數(shù)控平面槽類零件的設計與加工方法

1、重慶科創(chuàng)職業(yè)學院畢業(yè)設計題 目： 數(shù)控平面槽類零件的設計與加工方法 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 機電一體化（數(shù)控方向） 班 級： 數(shù)控zb421201 姓 名： 申 先 文 學 號： 2012122874 指導老師： 金江 年 月 日一、一設計任務書1. 設計題目加工如圖所示零件,材料為45鋼，毛坯為120*150*50的立方體。外輪廓光滑，無需再加工。2. 設計任務(1) 零件圖工藝分析。(2) 確定裝夾方案。(3) 確定加工順序。(4) 選擇加工刀具。(5) 合理選擇切削用量。(6) 擬定數(shù)控車削加工工藝卡片。(7) 根據(jù)加工工序步驟編寫加工程序。3. 應完成的技術資料(1) 繪制裝

2、夾方式圖。(2) 填寫數(shù)控加工工序卡片。(3) 編寫加工程序清單。(4) 畢業(yè)設計說明書。目 錄一、緒論4二、工藝分析51.零件圖工藝分析52.裝夾方案的分析63.加工順序的安排64.刀具的選擇75.切削用量的選擇76.擬定數(shù)控銑削加工工序卡片8三、數(shù)控編程91、確定編程原點92、基本代碼的解析93、對刀104、該零件的加工程序及解析11四、按工序編制的部分路線圖13五、3D造型展現(xiàn)18設計小結18致 謝19參 考 文 獻20平面槽類零件的數(shù)控加工工藝9 緒論裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術及其產業(yè)、

3、生物技術及其產業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產業(yè)）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅Πl(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加

4、速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。    隨著社會的進步，我國逐漸由農業(yè)大國向工業(yè)大國轉變，社會對高技能人才需求的呼聲越來越高。為適應社會對高技能人才的迫切需求，滿足高技能人才培養(yǎng)需要，其中設計說明書包含了加工準備條件、工藝分析、數(shù)控機床加工與零件自檢數(shù)據(jù)分析三大部分。加工準備條件介紹了零件加工的必要工藝裝備；工藝分析分別對零件進行分析，加工技巧、刀具選擇及刀具號設置、工藝路線擬定、零件工序簡圖、加工工步順序、切削用量的選擇、工序工藝卡、零件加工程序 ；數(shù)控機床加工與零件自檢數(shù)據(jù)介紹了數(shù)控銑床操作及注意事項，工件、刀具的裝夾及對刀操作的相關要點，零件加

5、工，零件的自檢及數(shù)據(jù)分析等內容。由于本人水平有限，加之編寫時間緊迫，書中難免存在不妥之處，懇請各位指導老師和同行給予批評、指正。 二、工藝分析1.零件圖工藝分析該零件外形規(guī)則，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值等要求一般，由圖可知零件的所有面的粗糙度為Ra3.2µm,據(jù)機械制造工藝及設備設計指導手冊可知：先粗銑，再精銑便可滿足圖紙表面粗糙度的要求；本題的難點在于保證型腔內的尺寸精度，也可以分為粗、精銑削來達到圖紙要求，由機械制造工藝及設備設計指導手冊（主編：李云）可知：其全部的機加工均可在銑床上完成。加工要素有平面、曲線、直線、圓弧、腔槽和孔加工。主要加工項目包括頂平面、底平面、

6、零件外輪廓的四個側面、型腔形狀，幾螺紋。加工類型：單件小批量生產。2.裝夾方案的分析機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分，為保證工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的切削或形成運動處于準確的相對位置。該零件結構簡單，屬于規(guī)則型毛坯，方便裝夾，本題為了節(jié)省成本及時間，采用平口鉗裝夾即可。在裝夾過程中，工件下方應用墊鐵墊上，這樣更能保證零件的平整情況，使得加工出來的零件平行度更好。9 加工順序的安排加工順序的選擇直接影響到零件的加工的質量、生產效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原則結合圖樣分析，由于此次加工工序集中，所以按照一把刀一個工序進行了如下安排：1）

7、 銑削初基準平面，保證表面粗糙度為3.2um，選用100mm可轉位銑刀（5個刀片）。2） 銑削平面，保證厚度尺寸為45mm，表面粗糙度為3.2um，選用100mm可轉位銑刀（5個刀片）。3） 粗銑內槽，給精加工留1mm余量，選用10mm鍵槽銑刀進行銑削。4） 精銑內槽，保證零件形狀尺寸達到圖紙要求，選用10mm立銑刀進行銑削。5） 鉆中心孔，選用2mm的中心鉆。6） 鉆M10螺紋底孔，保證孔深15mm，正負0.2mm，選用8.5mm的麻花鉆。7） 攻M10螺紋，保證螺紋塞規(guī)通規(guī)過，止規(guī)止，螺紋深度12mm，公差0.2mm，選用M10絲錐。8） 去尖邊毛刺。 9 刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中

8、重要的工藝內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時選擇刀具通?？紤]機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。表1 數(shù)控加工刀具卡片序號刀具編號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面1100mm可轉位銑刀（5個刀片）1平面210mm鍵槽銑刀1內槽312mm立銑刀1內槽42mm的中心鉆1鉆中心孔58.5mm的麻花鉆1鉆螺紋底孔6M10絲錐（合金）1攻M10螺紋編制審核批準日期： 5.切削用量的選擇切削用量包括主軸轉速（切削速度）、切削深度或寬度、進給速度（進給量）等。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質量和加工成本均有顯著影響。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加

9、工質量和加工成本均有顯著影響。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編入程序單內。 1）銑削初基準平面時，主軸轉速為800r/min，切削深度為1mm，進給速度為150mm/min。 2）銑削平面，分兩次銑削，粗銑時：主軸轉速為600r/min，切削深度為3mm，進給速度為200mm/min；精銑時：主軸轉速為800r/min，切削深度為1mm，進給速度為150mm/min。 3）粗銑內槽，主軸轉速為1200r/min，每次切削深度為1.5mm，進給速度為200mm/min。 4）精銑內槽，主軸轉速為1500r/min，切削深度為1mm，進給速度為150mm/min。 5）鉆中心孔，主

10、軸轉速為1200r/min，切削深度為2mm，進給速度為150mm/min。 6）鉆螺紋底孔，主軸轉速為650r/min，每次切削深度為2mm，進給速度為120mm/min。 7）攻M10螺紋，主軸轉速為200r/min，切削深度為1mm，進給速度為300mm/min。6.擬定數(shù)控銑削加工工序卡片把零件加工順序、所采用的刀具和切削用量等參數(shù)編入下表所示的數(shù)控加工工序卡片中，以指導編程和加工操作。單位名稱產品名稱或代號零件名稱零件圖號某工藝平凹模程序編號O1001夾具名稱使用設備車間機用平口鉗數(shù)控銑床工序號加工內容刀具與切削參數(shù)刀具規(guī)格主軸轉速nr/min進給速度Vfmm/min刀具補償類型材料

11、長度半徑1銑削初基準平面100mm可轉位銑刀（5個刀片）合金800150100502銑削平面同上合金粗銑：600精銑：800粗銑：200精銑：150100503粗銑內槽10mm 鍵槽銑刀合金12002005055精銑內槽12mm 立銑刀合中心孔2mm 中心鉆白鋼12001503017鉆螺紋底孔8.5mm 麻花鉆合金650120504.258攻M10螺紋M10 絲錐合金20030050三、數(shù)控編程1、確定編程原點銑床上編程坐標原點的位置是任意的，它是編程人員在編制程序時根據(jù)零件特點選定的，為了編程方便，一般要根據(jù)工件形狀和標注尺寸的基準以及計算最方便的原則來確定工件上某

12、一點為編程坐標原點。該零件尺寸對稱分布，選擇零件的對稱中心作為編程零點，這樣在選取坐標時更加直觀明了，大大減少了坐標值計算的步驟，從而能夠快速的編出程序。2、基本代碼的解析1）定位：G00：G00指令，刀具以快速移動速度移動到用絕對值指令或增量值指令指定的工件坐標系中的位置。指令格式：G00 IP_;(IP_：絕對值指令時，是終點的坐標值；增量指令時，是刀具移動的距離)2）直線插補G01：刀具沿直線移動。指令格式：G01 IP_F_； IP_:絕對絕對值指令時，是終點的坐標值；增量指令時，是刀具移動的距離。 F_:刀具的進給速度（進給量）。3）圓弧插補G02/G03：使刀具沿圓弧運動。指令格式

13、：在X Y 平面上的圓弧G17 G02/G03 X_Y_或I_J_ F_; 在Z X 平面上的圓弧G18 G02/G03 X_Y_或I_J_ F_; 在Y Z 平面上的圓弧G19 G02/G03 X_Y_或I_J_ F_;4)鉆孔循環(huán)，鉆中心孔循環(huán)G81:該循環(huán)用作正常鉆孔，切削進給執(zhí)行到孔底，然后，刀具從孔底快速移動退回。 指令格式：G81 X_Y_Z_R_F_K_; X_Y_:孔的位置數(shù)據(jù) Z_:從R點到孔底的距離 R_:從初始位置到R點位置的距離 F_：切削進給速度 K_:重復次數(shù)5）排屑鉆孔循環(huán)G83:該循環(huán)執(zhí)行深孔鉆。執(zhí)行間歇切削進給到孔底，鉆孔過程中從孔中排除切屑。指令格式：G83

14、 X_Y_Z_R_Q_F_K_; X_Y_:孔的位置數(shù)據(jù) Z_:從R點到孔底的距離 R_:從初始位置到R點位置的距離 Q_:每次切削進給的切削深度 F_：切削進給速度 K_:重復次數(shù)6）攻絲循環(huán)G84：該循環(huán)執(zhí)行攻絲，在這個攻絲循環(huán)中，當?shù)竭_孔底時，主軸以反響旋轉。指令格式：G84 X_Y_Z_R_P_F_K_; X_Y_:孔的位置數(shù)據(jù) Z_:從R點到孔底的距離 R_:從初始位置到R點位置的距離 P_:暫停時間 F_:切削進給速度 K_:重復次數(shù)3、對刀一般來說零件的數(shù)控加工編程和上機床加工是分開進行的，數(shù)控編程員根據(jù)零件的設計圖紙，選擇一個方便編程的的坐標系及其原點，我們稱之為程序坐標系和程

15、序原點，程序原點一般與零件的工藝基準或設計基準重合，因此又稱工件原點。機床坐標系是機床出廠后已經確定不變的，工件在機床加工尺寸范圍內的安裝位置卻是任意的。對刀點是工件在機床上找正、裝夾后，用于確定工件坐標系中位置的基準點，為保證加工的正確，在編制程序時，應合理設置對刀點，起選擇原則是：（1）機床上容易找到。（2）對刀誤差小。（3）使程序編制方便簡單。（4）加工過程檢查方便、可靠。對刀點可以在零件表面上，也可以在夾具上，但都必須要與零件編程原點有一定的坐標尺寸關系，本題中將對刀點設在零件的表面上，先用第一把銑削平面的面銑刀試切，然后測量工件的厚度，根據(jù)厚度及零件圖紙要求，設定其零點位置。4、該零

16、件的加工程序及解析該程序是在FANUC-Oi系統(tǒng)下編制的，如果需要在其他系統(tǒng)下運行，請根據(jù)機床參數(shù)表進行修改，該程序中的所有坐標值均有CAD中查詢得到。程序說明O0001程序號T01 M06(100mm面銑刀)換1號刀G00 G90 G54 X130 Y-30 M03 S800建立工件坐標系，G43 H1 Z30 M08建立刀具長度補償Z0下刀G01 X-130 F150銑削平面G00 Y30G01 X130 F150G00 Z150T02 M06(10mm 鍵槽銑刀)換2號刀G00 G90 G54 X0 Y0 M03 S1200建立工件坐標系G43 H2 Z25 M08建立刀具長度補償Z2快

17、速下刀G01 Z0 F200接近工件M98 P0002 L2調用子程序0002兩次M98 P0003調用子程序0003一次G90 G00 Z150絕對編程，快速抬刀T03 M06 (12mm 立銑刀)換3號刀G00 G90 G54 X0 Y0 M03 S1500主軸正轉轉速為1500r/minG43 H3 Z25 M08建立刀具長度補償，調用3號刀補Z2下刀G01 Z0 F200接近工件M98 P0002 L2調用子程序（精銑槽）M98 P0003 調用子程序（精銑槽）G90 G00 Z150抬刀T04 M06(2mm 中心鉆)換4號刀G00 G90 G54 X0 Y-45 M03 S1200

18、絕對編程，快速運動到加工起點G43 H4 Z25 M08建立長度補償G99 G81 Z-2 R2 F150調用鉆孔循環(huán)Y45G00 G80 Z150T05 M06(8.5mm 麻花鉆)換5號刀G00 G90 G54 X0 Y45 M03 S650G43 H5 Z25 M08G99 G83 Z-15 R2 F120調用深孔啄鉆循環(huán)Y-45G00 G80 Z150取消鉆孔循環(huán)T06 M06(M10絲錐)換6號刀G00 G90 G54 X0 Y-45 M03 S200G43 H6 Z25 M08G99 G84 Z-12 R2 F300調用攻絲循環(huán)Y45G00 G80 Z150 M05M30程序結束%

19、O0002子程序0002G91 G01 Z-4 F20增量編程，下刀G90 G42 Y-35 F150 D02(D02=6)絕對編程，建立刀具半徑右補償G01 X-34.2 F150X-63.2 Y-50.6開始銑削槽X-47.52 Y-30.3G02 Y30.3 R35G01 X-63.2 Y50.6X-34.2 Y35X34.2X63.2 Y50.6X47.52 Y30.3G02 Y-30.3 R35G01 X63.2 Y-50.6X34.2 Y-35X0G40 Y-25X-45X45Y-15X-49Y-5X49Y10X-49Y25X-45X0 Y0 F200M99%O0003子程序000

20、3G91 G01 Z-5 F20增量編程X4 F100銑直徑20的圓槽G90 G03 I-4 F150G01 X0G91 Z5G90 G01 X50.28 Y-5.4 F300銑兩眼睛。G91 G01 Z-5G90 G03 X30 Y21 R21 F150G01 X-30G03 X-50.28 Y-5.4 R21G02 X-30 Y21 R21G02 X-19.5 Y15.7 R15G03 X19.5 R15G91 G01 Z5M99%四、按工序編制的部分路線圖工序1銑削初基準平面，保證表面粗糙度，選用100mm可轉位面銑刀，采用平口鉗裝夾。工序1的走刀路線圖注意：在裝夾工件時，應保持零件平面

21、平整，因為該毛坯余量少，為了避免下道工序中表面不見光的現(xiàn)象，在切削過程中，應該將切削液一直對準刀具，防止刀具過熱而出現(xiàn)退火，使刀具損壞，加工完成后，要將邊緣的毛刺去除，以免影響下道工序的精度，此表面是基準面，避免劃傷加工好的表面。工序2 銑削平面，保證尺寸45mm，表面粗糙度3.2um，繼續(xù)選用上把刀進行加工，粗加工時不用換刀片，進行精加工時請更換新的刀片。工序2的走刀路線圖注意：裝夾時，一定要保證上道工序的基準面與墊鐵貼平，保證零件的平行度，在第一次切削后，要把所剩余的厚度量準確，一定要認真檢測，保證100%不出錯；在更改程序時，更加要注意，不要輸錯了數(shù)值，避免造成工件的報廢及機床的損傷；加

22、工完成后，繼續(xù)測量厚度值，保證45mm，前后公差在0.1mm內。工序3 粗銑內槽，選用10的鍵槽銑刀進行銑削，給精加工留1mm余量。以下是用mastercam編制的走到路徑，由于技術有限，路線中有些錯誤，此路線僅供參考。工序3的走刀路線圖工序4 精銑粗銑內槽，選用12的立銑刀進行銑削。工序4的工步1走刀路線圖五、3D造型展現(xiàn)該造型是采用UGNX4.0繪制而成。設計小結經過這幾周的設計,成功地完成了數(shù)控車零件的工藝設計和編程。通過本殼體躲設計，我對數(shù)控加工地整個過程有了較全面的理解。經過設計中選擇刀具，我對數(shù)控機床工具系統(tǒng)的特點和數(shù)控刀具材料和使用范圍有了較深的了解，基本掌握了數(shù)控機床刀具的選用方法；經過設計加工工藝方案，進