畢業(yè)設計---圓槽零件加工工藝設計

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著我國工業(yè)化進程的加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構的調(diào)整和升級，數(shù)控技術在現(xiàn)代企業(yè)中得到了廣泛的應用，使制造業(yè)朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。</p><p>　　數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切

2、削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。 </p><p>　　編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。</p><p>　　數(shù)控機床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學處理、編寫零

3、件程序、程序校驗。</p><p>　　機床夾具的種類很多，按使用機床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等。</p><p>　　本文是對典型盤類凹模零件加工技術的應用及數(shù)控加工的工藝性分析，主要是對零件圖的分析、毛坯的選擇、零件的裝夾、工藝路線的制

4、定、刀具的選擇、切削用量的確定、數(shù)控加工工藝文件的填寫、數(shù)控加工程序的編寫。選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點。還重點對盤零件的加工藝進行了分析，最后對零件自檢數(shù)據(jù)進行分析，和加工的分析。</p><p>　　第1章 圓槽零件數(shù)控加工工藝分析</p><p>　　1.1圓槽零件二維圖紙</p><p><b&

5、gt;　　圓槽零件圖如圖所示</b></p><p>　　圖1-1圓槽零件1圖</p><p>　　圖1-2圓槽零件2圖</p><p>　　1.2零件圖的工藝分析</p><p>　　工藝分析：根據(jù)圖樣分析所選機床能夠滿足精度要求，分粗精兩次加工，以保證其表面粗糙度的要求，外輪廓加工時，沒有刀具直徑的限制，為了提高切削效率采用較

6、大直徑銑刀加工。48*48的槽圓角半徑為R12，精加工道具的最大直徑不能大于Ø24，考慮到Ø10銑刀具較常用，所以選用Ø10銑刀作為精加工刀具，槽深尺寸為自由公差，可以考慮在粗加工時直接達到尺寸要求。具體工藝見表4.6和表4.7。</p><p>　　1.3分析零件圖紙中的尺寸標注</p><p>　　圖樣分析：根據(jù)圖樣尺寸100×100mm，外形公

7、差為±0.03，Ø8孔深度為10±0.03mm，槽形狀直徑尺寸為Ø48mm，深度3.5±0.03mm，Ø32mm槽深度5±0.03mm。表面粗糙度均為Ra3.2。</p><p>　　1.4零件毛坯的選擇</p><p>　　該產(chǎn)品為一般性零件，對材料沒太大要求，該圓槽加工案例零件為半成品，小批量生產(chǎn)。該零件上下平面及四

8、周均已按圖紙技術要求加工好，要求銑削圓槽到規(guī)定尺寸，保證圓槽底平面與圓槽側(cè)壁垂直度為0.02mm,圓槽直徑分別為Ø48mm 、Ø32mm。</p><p>　　第2章 數(shù)控加工工藝方案的制定</p><p>　　2.1工序與工步的劃分</p><p><b>　　確定加工方案</b></p><p>

9、　　經(jīng)過分析零件的尺寸精度、幾何形狀精度、位置精度和表面粗糙度要求，作出以下加工方案。</p><p>　　1.先粗銑外形，然后精銑外形。</p><p>　　2.先粗銑內(nèi)槽，再精銑內(nèi)槽。</p><p>　　2.2加工機床的選擇</p><p>　　加工中心（MachiningCenter，MC）是目前世界上產(chǎn)量最高應用最廣泛的數(shù)控機床之一

10、。它主要用于箱體類零件和復雜曲面零件以及體積較大零件的加工，能把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和車螺紋等功能集中在一臺設備上。因為它具有多種換刀或選刀功能及自動工作臺交換裝置（APC），顧工件經(jīng)一次裝夾后，可自動完成或接近完成工件各面的所有加工工序，從而使生產(chǎn)效率和自動化程度大大提高。</p><p>　　1.要保證加工零件的技術要求，能加工出合格的產(chǎn)品。</p><p>　　2.有利于提高生產(chǎn)

11、率。</p><p>　　3.盡可能降低生產(chǎn)成本（即生產(chǎn)費用）。</p><p>　　根據(jù)毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、工件數(shù)量、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件要求。選用日發(fā)RFMV60加工中心。</p><p><b>　　2.3刀具的選擇</b></p><p>　　數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是

12、在人機交互狀態(tài)下完成的，對于銑削加工，編程人員除了考慮工件坐標系遠點的位置外，還應考慮起刀點和退刀點的位置。起刀點和退刀點必須距離加工零件上表面一定的距離的安全高度，保證在停止狀態(tài)時，刀具不與加工零件和夾具發(fā)生碰撞。下刀運動過程最好不用G00快速快速運動，而要用（G01直線插補）。要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點，能夠正確選擇刀具及切削用量。</p><p>　　

13、對于銑削加工，編程人員還應充分考慮刀具的切入和切出方式。刀具切入的方式，不僅影響加工質(zhì)量，同時直接關系到加工安全。對于二維輪廓加工，一般要求從側(cè)向進刀或沿切線方向進刀盡量避免垂直進刀；切出方式也應從側(cè)向或切向退刀。刀具從安全高度下降到切削高度時，應離開工件毛坯邊緣5～10mm,以免撞刀，發(fā)生危險。</p><p>　　對于型腔的粗銑加工，一般應用鍵槽洗刀先鉆一個工藝孔至型腔底面（留有一定的精加工余量），然后進行擴

14、孔，以便所使用的立銑刀能從工藝孔進刀進行型腔粗加工，型腔粗加工一般采用從中心向四周擴展的方式。</p><p>　　粗銑外形用Φ80mm的高速鋼鍵槽銑刀</p><p>　　精銑外形用Φ16mm的高速鋼鍵槽銑刀</p><p>　　粗銑Φ48槽用Φ10mm的高速鋼鍵槽銑刀</p><p>　　精銑Φ32槽用Φ8mm的高速鋼鍵槽銑刀</p

15、><p>　　數(shù)控刀具有以下特點：①剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形??；②互換性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間；⑤刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、標準化，以利于編程和刀具管理。</p><p>　　數(shù)控機床上用的刀具應滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。</p><

16、p><b>　　2.4夾具的選擇</b></p><p>　　裝夾定位：根據(jù)生產(chǎn)批量要求及零件的設計基準情況，采用平口鉗裝夾工件，工件上表面的中心點作為工件坐標系原點。用尋邊器找正其中心點，以工件上表面進行對刀。</p><p><b>　　2.5確定加工路線</b></p><p>　　在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對

17、于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至結(jié)束，加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。</p><p>　　加工路線的確定原則主要有以下幾點：</p><p>　　1.應能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求，且效率高。</p><p>　　2.應盡量縮短加工路線，既可以減少程序段，又可以減少刀具空程移動時間

18、。</p><p>　　3.應使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量。</p><p>　　此外，確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定是一次走刀，還是多次走刀完成加工。要確定加工路線，首先要確定起始切削的加工方法。常用方法有：預鉆削起始孔法、插銑法、坡走銑法、螺旋插補法。</p><p>　　本案例零件的加工采用預鉆削起始孔法。</p

19、><p>　　預鉆削起始孔法就是在實體材料上先鉆出比銑刀直徑大的起始孔，銑刀先沿著起始孔下刀后，再按行切法、環(huán)切法或環(huán)切法側(cè)向銑出內(nèi)圓槽（型腔）的方法。</p><p>　　加工順序安排：基面先行原則，先粗后精原則，先主后次原則，先面后孔原則</p><p>　　2.6量具及輔助用具的選擇</p><p>　　外輪廓和圓槽直徑用0～200mm電子

20、游標卡尺進行測量，自動讀出數(shù)據(jù)、端面的圓跳動用百分表測量，其中圓弧用R規(guī)測量。</p><p>　　游標卡尺：測量范圍：0-200mm：分度值：0.02mm</p><p>　　第3章 冷卻液的選擇</p><p>　　金屬切削過程中，合理選擇切削液，可改善工件與刀具之間的摩擦狀況，降低切削力和切削溫度，減小刀具磨損和工件的熱變形，從而可以提高刀具的耐用度、加工效率

21、和加工質(zhì)量。</p><p>　　切削液的選擇應考慮下列幾點因素：</p><p>　　1.潤滑 具有良好潤滑能力的切屑液可減少刀具與工件或切屑間的直接接觸，減輕摩擦和粘結(jié)，因此，可減少刀具磨損，延長使用壽命，提高工件表面質(zhì)量。</p><p>　　2.冷卻 具有良好冷卻作用的切屑液能從切削區(qū)域帶走大量切削熱，使切削溫度降低，保護工件。</p>&

22、lt;p>　　3.清洗 具有良好清洗能力的切屑液可以沖走切削區(qū)域與機床上的細碎切屑和脫落的磨粒，防止劃傷已加工表面和導軌。</p><p>　　4.防銹 切削液中加入防銹劑，如亞硝酸鈉、磷酸三鈉和石油磺酸鋇等，可在金屬表面形成一層保護膜，起防銹作用。</p><p>　　常用切削液的種類如表2-1所示</p><p><b>　　表2-1常用冷卻

23、液</b></p><p>　　在加工此矩形盤類零件時根據(jù)該工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求及冷卻液的作用和價格來考慮，加工時選擇乳化液比較合理。冷卻液作用：冷卻、潤滑、清洗而且還有一定的防銹作用。</p><p>　　第4章 切削用量的選擇</p><p>　　4.1切削用量的選擇原則</p><p>　　數(shù)控編程時，編程

24、人員必須確定每道工序的切削用量，包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量、進給速度等，并以數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的格式輸入到程序中。切削用量對于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理的選擇切削用量，對零件的表面質(zhì)量、精度、加工效率影響很大。這在實際中也很難把握，要有豐富的實踐經(jīng)驗才能夠確定合適的切削用量。在數(shù)控編程時只能憑借編程者的經(jīng)驗和刀具的切削用量推薦值初步確定，而最終的切削用量將根據(jù)零件數(shù)控程序的調(diào)試結(jié)果和實際加工情況來確定。</p>&l

25、t;p>　　切削用量的選擇原則是：粗加工時以提高生產(chǎn)率為主，同時兼顧經(jīng)濟性和加工成本的考慮；半精加工和精加工時，應同時兼顧切削效率和加工成本的前提下，保證零件的加工質(zhì)量。值得注重的是，切削用量（主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進給量）是一個有機的整體，只有三者相互適應，達到最合理的匹配值，才能獲得最佳的切削用量。</p><p>　　確定切削用量時應根據(jù)加工性質(zhì)、加工要求，工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的具體要求

26、，通過查閱切削手冊并結(jié)合經(jīng)驗加以確定，確定切削用量時除了遵循一般的原則和方法外，還應考慮以下因素的影響：</p><p>　　1刀具差異的影響——不同的刀具廠家生產(chǎn)的刀具質(zhì)量差異很大，所以切削用量需根據(jù)實際用刀具和現(xiàn)場經(jīng)驗加以修正。</p><p>　　2機床特性的影響——切削性能受數(shù)控機床的功率和機床的剛性限制，必須在機床說明書規(guī)定的范圍內(nèi)選擇。避免因機床功率不夠發(fā)生悶車現(xiàn)象，或剛性不足

27、產(chǎn)生大的機床振動現(xiàn)象，影響零件的加工質(zhì)量、精度和表面粗糙度。</p><p>　　3數(shù)控機床生產(chǎn)率的影響——數(shù)控機床的工時費用較高，相對而言，刀具的損耗成本所占的比重較低，應盡量采用高的切削用量，通過適當降低刀具壽命來提高數(shù)控機床的生產(chǎn)率。</p><p>　　4.2背吃刀量的選擇</p><p>　　確定背吃刀量ap（mm）</p><p>

28、;　　背吃刀量的大小主要依據(jù)機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛度來決定，在系統(tǒng)剛度答應的情況下，為保證以最少的進給次數(shù)去除毛坯的加工余量，根據(jù)被加工零件的余量確定分層切削深度，選擇較大的背吃刀量，以提高生產(chǎn)效率。在數(shù)控加工中，為保證零件必要的加工精度和表面粗糙度，一般留少量的余量（0.2～0.5mm），在最后的精加工中沿輪廓走一刀。粗加工時，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工藝系統(tǒng)剛性答應的條件下，應以最少的次數(shù)完成粗加工

29、。留給精加工的余量應大于零件的變形量和確保零件表面完整性。</p><p>　　綜合考慮得到：粗加工時選取2.0mm的背吃刀量。</p><p>　　精加工余量取0.1～0.2mm</p><p><b>　　4.3確定主軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速應根據(jù)允許的切削速度V和工件（或刀具）直徑來選擇。外圓車

30、削及其計算公式為： </p><p>　　n=1000v/πD 式（4.1）</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；</p><p>　　

31、n----主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；</p><p>　　D----工件直徑或刀具直徑，單位為mm。</p><p>　　4.4進給速度的選擇</p><p>　　進給速度F是切削時單位時間內(nèi)零件與銑刀沿進給方向的相對位移量，單位為mm/r或mm/min。</p><p>　　進給量或進給速度在數(shù)控機床上使用進給功能字母F表示的，F(xiàn)是數(shù)控

32、機床切削用量中的一個重要參數(shù)，主要依據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料來確定。</p><p>　　確定進給速度的原則是：</p><p>　　1當工件的質(zhì)量要求能得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取。</p><p>　　2在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，

33、一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。</p><p>　　3當加工精度、表面粗糙度要求較高時，進給速度應選小一些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。</p><p>　　4當?shù)毒呖招谐?，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數(shù)控系統(tǒng)設定的最高進給速度。</p><p>　　所以，此處我們應當根據(jù)經(jīng)驗和粗精加工而定,粗加工選取F1.0左右。精加工時選取較少的

34、加工余量F0.2～F0.3。</p><p>　　第5章 數(shù)控加工工藝過程卡片</p><p>　　5.1圓槽加工案例數(shù)控加工工序卡</p><p>　　圓槽數(shù)控加工工序卡如表4-1所示</p><p>　　表4-1圓槽加工案例數(shù)控加工工藝卡</p><p>　　5.2圓槽加工案例數(shù)控加工刀具卡</p>

35、<p>　　圓槽數(shù)控加工刀具卡如表4-2所示</p><p>　　表4-2 圓槽加工案例數(shù)控加工刀具卡</p><p>　　第6章 數(shù)控加工程序</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　首先，我學會了對相關文獻資料的檢索，一切科學成果的獲得都是建立在前人研究的基礎之上的。因此，對于相關文

36、獻資料的檢索顯得尤為重要。在現(xiàn)代社會中，隨著計算機的普及以及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，對于文獻資料的檢索已經(jīng)從圖書館的紙質(zhì)資料轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡平臺下的電子文檔。</p><p>　　其次，對于各種工具軟件的熟練使用也是做好畢業(yè)設計所必不可少的。在這次設計中，我主要使用了AUTOCAD繪圖軟件、仿真軟件Word和Excel編輯軟件。在這過程中我對這三個軟件熟練程度又進一步加深，為以后的工作和學習打下良好的基礎。</p>

37、<p>　　最后，最重要的是，我對自己所學的專業(yè)又有了新的認識，數(shù)控在世界的各個行業(yè)中，尤其是制造業(yè)中發(fā)揮重要的作用，那些高精密、復雜的零部件基本都是由數(shù)控來完成的，數(shù)控的發(fā)展水平也可以進一步體現(xiàn)國家的經(jīng)濟實力和工業(yè)水平。</p><p>　　總之，這次畢業(yè)設計不是見簡簡單單的完成一個課題，而是使我初步的掌握了科學研究的步驟與方法，鞏固了我的專業(yè)知識，鍛煉了我分析解決問題的能力，為今后的工作打下了堅

38、實的基礎。</p><p>　　短暫的三年大學生活很快就要結(jié)束了，我曾多么憧憬美好的學生時代，如今當自己臨近畢業(yè)時，我又留戀已經(jīng)流逝的三年學生生涯。本文是在老師們的悉心指導和親切關懷下，并且在經(jīng)過不斷的學習和修改完成的。</p><p>　　老師嚴謹?shù)膶W風，淵博的學識，謙遜的為人，豐富的實踐經(jīng)驗，高瞻遠矚、敏銳的科學眼光，將是我永遠學習的楷模；老師的諄諄教誨，將使我終生受益。在此，謹致以衷

39、心的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　在三年的學習、生活中，機電系的全體老師給予了諸多的指導和幫助，是你們的熱心腸讓我順利的踏入工作崗位，在此唯有感謝，盡管這兩個字微不足道但確實是學生的心意。 機電系的各位老師給了我很大幫助和啟示，使我學到更多的知識，從而順利的完成畢業(yè)論文。在此一并表示衷心的感謝。祝愿他們身體健康，工作順利，事業(yè)上取得更大成功。 </p><p><b>

40、　　參考文獻</b></p><p>　　[1]何平.數(shù)控加工中心操作與編程實訓教程第二版.國防工業(yè)出版社,2010年</p><p>　　[2] 鄒新宇.數(shù)控編程[M].清華大學出版社,2006年</p><p>　　[3]余英良.數(shù)控加工編程及操作[M].北京:高等教育出版社,2004年第一版</p><p>　　[4]黃衛(wèi).