數(shù)控加工課程設(shè)計說明書22頁

1、數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計姓 名： 系 別： 機械工程系 專 業(yè)： 數(shù)控專業(yè) 班 級： 機自Y084班 指導(dǎo)教師： 學(xué) 號： 廣 西 工 學(xué) 院2011年 6 月目 錄前 言2課程設(shè)計任務(wù)書3一、任務(wù)說明31.1任務(wù)要求31.2任務(wù)內(nèi)容概述3二、數(shù)控加工工藝42.1工藝分析42.1.1零件的工藝分析42.1.2 選擇毛坯52.1.3 擬定工藝路線62.2工件的定位和裝夾72.2.1 確定定位方式和裝夾方案72.2.2 夾具選材72.2.3 夾具設(shè)計方案圖82.3選擇數(shù)控機床102.4選擇刀具和確定切削用量112.3.1 選擇切削用量原則112.3.2 計算切削用量122.3.2 制定數(shù)控加工工

2、藝過程卡片152.3.3 制定數(shù)控加工工序卡片162.3.4 刀具明細表202.5確定走刀路線212.6建立三維模型和編制加工程序21總結(jié)29參考文獻29前 言數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程與操作的基礎(chǔ)，合理的工藝是保證數(shù)控加工質(zhì)量、發(fā)揮數(shù)控機床有效能的前提條件。本設(shè)計正是從數(shù)控加工的實用角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實際生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以掌握數(shù)控加工工藝為目標，在結(jié)合數(shù)控加工切削基礎(chǔ)、數(shù)控機床刀具的選用、數(shù)控加工工件的定位與裝夾以及數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)等基本知識上，分析了具體零件在加工中心上的加工工藝。本次數(shù)控加工工藝的課程設(shè)計，我們根據(jù)具體零件加工圖樣進行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和夾具。用規(guī)定的程序代碼和

3、格式編寫零件加工程序單；用自動編程軟件或手工編程。通過數(shù)控仿真軟件對程序和刀具走刀路徑進行模擬仿真。用UG來畫出工件和夾具的三維圖并裝配好供分析使用。制作工藝時還對工藝卡片進行制作。在本次工藝中，粗加工時，要以提高生產(chǎn)效率，但同時應(yīng)考慮到經(jīng)濟性和加工成本，對于半精加工和精加工，應(yīng)首先保證加工質(zhì)量，同時兼顧切削效率，經(jīng)濟和加工成本，要選擇合適的參數(shù)在最短時間內(nèi)加工出精度較高的工件和設(shè)計出適當?shù)墓に嚳ā１竟に囋O(shè)計由我們組兩名成員共同編寫，在編定過程中參閱了很多有關(guān)工藝設(shè)計手冊、教材和網(wǎng)上資料等資料與文獻，并得到指導(dǎo)老師的幫助，在此表示衷心的感謝。由于時間倉促，編者水平有限,調(diào)查研究不夠深，實際工作

4、經(jīng)驗少,本設(shè)計中難免仍有很多缺點和錯誤,我們懇切希望老師批評指正。 2011年6月25日課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計要求：1、數(shù)控加工編程任務(wù)書；2、數(shù)控加工工序卡、數(shù)控刀具卡片和數(shù)控刀具明細表；3、夾具方案圖和刀具進給路線圖；4、根據(jù)零件平面圖建立零件三維模型；5、至少編制一個工步的加工程序；6、編寫設(shè)計說明書 （不少于20頁）一、任務(wù)說明1.1任務(wù)要求1. 零件分析；2. 繪制零件圖；3. 設(shè)計加工順序、選擇機床、夾具；4. 計算工序尺寸、繪制毛坯圖、工序圖；5. 選擇刀具和切削參數(shù)，繪制三維造型與編寫程序，填工藝文件；6. 寫說明書。1.2任務(wù)內(nèi)容概述1. 零件分析：零件分析就是看了圖紙后對零件作

5、出的加工分析,其中包括:零件分析結(jié)果、確定加工方案、工藝處理等； 2. 繪制零件圖： 繪制零件圖就是用CAD把零件圖畫出來，用UG繪制三維圖；3. 設(shè)計加工順序、選擇機床、夾具：設(shè)計零件的詳細加工路線、順序，合理的選擇機床、夾具 ；4. 計算工序尺寸，繪制毛坯圖、工序圖：通過零件圖和工藝路線計算出需要加工的零件的每一步工序尺寸，繪制毛坯圖、工序圖、標尺寸；5. 選擇刀具，編寫程序，填工藝文件：和根據(jù)給出的工藝路線工序合理選擇刀具，編寫程序，填寫工藝文件；6. 編寫說明書：對這次課程設(shè)計的所有內(nèi)容作出總結(jié)。二、數(shù)控加工工藝2.1工藝分析2.1.1零件的工藝分析如圖2-1所示為鑲板1的零件簡圖。該

6、零件的材料為S136-SUP(HRC52-54)，外形尺寸為119.5*120*25mm，加工部位由平面、矩形槽、球形槽、通孔、沉頭孔、盲孔、深孔、螺紋孔和喇叭孔組成，且孔徑多數(shù)不一樣，需經(jīng)常換刀具，而且具有曲面，故考慮使用加工中心加工。零件的表面粗糙度為7級精度，查相關(guān)表格可得加工方法為粗銑-精銑-磨削?？孜痪瓤捎蓹C床本身決定。圖紙標明的通孔S6的加工方法為線切割，尺寸精度要求較高，其公差為，根據(jù)相關(guān)表格，查得通過鉆-擴-精鉸的加工方法也能滿足要求，且線切割加工時間較長，效率低，故在此選用加工中心加工；中間的大通孔也無需線切割，使用加工中心加工。在生產(chǎn)線上，為了提高加工效率和減少加工成本，

7、加工表面可作為一道獨立的工序，由專門的銑床完成。根據(jù)零件圖可知，孔旁邊有槽，需用線切割加工，線切割加工安排在孔加工之后，再上磨床，最后進行熱處理?？着赃叢垭y以在機床上加工，故在線切割加工后安排一道工序，專門進行鉗工倒角。進行這樣的工序安排原因有：1. 基準先行的原則。先加工方鋼的6個表面，作為后續(xù)加工的基準；2. 先面后孔的原則。便于加工孔時定位安裝，利于保證孔與平面的位置精度，同時也給孔加工帶來方便；3. 機床的布置。線切割作為特種加工機床，一般不與一般機床布置在一起，一般布置在較為清潔的小房間之內(nèi)，線切割加工應(yīng)安排在其他機加工之后，有利于提高效率，減少工時浪費。圖2.1-1 零件簡圖2.1

8、.2 選擇毛坯毛坯分為鑄件、鍛件、型材、焊接件和冷沖壓件。鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件，毛坯；鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的毛坯；型材有熱軋和冷扎兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯。冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯；焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼材等焊接而成的毛坯件；冷沖壓件可以加工接近成品的工件。該零件的材料為S136-SUP（HRC52-54），S136是鏡面防銹模具鋼，具良好拋旋光性能(鏡面加工)和良好的耐磨性和韌性，高溫下具良好塑性，因其含鉻量高(13.6%)故其抗腐蝕性極佳。因工件形狀為比較規(guī)則的方形，選用S136方鋼作為毛坯，可有效較少材料消耗，機械加工的勞動量也越少，因而

9、會提高機械加工效率，降低成本。由圖紙可知，零件的外形尺寸為119.5*120*25mm，毛坯的總體尺寸比較小，考慮到一定的加工余量，從標準中選擇厚度為28mm的鋼板，長寬方向比成品大12mm即可，采用機械切割下料。2.1.3 擬定工藝路線工序號工序內(nèi)容工步號工步內(nèi)容1下料1方鋼下料2銑削外表面1銑底面2以底面為基準，銑左面3以左面為基準，銑右面4以底面為基準，銑上面5以左面為基準，銑前后面6四個角倒角C23鉆1鉆3中心孔2鉆8深孔3銑10 沉頭孔4鉆、銑、擴、鉸1鉆3中心孔2鉆4xS4盲孔至83鉆2xS5通孔、4xS7通孔至64鉆2xS5沉頭孔至105鉆2xS6孔至96擴2xS6孔至9.87鉸

10、2xS6孔至108鉆2xS3螺紋孔至59鉆2x36孔至3010擴2x36孔至35.811鉸2x36孔至3612粗銑43臺階13精銑43臺階14孔倒角C1、邊界倒角C215攻絲2xM65鉆、銑1鉆4xS7沉頭孔至102粗銑矩形槽12x18.78mm3精銑矩形槽12x18.78mm4銑球形槽S2.65粗銑喇叭孔6精銑喇叭孔7倒角6線切割1切割36大通孔旁邊的16.26mm槽7鉗工1打磨16.26mm槽的倒角8磨表面1精磨至粗糙度為0.89熱處理1低溫回火2.2工件的定位和裝夾2.2.1 確定定位方式和裝夾方案傳統(tǒng)的組合夾具或?qū)Ｓ脢A具一般具有工件的定位和夾緊、刀具的導(dǎo)向和對刀等四種功能，而數(shù)控機床上

11、由程序控制刀具的運動，不需要利用夾具限制刀具的位置，即不需要夾具的對刀和導(dǎo)向功能，所以數(shù)控機床所用夾具只要求具有工件的定位和夾緊功能，其所用夾具的結(jié)構(gòu)一般比較簡單。工序1是銑方鋼的表面，在機加工領(lǐng)域是比較經(jīng)典的，在此不做過多的介紹，這里主要介紹數(shù)控加工工藝。通過對零件圖的分析，該零件的總體尺寸較小，為了能在生產(chǎn)線上提高效率，這里為加工中心設(shè)計一套專用夾具。根據(jù)零件的加工要求，為完成零件在加工中心上的加工，即工序3、工序4和工序5，需要分三次裝夾。其中工序4和工序5的加工情況相似，且該零件形狀是軸對稱(除側(cè)面兩個深孔之外)，可使用同一套夾具。該零件是典型的長方體零件，主要是孔加工，根據(jù)基準重合原

12、則，工序4和工序5應(yīng)以左面作為定位面，作為X方向的基準；Y方向的基準則應(yīng)選擇前面或者后面。為了便于裝夾零件，夾具應(yīng)具有方便的夾緊裝置，這里采用螺旋夾緊機構(gòu)，最后可根據(jù)六點定位原理進行夾具的總體設(shè)計。2.2.2 夾具選材該零件外形尺寸較小，在保證強度、剛度的基礎(chǔ)上，盡量選擇常用的經(jīng)濟性好、易加工的材料，這里選擇HT200作為主要材料。2.2.3 夾具設(shè)計方案圖圖2.2-1 加工側(cè)面深孔裝夾演示圖2.2-2 加工側(cè)面深孔專用夾具圖2.2-3 加工上面孔裝夾演示圖2.2-4 加工上面孔專用夾具2.3選擇數(shù)控機床通過對零件的工藝分析，加工該零件需要多道工序，其中工序3、4、5需要鉆多個孔徑不一樣的孔，

13、還要加工曲面、槽等，需要多次換刀，但曲面不是很復(fù)雜，一般的加工中心即可滿足要求。機床型號和具體參數(shù)如下：型號/單位VMC-1060/深圳市盛鴻機械有限公司X軸行程(mm)1000Y軸行程(mm)600Z軸行程(mm)600主軸端至工作臺(mm)180-780主軸中心至立柱面(mm)600工作臺尺寸(mm)1300*600工作臺最大載重(kg)1000T型槽寬度(mm)5-18主軸錐度BT40主軸最大轉(zhuǎn)速(rpm)8000主軸/電機規(guī)格(kw)11三軸/電機規(guī)格(kw)2*2*2三軸移動速度(mm/min)15000/15000/12000最高進給速度(mm/min)1-10000定位精度(mm

14、/min)±0.01重復(fù)定位精度(mm)±0.005氣壓(kg/cm2)6電源KVA20機械重量(kg)8500機床外形尺寸(長*寬*高)3300*2500*2950配件:標準配件可選控制系統(tǒng)可選配件全封閉防護罩工作狀態(tài)警示燈三菱系統(tǒng)M64S/E60切屑輸送機BT40/BT50刀柄氣動拉刀裝置手持電子手輪FANUC自動斷電卸刀座自動潤滑系統(tǒng)工具箱及工具SIEMENS刀庫(10-24刀)平口鉗循環(huán)冷卻系統(tǒng)傳輸線德國PA主軸冷卻系統(tǒng)壓板石英工作燈水平調(diào)整螺絲及墊塊配電柜冷卻系統(tǒng)10000/12000/15000高速主軸主軸裝置程式說明書及操作說明書主軸中心出水系統(tǒng)2.4選擇刀具

15、和確定切削用量2.3.1 選擇切削用量原則選擇銑削用量的原則是：首先選擇盡可能大的背吃刀量(端銑)或側(cè)吃刀量(圓周銑)，其次是確定進給速度，最后根據(jù)刀具耐用度確定切削速度。粗銑時切削力大，用高速鋼銑刀加工時，進給量主要受到工藝系統(tǒng)剛度的限制，在剛度允許的情況下可取較大的每齒走刀量，以取得較大的銑削效率。用硬質(zhì)合金銑刀加工時，進給量的提高主要受到刀齒強度的限制。當加工表面的粗糙度要求較小時，進給量的大小由粗糙度要求確定。當背吃刀量和進給量選定后，在保證銑刀耐用度以及機床動力和剛度允許的情況下，盡可能選擇較大的銑削速度，其推薦值可查相關(guān)表格或通過銑刀耐用度公式來計算確定。鉆、擴、鉸孔切削用量可根據(jù)

16、刀具直徑、刀具屬性以及材料屬性等參數(shù)查相關(guān)表格確定。2.3.2 計算切削用量確定切削用量相關(guān)公式有：式中 -切削速度，； D-刀具直徑，mm； n-主軸轉(zhuǎn)速，。式中 -進給速度，；n-主軸轉(zhuǎn)速，； z-銑刀齒數(shù)。(1)以工序4工步2鉆8盲孔為例，計算鉆削切削用量：表2.4-1 采用高速鋼刀具鉆削的及該零件的材料為S136-SUP（HRC52-54），鉆頭直徑為8。根據(jù)表2.4-1可知，選擇切削速度、每周進給量。則轉(zhuǎn)速為 每分鐘進給量為 (2)以工序4工步12粗銑43臺階為例，計算銑削切削用量：由于是粗銑，應(yīng)選擇盡可能大的銑刀，但又要保證能夠切削到盡可能多的余量，考慮到臺階的最小圓角為4，這里選

17、10、齒數(shù)為4的硬質(zhì)合金立銑刀。表2.4-2 硬質(zhì)合金立銑刀加工平面和臺階時的進給量表2.4-3 各種常用工件材料的銑削速度推薦值為了提高切削效率，通常粗銑無硬皮鋼材，粗銑銑削深度盡可能大，選，根據(jù)表2.4-2，選擇每齒進給量；根據(jù)表2.4-3，選擇切削速度。則轉(zhuǎn)速為 每分鐘進給量為 2.3.2 制定數(shù)控加工工藝過程卡片2.3.3 制定數(shù)控加工工序卡片(工廠)數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號D40旋入式折蓋鑲板1S136-SUP HRC52-54M0900061201工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設(shè)備車間2虎鉗普通銑床工步加工內(nèi)容刀具名稱刀具號刀具規(guī)格/主軸轉(zhuǎn)速/()進給速度/

18、()切削深度/1銑底面硬質(zhì)合金端面銑刀T181602201702以底面為基準，銑左面3以左面為基準，銑右面4以底面為基準，銑上面5以左面為基準，銑前后面6四個角倒角C2(工廠)數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號D40旋入式折蓋鑲板1S136-SUP HRC52-54M0900061201工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設(shè)備車間4O0002專用夾具夾具2VMC-1060立式數(shù)控加工中心工步加工內(nèi)容刀具名稱刀具號刀具規(guī)格/主軸轉(zhuǎn)速/()進給速度/()切削深度/1鉆3中心孔高速鋼中心轉(zhuǎn)T013.1519701801.52鉆4xS4盲孔至8高速鋼鉆頭T028127025043鉆2xS5通孔

19、、4xS7通孔至6高速鋼鉆頭T046138014034鉆2xS5沉頭孔至10硬質(zhì)合金平底锪鉆T031017507025鉆2xS6孔至9高速鋼鉆頭T05912403104.56擴2xS6孔至9.8硬質(zhì)合金擴孔鉆T069.88404200.47鉸2xS6孔至10硬質(zhì)合金鉸刀T0710130650.18鉆2xS3螺紋孔至5高速鋼鉆頭T08522902002.59鉆2x36孔至30高速鋼鉆頭T1030210401510擴2x36孔至35.8硬質(zhì)合金擴孔鉆T1135.81301102.911鉸2x36孔至36硬質(zhì)合金鉸刀T123680500.112粗銑43臺階硬質(zhì)合金立銑刀T03101750210313

20、精銑43臺階硬質(zhì)合金立銑刀T1743000150214孔倒角C1、邊界倒角C2硬質(zhì)合金錐面锪鉆T13151170120215攻絲2xM6絲錐T096500(工廠)數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱零件名稱材料零件圖號D40旋入式折蓋鑲板1S136-SUP HRC52-54M0900061201工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設(shè)備車間5O0003專用夾具夾具2VMC-1060立式數(shù)控加工中心工步加工內(nèi)容刀具名稱刀具號刀具規(guī)格/主軸轉(zhuǎn)速/()進給速度/()切削深度/1鉆4xS7沉頭孔至10硬質(zhì)合金平底锪鉆T031017507022粗銑矩形槽12x18.78mm硬質(zhì)合金立銑刀T146292011033精銑矩

21、形槽12x18.78mm硬質(zhì)合金立銑刀球形槽S2.6硬質(zhì)合金球頭刀T152.63002001.35粗銑喇叭孔硬質(zhì)合金圓鼻刀T16827507500.56精銑喇叭孔硬質(zhì)合金圓鼻刀T16830004500.17倒角硬質(zhì)合金錐面锪鉆T1315117012022.3.4 刀具明細表2.5確定走刀路線粗銑2x18.78mm矩形槽時，為了避免多換一次刀，可直接用粗銑的立銑刀把原有的6孔稍加擴大，作為直線下刀的預(yù)制孔。以下是孔加工走刀路線示例： 圖2.5-1 工序3工步1、2、3走刀路線示例 圖2.5-2 工序4工步2走刀路線示例圖2.5-3 孔加工下刀路線圖2.6建立三維模型和編制加工程序根據(jù)工程圖，用UG建立零件三維圖形如下圖所示：圖2.6-1 底面圖2.6-2 上面總結(jié)通過本次設(shè)計，使我們了解到更多有關(guān)于數(shù)控