大学毕业设计凸模零件数控加工工艺及铣削编程.docx

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大学毕业设计凸模零件数控加工工艺及铣削编程

毕业设计

凸模零件数控加工工艺及铣削编程

论文作者：

李吉玉

指导教师：

刘培跃

专业：

数控技术

系（院）：

机电工程系

答辩日期：

年月日

摘要

本设计结合具体的零件铣削加工过程，介绍了数控技术、数控的发展趋势、数控铣床的应用、数控的加工工艺、自动编程和手动编程。

主要运用所学知识和资料的查阅对零件图的分析、制定工艺路线、确定工艺方案，包括机床的选择、基准的选择、确定装夹方式、刀具的介绍与选择、切削用量的选择、程序的编制、仿真加工，深入、全面了解零件数控加工的全过程。

关键字：

数控技术加工工艺编程

第1章绪论

1.1数控加工技术的发展

在时代发展的今天，一个企业只有高质量和高效率才有竞争力。

在众多行业中，机械制造业随着科学技术和社会生产力的高要求与发展，对其加工出来的产品要求日趋精密、复杂，对产品加工设备的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求，但是采用专用的自动化机床加工小批量零件投资大、周期长，有时从技术上也难以加工。

于是数控机床顺应时代的发展诞生了，并结合现代科技，由DNC到CNC，从硬件数控系统发展发到计算机数控系统，发生了质的变化，数控技术和数控装备也成为制造工业现代化的重要基础。

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。

特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。

但数控技术仍然需要朝着稳定、可靠、高效率、通讯、操作、编程方便，甚至环保节能的方向前进，达到更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化、数字化。

对零件的加工过程，不仅软硬件的物理条件很重要，工艺的分析及编程等软环境也关系工件的质量和加工效率，这需要政府和企业加大对人才教育的投入。

1.2数控加工技术的主要应用对象

数控加工时一种可编程的柔性加工方法，但其设备费用相对较高，故目前数控加工主要应用于加工零件形状比较复杂、精度要求较高，以及产品更换频繁、生产周期要求短的场合。

具体地说，下面这些类型的零件最适合于数控加工：

（1）形状复杂、加工精度要求高或用数学方法定义的复杂曲线、曲面轮廓。

（2）公差带小、互换性高、要求精确复制的零件。

（3）用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用工装或需很长调整时间的零件。

（4）价值高的零件。

（5）小批量生产的零件。

（6）钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合进行的零件。

1.3数控铣削技术

1.3.1数控铣床的加工特点

数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，主要采用铣削方式加工工件，能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面型铣削、孔加工及三位复杂型面的铣削，在数控加工中占据了重要地位。

世界上首台数控机床就是一部三坐标铣床，这主要因为铣床有X、Y、Z三轴可以移动的特性，更加灵活，且可完成较多的加工工序。

现在数控铣床已全面向多轴化发展。

目前迅速发展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床的基础上完成的。

1.3.2数控铣床加工工艺的基本特点

数控铣床加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸及铣床的运动过程受控于程序指令，加工的全过程都是按照程序指令自动进行的。

因此，要求编程人员对数控铣床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范及工件的装夹方法都要非常的熟悉。

数控加工的基本特点如下:

1.内容十分明确而具体。

2.工艺工作要求相当准确而严密。

3.采用多坐标联动自动控制加工复杂表面。

4.采用先进的工艺装备。

5.采用工序集中。

1.3.3数控铣床加工工艺的主要内容

（1）选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容。

（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及其要求。

（3）确定零件的加工方案，拟定数控铣削加工工艺路线。

第2章任务书

2.1毕业设计课题:

凸模零件数控加工工艺及铣削编程

工件名:

凸模零件材料:

45#钢毛坯：

160mm╳120mm╳30mm

设计总体要求:

数控铣削编程、（仿真）加工

2.2设计任务与安排

1.布置任务，撰写开题报告；

2.绘制零件的二维图、三维立体图,标注尺寸和技术要求（使用CAD/CAM软件完成）；

3.制定零件的数控加工方案；

4.数控编程（手工编程）[根据掌握的知识,可以增加自动编程]；

5.数控仿真加工；

6.编写毕业设计说明书及答辩。

2.3设计要求

1.零件图一张（CAD制图）；

2.零件数控加工工序卡片、刀具卡片、走刀路线图；

3.零件的数控加工程序及仿真。

2.4毕业设计起止时间

2012.9—2013.5

第3章设计图

二维图

三维图

第4章零件工艺的分析

4.1零件的作用

本课题设计的零件是凸模零件，它用于模具零件的加工，精度要求较高。

两个凸台为加工冲裁件的凸模。

加工时凸模固定在底座上，凸模要承受很大的冲裁力，在满足应力的要求下，就会在工件上挤出凹形，因此该零件必须有足够的强度来承受冲裁力，和足够高的精度来保证凸模在用于生产加工中能保证被加工件的精度以及自身的寿命。

4.2零件图及其结构工艺性分析

该零件主要由平面、孔系、外轮廓组成。

几何元素只有直线和圆弧，加工相对比较简单。

上表面及台阶面粗糙度要求为Ra3.2µm，公差为IT8，台阶面与上表面有平行度的要求,需要在一次装夹中加工完成。

外轮廓的尺寸公差要求为IT7，粗糙度要求Ra1.6µm，精度要求较高。

孔的尺寸公差都为IT7，粗糙度要求Ra1.6µm，都以毛坯的中心轴线为工艺基准。

由于两个凸台的位置比较接近，立铣刀的直径不能太大，以免出现过切。

小凸台的尺寸及零件的刚性能够满足刀具高速切削而不发生变形，不会影响加工尺寸、形位精度。

两凸台为加工零件的凸模结构，为了防止小凸台的刃口损坏，故小凸台比大凸台低2mm。

Φ12mm的孔为让位孔，φ38mm的孔为安装打料杆的孔。

4.3毛坯的选择

该零件为45#钢颜色：

白色+棕色，高强度中碳调质钢，具有一定的塑性和韧性、较高的强度，切削性能好。

其中σb=600MPa，σs=355MPa。

毛坯的种类分为铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件、粉末冶金件。

其中锻件是金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。

适用于力学性能要求高，材料（钢材）又具有可锻性，形状比较简单的零件。

由于本课题零件，生产批量小，精度要求较高，因此选用锻件，热处理后得连续的金属纤维组合，保证零件工作可靠。

根据零件的加工形状，Z方向上保留1.5mm的加工余量既可保证加工精度。

则毛坯的尺寸为160mmX120mmX30mm。

质量为：

4.5216KG

加工该零件热处理采用调质处理后可得到较好的韧性及较高的强度等零件的综合性能，硬度约为220HBS。

热处理规范：

加热至850-900℃，保温1-3h后空冷。

4.4基准的选择

4.4.1粗基准的选择

根据粗基准的选用原则：

保证工件加工表面与不加工表面的相互位置精度，选择不加工表面为粗基准。

毛坯的侧面为不加工的表面，同时也保证了不加工表面与加工表面的相互位置，故选用侧面和未加工的上表面进行装夹，加工下底面。

4.4.2精基准的选择

台阶面以零件的上表面作为设计基准，但零件的设计基准与定位基准（下表面）不重合，通过尺寸链计算来保证加工精度，从而满足设计基准与定位基准重合的原则。

凸台和孔系以零件φ38的孔的中心轴线作为设计基准。

为了保证基准统一原则，故选择毛坯经过加工的下表面中心作为精基准。

4.5拟定工艺路线

上、下表面的铣削需要精铣才能达到加工要求。

台阶面粗糙度要求为Ra3.2，公差为IT8，精度要求较高需要粗铣半精铣才能达到要求。

两凸台外轮廓的尺寸公差要求为IT7，粗糙度要求Ra1.6µm，需要粗铣半精铣精铣才能达到要求。

Φ12mm的孔尺寸公差为IT7，粗糙度要求Ra1.6µm，需要钻孔铰孔达到要求。

Φ38mm的孔尺寸公差为IT7，粗糙度要求为Ra1.6µm，需要通过钻孔扩孔镗孔铰孔达到要求。

根据基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则确定加工顺序。

由零件图可知，Z向基准为A面，但设计基准与定位基准不重合故通过尺寸链计算保证加工精度使下表面为设计基准，从而使设计基准与定位基准重合，长、宽方向基准为φ38的孔的中心轴线。

根据工序集中原则，可将上表面、两个凸台的外轮廓、φ38的孔、φ12的孔在一次装夹中加工出来。

根据先面后孔的原则，可将两凸台的上表面以及外轮廓和台阶面在孔加工之前加工出来。

零件的在机床上分两次装夹，加工顺序如下：

1.第一次装夹：

精铣下底面1mm；

2.第二次装夹

（1）精铣A面至零件要求尺寸；

（2）粗铣小凸台上表面留0.2mm的精铣余量；

（3）精铣小凸台上表面至尺寸；

（4）台阶面及凸台外轮廓留0.2mm的精铣余量；

（5）精铣台阶面及凸台外轮廓至尺寸；

（6）钻φ38、φ12的中心孔；