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　　槽轮零件的数控加工工艺分析与编程-毕业设计 学号：145302144 苏州市职业大学 毕业设计 课题槽轮零件的数控加工工艺分析与编程 学生姓名： 专业班级： 14数控技术1班 学院 (部)： 机电工程学院 校内指导教师： 校外指导教师： 完成日期： 2017年 5月 摘 要： 本文设计课题是毛坯尺寸为122mm*122mm*45mm的箱盖类零件，材料为45钢，采用数控机床加工，最终尺寸为120mm*120mm*43mm。本零件的主要的加工位置包括封闭的环槽，开放的凹槽，拔叉槽，凸起，圆角，光孔及螺纹。主要的几何形状是二维平面，少部分的三维。分为两次装夹工件，加工的难点为螺纹孔，拔槽以及两处的圆角。根据零件图形绘制出cad零件图，编写出零件的加工工艺和加工工序。需要分析每一特征的尺寸精度和表面粗糙度以及零件的相互位置精度。需要注意夹具刀具以及量具的选择，将这些工作做完之后编制出安全可靠并且可以在数控铣床床上面进行加工的程序。由于手工编程的不便，我便利用CAM软件自动生成程序。本次编程的选择的系统是日本生产的法兰克数控加工系统。 关键词：CAD；数控加工;加工工艺；尺寸 Abstract： The design subject is 122mm * 122mm * 45mm box cover type parts, materials are 45 steel, and the nc machine tool is processed, the final dimension is 120mm * 120mm * 43mm. The main processing position of this part consists of closed ring groove, open groove, fork groove, bulge, round Angle, aperture and thread. The main geometric shapes are two-dimensional planes, a small number of three-dimensional shapes. It is divided into two parts, the difficulty of processing is the thread hole, the groove and the rounded corners of the two parts. Draw cad parts drawings according to the parts drawings, and write the machining process and processing procedure of the parts.The accuracy of each feature is analyzed and the accuracy of the surface roughness and the location accuracy of the parts are analyzed. Need to pay attention to jig tool and measuring tool selection, the work was finished after compiled for safe and reliable and can be processed on CNC milling machine bed process. Because of the inconvenience of manual programming, I use CAM software to automatically generate programs.The system of choice for this program is the frankish digital processing system made in Japan. Keywords: CAD CNC machining machining technology size 目 录 摘要 2 绪论 2 第一章 零件的工艺性及生产类型的确定 5 1.1零件的工艺分析 6 1.2零件的生产类型 8 第二章 选择毛坯、确定毛坯尺寸 9 2.1选择毛坯 9 2.2确定毛坯尺寸 10 第三章 选择定位基准及加工方法 11 3.1定位基准的选择 11 3.2零件表面加工方法的选择 11 第四章 工序设计、制定工艺路线选择加工设备与工艺装备 12 4.1.1选择机床 13 4.1.2选择夹具 13 4.1.3选择刀具 13 4.1.4选择量具 13 4.2制定工艺路线 第五章 确定切削用量 17 5.1切削用量 17 主要操作步骤及加工 20 6.1 确定编程原点 22 6.2 加工 23 设计体会 24 致谢词 25 参考文献 26 附录.....................................................................................................................27 附录1数控加工刀具卡片...............................................................................27 附录2数控加工工序卡片..................................................................................28 附录3主要加工程序.............................................................................................30 附录4零件图..............................................................................................42 绪论 从21世纪末开始，我国的重型工业进入飞速发展的阶段，一些大型的工业设备开始占据机械发展的主流，我们国家机械制造业开始向大国重器迈进。随着机械设备的发展，对机械的的精度也有了越来越高的要求，一些高精度高复杂性的产品也越来越多。普通的加工设备已经不能满足现代化工业发展的需求。 所以以plc可编程逻辑控制器为控制系统的机床产生了。这种系统是以数字代码控制加工设备达到一自动化运行的效果。这种设备改变了传统加工的模式，为机械加工提供了新的加工方式，可以提高机械产品精度。简化加工工艺和加工速度。 在上个世纪六十年代，一名数控铣床加工师傅如果想成为中级铣工的话，需要具备铣削圆弧的能力，但是如果使用数控机床的话，一个刚刚进入行业一个月的数控铣加工师傅就可以具备加工圆弧的能力。所以数控数字化加工机床提高了整个机械加工行业的水平。 目前我国的数控机床以普通型经济型机床为主，这种类型的数控机床，只能加工一些精度要求一般的零件，这种类型的设备的生产以及饱和，但是我国高精度的加工中心和多轴加工加工落后于欧美等发达国家。并且现在我国市场上主流的数控系统还是日本的法兰克系统和德国的西门子系统为主，这些数控加工系统占据了我国大部分的数控加工市场。 我国自产的数控加工系统代表为华中数控系统和广州数控系统。目前很多机床开始安装国产的数控加工系统，并且在市场中占有一席之地。 为了更好锻炼自己，学习数控加工，数控编程能力，让我以后能够走的更远，往精密加工，大型机械装备方便努力，为充分体现自己三年来在学校的知识，本次设计需要使用到加工工艺知识来进行编写加工工艺卡和工序卡，其中需要用到软件技能的操作知识来绘制加工图纸。使用编程技术来编程数控加工程序，仿真验证程序没有错误之后来进行加工。在加工时可以根据计算好的数据和选择的刀具，量具进行加工。这次的毕业设计对我的综合能力有了一次新的提升。 1 零件的工艺性及生产类型的确定 1.1 零件的工艺分析 图1-1 零件图正面 图1-2 零件图细节 槽轮零件是机械设计中最常见的结构，比如老式电影放映机就是用的槽轮传动结构，但是作为数控加工零件来讲，整体结构还是比较复杂。首先对零件的结构特征进行分析。 1.2 零件的生产类型 通过观察零件图纸，可以知道零件已标注表面粗糙度，基本以Ra=1.6μm为主，未标注表面粗糙度Ra=6.3μm为主。根据图纸要求，没有标注表面粗糙度的位置，可以通过任何加工途径获得。 所以我选择四个零件为主，表面粗糙度Ra=6.3μm的位置，以去除毛坯材料的方式获得。 在确定零件的生产类型一般有三种： 1：单件生产。比如：数控技能大赛。在比赛中的零件都是加工一件。 2：批量生产。比如：生产一些螺丝钉，螺帽，或者是垫片等等这些。使用量比较大的标准件。 3：大量生产。比如比亚迪公司在生产汽铣，苹果公司在生产手机一样，一年到头的大量生产。 根据以上的分析，本次的设计，选择为单件生产，因为在非标机械设计中，设计一套槽轮传动机构就可以满足零件加工需求了。 2 选择毛坯、确定毛坯尺寸 2.1 选择毛坯 零件毛坯的选择与零件的加工工艺和零件本身的工作场合有密不可分的关系，比如数控车床的床身毛坯设计的是铸造毛坯，这样的做发是因为数控车床本身工作在振动比较大的场合，尺寸精度并不高，但是加工位置比较多，采用一般的加工方法，不方便加工，所以选择的毛坯类型为铸造毛坯。 其次在选择毛坯时，需要注意零件的结构和外形，如果毛坯结构比较复杂，就要选择铸造或者是锻造毛坯。如果是阶梯轴类零件，每一个轴的直径相差不是很大，就可以选择棒料，也就是型材毛坯。如果相差很大的线，那么就可以选择锻造零件。 在选择毛坯时，首先，要选择接近于零件尺寸的毛坯，这样可以减少机械加工的时间和走刀的次数，尤其是减少走空刀的次数。其次应该选择一些高精度的毛坯，尤其是在单件生产的时候，可以减少加工的次数，从而延长刀具的寿命，提高加工效率。所以本次设计选择45钢，型材毛坯，毛坯调质处理 2.2 确定毛坯尺寸 零件的最大外轮廓尺寸为120x120x43mm，设计毛坯的毛坯尺寸为。 图2-1 毛坯图 3 选择定位基准及加工方法 3.1定位基准的选择 在机械加工中，定位基准是有一定的选择原则的，当然这些原则只能是起到参考作用，在实际加工中，一切以加工出合适的零件为目标。 定位基准的选择，决定了零件质量的好坏，也能够保证零件的尺寸精度和形位精度，在一定程度上也影响了加工工序的安排。机械加工中的定位基准进行划分的话可以分为，粗加工定位基准和精加工定位基准。 零件的精加工选择是有一定的选择基准的，比如是基准重合，基准统一等。精加工定位基准的选择原则是为了更好地保证每一个加工表面的尺寸精度和形位精度，同时减少多次装夹提高加工效率。 在选择粗加工基准的时候，尽量要以没有加工过的表面，或者是表面余量，较为均匀的表面均匀的表面为粗加工基准。 本次设计的零件首先以毛坯面为粗加工基准，加工出多边形槽等加工特征，然后掉头装夹以多边形为定位基准，加工出U型槽的一端。 3.2 零件表面加工方法的选择 槽轮零件整体长度尺寸为120mm，最大外形呈长方体分布，零件未注表面粗糙度Ra=3.2μm。查《机械设计制造技术基础》表1-11可以得知零件加工精度IT8级。使用粗铣—半精铣—精铣加工可以满足加工要求。 槽轮特征分布在120mm的正方体上面，槽的内部度尺寸12mm，零件表面粗糙Ra=3.2μm，查《机械设计制造技术基础》表1-11可以得知零件加工精度IT8级。使用粗铣—半精铣—精铣加工可以满足加工要求。 槽的外部度尺寸20mm，零件表面粗糙Ra=3.2μm，查《机械设计制造技术基础》表1-11可以得知零件加工精度IT8级。使用粗铣—半精铣—精铣加工可以满足加工要求。 槽的内部结构分布在φ120外圆，槽通过R20圆弧链接，R20圆弧的宽度尺寸为67.8mm，查《机械设计制造技术基础》表1-11可以得知零件加工精度IT8级。使用粗铣—半精铣—精铣加工可以满足加工要求。 槽的深度尺寸为8mm，正负偏差0.03mm，查《机械设计制造技术基础》表1-11可以得知零件加工精度IT8级。使用粗铣—半精铣—精铣加工可以满足加工要求。 零件内部结构由螺纹和阶梯孔组成，M36内螺纹，螺纹角度60°，螺纹加工精度7H使用铣削螺纹的加工方法可以达到。 螺纹内径加工到φ34，零件表面粗糙Ra=3.2μm， Φ16内孔，上偏差为0.1mm，下偏差为0mm，查《机械设计制造技术基础》表1-9可以得知零件加工精度IT8级。查《机械设计制造技术基础》表1-10可以得知零件加工精度IT8级。使用钻孔—扩孔—铰孔加工可以满足加工要求。 4 工序设计、制定工艺路线 选择加工设备与工艺装备 4.1.1选择机床 机床选择的原则： ①要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。 ②有利于提高生产率。 ③尽可能降低生产成本(加工费用)。 数控铣床的型号：CK5032，机床的数控系统为FANUC-0iT. 4.1.2选择夹具 在数控铣床床加工中使用的夹具比较简单，一般使用平口钳装夹和压板装夹，有的时候选择电磁吸盘进行装夹，本次设计选择平口钳装夹。 这种夹具是在数控铣床上比较常见的机械装置。使用平口钳把手转动平口钳，平口钳上面的动钳口就可以在轴向移动，一直到加紧为止，如果零件过大可以使用两个平口钳或者是多个平口钳同时装夹，但是平口钳是梯形螺纹传动的，这种螺纹有自锁和快递传动的能力，但是如果一直传动平口钳把手的话，动钳口还是可以移动的，所以要注意加紧的力度。 4.1.3选择刀具 数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀刃具及切削用量。 数控刀具有以下特点： ①刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小； ②互换性好，便于快速换刀； ③寿命高，切削性能稳定、可靠； ④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 经过查表后现选用刀具如下：? 零件名称 刀具号 刀具规格 刀具用途 槽轮 T01 ￠50mm硬质合金端面粗铣刀 铣削上表面，深度为-2mm T02 ￠8mm硬质合金球头铣刀 铣中心定位孔 T03 ￠15.8mm钻头 钻￠15.8mm的通孔 T04 ￠12mm的立铣刀 铣￠26mm底孔 T05 ￠16mm铰刀 铰￠16mm的孔 T06 ￠16mm的铣刀 铣六边形处的凹陷 T07 ￠7mm单刃螺纹铣刀刀 铣螺纹 4.1.4 选择量具 数控铣床上面的量具一般是由通用量具这些量具一般有，三用游标卡尺，内径百分表，千分尺等， 零件名称 量具号 量具名称 量具用途 量具规格 零件1 1 游标卡尺 总长 0-150mm 2 外径千分尺 测量外圆 50-7mm 3 内径千分尺 测量内孔 0-25mm 4 内径百分表 测量内孔 0-25mm 5 螺纹塞规 测量螺纹 M36 6 R规 测量圆弧 R10-R25 4.2制定工艺路线 本次加工零件，加工特征由圆弧，圆锥，内孔，方体，内螺纹等不同的加工表面。根据不同的表面粗糙度要求和精度要求来定制不同的加工工艺。通过翻阅机械加工手册，可以确定不同加工表面的要求。 制定槽轮第一套工艺路线 铣六方，到尺寸要求。 20 平口钳装夹，粗精铣留六变形到尺寸要求 30 粗精铣铣六边铣凹陷，到尺寸要求 40 粗精铣封闭环形槽，到尺寸要求 50 铣圆角R3 60 铣R5的圆角 70 中心钻定位孔 80 钻通孔 90 铣螺纹小径 100 掉头装夹，夹多边形 110 铣螺纹M36*1.5-7H 120 粗精铣槽四周轮廓 130 锐边倒钝 140 按尺寸要求检查 150 入库 设计的第一套工艺先加工出零件六边形的一段，然后掉头装夹，铣槽，铣螺纹。 制定槽轮第二套工艺路线 铣六方，到尺寸要求。 20 平口钳装夹，粗精铣槽四周轮廓 30 中心钻定位孔 40 钻通孔 50 铣螺纹小径 60 铣螺纹M36*1.5-7H 70 掉头装夹，夹正方体 80 粗精铣铣六边铣凹陷，到尺寸要求 90 粗精铣封闭环形槽，到尺寸要求 100 铣圆角R3 110 铣R5的圆角 120 锐边倒钝 130 按图样要求全部检查 设计的第二套工艺加工零件槽的一面，钻孔，加工螺纹。然后掉头装夹零件最大轮廓，加工其他特征。 对比分析两套加工方案，选择第一套加工工艺方案。 5 确定切削用量 5.1切削用量 在使用D50面铣刀粗加工面时 1.切削用量 1）确定切削深度ap 铣端面，铣平即可，加工余量较大，故选择ap=4mm。 2）确定每分钟进给量f 由于本工序为粗加工，根据《机械制造基础》表5-2，fz=0.12mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf 由《机械制造技术基础》表5-2选择切削速度35m/min 定机床主轴转速： （1-1） 式中：—切削速度； d—刀具直径。 。 选择加工转速选择=200r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： （1-2） 式中：—主轴转速； —刀具直径。 m/min 在使用D50面铣刀精加工面时 1.切削用量 1）确定切削深度ap 铣端面，精铣到尺寸要求选择ap=1mm。 2）确定每分钟进给量f 由于本工序为粗加工，根据《机械制造基础》表5-2，fz=0.08mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf 由《机械制造技术基础》表5-2选择切削速度45m/min 定机床主轴转速： 式中：—切削速度； d—刀具直径。 。 选择加工转速选择=300r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：—主轴转速； —刀具直径。 m/min ￠8mm硬质合金球头铣刀 铣中心定位孔 1.切削用量 1）确定切削深度ap 铣外圆轮廓，属于精铣加工，选择ap=0.5mm。 2）确定每分钟进给量f 由于本工序为粗加工，根据《机械制造基础》表5-2，fz=0.35mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf 由《机械制造技术基础》表5-2选择切削速度110m/min 定机床主轴转速： 式中：—切削速度； d—刀具直径。 。 选择加工转速选择=4000r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：—主轴转速； —刀具直径。 m/min ￠15.8mm钻头 钻￠15.8mm的通孔 1.切削用量 1）确定切削深度ap 铣钻孔，选择ap=2mm。 2）确定每分钟进给量f 根据《机械制造基础》表5-35，fz=0.5mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf 由《机械制造技术基础》表5-35选择切削速度24m/min 定机床主轴转速： 式中：—切削速度； d—刀具直径。 。 选择加工转速选择=400r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：—主轴转速； —刀具直径。 m/min ￠12mm的立铣刀 铣￠26mm底孔 1.切削用量 1）确定切削深度ap 铣孔，选择ap=0.4mm。 2）确定每分钟进给量f 由于本工序为粗加工，根据《机械制造基础》表5-35，fz=0.1mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf 由《机械制造技术基础》表5-35选择切削速度100m/min 定机床主轴转速： 式中：—切削速度； d—刀具直径。 。 选择加工转速选择=2600r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：—主轴转速； —刀具直径。 m/min ￠16mm铰刀 铰￠16mm的孔 1.切削用量 1）确定切削深度ap 铣钻中心孔，选择ap=0.4mm。 2）确定每分钟进给量f 由于本工序为粗加工，根据《机械制造基础》表5-35，fz=0.1mm/r 3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf 由《机械制造技术基础》表5-35选择切削速度20m/min 定机床主轴转速： 式中：—切削速度； d—刀具直径。 。 选择加工转速选择=400r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：—主轴转速； —刀具直径。 m/min 6.主要操作步骤及加工 6.1确定编程原点 编程坐标原点的位置是任意的,为方便起见,通常根据零件的形状和大小的基准,计算最佳原理来确定点的工件编程原点。 本设计根据零件图的对称特点，编程原点设在工件的中心，Z轴坐标原点在工件的表面。 6.2加工 在编写完成加工工艺卡片和加工工序卡片之后，我编写了数控加工程序，并且在仿真软件中进行了验证。然后进入数控车间开始加工。在加工时需要注意穿着规定的数控实训服装，佩戴安全护目镜。在老师的指导下正确的开启机床，对导轨进行润滑。 然后操作数控铣床床回原点，将数控铣床的主轴空转几分钟对机床进行预热。然后将平口钳按照在数控铣床的导轨上面，利用螺钉和铣刀T型槽固定。分别固定好螺钉之后利用百分表找正定钳口的水平度。正负0.1mm的百分表摆动即可完成。 通过平口钳和垫块装夹定位，安装对刀基准棒，确定正方体的中心对XY零点。对刀的时候左右分中。Z轴的对刀使用Z向对刀仪器，然后使用铣刀加工零件表面。互为基准加工六方体到尺寸要求。 在加工内部特征时，导入自动编程的程序，将机床锁定，提高Z轴距离50mm，然后机床空转，检验程序是否正确。当确定程序没有错误时，确定Z轴对刀点，然后点击循环启动按钮，机床还是加工。开启切削液，直到程序走完。 关闭切削液，测量零件的尺寸精度是否正确，然后输入精加工程序。一直到零件加工完毕。 由于数控铣床加工中，零件收到切削液的冲洗和工人的多次测量。表面难免有油渍，所以在加工完毕之后需要对零件进行清洗。 设计体会 这次设计给我最大的体会是对图纸的认知能力，制图员必须安装国家标准绘制图纸，严格的标注出每一个尺寸位置，才方便一线的加工人员加工。 初次之外我的计算能力，绘图能力，编程能力，工艺设计能力有了全新的提高，非常感谢学校给的这次机会。 致谢词 在本次的毕业设计中，我收获最多的就是对知识的渴望，我希望自己可以每次设计很快的通过，我希望自己可以利用自己的知识独立完成设计，我希望自己的软件操作能力可以达到一个新的水平。这些东西在我的毕业设计中都得到了提现，在整个设计中有我的老师帮助我，我非常感谢我的指导老师，我也学会了很多东西。 参考文献 [1] 陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，1990. [2] 吴宗泽.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2007. [3] 黄泽森.机械设计基础课程设计[M].北京：北京大学出版社，2008. [4] 吴宗泽.机械零件设计手册.[M].北京：机械工业出版社，2004. [5] 熊文修.机械设计课程设计.[M].广州：华南理工大学出版社，2000. [6] 朱理.机械原理.[M].北京：高等教育出版社，2004. [7] 苏翼林.材料力学上册[M].北京:高等教育出版社,20

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