数控铣毕业设计论文.doc

1、 毕业设计(论文) 课题：扇形工件的数控加工与工艺系 部 ： 机电工程 专 业 ： 机械制造 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 导 师 ： 二O 一六 年 十月 摘 要本文是主要是对典型铣削类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。还重点对铣削类零件的加工艺进行了分析，利用自动编程并且进行仿真验证得到加工效果图。关键词：工艺分析加工程序切削用量 自动编程AbstractA

2、bstractThis article is mainly to the typical applications of milling parts processing technology and numerical control processing manufacturability analysis, mainly on the analysis of the part drawing, the choice of blank, the clamping parts, craft route formulation, choice of cutter, cutting dosage

3、, the nc machining process file to fill in, the preparation of the nc machining program. Select the correct processing methods, design the reasonable machining process, give full play to the quality of the numerical control processing, the characteristics of high efficiency and low cost. Also focus

4、on the milling parts and process are analyzed, and the simulation verification processing effect.Keywords: Technology analysis Processing programCutting parameter Automatic programming目 录目 录 摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1课题来源11.2设计的目的和意义11.3数控技术的发展及趋势1第二章 零件的工艺性分析32.1零件介绍32.2零件的技术要求分析6第三章 毛坯的选择与工艺装配的确定73.

5、1毛坯的选择73.1.1毛坯的种类73.2机床的选择83.3定位基准和装夹方式的确定103.3.1定位基准选择103.3.2装夹方式的确定103.3.3量具的选择113.4加工顺序和进给路线的选择123.4.1加工顺序与工步设计123.4.2加工进给路线的设计13第四章 刀具的选择与切削用量的确定144.1刀具的选择144.1.1对数控铣削刀具的基本要求144.1.2刀具卡144.2切削用量的确定154.2.1切削用量的选用原则154.2.2确定切削用量164.2.3进给量的确定184.2.4 背吃刀量的选择19第五章 扇形盖零件加工程序编制205.1扇形盖零件工序卡片的设计205.2扇形盖的

6、加工过程215.2.1扇形盖零件编程方法的选择215.2.2扇形盖的加工215.2.3零件的加工程序35第六章 总结与展望396.1总结396.2展望39致 谢40参考文献4139第一章 绪论第一章 绪论1.1课题来源本设计课题为扇形盖数控加工工艺设计，本课题来源于工厂真实生产并进行适当的修改。是对所学知识的应用，而且提高了综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试，零件的加工运用到了所学的AutoCAD、 UG、VMC600数控机床操作、刀具的选择、零件的工艺分析、工艺路线等一系列的内容。这将所学到的理论知识充分运用到了实际加工中，切实做到了理论与实践的有机结合。1.2设计的目的和意义

7、毕业论文是学生在校学习期间的最后一次作业，它可以全方位地、综合地展示和检验学生掌握所学知识的程度和运用所学知识解决实际问题的能力。写毕业论文的过程，可以说、也应该是对专业知识的学习、梳理、消化和巩固的过程。同时，在调查研究、搜集材料、深入实际的过程中，还可以学到许多课堂上和书本里学不到的常识和经验。由于己往课程的考核、考查都是单科进行，考核、考查内容偏重于对本门课程所学知识的掌握程度和理解程度。而撰写毕业论文，它既要系统地掌握和运用专业知识、专业理论，又要有一定的自我创新能力和实际操作能力(如调查研究、搜集材料)。在这一过程中，学生可以把所学知识和理论加以梳理和总结，从而起到温故知新、融会贯通

8、的作用。1.3数控技术的发展及趋势机床数控系统，即计算机数字控制(CNC)系统是在传统的硬件数控(NC)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的

9、基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称NC系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称CNC系统。数控加工技术是什么呢？简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。而且和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点： 加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。 加工精度高。 同传统的

10、加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 劳动强度低。 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 适应能力强。 数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面： 高精高速高效化速度柔性化多轴化软硬件开放化实时智能化 21世纪的数

11、控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。第二章 xxx第二章 零件的工艺性分析2.1零件介绍下图为该零件的二维图纸和三维图纸，若图纸不清详见附件CAD零件图和UG零件图。图2-1 零件Z面俯视图图2-2 零件Z面剖视图图2-3 零件Z面三维图图2-4

12、 零件F面俯视图图2-5 零件F面剖视图图2-6 零件F面三维图图2-7 该零件整体视图2.2零件的技术要求分析零件的技术要求主要包括构成零件轮廓的几何条件、尺寸精度、几何公差、表面粗糙度、材料与热处理要求等，这些技术要求是保证零件使用性能前提下的经济合理性。进行零件的技术要求分析主要是分析这些要求的合理性以及使用性和实现的可能性。对零件的技术要求分析要重点分析零件的各个加工表面的尺寸精度要求、各加工表面的几何形状精度要求、各加工表面之间的相互位置精度要求、各加工表面粗糙度要求以及表面质量方面的其他要求和热处理要求以及其他要求，为制定合理的加工方案做准备。同时应通过分析以确定各种几何要素要充分

13、，有时虽然给出几何要素的相互关系，但又同时给出了引起矛盾的相关尺寸，给制定加工方案时制造难度。在分析尺寸精度的合理性，因为过高的精度或过低的精度都是不和理的。该零件为正反件，精度为一般等级。正面凸台尺寸精度上偏差为0，下偏差为-0.03mm,两个相邻孔之间的尺寸为66mm,上偏差为+0.03mm，下偏差位-0.03mm。反面为一个扇形凸台。粗糙度均为3.2um。（详细尺寸见图纸）技术要求：1、 未注的尺寸公差为0.12、 不准用纱布、锉刀等修饰加工表面3、工作定额5小时第五章 xxx第三章 毛坯的选择与工艺装配的确定3.1毛坯的选择在制定加工工艺时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量，材料消

14、耗和加工时间都有很大的影响。毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，劳动量就越小，但毛坯的制造成本就越高，所以综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求获得最好的经济效益。3.1.1毛坯的种类（1） 铸件 铸件适用于形状教复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。叫常用的是砂型铸造。当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量大，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等非铁金属。（2） 锻件 锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单间小

15、批量生产以及大型零件毛坯。模锻精度高，加工余量小，生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的的大批量生产。（3） 型材 型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小，精度较高的毛坯。（4） 焊接件 焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件。它简单方便，生产周期短，但需要时效处理后才能进行机械加工。（5） 冷冲压件 冷冲压件毛坯可以非常接近成品需求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面用途广泛。但因冲压昂贵而仅用于大批量生产。选取毛坯应考虑的因素；1、 零件的材料及力学性能要求2、 零件的结构形状与外形尺寸3、 生产纲领的大小4、 现有生产条件5、 充分利用

16、新工艺和新材料毛坯的尺寸的确定:根据扇形盖零件图零件的尺寸为100mm100mm30mm（长宽高）,盖零件的材料为45钢，零件形状规则且切削余量均匀，由于零件各表面加工精度要求为3.2m，故需安排粗、精加工，需件长、宽、高应留取足够的加工余量，故选取尺寸为102mm102mm40mm（长宽高）的毛坯。3.2机床的选择根据零件图可知，该零件的主要加工内容由平面、凹槽、凸台、通孔等构成。该零件为批量生产，为了达到图样上的精度要求，又要考虑到加工效率和加工经济性，应该选择数控铣床。数控铣床的品种和规格很多，按系统分类可分为法拉克、西门子、华中、广数、三菱等。按运动方式可分为点位控制数控铣床、点位/直

17、线控制数控铣床和连续控制数控铣床。按控制方式可分为开环控制数控铣床、闭环控制数控铣床和半闭环控制数控铣床。按主轴的空间位置可分为立式数控铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床。又考虑到我们平时所学的知识，故选用VNC600数控铣床。它是常规的三轴联动数控铣床，也可配置四轴联动数控系统(加装数控分度头)。所以它的实用范围很广泛，可以加工平面、凸台、各种曲面，还适用于批量生产。完全满足扇形盖零件的加工。VMC600数控铣床的性能指标如下：1主要规格尺寸（1）工作台面积（长宽） 800350mm（2）工作台三向行程（X、Y、Z） 600410510mm（3）工作台最大承重 500kg（4）主轴转速 8

18、0-8000rpm（变频）（5）主轴锥度 7:24（6）最大快进速度 15m/min（7）分辨率（最小设定单位） 0. 001mm（8） 定位精度 X、Z轴：0. 05mm Y轴：0. 04mm（9）重复定位精度 0. 002mm（10）机床外形尺寸 250022952550mm（11）机床净重 4500kg（12）数控系统 FANUC 0i Mate-MB2主轴系统VMC600数控铣床主轴采用直流或交流伺服电动机驱动，可实现无级调速，具有很宽的调速范围（80-8000r/Min）和很高的回转精度，主轴本身刚度与抗振性比较好,对提高加工质量和各种小孔加工极为有利，另外主轴转速可以通过操作面板上

19、的转速倍率开关进行调整。3进给系统 进给系统的主要技术参数包括：进给速度范围、快速(空行程)速度范围、运动分辨率(最小移动增量)、定位精度等，具体参数如下：（1）进给速度范围 1-5000mm/min（2）最大快进速度 15m/min（3）分辨率（最小移动增量） 0. 001mm（4） 定位精度 X、Z轴：0. 05mm Y轴：0. 04mm（5）重复定位精度 0. 002mm4注意事项为安全起见，操作时舱门不准打开。不准穿拖鞋，戴手套操作机床。不准在操作车间追逐打闹，大吵大闹，应该每周定期维护机床，每次用过后要打扫干净机床。3.3定位基准和装夹方式的确定3.3.1定位基准选择基准分为设计基准

20、和工艺基准。工艺基准是在工艺过程中使用的基准。按用途不同，工艺基准可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。定位基准是工件在定位时所依据的点、线、面、基准。它的选择原则是：尽量选择在零件上的设计基准作为定位基准；一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。定位基准分为粗基准和精基准两种，用加工过的毛坯表面作为定位基准成为粗基准，用以加工过的表面作为定位基准成为精基准。粗基准选择原则：相互位置要求原则、加工余量合理分配原则、重要表面原则、不重复使用原则、便于工件装夹原则精基准选择原则：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则、便于装夹原则3.3.2装夹方式的确定提到装夹就要用到夹

21、具。在数控铣削加工中一般不要求很复杂的夹具，只要求简单的定位，夹紧就可以了，对其基本要求为：为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向一致性，夹具应保证在机床上实现定向安装，还要协调零件定位面与机床之间保持一定坐标联系。还要求夹具的刚性与稳定性要好。根据扇形盖零件，选用XK713A数控铣床自带的台虎钳来装夹工件，垫块就使用等高V型垫块。在装夹过程中主意以下几点：1.尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量可能做到在一次装夹后就能加工出全部待加工表面2.避免采用占机人工调整时间长的方案3.夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位下图为机用台虎钳：3.3.3量具的选择测量是检验数控零件是否合格的重要手

22、段，测量就要用到量具。了解常用量具的工作原理，掌握其使用方法是数控专业学生必备的基本能力。常用的量具有游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、百分表等。游标卡尺的规格按测量范围可分为：0-125mm、0-200mm、0-300mm、0-500mm、300-800mm、400-1000mm、600-1500mm等。最常用的是前三种规格。常用的外径千分尺有0-25mm、25-50mm、50-75mm、75-100mm、100-125mm等。三爪内径千分尺常用测量范围：6-8mm 8-10mm 10-12mm 12-16mm 16-20mm 20-25mm 25-30mm 30-40mm 40-50mm 5

23、0-63mm 62-75mm 75-88mm 87-100mm综合分析扇形盖零件，量具选择如下表：名称规格分度值用途带表游标卡尺0-200mm0.01mm主要用于测量内、外尺寸和深度等外径千分尺75-125mm0.001mm用于外径、长度测量工具内径千分尺10-50mm0.001mm用于内径测量工具3.4加工顺序和进给路线的选择3.4.1加工顺序与工步设计按照先粗后精、先面后孔的原则，以及安装的先后顺序确定该零件的加工顺序为：铣零件上表面铣零件侧面自动编程加工正面的凸台加工30的凹槽、依次加工3个U型槽5mm中心钻定位410mm通孔、8mm麻花钻钻410mm的通孔10mm铰刀铰孔以正面为精基准

24、，用面铣刀去余量，保证零件高度立铣刀加工扇形凸台3个工序1：加工零件正面1.选用100mm的面铣刀粗铣正面2.选用100mm的面铣刀精铣正面3.选用16mm的立铣刀精铣零件四周4.选用16mm的立铣刀粗铣凸台5.选用16mm的立铣刀精铣凸台底面6.选用16mm的立铣刀精铣凸台侧壁7.选用16mm的立铣刀粗铣圆形凹槽8.选用16mm的立铣刀精铣圆形凹槽底面9.选用16mm的立铣刀精铣圆形凹槽侧壁10.选用8mm的立铣刀精铣U形凹槽11.选用5mm中心钻定位410通孔扇子凹槽修毛刺。12.选用9.2mm麻花钻钻410通孔13.选用10mm铰刀铰410通孔工序2：加工零件反面1.选用100mm的面铣

25、刀粗铣反面，去余量2.选用100mm的面铣刀精铣反面，保证厚度3.选用16mm的立铣刀粗铣扇形凸台4.选用16mm的立铣刀精铣扇形凸台底面5.选用16mm的立铣刀精铣扇形凸台侧壁6.选用8mm的立铣刀粗铣扇子凹槽7.选用8mm的立铣刀精铣扇子凹槽底面8.选用8mm的立铣刀精铣扇子凹槽侧壁3.4.2加工进给路线的设计加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线，设计进给路线需要对所加工的零件要求符合。在设计走刀路线时，主要考虑

26、以下几点：1.寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率2.为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来3.在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓线方向切入、切出4.要选择对加工零件变形小的方案，对刀具变形小的方案加工。第四章 刀具的选择与切削用量的确定4.1刀具的选择4.1.1对数控铣削刀具的基本要求1、 铣刀刚性要好 一是为提高生产效率而采用大切削用量要求；二是为适应数控铣床加工过程中不便调整切削用量的特点2、 铣刀的寿命要长 当一把铣刀加工的内容很多时，若刀具的寿命短而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会

27、增加换刀引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。4.1.2刀具卡数控加工刀具卡片序号刀具号刀具名称数量直径/mm长度/mm材料1T01面铣刀1100实测硬质合金2T02立铣刀116实测硬质合金3T03立铣刀18实测硬质合金4T04中心钻15实测高速钢5T05麻花钻19.2实测高速钢6T06铰刀110实测高速钢编制闫朝湘审核批准共1页第1页4.2切削用量的确定4.2.1切削用量的选用原则切削用量是用来表示切削运动，其三要素是切削速度（u），进给量（f），背吃刀量（ap）。在实际生产过程中，选择切削用量时应考虑以下原则：粗加工：一般原则是在保证加工

28、最低成本的前提下，获得最大的生产率c提高团削速度，增大切削深度和进结虽都能提高生产率。但合理的选择刀具耐用度是关系到能否获得加工最低成本的问题。为了保证最低的加工成本，又要提高生产效率，则必须正确地选择切削用量。实验证明，对刀具磨损影响最小的是切削深度，其次是进给量，最大的是切削速度。为了保证刀具的经济耐用度，实现加工最低成本在粗加工时应优先选用较大的切削深度，其次是大的进给量，最后根据刀具耐用度的要求选择合适的切削速度。半精加工和精加工：先是保证加工精度和表面质量，然后再考虑生产率。其选择原则是：切削深度应根据加上精度和表面粗糙度的要求，由粗加工留下的加工余量来确定，进结量主要是根据加工农田的粗糙度要求来确定，精加：时一般采用较小的进给量。当切削深度和进给量选定后，在保证刀具耐用度的前提下，应尽可能采用较高的切削速度。4.2.2确定切削用量切削速度的确定切削速度：Vc=dn/1000其中，n主轴转速，单位r/min Vc切削速度，单位m/mind铣刀直径，单位mm根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于