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数控铣床零件加工工艺分析与程序设计


华中科技大学 毕业论文(设计)

题目

数控铣床零件加工工艺分析与程序设计

学生姓名 班 专 分 级 业 院

学号

指导教师







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目 摘

录 ...................................................................................... ……………- 2 要......................................................................................... …………..- 4 -

1、零件加工工艺的分析......................................................... ………………- 5 1)零件的技术要求分析......................................................................... - 5 2)零件的结构工艺分析......................................................................... - 5 2、编程尺寸的确定.................................................................... …………….- 8 1) 、计算各节点的坐标尺寸................................................................... - 8 3、毛坯选择................................................................................... …………..- 8 1)毛坯分析............................................................................................. - 8 ①:材料的力学性能:................................................................... - 8 ②:批量大小:小批量生产........................................................... - 9 ③:零件形状尺寸:....................................................................... - 9 ④:学校现有的设备:立式加工中心........................................... - 9 2)毛坯的选择......................................................................................... - 9 4、工艺过程的设计........................................................................ ………….- 9 1)选择定位基准:................................................................................. - 9 2)选择毛坯各表面加工方法:............................................................. - 9 3)确定加工顺序:................................................................................. - 9 4) 确定走刀路线................................................................................. - 11 5、选择机床、工艺装备.......................................................... …….……....- 11 1)数控机床及系统............................................................................... - 11 2)选择工艺装备................................................................................... - 12 (1)夹具的选择................................................................................... - 12 (2)装夹方案的选择........................................................................... - 13 (3)刀具的选择方案........................................................................... - 14 -

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(4)量具的选择方案........................................................................... - 15 6、确定切削用量........................................................................... …………- 16 (1)主轴转速的确定........................................................................... - 16 (2)进给速度的确定........................................................................... - 17 (3)背吃刀量的确定........................................................................... - 19 7、工艺卡片................................................................................... …………- 19 (1) (2) (1) (2) (3) 凸件的工艺卡........................................................................... - 19 凸件的工序卡........................................................................... - 20 凹件的工艺卡........................................................................... - 21 凹件的工序卡........................................................................... - 21 刀具卡....................................................................................... - 22 -

8、编制加工程序单....................................................................... …………- 23 小结................................................................................................. …………- 29 参考文献..................................................................................... ……………- 30 -

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数控机床的出现以及带来的巨大利益, 引起世界各国科技界和工业界的普遍 重视。 发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路,是未来工厂自 动化的基础。数控机床的大量使用,需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。数 控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化, 使制造业成为工业化的象 征, 而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要 行业的发展起着越来越重要的作用。 随着科技的发展, 数控技术也在不断的发展更新,现在数控技术也称计算机 数控技术,加工软件的更新快,CAD/CAM 的应用是一项实践性很强的技术。如 像 UG,PRO/E,Cimitron,MasterCAM,CAXA 制造工程师等。 数控技术是技术性极强的工作,尤其在模具领域应用最为广泛,所以这要求 从业人员具有很高的机械加工工艺知识,数控编程知识和数控操作技能。本文主 要通过铣削加工薄壁配合件的数控工艺分析与加工,综合所学的专业基础知识, 全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工 中的因素,设计其加工工艺和编辑 程序,完成配合要求。

关键词:铣削、钻削、绞削、CAD/CAM、薄壁板类配合件零件加工。

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1、零件加工工艺的分析
1)零件的技术要求分析
零件的尺寸公差在 0.05—0.1mm 之间,且凸件薄壁厚度为 8mm,区域面积 较大,表面粗糙度也比较高,达到了 Ra3.2um,相对难加工,加工时容易产生变 形,处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。 定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。 该零件首先以一个毛坯件的一 个平面为粗基准定位, 将毛料的精加工定位面铣削出来,并达到规定的要求和质 量,作为夹持面,再以夹持面为精基准装夹来加工零件,最后再将粗基准面加工 到尺寸要求。 材料名称:铝 型材 热处理:正火。强度较高,塑性和韧性尚好,最常用中碳调质钢,综合力学 性能良好,用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件, 以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。

2)零件的结构工艺分析
零件形状如 1-1、1-2 图所示,有轮廓加工、板件凸、凹件加工及打孔等。 由于典型零件需要配合的薄壁零件,形状比较简单,但是工序复杂,表面质量和 精度要求高,所以从精度要求上考虑,定位和工序安排比较关键。为了保证加工 精度和表面质量,根据毛胚形状和尺寸,分析采用两次定位(一次粗定位,一次 精定位)装夹加工完成,按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工 后精加工、先面后孔的原则依次划分工序加工.。 零件基本尺寸:110×110×30

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图 1-1

凸件

图 1-2

凹件

技术要求:1、未注公差±0.1mm; 2、未注倒角去毛刺; 3、未注表面粗糙度为 Ra3.2。

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图 1-3

凸件

图 1-4

凹件

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2、编程尺寸的确定
1) 、计算各节点的坐标尺寸

图 2-1

如图 2-1 所示将零件图用 AUTOCAD 画出, 利用 CAD 中的相关功能计算出 上图中各节点的坐标。

3、毛坯选择
1)毛坯分析
根据零件的设计和运用领域等方面,零件形状尺寸、力学性能、批量大小以 及学校现有的设备要求,选择零件的材料。 ①:材料的力学性能: 退火钢抗拉强度:≥600(MPa);

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屈服强度:≥355(MPa); 延 长 率:≥16%断面收缩率:≥40%; 布氏硬度:≤197(HB) ; ②:批量大小:小批量生产 ③:零件形状尺寸: 由零件凸模 1-1、凹模1-4 图样尺寸为116mm×116mm×34mm ④:学校现有的设备:立式加工中心

2)毛坯的选择
选择毛坯尺寸为 116mm×116mm×34mm 的铝材,类型为型材。

4、工艺过程的设计
1)选择定位基准:
通常毛料未经任何处理时,外表有一层硬皮,硬度很高,很容易磨损刀具, 在选择走刀方式时加以考虑选择逆铣, 还有毛刺, 装夹前应进行钳工去毛刺处理, 再以面作为粗基准加工精基准定位面。 凸件 :任选 116mm×34mm 的面用面铣刀加工,即为定位基准。 凹件 :任选 116mm×34mm 的面用面铣刀加工,即为定位基准。

2)选择毛坯各表面加工方法:
表面的加工顺序是先里后外,先粗后精,先面后孔的方法划分加工步骤,由 于轮廓薄壁太薄,对其划分工序考虑要全面,先对受力大的部位先加工,对剩余 部粗铣后就开始精加工。 由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把刀,所以选 择加工方案要综合考虑。

3)确定加工顺序:
铣削底面和侧面 凸件: 粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓(挖槽)→编程去除槽

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内多余残料→铣槽内圆孔→粗铣槽内凹球槽→粗铣外轮廓→粗铣凸台→编程去 除多余残料→精铣椭圆槽→精铣槽内球槽→精铣凸台→精铣夹持面 。 ① 选择与之前加工完成的 116mm×34mm 面相邻的 116mm×34mm 面加 工,用夹具将工件夹持稍微可以松动,目测之前加工的面与夹具底面垂直,然后 用千分尺测是否垂直, 读表后, 用扳手轻微修改工件垂直度, 直到工件垂直为止, 夹紧,然后用面铣刀加工此面。切削量不要太多(1—1.5mm) 。 ② 将工件旋转 90 度至未加工的一面,然后用千分表测垂直度,用 G92 指 令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到 116mm×113mm×34mm 。 ③ 将工件旋转 90 度至未加工的一面,然后用千分表测垂直度,用 G92 指 令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到 113mm×113mm×34mm 。 ④ 然后加工 113mm×113mm 的面,用 G92 指令和面铣刀将此面稍微洗掉 一点(1—1.5mm) 。 ⑤ 将工件翻过来切削另一面,用 G92 指令和面铣刀稍微切掉一点,以此面 为零点,将工件切削到 113mm×113mm×32mm 。 ⑥ 精铣上平面,工件尺寸铣过之后为 113mm×113mm×30mm 。 ⑦ 粗铣长半轴为 X 为 39 短半轴 Y 为 29 的椭圆槽,以及去除残料。 ⑧ 铣直径为 8 的内圆孔,粗铣球半径为 15 的球槽。 ⑨ 粗铣凸台,去除多余残料。 ⑩ 精铣椭圆槽(X40,Y30) ,粗铣 SR15 的球槽,精铣凸台。 ⑩+1 将工件旋转精铣夹持面 110mm×110mm×30mm 。 凹件: 粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣凹槽→编程去除凹槽中多余 残料→粗铣定位槽→精铣槽底面→精铣定位槽→翻面铣掉夹持面。 ① 选择与之前加工完成的 116mm×34mm 面相邻的 116mm×34mm 面加 工,用夹具将工件夹持稍微可以松动,目测之前加工的面与夹具底面垂直,然后 用千分尺测是否垂直, 读表后, 用扳手轻微修改工件垂直度, 直到工件垂直为止, 夹紧,然后用面铣刀加工此面。切削量不要太多(1—1.5mm) 。 ② 将工件旋转 90 度至未加工的一面,然后用千分表测垂直度,用 G92 指

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令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到 116mm×113mm×34mm 。 ③ 将工件旋转 90 度至未加工的一面,然后用千分表测垂直度,用 G92 指 令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到 113mm×113mm×34mm 。 ④ 然后加工 113mm×113mm 的面,用 G92 指令和面铣刀将此面稍微洗 掉一点(1—1.5mm) 。 ⑤ 将工件翻过来切削另一面,用 G92 指令和面铣刀稍微切掉一点,以此面 为零点,将工件切削到 113mm×113mm×32mm 。 ⑥ 精铣上平面,工件尺寸铣过之后为 113mm×113mm×30mm 。 ⑦ 粗铣长半轴为 X 为 31 短半轴 Y 为 21 的椭圆槽,以及去除残料。以及两 个定位槽。 ⑧ 精铣椭圆槽(X32,Y22) ,精铣定位槽。 ⑨ 将工件旋转精铣夹持面 110mm×110mm×30mm。

4) 确定走刀路线
定义:数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹 。 根据零件图样,确定走刀路线(即加工工时最短,又能保证质量) ,下面确 定该走刀路线: 配合件走刀路线:先粗、精加工椭圆的外轮廓 → 粗、精加工内腔及球槽→ 粗精加工定位台

5、选择机床、工艺装备
1)数控机床及系统
选用加工中心(FAUNC——VMC850) 加工中心加工柔性比普通数控铣床优越,有一个自动换刀的伺服系统,对于 工序复杂的零件需要多把刀加工, 在换刀的时候可以减少很多辅助时间, 很方便, 而且能够加工更加复杂的曲面等工件。因此,提高加工中心的效率便成为关键, 而合理运用编程技巧, 编制高效率的加工程序,对提高机床效率往往具有意想不 到的效果。

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图 5-1

表 5-1
工作台面尺寸 (长×宽) 工作台最大纵向行程 工作台最大横向行程 主轴箱垂向行程 工作台 T 型槽 (槽数-宽度×间距) 主电动机功率 脉冲当量(mm/脉冲) 机床外形尺寸 (长×宽×高)(mm) 405×1307(mm) 650mm 450mm 500mm 5-16×60mm 5.5/7.5(kw) 0.001 2540mm×2520mm ×2710mm 主轴锥孔/刀柄形式 主配控制系统 换刀时间(s) 主轴转速范围 快速移动速度 进给速度 工作台最大承载(kg) 24ISO40 / BT40 (MAS403) FANUC 0iMate-MC 6.5s 60—6000( r/min) 10000(mm/min) 5—800(mm/min) 700kg

机床重量( kg)

4000kg

2)选择工艺装备
(1)夹具的选择 机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检 测的装置称为夹具,又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的任何工序,用来迅 速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、 装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件时,为使工件的表面能达到图纸规定

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的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ,加工前必须将 工件装好(定位) 、夹牢(夹紧) 。 夹具通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置) 、夹紧装置 、对刀引 导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置( 使工件在一 次安装中能完成数个工位的加工,有回转分度装置和直线移动分度装置两类) 、 连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成。 按进给方式铣床夹具可分为直线进给式、靠模进给式和圆周进给式三种。 1、直线进给式铣床夹具:这类铣床夹具用得最多,夹具安装在铣床工作台 上,加工中随工作台按直线进给方式运动。 2、靠模铣床夹具:靠模的作用是使工件获得辅助运动,形成仿形运动,它 用在专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。 3、圆周进给式铣床夹具:可在不停车的情况下装卸工件,一般是多工位, 在有回转工作台的铣床上使用。 这种夹具结构紧凑, 操作方便, 是高效铣床夹具, 使用于大批量生产。 现代的数控铣床夹具除用到常用的虎钳、 分度头和三爪夹盘等通用夹具外还 有万能组合夹具、多工位夹具、气动或液压夹具、专用铣切夹具和真空夹具等

(2)装夹方案的选择
在确定装夹方案时,只需根据已选定的加工表面和定位基准定工件的定位夹紧方式,并 选择合适的夹具。 在选用夹具时, 在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选用普通夹 具, 在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的夹具应满足安装调整方 便、刚性好、精度高、耐用度好等要求,所以我根据零件的形状考虑选择平口虎 钳。此时,主要考虑以下几点: ① 夹紧机构或其它元件不得影响进给,加工部位要敞开; ② 必须保证最小的夹紧变形; ③ 装卸方便,辅助时间应尽量短; ④ 对小型零件或工序时间不长的零件,可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工, 以提高加工效率; ⑤ 夹具结构应力求简单;

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⑥ 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。 该零件形状规则, 四个侧面较光整,加工面与加工面之间的位置精度要求不 高。所以以底面和两个侧面作为定位,用虎钳从工件侧面夹紧。 使用注意事项: ① 夹紧工件时要松紧适当,用手板紧手柄,不得借助其他工具加力。 ② 强力作业时,应尽量使力朝向固定钳身。 ③ 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业。 ④ 对丝杠、螺母等活动表面应经常清洗、润滑,以防生锈

图 5-2

平口虎钳

平口虎钳夹具参数:
产品名 称 平口虎 钳 型号 钳口宽度 (mm) 钳口高度 (mm) 钳口最大张 开度(mm) 定位键宽 度(mm) 外形尺寸长×宽 ×高(mm)

Q12160

160

50

160

18

500×300×200

(3)刀具的选择方案
结合零件图分析,该零件有平面和型腔内的圆弧及槽特点,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,粗、精加工尽可 能选用同一把刀具,保证良好精度要求。结合我院机床的实际情况,采用加工中 心进行加工。加工中心 VMC850。

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刀具材料应具备的性能:
希望具备的性能 高硬度(常温及高温状 态) 高韧性(抗弯强度) 高耐热性 热传导能力良好 作为刀具使用时的性 能 耐磨损性 耐崩刃性耐破损性 耐塑性变形性 耐热冲击性耐热裂纹 性 希望具备的性 能 化学稳定性良 好 低亲和性 磨削成形性良 好 锋刃性良好 作为刀具使用时的性能 耐氧化性耐扩散性 耐溶着、凝着(粘刀) 性 刀具制造的高生产率 刃口锋利表面质量好微 小切削可能

对刀具的基本要求: (1)刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二:一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, 不仅会影响零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误差而形成的接刀台阶,从而降 低了零件的表面质量。 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。切削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 满意加工质量的前提。具体选择的刀具 将在工艺文件里表现出来。

(4)量具的选择方案
在机械制造中用以直接或间接测出被测对象量值的工具、加工中心仪器、仪 表等称为计量器具。计量器具主要分为量具和量仪(仪器、仪表)两大类。其中量 具是指那些能直接表示出长度单位和界限的简单计量工具。量仪是利用机械、光

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学、气动、电动等原理将长度放大或细分,且结构较为复杂的计量器具,一般在 计量室中使用。 零件的几何参数的测量包括:长度、角度、表面粗糙度及形位公差。 用来测量零件的量具有: (1)钢直尺:用来测量长度的一种最常用的简单量具; (2)游标卡尺:可以用来测量内、外尺寸、孔距、高度和深度; (3)千分尺:这类量具较为精密。可用来测量外圆直径、长度、厚度; 测量表面粗糙度采用比较法,将零件表面与表面粗糙度样块比较,用目测或 手摸判断被加工表面粗糙度; 用比较法评定表面粗糙度虽然不精确,但由于器具 简单,使用方便,迅速。 (4)百分表:在铣削工件时,用来测量工件是否垂直。

6、确定切削用量
(1) 主轴转速的确定
主要根据允许的切削速度 Vc(m/min)选取:n= 其中 Vc-切削速度 D-工件或刀具的直径(mm) 由于每把刀计算方式相同,现选取 16mm 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于被加工零件的精度、材料、 刀具的材料和刀具耐用度等因素。 铣削时切削速度:
工件材料 硬度/HBS 切削速度 v c / (m/min) 高速钢铣刀 铝 70~120 100 ~ 200 硬质合金铣刀 200 ~ 400

1000 Vc ?D

从理论上讲,v c 的值越大越好,因为这不仅可以提高生产率,而且可以避免 生成积屑瘤的临界速度,获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等 的限制,综合考虑:

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取粗铣时: v c =150m/min 精铣时 : v c =200m/min 代入公式中:n粗 =

1000 ? 150 =2985.6r/min 3.14 ? 16

n精 = 1000 ? 200 =3980.9r/min
3.14 ? 16

计算的主轴转速 n 要根据机床有的或接近的转速选取 取 n粗 =2985 r/min 同理计算 ? 8 立铣刀: 取 n粗 =5970r/min
n精 = 7962 r/min n精 = 505 r/min n精 =3981 r/min

同理计算 ? 63 盘铣刀: 取 n粗 =379r/min

(2) 进给速度的确定
粗加工的时候一般尽量可能的最大每齿进给速度, 每齿进给速度的取值主要 考虑刀具的强度,对于立铣刀而言,直径越大,刀刃越多,其刀具强度就越大, 允许取的每齿进给速度也越大;在一定的每齿进给速度,切削深度,切削宽度的 取值过大, 将会导致切削力过大, 一方面可能会超出机床的额定负荷或损坏刀具; 另一方面,如果切削速度也较大,可能会超出机床额定功率。通常如果切削深度 必须取大值的时候, 切削宽度就必须取很小的值。曲面轮廓的精加工的每齿进给 速度、切削深度、切削宽度一般比较小,切削力很小,因此取很高的切削速度也 不会超出机床的额定功率。 粗加工的时候,过高切削度主要引起温度和切削功率 过大,精加工的时候过高的切削速度主要爱温度的限制。通常,铣刀材料、工件 材料、刀具耐用度一定,允许的浓度就一定,因此极限切削线速度也一定。 切削进给速度 F 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移, 单 位 mm/min。它与铣刀的转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量 f Z (mm/z)的关系为: F= f Z ZN 每齿进给量 f Z 的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表

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面粗糙度值等因素。工件材料的强度和硬度越高, f Z 越小,反之则越大;工件 表面粗糙度值越小, f Z 就越小;硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣 刀。 刀每齿进给量 f Z
每齿进给量 f Z /(mm/z) 工件材料 高速钢铣刀 铝 0.06~0.20 粗铣 硬质合金铣刀 0.10~0.25 高速钢铣刀 0.05~0.10 精铣 硬质合金铣刀 0.02~0.05

综合选取:粗铣 f Z =0.06 mm/z 精铣 f Z =0.03mm/z 铣刀齿数 z=2 上面计算出:

n粗

=2985 r/min

n精

=3981 r/min

将它们代入式子计算。 粗铣时:F=0.06× 2985 2× =358mm/min 精铣时:F=0.03× 3981 2× =239mm/min 同理即可得出: 盘铣刀进给速度:

n粗

=379 r/min

n精

=505r/min

铣刀齿数 Z=3

F 粗=69 mm/min
φ 8 铣刀进给速度:

F精

=46 mm/min

n粗

=2985 r/min

n精

=3981 r/min

铣刀齿数 Z=2

F 粗=716 mm/min

F精

=477 mm/min

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切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动 调整,以获得最佳切削状态。

(3)背吃刀量的确定
背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应 尽可能使被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。 为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量,一般留 0.2~0.5mm。 总之, 切削用量的具体数值应根据机床性能、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三者能相互适应,以形 成最佳切削用量。

7、工艺卡片
(1) 凸件的工艺卡
材料 芜湖职业技术学院 数控加工工艺卡 铝 刀 具 工 序 号 刀具直 径 (mm) 加 工 内 容 生产 类型 单件 零件名 称 板料凸 件 加 工 参 数 加工设备 VMC850

刀具 号

刀具名称

进给速度 (mm/min)

主轴转速 (r/min)

背吃刀量

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 T01 T01 T01 T02 T02 T03 盘形铣刀 盘铣刀 盘铣刀 立铣刀 立铣刀 立铣刀 ? 63 ? 63 ? 63 ? 8 ? 16 ? 8

备料 116mm×116mm×34 mm 装夹,粗铣基准面 A 粗铣定位测面 装夹,粗精铣基准面 B 粗铣薄壁内轮廓、内圆槽, 去除凸台上多余材料 精加工椭圆外轮廓、精加工定位 台 80 80 80 120 200 120 400 400 400 600 600 600

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N8 N9

T04 T01

球头铣刀 盘铣刀

? 8 ? 63

粗、精铣内圆槽 精加工夹持面

200 80

1200 400

(2)
(工厂)

凸件的工序卡
产品名称及代号 数控加工工序卡片 A4 铝 车间 1 零件名称 零件图号 材料

工序号

程序编号

夹具名称 平口钳

夹具编号

使用设备 加工中心 加工参数

工 步 号

工步内容

程序编 号

刀具 号

刀具规 格

主轴转速 r/min 400 400 400 600 600 1200 600 450 600 600 800 720

进给速度 mm/min 80 80 80 120 120 200 120 120 120 100 150 100

背吃 刀量 /mm 2 2 2 4 4 4 4 4 4 4 4/10 4

备注

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

装夹,粗铣基准面 A,留 1mm 面 余量 粗铣定位测面,留 0.5mm 余量 装夹, 粗精铣基准面 B 到尺寸和 表面质量 粗铣凸件椭圆的内轮廓, 并留有 1mm 的余量、去除残料及铣圆槽 精铣椭圆内轮廓, 1mm 测面余 留 量, 粗精铣内球槽 粗精铣上表面 粗铣椭圆外轮廓 精铣椭圆外轮廓 粗铣定位槽 精铣定位槽 精加工夹持面

O0001 O0001 O0001 O0003 O0002 O0009 O0006 O0005 O0004 O0008 O0007 O0001

T01 T01 T01 T03 T03 T04 T02 T03 T03 T03 T03 T01

?63 ?63 ?63 ?8 ?8 ?8 ?16 ?8 ?8 ?8 ?8 ?63

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(1) 凹件的工艺卡
材料 长春职业技术学院 数控加工工艺卡 铝 刀 工 序 号 具 刀具直 径 (mm) 加 工 内 容 生产 类型 单件 零件名 称 板料凹 件 加 工 参 数 加工设备 VMC850

刀具 号

刀具名称

进给速度 (mm/min)

主轴转速 (r/min)

背吃刀量

N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 T01 T01 T01 T03 T02 T03 T01 盘形铣刀 盘铣刀 盘铣刀 立铣刀 立铣刀 立铣刀 盘铣刀 ? 63 ? 63 ? 63 ? 8 ? 16 ? 8 ? 63

备料 116mm×116mm×34 mm 装夹,粗铣基准面 A 粗铣定位测面 装夹,粗精铣基准面 B 粗精铣椭圆外轮廓 去除表面多余材料 精加工 定位台 精加工夹持面 80 80 80 120 200 120 80 400 400 400 600 600 800 400

(2) 凹件的工序卡
产品名称及代号 (工厂) 数控加工工序卡片 A4 工序号 程序编号 夹具名称 平口钳 工 步 号 夹具编号 使用设备 加工中心 加工参数 工步内容 程序编 号 刀具 号 刀具规 格 主轴转速 r/min 进给速度 mm/min 背吃 刀量 备注 铝 车间 2 零件名称 零件图号 材料

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/mm

1 2 3 4 5 6 7 8

装夹,粗铣基准面 A,留 1mm 面 余量 粗铣定位测面,留 0.5mm 余量 装夹, 粗精铣基准面 B 到尺寸和 表面质量 粗精铣上表面 粗铣椭圆外轮廓 精铣椭圆外轮廓 粗精铣定位槽 精加工夹持面

O0001 O0001 O0001 O0011 O0010 O0014 O0013 O0012 O0001

T01 T01 T01 T02 T03 T03 T03 T01

?63 ?63 ?63 ?16 ?8 ?8 ?8 ?63

400 400 400 600 450 600 800 720

80 80 80 120 120 120 100 100

2 2 2 4 4 4 4 4

自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动

(3)刀具卡
零件图号 刀具名称 刀具编号 序号 刀 具 组 成 1 2 3 4 1 换刀方式 编号 T01 T02 T03 T04 01 刀具卡 自动 刀具名称 盘铣刀 立铣刀 立铣刀 球铣刀 程序编号 规格 φ 60 φ 16 φ8 φ8 O0001 数量 1 1 1 1 备注 使用设备

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8、编制加工程序单
凸件编程:
铣平面: O0001; G92 G90 x0 y0 z0 ; M03 S600 ; G01 x150 F150 ; G00 Z100; M05; M30; 铣椭圆:(精铣内轮廓) O0002; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0; M03 S600; Z5; G01 Z-5 F150; G42 D01 X-22; G02 X-32 Y0 R-5; #3 = 0; N11 #1 = 32 * COS[#3]; #2 = 22 * SIN[#3]; G01 X = -[#1] Y = [#2]; #3 = #3 + 1; IF[#3 LE 360] GOTO 11; GO2 X-22 Y0 R-5; G40 Z100 ; X0 Y0; M05; M30; 铣椭圆: (粗铣内轮廓) O0003; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0; M03 S600; Z5; G01 Z-5 F150; G42 D01 X-21; G02 X-32 Y0 R-5; #3 = 0; N11 #1 = 31 * COS[#3]; #2 = 21 * SIN[#3]; G01 X = -[#1] Y = [#2]; #3 = #3 + 1; IF[#3 LE 360] GOTO 11; GO2 X-21 Y0 R-5; G01 X20; G02 X20 I-20; G01 X14 ; G02 X14 I-14; G40 G01 X0 Y0; Z-10; G01 X16; G02 I-16; G01 X8; G02 I-8; G01 X0 Y0; Z-32 F100; G00 Z100 X0 Y0; M05; M30;

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铣椭圆:(精铣外轮廓) O0004; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0; M03 S600; X-65 Y-25; Z5; G01 Z-5 F150; G41 D01 X-40; X-40 Y0; #3 = 0; N11 #1 = 40 * COS[#3]; #2 = 30 * SIN[#3]; G01 X = -[#1] Y = [#2]; #3 = #3 + 1; IF[#3 LE 360] GOTO 11; G01 X20; G00 Z100; M05; M30 ;

铣椭圆: (粗铣外轮廓) O0005; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0; M03 S600; X-65 Y-25; Z5; G01 Z-5 F150; G41 D01 X-41; X-41 Y0; #3 = 0; N11 #1 = 41 * COS[#3]; #2 = 31 * SIN[#3]; G01 X = -[#1] Y = [#2]; #3 = #3 + 1; IF[#3 LE 360] GOTO 11; G01 X20; G00 Z100; M05; M30 ;

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铣上表面: →→ O0006; G54 G90; G00 X0 Y0 Z100; M03 S600 F150; X-70 Y61; Z-5; G01 X61; Y-61; X-61; Y61; Y47; ---→ →→→



Y42; X-47; Y21.7171; G00 Z100 X0 Y0; X70 Y-47; Z-5; G01 X-27.804; Y-42; X46 ; Y-21.1911; G00 Z100 X0 Y0; M05; M30;

X30;

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铣定位台;(精铣) O0007; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0 ; M03 S600 F150; X54 Y68; Z-5; G01 Y35; G02 X36 Y35 R-9; Y45; G02 X54 Y45 R-9; G01 Y35; G00 Z100; X0 Y0; X-54 Y-60 ; G01 Y0; G02 X-54 Y0 I9; G01 Y10; G00 Z100; X0 Y0; M05 ; M30;

铣定位台;(粗铣) O0008; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0 ; M03 S600 F150; X55 Y68; Z-5; G01 Y35; G02 X35 Y35 R-10; Y45; G02 X55 Y45 R-10; G01 Y35; G00 Z100; X0 Y0; X-55 Y-60 ; G01 Y0; G02 X-55 Y0 I10; G01 Y10; G00 Z100; X0 Y0; M05 ; M30;

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铣球槽: O0009; G54G90; G00 Z100; M03 S1500 F150; X0 Y0; Z5; #3 = 42; WHILE [#3 LE 75] DO1; #1=19*COS[#3];

#2=19*SIN[#3]; G01 Z[-#2]F600; G01 X[#1]; G03 I[-#1]; G01 X0 Y0; #3 = #3 + 0.1; END1; G00 Z150; M05; M30;

凹件编程:
铣平面:(精铣) O0010; G54 G90; G00 Z100 X0 Y0; M03 S800 F100; X-70 Y51; Z5; G01 Z-5; G01 X51 ; Y-51; X-51; Y35.5; X44; Y-35.5; Y51; X-43; Y0; G02 X-43 I43; G01 Y10; G00 Z100 X0 Y0; M05; M30; 铣平面:(粗铣) O0011; G54 G90; G00 Z100 X0 Y0; M03 S800 F100; X-70 Y51; Z5; G01 Z-4; G01 X51 ; Y-51; X-51; Y35.5; X44; Y-35.5; Y51; X-43; Y0; G02 X-43 I43; G01 Y10; G00 Z100 X0 Y0; M05; M30;

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铣定位槽: O00012; G54 G90; G00 X-42.5 Y-42.5; Z5; G01 Z-5; Y-39; G02 X-42.5 Y-39 J-3.5; G00 Z100 X0 YO; X45 Y39.5; Z5;

G01 Z-5; X44; Y45; G02 X46 Y46 R-1; G01 Y35; G02 X44 R-1; G01 40; G00 Z100 X0 Y0; M05; M30;

铣椭圆:(精铣外轮廓) O0013; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0; M03 S600; X-36 Y-27; Z5; G01 Z-5 F150; Y0; #3 = 0; N11 #1 = 36 * COS[#3]; #2 = 26* SIN[#3]; G01 X = -[#1] Y = [#2]; #3 = #3 + 1; IF[#3 LE 360] GOTO 11; G01 Y20; G00 Z100 ; X0 Y0; M05;M30;

铣椭圆:(粗铣外轮廓) O0014; G54 G90 G00 Z100; X0 Y0; M03 S600; X-37 Y-27; Z5; G01 Z-5 F150; Y0; #3 = 0; N11 #1 = 37 * COS[#3]; #2 = 27* SIN[#3]; G01 X = -[#1] Y = [#2]; #3 = #3 + 1; IF[#3 LE 360] GOTO 11; G01 Y20; G00 Z100 ; X0 Y0; M05;M30;

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小结
通过本次毕业设计,从最初的选题,开题到计算、绘图直到完成设计,使我 对零件设计与加工有了更进一步的认识和掌握,也了解了加工业在实际生产、生 活中的重要地位。这一个多月的毕业设计,使我对薄壁零件的加工过程有了一定 的了解,我的任务是对该零件工艺分析,编制程序和加工。 本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程,系统地巩固了《机械 设计》《机械制图》《数控编程》等许多课程。从零件产品图的绘制到产品的加 、 、 工,在指导老师的精心指导下,完成自己的毕业设计。主要介绍了典型零件的数 控铣削加工工艺。数控铣削的工艺灵活性很大,加工方法多种多样。通过老师的 悉心指导和自己的认真学习,刻苦分析,查阅相关资料,最终做完了毕业设计。 根据图纸的具体要求,再结合实际加工的经验,制定出一套加工的详细方案。 总之,通过本次毕业设计,我们综合了专业了知识,更是因为在设计中,遇 到了许多的问题,得到了老师的解答,完成了工艺的设计,我从中更认识到了自 己不足之处,对于即将毕业的我来说,无疑是给了自己一个巨大的帮助,以便在 近期内巩固所学的知识, 为今后离开校园走上工作岗位奠定坚实的技术基础,成 为一个对社会有所贡献的人。

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参考文献
[1]机械基础 主编:李世维 高等教育出版社 2000 年 1 月版

[2]机械制造基础

主编:牛宝林

华中科技大学出版社

2005 年 3 月第 1 版

[3]机械设计基础 月第 1 版 [4]机械制图 3版

主编:宋正和、张子全 北京交通大学出版社

2007 年 5

主编:李澄、吴天生、闻百桥

高等教育出版社

2008 年 4 月第

[5]公差配合与技术测量 主编:牛宝林 1 版机械设计课程设计手册

华中科技大学出版社

2005 年 3 月第

主编:吴宗泽(清华大学) 、罗胜国(北京科技

大学)高等教育出版社 1992 年 3 月第 1 版、2006 年 5 月第 3 版

[6]工程力学 主编:陈位宫

高等教育出版社

2000 年 12 月第 1 版

[7]数控机床加工技术

主编:余英良

高等教育出版社

2007 年 5 月第 1 版

[8]数控加工编程及操作 主编:余英良

高等教育出版社

2005 年 1 月第 1 版

[9]UGNX4 三维造型 次印刷

主编:李开林

电子工业出版社

2009 年 1 月第 3

[10]机械识图与 CAD

主编:周晓萍

安徽教育出版社

2007 年 9 月第 1 版

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致谢语

本设计的完成是在我们的导师赵春梅老师的细心指导下进行的。 在每次设计 遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。 从设计的选题到资 料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中, 花费了阎老师很多的宝贵时间和精 力,在此向导师表示衷心地感谢!导师严谨的治学态度,开拓进取的精神和高度 的责任心都将使学生受益终生!


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