路线，运用国产华中系统。程序如下：O0001工序1粗加工圆台数控加工程序 G54 G90 G00 X0 Y0 M03 S1000G00 X70 Y0G00 Z10设定工件坐标系， G01 Z-2.5 G01 G41 D01 X30 Y0 F200建立刀具半径补偿 G00 X50 Y0 G01 Z-2.5 G03 X35 Y-40 R15G01 X-35 Y-40G03 X-50 Y-25 R15G01 X-50 Y25G03 X-35 Y40 R15G01 X35 Y4

12、0G03 X50 Y25 R15G00 Z50 M30O0002工序1精加工圆台数控加工程序 G54 G90 G00 X0 Y0 M03 S1500G00 X70 Y0G00 Z10设定工件坐标系， G01 Z-3 G01 G41 D01 X30 Y0 F200建立刀具半径补偿 G00 X50 Y0 G01 Z-3 G03 X35 Y-40 R15G01 X-35 Y-40G03 X-50 Y-25 R15G01 X-50 Y25G03 X-35 Y40 R15G01 X35 Y40G03 X50 Y25 R15G00 Z50 M30O0003 工序2粗加工球面数控加工程序G54 G90 G0

13、0 X60 Y0 M03 S1000G01 Z0 F50#1=0.5#2=90#3=202#6=79#7=8WHILE #2GE#6#4=#3*Cos（#2*PI/180）#5=#3-#3*Sin(#2PI/180)#4=#4+#7；G01 X（#4）Z（#5）F400G02 I（-#4）J0#2=#2-#1ENDWGOO Z200M30O0004 工序2精加工球面数控加工程序G54 G90 G00 X60 Y0 M03 S2000G01 Z0 F50#1=0.1#2=90#3=202#6=79#7=8WHILE #2GE#6#4=#3*Cos（#2*PI/180）#5=#3-#3*Sin(#

14、2PI/180)#4=#4+#7；G01 X（#4）Z（#5）F500G02 I（-#4）J0#2=#2-#1ENDWGOO Z200M30结论（小3号黑体，居中）短暂的两周工艺设计实习在匆匆忙忙中过去了，这次的实习让我受益非浅，学到了很多新的东西， 比如工艺设计的流程，加工的方案，加工的顺序，刀柄刀具的选择，切削用量的选择，以前这些数据都是随便定的，通过这次的实习才知道真正设计的时候都是要通过查阅相关的手册得来的。在两个星期中，我们学习了零件的工艺分析、数控机床的选用，零件工艺方案设计，包括进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具的选择等内容。最终完成零件的机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡

15、片，工件的定位和夹紧方案草图，数控刀具卡片，数控加工进给路线图。并且在学习以上知识的同时也练习了CAD、UG、数控仿真加工、数控机床加工等知识，既完成了课程，又对以往学习的知识进行了完整的复习，可以说是一举多得。大大提高了我们的专业水平，培养了我们掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养我们掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼我们分析与解决工程实际问题的能力。给我们树立正确的设计思想和培养我们严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。在过几个月我们即将踏入工作岗位，这次实习正好为我们的未来的打下坚实的基础，让我们更好的适应工作环境，同时也锻

16、炼了我们坚韧不拔，迎难而上的精神。锻炼了我们发现问题，解决问题的能力。使我们的专业知识和水平更加的完善。我们要发扬实习期间的能力和精神，成为社会有用的人才就，为自己开创美好的未来。在我实习过程中，我的设计老师高老师给了我很大的帮助，我了解到了什么叫工艺设计，怎么样去完成一个工件的全部工艺流程，通过查手册，找数据，给设计过程中的所有数据都能有一个详细的标准，这是我的最终学习目的，现在的学习为的就是以后在工作当中的熟练运用，我想在这两周的实习中我的确学到了很多东西，同时也懂得了很多做人的道理致谢该说明书在编过程中得到了常州机电职业技术学院高建国、丁仁华老师的指导，吕康振、蔡显新等同学的大力支持，他

17、们为该说明书提供了宝贵的意见，在此表示感谢。参考文献1 美国可切削性数据中心机械加工切削数据手册机械工业出版社，19892 机械加工实用手册编写组机械加工实用手岫机械工业出版社，19973、张耀宗 机械加工工艺设计实用手册 航空公司出版社，19994. 赵长明 机械加工工艺及编程 机械工业出版社，19985. 黄卫 数控技术与数控编程 机械工业出版社，19986. 美国可切削性数据中心 机械加工切削数据手册 机械工业出版社 19897. 刘江 数控编程 机械工业出版社,19988. 李真峰 数控加工工艺 上海交通出版社,20049赵如福 金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社（第三版）10

18、 赵长明 刀具设计手册兵器工业出版社11 马占永 机械加工工艺设计实用手册航空工业出版社 200312陈宏钧 实用机械加工工艺手册 机械工业出版社 2001附表1 机械加工工艺过程卡片常州机电职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号SK03G1-102产品名称零件名称凸版材料牌号45毛坯种类板料毛坯外形尺寸100mmx80mmx20mm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1加工基准面粗铣基准面立铣床平口钳精铣基准面立铣床平口钳加工上表面粗铣上表面立铣床平口钳精铣上表面立铣床粗铣R15侧面立铣床精铣R15侧面立铣床粗铣半径R40的圆球立铣床精铣半径R40的圆球立铣床 粗铣底

19、直径为60的凸台轮廓立铣床精铣底直径为60的凸台轮廓立铣床粗铣球面与凸台之间的平面立铣床精铣球面与凸台之间的平面立铣床编制审核批准共 页第 页附表2 数控加工工序卡常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号SK03G1-102产品名称零件名称凸版材料牌号45毛坯种类板料毛坯外形尺寸100mmx80mmx20mm备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（mm/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（/mm）备注粗铣基准面至0.3T01120面铣刀高度千分尺1000200502精铣基准面T011

20、20面铣刀高度千分尺1500100702粗铣上表面留余量0.5T0220立铣刀高度千分尺100020050精铣上表面至尺寸T0220立铣刀高度千分尺1500100粗铣R15侧面留余量0.5T01游标卡尺800200精铣R15侧面至尺寸T011000100粗铣半径R40的圆球T036立铣刀50精铣半径R40的圆球T03游标卡尺50粗铣底直径为60的凸台轮廓T036立铣刀精铣底直径为60的凸台轮廓T03粗铣球面与凸台之间的平面T01精铣球面与凸台之间的平面T01编制审核批准共 2 页第 1 页常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号SK03G1-102产品名称零件名称形件材料牌号45毛

21、坯种类板料毛坯外形尺寸备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间工序简图： 编制审核批准共 2 页第 2 页附表3 数控加工刀具卡片常州机电职业技术学院数控加工刀具卡片产品型号零件图号SK03G1-102产品名称零件名称形件材料牌号45毛坯种类板料毛坯外形尺寸100x80x20备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间工步号刀具号刀具各称刀具型号刀片刀尖半径(mm)刀柄型号刀具补偿量(mm)备注型号牌号直径/mm刀长mm) 1T01120面铣刀E3460 5834E4041 5873 3290120802T0212立铣刀35120-MEGAE4041 5873 167012753T034立铣刀35040-MEGAE4041 5873 1670650编制审核批准共 页第 页