工藝夾具畢業(yè)設(shè)計(jì)54鋁合金儀表上蓋與底座零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及切削條件的探索—底座設(shè)計(jì)與加工

1 設(shè)計(jì)論文 課題名稱 鋁合金儀表上蓋與底座零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 及切削條件的探索 底座設(shè)計(jì)與加工 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用 2 目 錄 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 2. 產(chǎn)品圖及設(shè)計(jì)任務(wù)分析 2 2.1產(chǎn)品圖 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 3. 儀表底座零件 3D 模型的構(gòu)建 3.1 3D 模型構(gòu)建的思路 3.2 3D 模型構(gòu)建的過程 3.3 底座的 3D 模型圖 4. 儀表底座零件的刀路設(shè)計(jì) 4.1 底座的加工工藝分析 4.2 底座的 刀路設(shè)計(jì) 4.3 底座的數(shù)控加工工藝卡片 5. 底座零件加工的 NC程序（部分） 6. 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 3 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 姓名： . 一、設(shè)計(jì)題目： 鋁合金儀表上蓋與底座零件的數(shù)控加工工藝及切削條件的探索 二、主要內(nèi)容： 1、 編制生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)的鋁合金儀表上蓋與底座零件的數(shù)控加工工藝。 （ 1） 熟悉零件圖紙，分析其加工工藝性。 （ 2） 擬定合理的加工工藝，分析 其裝夾定位要求。 （ 3） 選擇各工序所用的設(shè)備、刀具、量具以及有關(guān)輔助工具。 （ 4） 編制數(shù)控加工工藝文件（加工工藝卡和刀具配置卡、檢驗(yàn)卡）。 2、 利用自動(dòng)編程軟件編制鋁合金儀表上蓋與底座零件的數(shù)控加工程序。 （ 1） 繪制其 CAD 圖形，構(gòu)建 3D 模型。 （ 2） 正確選擇加工方式進(jìn)行刀路設(shè)計(jì)，合理的選用加工工藝參數(shù)。 （ 3） 利用仿真軟件驗(yàn)證刀路，對不合理的刀路進(jìn)行改進(jìn)。 3、 試切削加工鋁合金儀表上蓋與底座零件，對切削參數(shù)進(jìn)行調(diào)試探索。 （ 1） 利用自動(dòng)編程軟件生成 NC 加工程序，在加工中心上進(jìn)行試切削加工。 （ 2） 改變切削條件，觀察加工狀況，探索合理高效的加工參數(shù)，修改刀 路方式以優(yōu)化加工。 4、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 三 、考核及評分標(biāo)準(zhǔn) ： 1、 工藝設(shè)計(jì)占 20 2、 刀路設(shè)計(jì)占 25 3、 試切削加工占 15 4、 設(shè)計(jì)論文占 20% 5、 答辯占 15 6、 其他占 5 四 、設(shè)計(jì)時(shí)間和學(xué)分： 6 周、 6 學(xué)分。 指導(dǎo)教師： 教研室主任： . 年 月 日 4 2 產(chǎn)品圖及設(shè)計(jì)任務(wù)分析 2 1 產(chǎn)品圖 1:1未標(biāo)注公差的尺寸，均按GB/T1804-m級公差簽名日期數(shù)量更改單號批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化更改標(biāo)記設(shè)計(jì)工藝審核鍍涂比例標(biāo)記第張等級共張重量幅面A2描圖制圖媒體編號 底圖總號簽名日期格式(1)舊底圖總號12.52:1接電池接電臺圖 1 底座產(chǎn)品圖 5 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 如圖所示該產(chǎn)品為某種儀表零件，其形狀像一個(gè)盒子 ，它由上蓋和底座兩部分組合而成?，F(xiàn)需要加工的 是該儀表的上蓋、底座的正面和反面，一共分 為四大加工步驟。本次 設(shè)計(jì)的任務(wù)就是繪制其零件的 CAD圖形，構(gòu)建 3D 模型圖，然后正確的設(shè)計(jì)出加工工藝的刀藝路徑，并予以實(shí)作加工。 3.儀表底座零件 3D模型的構(gòu)建 3.1 構(gòu)建 3D模型的思路 利用現(xiàn)有的資源，把從已經(jīng)繪制好的儀表的 CAD 零件圖形調(diào)到MasterCam 中來，所選擇的 底座 CAD 零件圖形必須能夠最好的反映該零件圖形（底座）的形狀，本次 設(shè)計(jì)底座是該三視圖中的主視圖。然后利用 MasterCam 軟件對選擇好的視圖進(jìn)行 3D模型的構(gòu)建。 其具體的方法是在 MasterCam中調(diào)出主要視圖，在主功能菜單中選用實(shí)體擠出串連（串連的圖素必須是一個(gè)封閉的線框）執(zhí)行（產(chǎn)生主體、切割主體）。比喻，我們在調(diào)用主視圖后，所得到的圖形只是一個(gè)平面，通過上述的步驟加工后就可以得到一個(gè)三維實(shí)體框架圖形，我們的目的是得到一個(gè) 3D 的實(shí)體模型圖，因此，我們還需要對此框架圖進(jìn)行進(jìn)一步的加工與修改。在加工的過程中所涉及到加工的內(nèi)容的知識面非常廣，有平面、曲面、孔（不規(guī)則的圓孔）、槽等。所以，在對某些部位加工的時(shí)候還必然要用 到實(shí)體里拉伸、舉伸、倒圓角、打斷等命令，以及轉(zhuǎn)換中的平移、鏡像、單體偏置等等眾多相關(guān)的指令和命令。萬變不離其宗，總的來說，我們所要得到的 3D 實(shí)體模型圖（底座）都是在 CAD制圖基礎(chǔ)上的演變：選用主要視圖，運(yùn)用 MasterCam軟件的功能指令、命令來繪制和創(chuàng)建底座的 3D實(shí)體模型圖。 3.2 構(gòu)建 底座 3D模型的 過程 1）先繪制一矩形外框，擠出拉伸為實(shí)體，如圖 2 所示。 6 2）繪制內(nèi)腔輪廓，再擠出切割已有實(shí)體，如圖 3 所示。 3）在各小凸臺的頂面高度層上繪 制封閉輪廓的凸臺截面形狀，然后選取這些輪廓，擠出凸緣，按最大拉伸高度進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)選擇修整到指定的平面（內(nèi)腔的下底面）。如圖 4 所示。 4）在底腔低 0.5mm處繪制槽形，再擠出切割得到淺槽，如圖 5 所示。 5）在不同高度層面上繪制蜂鳴器槽的兩個(gè)整圓，向上擠出拉伸切割實(shí)體，如圖 6 所示。 圖 2 圖 3 7 圖 4 圖 5 圖 6 8 6）繪制內(nèi)腔兩大凸臺的底部、頂部的兩個(gè)整圓形狀，然后分別采用舉升構(gòu)建實(shí)體的方法，得到如圖 7 所示的實(shí)體形狀。 7）在兩大凸臺頂面處繪制孔形輪廓，用擠出切割的方法切割已有實(shí)體。 8）在頂面高度層上繪制密封溝槽的輪廓形狀，向 下擠出得到溝槽。 3.3 底座的 3D 模型圖 圖 7 圖 8 9 4.儀表底座的刀路設(shè)計(jì) 4.1 底座 的 加工 工藝分析 該底座零件只需要進(jìn)行正、反面的加工即可。 由于腔體壁厚較小，如果先進(jìn)行正面加工，那么在加工反面時(shí)裝夾變形較大，加工尺寸精度無法控制。因此，應(yīng)先進(jìn)行反面形狀的加工，再翻過來進(jìn)行正面加工。為保證尺寸精度，要求加工對刀時(shí)使用同一定位基準(zhǔn)。 另外，正、反面各有兩處錐形曲面，需要進(jìn)行 3D刀路定義。也可以采用 2D 挖槽或外形帶錐度的銑削。 4.2 底座的刀路設(shè)計(jì) 1） .底座反面 加工 底座反面的刀路設(shè)計(jì)如下： （ 1） 用直徑 1.5的中心鉆點(diǎn)孔 ， F=150mm/min， S=1800r/min。 （ 2）用 7.8 的鉆頭 為底座反面的圓臺孔作 引孔 。 F=150mm/min，S=2800r/min。 采用深孔啄鉆方式。 （ 3）用 5 的平刀加工 底座反面的圓臺孔。 利用引孔作下刀位。環(huán)狀等距式挖槽方式， F=300mm/min， S=3000r/min。每層切深 2mm。 （ 4）再用 5 的平刀加工輪廓四周的螺釘座槽形。 采用開放式輪廓挖槽的方法， F=300mm/min， S=3000r/min。分層切削，每層切深 2mm，最后深度輪廓精修。 （ 5） 分別用 8mm的平刀銑削底面銘牌槽和圓臺的擴(kuò)孔槽，一把刀具做粗切，留少量余量，再用一把刀具做精修。 F=800mm/min，S=2500r/min。 （ 6）用 1mm 的平刀對所有需要清角的地方進(jìn)行殘料加工。 10 F=200mm/min， S=5000r/min。 （ 7）最后用 6R3的球刀對圓臺曲面進(jìn)行等高切削加工。 2） .底座正面 加工 底座正面發(fā)刀路設(shè)計(jì)步驟內(nèi)容如下： .用直徑 17 的 鉆頭鉆削出底座正面的中心位置孔 ；然后用直徑16的平刀，采用平行環(huán)切的切削方式進(jìn)行挖槽 粗 加工； F=2000mm/min，S=2500r/min，每層切深 1mm。 （ 2） 接著用直徑 8 的合金平刀進(jìn)行第二次挖槽 精 加工，在保證加工質(zhì)量的前提下，刀具的吃刀深度符合零件所需的尺寸要求，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精修加工。 F=1500mm/min， S=2500r/min。 由于內(nèi)腔內(nèi)有高低不等的小凸臺，在進(jìn)行挖槽刀路定義時(shí)，要將這些凸臺作為島嶼進(jìn)行避開，我們在繪制這些凸臺輪廓時(shí)就將它們繪制在相應(yīng)的高度層上，刀路定義時(shí)用使用島嶼深度挖槽的方法。 精修時(shí)由于槽內(nèi)大部分余料已經(jīng)被挖去，因此精修時(shí)不需要再在 Z向分層 ?？紤]到刀具從 16 到 8，變化較大，可先進(jìn)行殘料加工后再精修，或在 XY 方向作分次切削。 （ 3） 曲面加工。采用等 高 外形銑削的方式加工兩個(gè)凸起的圓臺，所選用的刀具為 5 的合金球刀，以主軸為 2000r/min 轉(zhuǎn)速作圓臺輪廓的曲面加工，圓臺頂部距離底座的底部的總高度是 7mm；然后，用直徑 4的平刀從圓臺的頂部下刀，打通孔，得到外大圓臺的頂部與內(nèi)小圓臺的頂部的高度尺寸為 2.5 mm。 （ 4） 槽底的加工。選用直徑 5 的平刀進(jìn)行槽底兩個(gè)部位（帶島嶼的淺槽和一個(gè)圓階梯槽）的銑削。 （ 5） 點(diǎn)孔。用直徑 1.5 的中心鉆頭在 底座正面的相應(yīng)的位置打點(diǎn)孔，備以后加工螺紋作孔的基準(zhǔn)定位。 11 密封溝 槽加工。用直徑為 1 的合金平刀，以主軸 4000r/min 的速度加工底座正面的 密封溝 槽， 分層切削，每層切 深度大約 0.1mm。 加工工藝分析： 1.分析其裝夾定位。加工鋁合金儀表上蓋和底座，首先要優(yōu)化選擇加工上蓋（底座）正面或反面，因?yàn)檫@樣有利于避免由于在加工實(shí)體工件時(shí)所產(chǎn)生的切削力、切削熱量使工件產(chǎn)生變形，從而影響了該工件的實(shí)際加工質(zhì)量要求，同時(shí)也牽涉到后面的走刀的內(nèi)容。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的加工該儀表的加工順序 為： 上蓋正面檢驗(yàn)上蓋反面（完成）檢驗(yàn) 底座反面檢驗(yàn)底座正面（完成）檢驗(yàn) 2.合理的選擇加工工藝路線。對于該鋁合金儀表來講，它在不同的平面內(nèi)有不同的加工的內(nèi)容。例如，本次加工的內(nèi)容有：孔、槽平面、曲面、圓柱等等。因此，在還未進(jìn)行刀路路徑定義之前要熟悉和讀懂零件的三視圖，分析各個(gè)加工內(nèi)容所要用到的加工方式。一般而言，在滿足零件尺寸和零件質(zhì)量的前提下，應(yīng)從簡單的著手，由簡單到復(fù)雜，確立較為理想的加工工藝路線的方案。 3.合理的設(shè)置和選擇刀具參數(shù)。 在實(shí)際的加工中，應(yīng)多方面的考慮加工中的刀具參數(shù)。包括刀具的型號、進(jìn)給量、切削速度、定義主軸轉(zhuǎn)速、退刀速度、切削余量、精加工量、精加工次數(shù)以及切削的方式等等。只有這樣做我們才能夠保證加工出來后零件的質(zhì)量在要求誤差的范圍之內(nèi)。 4 3 底座零件的數(shù)控加工工藝卡片（正、反面加工） 12 產(chǎn)品代號 數(shù)控加工工藝卡片 零（部）件代號 零（部）件名稱 工序名稱 工序號 鋁合金底座 底座反面加工 1 材料名稱 材料牌號 鋁合金 LY12 機(jī)床名稱 機(jī)床型號 加工中心 XH713A 夾具名稱 夾具編號 鉗臺 備注 工步 工作內(nèi)容 刀具 量具 主軸轉(zhuǎn)速 N （ r/min） 切削深度 進(jìn)給速度 F （ mm/min） 自檢頻次 1 點(diǎn)中心、鉆孔 1.5 中心鉆、 7.8 鉆頭 0200 游標(biāo)卡尺 1800 -12 150 全檢 2 挖圓臺槽、外框槽 5 平刀 3000 -18 300 3 槽形粗切 8平刀 2500 -10 800 4 槽形精修 8 平刀 2500 -10 800 5 曲面等高精加工 6 球刀 2000 -8 800 6 殘料清角補(bǔ)加工 1平 刀 5000 -8 200 圖表 1 13 產(chǎn)品代號 數(shù)控加工工藝卡片 零（部）件代號 零（部）件名稱 工序名稱 工序號 鋁合金底座 底座正面加工 2 材料名稱 材料牌號 鋁合金 LY12 機(jī)床名稱 機(jī)床型號 加工中心 XH713A 夾具名稱 夾具編號 鉗臺 備注 工步 工作內(nèi)容 刀具 量具 主軸轉(zhuǎn)速 N （ r/min） 切削深度 進(jìn)給速度 F （ mm/min） 自檢頻次 1 鉆孔 17 鉆頭 0200 游標(biāo)卡尺 1800 150 全檢 2 挖槽粗切（島嶼深度挖槽） 16平刀 3000 0 300 3 槽形精修 8平刀 2500 -28 800 4 島臺外形精修 8 平刀 2500 -24 800 5 曲面等高精加工 6 球刀 2000 -25 800 6 密封溝槽加工 1平 刀 5000 -1.4 200 圖表 2 14 5.底座零件加工的 NC程序（部分） 底座反面加工的加工程序如下： T0T0M6 G91G28Z0 G28X0Y0 G0G17G40G49G80G90 ( 5. CENTER DRILL TOOL - 7 DIA. OFF. - 7 LEN. - 7 DIA. - 1.5) T7T0M6 G0G90G54X-50.Y44.615S3000M3 點(diǎn)中心程序 G43H7Z20.M8 G98G81Z-1.5R3.F150. Y-67.385 X50. Y44.615 X34.Y14.Z-2.5 X-21.Y72.5 G80 M5 G91G28Z0.M9 G28X0.Y0. M01 (TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 7.8) T1T0M6 G0G90G54X-21.Y72.5S1800M3 鉆引孔程序 G43H1Z20.M8 G98G81Z-10.R3.F150. X34.Y14. G80 M5 G91G28Z0.M9 G28X0.Y0. M01 ( 1. FLAT ENDMILL TOOL - 2 DIA. OFF. - 2 LEN. - 2 DIA. - 5.) T2T0M6 G0G90G54X-21.Y72.5S3500M3 挖槽程序 G43H2Z20.M8 Z3. G1Z-2.F400. X-20.587F300. X-20.481Y72.617 X-20.344Y72.811 X-20.148Y73.167 15 X-19.836Y73.925 G2Y71.075R1.84 G1X-22.164 G2Y73.925R1.84 G1X-19.836 Z3.F10000. G0Z20. X-21.Y72.5 Z3. G1Z-4.F400. X-20.587F300. X-20.481Y72.617 X-20.344Y72.811 X-20.148Y73.167 X-19.836Y73.925 G2Y71.075R1.84 G1X-22.164 G2Y73.925R1.84 G1X-19.836 Z3.F10000. G0Z20. X-21.Y72.5 Z3. G1Z-6.F400. X-20.587F300. X-20.481Y72.617 X-20.344Y72.811 X-20.148Y73.167 X-19.836Y73.925 G2Y71.075R1.84 G1X-22.164 G2Y73.925R1.84 G1X-19.836 Z3.F10000. G0Z20. X-21.Y72.5 Z3. G1Z-8.F400. X-20.587F300. X-20.481Y72.617 X-20.344Y72.811 X-20.148Y73.167 X-19.836Y73.925 G2Y71.075R1.84 16 G1X-22.164 G2Y73.925R1.84 G1X-19.836 Z3.F10000. G0Z20. X34.Y14. Z3. G1Z-2.F400. X34.249Y13.977F300. X34.173Y13.96 X34.249Y13.977 X34.212Y14.194 X34.Y14.5 Y17.29 G2Y10.71R3.29 X31.21Y12.256R3.29 G1Y15.744 G2X34.Y17.29R3.29 G1Z3.F10000. G0Z20. Y14. Z3. G1Z-4.F400. X34.249Y13.977F300. X34.173Y13.96 X34.249Y13.977 X34.212Y14.194 X34.Y14.5 Y17.29 G2Y10.71R3.29 X31.21Y12.256R3.29 G1Y15.744 G2X34.Y17.29R3.29 G1Z3.F10000. G0Z20. Y14. Z3. G1Z-6.F400. X34.249Y13.977F300. X34.173Y13.96 X34.249Y13.977 X34.212Y14.194 X34.Y14.5 Y17.29 17 G2Y10.71R3.29 X31.21Y12.256R3.29 G1Y15.744 G2X34.Y17.29R3.29 G1Z3.F10000. G0Z20. Y14. Z3. G1Z-8.F400. X34.249Y13.977F300. X34.173Y13.96 X34.249Y13.977 X34.212Y14.194 X34.Y14.5 Y17.29 G2Y10.71R3.29 X31.21Y12.256R3.29 G1Y15.744 G2X34.Y17.29R3.29 G1Z3.F10000. Z3.F10000. 。 。 G0Z20. X16.9 Z3. G1Z-18.F500. Y89.5F300. G3X17.1R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. G1Z-2.95F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. 18 G1Z-5.9F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. G1Z-8.85F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. G1Z-11.8F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. G1Z-14.75F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. G1Z-17.7F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 Z3.F10000. G0Z20. X-17.1 Z3. G1Z-18.F500. Y89.5F300. G3X-16.9R.1 G1Y96.385 19 Z3.F10000. G0Z20. M5 G91G28Z0.M9 G28X0.Y0. M30 % 6 設(shè)計(jì)小結(jié) 編制鋁合金儀表底座的數(shù)控加工工藝，首先要熟悉零件圖紙，運(yùn)用 MasterCAM 軟件初步繪制底座的 3D模型圖，分析其加工