典型零件的数控铣削加工工艺设计与编程【原创含UG三维CAD零件图带程序】-bc05

典型零件的数控铣削加工工艺设计与编程【原创含UG三维CAD零件图带程序】-bc05典型零件的数控铣削加工工艺设计与编程摘  要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实只是数控技术的竞争。本次毕业课题设计通过对多孔型腔零件进行结构分析，合适的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、切削要要素、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。关键词: 结构分析；工艺规程，切削要素；程序的编制目 录摘  要31 零件加工工艺分析42.1 零件图形分析41.1.1 图形分析41.1.2 零件材料分析51.1.3 精度分析51.2 结构工艺性分析51.2.1 结构分析61.2.2 毛坯、余量的确定62 加工方案的制定72.1 加工方案制定72.2基准的分类72.3定位基准的选择82.3.1 粗基准的选择82.3.2 精基准的选择93 确定装夹方案和加工设备113.1用夹具装夹113.2 确定型号133.3 设备的介绍134 刀具与切削液选择144.1 刀具材料的选择144.2 刀具类型的选择154.3 刀具参数的选择154.4 切削液的选择175 切削参数的选择185.1背吃刀量ap185.2进给量f和进给速度vf的确定195.3切削速度Vc205.4确定主轴转速n216 数控加工工艺文件226.1 工艺过程卡226.2 数控加工工序卡237程序编制24总 结29致 谢30参考文献31【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】3WT.prtCAD零件图.dwg典型零件的数控铣削加工工艺设计与编程.doc典型零件的数控铣削加工工艺设计与编程任务书.doc文件清单.txt程序单.txt 1 摘 要 随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实只是数控技术的竞争。本次毕业课题设计通过对多孔型腔零件进行结构分析，合适的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、切削要要素、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。 关键词 : 结构分析；工艺规程，切削要素；程序的编制 2 目 录 摘 要 . 1 1 零件加工工艺分析 . 4 件图形分析 . 4 形分析 . 4 件材料分析 . 5 度分析 . 5 构工艺性分析 . 5 构分析 . 6 坯、余量的确定 . 6 2 加工方案的制定 . 7 工方案制定 . 7 . 7 . 8 基准的选择 . 8 基准的选择 . 9 3 确定装夹方案和 加工设备 . 11 . 11 定型号 . 13 备的介绍 . 13 4 刀具与切削液选择 . 14 具材料的选择 . 14 具类型的选择 . 15 具参数的选择 . 15 削液的选择 . 17 5 切 削参数的选择 . 18 P . 18 和进给速度 . 19 C . 20 转速 N . 21 6 数控加工工艺文件 . 22 艺过程卡 . 22 3 控加工工序卡 . 23 7程序编制 . 24 总 结 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 4 1 零件加工工艺分析 在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工 艺性分析和加工方案分析。 件图形分析 图 1形分析 （ 1） 分析零件图是否完整、正确，零件的视图是否正确、清楚，尺寸、公差、表面粗糙度及有关技术要求是否齐全、明确。从上图可以看出该零件图的尺寸符合了这一要求。 5 （ 2）分析零件的技术要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及热处理是否合理。过高的要求会增加加工难度，提高成本；过低的技术要求会影响工作性能，两者都是不允许的。上图的精度为 ，技术要求和尺寸精度都能满足加工 要求。 （ 3）该零件图上的尺寸标注既满足了设计要求，又便于加工，各图形几何要素间的相互关系（相切、相交、垂直和平行）比较明确，条件充分，并且采用了集中标注的方法，满足了设计基准、工艺基准与编程原点的统一。因此该图的尺寸标注符合了数控加工的特点。 件材料分析 在满足零件功能的前提下，零件材料应立足现实情况，应选用较好加工的材料，避免用贵重的紧缺的材料。同时，零件材料选用不当，也会增加工艺难度。按照这些要求确定零件应选用铝合金作为材料。 度分析 该零件最高精度等级为 轮廓四 周无尺寸精度要求。零件的凸台、圆弧型腔糙度为 它表面粗糙度均为 加工时由于装夹不当极容易生产震荡。如果定位不好可能会导致表面粗糙度，加工精度难以达到要求。 构工艺性分析 零件图的工艺分析，是指对所设计的零件在满足使用要求的前提下进行的制造的可行性和经济性分析。它包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性能分析等。 6 构分析 从图 2多孔型腔零件的加工轮廓主要由圆弧、直线和孔组成， 该零件的加工内容主要有平面、凸台、 孔等 。需要 合理的安排加工工序。 坯、余量的确定 毛坯的形状和尺寸越接近成品零件 ，材料消耗就越少，机械加工的劳动量就越少，因此会提高机械加工效率，降低成本，但毛坯的制造费用却提高了。因此确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳效果，零件在进行数控铣削加工时，余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好，否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工就很难进行下去。主要应从以下几个方面去考虑。 （ 1）稳定的加工余量 该图的毛坯采用 45 钢 ， 毛坯 外形尺寸为 15515525用铣床 直接加工至外形尺寸 15015020由于零件在装夹和加工过程中存在一定的变形，所以该零件在加工成型后可能会产生一定的误差。 7 2 加工方案的制定 工方案制定 制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，特殊情况特殊处理。根据零件图样，制定以下工艺方案： 工序 1：下料尺寸 155工序 2：铣零件六面，至尺寸 150面粗糙度 工序 3：对零件 30的孔钻 12的孔，方便铣刀铣孔不易损坏刀具。 工序 4：使用立铣刀铣削孔和凸台 工步 1：使用 12立铣刀铣削孔和凸台，留有精加工余量。 工步 2：使用 12立铣刀铣削孔和凸台加工至图纸尺寸要求。 工序 5：去毛刺 工序 6：检验 准的分类 基准分为设计基准和工艺基准两大类。 设计基准：是指设计工作图上所采用的基准。 工艺基准：是指加工过程中所采用的基准。又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。 （ 1）工序基准 :工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。 （ 2）定位基准：是指在加工中用作定位的基准。 （ 3）测量基准：是指测量时所采用 的基准。此外还有装配过程中 8 用于确定零、部件间相互位置的装配基准。要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。 位基准的选择 选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，又将定为基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。 在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为从精基准到粗基准。 基准的选择 选择粗基准时 ，应保证加工面与不加工面之间的位置要求并合理分配各加工面的余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体可按下列原则选择： （ 1）非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 （ 2）加工余量最小原则。义余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面 有足够的加工余量。 （ 3）重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为 粗基准。 9 （ 4）不重复使用原则。 （ 5）便于装夹原则。做为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒 口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。 基准的选择 选择精基准时，应保证加工精度和装夹可靠、方便，可参照下列原则进行： （ 1）“基准重合”原则 加工零件时应直接选择加工表面的设计基准为定位基准，可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。 （ 2）“基准统一”原则 加工同一零件的多道工序时尽可能选择同一个定位基准，这样可以保证加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，也简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。例如，轴类零件加工采用采用两 端中心孔作统一定位基准加工各阶梯外圆表面，可保证各阶梯外圆表面的同轴度误差。 基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则，但实际生产中有时会遇到两者相互矛盾的情况。此时，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以避免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。 （ 3）“自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择 10 加工表面本身作为定位基准。 （ 4）“互为基准”原则 当个加工表面之间具有较高的位置精 度，或为是加工表面具有均匀的加工余量，则可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 （ 5）“便于装夹”原则 所选精基准应保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。同时定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。 综上所述：从零件图可以看出绝大多数的尺寸都实行对于底平面集中标注的方法，满足了设计基准、工艺基准与编程原点的统一，即基准统一。并且下表面作为精基准可以满足基准重合的原则。同时以下表面为基准便于一次装夹。所以在加工中，先将零件的上表面作为粗基准，铣出夹持面，再将夹持面 作为精基准进行加工。 11 3 确定装夹方案和 加工设备 在机床上加工零件时，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位；然后将其压紧夹牢，使其在加工中保持这一正确位置，即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。 夹具装夹 夹具是用一装夹工件（和引导刀具）的装置。用夹具装夹能使工件迅速获的正确位置，定位精度高而稳定。用精基准定位时，工件的定位精度一般可达 具装夹工件广泛用于成批大量生产。 夹具种类很多，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺 过程中。它直接影响着工件加工的精度、劳动生率和产品的制造成本等。按专门化程度可分为以下几种： 专用夹具：该夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具，其 结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批量生产。 组合夹具：组合夹具是机床夹具中一种标准化、系列化、通用化程度很高的新型工艺装备，它是由一套预先制造好的标准元件组合而成的，具有各种不同的形状、尺寸和规格，有较好的互换性、耐磨性和较高的精度，适用于产品经常变换的生产（如单件小批生产、新产品试制和临时突击性的生产任务）一般不受工件形状复杂程度 的限制，适用于外形尺寸在 20 600工件。 可调夹具：可调夹具包括通用夹具和组合夹具，见有通用和专用夹具的优点，其适用范围较宽，加工对象并不十分明确。 12 通用夹具：通用家具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具适应性强，可用于一定形状和尺寸范围内的各种工件，价格便宜。其缺点是夹具精度不高，生产率也比较低，较难装夹。一般实用于单件小批量生产中。 数控加工的特点对夹具提出几点要求： （ 1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合 夹具、可调试夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节约生产费用。 （ 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 （ 3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 （ 4）夹具上各零件应不防机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。 该零件不仅精度要求较高，可以看到轮廓的周边曲线圆弧和粗糙度值要求也较高，零件采用通用夹具中的平口虎钳装夹。平口虎钳如图 4 图 4 13 定型号 零件毛坯的外形尺寸为 155X、 Y、 轴转速范围在 240 4000 r/间，且属于单件生产，应采用平口虎钳装夹 。 因此我选择 备的介绍 数控立式加工中心 护等级 源电压为 3 380V 电源频率为 50统为 有较高可操作性，功能齐全和加工精度高的优点。其主要参数如表 3 表 3工作台面尺寸（长宽） 405 1307（ 主轴锥孔 /刀柄形式 24 工作台最大纵向行程 650配控制系统 作台最大横向行程 450刀时间（ s） 轴箱垂向行程 500轴转速范围 60 6000( r/工作台 （槽数 距） 560 速移动速度 10000（ mm/ 主电动机功率 进给速度 5 800（ mm/ 脉冲当量（ 冲） 作台最大承载 (700 机床外形尺寸 (长宽高 )(2540 2520 2710 机床重量 (4000 14 4 刀具与切削液选择 具材料的选择 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的优劣（如表7直接影响着生产效率、加工质量和生产成本。而刀具的切削性能，首先取决于切削部分的材料；其次是几何形状及刀具结构的选择和设计是否合理。 在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切削变形和摩擦产生的高温。要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能： （ 1）高硬度和耐磨性 。刀具材料的硬度必须高与工件材料的硬度，常温下一般应在 上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。 （ 2）足够的强度和韧性。刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。 （ 3）良好的耐热性和导热性。刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度的性能，这是刀具材料必备的关键性能。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力越强。高温硬度是耐热性的重要指标，常用的耐热温度表示，如高速钢约为 600，硬质合金可达 800 1000。 （ 4）良好的工 艺性。为便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括热加工性能（热塑性、可焊性、淬透性）和机械加工性能。 表 4 15 刀具材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度随温度变化 高速钢 最低 最差 最低 最大 硬质合金 低 差 低 大 陶瓷刀片 中 中 中 中 金刚石 高 高 高 小 根据该表所显示的内容可以看出硬质合金钢刀具材料的切削速度和硬度都较低且耐磨性较差，而该零件的材料为铝合金，切削速度和硬度较低，该零件所选用的刀具应该为硬质合金钢。 具类型的选择 铣刀类型应与工件 表面形状和尺寸相适应。加工大平面应采用面铣刀；加工凸台、凹槽及平面轮廓常采用立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔，可选用镶硬质合金的玉米铣刀；加工曲面常采用球头铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面多采用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形或锥形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成型铣刀。 因此，在加工该零件时，选用立铣刀即可。 具参数的选择 （ 1）铣刀直径 D 的选择 一般情况下，为减少走到次数，提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚度以及 良好的散热条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零件材料、刚性、加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的限制。当零件的内轮廓转接凹圆弧半径 R 较小时，铣刀直径 D 也随之较小， D=2R，另外铣刀的刚性以铣刀直径 D 与刃长 L 的 16 比值来表示，一般取 D/L （ 2）铣刀刃长的选择 为提高铣刀的刚性，对铣刀的刃长应保证在保证铣削过程不发生干涉的情况下，尽量可根据以下两种情况进行选择。 加工深槽或盲孔时： L=H+2 式中： H 为槽深尺寸（ 加工外表面或通孔、 通槽时： L=H+r+2 式中： （ 3）铣刀端刃圆角半径 r 的选择 铣刀端刃圆角半径 r 的大小一般应与零件图样要求一致。但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，也可以适当选得小些，有时甚至选为“清根”（ r 0 在编程时需要认真考虑粗加工以后留下多少余量，以保证精加工铣刀可以把图样要求的 要造成其根部缺损。 根据上述刀具选择原则和零件结构的实际情况相结合，而不同的加工内容需要不同的刀具，根据零件的实际情况选用以下刀具。 表 4工步号 刀具号 刀具名称 刀柄型号 刀具直径/度补偿 备注 1 刀 50 50 2 花钻 12 6 3 铣刀 12 8 17 削液的选择 切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可有效的减少摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产效率和加工质量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，常用的有乳化液和切削油两种。 乳化液由水、油、乳化剂组成，低浓度的乳化 液主要起冷却作用，用于粗加工和磨削加工；高浓度的乳化液主要起润滑作用，用于精加工。 切削油的主要成分是矿物油，有时采用动植物油或复合油。它具有良好的润滑性能，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。一般用于低速精加工，如精车丝杠、螺纹及齿轮加工等。 需要注意的是，加工铸铁件一般不用切削液。这是因为铸铁件的崩碎切削冲入导轨会加大磨损，清理和维护也不方便。 采用硬质合金刀具加工可以不使用切削液，这是因为硬质合金耐热性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，则必须大量连续注射，以免硬质合金刀片因冷热不均产生裂纹。 为了降低刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件使用切削液可以有效地降低温度还可以防止切削层金属的变形、减少切削与刀具前面的磨擦和工件与刀具的摩擦。根据零件材料和刀具材料分析，考虑成本问题，该加工适采用乳化液效果较好。 18 5 切削参数的选择 切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削速度、进给量和背吃刀量。其选择方法是：先选背吃刀量和侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。其选择原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，同时也应考虑经济性和加工成本；半精加 工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。同时还应考虑机床的性能，如机床刚性、主轴功率等。 吃刀量 吃刀量又叫切削深度，它主要根据加工余量和工艺系统的刚性决定，其基本原则是：在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，为了保证加工表面质量可留少量精加工余量，一般留 0.5 于质量要求较高的工件，可以减少加工余量以便最后进行精加工。 粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走到将剩下的余量切除；若余量过大 不能一次切除，也应按先多后少的不等余量加工法加工。第一刀的 尽可能大些，使刀口在里面切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。 精加工时， 根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低背吃刀量的方法，逐步提高加工精度和表面质量。 一般精加工时，取 精加工时，取 19 在加工零件时分粗加工和精加工，在粗加工时留 精铣留 余量。 给量 确定 铣削加工的进给量 f(mm/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向 的相对位移量；进给速度是 vf(mm/位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量能，即切削刃上选定点相对工件的进给运动瞬时速度称为进给速度，其单位为 mm/ 数控机床切削用量中的重要参数。受机床刚度和进给系统的性能限制。 在轮廓加工中 ,在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性造成工艺系统的变形和在轮廓拐角处造成超程的现象。 进给量与进给速度的关系为： vf=n 为铣刀转速） 切削进给速度 铣刀的转速 n、铣刀齿数 Z 及每齿进给量 关系为： vF=据公式可以看出：每齿进 给量 选取主要取决于工件材料的力学性能、刀据材料、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度越高， 小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同内高速钢铣刀。工件表面粗糙度值越小， 越小。 没吃进给量的确定可参考表 8，工件刚性或刀具强度低时，应取较小值。 表 6工件材料 Fz/20 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 铁 削速度 削的切削速度 齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。但切削速度的高底主要取决于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素。 式中： T 耐用度 每齿 进给量 背吃刀量 Z 铣刀齿数 D 铣刀直径 式中： m、 由实验确定，也可参考有关切削用量手册选用。 铣削加工的切削速度 。 表 6工件材料 硬度（ 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 225 18 42 66 150 225 325 12 36 54 120 21 325 425 6 21 36 75 铸铁 190 21 36 66 150 190 260 9 18 45 90 260 320 10 21 30 铝 70120 150 200 350 500 铜 5356 100 150 300 400 定主轴转速 n 确定主轴转速时，主要根据工件材料、刀具材料、机床功率和加工性质（如粗、精加工）等条件确定其允许的切削速度。它是指切削是刀具切削刃上某点 相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，切削速度确定后，即可计算出主轴转速。 主轴根据允许的切削速度 Vc(m/择 N=1000 D 其中： m/刀具寿命来确定切削速度，常选为（ 100m/具体的切削三要素见附件中的工序卡。 22 6 数控加工工艺文件 艺过程卡 （工厂名） 综合工艺过程片卡 产品名称及型号 零 件 名 称 零 件 图 号 材 料 名 称 毛坯 种 类 型材 零件重量 毛重 牌 号 尺 寸 155重 性 能 每 料 件 数 工序号 工 序 内 容 加工车间 设备名称及编号 夹具 1 下料 毛坯 155 2 铣零件六面，至尺寸 150面粗糙度 金工 加工中心 机用平口虎钳 3 对零件 30的孔钻 12的孔，方便铣刀铣孔不易损坏刀具。 金工 加工中心 机用平口虎钳 4 使用立铣刀铣削孔和凸台 金工 加工中心 机用平口虎钳 5 去毛刺 钳工 6 检验 编制 抄写 校对 审核 批准 23 控加工 工序卡 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 2 用平口虎钳 加工中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 /轴转速/(r/进给速度(mm/背吃刀量 /注 1 铣零件六面，至尺寸150面粗糙度 50800 120 动 2 对零件 30的孔钻12的孔，方便铣刀铣孔不易损坏刀具。 12900 50 5 自动 3 使用 12立铣刀铣削孔和凸台，留有精加工余量。 122000 400 1 自动 4 使用 12立铣刀铣削孔和凸台加工至图纸尺寸要求。 122200 300 动 编制 抄写 校对 审核 批准 24 7 程序编制 在标准工具条中选择“开始”“加工”，系统将弹出“加工环境”对话框，在 置选择栏中选择“ 板，单击“初始化”按钮，系统将进入型腔铣加工环境。 （一）创建几何体 在操作导航器的几何视图中，设置加工坐标系、零件和毛坯，为创建操作做准备。 （ 1）设置 加工坐标系。 先将操作导航器转换到几何体视图。 在“操作导航器 选择“ 单击右键，在其快捷菜单中选择“编辑”命令。 在弹出对话框中的“机床坐标系”中的“指定 中，单击“自动判断” 图标，然后在图形区域选择毛坯的顶面，之后单击“确定”，系统将自动在毛坯的顶面中心位置创建加工坐标系，如图 7示。 图 7 25 （ 2）设置几何体 在“操作导航器 ，双击“ 标，将弹出“几何体” 对话框。 指定部件几 何体。在“几何体”对话框中，单击“指定部件”按钮，将弹出“部件几何体”对话框，在图形区域选择零件， 点击“确认”返回“几何体”对话框，如图 7示。 图 7何体 的设定 指定毛坯几何体，在“几何体”对话框中，单击“指定毛坯”图标按钮，将弹出“毛坯几何体”对话框，选择“包容块”，单击“确定”后，返回“几何体”对话框，如图 7示。 26 图 7何体 的设定 在“几何体”对话框中单击“确认”，结束几何体的设置操作。 （二）创建刀具 （ 1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入 “创建刀具”对话框。 （ 2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“ 型腔）”，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“立铣刀（ 图标，并输入刀具名称 后单击“应用”，进入“刀具参数”对话框，设置参数后单击“确定”，完成刀具的创建。 （三）创建操作 （ 1） 在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。 （ 2） 在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“ 型腔）”，然后在 “操作子类型”中，选择型腔铣模板图标 7 铣型腔。 （ 3） 在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具、几何体、方法、名称。 （ 4） 在“创建操作”对话框中单击“确定”，选择切削区域、设置切削层、进给率。 （ 5） 生成操作，如图 7示。 图 7（ 6） 加工仿真。例如，图 7 28 图 7（四）后处理 先在操作导航器中选中各铣削图标，然后在“加工操作”工具条中单击“后处理”按钮，在“后处理”对话框中，后处理选择“ 单位选择“公制 /部件” ，单击“确定”后，系统就会生成型腔铣操作的 工代码。例如， 图 7 图 7处理 详见附录 数控加工程序单 29 总 结 通过本次毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性。这次毕业设计并培养了我综合运用所学的理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化的吸收了所学的基本理论知识和基本操作技能。同时，还提高了我设计、计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，更培养了我勇于创新的精神及 严谨的学风和工作作风。 此次毕业设计为我以后走向工作岗位提高了重要的基础。从最初的选题，开题到计算、绘图 直到完成 零件的加工 。其间，查找资料， 反复修改图纸，每一个过程都 是对自己大学 三 年所学的一次大检阅 ，也是对自己能力的一次检验和充实。同时也使我对专业知识和专业基础有了进一步的巩固。 但是本次毕业设计也暴露出我的专业基础还有很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力等。不过我自信在以后的工作中能够克服这一缺陷并且能够做得更好。 30 致 谢 本次毕业设计的顺利完成，首先要感谢我的指导老师对我的精心指导 。从选题到零件图的设计及其零件的工艺分析到零件加工完成的全过程给予了我耐心的指导和无私的帮助。 他以他丰富的专业知识和科研经验，解决了我在毕业设计中遇到的各种问题，同时还要感谢我所有的任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我对专业知识的学习和掌握，让我掌握 了本项专业的要领。本次毕业论文使我在学习上和思想上都受益非浅，它大大的提高了我的动手能力，让我能更好的把三年的专业知识融会贯通，对以后的工作提供了很大的平台。 因为我缺少设计经验，在设计说明书中有漏洞也在所难免，敬请各位老师和同学批评指 正。以使我对自己的不足得到及时的发现并修改，也使我在今后的工作中避免再次出现。 31 参考文献 1.切削用量简明实用手册 黄如林主编 化学工业出版社 2.机械设计综合课程设计 王之标、王大康主编 机械工业出版社 3.机床制造工艺设计手册 王绍俊主编 机械工业出版社 4.金属切削机床 宋玉鸣主编 中国劳动社会保障出版社 5.机械制造工艺学课程设计指导赵家齐编 机械工业出版社 6.简明机械加工工艺手册徐圣群主编 上海科学技术出版社 7.机械加工工艺师手册杨叔子主编 机械工业出版社 8.机械设计基础课程设计指导书 陈立德主编 高等教育出版社 9. 黄成编著 具设计与加工 北京希望电子出版社 2009 G 文版数控加工 机械工业出版社 2009 G 文版标准教程 北京清华大学出版社 2009 文版从入门到精通 北京清华大学出版社 2009 文版实用教程 关振宇 刘源 主编 人民邮电出版社 周玮 主编 人民邮电出版社 任 务书 学生姓名 专业 班级 联系方式 校内指导教师 职称 单位 联系电话 校外指导教师 职称 单位 联系电话 设计题目 1毕业设计课题来源及应达到的目的： 一、题目来源 鉴于机电一体化技术专业的特点，以及学生顶岗实习的情况，本次毕业设计题目来源于以下几方面： 据所学理论对零件进行机械加工或数控加工工艺设计与编程； G 下的数控铣削加工； 二、目的 毕业设计是培 养学生综合运用本专业基础理论，基本知识和基本技能分析解决实际问题的一个重要环节；是本专业各个先前教学环节的深化和检验。通过毕业设计，使学生充分利用所学的专业知识，理论联系实际， 独立分析、解决实际工艺问题的能力，为其今后走上工作岗位从事有关实际工作打下一个良好的基础。 通过毕业设计可以达到以下目的： （一）培养学生运用所学知识的运用能力，以及解决生产中实际问题的能力； （二）培养学生调查研究与信息收集、整理的能力； （三）培养和提高学生的自学能力和实际应用能力； （四）培养和提高学生的文献检索、收集能力； （ 五）培养和提高学生的设计、报告等编写能力； （六）培养学生的创新意识、求实的科学作风以及刻苦钻研的精神。 三、毕业设计的基本要求 （一）学生必须充分认识毕业设计的重要性，严格按要求开展毕业设计工作； （二）毕业设计任务应包括对实际问题的调查分析； （三）毕业设计任务必须由学生本人在指导教师指导下独立进行； （四）毕业设计必须有进度要求，有明确的阶段成果，并定期进行检查； （五）毕业设计任务应有工作量要求。 2毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 毕业设计课题任务的内容和 要求 1. 内容 （ 1）对零件进行工艺分析 （ 2）编写机械加工工艺过程卡片 （ 3）编写机械加工工序卡片 (4) 编写零件加工程序 本次设计要求综合运用所学的基础理论、专业知识与技能完成机电专业数控方向的毕业设计。学生应认真对待本次设计，在老师的指导下，根据设计任务，合理安排时间和进度，认真地、有计划地按时完成设计任务，培养良好的工作作风。必须以负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果。注意理论与实践的结合，以使整个设计在技术上是先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。 （ 1）查阅资料，了解课题的背景及现状，结合具体工作情况合理设计。 （ 2）通过查阅书籍和资料及图纸，找到能够实现课题功能的方法，提出设计方案。 （ 3）设计出流程图，使其能够实现课题要求的功能。 （ 4）设计出详细的工艺规程，使其能够实现课题要求的功能。 （ 5）对零件进行必要的数据计算。 （ 5）根据以上工作过程和工作内容，总结设计方案，提炼核心内容，撰写毕业设计论文，论文要求思路 清晰、结构完整、内容充实、图表清楚，格式规范，字数在 5000 字以上。 3对本毕业设计课题成果的要求包括图表、实物等硬件要求： 毕业设计报告 要求 ： （ 1）被加工零件的零件图 1 张（可置于毕业设计中） （ 2）机械加工工艺过程卡片 1 张（可置于毕业设计中） （ 3）机械加工工序卡片 1 张（可置于毕业设计中） (4) 程序单 1 张（可置于毕业设计中） （ 5） 毕业论文 1 份 4主要参考文献： 1.切削用量简明实用手册 黄如林主编 化学工业出版 社 2.机械设计综合课程设计 王之标、王大康主编 机械工业出版社 3.机床制造工艺设计手册 王绍俊主编 机械工业出版社 4.金属切削机床 宋玉鸣主编 中国劳动社会保障出版社 5.机械制造工艺学课程设计指导赵家齐编 机械工业出版社 6.简明机械加工工艺手册徐圣群主编 上海科学技术出版社 7.机械加工工艺师手册杨叔子主编 机械工业出版社 8.机械设计基础课程设计指导书 陈立德主编 高等教育出版社 9. 黄成编著 具设计与加工 北京希望电子出版社 2009 G 文版数控加工 机械工业出版社 2009 G 文版标准教程 北京清华大学出版社 2009 文版从入门到精通 北京清华大学出版社 2009 文版实用教程 关振宇 刘源 主编 人民邮电出版社 用与实力教程 周玮 主编 人民邮电出版社 5本毕业设计课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2016 年 3 月 8 日 3 月 10 日 2016 年 3 月 11 日 3 月 13 日 2016 年 3 月 14 日 3 月 15 日 2016 年 3 月 16 日 4 月 20 日 2016 年 4 月 21 日 5 月 20 日 2016 年 5 月 21 日 6 月 1 日 学生毕业设计动员，指导教师确定，教师调研、资料 准备阶段 毕业设计题目确定阶段 查阅资料，确定设计方案（查阅可以实现功能的各种方法和 手段，比较后，说明你采用方案的优点。将这个过程写在论 文中。） 填写毕业设计书任务书、学生撰写论文阶段 毕业设计（论文）审阅阶段 论文答辩 专业教研室审查意见： 负责人： 年 月 日 领导小组意见： %90 49 = = 91 90 2000 00 8. 8. 35. 35. 35. 35. 8. 8. 35. 35. 35. 35. 8. 8. 35. 35. 35. 35. 1 摘 要 随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实只是数控技术的竞争。本次毕业课题设计通过对多孔型腔零件进行结构分析，合适的工艺规程可以加工出符合精度要求的合格零件。从结构上分析零件，制定加工所需的工艺规程，从毛坯的确定到设计工艺路线，根据所需选择适当的机床、刀具、切削要要素、相应的夹具、加工程序的编制和零件的检验。 关键词 : 结构分析；工艺规程，切削要素；程序的编制 2 目 录 摘 要 . 1 1 零件加工工艺分析 . 4 件图形分析 . 4 形分析 . 4 件材料分析 . 5 度分析 . 5 构工艺性分析 . 5 构分析 . 6 坯、余量的确定 . 6 2 加工方案的制定 . 7 工方案制定 . 7 . 7 . 8 基准的选择 . 8 基准的选择 . 9 3 确定装夹方案和 加工设备 . 11 . 11 定型号 . 13 备的介绍 . 13 4 刀具与切削液选择 . 14 具材料的选择 . 14 具类型的选择 . 15 具参数的选择 . 15 削液的选择 . 17 5 切 削参数的选择 . 18 P . 18 和进给速度 . 19 C . 20 转速 N . 21 6 数控加工工艺文件 . 22 艺过程卡 . 22 3 控加工工序卡 . 23 7程序编制 . 24 总 结 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 4 1 零件加工工艺分析 在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工 艺性分析和加工方案分析。 件图形分析 图 1形分析 （ 1） 分析零件图是否完整、正确，零件的视图是否正确、清楚，尺寸、公差、表面粗糙度及有关技术要求是否齐全、明确。从上图可以看出该零件图的尺寸符合了这一要求。 5 （ 2）分析零件的技术要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及热处理是否合理。过高的要求会增加加工难度，提高成本；过低的技术要求会影响工作性能，两者都是不允许的。上图的精度为 ，技术要求和尺寸精度都能满足加工 要求。 （ 3）该零件图上的尺寸标注既满足了设计要求，又便于加工，各图形几何要素间的相互关系（相切、相交、垂直和平行）比较明确，条件充分，并且采用了集中标注的方法，满足了设计基准、工艺基准与编程原点的统一。因此该图的尺寸标注符合了数控加工的特点。 件材料分析 在满足零件功能的前提下，零件材料应立足现实情况，应选用较好加工的材料，避免用贵重的紧缺的材料。同时，零件材料选用不当，也会增加工艺难度。按照这些要求确定零件应选用铝合金作为材料。 度分析 该零件最高精度等级为 轮廓四 周无尺寸精度要求。零件的凸台、圆弧型腔糙度为 它表面粗糙度均为 加工时由于装夹不当极容易生产震荡。如果定位不好可能会导致表面粗糙度，加工精度难以达到要求。 构工艺性分析 零件图的工艺分析，是指对所设计的零件在满足使用要求的前提下进行的制造的可行性和经济性分析。它包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性能分析等。 6 构分析 从图 2多孔型腔零件的加工轮廓主要由圆弧、直线和孔组成， 该零件的加工内容主要有平面、凸台、 孔等 。需要 合理的安排加工工序。 坯、余量的确定 毛坯的形状和尺寸越接近成品零件 ，材料消耗就越少，机械加工的劳动量就越少，因此会提高机械加工效率，降低成本，但毛坯的制造费用却提高了。因此确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得最佳效果，零件在进行数控铣削加工时，余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好，否则，如果毛坯不适合数控铣削，加工就很难进行下去。主要应从以下几个方面去考虑。 （ 1）稳定的加工余量 该图的毛坯采用 45 钢 ， 毛坯 外形尺寸为 15515525用铣床 直接加工至外形尺寸 15015020由于零件在装夹和加工过程中存在一定的变形，所以该零件在加工成型后可能会产生一定的误差。 7 2 加工方案的制定 工方案制定 制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，特殊情况特殊处理。根据零件图样，制定以下工艺方案： 工序 1：下料尺寸 155工序 2：铣零件六面，至尺寸 150面粗糙度 工序 3：对零件 30的孔钻 12的孔，方便铣刀铣孔不易损坏刀具。 工序 4：使用立铣刀铣削孔和凸台 工步 1：使用 12立铣刀铣削孔和凸台，留有精加工余量。 工步 2：使用 12立铣刀铣削孔和凸台加工至图纸尺寸要求。 工序 5：去毛刺 工序 6：检验 准的分类 基准分为设计基准和工艺基准两大类。 设计基准：是指设计工作图上所采用的基准。 工艺基准：是指加工过程中所采用的基准。又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。 （ 1）工序基准 :工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。 （ 2）定位基准：是指在加工中用作定位的基准。 （ 3）测量基准：是指测量时所采用 的基准。此外还有装配过程中 8 用于确定零、部件间相互位置的装配基准。要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。 位基准的选择 选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，又将定为基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。 在选择定位基准时，是从保证工件精度要求出发的，因此分析定位基准选择的顺序就应为从精基准到粗基准。 基准的选择 选择粗基准时 ，应保证加工面与不加工面之间的位置要求并合理分配各加工面的余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体可按下列原则选择： （ 1）非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 （ 2）加工余量最小原则。义余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面 有足够的加工余量。 （ 3）重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为 粗基准。 9 （ 4）不重复使用原则。 （ 5）便于装夹原则。做为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒 口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。 基准的选择 选择精基准时，应保证加工精度和装夹可靠、方便，可参照下列原则进行： （ 1）“基准重合”原则 加工零件时应直接选择加工表面的设计基准为定位基准，可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。 （ 2）“基准统一”原则 加工同一零件的多道工序时尽可能选择同一个定位基准，这样可以保证加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，也简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。例如，轴类零件加工采用采用两 端中心孔作统一定位基准加工各阶梯外圆表面，可保证各阶梯外圆表面的同轴度误差。 基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则，但实际生产中有时会遇到两者相互矛盾的情况。此时，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以避免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。 （ 3）“自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择 10 加工表面本身作为定位基准。 （ 4）“互为基准”原则 当个加工表面之间具有较高的位置精 度，或为是加工表面具有均匀的加工余量，则可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 （ 5）“便于装夹”原则 所选精基准应保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。同时定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。 综上所述：从零件图可以看出绝大多数的尺寸都实行对于底平面集中标注的方法，满足了设计基准、工艺基准与编程原点的统一，即基准统一。并且下表面作为精基准可以满足基准重合的原则。同时以下表面为基准便于一次装夹。所以在加工中，先将零件的上表面作为粗基准，铣出夹持面，再将夹持面 作为精基准进行加工。 11 3 确定装夹方案和 加工设备 在机床上加工零件时，为保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位；然后将其压紧夹牢，使其在加工中保持这一正确位置，即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。 夹具装夹 夹具是用一装夹工件（和引导刀具）的装置。用夹具装夹能使工件迅速获的正确位置，定位精度高而稳定。用精基准定位时，工件的定位精度一般可达 具装夹工件广泛用于成批大量生产。 夹具种类很多，广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺 过程中。它直接影响着工件加工的精度、劳动生率和产品的制造成本等。按专门化程度可分为以下几种： 专用夹具：该夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具，其 结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大批量生产。 组合夹具：组合夹具是机床夹具中一种标准化、系列化、通用化程度很高的新型工艺装备，它是由一套预先制造好的标准元件组合而成的，具有各种不同的形状、尺寸和规格，有较好的互换性、耐磨性和较高的精度，适用于产品经常变换的生产（如单件小批生产、新产品试制和临时突击性的生产任务）一般不受工件形状复杂程度 的限制，适用于外形尺寸在 20 600工件。 可调夹具：可调夹具包括通用夹具和组合夹具，见有通用和专用夹具的优点，其适用范围较宽，加工对象并不十分明确。 12 通用夹具：通用家具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具适应性强，可用于一定形状和尺寸范围内的各种工件，价格便宜。其缺点是夹具精度不高，生产率也比较低，较难装夹。一般实用于单件小批量生产中。 数控加工的特点对夹具提出几点要求： （ 1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合 夹具、可调试夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节约生产费用。 （ 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 （ 3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 （ 4）夹具上各零件应不防机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。 该零件不仅精度要求较高，可以看到轮廓的周边曲线圆弧和粗糙度值要求也较高，零件采用通用夹具中的平口虎钳装夹。平口虎钳如图 4 图 4 13 定型号 零件毛坯的外形尺寸为 155X、 Y、 轴转速范围在 240 4000 r/间，且属于单件生产，应采用平口虎钳装夹 。 因此我选择 备的介绍 数控立式加工中心 护等级 源电压为 3 380V 电源频率为 50统为 有较高可操作性，功能齐全和加工精度高的优点。其主要参数如表 3 表 3工作台面尺寸（长宽） 405 1307（ 主轴锥孔 /刀柄形式 24 工作台最大纵向行程 650配控制系统 作台最大横向行程 450刀时间（ s） 轴箱垂向行程 500轴转速范围 60 6000( r/工作台 （槽数 距） 560 速移动速度 10000（ mm/ 主电动机功率 进给速度 5 800（ mm/ 脉冲当量（ 冲） 作台最大承载 (700 机床外形尺寸 (长宽高 )(2540 2520 2710 机床重量 (4000 14 4 刀具与切削液选择 具材料的选择 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的优劣（如表7直接影响着生产效率、加工质量和生产成本。而刀具的切削性能，首先取决于切削部分的材料；其次是几何形状及刀具结构的选择和设计是否合理。 在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力，而且要承受切削变形和摩擦产生的高温。要保持刀具的切削能力，刀具应具备如下的切削性能： （ 1）高硬度和耐磨性 。刀具材料的硬度必须高与工件材料的硬度，常温下一般应在 上。一般来说，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。 （ 2）足够的强度和韧性。刀具切削部分要承受很大的切削力和冲击力因此刀具材料必须要有足够的强度和韧性。 （ 3）良好的耐热性和导热性。刀具材料的耐热性是指在高温下仍能保持其硬度和强度的性能，这是刀具材料必备的关键性能。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力越强。高温硬度是耐热性的重要指标，常用的耐热温度表示，如高速钢约为 600，硬质合金可达 800 1000。 （ 4）良好的工 艺性。为便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括热加工性能（热塑性、可焊性、淬透性）和机械加工性能。 表 4 15 刀具材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度随温度变化 高速钢 最低 最差 最低 最大 硬质合金 低 差 低 大 陶瓷刀片 中 中 中 中 金刚石 高 高 高 小 根据该表所显示的内容可以看出硬质合金钢刀具材料的切削速度和硬度都较低且耐磨性较差，而该零件的材料为铝合金，切削速度和硬度较低，该零件所选用的刀具应该为硬质合金钢。 具类型的选择 铣刀类型应与工件 表面形状和尺寸相适应。加工大平面应采用面铣刀；加工凸台、凹槽及平面轮廓常采用立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔，可选用镶硬质合金的玉米铣刀；加工曲面常采用球头铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成型表面多采用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀；加工变斜角零件的变斜角面应选用鼓形或锥形铣刀；加工各种直的或圆弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等应选用成型铣刀。 因此，在加工该零件时，选用立铣刀即可。 具参数的选择 （ 1）铣刀直径 D 的选择 一般情况下，为减少走到次数，提高铣削速度和铣削量，保证铣刀有足够的刚度以及 良好的散热条件，应尽量选择直径较大的铣刀。但选择铣刀直径往往受到零件材料、刚性、加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素的限制。当零件的内轮廓转接凹圆弧半径 R 较小时，铣刀直径 D 也随之较小， D=2R，另外铣刀的刚性以铣刀直径 D 与刃长 L 的 16 比值来表示，一般取 D/L （ 2）铣刀刃长的选择 为提高铣刀的刚性，对铣刀的刃长应保证在保证铣削过程不发生干涉的情况下，尽量可根据以下两种情况进行选择。 加工深槽或盲孔时： L=H+2 式中： H 为槽深尺寸（ 加工外表面或通孔、 通槽时： L=H+r+2 式中： （ 3）铣刀端刃圆角半径 r 的选择 铣刀端刃圆角半径 r 的大小一般应与零件图样要求一致。但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，也可以适当选得小些，有时甚至选为“清根”（ r 0 在编程时需要认真考虑粗加工以后留下多少余量，以保证精加工铣刀可以把图样要求的 要造成其根部缺损。 根据上述刀具选择原则和零件结构的实际情况相结合，而不同的加工内容需要不同的刀具，根据零件的实际情况选用以下刀具。 表 4工步号 刀具号 刀具名称 刀柄型号 刀具直径/度补偿 备注 1 刀 50 50 2 花钻 12 6 3 铣刀 12 8 17 削液的选择 切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可有效的减少摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产效率和加工质量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用，常用的有乳化液和切削油两种。 乳化液由水、油、乳化剂组成，低浓度的乳化 液主要起冷却作用，用于粗加工和磨削加工；高浓度的乳化液主要起润滑作用，用于精加工。 切削油的主要成分是矿物油，有时采用动植物油或复合油。它具有良好的润滑性能，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。一般用于低速精加工，如精车丝杠、螺纹及齿轮加工等。 需要注意的是，加工铸铁件一般不用切削液。这是因为铸铁件的崩碎切削冲入导轨会加大磨损，清理和维护也不方便。 采用硬质合金刀具加工可以不使用切削液，这是因为硬质合金耐热性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，则必须大量连续注射，以免硬质合金刀片因冷热不均产生裂纹。 为了降低刀具和工件的温度，不仅要减少切削热的产生，而且要改善散热条件使用切削液可以有效地降低温度还可以防止切削层金属的变形、减少切削与刀具前面的磨擦和工件与刀具的摩擦。根据零件材料和刀具材料分析，考虑成本问题，该加工适采用乳化液效果较好。 18 5 切削参数的选择 切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，包括切削速度、进给量和背吃刀量。其选择方法是：先选背吃刀量和侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。其选择原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，同时也应考虑经济性和加工成本；半精加 工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。同时还应考虑机床的性能，如机床刚性、主轴功率等。 吃刀量 吃刀量又叫切削深度，它主要根据加工余量和工艺系统的刚性决定，其基本原则是：在工艺系统刚性允许时，应首先选择一个可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，为了保证加工表面质量可留少量精加工余量，一般留 0.5 于质量要求较高的工件，可以减少加工余量以便最后进行精加工。 粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走到将剩下的余量切除；若余量过大 不能一次切除，也应按先多后少的不等余量加工法加工。第一刀的 尽可能大些，使刀口在里面切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。 精加工时， 根据粗加工留下的余量确定，采用逐渐降低背吃刀量的方法，逐步提高加工精度和表面质量。 一般精加工时，取 精加工时，取 19 在加工零件时分粗加工和精加工，在粗加工时留 精铣留 余量。 给量 确定 铣削加工的进给量 f(mm/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向 的相对位移量；进给速度是 vf(mm/位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量能，即切削刃上选定点相对工件的进给运动瞬时速度称为进给速度，其单位为 mm/ 数控机床切削用量中的重要参数。受机床刚度和进给系统的性能限制。 在轮廓加工中 ,在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性造成工艺系统的变形和在轮廓拐角处造成超程的现象。 进给量与进给速度的关系为： vf=n 为铣刀转速） 切削进给速度 铣刀的转速 n、铣刀齿数 Z 及每齿进给量 关系为： vF=据公式可以看出：每齿进 给量 选取主要取决于工件材料的力学性能、刀据材料、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度越高， 小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同内高速钢铣刀。工件表面粗糙度值越小， 越小。 没吃进给量的确定可参考表 8，工件刚性或刀具强度低时，应取较小值。 表 6工件材料 Fz/20 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 铁 削速度 削的切削速度 齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。但切削速度的高底主要取决于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素。 式中： T 耐用度 每齿 进给量 背吃刀量 Z 铣刀齿数 D 铣刀直径 式中： m、 由实验确定，也可参考有关切削用量手册选用。 铣削加工的切削速度 。 表 6工件材料 硬度（ 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 225 18 42 66 150 225 325 12 36 54 120 21 325 425 6 21 36 75 铸铁 190 21 36 66 150 190 260 9 18 45 90 260 320 10 21 30 铝 70120 150 200 350 500 铜 5356 100 150 300 400 定主轴转速 n 确定主轴转速时，主要根据工件材料、刀具材料、机床功率和加工性质（如粗、精加工）等条件确定其允许的切削速度。它是指切削是刀具切削刃上某点 相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，切削速度确定后，即可计算出主轴转速。 主轴根据允许的切削速度 Vc(m/择 N=1000 D 其中： m/刀具寿命来确定切削速度，常选为（ 100m/具体的切削三要素见附件中的工序卡。 22 6 数控加工工艺文件 艺过程卡 （工厂名） 综合工艺过程片卡 产品名称及型号 零 件 名 称 零 件 图 号 材 料 名 称 毛坯 种 类 型材 零件重量 毛重 牌 号 尺 寸 155重 性 能 每 料 件 数 工序号 工 序 内 容 加工车间 设备名称及编号 夹具 1 下料 毛坯 155 2 铣零件六面，至尺寸 150面粗糙度 金工 加工中心 机用平口虎钳 3 对零件 30的孔钻 12的孔，方便铣刀铣孔不易损坏刀具。 金工 加工中心 机用平口虎钳 4 使用立铣刀铣削孔和凸台 金工 加工中心 机用平口虎钳 5 去毛刺 钳工 6 检验 编制 抄写 校对 审核 批准 23 控加工 工序卡 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 2 用平口虎钳 加工中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 /轴转速/(r/进给速度(mm/背吃刀量 /注 1 铣零件六面，至尺寸150面粗糙度 50800 120 动 2 对零件 30的孔钻12的孔，方便铣刀铣孔不易损坏刀具。 12900 50 5 自动 3 使用 12立铣刀铣削孔和凸台，留有精加工余量。 122000 400 1 自动 4 使用 12立铣刀铣削孔和凸台加工至图纸尺寸要求。 122200 300 动 编制 抄写 校对 审核 批准 24 7 程序编制 在标准工具条中选择“开始”“加工”，系统将弹出“加工环境”对话框，在 置选择栏中选择“ 板，单击“初始化”按钮，系统将进入型腔铣加工环境。 （一）创建几何体 在操作导航器的几何视图中，设置加工坐标系、零件和毛坯，为创建操作做准备。 （ 1）设置 加工坐标系。 先将操作导航器转换到几何体视图。 在“操作导航器 选择“ 单击右键，在其快捷菜单中选择“编辑”命令。 在弹出对话框中的“机床坐标系”中的“指定 中，单击“自动判断” 图标，然后在图形区域选择毛坯的顶面，之后单击“确定”，系统将自动在毛坯的顶面中心位置创建加工坐标系，如图 7示。 图 7 25 （ 2）设置几何体 在“操作导航器 ，双击“ 标，将弹出“几何体” 对话框。 指定部件几 何体。在“几何体”对话框中，单击“指定部件”按钮，将弹出“部件几何体”对话框，在图形区域选择零件， 点击“确认”返回“几何体”对话框，如图 7示。 图 7何体 的设定 指定毛坯几何体，在“几何体”对话框中，单击“指定毛坯”图标按钮，将弹出“毛坯几何体”对话框，选择“包容块”，单击“确定”后，返回“几何体”对话框，如图 7示。 26 图 7何体 的设定 在“几何体”对话框中单击“确认”，结束几何体的设置操作。 （二）创建刀具 （ 1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入 “创建刀具”对话框。 （ 2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“ 型腔）”，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“立铣刀（ 图标，并输入刀具名称 后单击“应用”，进入“刀具参数”对话框，设置参数后单击“确定”，完成刀具的创建。 （三）创建操作 （ 1） 在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。 （ 2） 在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“ 型腔）”，然后在 “操作子类型”中，选择型腔铣模板图标 7 铣型腔。 （ 3） 在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具、几何体、方法、名称。 （ 4） 在“创建操作”对话框中单击“确定”，选择切削区域、设置切削层、进给率。 （ 5） 生成操作，如图 7示。 图 7（ 6） 加工仿真。例如，图 7 28 图 7（四）后处理 先在操作导航器中选中各铣削图标，然后在“加工操作”工具条中单击“后处理”按钮，在“后处理”对话框中，后处理选择“ 单位选择“公制 /部件” ，单击“确定”后，系统就会生成型腔铣操作的 工代码。例如， 图 7 图 7处理 详见附录 数控加工程序单 29 总 结 通过本次毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性。这次毕业设计并培养了我综合运用所学的理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化的吸收了所学的基本理论知识和基本操作技能。同时，还提高了我设计、计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，更培养了我勇于创新的精神及 严谨的学风和工作作风。 此次毕业设计为我以后走向工作岗位提高了重要的基础。从最初的选题，开题到计算、绘图 直到完成 零件的加工 。其间，查找资料， 反复修改图纸，每一个过程都 是对自己大学 三 年所学的一次大检阅 ，也是对自己能力的一次检验和充实。同时也使我对专业知识和专业基础有了进一步的巩固。 但是本次毕业设计也暴露出我的专业基础还有很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力等。不过我自信在以后的工作中能够克服这一缺陷并且能够做得更好。 30 致 谢 本次毕业设计的顺利完成，首先要感谢我的指导老师对我的精心指导 。从选题到零件图的设计及其零件的工艺分析到零件加工完成的全过程给予了我耐心的指导和无私的帮助。 他以他丰富的专业知识和科研经验，解决了我在毕业设计中遇到的各种问题，同时还要感谢我所有的任课老师和所有同学在这三年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我对专业知识的学习和掌握，让我掌握 了本项专业的要领。本次毕业论文使我在学习上和思想上都受益非浅，它大大的提高了我的动手能力，让我能更好的把三年的专业知识融会贯通，对以后的工作提供了很大的平台。 因为我缺少设计经验，在设计说明书中有漏洞也在所难免，敬请各位老师和同学批评指 正。以使我对自己的不足得到及时的发现并修改，也使我在今后的工作中避免再次出现。 31 参考文献 1.切削用量简明实用手册 黄如林主编 化学工业出版社 2.机械设计综合课程设计 王之标、王大康主编 机械工业出版社 3.机床制造工艺设计手册 王绍俊主编 机械工业出版社 4.金属切削机床 宋玉鸣主编 中国劳动社会保障出版社 5.机械制造工艺学课程设计指导赵家齐编 机械工业出版社 6.简明机械加工工艺手册徐圣群主编 上海科学技术出版社 7.机械加工工艺师手册杨叔子主编 机械工业出版社 8.机械设计基础课程设计指导书 陈立德主编 高等教育出版社 9. 黄成编著 具设计与加工 北京希望电子出版社 2009 G 文版数控加工 机械工业出版社 2009 G 文版标准教程 北京清华大学出版社 2009 文版从入门到精通 北京清华大学出版社 2009 文版实用教程 关振宇 刘源 主编 人民邮电出版社 周玮 主编 人民邮电出版社