典型零件的數(shù)控加工設(shè)計(jì)說明

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論文（設(shè)計(jì)）題目論文（設(shè)計(jì)）題目典型零件典型零件 2 2 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)學(xué)學(xué) 院院機(jī)械與汽車工程學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院 專專 業(yè)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 20142014 年年 5 5 月月 1313 日日2 / 30典型工件典型工件 2 2 數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)摘要摘要：數(shù)控技術(shù)與數(shù)控銑床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)與數(shù)控銑床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品

2、種類和檔次以與生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控銑床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(1T)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。現(xiàn)代的制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識是現(xiàn)代制造專業(yè)學(xué)生必不可少的。數(shù)控裝置也逐漸由NC向CNC發(fā)展。其高速、高效、高精度、高可靠性的特性以與其模塊化、智能化、柔性化和集成化的快捷方便使其在生產(chǎn)制造中成為越來越重要的角色。本文容介紹了數(shù)控加工的特點(diǎn)、加工工藝分析以與數(shù)控編程的一般步驟。并通過對于典型零件2的詳細(xì)數(shù)控編程來說明。本論文通過對數(shù)控加工工藝的過程的分析，建立了基于數(shù)控加工仿真軟件UG NX8.0 的基礎(chǔ)上進(jìn)行的數(shù)控加工路線的

3、規(guī)劃。在數(shù)控加工中，正確的合理的選擇切削參數(shù)可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。從而使得更加方便保證典型零件的質(zhì)量。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: :數(shù)控銑床數(shù)控銑床; ;加工工藝加工工藝; ;數(shù)控編程數(shù)控編程; ;典型零件典型零件3 / 30Typical Parts Two CNC Machining Process DesignAbstractAbstract：The important status of CNC technology and CNC milling machine in the mechanical manufacturing industry and great bene

4、fits, and shows its strategic role in national infrastructure in the industrial modernization, and has become a traditional mechanical manufacturing industry to enhance the transformation and implementation of the important means and sign of automation, flexible, integrated production. NC technology

5、 and the widespread application of CNC milling machine, has brought revolutionary changes to themanufacturing industry structure, product variety and quality and production methods. CNC milling machine processing workshop is the most important modern equipment. It is the development of information t

6、echnology (IT) and manufacturing technology (MT) with the result of the development. Modern manufacturing technology, are built on the technology in the nc. Master modern CNC technology knowledge is essential to professional students of modern manufacturing. The numerical control device is gradually

7、 from NC to CNC. The characteristics of high speed, high efficiency, high precision, high reliability and its modular,intelligent, flexible integration and convenience make it become more and more important role in production and manufacturing. This paper introduced the characteristics of NC machini

8、ng, the machining process analysis and NC programming of the general steps.Through the typical parts in detail to illustrate the NC programming 2.In this paper through the analysis of the process of nc machining process, based on the nc machining simulation software UG NX8.0 conducted on the basis o

9、f the numerical control processing route planning. In NC machining, the correct reasonable choice of cutting 4 / 30parameters can ensure product quality, increase productivity, reduce production costs. Making it easier to ensure the quality of the typical parts.Keys:Keys: CNC milling machine;Process

10、ing technology;NC programming;Typical parts目目 錄錄第一章緒論第一章緒論 1 11.1 數(shù)控銑床的簡介 11.2 本論文研究的目的與意義 1第二章數(shù)控機(jī)床的簡介第二章數(shù)控機(jī)床的簡介 3 31.1 數(shù)控銑床的組成與工作原理 32.2 數(shù)控銑床的分類 42.3 數(shù)控銑床的主要功能和加工特點(diǎn) 52.4 加工在機(jī)械制造中的地位和作用 6第三章零件的工藝性分析第三章零件的工藝性分析 8 83.1 零件圖紙的分析 83.2 零件的工藝分析 83.3 工件的坐標(biāo)系 9第四章數(shù)控加工工藝分析第四章數(shù)控加工工藝分析 10104.1 基準(zhǔn)面的選擇 104.2 制定加工方

11、案 104.3 加工方案的比較分析 124.4 確定裝夾方案和選擇夾具 124.5 刀具的選擇 134.6 切削用量的選擇 144.7 切削軌跡的確定 16畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 2222參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 2323附錄附錄 2424附錄一:典型零件 2 機(jī)械加工工藝過程卡 24附錄二:典型零件機(jī)械加工工序過程卡 24致致 25255 / 30第一章第一章 緒論緒論1.11.1 數(shù)控銑床的簡介數(shù)控銑床的簡介數(shù)字控制（Numerical Control）技術(shù)，簡稱為數(shù)控技術(shù)，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，它用數(shù)字指令來控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,兩者的加工工藝基本一樣,結(jié)構(gòu)也有

12、些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動(dòng)加工機(jī)床,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別。數(shù)控銑床是數(shù)控加工中一類重要的機(jī)床，它能夠進(jìn)行銑削、鉆削、鉸孔、忽孔、攻螺紋孔、切削螺紋等工藝過程；數(shù)控銑削加工中心則進(jìn)一步具有刀庫和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，在工件的一次裝夾中，可以集銑、鉆、鏜等加工為一體，對兩個(gè)或兩個(gè)以上的表面自動(dòng)完成加工，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，適合箱體、立體曲面、型腔等非回轉(zhuǎn)體的加工。數(shù)控銑削中心又有立式或臥式兩種。數(shù)控銑床與其加工中心的編程有刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償、刀具長度自動(dòng)補(bǔ)償和孔加工固定循環(huán)指令。數(shù)控銑床集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制、傳感測量、機(jī)械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體，是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品

13、，它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大變化?，F(xiàn)代的 CAD/CAM、FMS、CIMS 等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。數(shù)控技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床與生產(chǎn)過程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。數(shù)控銑床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動(dòng)機(jī)床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加

14、工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等1。1.21.2 本論文研究的目的本論文研究的目的與意義與意義使我們了解數(shù)控銑床的加工工藝圍、特點(diǎn)、方式、與加工對象，掌握常用刀具的選用、夾具的使用等。通過對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，極改變了人們的制造手段和方法，本文通過對數(shù)控銑床與數(shù)控系統(tǒng)的介紹和典型銑床零件的加工規(guī)程2 / 30的分析從而進(jìn)一步提高對數(shù)控銑床的認(rèn)識程度，并掌握銑床零件加工的規(guī)程。從而對于典型零件的加工而更加熟練的掌握對數(shù)控銑床加工零件的一般過程。從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控銑床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控銑床加工具有如下特點(diǎn)

15、：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以與經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控銑床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以與要求100%檢驗(yàn)的零件。3 / 30第二章第二章 數(shù)控機(jī)床的簡介數(shù)控機(jī)床的簡介1.11.1 數(shù)控銑床的組成與工作原理數(shù)控銑床的組成與工作原理數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾大部分組成：輔助裝置 如液壓、氣動(dòng)、潤滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。 主軸箱 包括主

16、軸箱體和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。控制系統(tǒng) 數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。機(jī)床基礎(chǔ)件 通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。進(jìn)給伺服系統(tǒng) 由進(jìn)給電機(jī)和進(jìn)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，按照程序設(shè)定的進(jìn)給速度實(shí)現(xiàn)刀具和工件之間的相對運(yùn)動(dòng)，包括直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2-3。數(shù)控原理涉與到的容特別多如數(shù)控系統(tǒng)的總成，結(jié)構(gòu)、機(jī)床插補(bǔ)運(yùn)行的過程、位置反饋檢測的過程、原理電機(jī)的種類、工作特性、PLC 的工作方式等。其工作原理是數(shù)控裝置的計(jì)算機(jī)對以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進(jìn)行一系列處理后，向機(jī)床進(jìn)給等執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出命令，

17、執(zhí)行機(jī)構(gòu)則按其命令對加工所需各種動(dòng)作，如刀具相對于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡、位移量和速度等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而完成工件的加工。銑床的工作原理如下：分析零件圖紙工藝處理數(shù)學(xué)處理編寫程序單制備控制介質(zhì)程序調(diào)試與檢驗(yàn)仿真試切銑床加工零件首先根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單；或用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行 CAD/CAM 工作，直接生成零件的加工程序文件。將加工程序的容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)（如穿孔帶或磁帶）上。通過閱讀機(jī)把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⑤斔徒o數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程

18、序，通過計(jì)算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的數(shù)控單元（MCU） 。數(shù)控裝置將所接受的信號進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動(dòng)銑床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使銑床自動(dòng)完成相應(yīng)零件的加工。4 / 302.22.2 數(shù)控銑床的分類數(shù)控銑床的分類數(shù)控銑床1是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，兩者都離不開銑削方式。由于數(shù)控銑削工藝最復(fù)雜，需要解決的技術(shù)問題也最多，因此，人們在研究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)與自動(dòng)編程語言的軟件系統(tǒng)時(shí)，也一直把銑削加工作為重

19、點(diǎn)。 2.2.12.2.1 按主軸的位置分類按主軸的位置分類 1) 數(shù)控立式銑床數(shù)控立式銑床在數(shù)量上一直占據(jù)數(shù)控銑床的大多數(shù)，應(yīng)用圍也最廣。從機(jī)床數(shù)控系繞控制的坐標(biāo)數(shù)量來看，目前 3 坐標(biāo)數(shù)控立銑仍占大多數(shù)；一般可進(jìn)行 3 坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，但也有部分機(jī)床只能進(jìn)行 3 個(gè)坐標(biāo)中的任意兩個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工(常稱為 2.5 坐標(biāo)加工)。此外還有機(jī)床主軸可以繞 X、Y、Z 坐標(biāo)軸中的其中一個(gè)或兩個(gè)軸作數(shù)控?cái)[角運(yùn)動(dòng)的 4 坐標(biāo)和 5 坐標(biāo)數(shù)控立銑。2) 臥式數(shù)控銑床與通用臥式銑床一樣，其主軸軸線平行于水平面。為了擴(kuò)大加工圍和擴(kuò)充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實(shí)現(xiàn) 4、5 坐標(biāo)加工。這樣

20、不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來，而且可以實(shí)現(xiàn)在一次安裝中，通過轉(zhuǎn)盤改變工位，進(jìn)行“四面加工” 。3) 立臥兩用數(shù)控銑床目前，這類數(shù)控銑床已不多見，由于這類銑床的主軸方向可以更換，能達(dá)到在一臺(tái)機(jī)床上既可以進(jìn)行立式加工，又可以進(jìn)行臥式加工，而同時(shí)具備上述兩類機(jī)床的功能，其使用圍更廣，功能更全，選擇加工對象的余地更大，且給用戶帶來不少方便。特別是生產(chǎn)批量小、品種較多、又需要立、臥兩種方式加工時(shí)，用戶只需買一臺(tái)這樣的機(jī)床就行了。2.2.22.2.2 數(shù)控銑床按構(gòu)造上分類數(shù)控銑床按構(gòu)造上分類 1) 工作臺(tái)升降式數(shù)控銑床這類數(shù)控銑床采用工作臺(tái)移動(dòng)、升降，而主軸不動(dòng)的方式。小型數(shù)控銑床一般采用此種

21、方式。2) 主軸頭升降式數(shù)控銑床5 / 30這類數(shù)控銑床采用工作臺(tái)縱向和橫向移動(dòng)，且主軸沿垂向溜板上下運(yùn)動(dòng)；主軸頭升降式數(shù)控銑床在精度保持、承載重量、系統(tǒng)構(gòu)成等方面具有很多優(yōu)點(diǎn)，已成為數(shù)控銑床的主流。3) 龍門式數(shù)控銑床這類數(shù)控銑床主軸可以在龍門架的橫向與垂向溜板上運(yùn)動(dòng)，而龍門架則沿床身作縱向運(yùn)動(dòng)。大型數(shù)控銑床，因要考慮到擴(kuò)大行程，縮小占地面積與剛性等技術(shù)上的問題，往往采用龍門架移動(dòng)式。2.32.3 數(shù)控銑床的主要功能和加工特點(diǎn)數(shù)控銑床的主要功能和加工特點(diǎn)2.3.1.2.3.1.數(shù)控銑床的主要功能數(shù)控銑床的主要功能各類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖各有不同，其主要功能基本一樣。1) 點(diǎn)位控制功能

22、，此功能可以實(shí)現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工。2) 連續(xù)輪廓控制功能，此功能可以實(shí)現(xiàn)直線、圓弧的插補(bǔ)功能與非圓曲線的加工。3) 刀具半徑補(bǔ)償功能 ，此功能可以根據(jù)零件圖樣的標(biāo)注尺寸來編程，而不必考慮所用刀具的實(shí)際半徑尺寸，從而減少編程時(shí)的復(fù)雜數(shù)值計(jì)算。4) 刀具長度補(bǔ)償功能，此功能可以自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒叩拈L短，以適應(yīng)加工中對刀具長度尺寸調(diào)整的要求。5) 比例與鏡像加工功能，此功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標(biāo)值來執(zhí)行。鏡像加工又稱軸對稱加工，如果一個(gè)零件的形狀關(guān)于坐標(biāo)軸對稱，那么只要編出一個(gè)或兩個(gè)象限的程序，而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實(shí)現(xiàn)。6) 旋轉(zhuǎn)功能，該功能可將編好的加工程序

23、在加工平面旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí)行。7) 子程序調(diào)用功能，有些零件需要在不同的位置上重復(fù)加工同樣的輪廓形狀，將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序，在需要的位置上重復(fù)調(diào)用，就可以完成對該零件的加工。8) 宏程序功能，該功能可用一個(gè)總指令代表實(shí)現(xiàn)某一功能的一系列指令，并能對變量進(jìn)行運(yùn)算，使程序更具靈活性和方便性。2.3.2.2.3.2.數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)：數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)：6 / 301）零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等。2）能加工普通機(jī)床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型模型描述的復(fù)雜曲線零件以與三維空間曲面類零件。3）能加工一次

24、裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件。4）加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。5）生產(chǎn)自動(dòng)化程序高，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于生產(chǎn)管理自動(dòng)化。6）生產(chǎn)效率高。7）從切割原理上講，無論是端銑或是周銑都屬于斷續(xù)切銷方式，而不像車銷那樣連續(xù)切割，因此對刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干式切割狀況下，還要求有良好的紅硬性。2.42.4 加工在機(jī)械制造中的地位和作用加工在機(jī)械制造中的地位和作用隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對加工機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備提出了高性能、高精度和高自動(dòng)化的要求。在機(jī)械產(chǎn)品

25、中，單件和小批量產(chǎn)品占到 7080。由于這類產(chǎn)品的生產(chǎn)批量小、品種多，一般都采用通用機(jī)床加工，其自動(dòng)化程度不高，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)這類產(chǎn)品生產(chǎn)的自動(dòng)化成為了機(jī)械制造業(yè)中長期未能解決的難題。為解決大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)問題，一般采用專用機(jī)床、組合機(jī)床、專用自動(dòng)化機(jī)床以與專用自動(dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)化車間進(jìn)行生產(chǎn)。但其生產(chǎn)周期長，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長，生產(chǎn)設(shè)備使用的柔性很差?，F(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品的一些關(guān)鍵零部件，往往都精密復(fù)雜，加工批量小，改型頻繁，顯然不能在專用機(jī)床或組合機(jī)床上加工。而借助靠模和仿形機(jī)床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受

26、到很大的限制。特別對空間的復(fù)雜曲線曲面，在普通機(jī)床上根本無法實(shí)現(xiàn)。為了解決單件、小批量生產(chǎn)，特別是復(fù)雜型面零件的自動(dòng)化加工，數(shù)控加工應(yīng)運(yùn)而生。自 1952 年美國 PARSONS 公司與麻省理工學(xué)院（MIT）合作研制了7 / 30第一臺(tái)三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床以來，機(jī)械制造行業(yè)發(fā)生了技術(shù)革命，使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段。以后成功研制了數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床、數(shù)控轉(zhuǎn)塔鉆床、加工中心 MC 等。隨著 CNC 技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以與系統(tǒng)工程學(xué)的發(fā)展，在 20 世紀(jì) 60 年代以后先后出現(xiàn)了直接數(shù)字控制系統(tǒng) DNC、柔性制造系統(tǒng)FMS、柔性制造單元 FMC、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS 等。數(shù)控加工

27、是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)。它的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，為機(jī)械制造行業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的效益。8 / 30第三章第三章 零件的工藝性分析零件的工藝性分析3.13.1 零件圖紙的分析零件圖紙的分析零件(圖 3.1)的主要表面的技術(shù)要求為粗糙度為 Ra1.6m,倒角均為 45的倒角，其毛坯的尺寸為 1008020。而典型零件 2 的尺寸要求也是1008020，由此毛坯的制造需要利用模鍛的制造方法來制造毛坯。該零件表面由沉頭孔、深孔、圓弧、凸臺(tái)面和凹槽面組成，尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為 45 鋼

28、，無熱處理和硬度要求，切削工藝性能良好16-17。由于各種機(jī)械的用途和性能不同，其零件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求也各不一樣。零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)(如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等)，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。45 鋼是常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá) 4552HRC。3.23.2 零件的工藝分析零件的工藝分析本論文主要描述數(shù)控銑床加工的零件，零件的材料為 45 號鋼，對于零件的工藝分析機(jī)械加工的零件為一個(gè)模鍛件，故經(jīng)過模鍛的毛坯的拔模斜度為 5,以便于起模。零件的毛

29、坯選用模鍛件,其基本尺寸為 1008020 的長方體。對于零件的凸臺(tái)圓周采用圓柱立銑刀加工即完成，而對于沉頭孔則需要采用先鉆在锪孔在鉸孔方可，零件圖紙中間的 24 的孔則需要先鉆后擴(kuò)孔在鉸孔。由于零件圖紙上的技術(shù)要求為 Ra1.6m，則零件需要進(jìn)行先粗加工、半精加工、精加工以達(dá)到技術(shù)要求。如圖 3.1、圖 3.2 所示9 / 30圖圖 3.13.1 零件圖零件圖 圖圖 3.23.2 三維造型三維造型3.33.3 工件的坐標(biāo)系工件的坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是編程使用的坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)也是工件零點(diǎn)，其原則為簡化編程計(jì)算，一般來說應(yīng)該盡量將工件的原點(diǎn)設(shè)在零件圖的尺寸基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)處。故依照典型零件

30、2 要求來說，工件的坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該設(shè)在零件圖紙的正中心的上表面，以方便來進(jìn)行對刀以與程序的編程。其設(shè)定位置如圖 3.3所示圖圖 3.33.3 工件的坐標(biāo)系工件的坐標(biāo)系10 / 30第四章第四章 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析4.14.1 基準(zhǔn)面的選擇基準(zhǔn)面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中將出現(xiàn)很多問題，更有可能，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，是生產(chǎn)無常進(jìn)行。導(dǎo)致車間的效益降低，成本提高。4.1.14.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇對于基準(zhǔn)的選擇主要影響不加工表面與加工表面間的相互位置精度應(yīng)該遵循合理分配加

31、工余量的原則，若工件必須首先保證重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)該選該表面為粗基準(zhǔn)；若在沒有要求保證重要表面的加工余量均勻的情況下，同時(shí)零件上的每個(gè)表面都要加工，則應(yīng)該以加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)；保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定的位置精度的原則，即零件上有的表面不需加工，則應(yīng)以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗精準(zhǔn)，以達(dá)到壁厚均勻、外形對稱的等要求；保證便于裝夾的原則，選做粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔，不應(yīng)有飛邊、澆口與其他的缺陷，以便減少定位誤差并能保證零件夾緊的可靠性；保證粗基準(zhǔn)不得重復(fù)使用原則，粗基準(zhǔn)一般只在第一道工序中使用，以后不應(yīng)重復(fù)使用，以避免由于用精度與表面

32、粗糙度都很差的表面多次定位而引起較大的定位誤差。綜上得出粗基準(zhǔn)應(yīng)選用零件的外輪廓為粗基準(zhǔn)來加工凸臺(tái)輪廓。4.1.24.1.2 精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)該是保證設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)相重合，以遵循“基準(zhǔn)重合” 、“基準(zhǔn)統(tǒng)一” 、 “互為基準(zhǔn)” 、 “自為基準(zhǔn)”的四個(gè)基本原則。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算，以便進(jìn)行程序編寫。4.24.2 制定加工方案制定加工方案制定加工工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度與位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證,在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，還應(yīng)該考慮到經(jīng)濟(jì)11

33、/ 30效益，加工成本降低合理。大批量生產(chǎn)時(shí)按照粗、精加工分開的原則劃分階段。切削加工的工序應(yīng)遵循以下原則：基準(zhǔn)先行，即先加工基準(zhǔn)表面，后加工功能表面。先主后次，即先加工主要表面，后加工次要表面。先粗后精，即先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先面后孔，即先加工平面，后加工孔。熱處理工序的應(yīng)遵循以下的基本原則：預(yù)備熱處理 調(diào)質(zhì)處理使得鍛件的組織細(xì)致均勻，便于加工。最終熱處理 表面氮化處理以與拋光處理。4.2.14.2.1 方案一方案一工序 粗銑零件的外輪廓的凸臺(tái)圓周面；工序 精銑零件的外輪廓的凸臺(tái)圓周面以達(dá)到精度要求；工序 鉆兩個(gè) 10 的深孔；工序 锪孔鉆兩個(gè) 12 且深度為 2 的沉頭孔；

34、工序 精鏜加工對稱的兩個(gè)孔以達(dá)到精度要求；工序 鉆孔零件圖紙 24 的深孔；工序 鉸刀加工零件圖紙 24 的深孔以達(dá)到精度要求；工序 檢驗(yàn)；工序 入庫；4.2.24.2.2 方案二方案二工序 粗銑零件的外輪廓的凸臺(tái)圓周面；工序 中心鉆鉆直徑為 10、24 的中心位置；工序 鉆頭兩個(gè) 10 的深孔；工序 锪孔鉆兩個(gè) 12 且深度為 2 的沉頭孔；工序 鉆 24 的孔，留一定的加工余量進(jìn)行半精、精加工；工序 鉸刀加工 24 的孔，精、半精加工以達(dá)到加工要求；工序 鉸刀加工 10 的孔，精、半精加工以達(dá)到加工要求；工序 鉸刀加工 12 的孔，精、半精加工以達(dá)到加工要求；12 / 30工序 半精、精銑

35、零件的外輪廓的凸臺(tái)圓周面以達(dá)到加工要求；工序 檢驗(yàn)；工序 入庫；4.34.3 加工方案的比較分析加工方案的比較分析對于零件的數(shù)控加工工序的選擇直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。故對于加工方案的選擇應(yīng)該遵循著基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原則以與減少換刀的次數(shù)來提高生產(chǎn)效率和劃分加工階段來確定加工順序。綜上所述，我認(rèn)為選擇加工方案二為比較優(yōu)化的加工順序。但是由于表面的質(zhì)量要求以與查機(jī)械加工計(jì)算手冊6得表面質(zhì)量 Ra1.60.8m 的需要分為粗銑、半精銑與精銑三步銑削加工且半精銑 ap=1.52.0mm；精銑ap=0.5mm。故綜上所述，將方案二進(jìn)一步改善，使得零件加工的工序

36、更加符合實(shí)際要求。方案三工序 粗銑零件的外輪廓的凸臺(tái)圓周面；工序 中心鉆鉆直徑為 10、24 的中心位置；工序 鉆頭兩個(gè) 10 的深孔至 9.5 與 24 的孔至 9.5；工序 锪孔兩個(gè) 12 至 11.5 且深度為 2 的沉頭孔；工序 擴(kuò)孔 24 的孔至 23.5，留一定的加工余量進(jìn)行半精加工；工序 鉸刀加工 24 的孔，精、半精加工以達(dá)到加工要求；工序 鉸刀加工 12 的孔，精、半精加工以達(dá)到加工要求；工序 鉸刀加工 10 的孔，精、半精加工以達(dá)到加工要求；工序 半精、精銑零件的外輪廓的凸臺(tái)圓周面以達(dá)到加工要求；工序 檢驗(yàn)；工序 入庫；對于零件的機(jī)械加工工藝過程卡如附錄一。4.44.4 確

37、定裝夾方案和選擇夾具確定裝夾方案和選擇夾具4.4.14.4.1 裝夾方式裝夾方式數(shù)控機(jī)床上零件的安裝方法與普通機(jī)床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊13 / 30方案，要求有以下兩點(diǎn)：1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的簡便性和精確性。2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。綜合以上分析可選用：平口鉗。4.4.24.4.2 夾具的選擇夾具的選擇對夾具選擇的基本要求：1）為保持零件安裝方位與機(jī)床坐標(biāo)系與程編坐標(biāo)系方向的一致性，夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。2）為保持工件在本工序中所有

38、需要完成的待加工面充分暴露在外，夾具要做得盡可能開敞，因此夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面之間應(yīng)保持一定的安全距離，同時(shí)要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，以防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刃具在加工過程中發(fā)生碰撞。3）夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。盡量不采用在加工過程中更換夾緊點(diǎn)的設(shè)計(jì)，當(dāng)非要在加工過程中更換夾緊點(diǎn)不可時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞夾具或工件定位精度。以下為常見的夾具：如圖 4.1 所示、圖 4.2 所示圖圖 4.14.1 機(jī)械式平口虎鉗機(jī)械式平口虎鉗圖圖 4.24.2 液壓式平口虎鉗液壓式平口虎鉗綜上所述，可以選擇機(jī)械式平口虎鉗滿足加工要求。4.54.5 刀具的選擇刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中

39、重要的工藝容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí)，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序容、工件材料等因素。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)。14 / 30選取刀具時(shí)，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，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀，銑削平面時(shí)應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀，對一些主體型面和斜角輪廓形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形刀、錐形刀和盤形刀。曲面加工常采用球頭銑刀，

40、但加工曲面較低平坦部位時(shí)，刀具以球頭頂端刃切削，切削條件較差，因而采用環(huán)形銑刀。故綜上所述，依照典型零件的圖紙，則選擇刀具可以為圓柱立銑刀。對于孔的加工則需要進(jìn)行中心孔來確定孔的加工位置尺寸。則需要中心鉆、麻花鉆、鉸刀的刀具來加工零件圖紙上的孔。加工零件的刀具如表 4.17-9。表表 4.14.1 本設(shè)計(jì)中的刀具選擇本設(shè)計(jì)中的刀具選擇序號刀具編號刀具名稱數(shù)量加工位置刀具直徑/mm1T01圓柱立銑刀1零件外輪廓102T02中心鉆1210 與 24 孔位置103T03硬質(zhì)合金麻花鉆1210 與 24 的粗加工9.54T04锪孔鉆1212 的粗加工11.55T05擴(kuò)孔鉆124 的粗加工23.56T0

41、6鉸刀1210 的半精、精加工107T07鉸刀1212 的半精、精加工128T08鉸刀124 的半精、精加工244.64.6 切削用量的選擇切削用量的選擇切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度或?qū)挾?、進(jìn)給速度（進(jìn)給量）等。切削用量的大小對切削力、切削速率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。對于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程15 / 30序單。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工或精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。該零件材

42、料切削性能較好，銑削外輪廓面時(shí)，留 0.5mm 精加工余量，其次進(jìn)行多次切削完成粗銑、半精銑。對于切削的三要素：切削深度 ap、每齒進(jìn)給量 fz、切削速度 c。根據(jù)零件的材料以與數(shù)控機(jī)床的型號等參數(shù)來選擇切削深度 ap和每齒進(jìn)給量 fz，最終確定切削速度 c。從而編制機(jī)械加工工序過程卡46-8，如附錄一。對于 T01 號刀具 10mm，精加工的加工余量為 0.5mm,切削用量 ap為0.25mm 切削兩次，每齒的進(jìn)給速度 fz為 0.2mm/z；由進(jìn)給速度 f=fznz 得，而切削速度可查表的 c為 100m/min。對于半精加工的加工余量為 2.5mm，切削用量 ap為 1.0mm，每齒的進(jìn)

43、給速度 fz為 0.5mm/z，而切削速度可查表的 c為 85m/min；粗加工的加工余量由于切除材料尺寸不均勻故只能查表得 c為70m/min 進(jìn)行粗加工。對于 TO2 號刀具 10mm，只是進(jìn)行孔的中心位置定位，故轉(zhuǎn)速選為800r/min。對于 TO3 號刀具 9.5mm，麻花鉆鉆頭需要進(jìn)行對 10 與 24 的粗加工至 9.5mm 以便后續(xù)加工。主軸的轉(zhuǎn)速為 670r/min，進(jìn)給量 f 為 0.2mm/r。對于 T04 號刀具 11.5mm，平锪孔鉆對 12mm 的沉頭孔進(jìn)行粗加工以便后續(xù)的半精加工和精加工留有加工余量。對于 T05 號刀具 23.5mm，擴(kuò)孔鉆對 24mm 進(jìn)行加工擴(kuò)

44、孔，使得由原來的 9.5mm 加工成 23.5mm，以便后續(xù)的孔的半精加工和精加工留有加工余量。對于 TO6 號刀具 10mm，鉸刀對 10mm 的孔進(jìn)行半精加工以完成零件的加工要求，其進(jìn)給量為 0.3mm/r,主軸轉(zhuǎn)速為 260r/min。對于 TO7 號刀具 12mm，鉸刀對 12mm 的孔進(jìn)行半精加工以完成零件的加工要求, 其進(jìn)給量為 0.3mm/r,主軸轉(zhuǎn)速為 280r/min。16 / 30對于 TO8 號刀具 24mm，鉸刀對 24mm 的孔進(jìn)行半精加工以完成零件的加工要求, 其進(jìn)給量為 0.4mm/r,主軸轉(zhuǎn)速為 265r/min。對于零件的機(jī)械加工工序過程卡14-17如附錄二。

45、4.74.7 切削軌跡的確定切削軌跡的確定銑削平面的外輪廓時(shí)，采用立銑刀側(cè)刃切削。刀具切入工件時(shí)應(yīng)沿切削起始點(diǎn)的延伸線逐漸切入工件，以保證零件曲線的平滑過渡。在切離工件時(shí)，也要沿著切削終點(diǎn)延伸線逐漸切離工件。當(dāng)用圓弧插補(bǔ)方式銑削外整圓時(shí)，要安排刀具從切向進(jìn)入圓周銑削加工，當(dāng)整圓加工完畢后，不要在切點(diǎn)處直接退刀，而應(yīng)該讓刀具沿切線方向多運(yùn)動(dòng)一段距離，以免取消刀補(bǔ)時(shí)，刀具與工件表面相碰，造成工件的報(bào)廢。故經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證并實(shí)踐操作，對于開放區(qū)域中的進(jìn)刀時(shí)切入工件的類型主要：線性、與封閉區(qū)域一樣、線性相對于切削、圓弧、點(diǎn)、線性沿矢量、角度角度平面、矢量平面10。選擇不同的進(jìn)刀類型時(shí)，則 UG 的“進(jìn)刀”

46、選項(xiàng)卡中參數(shù)的設(shè)置會(huì)不同，應(yīng)根據(jù)加工工件的具體形狀選擇合適的進(jìn)刀類型，從而進(jìn)行各參數(shù)的設(shè)置。由于工件的表面加工的外輪廓是開放區(qū)域，則進(jìn)刀和退刀路線選擇線性相對于切削的走刀軌跡如圖 4.3，且由于為了避免切入切出的零件表面有部分會(huì)因?yàn)闉檠娱L切削路徑而使得其過切，故對于其在 UG 加工中的“非切削移動(dòng)”的對話框中的“起點(diǎn)/鉆點(diǎn)”選項(xiàng)卡中設(shè)置重疊距離如圖 4.4。17 / 30圖圖 4.34.3 進(jìn)刀軌跡路線進(jìn)刀軌跡路線圖圖 4.44.4 起點(diǎn)起點(diǎn)/ /鉆點(diǎn)重疊距離設(shè)置鉆點(diǎn)重疊距離設(shè)置4.7.14.7.1 粗加工的走刀路線粗加工的走刀路線對于典型零件 2 的開放區(qū)域的數(shù)控加工采用銑削加工的粗加工的走

47、刀路徑如圖 4.5、圖 4.6、圖 4.7。圖圖 4.54.5 粗加工走刀路線粗加工走刀路線 圖圖 4.64.6 粗加工進(jìn)刀路線粗加工進(jìn)刀路線18 / 30圖圖 4.74.7 粗加工三維造型粗加工三維造型4.7.24.7.2 半精加工的走刀路線半精加工的走刀路線對于典型零件 2 的開放區(qū)域的數(shù)控加工采用銑削加工的半精加工的走刀路徑如圖 4.8、圖 4.9。 圖圖 4.84.8 半精加工的走刀的三維造型半精加工的走刀的三維造型 圖圖 4.94.9 半精加工的走刀路線半精加工的走刀路線19 / 304.7.34.7.3 精加工的切削路線精加工的切削路線對于典型零件 2 的精加工，是由于零件的表面的

48、粗糙度為 Ra 為 1.6m。為了保證其加工要求，故在加工零件由毛坯到零件的表面時(shí)采用精銑才能達(dá)到精加工要求。其進(jìn)刀/退刀路線任然是線性相對于切削，重疊距離設(shè)置為2mm。精加工路線如圖 4.10、圖 4.11、圖 4.12、圖 4.13圖圖 4.104.10 精加工切削中的三維造型精加工切削中的三維造型 圖圖 4.114.11 精加工的進(jìn)刀路線精加工的進(jìn)刀路線 圖圖 4.124.12 精加工走刀后的三維造型精加工走刀后的三維造型 圖圖 4.134.13 精加工走刀后的三維造型精加工走刀后的三維造型20 / 304.7.44.7.4 輪廓精加工的切削路線輪廓精加工的切削路線由于輪廓壁有可能殘留為

49、切削的部分故采用輪廓銑如圖 4.14、圖 4.15圖圖 4.144.14 輪廓精加工走刀三維造型輪廓精加工走刀三維造型 圖圖 4.154.15 輪廓精加工走刀軌跡輪廓精加工走刀軌跡4.7.54.7.5 孔加工孔加工對于零件的孔加工，一般孔都是先由定位中心鉆進(jìn)行孔表面中心定位，以方便麻花鉆對孔的加工，最后再由鉸刀對孔進(jìn)行精加工以達(dá)到圖紙上的技術(shù)要求。其孔加工如圖 4.16、圖 4.17、圖 4.18、圖 4.19、圖 4.20、圖 4.21 所示。 圖圖 4.164.16 鉆中心孔鉆中心孔 圖圖 4.174.17 9.5mm9.5mm 孔加工的三維造型孔加工的三維造型21 / 30 圖圖 4.184.18 孔加工的走刀路線孔加工的走刀路線 圖圖 4.194.19 锪孔加工的三維造型锪孔加工的三維造型圖圖 4.204.20 擴(kuò)孔加工的三維造型擴(kuò)孔加工的三維造型 圖圖 4.214.21 孔的精加工三維造型孔的精加工三維造型22 / 30畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)對于大四的我即