数控课程设计.doc

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1、 目录摘要31零件分析41.1生产状态41.2零件材料分析41.3零件结构分析52零件工艺分析52.1选择毛坯52.2工艺分析62.3加工路线73加工工艺过程卡74数控加工工艺设计74.1确定装夹方案74.2刀具的选择74.3切削用量的选择85确定数控加工内容86数控加工过程86.1创建零件图86.2确定毛坯116.3铣削上平面126.4粗铣凸台所有轮廓166.5钻孔176.6粗铣所有轮廓196.7精铣所有轮廓24总结29参考文献3035摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制

2、造技术的主题。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论手工编程还是自动编程，在加工前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点，加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。关键字：工艺分析 工艺方案 进给

3、路线 控制尺寸第一章 零件分析1.1生产状态绘制凸台槽孔零件图，如零件图1所示，毛坯为20020030mm板料，零件材料为45#钢，小批量生产，无热处理工艺等其它要求。1.2零件材料分析该零件的材料是45#钢，45#钢属于中碳钢。其化学成分(%)：0.42-0.50C、0.17-0.37Si、0.50-0.80Mn、0.035P、0.035S、0.25Ni、0.25Cr、0.25Cu、。抗拉强度为600Mpa、 屈服强度为355Mpa、 伸长率为16% 。1.3 零件结构分析零件属于板类零件，加工的部位有上表面、凸台轮廓、孔、光孔。加工内容都集中在上表面，因此零件可以在一次装夹中完成。零件的表

4、面有轮廓、孔加工，在数控铣床和数控加工中心上都可以满足图纸要求。1.4 工艺分析1.4.1 零件图纸分析该零件用两个基本视图表达它的内外形状。主视图采用部分局部剖，主要表达412螺纹孔、500+0.025孔的内部结构。零件的结构形状比较复杂，标注的尺寸很多，这里仅分析主要尺寸。零件底面为高度方向的尺寸基准，标注出深度方向尺寸29、8、4、12等；零件左右对称面为长度方向的尺寸基准，标注出长度方向尺寸200、148.50.02、135、50等；零件前后对称面为宽度方向的尺寸基准，标注出宽度方向尺寸200、148.50.02等。1.4.2零件精度分析零件的长宽高尺寸精度均不高，可在普铣上完成，但考

5、虑到零件台阶面与底面有平行度要求，需在同一次装夹中完成加工，所以高度方向留一定余量。零件加工的部位有上表面、凸台轮廓、孔的加工，为保证加工精度要求，可在一次装夹、同一基准上完成。平面、外轮廓、凸台周边的型腔表面粗糙度要为求Ra3.2m；500+0.025孔、4120+0.018光孔的表面粗糙度要求为Ra1.6，尺寸精度要求高，采用粗铣精铣方案。该零件图尺寸公差最小的是4120+0.018mm，精度要求较高，表面粗糙度最小值为Ra1.6m不容易加工，但是它厚度大，加工时不容易产生振动。4120+0.018mm的光孔的尺寸公差为0.018，表面粗糙度为Ra1.6m，采用钻中心孔钻孔方案。500+0

6、.025的通孔，表面粗糙度要求Ra1.6m，尺寸精度高，采用钻达到图纸要求。1.5确定加工顺序及走刀路线1.5.1加工顺序按照“基面先行，先面后孔”的原则确定加工顺序：1.5.2 加工路线 加工上表面，其表面精度要求不高，无尺寸公差要求，可采用环形走刀路线。加工上表面外轮廓，其精度要求较高，采用环形走刀路线。 加工上表面圆形凸台轮廓，有尺寸公差要求，采用环形走刀路线。加工的通孔时，有尺寸公差要求，可采用直线走刀路线 加工四个光孔，有尺寸公差要求，可采用环形走刀路线。第二章 数控加工工艺设计 2.1确定装夹方案 2.1.1装夹分析 1）零件的主要加工内容为上表面、凸台轮廓、光孔和孔，因此，其切削

7、力的主要方向是在零件的轴线方向，以下表面承受主要切削力。因此确定下表面为主要Z向定位基准面。2）零件是以小批量生产，加工时应考虑基准重合原则，使定位基准与工序基准重合以提高生产效率，所以工件装夹定位时应在固定钳口上设计一块挡板。3）该零件为板类结构，加工工件上的孔时，应避免与夹具发生碰撞，所以，工件装夹定位必须为钻通孔预留安全操作空间。其方法是在工件下表面加垫块以抬高工件并承受一定的切削力，留出工件与机用虎钳端面的间隔距离。 2.1.2夹具确定 夹具是工件装夹过程中的重要部分。工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，让它保持在准确的定位位置，不会因为切削力、工件的重力、

8、扭力或惯性力等的作用而产生位置的变化和震动，这样才能更好的保证加工精度。该零件为凸台槽孔零件，加工内容都集中在上部，一次装夹便可完成所有加工，零件为小批量生产，所以选择通用机用虎钳就可以满足加工要求，考虑到有通孔，所以在装夹中用垫块抬高工件，留出工件与机用虎钳端面的间隔距离。2.2刀具的选择2.2.1对刀具的基本要求1铣刀刚性要好：一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。2铣刀的耐用度要高：尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀

9、误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要，切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。2.2.2刀具的选择选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工面的表面的尺寸和形状相适合，结合零件图分析，该零件含有平面、轮廓以及孔的加工，加工工序复杂，为减少换刀和对刀时间，减少换刀带来的误差，提高加工效率和精度，具体选择的刀具如下：铣削上表面外轮廓、及不规则圆凸台轮廓，为保证加工时不造成过切，保证加工精

10、度，加工时选用的立铣刀； 加工中心孔时，为减少换刀次数，可选用的钻头。因为零件材料是45所以刀具采用高速钢。2.3切削用量的选择切削用量的要素包括：主轴转速n(切削速度vc)、进给速度vf、背吃刀量ap。铣削用量的选择对提高铣削的加工精度、改善加工表面质量和提高生产率有着密切的关系。2.3.1主轴转速的确定确定主轴转速主要根据允许的切削速度Vc(mm/min)选取:其中Vc-切削速度（mm/min）D-工件或刀具的直径（mm）由于每把刀计算方式相同，现选取的立铣刀为例说明其计算过程。根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决被加工零件的精度、材料、刀具的材料和道具的耐用度等因素，可参照下表选取。

11、工件材料硬度/HBS切削速度/(mm/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢2251824661502253251236541203254256213675铸铁19021366615019026091845901603204.5102130铝70120100200200400黄铜53562050100180从理论上讲Vc的值越大越好，因为这不仅可以提高生产效率，而且可以避免产生积削瘤的临界速度，得到较高的表面粗糙度，切削速度Vc(高速钢铣刀Vc=1630 m/min,硬质合金铣刀Vc=80250 m/min。高速钢钻头Vc=2030 m/min，攻丝时Vc=510 m/min)与铣刀直径、铣刀转速有

12、关，其计算公式为：Vc=dn /1000，但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑：精铣时Vc=30mm/min代入式子中：计算的主轴转速要根据机床有的或接近转速选取：2）进给速度进给速度Vf是数控机床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。对于多齿刀具，其进给速度Vf、主轴转速、刀具齿数及每齿进给量的关系为:每齿进给量fz的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素，工件材料的强度和硬度越高，fz越小，反之越大：工件表面粗糙度值越小，fz就越小：硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀，可参考下表选取：工件

13、材料每齿进给量fz/(mm/z)粗铣精铣高速钢铣削硬质合金铣刀高速钢铣削硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30铝0.060.200.100.250.050.100.020.05综合选取：精铣 粗铣 铣刀齿数上面计算出：将它们带入上式得： 粗铣时： 精铣时：切削进给速度还需要根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳的切削状态。3）背吃刀量背吃刀量的选择主要由加工余量和对表面质量的要求决定。粗加工时（表面粗糙度5012.5），在允许的条件下，尽可能一次切除该工序的全部余量。但对于加工余量大，一次走到会造成机床功

14、率或刀具刚度不够，则需要采用多次走刀。半精加工时（表面粗糙度6.33.2），背吃刀量一般为0.52mm。精加工时（表面粗糙度1.60.8），背吃刀量取为0.10.4mm。总之，切削用量的具体数量应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度能相互适应，以形成最佳切削用量。背吃刀量根据机床、工件、和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率，为保证工件加工余量，可留 0.51.00 mm余量精加工。2.3确定数控加工内容数控加工内容见程序编程报告第三章 凸台孔的三维建模3.1 三维造

15、型的方法和基本步骤3.1.1 造型思路根据凸台孔零件的零件图，可以分析出零件主要包括长方体、凸台轮廓、不规则圆凸台轮廓、光孔及通孔组成。长方体、凸台轮廓及不规则圆凸台轮廓都可用过对草图进行“拉伸増料”得到，光孔及通孔都可用过对草图进行“拉伸除料”得到。三维建模次序依次为： 拉伸草图增料生成长方体。 拉伸草图增料生成凸台轮廓。 拉伸草图增料生成不规则圆凸台。 拉伸草图除料生成光孔。 拉伸草图除料生成通孔。3.1.2 拉伸草图增料生成长方体1）单击【特征生成栏】的【平面XY】，选择【XOY面】为草绘平面。2） 单击绘制草图按钮，进入草图绘制状态。3）在工具条中单击“矩形“图标，在左边的状态树下方出

16、现矩形的立即菜单并如图6-1设置参数，中心为原点；4）单击“拉伸”图标，弹出如图6-2所示对话框； 图6-1 图6-25）所得长方体如图6-3 5）以矩形的上表面创建草图绘制以原点为圆心R67.5的圆单击直线在左边的状态树下方出现直线的立即菜单并如图6-3设置参数，以原点为起点角度分别为22、69、160、-71； 6-3以图6-4设置参数，水平值分别为69.095、61.979，垂直值分别为65.615、72.725；图6-4单击“曲线修剪”图标，修剪出四个凸台的形状；单击“拉伸”图标，弹出如图6-5的对话框；图6-56）以长方体上表面创建草图，绘制中间不规则的圆单击“直线”图标，绘制“水平

17、+铅垂”线，以原点为中心；单击“圆”图标，原点为圆心，R48，R51.75；单击“平移”图标，拷贝铅垂线X-15.75Y0，得交点A画以A为圆心R15.75的圆；单击“曲线过渡”图标R6，裁剪曲线1R48曲线2R15.75；分别拷贝铅垂线向左11.2249和水平线向下0.7508交点为B；单击“圆”B为圆心画R34.5的圆，以原点为圆心画R45.373的圆，R7.5；单击“圆弧过渡”R131.25，裁剪曲线1R7.5的圆，裁剪曲线2R45.373；单击“曲线裁剪”修剪图线如零件图；单击“拉伸”图标，深度为8；7）以K面创建草图，单击“圆”原点为圆心，R25；8）单击“拉伸除料”贯通；9）以N面

18、创建草图单击“圆”图标，R105原点为圆心；单击“直线”图标，绘制45度的直线，与圆有一交代C；单击“圆”图标，R6圆心C；单击“阵列”图标，在左边的状态树下方出现直线的立即菜单并如图6-6设置参数； 图6-6裁剪，删除多余的线；单击“工艺钻孔加工”拾取R6的四个圆，深度12。10）所得零件图如图6-7所示； 图6-86.2确定毛坯启动CAXA制造工程师软件，单击“加工管理”再双击“毛坯”参数如图6.16.3铣削上平面1）单击“加工管理”“刀具轨迹”右击 “加工”“粗加工”“区域式粗加工”弹出如图6.3-1，对话框，确定加工边界参数；图6.3-12）加工参数如图6.3-2； 图6.3-23）切

19、削用量如图6.3-3； 图6.3-34）下刀方式如图6.3-4； 图6.3-45）确定刀具参数如图6.3-5； 图6.3-56）轮廓曲线为长方体的下底面；右击确定，加工路线如图6.3-6所示； 图6.3-56.4粗铣凸台所有轮廓1)“刀具轨迹”“加工”“粗加工”“区域式粗加工”弹出如图6.4-1的对话框；2）加工参数如图6.4-1； 图6.4-13）加工边界参数如图6.4-2； 图6.4-2 4）刀具参数如图6.3-5；5）下刀方式参数如图6.3-4；6）确定切削用量如图6.3-3；7）轮廓曲线为凸台的外轮廓线； 岛屿曲线为不规则圆的外轮廓；右击生成加工路线所生成的结果如图6.4-3； 图6.

20、4-36.5钻孔6.5.1钻削50的孔1）单击“孔加工”图标，拾取 50的圆；2）加工参数如图6.5-1； 图6.5-12）刀具参数如图6.5-2； 图6.5-26.5.2钻412的四个孔1）单击“孔加工”图标，拾取12的四个圆；2）加工参数如图6.5-3； 图6.5-33）确定刀具参数如图6.5-2；4）确定后所得加工路线如图6.5-3所示；图6.5-56.6粗铣所有轮廓1）单击“刀具轨迹”“加 工”“粗加工”“等高线粗加工”弹出如图6.6-1的对话框确定加工参数1； 图6.6-12）确定下刀方式如图6.6-2的参数； 图6.6-23）确定加工边界如图6.6-3所示参数； 图6.6-34）切

21、削用量参数如图6.6-4所示； 图6.6-45)刀具参数如图6.6-5所示； 图6.6-5设置好参数后确定；6）“加工曲线”拾取零件轮廓；右击生成加工路线，加工结果如图6.6-6； 图6.6-66.7精铣所有轮廓1）右击“刀具轨迹”“加工”“精加工”“等高线精加工”弹出如图6.7-1所示的对话框； 图6.7-12）加工参数2的参数如图6.7-2所示；图6.7-33）切削用量的参数如图6.7-4所示； 图6.7-44）加工边界的参数如图6.7-5所示；图6.7-55）确定刀具参数如图6.7-6所示；图6.7-67）确定后以零件所有轮廓为拾取加工对象，右击后所得加工路线如图6.7-7所示； 图6.

22、7-7总结通过本次毕业设计，使我们对零件的机械加工工艺路线以及数控加工认识更深了一成，同时也使我们认识到我们所学的知识不足以及团队合作力量。经过我们两年半的刻苦学习，我们的学习生涯也即将结束；然而在毕业之前我我们必须完成毕业设计，在本次设计中我总算体会到“千里之行始于足下”这句话的道理，如果遇到什么事我们都不亲自去做的话，我们真的很难发现自己的不足，更不用说改正自己的不足了。例如：我们这次设计的内容中的工艺问题，我们自己做了感觉没问题，但是给老师检查时却有很多的问题，我们改了又给老师检查，查了在改；在此期间的们查阅了大量的资料以及向老师请和同学请教，才使我们的设计基本完成。此次毕业设计综合运用

23、了我们之前学过的知识，如机械制图、机械制造技术、数控加工工艺及设备、数控加工编程及操作等。本次毕业设计的重点在于零件的结构工艺分析，刀具与机床的选择，加工方案及顺序的拟定和切削用量等等参数的选择等。毕业设计是我们对专业知识的实践训练总结，也是我们迈向社会的一个必不可少的过程，在设计过程中，我发现自己存在很多不足，在以后的社会实践中我会更加努力地去充实和完善自己。通过这次设计，我对数控加工工艺、编程、加工方法等等都有了更深层的了解。最重要的是让我深刻的意识到团队的重要性。在此，非常感谢我的指导老师，谢谢他们对我悉心的指导，并给我详细讲解设计中所遇到的以及可能遇到的细节问题，使我更加熟悉本专业的知

24、识；也感谢各位同学，感谢你们的帮助使我们小组才能更好的完成。参考文献1 张秀珍，冯伟数控加工课程设计指导M北京：机械工业出版社，2009 . 2 张美荣，常明数控机床操作与编程M 北京：北京交通大学出版社，2010. 3 田平数控机床加工工艺及设备M 北京：中国电力出版社，2009. 4 徐茂功公差配合与技术测量M 北京：机械工业出版社，2008 5 陈廉清机械制图M 杭州：浙江大学出版社，20008 6 王军，严丽机械基础M 广州：华南理工大学出版社，2004 7 陈根琴宋志良机械制造技术M 北京：北京理工大学出版社，2007 8 华茂发数控加工工艺M 北京：机械工艺出版社，20029 黄华数控铣削编程3加工技术M 机械工业出版社，2010