端蓋零件的工藝分析與數(shù)控加工

1、XXXXXX大學(xué)數(shù)控方向綜合課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 端蓋零件數(shù)控加工 工藝設(shè)計 學(xué)號： 07202315635 設(shè)計者： jack walk 完成時間： 2012 年 6 月 27 日課程設(shè)計任務(wù)書1本課程設(shè)計課題應(yīng)達(dá)到的目的：（1）綜合應(yīng)用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和實際生產(chǎn)知識，對典型零件進(jìn)行工藝分析，初步培養(yǎng)學(xué)生的工藝方案的制定能力， （2）使學(xué)生掌握零件加工所用加工設(shè)備的選用。（3）使學(xué)生掌握在零件加工中不同設(shè)備中所用刀具以及刀具參數(shù)的合理選用。（4）樹立正確的工藝設(shè)計路線編制的思想。2本課程設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容：1、設(shè)計要求：（1）對端蓋零件的工藝分析（包括零件結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵表

2、面的技術(shù)要求的分析），編制工藝路線；（2）對零件進(jìn)行三維造型設(shè)計；（3）設(shè)計加工工序，確定切削用量；（4）編制加工工序過程卡片和加工工藝過程；（5）編制數(shù)控加工程序；（6）編寫設(shè)計說明書。2、設(shè)計要求：（1）獨立完成設(shè)計要求的各項任務(wù)；（2）利用CAD/CAM等相關(guān)軟件造型該零件的3D設(shè)計和2D設(shè)計以及數(shù)控程序的編制； （3）手工編制數(shù)控程序；（4）設(shè)計思路清楚，內(nèi)容完整。設(shè)計說明書要求設(shè)計說明書是全部設(shè)計計算的整理和總結(jié)，是學(xué)生對課程設(shè)計的總結(jié)，是圖樣設(shè)計的理論依據(jù)，而且是審核設(shè)計的技術(shù)文件之一。每個學(xué)生畢業(yè)后都要接觸實際的技術(shù)工作，都要會寫技術(shù)報告、可行性論證報告、產(chǎn)品說明書等文件。因此學(xué)

3、生在校期間應(yīng)受到這方面的訓(xùn)練，掌握這一必須的基本技能。編寫設(shè)計說明書的內(nèi)容包括：1.封面及題目2.設(shè)計任務(wù)書（包括設(shè)計條件和要求）3.設(shè)計說明書正文4.設(shè)計小結(jié)（說明課程設(shè)計的體會，本設(shè)計的優(yōu)缺點及改進(jìn)意見等）5.列出主要參考文獻(xiàn)并編號（標(biāo)注編號、作者、書名、出版地、出版者、出版年月）6.附件（主要零件圖）目錄1.序 言12.零件圖工藝分析12.1加工內(nèi)容22.2加工要求22.2各結(jié)構(gòu)的加工方法23.數(shù)控機床的選擇24.加工工序確定35.確定裝夾方案36.刀具與切削用量的選擇57.加工程序68.小結(jié)13參 考 文 獻(xiàn)14 1. 序言數(shù)控加工是機械制造中的先進(jìn)的加工技術(shù)是一種高效率，高精度與高柔

4、性特點的自動加工方法，數(shù)控加工技術(shù)可有效解決復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問題，充分適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，制造自動化是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，其核心技術(shù)是數(shù)控技術(shù)，數(shù)控技術(shù)是綜合計算機、自動技術(shù)、自動檢測及精密機械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)及所帶來的巨大利益，已引起了世界各國技術(shù)與工業(yè)界的普遍重視，目前，國內(nèi)數(shù)控機床使用越來越普及，如何提高數(shù)控加工技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急，隨著數(shù)控加工的日益普及，越來越多的數(shù)控機床用戶感到，數(shù)控加工工藝掌握的水平是制約手工編程與CAD/CAM集成化自動編程質(zhì)量的關(guān)鍵因素。2. 零件圖工藝分析通過零件圖工藝分析，確定零件的加工內(nèi)容、加工要求，初步確定各個加工

5、結(jié)構(gòu)的加工方法。 圖1 端蓋零件圖2.1加工內(nèi)容該零件主要由平面，孔系及外輪廓組成，如圖2所示。取加工毛坯為長方塊件，尺寸為170mm×110mm×50mm，加工內(nèi)容包括40H7mm的內(nèi)孔；階梯孔13mm和22mm；A,B,C三個平面；60mm外圓輪廓；安裝底板的菱形并用圓角過度的外輪廓。 圖2 端蓋零件實體圖2.2加工要求零件主要加工要求為：40H7的內(nèi)孔的尺寸公差為H7，表面粗糙度要求較高，為Ra1.6m。其他一般加工要求為：階梯孔13mm和22mm只標(biāo)注了基本尺寸，可按自由尺寸公差等級IT11-IT12處理，表面粗糙度要求不高，為Ra12.5m；平面與輪廓表面粗糙度要

6、求Ra6.3m。2.3各結(jié)構(gòu)的加工方法由于40H7mm的內(nèi)孔等加工要求較高，擬選擇鉆中心孔鉆孔粗鏜（或擴孔）半精鏜精鏜的方案。階梯孔13mm和22mm可選擇鉆孔锪孔方案。A、C兩個平面可用面銑刀粗銑精銑的方法。B面和60mm外援輪廓可用立銑刀粗銑精銑同時加工出。菱形并圓角過度的外輪廓也可用立銑刀粗銑精銑加工出。3. 數(shù)控機床的選擇零件加工的機床選擇XK5034型數(shù)控立式升降臺銑床，機床的數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 0-MD;主軸電機容量4.0KW；主軸變頻調(diào)速范圍100-4000r/min；工作臺面積（長×寬）1120mm×250mm；工作臺縱向行程760mm；主軸套筒行程120

7、mm；升降臺垂直行程（手動）400mm；定位精度±0.03mm/300mm；重復(fù)定位精度±0.015mm；工作臺允許最大承載256kg。選用的機床能夠滿足該零件的加工。4. 加工順序的確定按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原則確定加工順序。由圖1可見，零件的高度Z向基準(zhǔn)是C面，長、寬方向的基準(zhǔn)是40H7mm的內(nèi)孔的中心軸線。從工藝的角度來看，C面也是加工零件各結(jié)構(gòu)的基準(zhǔn)定位面，因此，在對各個加工內(nèi)容加工的先后順序的排列中，無疑第一個要加工的面是C面，且C面的加工與其他結(jié)構(gòu)的加工不可以放在同一個工序。40H7mm的內(nèi)孔的中心軸線又是底板的菱形并圓角過渡的外輪廓的基準(zhǔn)，因此它的

8、加工應(yīng)在底板的菱形外輪廓加工前，加工中考慮到裝夾的問題，40H7mm的內(nèi)孔和底板的菱形外輪廓也不便在同一次裝夾中加工。按數(shù)控加工應(yīng)盡量集中工序加工的原則，可把40H7mm的內(nèi)孔、階梯孔13mm和22mm，A、B兩個平面，60mm外圓輪廓在一次裝夾中加工出來。這樣按裝夾次數(shù)為劃分工序的依據(jù)，則該零件的加工主要分3個工序，并且次序是：加工C面；加工A、B兩個平面和40H7mm的內(nèi)孔；階梯孔13mm和22mm；加工底板的菱形外輪廓。在加工40H7mm的內(nèi)孔、階梯孔13mm和22mm，及A、B兩個平面的工序中，根據(jù)先面后孔的原則，又宜將A、B兩個平面及60mm外圓輪廓的加工放在孔加工之前，且A面加工在

9、前。至此零件的加工順序基本確定，總結(jié)如下。一次裝夾：加工C面二次裝夾：加工A面加工B面及60mm外圓輪廓加工40H7mm的內(nèi)孔、階梯孔13mm和22mm。第三次裝夾：加工底板的菱形外輪廓。5. 確定裝夾方案根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點，第一次裝夾加工C面，選用平口鉗夾緊。第二次裝夾加工A面，加工B面及60mm外圓輪廓，加工40H7mm的內(nèi)孔、階梯孔13mm和22mm也選用平口鉗夾緊。但應(yīng)注意的是，工件宜高出鉗口25mm以上，下面用墊塊，墊塊的位置要適當(dāng)，應(yīng)避開鉆通孔加工時的鉆頭伸出的位置，如圖3所示。 圖3 工件在平口鉗裝夾加工銑削底板的菱形外輪廓時，采用典型的一面兩孔定位方式，即以底面、40H7mm和

10、一個13mm孔定位，用螺紋壓緊的方法夾緊工件。測量工件零點偏置時，應(yīng)以40H7mm已加工孔面位測量面，用主軸上裝百分表找40H7mm的孔心的機床X、Y機械坐標(biāo)值作為工件X、Y向的零點偏置。裝夾方式如圖4所示。 圖4 外輪廓銑削裝夾方式1-開口墊片；2-壓緊螺母；3-螺紋圓柱銷；4-帶螺紋削邊銷5-輔助壓緊螺母；6-墊片；7-工件；8-墊塊6. 刀具與切削用量選擇該零件孔系加工的刀具與切削用量的選擇參考表1。表1 孔系加工刀具與切削用量的選擇參考值工序號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格/mm主軸轉(zhuǎn)速/（r·min-1）進(jìn)給速度/（m·min-1）背吃刀量/mm1粗銑定位基準(zhǔn)面（底面）T

11、0116018030042精銑定位基面T011601801500.23粗銑上表面T0116018030054精銑上表面T011601801500.55粗銑60外圓及其臺階面T026336014056精銑60外圓及其臺階面T0263360800.57鉆3個中心孔T03320008038鉆40H7底孔T043820040199粗鏜40H7內(nèi)孔表面T0525×25400600.810精鏜40H7內(nèi)孔表面T0625×25500300.211鉆2-13通孔T0713500706.5122-22锪孔T0822×銑外輪廓T0263360140814精銑外

12、輪廓T02633608022平面銑削上下表面時，表面寬度100mm，擬用面銑刀單次平面銑削，為使銑刀工作時有合理的切入切出角，面銑刀直徑尺寸的選擇最理想的寬度應(yīng)為材料寬度的1.3-1.6倍，因此用160mm的硬質(zhì)合金面銑刀，齒數(shù)10，一次走刀完成粗銑，設(shè)定粗銑后留精加工余量為0.5mm。加工60mm外圓及其臺階面和外輪廓面時，考慮60mm外圓及其臺階面同時加工完成，且加工的總余量較大，擬選用60mm，四個齒的7:24的錐柄螺旋齒硬質(zhì)合金立銑刀加工，它具有高效切削性能。因為表面粗糙度要求是Ra6.3m，因此粗精加工用一把刀完成，設(shè)定粗銑后留精加工余量為0.5m。粗加工時選Vc=75m/min，f

13、z=0.1mm，則S=318×75÷63360，f=0.1×4×360140（mm/min），精加工時f取80mm/min。底板的菱形外輪廓加工時，銑刀直徑不受輪廓最小曲率半徑限制，考慮到減少道具數(shù)，還選用63mm硬質(zhì)合金立銑刀加工。（毛坯長方形底板上菱形外輪廓之外四個角可預(yù)先在普通機床上去除。）7. 加工程序40H7mm圓的圓心處為工件編程X,Y軸原點坐標(biāo)，Z軸原點坐標(biāo)在工件上表面。主要操作步驟與加工程序如下。1）粗精銑定位基準(zhǔn)面C（地面），采用平口鉗裝夾，用160mm平面端銑刀，主軸轉(zhuǎn)速180r/min，起刀點坐標(biāo)為（180，-20，-4），粗精加工

14、程序為：N10 G21;N20 G17 G40 G94 G49 G80;N30 G9 0G54 G00 X180 Y-20 S180 M03;N40 G43 Z20 H01;N50 G01 Z-4 F800 M08; N60 X-180 F300;N70 Z-5;N80 X180 F150;N90 G00 Z20 M09;N100 G49 G28 Z20;N110 M30;2)粗精銑A表面加工程序：程序與上面的程序相同。N10 G21;N20 G17 G40 G94 G49 G80;N30 G9 0G54 G00 X180 Y-20 S180 M03;N40 G43 Z20 H01;N50 G

15、01 Z-4 F800 M08; N60 X-180 F300;N70 Z-5;N80 X180 F150;N90 G00 Z20 M09;N100 G49 G28 Z20;N110 M30;3）用63mm平面端銑刀，粗銑60mm外圓及其臺階面的程序。粗銑程序，在XY向粗銑62mm外圓，則留精加工余量為單邊1mm。從Z0分層切削到Z-17.5，Z向留0.5的精加工余量，若分層次數(shù)為4次，則每次Z向進(jìn)刀17.5÷4=4.375mm，每層切削程序用子程序編制，主程序則需要調(diào)用子程序4次。粗加工子程序的切削進(jìn)刀路線如圖5所示，X,Y向是從外圓的法向引入和切出。主程序和子程序的編寫如下：O0

16、001;N10 G21N20 G17 G40 G80;N30 G90 G54 G00 X0 Y-100 S360 M03;N40 G43 Z3 H01 M08;N50 G01 Z0 F200;N60 M98 P0002 L4;N70 G90 G00 Z25;N80 M98 P0003;N90 G90 G00 Z25 M09;N100 G49 G28 Z25 M05;N110 M30;O0002N10 G91 G01 Z-4.375 D01 F140;N20 G90 G42 G01 Y-31;N30 G03 J31;N40 G00 G40 Y-90;N50 M99;O0003;N10 G00 X

17、-120 Y-35 Z-18;N20 G01 G41 X-30 F80;N30 G01 Y0;N40 G03 I30;N50 G01 Y30;N60 G40 Y90;如圖6所示為60mm精加工子程序進(jìn)刀落線。 圖5 60粗加工子程序進(jìn)刀路線圖6 60精加工子程序進(jìn)刀路線4）用63mm硬質(zhì)合金立銑刀加工底板的菱形外輪廓的程序。菱形外輪廓之外四個角可預(yù)先在普通機床上去除，這樣粗銑程序XY向銑外輪廓時，XY向走刀一周即可，留精加工余量為單邊1mm。單邊余量1mm可通過增大半徑補償值的方法，即如實測半徑為31.5mm，取32.5mm作為粗加工的半徑補償值，則輪廓就留下了1mm的余量，粗加工的半徑補償值

18、32.5mm存在D22補償?shù)刂?。從Z-18分層切削到Z-42，總深24mm，若分層次數(shù)為3次，則每次Z向進(jìn)刀8mm，每層切削程序用子程序編制，主程序則需要調(diào)用子程序3次。子程序的切削進(jìn)刀路線如圖7所示。 圖7 菱形外輪廓粗加工子程序進(jìn)刀路線以下為粗銑外輪廓加工程序:O0010;N10 G21 G90 G94 G40 G49 G17;N20 G91 G28 Z0;N30 G90 G94;N40 G00 X-120 Y0N50 G43 Z-15 H01N60 S360 M03;N70 G01 Z-18 F140;N80 M98 P110 L3;N90 G91 G28 Z0;N100 M05;N11

19、0 M30;O0011N10 G91 G01 Z-8 F50;N20 G90 G41 G01 X-80 YO D22;N30 G02 X-69.245 Y18.045 R20;N40 G01 X-18.865 R30;N50 G02 X18.865 R30;N60 G01 X69.245 Y18.045;N70 G02 Y-18.045 R20;N80 G01 X18.865 Y-46.6;N90 G02 X-18.865 R30;N100 G01 X-69.245 Y-18.245;N110 G02 X-80 Y0 R20;N120 G40 G01 X-120;N130 M99;5)精銑外輪

20、廓，也用63mm立銑刀，主軸轉(zhuǎn)速為360r/min，進(jìn)給速度為80mm/min，在Z軸方向不分層，一次銑削到位。與粗加工的法向引入、切出的進(jìn)刀路線不同的是精加工引入，切出得進(jìn)刀路線是從輪廓的切線方向引入和切出。如圖8所示的菱形外輪廓精加工時引入、切出的進(jìn)刀路線，其他的程序段的編寫與粗加工子程序的編寫相似。 圖8 菱形外輪廓精加工引入、切出的進(jìn)刀路線O0020;N10 G21 G90 G94 G40 G49 G17;N20 G91 G28 Z0;N30 G90 G94;N40 G00 X-120 Y0N50 G43 Z-15 H01N60 S360 M03;N70 G01 Z-18 F80;N8

21、0 M98 P210 L1;N90 G91 G28 Z0;N100 M05;N110 M30;O0021N10 G91 G01 Z-24 F80;N20 G90 G41 G01 X-80 YO D22;N30 G02 X-69.245 Y18.045 R20;N40 G01 X-18.865 R30;N50 G02 X18.865 R30;N60 G01 X69.245 Y18.045;N70 G02 Y-18.045 R20;N80 G01 X18.865 Y-46.6;N90 G02 X-18.865 R30;N100 G01 X-69.245 Y-18.245;N110 G02 X-80 Y0 R20;N120 G40 G01 X-120;N130 M99;8. 小結(jié)通過這次的課程設(shè)計，我從設(shè)計的過程中學(xué)到了很多在書本上沒有的內(nèi)容，加深了對數(shù)控機床的了解，鞏固了書本的知識。結(jié)論總結(jié)如下： （1）對于某個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床完成。而往往只是其中的