数控加工工艺课程设计说明书

数控加工工艺课程设计说明书班 级：学 号：姓 名】 指导老师：】目录1.设计任务2.设计目的3.设计要求4.设计内容 4.1分析零件图纸，确定总体加工方案 4.2确定毛坯尺寸 4.3数控加工工艺分析 4.4夹具的设计 4.5选择刀具和切削用量 4.6制订加工工艺卡片 4.7建立零件三维模型并编程加工程序 4.8编制的程序上仿真系统实验5 心得体会6参考文献1.设计任务本次课程设计是通过分析零件图，合理选择零件的数控加工工艺过程，对零件进行数控加工工艺路线进行设计，从而完成零件的数控加工程序的编写。使零件能在数控机床上顺利加工，并且符合零件的设计要求。2.设计目的。 数控加工工艺课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的有：1 通过本设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控加工工艺和数控编程的基本内容和基本知识，学习总体方案的拟定、分析与比较的方法。2 通过对夹具的设计，掌握数控夹具的设计原则以及如何保证零件的工艺尺寸。3 通过工艺分析，掌握零件的毛坯选择方式以及相关的基准的确定，确定加工顺序。4 通过对零件图纸的分析，掌握如何根据零件的加工区域选择机床以及加工刀具，并根据刀具和工件的材料确定加工参数。5 锻炼学生实际数控加工工艺的设计方法，运用手册、标准等技术资料以及撰写论文的能力。同时培养学生的创新意识、工程意识和动手能力。3.设计要求：1、要求所设计的工艺能够达到图纸所设计的精度要求。2、要求所设计的夹具能够安全、可靠、精度等级合格，所加工面充分暴露出来。3、所编制的加工程序需进行仿真实验，以验证其正确4.设计内容4.1分析零件图纸 零件图如下：1. 该零件为滑台工作台，是一个方块形的零件。图中加工轮廓数据充分，尺寸清晰，无尺寸封闭等缺陷。2. 其中有多个孔有明确的尺寸公差要求和位置公差要求，而无特殊的表面粗糙度要求，如70+0.1、102+0.1、80+0.1、100+0.1、13.5+0.05、26+0.05.3. 有多个沉头孔有明确尺寸要求。如、。4. 有具体的螺纹孔要求。、。5. 零件尺寸标准注整，轮廓描述清晰，零件结构合理。6. 零件材料选取：选用45#钢（热轧），无热处理和硬度要求，材料切削加工性能良好。7. 无特殊热处理要求。8. 本零件为单件生产综合以上，可以简述为：加工部位有上下两表面，外轮廓，凹槽，上表面的六个 沉头孔，两个的沉头孔，六个螺纹孔，其都有具体的尺寸和位置度要求。侧面的三个螺纹孔，有具体位置度要求。故具体总方案为选一尺寸合适的方钢毛坯，选用45#钢，去除飞边，毛刺，选一个比较平整的大平面（A面）做为粗基准，在普通立式铣床上加工另一大平面（B面）;然后再以这个平面（B面）作为精基准，对A面进行加工留有余量；然后在普通卧式铣床再对四个侧面加工至尺寸。在普通铣床上完成以后，在数控铣床上在A面进行凹槽的加工，拆下再次装夹在B面上进行沉头孔、螺纹孔的加工；拆下再次装夹，对侧面的三个螺纹孔进行加工。虽然无特殊表面粗糙度要求，但要保证尺寸精度和位置精度要求。4.2确定毛坯尺寸毛坯分为铸件、锻件、型材、焊接件和冷冲压件。铸件适用于形状较复杂的零件，毛坯；锻件适用于强度要求高、形状比较简单的毛坯；型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯。冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯；焊接件是根据需要将型材或钢材等焊接而成的毛坯件；冷冲压件可以加工接件成品的工件 因为本零件形状不复杂而机械性能要求又不高，故选用型材。热加工型材尺寸比较大、精度较低，尺寸公差为一般为1mm2.5mm，表面粗糙度为12.5um-6.3um,适合于各种批量的生产，多用于一般零件的毛坯，适合本零件的使用。故选用热加工型材。由零件图可知，选用45#方钢适合。 毛坯是从一大的钢板用气割割下来的。因为气割和热轧方钢有尺寸的偏差及要留加工余量，毛坯具体尺寸为：长X宽X高=135mmX135mmX35mm。气割和热轧方钢尺寸偏差如下表所示： 4.3数控加工工艺分析 本零件从毛坯到成品分为两个阶段，一是在普通机床加工阶段，二是在数控铣床加工阶段。1. 普通铣床加工阶段毛坯气割下来后，要去毛剌。选择比较平的一平面（A面）做为粗基准，在立式普通铣床上铣B面，留有足够余量，再以B面作为精基准加工A面，留有余量。然后再以A、B两个面作为基准，在卧式普通多铣床上加工四个侧面至尺寸。夹具用通用虎钳和压板可以满足。普通铣床加工后，毛坯尺寸为：长X宽X高=125mmX125mmX30mm。2. 数控铣床加工阶段 （1）确定被加工面台工作台的毛坏为方钢。其四个侧面已经在普通铣床上加工完成，加工部位集中在A面上凹槽，B面上的沉头孔与螺纹孔及一个侧面上的三个螺纹孔。因为A面的凹槽要与另外一个零件进行配合，要求较高；B面的沉头孔与螺纹孔要严格的尺寸精度与位置度要求，要求较高；侧面的三个螺纹孔也要尺寸精度与位置度的要求，要求也比较高；从工序集中和便于定位两个方面考虑，选择A面的凹槽，B面上的沉头孔与螺纹孔及一个侧面上的三个螺纹孔都在立式数控铣床上进行加工。 （2）选择立式数控铣床 加工内容：粗铣A面、精铣A面、粗铣凹槽、精铣凹槽、钻孔、扩孔、锪孔、攻螺纹。 （3）选择加工方法 A面采用粗铣、精铣方案；A面的凹槽也采用粗铣、精铣方案；5.5和6.6的孔按钻中心孔钻孔扩孔方案；10和11的孔在5.5和6.6的基础上锪到尺寸即可；M5和M3的螺纹孔采用钻中心孔钻底孔倒角攻螺纹方案加工。 （4）确定加工顺序 顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：a.工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；b.行内腔加工，后进行外形加工；c相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；d一次装夹进行多道加工工序时，应把对工件刚度削弱较小的工序安排在先，以减小加工变形；e.先面后孔，先粗后精、先主后次、先内后外、基准先行的原则。 综合考虑以上原则，具体加工顺序为：粗铣、精铣A面粗铣、精铣A面的凹槽钻各光孔和螺纹孔的中心孔钻、扩、锪、铰5.5和6及10和11孔M5和M3螺纹孔钻底孔、倒角、和攻螺纹。（5）机床的选择 在普通机床的加工阶段过程中，用到立式的普通铣床和卧式的普通铣床，一般的机床都够满足本零件的加工要求，故型号不限。而数控加工阶段，由本零件的加工内容地求和特点，选择XK716数控铣床，铣床的数控系统为FANUC 0i系统。机床具有铣削、镗削、钻孔、攻丝加工能力能够满足零件一次装夹完成钻、扩、铰、镗、铣、玫丝加工。具体的参数如下表所示：项 目单位 规 格工作台工作台尺寸（宽长）mm5901450T型槽槽宽数量间距mm185125工作台最大承重kg1350行程工作台行程(X轴)mm1270滑鞍行程 (Y轴)mm610主轴箱行程(Z轴)mm760主轴主轴锥孔ISO 50主轴转速r/min206000主轴电机功率kw11/15主轴最大扭矩Nm95.4主轴端面至工作台距离mm150910主轴中心至立柱距离mm635进给切削进给速度mm/min18000快速移动速度mm/min20000X/Y/Z轴电机额定功率Kw4.0/4.0/7.0X/Y/Z轴电机额定转矩N.m22/22/30B轴电机额定功率(选配)Kw3.0B轴电机额定转矩(选配)N.m12冲刷切屑冲刷泵流量L/min120切屑冲刷泵扬程m15冷却刀具冷却泵流量L/min66刀具冷却泵扬程m15精度定位精度 mm0.010重复定位精度 mm0.005其他机床高度尺寸mm2950机床地基面积mm32002650机床总功率Kw35机床总重量kg8000kg4.4夹具的设计 1 数控加工对夹具要有两方面要求：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。此外，尚需考虑以下四点：（1）夹具结构应力求简单。当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用；成批生产时考虑采用专用夹具；（2）零件的装卸要迅速、方便，以缩短机床的停顿时间；（3）夹具要开敞，其定位、夹紧机构或其它元件不得影响加工中的走刀；（4）夹具在机床上的安装及工件在夹具上的安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上按程序加工。综合考虑以上原则，本零件为单件生产，且外形结构简单，故不需要设计专业用夹具，选用通用虎钳也可以满足加工的要求。2 装夹与定位在普通机床上加工时，利用工作台与压板就可以定位与夹紧；在数控铣床上，用虎钳为夹具，工件下面垫个垫块，以工作表面，两个侧面作为定位基准，虎钳夹紧，就可以进行加工了（凹槽与孔的加工也都适用）。加上侧面孔时，以一个侧面，与一个表面，底面作基准定位，夹紧进行加工。设计零件工艺规程如下表所示：工序工序名称加工内容加工设备1气割割130X130X30的45#毛坯气割机2钳工去毛刺辅助工序3铣削铣削上下两个平面，留有足够余量。铣四个侧面到尺寸。普通铣床4铣削铣削上表面，铣削凹槽至尺寸数控铣床5钻孔沉头孔、螺纹底孔的加工数控铣床6锪孔沉头孔的加工数控铣床7攻螺纹在螺纹底上攻M5和M3的螺纹数控铣床8钳工去毛刺辅助工序4.5选择刀具和切削用量1 平面铣削 (1) 平面铣削粗加工和精加工选用同一把刀具。工件上表面宽度为125mm，面宽比较大，拟选用双向来回Z形切削。则选用80mm的数控硬质合金可转位面铣刀，选择刀齿数为8。 （2）切削用量的计算设面铣刀分二次铣削到指定的高度，粗铣切深为4mm，留下1mm的精加工余量。粗铣时，因面铣刀有8个刀齿，为中等密度铣刀，选=0.12,则；参考，综合其他因素选用，则主轴转速为,计算进给速度 精铣时，为保证表面质量，选用，参考，综合切深小，进给量小，切削力小的因素，选，则主轴转速，计算进给速度。2 凹槽的加工 （1） 凹槽的粗加工和精加工都用同一把立铣刀。分析零件可得选用=30mm的三齿立铣刀比较合适。因为余量比较大，要分层铣削。 （2） =30mm的立铣刀，有4 个刀齿。选,选 ，则主轴转速，计算进给速度，综合其他因素确定。立铣刀精铣削时，要保证表面质量，取，。3 打中心孔 中心孔选用=2.5mm的中心钻钻削。因为刀具直径比较小，可以选用比较大的转速，选用主轴转速S=1600r/min,进给速度为F=160mm/min。4钻孔 钻B面上的14个孔，选用4mm的高速钢麻花钻。其中有六个是M5螺纹孔的底孔（M5的螺纹底孔为4mm，固选用4mm的麻花钻来加工底孔），其他为沉头孔的孔。进给量为0.1mm/r，切削速度，。4 扩孔 扩孔选用5.3mm和6.4mm的扩孔钻，刀具材料为高速钢，进给量为0.1mm/r，切削速度，则，.因为直径相差不大，所以可以用一样的切削用量。5 锪孔 因为有两个不同直径的沉头孔，固选用10mm和11mm的锪孔钻。刀具材料为高速钢，进给量为0.2mm/r，切削速度，则，。因为两个锪孔钻的直径相当不大，所以选用同样的切削用量。6 侧面螺纹底孔 查表可得，M3的螺纹底孔为2.5mm，固选用2.5mm的中心钻来加工底孔，深度为6mm。刀具材料为高速钢，进给量为0.1mm/r，切削速度，。7孔口倒角 选用=9mm钻尖为90的点钻，刀具材料为高速钢，进给量为0.1mm/r，切削速度，则主轴转速，进给速度。8 攻螺纹 本零件中有两种规格的螺纹孔：M5X0.8和M3X0.5。螺纹丝锥刀具材料为高速钢，取，则主轴转速，。4.6制订刀具明细表及加工工艺卡片将以上刀具信息制成刀具明细表，以指导编程和加工操作。明细表如下：刀具号刀具名称刀柄直径/mm长度/mm补偿/mm备注T01面铣刀BT40-XM32-7580mmT02高速钢立铣刀BT40-M1-4530mmT03中心钻BT40-Z10-452.5mmT04扩孔钻BT40- M1-455.5mmT05扩孔钻BT40- M1-456.6mmT06锪孔钻BT40- M1-4510mmT07锪孔钻BT40- M1-4511mmT08高速钢麻花钻BT40- M1-454mmT09高速钢钻头（90）BT40- M1-459mmT10丝锥BT40-G10-130M5X0.8T11丝锥BT40-G10-130M5X0.5数控加工工序卡片如下：工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度/(mm)背吃刀量/mm1粗铣平面T0180mm硬质合金可转面铣刀25025042粗铣平面T01125mm硬质合金可转面铣刀40024013粗铣凹槽T0230mm高速钢立铣刀300120114精铣凹槽T0230mm高速钢立铣刀50010015打中心孔T032.5mm的中心钻16001602.56钻14X4mm孔T084mm的高速钢麻花钻12001500.757扩5.5mm孔T045.5mm扩孔钻11001100.658扩6.6mm孔T056.6mm扩孔钻11001101.19锪10mm的孔T0610mm的锪孔钻5001002.2510锪11mm的孔T0711mm的锪孔钻5001002.211孔口倒角T099mm高速钢钻头（90）70070112攻丝6XM5T10M5X0.8丝锥76060813打中心孔T032.5mm的中心钻160016014孔口倒角T099mm高速钢钻头（90）700700.515攻丝3XM3T11M5X0.5丝锥10005004.7建立零件三维模型并编程加工程序1利用CAD图和UG软件建得三维图如下：2利用MastercamX2自动编程软件进行编程，具体程序如下：（1） 平面粗铣 刀具T01O0000N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90N106 G0 G90 G55 X-150.5 Y-121.498 S250 M3N110 Z10.N112 G1 Z1. F1000.N114 X110.5 F250.N116 G3 Y-79.833 R20.833N118 G1 X-110.5N120 G2 Y-38.167 R20.833N122 G1 X110.5N124 G3 Y3.498 R20.832N126 G1 X-150.5N128 G0 Z50.N130 M5N132 G91 G28 Z0.N134 G28 X0. Y0.N136 M30(2)凹槽粗铣 刀具T02O0000N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90N106 G0 G90 G54.1 P3 X-2.5 Y-69.5 S300 M3N110 Z10.N112 G1 Z-2.75 F1000.N114 X92.5 F120.N116 G2 X62.5 Y-99.5 R30.N118 G1 X-62.5N120 G2 X-92.5 Y-69.5 R30.N122 G1 X2.5N124 X-2.5N126 Z-5.5 F1000.N128 X92.5 F120.N130 G2 X62.5 Y-99.5 R30.N132 G1 X-62.5N134 G2 X-92.5 Y-69.5 R30.N136 G1 X2.5N138 X-2.5N140 Z-8.25 F1000.N142 X92.5 F120.N144 G2 X62.5 Y-99.5 R30.N146 G1 X-62.5N148 G2 X-92.5 Y-69.5 R30.N150 G1 X2.5N152 X-2.5N154 Z-11. F1000.N156 X92.5 F120.N158 G2 X62.5 Y-99.5 R30.N160 G1 X-62.5N162 G2 X-92.5 Y-69.5 R30.N164 G1 X2.5N166 G0 Z50.N168 Y-48.5N170 Z10.N172 G1 Z-2.75 F1000.N174 X-92.5 F120.N176 G2 X-62.5 Y-18.5 R30.N178 G1 X62.5N180 G2 X92.5 Y-48.5 R30.N182 G1 X-2.5N184 X2.5N186 Z-5.5 F1000.N188 X-92.5 F120.N190 G2 X-62.5 Y-18.5 R30.N192 G1 X62.5N194 G2 X92.5 Y-48.5 R30.N196 G1 X-2.5N198 X2.5N200 Z-8.25 F1000.N202 X-92.5 F120.N204 G2 X-62.5 Y-18.5 R30.N206 G1 X62.5N208 G2 X92.5 Y-48.5 R30.N210 G1 X-2.5N212 X2.5N214 Z-11. F1000.N216 X-92.5 F120.N218 G2 X-62.5 Y-18.5 R30.N220 G1 X62.5N222 G2 X92.5 Y-48.5 R30.N224 G1 X-2.5N226 G0 Z50.N228 M5N230 G91 G28 Z0.N232 G28 X0. Y0. N234 M30（15）攻M3螺纹 刀具T11O0000N100 G21N102 G0 G17