數控銑床零件的加工工藝設計畢業(yè)設計

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1、畢 業(yè) 論 文 題目數控銑床零件的加工工藝設計 學生姓名 沈金浩 學號 11020418 班 級 110204 專 業(yè) 數控技術專業(yè) 分 院 工程技術分院 指導教師 孫增暉 2013 年 9 月 14 日 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 1 目錄 摘要 .1 第 1章 緒論 .2 1.1數控銑床的簡介 .3 1.2本課題設計內容 .3 第 2章 零件的數控銑削工藝分析 .3 2.1零件圖的繪制 .3 2.2零件圖的分析 .3 2.3毛坯的選擇 .4 2.4數控設備的選擇 .4 2.5 零件定位基準及裝夾方式的確定 .4 2.6加工路線的設計 .5 2.7刀具選擇 .5 2.8切削用量的確定 .

2、6 2.9擬定數控切削加工工序卡 .7 2.10工序設計 .8 2.11確定編程原點 .8 2.12編輯程序 .9 第 3章 操作步驟 .12 總結與致謝 .13 參考文獻 .14 摘要 畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們實際工作能力的最后一個重要實踐性學習環(huán)節(jié)，他不但是對我 們三年來學習與實踐的一個很好的總結與考驗，也是為以后從事專業(yè)技術工作做個強而 有力的鋪墊。 本次我的設計題目是球頭配合件，通過對該零件的分析，需要對其進行編程、鉆孔、 銑削等數控加工?？梢暂^高的滿足零件的工藝要求，提高加工質量和設計效率。 從零件圖入手分析其技術要求，確定了零件的定位基準以及裝夾方式。進而進一步對 數控加工工序、工步順序

3、、刀具及刀具對刀點換刀點、加工余量、切削用量（背吃刀量、 進給量、切削速度）的確定，得出完整的數控加工工藝卡片。這樣對數控銑削又有了進 一步的了解，拓展了自己的知識面，對程序編制也有了進一步的提高。 關鍵詞：數控加工、工藝卡片、程序編制 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 2 第 1章 緒論 1.1數控銑床的簡介 數控銑床是目前使用最廣泛的數控機床之一。數控銑床引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。數控銑床是在普通銑床上集成了數字控制系統(tǒng)，可以 在程序代碼的控制下較精確地進行銑削加工的機

4、床。數控銑削加工除了具有普通銑床加工的 特點外，還有如下特點： 1、零件加工的適應性強、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復雜或難以控制尺寸的零件， 如模具類零件、殼體類零件等； 2、能加工普通機床無法加工或很難加工的零件，如用數學模型描述的復雜曲線零件以及 三維空間曲面類零件； 3、能加工一次裝夾定位后，需進行多道工序加工的零件； 4、加工精度高、加工質量穩(wěn)定可靠，目前數控裝置的脈沖當量一般為 0.001mm，高精度 的數控系統(tǒng)可達 0.1m，另外，數控加工還避免了操作人員的操作失誤； 5、生產自動化程度高，可以減輕操作者的勞動強度。有利于生產管理自動化； 6、生產效率高，數控銑床一般不需要使用專

5、用夾具等專用工藝設備，在更換工件時只需 調用存儲于數控裝使工序高度集中，大大提高了生產效率。另外，數控銑床的主軸轉速和進 給速度都是無級變速的，因此有利于選擇最佳切削用量； 7、從切削原理上講，無論是端銑或是周銑都屬于斷續(xù)切削方式，而不像車削那樣連續(xù)切 削，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。在干式切削狀況下，還 要求有良好的紅硬性； 置中的加工程序、裝夾工具和調整刀具數據即可，因而大大縮短了生產周期。其次，數控 銑床具有銑床、鏜床、鉆床的功能， 1.2本課題設計內容 本次畢業(yè)設計主要針對零件數控銑削加工工藝進行設計，其中包括對零件的工藝性進行分 析、數控設備的選擇、零件定

6、位基準及裝夾方式的確定、數控加工工序的確定、工步順序的 確定、刀具及刀具對刀點換刀點的確定、進給量的確定、切削速度的確定等內容，最后根據 以上內容得出數控加工工序卡，編制出加工程序。 第 2章 零件的數控銑削工藝分析 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 3 2.1零件圖的繪制 主要用 AutoCAD來繪制零件圖、繪制零件圖之前首先要熟悉軟件的應用以及一些注意事項、 更要了解機械制圖方面的知識。主要有以下步驟：1）畫圖前的準備：應仔細觀察零件、做 到畫前大致心中有數。2）確定圖幅：根據圖形的大小和比例，選取圖紙幅面。3）畫圖框和 標題欄 4）布置圖行位置進行畫圖。5）標注尺寸。6）全面檢查填寫標題欄

7、。在這些考慮好 之后我完成了球頭配合件零件圖與裝配圖，圖形如下： （1）零件圖 2.2零件圖的分析 該零件圖主要由平面、孔系及外輪廓組成，內孔表面的加工方法有鉆孔、擴孔、鉸 孔、鏜孔、拉孔、磨孔及光加工方法選擇原則，其中12 孔的尺寸公差為 H7，表面粗 糙度要求較高，可采用鉆孔，鉸孔方案。平面輪廓常采用的加工方法有數控輪廓銑加 工。在本設計中，平面與外輪廓表面粗糙度要求 Ra6.3mm,可采用粗銑精銑方案。選 擇以上方法完全可以保證尺寸，形狀精度和表面粗糙度要求。 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 4 2.3毛坯的選擇 毛坯是根據圖紙而確定大小，根據本設計圖紙選擇毛坯大小為 100X100X4

8、0的毛坯。 選材不當是材料方面導致失效的主要原因。問題出在材料上，但責任在設計者身上。 最常見的情況就是，設計者僅根據材料的常規(guī)性能指標做出決定，而這些指標根本不 能反映材料對所發(fā)生的那種類型失效的抗力。另一種情況就是，盡管預先對零件的失 效形式有較準確地估計，并提出了相應的性能指標作為選材依據，但由于考慮到其他 因素，使得所選材料的性能數據不合要求，因而導致失效。材料本身的缺陷也是導致 零件失效的一個重要因素，常見的缺陷是夾雜物過多，過大，雜質元素太多，或者有 夾層、折疊凳宏觀缺陷。所以材料 45號鋼。 2.4數控設備的選擇 在選擇數控機床時應充分利用數控設備的功能，根據需要進行合理的開發(fā)，

9、以擴大數控機 床的功能，滿足產品的需要。然后，根據所選擇的數控機床，進一步優(yōu)化數控加工方案和工 藝路線，根據需要適當調整工序的內容。 2.5.1零件定位基準的確定 定位基準可分為粗基準和精基準。若選擇未加工的表面作為定位基準，這種基準被稱為粗 基準。若選擇已加工的表面作為定位基準，這種基準被稱為精基準 （1）.精基準的選擇 我選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件安裝方便可靠。結合現有設備、零件的加 工要求及毛坯的質量，應以設計基準作為定位基準，這樣設計基準與定位基準重合滿足基準 重合原則。 （2） 粗基準的選擇 選擇粗基準時，我主要考慮兩個問題：一是保證加工面與不加工面之間的相互位置精度要

10、 求；二是合理分配各加工面的加工余量。 2.6加工路線的設計 由于生產類型為大批量生產，應盡量使工序集中來提高生產效率，除此之外還應降低生產 成本，為此，設計了兩套生產方案，分別為表一和表二。 表一：工藝路線方案一 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 5 （1） 粗加工定位基準面（底面） （2） 鉆、擴、鉸12H7 孔 （3） 粗、精加工上表面 （4） 外輪廓銑削 （5）終檢 表二：工藝路線方案二 （1） 粗加工定位基準面 （2） 粗、精加工上表面 （3） 鉆、擴、鉸12H7 孔 （4） 外輪廓銑削 （5） 終檢 按照基面先行，先面后孔，先主后次，先粗后精的原則確定加工順序，我選擇方案二。 2.7

11、刀具的選擇 刀具的選擇是數控加工中重要的工藝內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影 響加工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的加工方法相比，數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、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數控加工刀具，并 優(yōu)選刀具參數。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。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，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、

12、錐形刀和盤形刀。曲面加工常采用球頭銑刀，但加工曲面較低平坦部位時，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。 表 2設計中刀具的選擇 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 6 2.8切削用量的確定 切削用量包括主軸轉速（切削速度） 、切削深度或寬度、進給速度（進給量）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，并應編入程序單內。 合理選擇切削用量的原則是：粗 加工時，一般以提高生產率為主，但也考慮經濟性和加工成本；半精加工或精加工時，應在 保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根

13、據機床說明書、 切削用量手冊，并結合經驗而定。 該零件材料切削性能較好，銑削平面、外輪廓面時，留 0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗銑。 確定主軸轉速時，先查切削用量手冊，硬質合金銑刀加工鑄（190-260HB）時的切削速度 為 45-90m/min，取 v=70m/min,然后根據銑刀直徑計算主軸轉速，并填入工序卡中（若機床 為有級調速，應選擇與計算結果接近的轉速） N=1000v/3.14D 確定進給率時，根據銑刀赤數、主軸轉速和切削用量手冊中給的每齒進給量，計算進給速 度并填入工序卡片中。 Vf=Fn=FnZn 背吃刀量的選擇應根據加工余量確定。粗加工時，一次進給應盡可能切除全部余量。

14、在中 等功率的機床上，背吃刀量可達 8-10mm。半精加工時，背吃刀量取為 0.5-2mm。精加工時背 吃刀量取為 0.2-0.4mm. 2.9擬定數控切削加工工序卡 所采用的刀具和切削用量等參數編入表 3所示的加工工序卡中以指導編程和加工操作。 表 2-3數控加工工序卡 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 7 2.10工序設計 （1）選一個 100X110X38的毛坯。 （2）粗銑定位基準面（底面） ，采用平口鉗裝夾，用125mm 平面端銑刀，主軸轉速為 180r/min，進給速度 40 mm/min，背吃刀量 2mm。 （3）粗銑上表面，將初銑的底面反過來，進行粗銑上表面，用125mm 平面端

15、銑刀，主軸 轉速為 180r/min，進給速度 40 mm/min，背吃刀量 2 mm。 （4）精銑上表面，用125mm 平面端銑刀，主軸轉速為 180r/min，進給速度 25 mm/min， 背吃刀量 0.5 mm。 （5）鉆12H7 的底孔，用10.5 的鉆頭，主軸轉速為 200r/min，進給速度 40mm/min，背 吃刀量 12 mm?？梢杂每足@削 G81。 （6）鉸孔12H7 內孔表面，使用鉸刀，主軸轉速為 600 r/min,使用 G81循環(huán)。 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 8 （7）粗銑外輪廓，用12mm 平面立銑刀，主軸轉速為 400r/min，粗銑時的橫向進給率 為 1

16、00mm/min，縱向進給率為 50mm/min。 (8)精銑刀外輪廓，用12mm 平面立銑刀， ，主軸轉速為 900r/min，進給速度 40 mm/min，背吃刀量 5 mm。在 Z軸方向不分層，一次銑到位。 2.11確定編程原點 銑床上編程坐標原點的位置是任意的，他是編程人員在編制程序時根據零件的特點來選定 的，為了變成方便，一般要根據工件形狀和標注尺寸的基準以及計算最方便的原則來確定的 工件上某一點為坐標原點，具體選擇注意如下幾點： (1) 編程坐標原點應選在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算，并減少計 算錯 誤。 (2) 編程坐標原點應盡量選在精度較高的精度表面，以提高被加工零

17、件的加工精 度。 (3) 對稱的零件，編程坐標原點應設在對稱中心上；不對稱的零件，編程坐標原點 應設 在外輪廓的某一角上。 (4) Z軸方向的零點一般設在工件表面。 本設計選擇12 圓的圓心處為工件編程 X、Y 軸 原點坐標，Z 軸原點坐標在工件上表面。 2.12 編輯程序 G90G54G40G0Z100 X0Y-65 M03S800 Z-5 G01G40X-20Y-50F100D1 Y-28 G2X-13.5Y-20R8 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 9 G1X13.5 G2X20Y-28R8. Y-65. G40 G0Z30 X-65.Y0 Z-5. G01G42X-50Y20.D1 X

18、-28. G2X-20.Y13.5R8. G1Y-13.5 G2X-28.Y-20R8. G1X-65. G40 G0Z30 X0Y65 Z-5. G01G40X20.Y50.F100D1 Y28. G2X13.5Y20R8. G1X-13.5 G2X-20Y28R8. Y65. G40 G0Z30 X65.Y0 Z-5. G01G42X50Y-20.D1 X28. 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 10 G2X20.Y-13.5R8. G1Y13.5 G2X28.Y20R8 G1X65. G40 G0Z100. M05 M30 打孔 中心鉆 G90G54G80G40 G0Z100. M03S5

19、00 X0Y0 Z10. G81Z-2.5R3.F400 G0Z100. M05 M30 鉆孔 10.5 鉆頭 G90G54G80G40 G0Z100 M03S500 X0Y0 Z10. G81Z-38.5R3.F100 G0Z100. M05 M30 鉸孔 12 鉸刀 G90G54G80G40 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 11 G0Z100. M03S500 X0Y0 Z10. G81Z-36.R3.F60 G0Z100. M05 M30 第三章 操作步驟 （一）先開機床 接同通 CNC和機床電源，系統(tǒng)啟動后進入“加工”操作區(qū) JOG運行方式 檢查機床 開啟后發(fā)現機床會出現報警信號，這時

20、，需按下復位鍵，使機床加上驅動力。這時才能正 常操作機床。 （二）回參考點 用機床控制面板上“回參考點鍵”啟動回參考點。在“回參考點”窗口中 顯示該坐標軸是否必須回參考點：如出現燈亮，則說明未回參考點，如出現燈不亮，則說明 已回參考點。 （三）參數設定 在 CNC進行工作前，必須對一些參數進行設定，對機床和刀具進行調整： (1)輸入刀具參數及刀具補償參數 (2)輸入/修改零點偏置 (3)輸入設定數值 刀具參數包括刀具幾何參數，磨損量參數、刀具量參數和刀具型號參數 等。有些參數如 R參數則一般不需修改 (4) 裝夾工件 按照指定的裝夾方式裝夾工件 (5) 對刀 把每一把刀具都調到自己設定的編程零

21、點，把編程零點所在機床坐標值輸入機床 中 (6) 輸入程序 把自己編的程序輸入機床定一個名字，對程序進行檢查，確保程序本身沒有 錯誤以及也沒有輸入錯誤。 (7) 模擬仿真 按編程仿真進入仿真系統(tǒng)， 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 12 對程序進行仿真，檢查仿真出的工件圖形與要加工的工件有多大出入，并不斷對程序進行修 改，直到仿真的工件完全正確為止。 (8) 實際加工 退出仿真系統(tǒng)，先按復位鍵，剛開始時可進行單步加工，按下步加工鍵。這 時要一手按啟動鍵，一手按停止鍵，如發(fā)現異常情況應立即停止。直到確定程序無誤后方可 按自動加工鍵，加工完成后，將刀具退到安全位置,最后取下工件。 總 結 數控技術的

22、發(fā)展離不開整個社會服務體系的完善，包括人材培訓，維修服務等方面 的配合。2002 年 10月國家勞動和社會保障部啟動機電類高層次技能型人材培訓工程，包括 數控加工和維修人員。2002 年 5月中國機電裝備維修與改造技術協(xié)會授權開展數控維修改 造企業(yè)資質認證工作，已經有 24家企業(yè)通過認證。隨著制造業(yè)在中國的地位日益提高，市 場需求不斷增長，數控行業(yè)將迅速的發(fā)展，為中華民族的復興做出更大的貢獻。 通過本課 題的設計，我對數控加工的整個過程有了較全面的理解。對數控編程前數學處理的內容、基 點坐標、輔助程序段的數值計算有了進一步的認識。工藝設計、數值計算及程序編制的整個 過程雖然任務比較繁重，但在設

23、計過程中通過自己不斷的學習，尤其是自主學習，和實踐以 及實驗，我克服了許多的難題，這種成就感使感到十分的喜悅。 通過數控銑削工藝分析，讓我更一步了解了較為復雜的加工工藝過程的分析、工藝文 件的編制、以及各種編程的技巧和操作時的注意事項，是我對大學所學的知識有了一次全面 的綜合運用，也學到了許多上課時沒涉及到的知識，并且利用了機械手冊來進行零件分析， 相信這對自己以后也會有很大的幫助。 此次設計既是對自己的一次鍛煉，也是一次挑戰(zhàn)。在設計過程中，需要自己繪制零件 圖，然后對零件圖進行分析，一方面能獲得對圖紙分析的一些基本知識，另一方面，也是對 數控加工過程進行的一次綜合訓練和能力的提高。這樣不僅增

24、長了自己的見識，也開拓了自 己的視野。通過畢業(yè)設計我發(fā)現無論工件結構是簡單還是復雜只要分析的思路清晰，然后耐 心的運用自己所學的知識，并且能夠認真的運用機械手冊就會有一套很詳細的方案來進行零 件的分析。 無論以后從事什么樣的工作，都應該有嚴謹認真的工作精神，并且一有機會就一定要 學習，知識是無窮盡的，一個人有了豐富的知識儲備量，對自己就一定會有很大的幫助。再 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 13 者只要相信自己就一定會把任何事做好。 致 謝 在論文即將完成之際，我的心情始終無法平靜，它預示著三年的讀書生活在這個季節(jié) 即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將開始新征程。它更代表著以后我

25、將 離開溫暖的鳥巢要獨自去拼搏,去接受風雨的洗禮 。 在此我要感謝學院的所有老師,正是 有了你們不辭辛苦勞動,才給了我們飛向藍天的機會.更要感謝我的家人,無論多少風雨,總是 陪伴著我前行,給我以安慰.再一次謝謝你們,我將帶著你們的期望放飛我的夢想,放手為了人 生而拼搏。 這次畢業(yè)設計在自己的努力和孫老師的指導下，經過檢查與改正終于完成了。通過這 次畢業(yè)設計使我感悟到了畢業(yè)設計的重要性和必要性，為自己更好的邁入工作崗位做了充分 的準備，所以我非常重視這次學習和鍛煉的機會。雖然是自己精心制作的，但由于知識儲備 有限所以仍會有許多不足之處希望老師能諒解，并且感謝老師的指正。 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文

26、專用紙 14 參考文獻 1.機械制造技術基礎，于駿一，鄒青主編。北京：機械工業(yè)出版社 2.機械加工工藝師手冊，楊叔子主編。 機械工藝出版社 3.機械加工余量手冊，孫本緒主編。 國防工業(yè)出版社 4.機械設計手冊編委會，機械設計手冊卷 機械工業(yè)出版社 5.畫法幾何及機械制圖 重慶大學出版社 6.典型零件制造工藝 機械工業(yè)出版社 問題 1. 只有 1級標題加粗，按要求你自己修改 2. 每段文字空 2個漢字，跟寫作文一樣。所有內容都是，例如： 畢業(yè)設計是培養(yǎng)我們實際工作能力的最后一個重要實踐性學習環(huán)節(jié)，他不但是對我 們三年來學習與實踐的一個很好的總結與考驗，也是為以后從事專業(yè)技術工作做個強而 有力的鋪

27、墊。 本次我的設計題目是球頭配合件，通過對該零件的分析，需要對其進行編程、鉆孔、 長春職業(yè)技術學院畢業(yè)論文專用紙 15 銑削等數控加工?？梢暂^高的滿足零件的工藝要求，提高加工質量和設計效率。 3. 畢業(yè)論文（設計）的版面標準：該加粗體的是粗體，內容不加粗，部分內容行距不對 3二級標題：黑體，四號，加粗， 1.5 倍行距； 4三級標題：宋體，小四號，不加粗， 1.5 倍行距； 5正文：宋體，小四號，不加粗，1.5 倍行距； 6正文中表格與插圖的字體：宋體，五號 7插入頁碼：位置：頁面底端，對齊方式：居中； 7紙型：A4 復印紙，頁邊距默認； 4.插入個立體圖形， 5.內容過少增加到 30 頁左右，增加些機床設備內容。常見工藝內容