平面凸臺零件的加工工藝分析.doc

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1、 哈爾濱應用職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計標 題： 平面凸臺零件的加工工藝分析 學生姓名： 姜 元 文 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 數(shù)控技術 指導教師： 王 海 燕 起止時間： 目錄 第一章 零件加工工藝規(guī)程 1.1零件圖樣工藝分析的分析5 1.2毛坯的選擇和加工余量的確定6 1.3選擇數(shù)控機床 夾量具7 1.4零件的定位基準和裝夾方案9 1.5確定切削用量9 1.6刀具選擇10 第二章 工藝卡片 第三章 零件加工程序 第四章 零件加工模擬仿真 4.1Mastercam的簡介19 4.2模擬仿真19 參考文獻 致謝摘 要數(shù)控技術是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作

2、控制的技術。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數(shù)控的產生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展?，F(xiàn)在，數(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備

3、的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用。關鍵詞：數(shù)控技術，數(shù)控加工，工藝分析Abstract CNC technology is the use of numbers, words and symbols of the digital command to achieve one or

4、more mechanical equipment, motion control technology. It is usually controlled by the location, angle, speed, volume and other machinery and mechanical energy flow on the switch. CNC production depends on the data carrier and the emergence of binary data operations. 1908, perforated sheet metal inte

5、rchangeable data carriers come out; 19th century, the paper as the data carrier and an accessible control system was invented; 1938, Shannon in the Massachusetts Institute of Technology for fast computing and data transmission, laid the modern computer, including computer-based digital control syste

6、m. CNC machine tool control technology is closely integrated with the development up. In 1952, the first CNC machine tools come out, the worlds machinery industry in the history of an epoch-making event to promote the development of automation. Now, digital technology, also known as computer numeric

7、al control technology, now it is the use of digital process control computer technology. This technique of using a computer control program according to pre-stored on the device to perform control functions. As a result of the computer replace the original hardware logic circuit with numerical contr

8、ol device, the input data storage, processing, calculation, logic and other control functions to achieve, can be by CNC technology not only to traditional manufacturing industries has brought a revolutionary change in the manufacturing sector as a symbol of industrialization, and with the continuous

9、 development of digital technology and expansion of application fields, he was the national economy and some important industries (IT, automotive , light industry, medical, etc.) plays an increasingly important role in development. Keywords: CNC technology, CNC machining, process analysis第1章 零件加工工藝規(guī)

10、程制定1.1 零件工藝分析1.1.1零件圖圖1.1 零件圖圖1.2零件成型圖1.1.2對零件進行工藝分析1零件分析如圖1.1所示零件由平面、凸臺、槽、臺階、孔等組成。 該零件屬于平面凸臺零件，結構形狀對稱，尺寸標注齊全，結構要素清晰，工藝性好。零件為鋁合金材料，毛胚料為33513511mm的板料，尺寸精度符合圖紙要求。對零件要求如下： A 先加工兩邊的外形32722， 耳朵的外形。保證1mm的厚度。 B 銑出平面，把四個臺階留出來，保證8mm的厚度，臺階尺寸留下。 C 用鍵槽刀銑出13740mm的兩個鍵槽，保證公差要求。因零件下的厚度為1mm，壓住會發(fā)生變形，進行熱處理，需要校正。 D 鉆出4

11、，3的孔，保證粗糙度。2零件精度要求 零件精度要求是零件工藝性分析的重要內容。通過分析，明確零件的加工要求，為后續(xù)加工方法的選擇、裝夾方式的確定，刀具及切削用量的選擇提供依據(jù)。 此零件為鋁合金材料，精度要求高，應根據(jù)用途和尺寸要求來合理加工零件，來達到精度要求。1.2 毛胚的選擇和加工余量的確定 在選擇毛胚應遵循的原則是：在保證毛胚質量的前提下，力求選擇高效。低成本，制造周期短的毛胚生產方法。首先由設計人員提出毛胚材料和加工后要達到的質量要求，然后再由工藝人員根據(jù)零件圖、生產批量、生產成本、并考慮交貨期限及現(xiàn)有可利用的設備，人員和技術水平等選定合適的毛胚生產方法。 加工余量指毛胚尺寸與零件尺寸

12、之差。加工余量的大小對零件的加工質量和制造的經濟性有較大的影響，余量過大會浪費原材料及機械加工時增加機床、刀具及能源的消耗，余量過小則不能消除上道工序留下的各種誤差，表面缺陷和本工序的裝夾誤差，易造成廢品。因此，應根據(jù)影響余量的因素合理確定加工余量，零件加工一般要經多道工序，總加工余量就是每個中間工序加工余量的總和。（1） 盡可能采用最小的加工余量的總和，以求縮短加工時間，降低零件的加工費用。（2） 應有足夠的加工余量，特別是最后工序，加工余量應能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度要求。（3） 決定加工余量時，應考慮到零件在熱處理后的變形，負責可能出現(xiàn)次品，造成浪費。（4） 決定加工余量時

13、，應考慮被加工零件的大小。零件越大，由切削力、內應力引起的變形會越大，因此加工余量也相應大些。（5） 數(shù)控加工余量不宜過大，特別是粗加工時，其加工余量不宜太大，否則數(shù)控機床高效、高精度的特點難以實現(xiàn)。對于加工余量過大的毛坯，可在普通機床上先安排粗加工工序。1.3設備、夾具及量具的選擇1.3.1設備的選擇數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎上發(fā)展起來的,兩者的加工工藝基本相同,結構也有些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機床,所以其結構也與普通銑床有很大區(qū)別. 如圖1.3所示，數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾數(shù)控銑床大部分組成： 1、主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動系統(tǒng)

14、，用于裝夾刀具并帶動刀具旋2、進給伺服系統(tǒng) 由進給電機和進給執(zhí)行機構組成，按照程序設定的進給速度實現(xiàn)刀具和工件之間的相對運動，包括直線進給運動和旋轉運動。3、控制系統(tǒng) 數(shù)控銑床運動控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機床進行加工。 4、輔助裝置 如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護等裝置。5、機床基礎件 通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個機床基礎。 圖1.3 數(shù)控立式銑床 FANUC數(shù)控系統(tǒng)標準面板 工作臺尺寸（mm）3001000主軸中心至立柱距離（mm）420X軸行程（mm）600工作臺最大承重（kg）300Y軸行程（mm）350最小設定單位（mm）0.001Z軸行程（mm）450重復定

15、位精度（mm）0.005主軸轉速rpm2006000定位精度（mm）0.01刀柄型式BT40主電機（kw）3進給速度（mm/min）08000機床外形尺寸（mm）210020502200T形槽寬（mm）14機床重量（kg）1850T形槽間距（mm）80表11 數(shù)控立式銑床主要參數(shù)1.3.2選擇夾具 銑床夾具中使用最普遍的是機械夾緊機構，這類機構大多數(shù)是利用機械摩擦的原理夾緊工件的。如平口虎鉗、壓板、螺旋機構。該零件為鋁制板料材質，選用壓板比較合適，定位時用力不易過大，以防變形。如圖2.4。 （1） 為保持工件在本工序中所有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，因此夾緊機構元件與

16、加工面之間應保持一定的安全距離，同時要求夾緊機構元件能低則低，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。 （2） 為保持零件安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上實現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調零件定位面與機床之間保持一定的坐標聯(lián)系。 （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的設計，當非要在加工過程中更換夾緊點不可時，要特別注意不能因更換夾緊點而破壞夾具或工件定位精度。 圖1.4 零件用壓板的裝夾1.4 零件的定位基準和裝夾方案 工件的定位是指通過工件上的定位基準和夾具上的定位元件、工作表面之間的配合或接觸實現(xiàn)的。在選擇工件的定位基

17、準時，應以減少裝夾次數(shù)為原則，盡量做到在一定安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來，此零件選用工件底面為定位基準，兩側面為長度方向的定位基準。裝夾一次后，應把待加工的面、凸臺全部加工出來，來減小加工次數(shù)，減小誤差。該零件只能用壓板來裝夾，零件應多次裝夾才能完成，（1）毛坯方在工作臺上，用壓板在一側壓住，找正定位，分別把另三個面加工出來，再壓到另一側，把剩下的那一側加工出來。 （2）把零件下面墊兩個相同的墊鐵，保證平衡，把零件放上去，用四個壓板把工件的角壓住，壓角的下面要有墊鐵，防止壓板把工件壓變形。找正工件，加工上面的凸臺、槽，現(xiàn)把327828mm的面加工出來，留下上面的凸臺，再把中間的兩

18、個通槽13740mm加工出來，精確尺寸。把中間的兩個長凸臺上的長槽加工出來，選用合理的刀具加工，保證尺寸。 （3）用鉆頭把4-4MM孔加工出來。 (4) 變換裝夾方式，把零件側立起來，加工兩個側面的孔保證尺寸。1.5 確定切削用量15.1切削用量的選擇 零件加工時，對同一加工過程選擇不同的切削用量會產生不同的切削效果。切削用量是表示機床主體的主運動和進給運動速度大小的重要參數(shù)，包括背吃刀量、主軸轉速或切削速度和進給量。（1）背吃刀量：在“銑床夾具零件材料的允許條件下，盡量選取較大切削深度，以減少走刀次數(shù)。如該零件，粗銑外輪廓的深度一次加工到位，厚度為11mm，留余量0.30.5mm。零件尺寸要

19、求精度的地方，應留出余量，不要一步到位。（2）主軸轉速; 主軸轉速應根據(jù)零件上被加工部位的直徑、零件和刀具材料及機床的性能來確定，主軸轉速可按下式計算： n=1000v/d （1-1） 式中（1-1） n主軸轉速，r/min； v切削速度，m/min； d零件待加工表面的直徑，mm; (3) 進給量f 進給量指工件每轉一周，刀沿進給方向移動的距離（mm/r）.粗車一般取0.30.8mm/r,精車一般取0.10.3mm/r.1.5.2進給速度： 外輪廓采用10的立銑刀，粗加工留0.5mm的精銑余量，零件的凸臺327838mm , 鍵槽 29522.5mm的尺寸都應留出0.30.5mm的余量。粗加

20、工時主軸轉速為s=1400r/min、進給量f=0.5mm/r,精加工主軸轉速為s=1600r/min、進給速度F=0.2mm/r。1.6刀具選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加

21、工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 鍵槽銑刀（1） 立銑刀（2） 麻花鉆（3） 鍵槽銑刀（4）刀具工藝卡零件名稱衛(wèi)星星上電源箱底板銑削加工設備名稱數(shù)控銑床材料名稱及號鋁Z104序號刀具編號刀具名稱加工內容刀具參數(shù)刀具直徑材料1T1立銑刀銑削外輪廓327108mm 4022mm10硬質合金2T2立銑刀銑零件上的平面327 83mm 留臺階2957 16硬質合金3T3立銑刀加工外輪廓，精銑尺寸8硬質合金4T4鍵槽銑刀銑中間的兩個通槽1374011mm16高速鋼5T5鍵槽銑刀銑兩個長槽29522.5mm2高速鋼

22、6T6鉆頭鉆耳朵上的4個孔4mm4高速鋼7T7鉆頭鉆側面的5個孔3mm3高速鋼表12 刀具卡片13 設備名稱 數(shù)控銑床 零件名稱 電源箱底板銑削加工材料 鋁Z104毛坯3313511mm 工藝卡片夾具壓板 零件號 A4 工序號 工藝內容刀號1鉆3的孔 深為5mm孔的中心在一條線上，保證尺寸。T7編制董沖審核吳躍文時間 2010年4月第2章 工藝卡片2-1零件孔的工卡片設備名稱 數(shù)控銑床 零件名稱 電源箱底板銑削加工材料 鋁Z104 毛坯3313511mm 工藝卡片夾具壓板 零件號 A4 工序號 工藝內容刀號 1 銑74mm，厚為2mm,鍵槽。保證圓弧銑出，精確尺寸。 T5 2用麻花鉆加工33m

23、m的孔，深為5mm，角度為118，保證加工精度。 T7編制董沖審核吳躍文時間 2010年4月表22 零件側面槽的加工卡片 第3章 零件加工程序25 O 0001T1 M6; G54 G90 X0 Y60 S800 M03G43 H1 Z50；G0 Z2;G41 G1 X-2 Y60 D1 F100;Z-12;XO;Y117.5;X20;Y122;G02 X25 Y127 R5;G01 X55;G02 X60 Y122 R5;G01 Y117.5;X327;Y60;G0 Z50;X0 Y105;Z-10;G01 X17;Y118;X0;G0 Z2;X61 Y119;G01 Z-10;Y104;X

24、327;Y118;X61;G0 Z2;X0 Y105;Z-10;G01 X17;G03 X20 Y108 R3;G01 Y117.5;G02 X25 Y127 R5;G01 X55;G02 X60 Y122 R5;G01 Y108;G03 X63 Y105 R3;G01 X327;G00 Z2;X16 Y105;G01 Z-6 F200;X64;Y122;X17;Y127;X63;G40 G0 Z50;M01;M28 Y0;換位裝夾T1 M06;G54 G90 X0 Y0 S800 M03;G43 H1 Z50;G0 Z2;G41 G1 X328 Y107 D1 F200;G1 Z-12;G1

25、 X327 Y105;Y9.5;X60;Y5;G02 X55 Y0 R5;GO1 X25;G02 X20 Y5 R5;G01 Y9.5; X0; Y60;G0 Z2;X327 Y2;G01 Z-10;X62;Y10;X327;G00 Z2; X24 Y9;G01 Z-10; Y18; X0; Y0;G00 Z2; X327 Y22;G01 Z-10 F200; X63;G03 X60 Y19 R3;G01 Y5;G02 X55 Y0 R5;G01 X25;G02 X20 Y5 R5;G01 Y19;G03 X17 Y22 R3;G01 X0;G00 Z2; X64 Y21;G01 Z-6; Y

26、22; X17; Y5;X63;Y0;X20;G40 G0 Z50;MO5;G28 Y0;T2 M06;G54 G90 X0 Y0 S800 M03;G43 H2 Z50;G0 Z2;G41 G1 X15 Y21 D1 F200;Z-3;Y107;X315;G0 Z2;X315 Y21;G01 Z-3 F200;Y36;X0;Y46;X315;Y75;X0;Y83;X315;G40 G0 Z50;M01;T3 M06;G55 G90 G0 X0 Y0 S1000 M03;G43 H3 Z50;G00 Z2;G41 G1 X16 Y37.5 D1 F250;Z-3;Y44.5;X311;Y37.

27、5;X16;G0 Z2;X16 Y84.5;G01 Z-3 F200;Y91.5;X311;Y84.5;X16;G00 Z2;X328 Y72;G01 Z-3;X320.5;Y100;X329;Y22;X320.5;Y56;X328;G40 G0 Z50;M01;T4 M06;G55 G90 X0 Y0 S800 M03;G43 H4 Z50;G00 Z2;G41 G1 X20 Y65 D1 F200;G1 Z-12;G03 X16.5 Y60 R5;G01 Y54.5;G03 X26.5 Y44.5 R10;G01 X152.5;G03 X153.5 Y54.5 R10;G01 Y74.5;

28、G03 X152.5 Y84.5 R10;G01 X26.5;G03 X16.5 Y74.5 R10;G01 Y58;G00 Z2; X175 Y60;G01 Z-12 F200;G03 X173.5 Y57 R3;G01 Y54.5;G03 X183.5 Y44.5 R10;G01 X300.5G03 X310.5 Y54.5 R10;G01 Y74.5;G03 X300.5 Y84.5 R10;G01 X183.5;G03 X173.5 Y74.5 R10;G01 Y55;G40 G0 Z50;M01;T5 M06;G55 G90 G0 X15 Y87 S2000 M03;G43 H5 Z

29、50;G00 Z2;G41 X15 Y87 D1 F200;G01 Z-2.5;X312 F100;G0 Y42;G01 X15 F100;G40 G0 Z50;M01;T6 M06;G56 G90 G0 X25 Y5 S1500 M03;G43 H6 Z50;G98 G83 Z-12 R2 Q5 F100;X55 Y5;X25 Y122;X55 Y122;G80 G0 Z50;M05;G28 Y0;T7 M06;G56 G90 G0 X-7 Y29 S1000 M03;G43 H7 Z50;G00 Z2;G98 G83 Z-5 R2 Q2 F200;X-7 Y74.5;Y63.5;Y82;Y

30、98;G80 G0 Z50;M05G28 X0 Y0;M30;第4章 零件加工模擬仿真4.1 Mastercam的簡介Mastercam 是美國CNC Software公司開發(fā)的CADCAM一體化軟件，包括美國在內的各工業(yè)大國都采用該軟件作為設計，加工制造的標準，在CAM全球市場份額上Mastercam X雄踞榜首。Mastercam X在IMTS 2004年展會上正式推出，軟件核心經過重新設計后，能與Microsoft公司的Windows技術更加緊密地結合，使程序運行更加流暢，設計效率更加高效。目前，Mastercam X以優(yōu)良的性價比、常規(guī)的硬件要求、靈活的操作方式、穩(wěn)定的運行效果及易學易

31、用的操作方法等特點，成為世界上應用最廣泛、最優(yōu)秀的軟件之一，也是我國應用最廣泛、最有代表性的CADCAM軟件之一。它主要應用于機械、電子、汽車和航空等行業(yè)的模具制造。4.2模擬仿真（1） 首先，打開 Mastercam 軟件檔案檔案轉換Autodesk讀取彈出個請指定欲讀取之檔名找到在AutoCAD中保存的DXF文件打開確定是回主功能菜單轉換平移所有的圖素執(zhí)行兩點間原點確定返回主功能菜單刀具路徑工作設定原點顯示素材確定回主功能菜單刀具路徑工件設定Y135、X235、Z11顯示素材確定。（2） 挖槽銑削， 接上述中挖槽串聯(lián)選擇要加工的外形輪廓執(zhí)行從刀庫中選擇11平刀確定設定進給率500、下刀速率

32、500、提刀速率1000、主軸轉速1200等參數(shù)挖槽參數(shù)設定（如圖4-1）設置參考高度50、進給下刀位置2、工件表面0、深度-3、加工方向順銑粗修/精修參數(shù)（如圖42）平行環(huán)切選擇只在最后深度才執(zhí)行一次精修確定操作管理刀具路徑模擬手動控制（S）或者實體驗證加工。如圖4-3、4-4、4-5、4-6所示。圖41 零件挖槽設置參數(shù)圖42 零件粗修/精修 參數(shù)43側面走刀路線圖44 零件側面加工成形零件圖45 正面走刀路線圖46 零件最終加工效果圖參考文獻1. 張夢欣 高級車工工藝與技能訓練 中國勞動社會保障出版社；2. 張夢欣 金屬切削原理與刀具 中國勞動社會保障出版社；3. 陳于萍 高曉康 互換性

33、與測量技術 高等教育出版社。4. 周 瑋 數(shù)控編程 中國勞動社會保障出版社5. 呂永智 公差配合與技術測量 機械工業(yè)出版社6. 馮秋官 機械制圖與計算機繪圖 機械工業(yè)出版社7. 鄧文英 宋力宏 金屬工藝學 高等教育出版社致謝本畢業(yè)設計在我的導師吳躍文的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，吳老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。幫助我解決了不少困難，為了我的畢業(yè)設計，你給了我許多資料，不斷給我鼓氣督促我。做的不對的地方你耐心的給我指正和解決。在此，我向你表示深情的謝意。 在此，我還要感謝在一起度過三年生活的各位同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑， 從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!