復(fù)雜數(shù)控加工零件加工畢業(yè)設(shè)計

I 復(fù)雜數(shù)控加工零件加工 工藝和程序設(shè)計 摘要 本次設(shè)計是對一典型平板類零件進(jìn)行數(shù)控加工設(shè)計，側(cè)重于對零件的數(shù)控加工工藝分析和編程編寫，主要設(shè)計內(nèi)容有：完成該零件的工藝規(guī)程（包括工藝過程卡、工序卡和數(shù)控刀具卡）和主要工序的內(nèi)容設(shè)計， 以最優(yōu)的路線完成零件的加工，達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的需要。 用 G 代碼編制該零件的數(shù)控加工程序， 并 運(yùn)用CAD/CAM 相關(guān)軟件 繪制零件圖以及三維實(shí)體圖 ， 使人能一目了然的了解到零件的結(jié)構(gòu)特征。 學(xué)會使用圖表資料和手冊 ，將 與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱 、 出處 ， 能夠做到熟練應(yīng)用 。 關(guān)鍵詞： 工藝分析、數(shù) 控編程、 CAD/CAM II Abstract The design is a typical design of NC machining for flat parts, focusing on analysis and programming of NC machining process of parts prepared, main design elements: complete the part of the procedure specification (including process cards, processes card and CNC tools cards) and primary content design, optimal routes to complete parts of the processing, to actual production needs. Preparing NC machining of the parts with the g code programs, and draw the parts using CAD/CAM software, as well as three dimensional entity, so that people get a clear understanding of the structural features of the part. Learn how to use chart information, and manuals, and this name, source of information relevant to the designing, can do skilled application. Key words: analysis of techniques, NC programming, CAD/CAM III 目錄 摘要 . I Abstract . II 緒論 . 1 第 1 章 西門子 802D 數(shù)控系統(tǒng)簡介 . 2 1.1 SINUMERIK 802D. 2 1.1.1SINUMERIK 802D 介紹 . 2 1.2 G 代碼 . 2 1.3 M 代碼 . 3 第 2 章 零件圖紙的分析 . 4 2.1 零件圖分析 . 4 第 3 章 加工準(zhǔn)備與設(shè)計 . 6 3.1 機(jī) 床及毛坯材料的選擇 . 6 3.1.1 機(jī)床的選擇 . 6 3.1.2 毛坯的選擇 . 7 3.1.3 加工余量 . 8 3.2 夾具及刀具的選擇 . 8 3.2.1 夾具的選擇 . 8 3.2.2 刀具選擇 . 8 3.3 基準(zhǔn)的選擇 . 11 3.4 切削用量 . 12 3.4.1 吃刀量 . 12 3.4.2 進(jìn)給速度 . 12 3.4.3 切削速度 . 13 3.5 確定工藝路線 . 15 3.6 數(shù)控加工工序卡 . 17 第 4 章 編程設(shè)計 . 21 參考文獻(xiàn)： . 29 總結(jié) . 30 致謝 . 31 IV 附錄 . 32 1 緒論 隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用 。機(jī)械制 造業(yè)正在越來越多的采用數(shù)控技術(shù)改善其生產(chǎn)加工方式。 近幾年來，機(jī)械加工業(yè)大量采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工，普通機(jī)械逐漸被數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制、電機(jī)與拖動，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī)床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動化等特點(diǎn)決定了今后發(fā)展數(shù)控機(jī)床是我國機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是工廠自動化的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在各個機(jī)械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術(shù)裝備。 作為裝備制造業(yè)的母 機(jī)，數(shù)控機(jī)床將獲得高速發(fā)展。根據(jù)中國機(jī)床工具協(xié)會的調(diào)查，航天航空、國防軍工制造業(yè)需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機(jī)床；汽車、摩托車、家電制造業(yè)需求高效、高可靠性、高自動化的數(shù)控機(jī)床和成套柔性生產(chǎn)線；電站設(shè)備、造船、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備制造業(yè)； IT 業(yè)、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求納米級亞微米級加工數(shù)控機(jī)床；工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等傳統(tǒng)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，特別是民營企業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量數(shù)控機(jī)床進(jìn)行著裝備。 通過對數(shù)控技術(shù)的興起和對未來的推測來看，隨著數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用與現(xiàn)代化企業(yè)對零件加工精度的要求提高，社 會對其相應(yīng)技術(shù)人才的需求也越來越高。這就需要我們對數(shù)控機(jī)床有更深刻的認(rèn)識和了解。 本次課程的設(shè)計正是一次實(shí)踐，運(yùn)用學(xué)過的數(shù)控的基礎(chǔ)課程、技術(shù)課程和專業(yè)課程，對所學(xué)的知識進(jìn)行綜合整理與應(yīng)用。這是一次理論與實(shí)際結(jié)合的鍛煉過程。 2 第 1 章 西門子 802D 數(shù)控 系統(tǒng)簡介 1.1 SINUMERIK 802D 具有免維護(hù)性能的 SINUMERIK802D，其核心部件 - PCU （面板控制單元）將 CNC、 PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體?？煽啃愿?、易于安裝。 圖 1-1 操作面板和伺服放大器 1.1.1SINUMERIK 802D 介紹 SINUMERIK802D 可控制 4 個進(jìn)給軸和一個數(shù)字或模擬主軸。通過生產(chǎn) 現(xiàn)場總線 PROFIBUS 將 驅(qū)動器 、輸入輸出模塊連接起來。 模塊化的驅(qū)動裝置 SIMODRIVE611Ue 配套 1FK6 系列伺服電機(jī)，為機(jī)床提供了全數(shù)字化的動力。 通過視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動參數(shù)，并對驅(qū)動器的控制參數(shù)進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化。 SINUMERIK802D 集成了內(nèi)置 PLC 系統(tǒng)，對機(jī)床進(jìn)行邏輯控制。采用標(biāo)準(zhǔn)的 PLC的編程語言 Micro/WIN 進(jìn)行控制 邏輯設(shè)計 。并且隨機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的 PLC 子程序庫和實(shí)例程序，簡化了制造廠設(shè)計過程，縮短了設(shè)計周期。 1.2 G 代碼 表 1-1 常用 G 代碼 代碼 功能 格式 G00 快速定點(diǎn)位 G00 X-Y-Z F* G01 直線插補(bǔ) G01 X-Y-Z F* G02 順時針方向圓弧插補(bǔ) G02 X-Y-Z CR=* F* G03 逆時針方向圓弧插補(bǔ) G03 X-Y-Z CR=* F* G17 X-Y 平面選擇 G18 X-Z 平面選擇 3 1.3 M 代碼 表 1-2 常用 M 指令 M0 暫停 M1 有條件停止 M2 程序結(jié)束 M3 主 軸正轉(zhuǎn) M4 主軸反轉(zhuǎn) M5 主軸停止 M6 換刀 M8 冷卻液開 M9 冷卻液關(guān) M17 子程序結(jié)束 M19 主軸定位 M25 托盤 上升 M30 程序結(jié)束 ，返回程序開始 G19 Y-Z 平面選擇 G40 刀具補(bǔ)償取消 G41 刀具左補(bǔ)償 G41 X-Y G42 刀具右補(bǔ)償 G42 X-Y G90 絕對坐標(biāo)偏差 G91 相對坐標(biāo)偏差 G94 主軸每分鐘進(jìn)給 G95 主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給 4 第 2 章 零件圖紙的分析 2.1 零件圖分析 所要加 工的零件的零件圖、三維造型圖所示如下： 2.1 零件圖 5 2.2 三維造型圖 （ 1） 該零件 毛坯 尺寸為 200mm150mm37mm， 且除上表面外其他表面均已加工。 （ 2）在零件上有多個加工特征，包括四個通孔、鍵槽、型腔、圓弧、曲面凸臺，尺寸標(biāo)注完整。主要加工項目有 ： 上平面、對稱腔槽 （ 槽寬 500.02mm、槽深 10mm） 、 2 12（ ES=+0.018 EI=0）的 孔、 24 (ES=+0.021 EI=0) 的 孔、 40 (ES=+0.025mm EI=0) 的 孔、 R10 和 R20 的圓弧倒角、 R20、 R40 和 R100 的圓弧曲面以及外輪廓的尺寸 。 （ 3）該零件表面粗糙度內(nèi)輪廓及通孔 Ra1.6um 和其余 Ra3.2um，參數(shù)合理便于加工。 （ 4）零件材料為 45 鋼，切削加工性能較好，無熱處理和硬度要求。 該復(fù)雜零件技術(shù)要求有： a. 未注公差 0.1mm； b. .圓弧曲面誤差不大于 0.05mm； c. 去除毛刺。 6 第 3 章 加工準(zhǔn)備與設(shè)計 在對零件進(jìn)行加工前要 對零件進(jìn)行許多分析，如機(jī)床選擇、毛坯選擇及加工余量的確定、刀具選擇、裝夾方式、基準(zhǔn)選擇（確定坐標(biāo)零點(diǎn)）等。 3.1 機(jī)床及毛坯材料的選擇 3.1.1 機(jī)床的選擇 機(jī)床的選擇首先要考慮其能否滿足零件加工的外形尺寸和質(zhì)量要求，其次考慮機(jī)床的精度是否能滿足加工的設(shè)計要求，凸臺的最大圓弧半徑及零件的尺寸應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)允許范圍內(nèi)，最后從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，要在滿足加工要求的前提下，盡可能的提高效率?？紤]以上幾點(diǎn)，普通機(jī)床無法滿足該零件的加工， 可選擇兩軸半以上的數(shù)控銑床。結(jié)合我們學(xué)校車間的實(shí)際情況，本零件選用漢川機(jī)床廠XH714G 用 SIEMENS 802D 系統(tǒng)。 該系列立式加工中心機(jī)床，是集機(jī)、電、液等先進(jìn)技術(shù)于一體的小型立式加工機(jī)床，具有合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可靠的精度穩(wěn)定性及保持性。主要用于中小型零件、模具等多品種加工，工件一次裝夾后，可自動高效、高精度的連續(xù)完成銑、鉆、鏜、鉸等工序。廣泛適用于模具、機(jī)車、造船、機(jī)電、機(jī)床 、 印刷、輕紡等制造行業(yè) 。 該銑床的功能參數(shù)如表 3-1 下。 表 3-1 XH714G 型數(shù)控銑床基本參數(shù) 機(jī)床重 4400Kg 最大載重 600kg 工作臺 900mm 長 400mm 寬 坐標(biāo)范圍 X630mm Y400mm Z500mm 軸承錐孔 NO.40(7:24) 最大鉆孔直徑 22 最大鏜孔直徑 100 主軸最高轉(zhuǎn)速 8000rmin 主軸功率 7.5/11kw X、 Y、 Z 向切削進(jìn)給速度 0-10000 mmmin 快速進(jìn)給速度 X24 mmin Y24 mmin Z20 mmin 工作電源 380V 7 圖 3-1 立式加工中心 XH714G 3.1.2 毛坯的選擇 毛坯是根據(jù)零件所要求的形狀、工藝尺寸等制成的機(jī)械加工對象。它是制定加工工藝規(guī)程的基礎(chǔ)。毛坯的不同種類及制造方法對零件工藝過程影響很大，零件工藝過程中的工序數(shù)量、材料消耗、機(jī)械加工勞動量等在很大程度上取決于所選的毛坯，故正確選擇毛坯具有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。 1.毛坯的選擇的原則： 1)經(jīng)濟(jì)合理性原則 4)資源最佳利益原則 2)環(huán)境保護(hù)原則 5)能量消耗最小原則 3)安全宜人原則 6)功能適應(yīng)性原則 2.毛坯的種類 1）鑄件 適用于做形狀復(fù)雜的零件毛坯 2）鍛件 適用于要求強(qiáng)度較高、形狀比較簡單的零件 3）型材 熱軋型材的尺寸較大、精度低，多用于一般零件毛坯 4）焊接類 對于大件來說，焊接件簡單方面，特別是單件小批生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期 5)冷沖壓件 適用于形狀復(fù)雜的板料零件 毛坯應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況設(shè)置，平板類零件對材料的要求不高，根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理性原則和功能適應(yīng)性原則以及資源最佳利用原則選擇 45 鋼。 45 鋼屬于中碳鋼，這類鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，即既具有較高的強(qiáng)度、硬度，又具有較 好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)用最廣泛的一類，且相對于其他同類達(dá)到要求的材料價格較便宜，能量消耗較小，它也是工廠中常用的一種加工材料。毛坯屬于型材 ,零件的加工要求尺寸 為 200mm150mm35mm，毛坯的尺寸為 200mm150mm37mm，且除上表面外其他表面均已加工。 8 3.1.3 加工余量 加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅增加機(jī)械加工勞動量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加成本。但若加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品 。因此，必須合理地確定加工余量。其確定的方法有 ：經(jīng)驗(yàn)估算法、查表修正法、分析計算法。首先 根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。 要準(zhǔn)確余量則需要 根據(jù)有關(guān)手冊，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修正。 在看到這個零件時 ,根據(jù)實(shí)訓(xùn)時的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。該零件的加工余量如下：粗加工時 0.5mm ，半精加工內(nèi)輪廓單邊留 0.3mm 余量，半精加工外輪廓單邊留 0.3mm余量。 3.2 夾具及刀具的選擇 3.2.1 夾具的選擇 機(jī)床夾具的種類很多，按使用的機(jī)床類型分為車床夾具、銑床夾具、鉆 床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具等。而按專門化程度劃分來說，該零件使用的是立式數(shù)控銑床。零件又屬于平板類零件，應(yīng)使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。根據(jù)我們學(xué)校車間的實(shí)際設(shè)備的使用情況我們選用機(jī)用平口虎鉗。 3.2.2 刀具選擇 1. 刀具應(yīng)具備的性能 在金屬加工中根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)選擇合適的刀具，能夠充分發(fā)揮機(jī)床的性能，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。將單價、效率、壽命及縮短的輔助時間等因素綜合起來看，選擇正確的刀具將會事半功倍，在加工中刀具應(yīng)具備以下性能： 1) 高的硬度和耐磨性：硬度是刀具應(yīng)具備的基本特性。刀具要從工具上切下切屑，其硬度必須比工件材料的硬度大。切削金屬所用刀具的切削刃硬度一般都在 60HRC 以上。耐磨性是材料抵抗磨損的能力。一般來說，刀具材料的硬度越高，其耐磨性就越好。 2) 足夠的強(qiáng)度和韌性： 要使刀具在承受很大壓力，以及在切削過程中經(jīng)常出現(xiàn)的沖擊和振動條件下工作，而不產(chǎn)生崩刃和折斷，刀具材料就必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性。 3) 高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）：耐熱性是衡量刀具材料切削性能的主要標(biāo)志。刀具材料還應(yīng)該具有抗氧化的能力以及良好的抗粘結(jié)合和抗擴(kuò)散 的能力，即刀具材料用具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。 4) 良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能：刀具在斷續(xù)切削或使用切削液時， 9 常常受到很大的熱沖擊因而刀具內(nèi)會產(chǎn)生裂紋而導(dǎo)致斷裂刀具材料導(dǎo)熱性能越好，切削熱越容易從切削區(qū)散開，有利于降低切削溫度。耐熱沖擊性能好的刀具材料，切削加工時可以使用切削液。 5) 良好的工藝性能：為了便于刀具的制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如鍛造性能、熱處理性能、高溫塑性變形性能、磨削加工性能等。 6) 經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性是刀具材料的重要指標(biāo)之一，優(yōu)質(zhì)刀具材料雖然單件刀具成本很高，但因其使用壽命 長，分?jǐn)偟矫總€零件成本則不一定高。因此在選用刀具材料時要綜合考慮。 2. 常用刀具材料 1） 高速鋼 具有較高的強(qiáng)度和韌性，并且具有一定硬度和耐磨性。在 600仍能保持較高的硬度，較之其他工具鋼耐高，但壓延性較差，熱加工困難，耐熱沖擊性較弱。磨性好且比硬質(zhì)合金韌性 2） 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金材料中含有大量金屬碳化物，這些碳化物熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定好、熱穩(wěn)定性好。因此，硬質(zhì)合金材料的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，能在 8001000保持較好的加工性能。切削性能比高速鋼高得多，刀具耐用度可提高幾倍到幾十倍，在耐用度相 同時，切削速度可提高 410 倍。 3） 陶瓷 有很高的耐熱性與耐磨性，常溫硬度達(dá) 9195HRC， 1200高溫下硬度為 80HRC 而且高溫下抗彎強(qiáng)度、韌性降低極少。有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，陶瓷與金屬親和力小，高溫抗氧化性好，在耐熱合金等難加工材料的加工中廣泛的應(yīng)用。 4）立方氮化硼 熱壓成形后的氮化硼 BN 制品易于進(jìn)行機(jī)械加工，且加工精度可高達(dá) 0.01mm 可制成形狀復(fù)雜而精度要求較高的零件。其使用壽命、加工精度、抗裂紋能力、抗磨損能力都要優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀具。 5） 聚晶金剛石 適用于高效地加工有色 金屬和非金屬材料，能得到高精度、高光亮的加工表面，使其在高精加工領(lǐng)域中得到了普及。 上述五大類刀具材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，遞次降低到高速鋼。材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。在數(shù)控機(jī)床中，采用最廣泛的是硬質(zhì)合金類。因?yàn)檫@類材料目前從經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、多樣性、工藝性等各方面，綜合效果都優(yōu)于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石。 與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高，不僅要求精度高、剛度高、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 3.刀具 分類 1)刀具按工件加工表面的形式可分為五類 a.加工各種外表面的刀具 ，包括 車刀 、 刨刀 、 銑刀 、外表面 拉刀 和 銼刀 等； b.孔加工刀具 ，包括 鉆頭 、 擴(kuò)孔鉆 、 鏜刀 、 鉸刀 和內(nèi)表面 拉刀 等； c.螺紋加工刀具 ，包括 絲錐 、 板牙 、自動開合螺紋切頭、 螺紋車刀 和螺紋銑刀等； 10 d.齒輪加工刀具 ，包括 滾刀 、 插齒刀 、 剃齒刀 、 錐齒輪 和拉刀等； f.切斷刀具 ，包括鑲齒圓 鋸片 、 帶鋸 、弓鋸、切斷車刀和 鋸片銑刀 等等。 此外，還有組合刀具。 2)按 切削運(yùn)動 方式和相應(yīng)的刀刃形狀，刀具又可分為三類： a.通用刀具 ，如 車刀 、 刨刀 、 銑刀 (不包括成形的車刀、成形刨刀和成形銑刀 )、 鏜刀 、 鉆頭 、 擴(kuò)孔鉆 、 鉸刀 和 鋸 等； b.成形刀具 ，這類刀具的刀刃具有與被加工工件斷面相同或接近相同的形狀，如 成形車刀 、成形刨刀、成形銑刀、 拉刀 、 圓錐鉸刀 和各種螺紋加工刀具等； c.特殊刀具， 加工一些特殊工件，如：齒輪，花鍵等用的刀具。如、插齒刀 、 剃齒刀 、錐齒輪 刨刀 和錐 齒輪銑刀 盤等。 標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位面銑刀的直徑為 16-630 mm。粗銑時，銑刀直徑要小些，因?yàn)榇帚娗邢髁Υ?，選小直徑銑刀可減小切削扭距。精銑時，銑刀直徑要選大些，盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀痕跡。 由于數(shù)控機(jī)床要求銑刀能快速自動裝卸，而立銑刀刀柄部結(jié)構(gòu)有很大不同。一般由專業(yè)廠家按照一定的規(guī)范制造成統(tǒng)一形式、尺寸的刀柄。直徑大于 40160mm 立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。立銑刀的有關(guān)尺寸參數(shù)，推薦用下述經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。?刀具半徑 R 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑， R 一般取 R=(0.80.9)R。 零件的加工高度 H(1/41/6)R，以保證刀具有足夠的剛度。 對于深槽，選取 l=H+(510)mm(l 為刀具切削 部分長度 )。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平板零件周邊及輪廓的加工，常采用立銑刀，因此在銑削外輪廓的時候選用 16mm 的高速鋼立銑刀。 銑削平面時應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀，且要注重切削效率，故面銑的時候選用 80mm 的面銑刀。將刀具參數(shù)編入卡片： 表 3-2 數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn) 品名稱和代號 復(fù)雜零件的加工 零件 名稱 平面零件加工 零件 圖號 A4 序號 刀具號 刀具 加工表面 備注 規(guī)格名稱 數(shù)量 1 T01 80mm 面銑刀 1 銑平面 2 T02 16mm 高速鋼立銑刀 1 粗加工外輪廓 3 T03 25mm 高速鋼立銑刀 1 粗加工 50mm 的凹槽 4 T04 8mm 鍵槽銑刀 1 粗加工兩圓弧凹槽 5 T05 11.8mm 直柄麻花鉆 1 鉆孔 6 T06 8mm 立銑刀 1 精加工兩圓弧凹槽 7 T07 12mm 立銑刀 1 精加工 外輪廓側(cè)面、凹槽側(cè)面、圓柱形 11 8 T08 3mm 中心鉆 1 鉆孔 9 T09 12mm 鉸刀 1 邊上兩孔鉸孔加工 10 T10 40mm 精鏜刀 1 精鏜 40mm 孔 11 T11 24mm 精鏜刀 1 精鏜 24mm 孔 編制 夏培元 審核 批準(zhǔn) 2012/11/09 共 1頁 第 1 頁 3.3 基準(zhǔn)的選擇 （ 1） 基準(zhǔn)重合原則 以設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合誤差，調(diào)整法加工零件時，如果基準(zhǔn)不重合將出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合誤差。所謂調(diào)整法，是在預(yù)先調(diào)整好刀具與機(jī)床的相對位置，并在一批零件 的加工過程中保持這種相對位置的加工方法。與之相對應(yīng)的是試切法加工，即試切一測量一調(diào)整一再試切，循環(huán)反復(fù)直到零件達(dá)到尺寸要求為止。試切法適用于單件小批生產(chǎn)下的逐個零件加工。 （ 2） 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來加工工件上的各個加工表面。以避免基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換帶來的誤差，利于保證各表面的位置精度 ,簡化工藝規(guī)程 ,夾具設(shè)計和制造縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。典型的基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是軸類零件、盤類零件和箱體類零件。軸的精基準(zhǔn)為軸兩端的中心孔，齒輪是典型的盤類零件，常以中心孔及 個端面為精加工基準(zhǔn)，而箱體類常以一個平面及平面上的兩個定 位用工藝孔為精基準(zhǔn)。 （ 3） 自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)某些精加工表面要求加工余量小而均勻時，可選擇該加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，以搞高加工面本身的精度和表面質(zhì)量。 （ 4） 互為基準(zhǔn)原則 能夠提高重要表面間的相互位置精度，或使加工余量小而均勻。 （ 5） 裝夾方便原則 所選定位基準(zhǔn)應(yīng)能使工件定位穩(wěn)定，夾緊可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。 以上每項原則只能說明一個方面的問題，理想的情況是使基準(zhǔn)既 “ 重合 ” 又“ 統(tǒng)一 ” ，同時又能使定位穩(wěn)定、可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。但實(shí)際運(yùn)用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行綜 合分析，抓住主要矛盾，進(jìn)行合理選擇。 還應(yīng)該指出，工件上的定位精基準(zhǔn)，一般應(yīng)是工件上具有較高精度要求的重要工作表面，但有時為了使基準(zhǔn)統(tǒng)一或定位可靠，操作方便，人為地制造一種基準(zhǔn)面，這些表面在零件的工件中并不起作用，僅僅在加工中起定位作用，如頂尖孔、工藝搭子等。這類基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。 由于該零件為平板類零件，為方便裝夾，提高加工質(zhì)量，該零件設(shè)計基準(zhǔn)在毛坯料的上表面。結(jié)合 上述 原則 ，將工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)定在毛坯上表面，對角線交點(diǎn)位置。為使數(shù)控編程方便，將圖紙轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)。 12 3.4 切削用量 在一定切削條件下，合 理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的主要手段。 數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度 Vc、進(jìn)給速度 fv 、背吃刀量 pa 和側(cè)吃刀量 ca 。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度，先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定切削速度。 3.4.1 吃刀量 如圖 3-2 所示，背吃刀量pa為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為mm，端 銑時pa為切削層深度，圓周銑削時pa為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量ca為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 mm，端銑時ca為被加工表面寬度，圓周銑削時ca為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對表面質(zhì)量要求決定。 （ 1）工 件表面粗糙度要求為 Ra3.2 12.5m，分粗銑和 半精銑兩步銑削加工，粗銑后留半精銑余量 0.5 1.0mm。 圖 3-2 銑刀銑削用量 （ 2）工件表面粗糙度要求為 Ra0.8 3.2m，可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削加工。半精銑時端銑背吃刀量或圓周銑削側(cè)吃刀量取 1.5 2mm，精銑時圓周銑側(cè)吃刀量取 0.3 0.5mm，端銑背吃刀量取 0.5 1mm。 該工 件的表面粗糙度為 Ra3.2，孔及型腔粗糙度為 Ra1.6，其余為 Ra3.2。應(yīng)采用半精銑、精銑， 半精銑吃刀量 2mm，精銑吃刀量 1mm。 3.4.2 進(jìn)給速度 進(jìn)給速度指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位為 mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) Z 及每齒進(jìn)給量 zf (單位為 mm/z)有關(guān)。 13 進(jìn)給速度的計算公式： fv = zf Z n （ 3-1） 式中 : 每齒進(jìn)給量 zf 的選用主要取決于工件材料和刀具材料的機(jī)械性能、工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件剛性差或刀具強(qiáng)度低， zf 值取小值 ,每齒進(jìn)給量的選用參考表見表 3-2。 表 3-2 銑刀每齒進(jìn)給量 zf 參考表 工件 材料 每 齒 進(jìn) 給 量 zf (mm/z) 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 0.10 0.15 0.10 0.25 0.02 0.05 0.10 0.15 鑄鐵 0.12 0.20 0.15 0.30 3.4.3 切削速度 銑削的切削速度與刀具耐用度 T、每齒進(jìn)給量 zf 、背吃刀量 pa 、側(cè)吃刀量 ea以及銑刀齒數(shù) Z 成反比，與銑刀直徑 d 成正比。其原因是 zf 、 pa 、 ea 、 Z 增大時，使同時工作齒數(shù)增多，刀刃負(fù)荷和切削熱增加，加快刀具磨損，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表 3-3 列出了銑削切削速度 cV 的參考值。 表 3-3 銑削時的切削速度參考表 工件材料 硬度（ HBS） 切削速度 Vc (m/min) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金刀具 鋼 225 18 42 66 150 225 325 12 36 54 120 鑄鐵 325 425 6 21 36 75 =R2 GOTOB MARK1 N16 G17 G0 Z10； N17 RET； 29 參考文獻(xiàn)： 1 汪紅 李榮兵 . 數(shù)控銑床加工教程 . 北京 ： 化學(xué)工業(yè)出版社 ， 2009.1 2 陸英，陳小龍主編 .機(jī)械制圖 .M北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2009 3 王 甫茂 . 機(jī)械制造基礎(chǔ) . 上海 ： 上海交通大學(xué) 出版社， 2005. 4 呂思科 . 機(jī)械制圖 . 北京： 北京理工大學(xué) 出版社， 2007.7 5 艾興 . 切削用量簡明手冊 . 北京： 機(jī)械 工業(yè)出版社， 2007.9 6 章富安 . 對我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的思考 .中國機(jī)械工程 ， 1999 7 顧京 . 數(shù)控加工編程與操作 .北京：高等教育出版社， 2003.9 8 張德紅 . 數(shù)控銑削加工技術(shù) .宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 2009 9 孟少農(nóng) . 機(jī)械加工工藝手冊 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1991 10鄧建新，趙軍主編 .數(shù)控刀具材料選用手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 11徐宏海，謝富春主編 . 數(shù)控銑床 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003 12 趙剛主編 . 數(shù)控銑削編程與加工 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2007 13 孫學(xué)強(qiáng) . 機(jī)械制造基礎(chǔ) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008.2 30 總結(jié) 2012 年 10 月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計論文工作，時至今日。論文基本完成。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對思路的逐漸的清晰， 整個寫作過程難以用語言來表達(dá)。經(jīng)過一個多月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計終于落下帷幕了?；叵脒@段日子，感慨萬分，在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我擁有了無數(shù)的回憶和收獲。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，認(rèn)識了將來數(shù)控銑床的發(fā)展方向，是自己在專業(yè)知識方面動手能力有了質(zhì)的飛躍。 我從零件的圖紙開始分析零件的形狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)其工藝要求編制加工工藝，選擇設(shè)備刀具、裝夾、編程、到三維建模。這所有的問題都一步步解決，最終寫成了這篇論文。這對于我的理 論和實(shí)踐知識的一個良好的結(jié)合和過度起到了重要作用。也使我對零件加工的整體過程有了一個高度的把握，對我以后參加工作有了一個很好的開端。 通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識太理論化了，面對單獨(dú)的課題是感覺茫然的。自己要學(xué)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，有點(diǎn)眼高手低。通過這次設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。 最后，在此感謝我們的指導(dǎo)老師徐老師對我的悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我的幫助，在設(shè)計方面，我通過查閱大量的有關(guān)資料。與同 學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計做的也不是太好，但在設(shè)計過程中所學(xué)的東西是在這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。 31 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計的完成，首先要感謝我的指導(dǎo)教師徐昆鵬老師，在畢業(yè)設(shè)計零件仿真加工及其說明書編制過程中，給予了精心的指導(dǎo)，并講解了各項專業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專業(yè)意見，是他讓我學(xué)到了很多知識才使我的畢業(yè)設(shè)計能夠按期完成。其次感謝學(xué)校給予的支持和幫助，感謝同學(xué)們的無私幫助。同時要感謝 在百忙之中來參加我畢業(yè)答辯的評審老師們。 在做畢業(yè)設(shè)計的時候，有很多不懂的，或者說不精通的把，沒辦法，只能去圖書館一些一些的自己找相關(guān)書籍，把一些理論上的東西有重新復(fù)習(xí)了邊，從而讓自己做畢業(yè)設(shè)計的時候有思路，雖然到最后自己的畢業(yè)設(shè)計不是很好，但是我花了時間、精力去完成這篇論文。 在此，在此由衷的感謝我的輔導(dǎo)老師徐昆鵬對我的幫助和輔導(dǎo)，謝謝你不耐其煩的幫我講解了一些東西，謝謝！ 32 附錄 自動程序 N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N104 T1 M6 N106 G0 G90 G54 X-188. Y74.998 A0. S450 M3 N108 G43 H1 Z150. N110 G1 Z20. F0. N112 X148. F300. N114 G2 Y24.999 R24.999 N116 G1 X-148. N118 G3 Y-24.999 R24.999 N120 G1 X148. N122 G2 Y-74.998 R25. N124 G1 X-188. N126 G0 Z150. N128 M5 N130 G91 G28 Z0. N132 G28 X0. Y0. A0. N134 M01 N136 T2 M6 N138 G0 G90 G54 X-114.087 Y-8.677 A0. S500 M3 N140 G43 H2 Z150. N142 Z23. N144 G1 Z11. F0. N146 X-104.089 Y-8.878 F120. N148 G3 X-93.891 Y.92 R10. N150 G2 X-87.752 Y22.948 R45.9 N152 G1 X-68.701 Y55.949 N154 G2 X-53.454 Y67.884 R25.9 N156 X71.539 Y64.452 R205.9 N158 X87.685 Y32.16 R25.9 N160 G3 X88.639 Y21.337 R14.1 N162 G2 X87.752 Y-22.948 R45.9 N164 G1 X68.701 Y-55.949 N166 G2 X39.149 Y-67.902 R25.9 N168 G3 X-57.257 Y-65.255 R194.1 N170 G2 X-87.685 Y-32.16 R25.9 N172 G3 X-88.639 Y-21.337 R14.1 N174 G2 X-93.891 Y.92 R45.9 N176 G3 X-103.688 Y11.118 R10. N178 G1 X-113.686 Y11.319 N180 X-113.587 Y-8.687 N182 X-103.589 Y-8.888 N184 G3 X-93.391 Y.91 R10. N186 G2 X-87.319 Y22.698 R45.4 N188 G1 X-68.268 Y55.699 N190 G2 X-53.315 Y67.403 R25.4 N192 X71.374 Y63.98 R205.4 N194 X87.208 Y32.311 R25.4 N196 G3 X88.197 Y21.104 R14.6 N198 G2 X87.319 Y-22.698 R45.4 N200 G1 X68.268 Y-55.699 N202 G2 X39.287 Y-67.421 R25.4 N204 G3 X-57.367 Y-64.768 R194.6 N206 G2 X-87.208 Y-32.311 R25.4 N208 G3 X-88.197 Y-21.104 R14.6 N210 G2 X-93.391 Y.91 R45.4 N212 G3 X-103.188 Y11.108 R10. N214 G1 X-113.186 Y11.309 N216 X-114.087 Y-8.677 N218 Z10. F0. N220 X-104.089 Y-8.878 F120. N222 G3 X-93.891 Y.92 R10. N224 G2 X-87.752 Y22.948 R45.9 N226 G1 X-68.701 Y55.949 N228 G2 X-53.454 Y67.884 R25.9 N230 X71.539 Y64.452 R205.9 N232 X87.685 Y32.16 R25.9 N234 G3 X88.639 Y21.337 R14.1 N236 G2 X87.752 Y-22.948 R45.9 N238 G1 X68.701 Y-55.949 N240 G2 X39.149 Y-67.902 R25.9 N242 G3 X-57.257 Y-65.255 R194.1 N244 G2 X-87.685 Y-32.16 R25.9 N246 G3 X-88.639 Y-21.337 R14.1 N248 G2 X-93.891 Y.92 R45.9 N250 G3 X-103.688 Y11.118 R10. N252 G1 X-113.686 Y11.319 N254 X-113.587 Y-8.687 33 N256 X-103.589 Y-8.888 N258 G3 X-93.391 Y.91 R10. N260 G2 X-87.319 Y22.698 R45.4 N262 G1 X-68.268 Y55.699 N264 G2 X-53.315 Y67.403 R25.4 N266 X71.374 Y63.98 R205.4 N268 X87.208 Y32.311 R25.4 N270 G3 X88.197 Y21.104 R14.6 N272 G2 X87.319 Y-22.698 R45.4 N274 G1 X68.268 Y-55.699 N276 G2 X39.287 Y-67.421 R25.4 N278 G3 X-57.367 Y-64.768 R194.6 N280 G2 X-87.208 Y-32.311 R25.4 N282 G3 X-88.197 Y-21.104 R14.6 N284 G2 X-93.391 Y.91 R45.4 N286 G3 X-103.188 Y11.108 R10. N288 G1 X-113.186 Y11.309 N290 G0 Z150. N292 M5 N294 G91 G28 Z0. N296 G28 X0. Y0. A0. N298 M01 N300 T3 M6 N302 G0 G90 G54 X-91.044 Y-66.5 A0. S500 M3 N304 G43 H3 Z150. N306 Z5. N308 G1 Z0. F0. N310 X-99.5 Y-74.5 F120. 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S800 M3 N592 G43 H8 Z150. N594 G98 G81 Z-17. R25. F100. N596 X88.5 Y62. N598 G80 35 N600 M5 N602 G91 G28 Z0. N604 G28 X0. Y0. A0. N606 M01 N608 T9 M6 N610 G0 G90 G54 X0. Y-25. A0. S1400 M3 N612 G43 H9 Z150. N614 G98 G81 Z-17. R25. F65. N616 G80 N618 M5 N620 G91 G28 Z0. N622 G28 X0. Y0. A0. N624 M01 N626 T10 M6 N628 G0 G90 G54 X0. Y30. A0. S1000 M3 N630 G43 H10 Z150. N632 G98 G81 Z-17. R25. F40. N634 G80 N636 M5 N638 G91 G28 Z0. N640 G28 X0. Y0. A0. N642 M01 N644 T11 M6 N646 G0 G90 G54 X93.548 Y-76.642 A0. S0 M5 N648 G43 H11 Z42.991 N650 Z22.991 N652 G1 Z12.991 F0. 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