數(shù)控加工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計(jì)姓 名： 吳偉夫 學(xué) 院： 工程技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 二班 指導(dǎo)教師： 于春海 學(xué) 號(hào)： 2011年 6 月目 錄前 言2課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)3一、任務(wù)說(shuō)明31.1任務(wù)要求31.2任務(wù)內(nèi)容概述3二、數(shù)控加工工藝42.1工藝分析42.1.1零件的工藝分析42.1.2 選擇毛坯52.1.3 擬定工藝路線62.2工件的定位和裝夾72.2.1 確定定位方式和裝夾方案72.2.2 夾具選材72.2.3 夾具設(shè)計(jì)方案圖82.3選擇數(shù)控機(jī)床102.4選擇刀具和確定切削用量112.3.1 選擇切削用量原則112.3.2 計(jì)算切削用量122.3.2 制定數(shù)控加

2、工工藝過(guò)程卡片152.3.3 制定數(shù)控加工工序卡片162.3.4 刀具明細(xì)表202.5確定走刀路線212.6建立三維模型和編制加工程序21總結(jié)29參考文獻(xiàn)29前 言數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程與操作的基礎(chǔ)，合理的工藝是保證數(shù)控加工質(zhì)量、發(fā)揮數(shù)控機(jī)床有效能的前提條件。本設(shè)計(jì)正是從數(shù)控加工的實(shí)用角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實(shí)際生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以掌握數(shù)控加工工藝為目標(biāo)，在結(jié)合數(shù)控加工切削基礎(chǔ)、數(shù)控機(jī)床刀具的選用、數(shù)控加工工件的定位與裝夾以及數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)等基本知識(shí)上，分析了具體零件在加工中心上的加工工藝。本次數(shù)控加工工藝的課程設(shè)計(jì)，我們根據(jù)具體零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和夾具。用規(guī)定的程序代

3、碼和格式編寫(xiě)零件加工程序單；用自動(dòng)編程軟件或手工編程。通過(guò)數(shù)控仿真軟件對(duì)程序和刀具走刀路徑進(jìn)行模擬仿真。用UG來(lái)畫(huà)出工件和夾具的三維圖并裝配好供分析使用。制作工藝時(shí)還對(duì)工藝卡片進(jìn)行制作。在本次工藝中，粗加工時(shí)，要以提高生產(chǎn)效率，但同時(shí)應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)性和加工成本，對(duì)于半精加工和精加工，應(yīng)首先保證加工質(zhì)量，同時(shí)兼顧切削效率，經(jīng)濟(jì)和加工成本，要選擇合適的參數(shù)在最短時(shí)間內(nèi)加工出精度較高的工件和設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)墓に嚳?。本工藝設(shè)計(jì)由我們組兩名成員共同編寫(xiě)，在編定過(guò)程中參閱了很多有關(guān)工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)、教材和網(wǎng)上資料等資料與文獻(xiàn)，并得到指導(dǎo)老師的幫助，在此表示衷心的感謝。由于時(shí)間倉(cāng)促，編者水平有限,調(diào)查研究不夠深，實(shí)際

4、工作經(jīng)驗(yàn)少,本設(shè)計(jì)中難免仍有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤,我們懇切希望老師批評(píng)指正。 2011年6月25日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)要求：1、數(shù)控加工編程任務(wù)書(shū)；2、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡片和數(shù)控刀具明細(xì)表；3、夾具方案圖和刀具進(jìn)給路線圖；4、根據(jù)零件平面圖建立零件三維模型；5、至少編制一個(gè)工步的加工程序；6、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （不少于20頁(yè)）一、任務(wù)說(shuō)明1.1任務(wù)要求1. 零件分析；2. 繪制零件圖；3. 設(shè)計(jì)加工順序、選擇機(jī)床、夾具；4. 計(jì)算工序尺寸、繪制毛坯圖、工序圖；5. 選擇刀具和切削參數(shù)，繪制三維造型與編寫(xiě)程序，填工藝文件；6. 寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。1.2任務(wù)內(nèi)容概述1. 零件分析：零件分析就是看了圖紙后對(duì)零

5、件作出的加工分析,其中包括:零件分析結(jié)果、確定加工方案、工藝處理等； 2. 繪制零件圖： 繪制零件圖就是用CAD把零件圖畫(huà)出來(lái)，用UG繪制三維圖；3. 設(shè)計(jì)加工順序、選擇機(jī)床、夾具：設(shè)計(jì)零件的詳細(xì)加工路線、順序，合理的選擇機(jī)床、夾具 ；4. 計(jì)算工序尺寸，繪制毛坯圖、工序圖：通過(guò)零件圖和工藝路線計(jì)算出需要加工的零件的每一步工序尺寸，繪制毛坯圖、工序圖、標(biāo)尺寸；5. 選擇刀具，編寫(xiě)程序，填工藝文件：和根據(jù)給出的工藝路線工序合理選擇刀具，編寫(xiě)程序，填寫(xiě)工藝文件；6. 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)：對(duì)這次課程設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容作出總結(jié)。二、數(shù)控加工工藝2.1工藝分析2.1.1零件的工藝分析如圖2-1所示為鑲板1的零件簡(jiǎn)圖

6、。該零件的材料為S136-SUP(HRC52-54)，外形尺寸為119.5*120*25mm，加工部位由平面、矩形槽、球形槽、通孔、沉頭孔、盲孔、深孔、螺紋孔和喇叭孔組成，且孔徑多數(shù)不一樣，需經(jīng)常換刀具，而且具有曲面，故考慮使用加工中心加工。零件的表面粗糙度為7級(jí)精度，查相關(guān)表格可得加工方法為粗銑-精銑-磨削?？孜痪瓤捎蓹C(jī)床本身決定。圖紙標(biāo)明的通孔S6的加工方法為線切割，尺寸精度要求較高，其公差為，根據(jù)相關(guān)表格，查得通過(guò)鉆-擴(kuò)-精鉸的加工方法也能滿足要求，且線切割加工時(shí)間較長(zhǎng)，效率低，故在此選用加工中心加工；中間的大通孔也無(wú)需線切割，使用加工中心加工。在生產(chǎn)線上，為了提高加工效率和減少加工成

7、本，加工表面可作為一道獨(dú)立的工序，由專門(mén)的銑床完成。根據(jù)零件圖可知，孔旁邊有槽，需用線切割加工，線切割加工安排在孔加工之后，再上磨床，最后進(jìn)行熱處理。孔旁邊槽難以在機(jī)床上加工，故在線切割加工后安排一道工序，專門(mén)進(jìn)行鉗工倒角。進(jìn)行這樣的工序安排原因有：1. 基準(zhǔn)先行的原則。先加工方鋼的6個(gè)表面，作為后續(xù)加工的基準(zhǔn)；2. 先面后孔的原則。便于加工孔時(shí)定位安裝，利于保證孔與平面的位置精度，同時(shí)也給孔加工帶來(lái)方便；3. 機(jī)床的布置。線切割作為特種加工機(jī)床，一般不與一般機(jī)床布置在一起，一般布置在較為清潔的小房間之內(nèi)，線切割加工應(yīng)安排在其他機(jī)加工之后，有利于提高效率，減少工時(shí)浪費(fèi)。圖2.1-1 零件簡(jiǎn)圖2

8、.1.2 選擇毛坯毛坯分為鑄件、鍛件、型材、焊接件和冷沖壓件。鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件，毛坯；鍛件適用于強(qiáng)度要求高、形狀比較簡(jiǎn)單的毛坯；型材有熱軋和冷扎兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯。冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯；焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼材等焊接而成的毛坯件；冷沖壓件可以加工接近成品的工件。該零件的材料為S136-SUP（HRC52-54），S136是鏡面防銹模具鋼，具良好拋旋光性能(鏡面加工)和良好的耐磨性和韌性，高溫下具良好塑性，因其含鉻量高(13.6%)故其抗腐蝕性極佳。因工件形狀為比較規(guī)則的方形，選用S136方鋼作為毛坯，可有效較少材料消耗，機(jī)械加工的勞動(dòng)量也越少，

9、因而會(huì)提高機(jī)械加工效率，降低成本。由圖紙可知，零件的外形尺寸為119.5*120*25mm，毛坯的總體尺寸比較小，考慮到一定的加工余量，從標(biāo)準(zhǔn)中選擇厚度為28mm的鋼板，長(zhǎng)寬方向比成品大12mm即可，采用機(jī)械切割下料。2.1.3 擬定工藝路線工序號(hào)工序內(nèi)容工步號(hào)工步內(nèi)容1下料1方鋼下料2銑削外表面1銑底面2以底面為基準(zhǔn)，銑左面3以左面為基準(zhǔn)，銑右面4以底面為基準(zhǔn)，銑上面5以左面為基準(zhǔn)，銑前后面6四個(gè)角倒角C23鉆1鉆3中心孔2鉆8深孔3銑10 沉頭孔4鉆、銑、擴(kuò)、鉸1鉆3中心孔2鉆4xS4盲孔至83鉆2xS5通孔、4xS7通孔至64鉆2xS5沉頭孔至105鉆2xS6孔至96擴(kuò)2xS6孔至9.8

10、7鉸2xS6孔至108鉆2xS3螺紋孔至59鉆2x36孔至3010擴(kuò)2x36孔至35.811鉸2x36孔至3612粗銑43臺(tái)階13精銑43臺(tái)階14孔倒角C1、邊界倒角C215攻絲2xM65鉆、銑1鉆4xS7沉頭孔至102粗銑矩形槽12x18.78mm3精銑矩形槽12x18.78mm4銑球形槽S2.65粗銑喇叭孔6精銑喇叭孔7倒角6線切割1切割36大通孔旁邊的16.26mm槽7鉗工1打磨16.26mm槽的倒角8磨表面1精磨至粗糙度為0.89熱處理1低溫回火2.2工件的定位和裝夾2.2.1 確定定位方式和裝夾方案?jìng)鹘y(tǒng)的組合夾具或?qū)Ｓ脢A具一般具有工件的定位和夾緊、刀具的導(dǎo)向和對(duì)刀等四種功能，而數(shù)控機(jī)

11、床上由程序控制刀具的運(yùn)動(dòng)，不需要利用夾具限制刀具的位置，即不需要夾具的對(duì)刀和導(dǎo)向功能，所以數(shù)控機(jī)床所用夾具只要求具有工件的定位和夾緊功能，其所用夾具的結(jié)構(gòu)一般比較簡(jiǎn)單。工序1是銑方鋼的表面，在機(jī)加工領(lǐng)域是比較經(jīng)典的，在此不做過(guò)多的介紹，這里主要介紹數(shù)控加工工藝。通過(guò)對(duì)零件圖的分析，該零件的總體尺寸較小，為了能在生產(chǎn)線上提高效率，這里為加工中心設(shè)計(jì)一套專用夾具。根據(jù)零件的加工要求，為完成零件在加工中心上的加工，即工序3、工序4和工序5，需要分三次裝夾。其中工序4和工序5的加工情況相似，且該零件形狀是軸對(duì)稱(除側(cè)面兩個(gè)深孔之外)，可使用同一套夾具。該零件是典型的長(zhǎng)方體零件，主要是孔加工，根據(jù)基準(zhǔn)重

12、合原則，工序4和工序5應(yīng)以左面作為定位面，作為X方向的基準(zhǔn)；Y方向的基準(zhǔn)則應(yīng)選擇前面或者后面。為了便于裝夾零件，夾具應(yīng)具有方便的夾緊裝置，這里采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，最后可根據(jù)六點(diǎn)定位原理進(jìn)行夾具的總體設(shè)計(jì)。2.2.2 夾具選材該零件外形尺寸較小，在保證強(qiáng)度、剛度的基礎(chǔ)上，盡量選擇常用的經(jīng)濟(jì)性好、易加工的材料，這里選擇HT200作為主要材料。2.2.3 夾具設(shè)計(jì)方案圖圖2.2-1 加工側(cè)面深孔裝夾演示圖2.2-2 加工側(cè)面深孔專用夾具圖2.2-3 加工上面孔裝夾演示圖2.2-4 加工上面孔專用夾具2.3選擇數(shù)控機(jī)床通過(guò)對(duì)零件的工藝分析，加工該零件需要多道工序，其中工序3、4、5需要鉆多個(gè)孔徑不一樣的

13、孔，還要加工曲面、槽等，需要多次換刀，但曲面不是很復(fù)雜，一般的加工中心即可滿足要求。機(jī)床型號(hào)和具體參數(shù)如下：型號(hào)/單位VMC-1060/深圳市盛鴻機(jī)械有限公司X軸行程(mm)1000Y軸行程(mm)600Z軸行程(mm)600主軸端至工作臺(tái)(mm)180-780主軸中心至立柱面(mm)600工作臺(tái)尺寸(mm)1300*600工作臺(tái)最大載重(kg)1000T型槽寬度(mm)5-18主軸錐度BT40主軸最大轉(zhuǎn)速(rpm)8000主軸/電機(jī)規(guī)格(kw)11三軸/電機(jī)規(guī)格(kw)2*2*2三軸移動(dòng)速度(mm/min)15000/15000/12000最高進(jìn)給速度(mm/min)1-10000定位精度(

14、mm/min)0.01重復(fù)定位精度(mm)0.005氣壓(kg/cm2)6電源KVA20機(jī)械重量(kg)8500機(jī)床外形尺寸(長(zhǎng)*寬*高)3300*2500*2950配件:標(biāo)準(zhǔn)配件可選控制系統(tǒng)可選配件全封閉防護(hù)罩工作狀態(tài)警示燈三菱系統(tǒng)M64S/E60切屑輸送機(jī)BT40/BT50刀柄氣動(dòng)拉刀裝置手持電子手輪FANUC自動(dòng)斷電卸刀座自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)工具箱及工具SIEMENS刀庫(kù)(10-24刀)平口鉗循環(huán)冷卻系統(tǒng)傳輸線德國(guó)PA主軸冷卻系統(tǒng)壓板石英工作燈水平調(diào)整螺絲及墊塊配電柜冷卻系統(tǒng)10000/12000/15000高速主軸主軸裝置程式說(shuō)明書(shū)及操作說(shuō)明書(shū)主軸中心出水系統(tǒng)2.4選擇刀具和確定切削用量2.3

15、.1 選擇切削用量原則選擇銑削用量的原則是：首先選擇盡可能大的背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)，其次是確定進(jìn)給速度，最后根據(jù)刀具耐用度確定切削速度。粗銑時(shí)切削力大，用高速鋼銑刀加工時(shí)，進(jìn)給量主要受到工藝系統(tǒng)剛度的限制，在剛度允許的情況下可取較大的每齒走刀量，以取得較大的銑削效率。用硬質(zhì)合金銑刀加工時(shí)，進(jìn)給量的提高主要受到刀齒強(qiáng)度的限制。當(dāng)加工表面的粗糙度要求較小時(shí)，進(jìn)給量的大小由粗糙度要求確定。當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量選定后，在保證銑刀耐用度以及機(jī)床動(dòng)力和剛度允許的情況下，盡可能選擇較大的銑削速度，其推薦值可查相關(guān)表格或通過(guò)銑刀耐用度公式來(lái)計(jì)算確定。鉆、擴(kuò)、鉸孔切削用量可根據(jù)刀具直徑、刀具屬性以

16、及材料屬性等參數(shù)查相關(guān)表格確定。2.3.2 計(jì)算切削用量確定切削用量相關(guān)公式有：式中 -切削速度，； D-刀具直徑，mm； n-主軸轉(zhuǎn)速，。式中 -進(jìn)給速度，；n-主軸轉(zhuǎn)速，； z-銑刀齒數(shù)。(1)以工序4工步2鉆8盲孔為例，計(jì)算鉆削切削用量：表2.4-1 采用高速鋼刀具鉆削的及該零件的材料為S136-SUP（HRC52-54），鉆頭直徑為8。根據(jù)表2.4-1可知，選擇切削速度、每周進(jìn)給量。則轉(zhuǎn)速為 每分鐘進(jìn)給量為 (2)以工序4工步12粗銑43臺(tái)階為例，計(jì)算銑削切削用量：由于是粗銑，應(yīng)選擇盡可能大的銑刀，但又要保證能夠切削到盡可能多的余量，考慮到臺(tái)階的最小圓角為4，這里選10、齒數(shù)為4的硬質(zhì)

17、合金立銑刀。表2.4-2 硬質(zhì)合金立銑刀加工平面和臺(tái)階時(shí)的進(jìn)給量表2.4-3 各種常用工件材料的銑削速度推薦值為了提高切削效率，通常粗銑無(wú)硬皮鋼材，粗銑銑削深度盡可能大，選，根據(jù)表2.4-2，選擇每齒進(jìn)給量；根據(jù)表2.4-3，選擇切削速度。則轉(zhuǎn)速為 每分鐘進(jìn)給量為 2.3.2 制定數(shù)控加工工藝過(guò)程卡片2.3.3 制定數(shù)控加工工序卡片(工廠)數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號(hào)D40旋入式折蓋鑲板1S136-SUP HRC52-54M工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間2虎鉗普通銑床工步加工內(nèi)容刀具名稱刀具號(hào)刀具規(guī)格/主軸轉(zhuǎn)速/()進(jìn)給速度/()切削深度/1銑底面硬質(zhì)合金端面銑刀T

18、181602201702以底面為基準(zhǔn)，銑左面3以左面為基準(zhǔn)，銑右面4以底面為基準(zhǔn)，銑上面5以左面為基準(zhǔn)，銑前后面6四個(gè)角倒角C2(工廠)數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號(hào)D40旋入式折蓋鑲板1S136-SUP HRC52-54M工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間4O0002專用夾具夾具2VMC-1060立式數(shù)控加工中心工步加工內(nèi)容刀具名稱刀具號(hào)刀具規(guī)格/主軸轉(zhuǎn)速/()進(jìn)給速度/()切削深度/1鉆3中心孔高速鋼中心轉(zhuǎn)T013.1519701801.52鉆4xS4盲孔至8高速鋼鉆頭T028127025043鉆2xS5通孔、4xS7通孔至6高速鋼鉆頭T046138014034鉆2x

19、S5沉頭孔至10硬質(zhì)合金平底锪鉆T031017507025鉆2xS6孔至9高速鋼鉆頭T05912403104.56擴(kuò)2xS6孔至9.8硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆T069.88404200.47鉸2xS6孔至10硬質(zhì)合金鉸刀T0710130650.18鉆2xS3螺紋孔至5高速鋼鉆頭T08522902002.59鉆2x36孔至30高速鋼鉆頭T1030210401510擴(kuò)2x36孔至35.8硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆T1135.81301102.911鉸2x36孔至36硬質(zhì)合金鉸刀T123680500.112粗銑43臺(tái)階硬質(zhì)合金立銑刀T03101750210313精銑43臺(tái)階硬質(zhì)合金立銑刀T1743000150214孔倒角

20、C1、邊界倒角C2硬質(zhì)合金錐面锪鉆T13151170120215攻絲2xM6絲錐T096500(工廠)數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號(hào)D40旋入式折蓋鑲板1S136-SUP HRC52-54M工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車(chē)間5O0003專用夾具夾具2VMC-1060立式數(shù)控加工中心工步加工內(nèi)容刀具名稱刀具號(hào)刀具規(guī)格/主軸轉(zhuǎn)速/()進(jìn)給速度/()切削深度/1鉆4xS7沉頭孔至10硬質(zhì)合金平底锪鉆T031017507022粗銑矩形槽12x18.78mm硬質(zhì)合金立銑刀T146292011033精銑矩形槽12x18.78mm硬質(zhì)合金立銑刀球形槽S2.6硬

21、質(zhì)合金球頭刀T152.63002001.35粗銑喇叭孔硬質(zhì)合金圓鼻刀T16827507500.56精銑喇叭孔硬質(zhì)合金圓鼻刀T16830004500.17倒角硬質(zhì)合金錐面锪鉆T1315117012022.3.4 刀具明細(xì)表2.5確定走刀路線粗銑2x18.78mm矩形槽時(shí)，為了避免多換一次刀，可直接用粗銑的立銑刀把原有的6孔稍加擴(kuò)大，作為直線下刀的預(yù)制孔。以下是孔加工走刀路線示例： 圖2.5-1 工序3工步1、2、3走刀路線示例 圖2.5-2 工序4工步2走刀路線示例圖2.5-3 孔加工下刀路線圖2.6建立三維模型和編制加工程序根據(jù)工程圖，用UG建立零件三維圖形如下圖所示：圖2.6-1 底面圖2.6-2 上面總結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我們了解到更多有關(guān)于數(shù)控加工