凸模零件數(shù)控加工工藝及銑削編程畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)凸模零件數(shù)控加工工藝及銑削編程論文作者：李吉玉指導(dǎo)教師：劉培躍專業(yè)：數(shù)控技術(shù)系（院）：機(jī)電工程系答辯日期：年月日摘要本設(shè)計(jì)結(jié)合具體的零件銑削加工進(jìn)程，介紹了數(shù)控技術(shù)、數(shù)控的進(jìn)展趨勢、數(shù)控銑床的應(yīng)用、數(shù)控的加工工藝、自動編程和手動編程。要緊運(yùn)用所學(xué)知識和資料的查閱對零件圖的分析、制定工藝線路、確信工藝方案，包括機(jī)床的選擇、基準(zhǔn)的選擇、確信裝夾方式、刀具的介紹與選擇、切削用量的選擇、程序的編制、仿真加工，深切、全面了解零件數(shù)控加工的全進(jìn)程。關(guān)鍵字：數(shù)控技術(shù)加工工藝編程 目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 1 11.2數(shù)控加工技術(shù)的要緊應(yīng)用對象 1 1 1 2 2第2章任務(wù)書 22.1畢業(yè)設(shè)計(jì)課題:凸模零件數(shù)控加工工藝及銑削編程 22.2設(shè)計(jì)任務(wù)與安排 3 32.4畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時刻 3第3章設(shè)計(jì)圖 4第4章零件工藝的分析 6 6 6 6 7 7 7 7第5章設(shè)備選擇 85.1機(jī)床的選擇 8 8 8第6章刀具和切削用量的選擇 8 8 9 9第7章手工編程 9 9 14第8章自動編程 14第9章設(shè)計(jì)總結(jié) 18 第1章緒論在時期進(jìn)展的今天，一個企業(yè)只有高質(zhì)量和高效率才有競爭力。在眾多行業(yè)中，機(jī)械制造業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力的高要求與進(jìn)展，對其加工出來的產(chǎn)品要求日趨周密、復(fù)雜，對產(chǎn)品加工設(shè)備的性能、精度、自動化程度等提出了愈來愈高的要求，可是采納專用的自動化機(jī)床加工小批量零件投資大、周期長，有時從技術(shù)上也難以加工。于是數(shù)控機(jī)床順應(yīng)時期的進(jìn)展誕生了，并結(jié)合現(xiàn)代科技，由DNC到CNC，從硬件數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)展發(fā)到運(yùn)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備也成為制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的進(jìn)展亦取得了高度重視，最近幾年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。專門是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但數(shù)控技術(shù)仍然需要朝著穩(wěn)固、靠得住、高效率、通信、操作、編程方便，乃至環(huán)保節(jié)能的方向前進(jìn)，達(dá)到更高層次的自動化、柔性化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。對零件的加工進(jìn)程，不僅軟硬件的物理?xiàng)l件很重要，工藝的分析及編程等軟環(huán)境也關(guān)系工件的質(zhì)量和加工效率，這需要政府和企業(yè)加大對人材教育的投入。1.2數(shù)控加工技術(shù)的要緊應(yīng)用對象數(shù)控加工時一種可編程的柔性加工方式，但其設(shè)備費(fèi)用相對較高，故目前數(shù)控加工要緊應(yīng)用于加工零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高，和產(chǎn)品改換頻繁、生產(chǎn)周期要求短的場合。具體地說，下面這些類型的零件最適合于數(shù)控加工：（1）形狀復(fù)雜、加工精度要求高或用數(shù)學(xué)方式概念的復(fù)雜曲線、曲面輪廓。（2）公差帶小、互換性高、要求精準(zhǔn)復(fù)制的零件。（3）用通用機(jī)床加工時，要求設(shè)計(jì)制造復(fù)雜的專用工裝或需很長調(diào)整時刻的零件。（4）價值高的零件。（5）小批量生產(chǎn)的零件。（6）鉆、鏜、鉸、攻螺紋及銑削加工聯(lián)合進(jìn)行的零件。1.3.1數(shù)控銑床的加工特點(diǎn)數(shù)控銑床是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，要緊采納銑削方式加工工件，能夠進(jìn)行外形輪廓銑削、平面或曲面型銑削、孔加工及三位復(fù)雜型面的銑削，在數(shù)控加工中占據(jù)了重腹地位。世界上首臺數(shù)控機(jī)床確實(shí)是一部三坐標(biāo)銑床，這要緊因?yàn)殂姶灿蠿、Y、Z三軸能夠移動的特性，加倍靈活，且可完成較多的加工工序。此刻數(shù)控銑床已全面向多軸化進(jìn)展。目前迅速進(jìn)展的加工中心和柔性制造單元也是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上完成的。1.3.2數(shù)控銑床加工工藝的大體特點(diǎn)數(shù)控銑床加工程序不僅包括零件的工藝進(jìn)程，而且還包括切削用量、走刀線路、刀具尺寸及銑床的運(yùn)動進(jìn)程受控于程序指令，加工的全進(jìn)程都是依照程序指令自動進(jìn)行的。因此，要求編程人員對數(shù)控銑床的性能、特點(diǎn)、運(yùn)動方式、刀具系統(tǒng)、切削標(biāo)準(zhǔn)及工件的裝夾方式都要超級的熟悉。數(shù)控加工的大體特點(diǎn)如下:1.內(nèi)容十分明確而具體。2.工藝工作要求相當(dāng)準(zhǔn)確而周密。3.采納多坐標(biāo)聯(lián)動自動操縱加工復(fù)雜表面。4.采納先進(jìn)的工藝裝備。5.采納工序集中。1.3.3數(shù)控銑床加工工藝的要緊內(nèi)容（1）選擇適合在數(shù)控銑床上加工的零件，確信工序內(nèi)容。（2）分析被加工零件的圖樣，明確加工內(nèi)容及其要求。（3）確信零件的加工方案，擬定數(shù)控銑削加工工藝線路。第2章任務(wù)書2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)課題:凸模零件數(shù)控加工工藝及銑削編程工件名:凸模零件材料:45#鋼毛坯：160mm╳120mm╳30mm設(shè)計(jì)整體要求:數(shù)控銑削編程、(仿真)加工2.2設(shè)計(jì)任務(wù)與安排1.布置任務(wù)，撰寫開題報(bào)告；2.繪制零件的二維圖、三維立體圖,標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求(利用CAD/CAM軟件完成)；3.制定零件的數(shù)控加工方案；4.數(shù)控編程(手工編程)[依照把握的知識,能夠增加自動編程]；5.數(shù)控仿真加工；6.編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書及答辯。1.零件圖一張(CAD制圖)；2.零件數(shù)控加工工序卡片、刀具卡片、走刀線路圖；3.零件的數(shù)控加工程序及仿真。2.4畢業(yè)設(shè)計(jì)起止時刻2021.9—第3章設(shè)計(jì)圖二維圖三維圖第4章零件工藝的分析本課題設(shè)計(jì)的零件是凸模零件，它用于模具零件的加工，精度要求較高。兩個凸臺為加工沖裁件的凸模。加工時凸模固定在底座上，凸模要經(jīng)受專門大的沖裁力，在知足應(yīng)力的要求下，就會在工件上擠出凹形，因此該零件必需有足夠的強(qiáng)度來經(jīng)受沖裁力，和足夠高的精度來保證凸模在用于生產(chǎn)加工中能保證被加工件的精度和自身的壽命。該零件要緊由平面、孔系、外輪廓組成。幾何元素只有直線和圓弧，加工相對照較簡單。μμμm，都以毛坯的中心軸線為工藝基準(zhǔn)。由于兩個凸臺的位置比較接近，立銑刀的直徑不能太大，以避免顯現(xiàn)過切。小凸臺的尺寸及零件的剛性能夠知足刀具高速切削而不發(fā)生變形，可不能阻礙加工尺寸、形位精度。兩凸臺為加工零件的凸模結(jié)構(gòu)，為了避免小凸臺的刃口損壞，故小凸臺比大凸臺低2mm。Φ12mm的孔為讓位孔，φ38mm的孔為安裝打料桿的孔。該零件為45#鋼顏色：白色+棕色，高強(qiáng)度中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有必然的塑性和韌性、較高的強(qiáng)度，切削性能好。其中σb=600MPa，σs=355MPa。毛坯的種類分為鑄件、鍛件、型材、焊接件、沖壓件、粉末冶金件。其中鍛件是金屬材料通過鍛造變形而取得的毛坯。適用于力學(xué)性能要求高，材料（鋼材）又具有可鍛性，形狀比較簡單的零件。由于本課題零件，生產(chǎn)批量小，精度要求較高，因此選用鍛件，熱處置后得持續(xù)的金屬纖維組合，保證零件工作靠得住。依照零件的加工形狀，Z方向上保留1.5mm的加工余量既可保證加工精度。那么毛坯的尺寸為加工該零件熱處置采納調(diào)質(zhì)處置后可取得較好的韌性及較高的強(qiáng)度等零件的綜合性能，硬度約為220HBS。熱處置標(biāo)準(zhǔn)：加熱至850-900℃，保溫1-3h后空冷。4依照粗基準(zhǔn)的選用原那么：保證工件加工表面與不加工表面的彼此位置精度，選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。毛坯的側(cè)面為不加工的表面，同時也保證了不加工表面與加工表面的彼此位置，應(yīng)選用側(cè)面和未加工的上表面進(jìn)行裝夾，加工下底面。臺階面以零件的上表面作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，但零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)（下表面）不重合，通過尺寸鏈計(jì)算來保證加工精度，從而知足設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合的原那么。凸臺和孔系以零件φ38的孔的中心軸線作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為了保證基準(zhǔn)統(tǒng)一原那么，應(yīng)選擇毛坯通過加工的下表面中心作為精基準(zhǔn)。上、下表面的銑削需要精銑才能達(dá)到加工要求。臺階面粗糙度要求為Ra3.2，公差為IT8，精度要求較高需要粗銑μm，需要粗銑半精銑精銑才能達(dá)到要求。Φμm，需要鉆孔鉸孔達(dá)到要求。Φμm，需要通過鉆孔擴(kuò)孔鏜孔鉸孔達(dá)到要求。依照基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的原那么確信加工順序。由零件圖可知，Z向基準(zhǔn)為A面，但設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合故通過尺寸鏈計(jì)算保證加工精度使下表面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，從而使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，長、寬方向基準(zhǔn)為φ38的孔的中心軸線。依照工序集中原那么，可將上表面、兩個凸臺的外輪廓、φ38的孔、φ12的孔在一次裝夾中加工出來。依照先面后孔的原那么，可將兩凸臺的上表面和外輪廓和臺階面在孔加工之前加工出來。零件的在機(jī)床上分兩次裝夾，加工順序如下：1.第一次裝夾：精銑下底面1mm；2.第二次裝夾（1）精銑A面至零件要求尺寸；（2）粗銑小凸臺上表面留0.2mm的精銑余量；（3）精銑小凸臺上表面至尺寸；（4）臺階面及凸臺外輪廓留0.2mm的精銑余量；（5）精銑臺階面及凸臺外輪廓至尺寸；（6）鉆φ3八、φ12的中心孔；第5章設(shè)備選擇5.1機(jī)床的選擇加工該零件應(yīng)用銑削加工，應(yīng)選用數(shù)控立式起落臺銑床，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)為華中數(shù)控HNC-21M；主軸電機(jī)容量為4.0KW；主軸變頻調(diào)速變速范圍100-4000r/min；工作臺面積為（長x寬）1120mmx250mm；工作臺縱向行程760mm；主軸套筒行程120mm；起落臺垂向行程（手動）400mm；定位移動速度2.5m/min；銑削進(jìn)給速度范圍0-0.50m/min；脈沖當(dāng)量0.001mm；定位精度（300±0.03）mm；重負(fù)定位精度±0.015mm；工作臺許諾最大承載256kg。選用的機(jī)床能夠知足本零件的加工。零件為長方體塊件，為了保證加工精度要求和提高生產(chǎn)率，即直接靠夾具保證工件在機(jī)床上的正確位置，那么用機(jī)用平口虎鉗定位裝夾。注意工件必需高出鉗口13mm以上，下面用墊塊，壓板壓緊，但要注意墊塊的位置，應(yīng)躲開通孔加工時的鉆頭伸出的位置。公差尺寸的公差品級在IT7-IT8，能夠選用游標(biāo)卡尺（分度值為0.02mm）。平行度和孔徑選用百分表進(jìn)行測量。表面粗糙度用表面粗糙度測量儀。經(jīng)常使用的切削液分為3大類：水溶液、乳化液、切削油。由于該課題加工的零件采納硬質(zhì)合金刀具高速切削，切削液潤滑成效較差，應(yīng)選用以冷卻作用為主的濃度為5%的乳化液。第6章刀具和切削用量的選擇平面銑削上下表面時，表面的寬度為120mm，為了提高效率，縮短加工時刻，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，因此選用Φ160mm的硬質(zhì)合金面銑刀（YG8），齒數(shù)10。因下表面單邊余量給為1mm；上表面單邊余量給為0.5mm，故直接進(jìn)行半精加工達(dá)到技術(shù)要求。加工凸臺上表面時，用φ25mm的立銑刀進(jìn)行粗銑、半精銑達(dá)到技術(shù)要求，粗銑留0.2mm的半精加工余量。面銑刀精銑時Vc=120m/min,?z=0.15mm/齒，那么主軸轉(zhuǎn)速為n=1000Vc/ΠD=318r/min應(yīng)選n=320r/min，F(xiàn)=360mm/min。Φ25mm立銑刀粗銑Vc=75m/min,?z=0.1mm/齒，那么主軸轉(zhuǎn)速為n=1000Vc/ΠD=955r/min應(yīng)選n=1000r/min，F(xiàn)=400mm/min；精銑時，選n=1200r/min，F(xiàn)=300mm/min。加工外輪廓及臺階面的加工時，盡管加工余量較大，但兩凸臺的相對位置較近，應(yīng)選用4個齒的莫氏錐柄的Φ14mm的高速鋼立銑刀和5個齒的莫氏錐柄螺旋齒的Φ25mm的硬質(zhì)合金立銑刀同時加工外輪廓和臺階面，具有較高的切削性能；因尺寸精度和表面粗糙度的要求，需要粗銑后留0.5mm的加工余量精銑。Φ25mm立銑刀粗銑Vc=75m/min,?z=0.1mm/齒，那么主軸轉(zhuǎn)速為n=1000Vc/ΠD=955r/min應(yīng)選n=1000r/min，F(xiàn)=400mm/min，；Φ14mm立銑刀粗銑Vc=40m/min,?z=0.1mm/齒，那么主軸轉(zhuǎn)速為n=1000Vc/ΠD=r/min應(yīng)選n=1000r/min，F(xiàn)=400mm/min；Φ14mm立銑刀半精銑時F=300mm/min，精銑時F=150mm/min。加工Φ12孔時，因公差品級較高和粗糙度要求是Ra1.6，故需要Φ11.5的錐柄鉆頭進(jìn)行粗加工后留單邊余量0.25mm用錐柄鉸刀進(jìn)行精加工，鉆孔時選Vc=20m/min，?=0.2mm/r，n=600r/min，F(xiàn)=120mm/min；鉸孔時Vc=3m/min，?=0.25mm/r，n=80r/min，F(xiàn)=20mm/min；加工Φ38的孔時，考慮到需要倒角，為了保證加工精度，選用Φ11.5mm麻花鉆鉆底孔，φ36的擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，φ37.7的鏜刀鏜孔，φ38的鉸刀鉸孔達(dá)到技術(shù)要求。擴(kuò)孔時，Vc=20m/min，?=0.3mm/r，n=180r/min，F(xiàn)=60mm/min；鏜孔時Vc=80m/min，?=0.15mm/r，n=800r/min，F(xiàn)=120mm/min；鉸孔時Vc=20m/min，?=0.2mm/r，n=200r/min，F(xiàn)=40mm/min。第7章手工編程%0002G17G28G90G49G21M06T01G90G54G00X225Y0M03S240G00G43Z50H01Z-1G01X-225F360G00Z50X0Y0G91G28Z0G49M05M00G17G28G90G49G21M06T01G90G54G00X225Y0M03S240G00G43Z50H01G01X-225F400G00Z50X0Y0G91G28Z0G49M06T03G90G54G00X0Y0G43Z50H03M03S800G51X0Y0P2M98P1001M98P1001M98P1001M98P1001G51X0Y0P1M98P1001M98P1001G50S1000G51X0Y0P2M98P1002M98P1002M98P1002M98P1002M98P1002G50G00Z50X0Y0G91G25Z0G49M3S1000G90G54G00X0Y80G43Z50H03Z-3M98P1000M98P1000Z-6M98P1000M98P1000M98P1000M98P1000Z-10M98P1000M98P1000G50G00Z50X0Y0G91G28Z0M05G49M06T02G90G54G00X0Y0G43Z50H02M03S1000G00X100Y50Z-2M98P1003Z-4M98P1003Z-6M98P1003Z-8M98P1003M98P1003Z-10M98P1003G00X0Y80Z-2M98P1004Z-4M98P1004Z-6M98P1004Z-8M98P1004M98P1004Z-10M98P1004G00X0Y0G91G28Z0G49M06T04G90G54G00X0Y0G43Z50H04M03S1000G81X0Y0Z-3.5R5F100G80G80G00Z50G91G28Z0G49M05M06T05G90G54G00X0Y0G43Z50H05M03S600G83X0Y0Z-35R5Q2P1K2F120X-65Y0G80G00Z50G91G28Z0G49M05M06T06G90G54G00X0Y0G43Z50H05M03S180G73X0Y0Z-35R5Q2P1K2F60G80G00Z50G91G28Z0G49M05M06T07G90G54G00X0Y0G43Z50H07M03S800G85X0Y0Z-35R5P2F120G80G00Z50G91G28Z0G49M05M06T08G90G54G00X0Y0G43Z50H08M03S100G82X0Y0Z-35R5P2F20G80G00Z50G91G28Z0G49M05M06T09G90G54G00X0Y0G43Z50H09M03S80G82X-65Y0Z-35R5P2F20G80G00Z50G91G28Z0G49M05M06T02G90G54G00X0Y0G43Z50H02M03S550G00Z2#1=0WHILE#1LE90#2=5-5*SIN[#1*PI/180]#3=5-5*COS[#1*PI/180]G01Z-[1+#3]F60G03X[12+#2]R[[12+#2]/2]G03I-[12+#2]G03X0Y0R[[12+#2]/2]ENDWG00Z50G40X-75Y2Z-10G01X-55Y-3Z2G91G28Z0M30%1003G01G41X95Y-40D0F400G01X-42F150G02X-50Y-32R8G02X-47.11111Y-21.54037R8G03X-47.11111Y21.54037R28G02X-50Y27.69477R8G01Y32G02X-42Y40R8G02X20.3094Y36R8G02X50Y-17.56922R8G01Y-32G02X42Y-40R8G01X-95F1000G00Z5G40X100Y-50M99%1004G01G41X30.68558Y80D02F1000X73.92925Y28.45228F800G02X58.62319Y15.58079R10G02X54.65774Y51.4311R10G01X97.81356F1000Z5G40G00X0Y80M99%1000G01G42X37Y65D03F1000Y40F400X-50Y-40X50Y3X80Y22X48Y60G40X0Y80M99%1001G00X100Y50G01G42X95Y40D03F800G01X-42Y40F360G03X-50Y32R8G01X-50Y-32G03X-42Y-40R8G01X42Y-40G03X50Y-32R8G01X20.3094Y36G03X13.3812Y40R8G01X-95G00Z5G40X100Y50M99%1002G00X100Y50G01G42X95Y40D03F800Z-2G01X-42Y40F360G03X-50Y32R8G01X-50Y-32G03X-42Y-40R8G01X42Y-40G03X50Y-32R8G01X20.3094Y36G03X13.3812Y40R8G01X-95G00Z5G40X100Y40M997.2手工編程仿真圖第8章自動編程(該自動編程程序?yàn)檎圆教栁?、六?、8的程序段)第9章設(shè)計(jì)總結(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我希望對自己即將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為即將參加的工作打下一個良好的基礎(chǔ)。因此，在這次設(shè)計(jì)中我必需要用好所學(xué)的知識，學(xué)習(xí)該學(xué)的知識，培育自己動手和動腦的能力，爭取在畢業(yè)時有一個中意的結(jié)果。做設(shè)計(jì)的進(jìn)程中固然會有難題，再加上以往所學(xué)的知識不夠完善，需要常常到圖書館查閱一些資料，請教教師。而且此刻也在實(shí)習(xí)，因此會與實(shí)際相結(jié)合，更有利于對設(shè)計(jì)的完成?？傊@次設(shè)計(jì)既是對以往所學(xué)知識的溫習(xí)，也是對自己的補(bǔ)充，從而使自己在設(shè)計(jì)的進(jìn)程中理清思路，再加上實(shí)習(xí)師傅的指導(dǎo)，我順利底完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)，使我再次熟悉到知識的無邊界，自己在不斷的追