法兰零件的加工工艺.docx
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法兰零件的加工工艺
前言……………………………………………………………………….2
一法兰零件的加工工艺………………………………………………….3
（一）零件图工艺分析………………………………………………….3
（二）选择数控加工的内容…………………………………………….4
（三）确定加工方案…………………………………………………….4
1平面的加工………………………………………………………..5
2孔系的加工………………………………………………………..5
（四）毛坯尺寸与材料特性分析……………………………………….6
二确定定位装夹方案…………………………………………………...6
（一）定位基准的选择………………………………………………….6
（二）夹具的选择……………………………………………………….6
（三）刀具的选择……………………………………………………….7
四确定加工顺序………………………………………………………….9
（一）切削用量的选择…………………………………………………12
（二）切削深度的确定…………………………………………………13
五编程……………………………………………………………………13
（一）加工工艺…………………………………………………………13
（二）程序……………………………………………………………..13
六操作要点及分析……………………………………………………….16
（一）操作要点………………………………………………………….16
（二）要点分析………………………………………………………….17
总结……………………………………………………………………….17
参考文献………………………………………………………………….19
前言
根据学院要求大学生毕业之前写毕业设计，毕业设计是完成教学计划、实现培养目标要求的重要培养阶段，是学生运用在校学习的知识，去分析，解决实际问题的实践锻炼过程，是一个综合性的教学实践环节。
毕业设计是大学期间，学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程：
；是学生学习研究与实践成果的全面总结；是学生综合素质与动手实践能力培养效果的全面检验，培养学生能够根据机械设备和零件的要求编制合理的加工工艺，最后生成数控加工程序。
随着科学技术的不断的发展，对机械产品的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
机械加工过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之一。
它不仅能提高产品的质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大降低工人的劳动强度。
近年来，由于市场竞争日趋激烈，为在竞争中求得生存与发展，各生产加工企业不仅要提高产品质量，而且必须不断的改进，缩短生产周期，以满足市场上不断变化的需要。
计算机控制的数控机床的高精度、高度柔性化及适合加工复杂零件的性能，正好满足当今市场激烈竞争和工艺发展的需求。
可以说，计算机数字控制技术的应用是机械制造行业先进生产技术的标志，在很大程度上决定了企业在市场竞争中的成败。
近年来，由于市场竞争日趋激烈，各生产不仅要提高质量的产品，而且为满足市场上不断变化的需要进行频频改进。
因此，即使是大批量生产，也改变了产品长期一成不变的做法。
这样就是组合机床、自动化机床及自动化生产线在大批量生产中也日渐暴露其缺点或不足。
为了解决上述这些问题，一种新型的数字程序控制机床应运而生，它极其有效的解决了上述一系列生产条件限制，为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。
近几年，在我国机械制造业发展的速度已是日新月异，特别是高新技术的引进和数控机床的应用发展，需要大量的数控编程人员和工艺设计人员。
对数控技术的应用而言，用人单位需要高技能的数控编程技术人员，要成为一名合格的机械加工技术人员，必须掌握机械制造工艺，能够指定出合格的工艺规程和合格的数控程序，如何制定合理的加工路线和加工的参数直接影响着零件的加工质量和效率及成本。
为了巩固和融合大学这两年学来的知识，毕业设计是用数控铣床加工零件
一法兰零件的加工工艺
图1所示的法兰零件，其材料为HT200。
该法兰零件在数控铣削加工中有一定的代表性，加工时，在保证质量的前提下，应尽量提高生产率并降低成本，因此不一定全部都由数控机床加工，简单的表面由普通机床来完成。
（一）零件图工艺分析
对于该零件的工艺分析，主要从结构形状、尺寸和技术要求、定位基准及毛坯材料等方面进行。
该零件的加工表面由凸台平面、中心孔Φ40及2-Φ22的沉孔、2-Φ13的通孔组成：
尺寸标注完整，几何条件充分。
各尺寸均未标注公差，Φ40内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6um。
2个沉孔与通孔粗糙度要求不高，为Ra12.5um,其余各表面的粗糙度要求均为Ra3.2um。
但是该零件图为轴对称图形，轮廓有多次要求换向进给；每当坐标移动换向时（由正→负、负→正），都有可能带入因机床磨损而产生的机械间隙，加工中要注意反向间隙补偿。
在数控铣床上加工时是手动换刀，不仅会降低生产效率，而且还会给编程增加许多麻烦，同时，因换刀增加了零件加工的接刀接差，从而降低了零件的加工质量。
因此尽量减少换刀次数。
该零件材料为HT200，切削加工性能好。
图一法兰零件简图
（二）选择数控加工的内容
数控铣床与普通铣床相比，具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。
但是数控铣床价格较高，加工技术复杂，零件的制造成本也较高。
因此，正确选择适合数控铣削的内容就显得很有必要。
普通机床无法加工或加工难度不大、质量难以保证的内容作为数控加工的优先内容。
对于普通机床能加工但加工效率低，而且又可以在数控机床加工其它表面时顺带加工出的内容也可用数控加工。
例如该零件上2个Φ22沉孔及2个Φ除13通孔本身尺寸和加工精度要求都不高，但为了减少工艺装备，提高效率，可以在数控铣床上顺带加工完成。
除底面在普通机床上铣削外，其余各加工部位均需采用数控机床铣削加工。
（三）确定加工方案
根据上述分析，该法兰零件的中心孔Φ40表面粗糙度要求较高，因此应分别用粗、精加工两个阶段完成，Φ40孔采用三个工步：
钻—粗镗—精镗的方法来加工完成，零件的上表面轮廓由粗铣、精铣完成。
另外由于工件毛坯是铸造件，加工余量较大，在加工中变形较大，因此也适合粗精加工分开的方法。
1平面的加工：
由于上平面A采用的是去除材料的方法加工获得的表面，要求采用粗铣－精铣两种加工方案才能保证达到标准公差IT8级的精度，考虑到要进行高效率加工，尽量采用减少加工时间方法，故在进行粗加工时选用较大直径的面铣刀（宜选用直径大于80mm的面铣刀）进行粗铣和精铣由于粗铣和精铣在选择刀片上有所区别，所以选用两把刀具分别进行粗加工和精加工。
粗加工时尽量要选用较大的进给量，较大的背吃刀量，和较高的切削速度。
精加工时为了保证表面粗糙度和尺寸精度故要选用较小的进给量，较小的背吃刀量和较大的切削速度。
为保证刀具耐用度和表面粗糙度以及降低加工温度要使用切削液进行冷却。
。
2孔系的加工：
通过分析零件图纸，我们可以看出，该零件图中的孔系的尺寸精度和位置读精度要求很严，所以在加工时我们必须采用合理的加工方法，既保证零件的尺寸精度又保证零件的位置度精度。
钻孔时进给量要小，待钻头切削部分全部进入工件后才能正常钻削。
钻小孔或较深孔时，必须经常退出钻头清楚切削，防止因切屑堵塞而造成钻头被“咬死”或折断。
钻削钢料时，必须充分浇注切削液冷却钻头，以防钻头发热退火。
（四）毛坯尺寸与材料特性分析
从毛坯图纸上看，要加工的零件采用的是170\110\50mm的HT200，该材料加工性能很好属于加工性能良好的材料。
二确定定位装夹方案
（一）定位基准的选择
为在一次装夹中加工出所有需加工的表面，除遵循定位基准的选择原则外，最好选择不需数控铣削的平面或孔作定位基准，并注意所选的定位基准应有利于提高工件的刚性。
该零件选下表面B面为定位基准面。
（二）夹具的选择
选择夹具的基本原则
数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：
一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。
除此之外，还要考虑以下几点：
1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。
2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。
4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。
夹具的类型
数控车床上的夹具主要有两类：
一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。
如：
通用台钳、数控分度转台等。
据该零件的结构特点选择台钳夹具。
三刀具的选择
该零件的材料（铸铁）属于一般材料，切削加工性能较好。
选用刀具材料时，粗加工一般选用高速钢，精加工选用合金钢。
一般铣平面时，在粗铣中为降低切削力，铣刀直径应小一些，但又不能太小，以免影响加工效率，在精铣中为减小接刀痕迹，铣刀直径应大些。
由于B面为160mm*100mm的长方形，尺寸不大，中心有一个φ60mm的孔，因此选择粗、精铣刀直径应大于或等于B面宽度的一半即可，取直径为φ50mm的立铣刀。
在加工40H7的中心孔时，采用钻—粗镗—精镗的方案，故应选φ3mm中心钻，φ38mm麻花钻、φ39.5mm粗镗刀、φ40H7mm精镗刀。
因为是单件小批量生产，所以选用单刃镗刀。
钻孔的表面粗糙度Ra12.5mm，公差等级为IT12级左右，正好符合2-φ13和2-φ22的粗糙度要求，所以加工这几个孔选用钻头。
具体所选刀具见表3。
表3数控加工刀具卡
工步号
刀具号
刀具名称
刀柄型号
直径/mm
刀具半径补偿号
1
T01
立铣刀φ20mm
BT40-XM33-75
φ20
H01
2
T02
平底铣刀在φ50mm
BT40-TQC50-180
φ50
3
T03
中心钻φ3mm
BT40-TQC50-180
φ3
4
T04
钻头φ38
BT40-TW50-140
φ38
5
T05
钻头φ13mm
BT40-Z10-45
φ13
6
T06
粗镗刀φ39.5mm
BT40-M1-45
φ39.5
7
T07
精镗刀φ40mm
BT40-M1-45
φ40
8
T08
平钻头φ22mm
BT40-MW2-55
φ22
四确定加工顺序
加工顺序按照先主后次、先粗后精的原则确定，因此先加工用作定位基准的外部轮廓尺寸，用作定位基准的下底面和2-22沉孔及2-13通孔，为数控加工提供稳定可靠的定位基准。
具体的加工顺序见表
表1数控加工工序卡
数控加工工序卡
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
法兰
HT200
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
台钳
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/（r/mm）
进给速度/（mm/min）
背吃刀量/mm
备注
1
粗铣B面外轮廓至尺寸
外轮廓
T01
20
800
150
第一次10第二次8
2
铣凸台
凸台
T02
50
800
150
第一、二次8第三次2
3
钻Φ40H7中心孔、
2*Φ22*10mm孔、中心孔
中心孔
T03
3
800
100
3
4
钻Φ40H7孔至38
钻孔
T04
35
600
80
40
5
钻Φ13孔
钻孔
T05
13
800
80
22
6
粗镗Φ40H7至39.5
镗孔
T06
38
800
80
40
7
精镗Φ40H7孔
镗孔
T07
39.5
800
50
40
8
锪2*Φ22*10孔
锪孔
T08
22
800
100
10
表2法兰零件机械加工工艺过程
序号
工序名称
工序内容
设备及工装
1
铸造
制作毛坯，除四周侧面外，各部留单边余量3-5mm
2
钳
划全线，检查
3
铣
粗、精铣A面；粗铣B面不留余量
普通铣床
4
数控加工
精铣B面，加工各孔
立式数控铣床
5
钳
去毛刺
6
检验
（一）切削用量的选择
切削用量的选则应充分考虑零件的加工精度、表面粗糙度以及刀具的强度、刚度以及加工效率等因素。
切削用量是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数。
选择好切削用量，使切削深度、主轴转速和进给速度三者之间能彼此协调、相互适应，以形成最佳的切削参数。
（二）切削深度的确定：
当工艺系统刚性允许时，尽可能选取较大的切削深度，以减少走刀次数，提高生产效率。
粗加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽可能一次走刀将剩下的余量切除。
第一次走刀尽可能大些，使刀口在里层切削，避免工件表面不平及有硬皮的铸锻件。
五编程
（一）加工工艺为:
1.粗精铣上表面;
2.粗精铣60外圆及其台阶;
3．钻中心孔
4.钻40底孔;
5.粗精镗40内孔;
6.钻2*13孔;
7.粗精铣外轮廓;
8.锪2*22孔;
（二）程序
粗铣外轮廓：
G54G00X0Y0Z50//进入加工坐标系
M03S800T1//主轴启动，选择Φ20mm立铣刀
G90G17X-90Y20//由起刀点到加工起始点
Z0//下刀至零件上表面
G01Z-10F150//下刀深-10mm
G42G01X-80Y0F200H01//开始刀具半径补偿
G03X-69.245Y-17.735R20//铣削外轮廓R20（第三象限）
G01X-13.867Y-46.602//铣削直线（第三象限）
G03X13.867Y-46.602R30//铣削外轮廓R30（第四象限）
G01X69.245Y-17.735//铣削直线（第四象限）
G03X69.245Y17.735R20//铣削外轮廓R20（第一象限）
G01X13.867Y46.602//铣削直线（第一象限）
G03X-13.867Y-46.602R30//铣削外轮廓R30（第二象限）
G01X-69.245Y17.735//铣削直线（第二象限）
G03X-80Y0R20//铣削外轮廓R20（第三象限）
G01X-80Y-10//切出零件
G01G40X-90Y20//取消刀具补偿
G00Z50//Z向抬刀
X50Y50M02//返回加工坐标系原点，结束
粗精铣Φ60mm外圆及凸台：
G54X0Y0Z50//进入加工坐标系
T2//选择Φ50mm平底刀
M03S800//启动主轴，
G90G01Z-8F150//Z向下刀深8mm
G03X-80Y-10I0F200//粗铣Φ60mm外圆及凸台
G00Z50//抬刀
G01Z-16F200//第二次切深8mm
G03X-80Y-10F200//粗铣Φ60mm外圆及凸台
G00Z50//抬刀
G01Z-18F200//下刀2mm，开始进行精加工
G03X-80Y-10//精铣Φ60mm外圆及凸台
G00Z50//Z向抬刀
X0Y0M02//返回加工坐标系原点，结束
进行孔加工：
G54G90X0Y0Z0F200//进入加工坐标系
T3
M08//切屑液开
M03S800//主轴启动
G98G81X0Y0Z-3F100//钻中心孔
X60Y0//钻中心孔
X-60Y0//钻中心孔
G01Z100//抬刀
M09//切屑液关
X100Y100//退到到换刀点
TO4//选择Φ38的钻头
M03S800//主轴启动
M08//切屑液开
G99G73X0Y0Z-45R10Q5F80//选择高速深孔钻方式加工Φ40孔
G01Z100//抬刀
M09//切屑液关
X100Y100//退到到换刀点
T5//换用T5号刀（Φ13的钻头）
M03S800//主轴启动
M08//切屑液开
G98G73X-60Y0Z-45R10F80//选择高速深孔钻方式加工Φ13孔1
G73X60Y0Z-45R10F80//选择高速深孔钻方式加工Φ13孔2
G01Z100//返回Z向起始点
M09//切屑液关
X100Y100//退到到换刀点
T6//换用T6号刀（Φ39.5的镗刀）
M03S800//主轴启动
M08//切屑液开
G99G86X0Y0Z-42R10F80//选择粗镗方式加工40孔
G01Z100//抬刀
M09//切屑液关
X100Y100//退到到换刀点
T7//换用T7号刀（Φ40的镗刀）
M03S800//主轴启动
M08//切屑液开
G76X0Y0Z-42R10Q2F50//精加工Φ40孔
G01Z100//抬刀
M09//切屑液关
X100Y100//退到到换刀点
T8//换用T8号刀（Φ22的平钻头）
M03S800//主轴启动
M08//切屑液开
G99G81X-60Y0Z-30R10Q3F100//加工Φ22的孔（右侧）
G98G81X60Y0Z-30R10Q3F100//加工Φ22的孔（左侧）
G00Z100//抬刀
M09//切屑液关
G00X100Y100//返回到换刀点
M05M30//主轴停止,程序结束
六操作要点及分析
（一）操作要点
1．该零件的加工装夹采用普通精密平口钳进行装夹。
2．零件在加工之前必须用百分表对平口钳进行找正。
3．工件装卡在平口钳时必须露出平口钳25mm以上。
4．在装夹时要在平口钳的下平面上垫上两块等高垫铁，防止打孔时破坏平口钳钻头或镗刀。
且等高垫铁上不允许有杂物，保证与工作台平行。
5．选择大直径的盘铣刀加工零件的上表面，提高加工效率。
6．加工各个孔时，应先选用中心钻进行定位，不能直接用钻头打底孔，然后在选用合适的钻头打底孔，对于尺寸精度要求严格的还要进行扩孔和铰孔，对位置度要求高的还要进行镗孔加工。
7．能运用三角函数或平面几何进行节点的计算。
8．换刀时要擦干净刀柄表面不能沾屑
（二）要点分析
1．本零件的加工只需要进行单面加工。
2．选用大直径的盘铣刀可以提好效率。
3．选用小直径的铣刀和螺旋槽铣刀的目的是提高转速从而保证表面粗糙度预防刀具干涉。
4．粗加工时尽量采用逆铣的方式加工，精加工时尽量采用顺铣的方式加工。
5．选用正确的对刀点和正确的对到方式，尽量减少定位误差保证位置精度。
6．一次对刀完成所有加工。
7．对刀仪测刀长应该准确。
结论
这次设计以尽可能多地应用所学知识并应用先进的自动生产技术为目的，因此我们从最开始就严格要求自己，投入大量的精力，以认真严谨的态度去对待.由于设计中的任何一点疏忽和失误都将影响实际零件的加工，所以我们坚持对每个结构尺寸的确定，数据的计算与参数的选择等都尽量做到准确合理，依据充分，并请老师及工厂的工人师傅加以检查指正，提出自己的设计方案与同学讨论，使之更合理，更可靠。
我深刻地意识到这次设计对我们走上社会工作岗位具有极其重要的作用：
1.培养了我们综合运用所学知识，解决实际问题的能力,使自己掌握的知识得以巩固和提高。
2.基本掌握了一般数控机床的操作方法且培养了我们独立完成任务及与同学协同作业的能力。
3.对在校期间所学的知识有了一次系统的总结和应用。
清楚的了解到作为一个数控技术人员的任务和应具备的技能，对整个数控技术有了一个较为清楚的认识。
从现场观察，查阅资料，绘制装配图到加工工件等环节都有了一定的亲身体会为以后的工作打下了良好的基础。
4.培养了自己吃苦耐劳的精神和仔细严谨的工作态度。
在这次设计中时间紧、任务重，我们不敢有丝毫懈怠，每一点、每一处都力求做到准确及合理。
通过这次亲自进行设计，我深深体会到要做到一名真正的数控技术人员，必须仔细认真严谨谦虚，因为其中的任何一点疏忽或懈怠都可能给生产带来很大的麻烦，给企业造成极大的损失
此外，由于我们能力有限，不可能做的尽善尽美，此次设计中难免存在不合理或不尽人意的地方。
所以恳请各位老师批评指导，以使我们以后能在实际的生产活动中无往不利，游刃有余。
参考文献
1、《数控编程技术》王爱玲主编北京：
机械工业出版社，2006.9
2、《数控加工工艺》赵长旭主编西安：
西安电子科技大学出版社，2007.1
3、《数控工艺培训教程（数控车部分）》宋放之等编著杨伟群主编
清华大学出版社2003年8月版
4、《AutoCAD2005》刘国彪葛文艳编著
电子工业出版社2005年7月版
5、《数控车床》（FANUC系统实用技术丛书）关颖编著
辽宁科学技术出版社2005年1月版
6、《数控机床》（数控技术丛书）全国数控培训网络天津分中心编
机械工业出版社2004年2月版
7、《数控原理》（数控技术丛书）全国数控培训网络天津分中心编
机械工业出版社2004年9月版
8、《数控编程》（数控技术丛书）全国数控培训网络天津分中心编
机械工业出版社2004年1月版
9、《数控机床与编程》刘书华主编
机械工业出版社2001年8月版
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