数控铣床毕业设计.docx
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数控铣床毕业设计
数控铣床毕业设计
毕业设计
设计题目:
经典零件的加工工艺
系别:
自动化工程系
专业:
机电一体化
班级:
106025
姓名:
章厚君
学号:
33
设计小组:
章厚君，刘宏超
指导教师:
马海国
完成时间:
夹具、刀具、量具的选择
典型零件的加工工艺
【摘要】
本文是对典型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。
还重点对配合零件的加工艺进行了分析，最后对零件自检数据进行分析，和加工的结果分析。
关键词：
数控技术铣削加工工艺Mastercam机械加工数控编程
CNCmillingmachineABmatchingpartsmachiningprocessandprogramming
Abstract
Thisisatypicalthekindofpartsoftheapplicationprocessingandmanufacturingprocessofanalysisnc,inparticularpartsoftheanalysis,blankchoice,partswithorprocessofdrafting,thechoiceofthecuttingtoolandthedeterminationofusageprocessingdocument,ncncprocessingproceduresinandwrite.Correctprocess,designandproductionprocess,fullncofqualityandefficiency,lowcost.alsokeyfeaturesofthepartsoftheprocesswasanalysedandfinally,dataanalysisself-inspectionparts,andprocessingoftheresultsofanalysis.
Keywords:
:
Mastercam;mechanicalprocessing;CNCmilling;CNCProgramming
前言
数控机床（NumerialControlMachineTool）是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床。
它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是数控技术与机床相结合的产物，它综合了应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术。
利用数控机床加工，其产品加工质量好，加工精度和效率均比普通机床高，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。
它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的重视。
随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。
需要大批量能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。
但是我们装备制造业仍存在“六有六缺”的隐忧，即有规模、缺实力，有数量、缺巨人，有速度、缺效益，有体系、缺原创，有单机、缺成套，有出口、缺档次。
目前，振兴我国机械装备制造业的条件已具备，时机也很有利。
我们要以高度的使命感和责任感，采取有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国，成为世界级制造业基地之一。
我的题目是配合件加工工艺及铣床夹具设计,包括铣端面、铣凸台、钻通孔等，对我们学过的知识进行一个概括总结。
这份毕业设计主要分为4个方面：
1.抄画零件图2.工艺方案的分析与拟订3.工艺设计4.夹具设计。
零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。
然后具体分析零件图由哪些形状组成，通过对零件的工艺分析，可以全面地了解零件，及时对零件结构和技术要求等做必要的修改，进而确定该零件是适合在哪台数控机床上加工，此零件我选择在加工中心上进行是因为加工中心具有自动换刀装置,在一次安装中,可以完成零件上平面的铣削,孔系的钻削、镗削、铣削等多工位的加工。
加工的部位可以在一个平面上，也可以在不同的平面上，因此既有平面又有孔系的零件是加工中心首选的加工对象，接着分析某台机床上应完成零件哪些工序加工等。
需要选择定位基准，零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足加工中心工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。
定位基准最好是已加工面或孔。
再确定所有加工表面的加工方法、方案，选择刀具和切削用量。
然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序，进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面尺寸较大，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故先加工平面后加工孔。
最后再将需要的其他工序如普通加工工序插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。
数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。
也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。
通过本次毕业设计让我们毕业生更好的熟悉数控机床，确定加工工艺，学会分析零件，工装设计。
为即将走上工作岗位打下良好的基础。
1.零件简图
材料45钢
任务设计工艺路线工序，刀具的选择切削参数的确定定位的确定
零件图的正确性及完整性分析
经过我对零件图大体分析，可看出材料给出的有俯视图，局部剖和抛视图。
其中包括：
孔的加工，槽的加工，外形的铣削，曲面的加工等。
2.工艺方案的分析与拟定
分析零件图
该工件材料为LY12，其具有较高的强度、硬度，良好的耐磨性、塑性、韧性，切削性能较好。
材料选取锻成型毛坯零件1：
120mm*100mm*26mm。
从工件整体上看，该工件结构较简单。
一个矩形板块高为26mm，板块四周分别有深度为26mm的圆孔，旁边R20圆的四分之一，深为10mm。
中间有一矩形深槽为20mm。
旁边是多边形边框，里面是一曲面。
结构相对比较简单，定位也容易确定。
毛坯的选择
确定毛坯的制造形式
数控铣床加工时，由于是自动化加工，除要求毛坯的余量要充分、均匀，毛坯装夹要方便、可靠外，还应注意到数控铣床中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸。
该零件为配合件，其形状较简单，但制造模具的材料，要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形（或少变形）及淬火时不易开裂等性能。
铸造适用于形状较复杂的零件，而锻造适用于强度较高、形状较简单的零件，最终根据该零件结构各特点的考虑，确定毛坯的制造形式为锻造。
据《机械加工技师综合手册》表2-10可查得合金工具钢，牌号为LY12。
主要特性为经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性。
淬透性良好，油淬时可得到较高的疲劳强度，水淬时复杂形状的零件易产生裂纹。
冷弯塑性中等，正火或调质后切削性能好。
一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。
一经调质处理后用于制造中速、中等载荷的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆等，调质并高频表面淬火后用于制造高硬度、耐磨的零件，如连杆、曲轴、套筒等。
根据《金属机械加工工艺人员手册》表3-13查得合金结构钢LY12，淬火温度850℃，冷却剂为油，回火温度520℃，冷却剂为水，油。
抗拉强度为980Mpa,钢材退火或高温回火供应状态下布氏硬度不大于207HBS。
从各方面考虑，所得毛坯的材料选用LY12。
毛坯的热处理
由于毛坯锻造出来存在内应力，为了消除内应力的对工件的的影响，毛坯锻造后应先缓冷，然后热处理淬火（850℃），中温回火（520℃），最后得到的组织为回火索氏体，应该零件表层要求有很高的耐磨性，所以调质后再进行表面淬火处理。
3.机床的选择
选择机床要考虑以下因素：
1、机床规格应与工件的外形尺寸相适应；2、机床加工精度应与工件加工精度要求相适应；3、机床的生产效率应与工件的生产类型相适应；4、与现有条件相适应；5、机床的加工范围。
普通铣床的选择
根据工件的尺寸、精度要求、工件的加工类型等所选的普通铣床的型号为X6132B的卧式万能升降台铣床。
该机床的技术参数、规格见下表：
单位：
mm
技术参数
规格
工作台面积（宽X长）
320X1320
主轴中心线至工作台面距离
30～350
主轴中心线至垂直导轨距离
215～470
工作台行程
纵向机/手
680/700
横向机/手
245/255
垂向机/手
300/320
主轴转速
级数
18
范围/（r/min）
30～1500
工作精度
平面度
表面粗糙度/um
电动机
主电动机功率/kW
电动机总功率/kW
10
重量/kg
毛重
4000
净重
2650
外形尺寸长X宽X高
2324X1770X1685
生产厂
江西省江东机床厂
加工中心的选择
根据零件的结构及形状,零件的外形及尺寸,零件的加工精度及表面质量要求，以及学校设备的提供，选择机床的类型，机床的规格，机床的精度等级
加工中心是一种集铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹和切螺纹等多种加工于一体，具有刀库和自动换刀装置的数控机床。
根据工件的尺寸、行程范围、精度要求、工件的加工类型、主电动机功率和加工该工件所需的换刀次数等因素所选立式加工中心。
因为立式加工中心的主轴轴心线在空间处于垂直状态，最适合加工z轴方向尺寸相对较小的单工位工件，且价格方面比卧式加工中心便宜，所以我选择立式加工中心。
我所选的机床型号为：
KT—1300VA型立式加工中心。
该机床的技术参数、规格见下表：
技术参数
规格
备注
工作台工作面尺寸
420X720
mm
工作台最大承重
500
kg
工作行程
X向
510
mm
Y向
410
mm
Z向
460
mm
切削进给速度
1～4000
mm/min
快速移动速度X,Y,Z
40,40,24
m/min
主轴
主轴锥孔
BT40
ISO
主轴转速
35～12000
r/min
主轴端面至工作台的距离
140～600
mm
主轴至立柱导轨距离
460
mm
自动换刀装置
刀库容量
24
把
刀具最大直径（满库）
80
mm
刀具最大长度
249
mm
刀具最大重量
7
kg
换刀时间（刀对刀）
s
定位精度
+
mm
重复定位精度
+
mm
主轴电动机功率
22
kW
外形尺寸
长
2920
mm
宽
1800
mm
高
2565
mm
机床重量
t
制造厂
北京机床研究所
该加工中心的系统为FANUCOi—M型系统，该加工中心采用流动导轨，运动平稳，速度快。
机床部件刚性好，主轴电机采用的是FANUCAC主轴交流伺服电动机，主轴转速的恒功率范围宽，机床的主要构件刚度高，主轴箱内无齿轮传动，主轴运转时噪声低、振动小、热变形小；该加工中心一方面可以节省普通机床上加工所需的大量的工艺装备，缩短生产准备周期，另一方面能够保证工件的加工质量，提高生产效率。
4.工件的装夹与定位
夹具、刀具、量具的选择夹具的选择
我所选的夹具型号为Q12160的平口虎钳
夹具的技术规格见下表：
型号
技术规格/mm
外形尺寸长/mmX宽/mmX高/mm
钳口宽度
钳口最大张开度
钳口高度
定位键宽度
紧固螺栓直径
Q12160
160
125
50
18
M16
404X230X155
加工中心采用专用铣床夹具：
刀具的选择
产品名称或代号
零件名称
零件图号
序号
刀具编号
刀具规格名称
刀具材料
数量
加工表面
备注
1
T01
Ф80mm镶齿套式面铣刀
高速钢
2
粗精铣工件上、下表面，粗精铣其他4侧面
2
T02
Ф2mmR型弧形中心钻
高速钢
1
钻2-Ф12（M10）mm的孔
3
T03
Ф11mm直柄麻花钻
高速钢
1
钻2-Ф12mm（M10）的通孔至Ф11mm
4
T04
Ф扩孔钻
高速钢
1
扩2-Ф12（M10）mm的通孔至Ф
5
T05
Ф直柄机用铰刀
高速钢
1
粗铰2-Ф12（M10）mm的通孔
6
T06
Ф12mm直柄机用铰刀
高速钢
1
精铰2-Ф12mm的通孔
7
T08
Ф16mm直柄立铣刀
硬质合金钢
1
铣高为，30mm的复合凸台平面;
9
T09
Ф8mm直柄立铣刀
高速钢
1
铣深为4mm的椭圆形槽
10
T11
M10丝攻
高速钢
1
攻丝2-M10
量具的选择
序号
量具种类
量具规格/mm
数量
1
游标卡尺
0～150
1
2
深度千分尺
0～100
1
3
内径百分表
25～50
1
4
外径百分表
100～125
1
5
百分表
0～10
1
工件的装夹方案
毛坯的初加工，平面加工在普通铣床上完成，铣床用平口虎钳夹紧工件就能完成其操作。
钻孔，开槽，加工曲面等在加工中心上完成，所以只考虑后一步的装夹与定位。
只需要一次装夹，用一面两孔定位，即以表面和4-Φ10mm的通孔定位，工件这样来完成定位。
选择定位基准
1）粗基准选择原则
选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。
粗精准选择应当遵循以下原则：
（1）非加工表面原则。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗精准，以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）加工余量最小原则。
以余量最小的表面作为粗基准，这样可以保证各表面有足够的加工余量。
（3）重要表面原则。
为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。
例如：
机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面，因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（4）不重复使用原则。
粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。
因此，粗基准一般不应重复使用。
（5）便于工件装夹原则。
做为粗基准表面，应尽量平整光滑，以保证定位准确，夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证配合件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从零件图结构特点分析可知，选择两侧面作为配合件加工的粗基准，粗、精铣底面和另两侧面，钻2-Ф12的定位通孔并扩、粗铰、精铰2-Ф12的通孔。
2）精基准选择原则
（1）基准重合原则。
即尽可能选择设计基准作为定位基准。
这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。
（2）基准统一原则。
基准的统一有利于保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可简化夹具的设计和制造工作，降低成本，缩短了生产准备周期。
例如：
轴类零件常用顶针孔作为定位基准。
车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
（3）自为基准原则。
有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为定位基准。
例如：
磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。
此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。
（4）互为基准的原则。
选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。
例如：
对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。
（5）便于装夹原则。
所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。
同时，定位基准应有足够大的接触面积，以承受较大的切削力。
此外，还应选择工件上精度高。
尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。
并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证配合件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。
从零件图结构特点分析可知，仅用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位要求，所以选择一面两孔即工件底面和通孔2-Ф12（M10）定位，。
选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。
确定加工余量
加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。
加工余量分为加工总余量（毛坯余量）和工序余量。
加工总余量（毛坯余量）是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差；工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差。
加工余量的大小对于工件的加工质量和生产率均有较大的影响。
加工余量过大，会增加机械加工的劳动量和各种消耗，提高加工成本。
加工余量过小，则不能消耗前工序的各种缺陷、误差和本工序的装夹误差，造成废品。
所以要合理地确定加工余量。
总加工余量：
自由锻件3～5mm
工序余量：
粗铣1～
高速精铣～
低速精铣～
粗铰～
精铰～–《数控加工工艺》P101
各表面及孔的加工方案
平面的加工方案
查《机械加工技师综合手册》表5-3可以确定。
加工方案：
粗铣——精铣，经济加工精度等级为IT7～IT9，加工表面粗糙度为～，一般不淬硬的平面，端铣表面粗糙度可较低。
孔的加工方案
查《机械加工技师综合手册》表5-2可以确定。
加工方案：
钻——扩——粗铰——精铰，经济加工精度等级为IT7，加工表面粗糙度为～，加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可以用于加工非铁金属，粗糙度稍高。
6.拟订并确定加工工艺方案
拟订加工方案
根据零件图及相关技术要求和工艺、工步划分的原则来确定加工工艺方案并选其较合理的作为最终加工方案。
加工方案主要工序及工步如下：
零件加工方案：
工序1铣底面和四周侧面
工步
（1）粗、精铣上，下平面
工步
（2）粗、精铣侧面
工序2钻4XΦ10mm的通孔
工步
（1）划线找正钻中心孔
工步
（2）钻4-Φ10（M8）mm的通孔
工步（3）扩4-Φ10mm（M8）的通孔
工步（4）粗铰4-Φ10mm（M8）的通孔
工步（5）精铰4-Φ10mm（M8）的通孔
工序3粗精铣其配合面及钻铰中孔，加工深为20mm的凹槽，
工步
（1）粗精铣上表面
工步
（2）铣R20mm深为10mm的圆柱凹槽
工步（3）铣深为10mm的椭圆形凹槽
工步（4）铣多边形内的凹面
工步（5）铣50mmX25mm的曲形凹槽
工步（6）铣40mmX10mm的曲面
工步（7）钻Ф10mm（Ф8）、Ф18mm的通孔（Ф16）
该方案中工序1在普通铣床上加工完成各工步，工序2、3在加工中心上完成各工步。
在工序1中用平口虎钳夹持工件两侧，先加工出工件底面和侧面A，然后在加工中心上完成工序2、3中再钻，扩，粗精铰4-Φ10mm的通孔。
以一面两孔定位即以底面和4-Φ10mm的通孔定位，符合互为基准原则。
将粗精铣其他四周侧面与上表面放在工序二的工步1中是为了尽量减少装夹次数，尽可能避免或减少装夹时间和装夹产生的误差。
在加工中心中用MastercamX5编程，实现快速自动，便于达到精度要求。
7.刀具的选择
铣刀D的选择
一般情况下,为减少走刀次数,提高铣削速度和铣削量,保证铣刀有足够的刚性以及良好的散热条件,应尽量选择直径较大的铣刀。
铣刀的选择还应考虑零件材料，刚性，加工部位的几何形状、尺寸及工艺要求等因素。
因此所选硬质合金立铣刀D=16mm，齿数Z=3，硬质合金刀具的耐热性好加工时可以不用切削液。
铣刀端刃圆角半径r的选择
铣刀端刃圆角半径r的大小一般应与零件上的要求一致。
但粗加工铣刀因尚未切削到工件的最终轮廓尺寸，故可适当选得小些，有时甚至可选为“清角”（即r＝0～），但不要造成根部“过切”的现象。
因此所选硬质合金立铣刀端刃圆角半径r=。
立铣刀几何角度的选择
为使端面切削刃有足够的强度，在端面切削刃前刀面上一般磨有棱边。
根据表7-57查得硬质合金立铣刀前角ro=0°，后角αo=17°，副后角αo′=6°,过渡刃后角17°,刀体上齿槽斜角22°～40°，副偏角Kr′=3°～4°,过渡刃偏角45°，过渡刃宽度～
-《机械加工技师综合手册》
切削用量的选择原则
数控编程时，必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等，对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
2、选择切削用量
（1）决定每齿进给量fz
采用对称铣削，使用高速钢立铣刀D=8mm，齿数Z=5，根据《金属机械加工工艺人员手册》表8-88查得KT—1300VA型立式加工中心，其主轴功率22kW，中等系统刚度。
根据表14-69查得高速钢立铣刀粗铣槽时，槽深αe=5mm，则fz=～，但因采用对称铣削，故fz=
-《机械加工技师综合手册》
（2）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命
根据表查得高速钢立铣刀后刀面最大磨损限度为～
由于铣刀D=8mm，再根据表查得高速钢立铣刀的平均寿命为T=60min
-《切削用量简明手册》
（3）决定切削速度Vｃ和每分钟进给量Vf
查表14-79得到当硬质合金立铣刀D=8mm，齿数Z=5，fz=时，Vｃ=87m/min，在根据Vｃ=（*D*n）/1000算出主轴转速n=min,在根据Vf=n*fz*z算出每分钟进给量Vf=min
（4）切削液的选择
根据表1-101查得切削液是苏，苏Ⅱ，乳（苏---苏打水溶液，苏Ⅱ---带有亚硝酸钠、磷酸三钠、水玻璃溶液、红矾等防腐添加剂中一种或其混合物的苏打水溶液，乳---乳化液）
-《金属机械加工工艺人员手册》
切削用量的确定
1.背吃刀量与侧吃刀量的确定
在要求工件表面粗糙度值Ra为～时，可分粗铣与半加工两步进行，粗铣背吃刀量与侧吃刀量取同。
粗铣后留～1mm的余量，在半精铣时完成。
2.切削速度与主轴转速的确定
根据查资料可知：
LY12的切削速度范围在70～120m/min左右。
在设计中初步确定为100m/min。
主轴转速的计算为：
=1000
/（π
）………………（）
其中
——切削线速度（m/min）；
——主轴转速（r/min）；
——刀具直径（mm）。
根据公式计算，再综
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