機械加工工藝設計

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機械數控類專業(yè)課程設計實例。供大家參考。請勿直接復制。

機床數控技術課程設計說明書

題目：零件的加工工藝及其數控銑床倒角加工

生產綱要：年產20000件

開始日期：2023.1.7完成日期：2023.1.21辯論日期：2023.1.22

班級：學生：學號：指導老師：教研室主任：學校名：

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序言-3-一、零件分析-4-二、工藝規(guī)程的設計-5-（一）、確定毛坯的制造形式-5-（二）、基準選擇-5-（三）、工藝路線的擬定及工藝方案的分析-5-（四）機加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定-9-（五）、各工序的定位夾緊方案及夾具的選擇-9-（六）、數控加工刀具的選用-12-三、數控加工編程程序代碼-14-四、總結-18-五、主要參考資料-19-六、附件-20-

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機床數控技術加工課程設計，是我們在學完大學的全部基礎課程、技術基礎課程以及大部分專業(yè)課之后進行的。這也是我們在進行畢業(yè)設計前對所學各課程作一次綜合性的復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，在我們的四年的學習生活中有著很重要的地位。

對我來說，希望能通過這次課程設計，對自己的將來從事的工作，進行一次適應性訓練，通過本次課程設計鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，對今后工作能有更多幫助。

由于實際實踐經驗不足、個人能力有限，設計中尚存在大量不足之處，請老師給予批評指正。

設計書包括：1、零件圖2、零件的毛坯圖3、機械加工工藝過程卡4、機械加工工序卡5、課程設計說明書6、數控加工仿真圖

一張一張兩張七份一份一份

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一、零件分析

零件工藝分析：

1.加工內容

該零件主要由平面，孔和外輪廓組成，毛坯為熔模鑄造，外形尺寸為112mm54mm42mm，加工內容包括外輪廓；孔φ20mm孔和φ8mm孔；

2.加工要求

該零件為繁雜形狀零件，尺寸精度和形位要求不高，其中中孔尺寸為φ20H7為協(xié)同面要求有較高的精度要求，故加工時需安排精加工，孔內表面粗糙度也需達到1.6。其余外輪廓和φ8孔要求不高，表面粗糙度為Ra6.3um。

3各結構的加工方法

由于φ20H7孔加工要求較高，擬選擇粗鉸+精鉸的方案。除了前面較繁雜的曲面平面組合外其他上下，左右和后側面都使用粗銑+精銑的方案。

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二、工藝規(guī)程的設計

（一）、確定毛坯的制造形式

由于該零件是總體尺寸較小，精度要求較高的特別形狀零件，而且要求批量較大，所以采用熔模鑄造。鑄造可依照附件所帶鑄造毛坯圖鑄造。要求無鑄造缺陷，材料為ZG45，外輪廓和中孔預留加工余量為1~2mm，毛坯尺寸精度要求為0.25mm。

（二）、基準選擇1.粗基準的選擇

如圖1，依照粗基準選擇的原則。選擇較為光亮，面積較大的表面為基準。加工上下表面B、C、D、E和中間孔時要以C面為精基準。加工外輪廓時也需要以C面和中孔為基準。所以先選B面為粗基準。然后加工C面。

2.精基準的選擇

根據零件圖紙及零件的使用情形分析，可得C面是加工零件各結構的主要基準定位面，根據基準重合原則應盡量選擇設計基準為定位基準，以避免因基準不重合導致的定位誤差，所以選C面為精基準，第一個加工C面。

（三）、工藝路線的擬定及工藝方案的分析

1、工藝方案的擬定為保證達到零件的幾何形狀、尺寸精度、位置精度及各項技術要求，必需制定合理的工藝路線。

由于生產綱領為單件生產，所以采用普通機床和數控加工中心配

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合專用銑、鉆夾具、量具，以減少加工成本和提高加工效率。

根據參考相關資料及個人思考，提出以下方案。

圖1

①精鑄件，外形大尺寸為112mm54mm42mm具體尺寸見毛坯圖

②加工設備的選擇上下面表面可以選擇在普通銑床加工。其余中孔小孔要求精度較高，外輪廓特別前側面輪廓繁雜，而且該零件還需要倒角加工，所以根據工序集中原則后面各加工步驟就選擇在數控銑床上加工。

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③依照基面先行，先面后孔，先粗后精的原則確定加工順序。由零件圖可知零件的高度Z向基準是C面，所以先粗銑C面。然后反轉工件粗銑+精銑B面。之后再次反轉工件精銑C面。以上加工可以在一臺普通銑床上經過3次裝夾即可加工完畢。

④加工φ20H7和φ8孔。可以以C面為基準。采用壓板裝夾后者專業(yè)夾具裝夾。然后粗鉸+精鉸φ20H7孔。之后再鉆φ8孔。以上加工考慮到工序集中所以選擇在數控加工中心上加工。

⑤加工上下臺面D、E面并倒角。這道工序是本次設計的重點。由于上下臺面D、E都有一段圓弧邊所以為了保證精度要求必需使用數控機床加工。上下臺面D、E和上下表面B、C直接的圓錐面是倒角面。在普通銑床無法加工。必需使用數控銑床三軸聯(lián)動才能加工。由此該道工序也必需使用數控機床加工。并且需要編制數控程序。加工上臺面后需要翻轉工件加工下臺面。

⑥加工外輪廓。左右側面和后側面很簡單。前側面為圓柱面和平面的組合面所以為了加工便利也選擇數控銑床加工。此處需要編制數控

2、詳細工藝

根據工藝方案的擬定，按裝夾次數為劃分工序的依據，擬定詳細工序入下：

毛坯為精鑄件，清理后，在鑄造車間調整毛坯的平面度，銑去澆鑄帽口，使毛坯達到技術尺寸指標和要求，然后送到機加工車間進行加工。

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詳細的工序：機加車間X62W

⑴粗銑C面達到41.3mm

⑵翻轉工件粗銑B面達到40.6mm，精銑B面達到40.3mm。B面粗糙度達到Ra6.3um。

⑶翻轉工件精銑C面達到40.0mm。C面粗糙度達到Ra6.3um。機加車間XK5034型數控立式升降臺銑床

⑷粗鉸精鉸φ18孔達到尺寸φ20H7，粗糙度Ra1.6um。鉆φ8孔，粗糙度Ra6.3um。

⑸翻轉工件，粗銑下臺面E至35.3mm，精銑下臺面至35.0mm，并使E面表面粗糙度達到Ra6.3um。對φ50圓柱面下圓棱進行C5的直倒角。

⑹翻轉工件粗銑上臺面D至35.3mm，精銑上臺面至35.0mm，并使D面粗糙度達到Ra6.3um。對φ50圓柱面上圓棱進行C5的直倒角。

⑺粗銑左右側面至110.6mm，精銑左右側面至110.0mm，并使左右側面粗糙度達到Ra6.3um。粗銑后側面使其到中孔軸線的距離為27.3mm，精銑后側面使其到中孔軸線的距離為27.0mm，并使粗糙度達到Ra6.3um。粗銑前表面，精銑前表面使其各端點尺寸達到零件圖的要求，并使粗糙度達到Ra6.3um。

⑻終檢驗。⑼入庫。

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據此工序安排編制出的機械加工工藝過程卡及工序卡（見附表1：機械加工工藝過程卡、機械加工工序卡片）。

（四）、各工序的定位夾緊方案及夾具的選擇工序1可以使用虎鉗夾緊；

工序2、3由于需要以C面為基準又是大批量生產，所以選擇專用夾具來夾緊；

工序4需要以C面為基準來加工中孔和小孔，所以可以使用壓板夾緊或者使用專用夾具。由于要鉆孔所以工件底下要加留出鉆頭伸出的空間

工序5、6、7都不會加工到中孔，并且大多加工面都是以中孔軸線為基準所以使用典型的一面?zhèn)z孔定位方式，或者可以使用專用夾具來裝夾。

注：工序5、6、7由于采用一面?zhèn)z孔裝夾方式。所以數控加工時，測量工件零點偏置值時，應以φ20以加工孔為測量面，用主軸上裝百分表找φ20孔中心的X、Y機械坐標值作為工件X、Y向的零點偏置值。

（五）機加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定

零件材料為ZG45，鑄鋼件，由于產品協(xié)同精度要求高，而且生產綱領為大批量生產，故采用熔模鑄造，毛坯的尺寸偏差為

0.25mm，毛坯精度為IT7~IT8級。

據零件資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。

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1、粗銑各個側面的加工余量。由于零件采用熔模鑄造，毛坯精度較高，但是由于側面的粗糙度和形位公差垂直度要求較高，故使用兩次加工，一次為粗加工，另一次為精加工。故本工序的要留足精加工余量。根據計算法及查表法（機械制造工藝設計手冊）得：

2Zmin2(HS)T2Pb

不平度：HR30um缺陷層：ST缺100um上工序公差：T500um剩余空間偏差：P0

定位誤差：按本工序公差計，為0.17mm所以：2Zmin2(30100)50021701100um

1

3

Zmin550um

考慮到鑄件變形的可能性，側面的余量取0.7mm,其公差取IT7，取0.1mm。

2、精銑鑄件四個側面的加工余量。由于上一道工序粗加工后，工件已經基本達到要求，剩下的較少的切削余量進行精加工，使得精加工后尺寸達到技術要求和尺寸要求（粗糙度、垂直度）。根據計算法及查表法（機械制造工藝設計手冊）得：

2Zmin2(HS)T2Pb

不平度：HR10um缺陷層：ST缺30um上工序公差：T100um

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剩余空間偏差：P0

定位誤差：按本工序公差計，為0.17mm所以：2Zmin2(1030)1002170520um

13

Zmin260um

精銑削加工的側面的余量取0.3mm。

3、銑上下兩表面B、C和上下倆臺面D、E的加工余量。銑削此兩面時，分開銑削，先銑上表面，再反向夾緊工件，銑工件下表面。由于工件的表面平面度要求不高，尺寸精度也沒有過多的約束和要求。因此只進行一道銑削工序，一刀加工，所以本工序余量為毛坯余量，根據計算法及查表法（機械制造工藝設計手冊）得：

2Zmin2(HS)T2Pb

不平度：HR30um缺陷層：ST缺100um上工序公差：T500um

剩余空間偏差：P2100200um定位誤差：按本工序公差計，為0.17mm

所以：2Zmin2(30100)5002(200170)1500um

1

3

Zmin750um

所以本道工序加工余量各取1mm。4、加工孔φ20H7，其加工路線為：（1）粗鉸孔φ

19

粗糙度為Ra3.2um

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（2）精鉸孔φ

20粗糙度為Ra1.6um

根據以上計算可以得出毛坯圖需要添加的加工余量。繪制出毛坯圖見附件。

（六）、刀具和切削用量選擇

1、粗銑精銑上下表面：在普通機床上選面銑刀。具體參數見附件工序卡片。

2、粗銑精銑臺面：在數控銑床上加工，選擇錐柄螺旋齒硬質合金立銑刀（d=20mm，z=4），由于粗糙度要求都為Ra6.3um，所以粗銑精銑使用同一把刀。設定粗銑后留加工余量為0.3mm。粗加工時查表選Vc=20m/s，由Vc=πDn/1000得出n=1000Vc/(πD)=320r/min,取n=320r/min，精加工時選Vc=30m/s，取n=480r/min。

3、粗鉸精鉸孔φ20：在數控加工中心上加工，選高速鋼鉸刀，Vc選4m/min，取n=70r/min，進給速度f選0.5mm/r。則F=fn=35mm/min。精加工時選F=20mm/min。

4、鉆φ8孔：在數控加工中心上加工，選高速鋼鉆頭。n=300r/min。5、銑削外輪廓選:：在數控銑床上加工，選Φ20的高速鋼銑刀（齒數選6），選Vc=25m/min，n=（1000Vc）（/πD）求出主軸轉速n=398r/min，取n=400r/min。進給速度粗銑時選F=300精銑選150。6、倒角：選φ10的立銑刀。選S=2000，F=2000。綜上得出數控銑削加工刀具卡片如下：

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太原科技大學機械電子工程學院

數控加工刀具卡片

產品型號

零件圖號

產品名稱

零件名稱

圓角與倒角

材料牌號

ZG45刀號

毛坯種類刀具尺寸

鑄件主軸轉速r/min

毛坯外形進給速度mm/min

1125442背吃刀量mm

工步工步內容號12345678

粗鉸中孔T01精鉸中孔T02鉆Ф8孔T03

Ф19Ф20Ф8Ф20Ф20Ф10Ф20Ф20

70703003204802000400400

3520803001502000300150

0.70.3400.70.3

粗銑臺面T04精銑臺面T04倒角T05

粗銑側面T06精銑側面T06

0.70.3

-13-

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三、數控加工編程程序代碼

加工中心

粗鉸精鉸和鉆孔數控程序：O1001；

T01;

M06;G90G54G00X0Y0Z0S500F500;M08M03S70

G01Z-42.F35;G00Z200.;M05;T02;

M06;M03S70

G01Z-42.F20;G00Z200.;M05;T3;

M06;M03S300

G00X45.Y20.F80;安裝Ф19鉸刀粗鉸Ф20孔安裝Ф20鉸刀精鉸Ф20孔安裝Ф8鉆頭鉆Ф8孔

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G01Z-10.;G00Z10.;G01Z-20.;G00Z10.;G01Z-30.;G00Z10.;G01Z-42.;G00Z200.;M09;

M30;程序終止數控銑床

粗銑精銑臺面并倒角數控程序：O1002;

G90G54G00X200.Y-200.Z100.S500F500;T01;

M06;安裝Ф20立銑刀M08;M03S320

G00X0Y-52.Z-4.7;粗銑臺面G02X0Y52.R52.F300;G02X0Y-52.R52.;

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G01X0Y-35.;G02X0Y35.R35.;G02X0Y-35.R35.;G00X200.Y-200.Z100.;M05;M03S480

G01X0Y-52.Z-5.F150;G02X0Y52.R52.;G02X0Y-52.R52.;G01X0Y-35.;G02X0Y35.R35.;G02X0Y-35.R35.;G00X200.Y-200.Z100.;M05;T02;

M06;M03S2000;

G90G54G00X0Y0F500;

Z20.;#1=5.;#2=0;#3=45;

精銑臺面換Ф10立銑刀利用宏程序加工倒角

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#4=5.;

WHILE[#1GE#2]D01;#10=TAN[#3]*[#1]-4.;#11=#4-#1*TAN[#3];G00X150.Y20.;G10L1