凸模零件数控加工工艺及铣削编程毕业设计.docx

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凸模零件数控加工工艺及铣削编程毕业设计

毕业设计

凸模零件数控加工工艺及铣削编程

论文作者：

李吉玉

指导教师：

刘培跃

专业：

数控技术

系（院）：

机电工程系

答辩日期：

年月日

摘要

本设计结合具体的零件铣削加工进程，介绍了数控技术、数控的进展趋势、数控铣床的应用、数控的加工工艺、自动编程和手动编程。

要紧运用所学知识和资料的查阅对零件图的分析、制定工艺线路、确信工艺方案，包括机床的选择、基准的选择、确信装夹方式、刀具的介绍与选择、切削用量的选择、程序的编制、仿真加工，深切、全面了解零件数控加工的全进程。

关键字：

数控技术加工工艺编程

第1章绪论

在时期进展的今天，一个企业只有高质量和高效率才有竞争力。

在众多行业中，机械制造业随着科学技术和社会生产力的高要求与进展，对其加工出来的产品要求日趋周密、复杂，对产品加工设备的性能、精度、自动化程度等提出了愈来愈高的要求，可是采纳专用的自动化机床加工小批量零件投资大、周期长，有时从技术上也难以加工。

于是数控机床顺应时期的进展诞生了，并结合现代科技，由DNC到CNC，从硬件数控系统进展发到运算机数控系统，发生了质的转变，数控技术和数控装备也成为制造工业现代化的重要基础。

在我国，数控技术与装备的进展亦取得了高度重视，最近几年来取得了相当大的进步。

专门是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。

但数控技术仍然需要朝着稳固、靠得住、高效率、通信、操作、编程方便，乃至环保节能的方向前进，达到更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化、数字化。

对零件的加工进程，不仅软硬件的物理条件很重要，工艺的分析及编程等软环境也关系工件的质量和加工效率，这需要政府和企业加大对人材教育的投入。

1.2数控加工技术的要紧应用对象

数控加工时一种可编程的柔性加工方式，但其设备费用相对较高，故目前数控加工要紧应用于加工零件形状比较复杂、精度要求较高，和产品改换频繁、生产周期要求短的场合。

具体地说，下面这些类型的零件最适合于数控加工：

（1）形状复杂、加工精度要求高或用数学方式概念的复杂曲线、曲面轮廓。

（2）公差带小、互换性高、要求精准复制的零件。

（3）用通用机床加工时，要求设计制造复杂的专用工装或需很长调整时刻的零件。

（4）价值高的零件。

（5）小批量生产的零件。

（6）钻、镗、铰、攻螺纹及铣削加工联合进行的零件。

1.3.1数控铣床的加工特点

数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，要紧采纳铣削方式加工工件，能够进行外形轮廓铣削、平面或曲面型铣削、孔加工及三位复杂型面的铣削，在数控加工中占据了重腹地位。

世界上首台数控机床确实是一部三坐标铣床，这要紧因为铣床有X、Y、Z三轴能够移动的特性，加倍灵活，且可完成较多的加工工序。

此刻数控铣床已全面向多轴化进展。

目前迅速进展的加工中心和柔性制造单元也是在数控铣床的基础上完成的。

1.3.2数控铣床加工工艺的大体特点

数控铣床加工程序不仅包括零件的工艺进程，而且还包括切削用量、走刀线路、刀具尺寸及铣床的运动进程受控于程序指令，加工的全进程都是依照程序指令自动进行的。

因此，要求编程人员对数控铣床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削标准及工件的装夹方式都要超级的熟悉。

数控加工的大体特点如下:

1.内容十分明确而具体。

2.工艺工作要求相当准确而周密。

3.采纳多坐标联动自动操纵加工复杂表面。

4.采纳先进的工艺装备。

5.采纳工序集中。

1.3.3数控铣床加工工艺的要紧内容

（1）选择适合在数控铣床上加工的零件，确信工序内容。

（2）分析被加工零件的图样，明确加工内容及其要求。

（3）确信零件的加工方案，拟定数控铣削加工工艺线路。

第2章任务书

2.1毕业设计课题:

凸模零件数控加工工艺及铣削编程

工件名:

凸模零件材料:

45#钢毛坯：

160mm╳120mm╳30mm

设计整体要求:

数控铣削编程、（仿真）加工

2.2设计任务与安排

1.布置任务，撰写开题报告；

2.绘制零件的二维图、三维立体图,标注尺寸和技术要求（利用CAD/CAM软件完成）；

3.制定零件的数控加工方案；

4.数控编程（手工编程）[依照把握的知识,能够增加自动编程]；

5.数控仿真加工；

6.编写毕业设计说明书及答辩。

1.零件图一张（CAD制图）；

2.零件数控加工工序卡片、刀具卡片、走刀线路图；

3.零件的数控加工程序及仿真。

2.4毕业设计起止时刻

2021.9—

第3章设计图

二维图

三维图

第4章零件工艺的分析

本课题设计的零件是凸模零件，它用于模具零件的加工，精度要求较高。

两个凸台为加工冲裁件的凸模。

加工时凸模固定在底座上，凸模要经受专门大的冲裁力，在知足应力的要求下，就会在工件上挤出凹形，因此该零件必需有足够的强度来经受冲裁力，和足够高的精度来保证凸模在用于生产加工中能保证被加工件的精度和自身的寿命。

该零件要紧由平面、孔系、外轮廓组成。

几何元素只有直线和圆弧，加工相对照较简单。

µµµm，都以毛坯的中心轴线为工艺基准。

由于两个凸台的位置比较接近，立铣刀的直径不能太大，以避免显现过切。

小凸台的尺寸及零件的刚性能够知足刀具高速切削而不发生变形，可不能阻碍加工尺寸、形位精度。

两凸台为加工零件的凸模结构，为了避免小凸台的刃口损坏，故小凸台比大凸台低2mm。

Φ12mm的孔为让位孔，φ38mm的孔为安装打料杆的孔。

该零件为45#钢颜色：

白色+棕色，高强度中碳调质钢，具有必然的塑性和韧性、较高的强度，切削性能好。

其中σb=600MPa，σs=355MPa。

毛坯的种类分为铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件、粉末冶金件。

其中锻件是金属材料通过锻造变形而取得的毛坯。

适用于力学性能要求高，材料（钢材）又具有可锻性，形状比较简单的零件。

由于本课题零件，生产批量小，精度要求较高，因此选用锻件，热处置后得持续的金属纤维组合，保证零件工作靠得住。

依照零件的加工形状，Z方向上保留1.5mm的加工余量既可保证加工精度。

那么毛坯的尺寸为160mmX120mmX30mm。

加工该零件热处置采纳调质处置后可取得较好的韧性及较高的强度等零件的综合性能，硬度约为220HBS。

热处置标准：

加热至850-900℃，保温1-3h后空冷。

4

依照粗基准的选用原那么：

保证工件加工表面与不加工表面的彼此位置精度，选择不加工表面为粗基准。

毛坯的侧面为不加工的表面，同时也保证了不加工表面与加工表面的彼此位置，应选用侧面和未加工的上表面进行装夹，加工下底面。

台阶面以零件的上表面作为设计基准，但零件的设计基准与定位基准（下表面）不重合，通过尺寸链计算来保证加工精度，从而知足设计基准与定位基准重合的原那么。

凸台和孔系以零件φ38的孔的中心轴线作为设计基准。

为了保证基准统一原那么，应选择毛坯通过加工的下表面中心作为精基准。

上、下表面的铣削需要精铣才能达到加工要求。

台阶面粗糙度要求为Ra3.2，公差为IT8，精度要求较高需要粗铣µm，需要粗铣半精铣精铣才能达到要求。

Φµm，需要钻孔铰孔达到要求。

Φµm，需要通过钻孔扩孔镗孔铰孔达到要求。

依照基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的原那么确信加工顺序。

由零件图可知，Z向基准为A面，但设计基准与定位基准不重合故通过尺寸链计算保证加工精度使下表面为设计基准，从而使设计基准与定位基准重合，长、宽方向基准为φ38的孔的中心轴线。

依照工序集中原那么，可将上表面、两个凸台的外轮廓、φ38的孔、φ12的孔在一次装夹中加工出来。

依照先面后孔的原那么，可将两凸台的上表面和外轮廓和台阶面在孔加工之前加工出来。

零件的在机床上分两次装夹，加工顺序如下：

1.第一次装夹：

精铣下底面1mm；

2.第二次装夹

（1）精铣A面至零件要求尺寸；

（2）粗铣小凸台上表面留0.2mm的精铣余量；

（3）精铣小凸台上表面至尺寸；

（4）台阶面及凸台外轮廓留0.2mm的精铣余量；

（5）精铣台阶面及凸台外轮廓至尺寸；

（6）钻φ3八、φ12的中心孔；

第5章设备选择

5.1机床的选择

加工该零件应用铣削加工，应选用数控立式起落台铣床，机床的数控系统为华中数控HNC-21M；主轴电机容量为4.0KW；主轴变频调速变速范围100-4000r/min；工作台面积为（长x宽）1120mmx250mm；工作台纵向行程760mm；主轴套筒行程120mm；起落台垂向行程（手动）400mm；定位移动速度2.5m/min；铣削进给速度范围0-0.50m/min；脉冲当量0.001mm；定位精度（300±0.03）mm；重负定位精度±0.015mm；工作台许诺最大承载256kg。

选用的机床能够知足本零件的加工。

零件为长方体块件，为了保证加工精度要求和提高生产率，即直接靠夹具保证工件在机床上的正确位置，那么用机用平口虎钳定位装夹。

注意工件必需高出钳口13mm以上，下面用垫块，压板压紧，但要注意垫块的位置，应躲开通孔加工时的钻头伸出的位置。

公差尺寸的公差品级在IT7-IT8，能够选用游标卡尺（分度值为0.02mm）。

平行度和孔径选用百分表进行测量。

表面粗糙度用表面粗糙度测量仪。

经常使用的切削液分为3大类：

水溶液、乳化液、切削油。

由于该课题加工的零件采纳硬质合金刀具高速切削，切削液润滑成效较差，应选用以冷却作用为主的浓度为5%的乳化液。

第6章刀具和切削用量的选择

平面铣削上下表面时，表面的宽度为120mm，为了提高效率，缩短加工时刻，拟用面铣刀单次平面铣削。

为使铣刀工作时有合理的切入/切出角，面铣刀直径尺寸的选择最理想的宽度应为材料宽度的1.3-1.6倍，因此选用Φ160mm的硬质合金面铣刀（YG8），齿数10。

因下表面单边余量给为1mm；上表面单边余量给为0.5mm，故直接进行半精加工达到技术要求。

加工凸台上表面时，用φ25mm的立铣刀进行粗铣、半精铣达到技术要求，粗铣留0.2mm的半精加工余量。

面铣刀精铣时Vc=120m/min,ƒz=0.15mm/齿，那么主轴转速为n=1000Vc/ΠD=318r/min应选

n=320r/min，F=360mm/min。

Φ25mm立铣刀粗铣Vc=75m/min,ƒz=0.1mm/齿，那么主轴转速为n=1000Vc/ΠD=955r/min应选n=1000r/min，F=400mm/min；精铣时，选n=1200r/min，F=300mm/min。

加工外轮廓及台阶面的加工时，尽管加工余量较大，但两凸台的相对位置较近，应选用4个齿的莫氏锥柄的Φ14mm的高速钢立铣刀和5个齿的莫氏锥柄螺旋齿的Φ25mm的硬质合金立铣刀同时加工外轮廓和台阶面，具有较高的切削性能；因尺寸精度和表面粗糙度的要求，需要粗铣后留0.5mm的加工余量精铣。

Φ25mm立铣刀粗铣Vc=75m/min,ƒz=0.1mm/齿，那么主轴转速为n=1000Vc/ΠD=955r/min应选n=1000r/min，F=400mm/min，；Φ14mm立铣刀粗铣Vc=40m/min,ƒz=0.1mm/齿，那么主轴转速为n=1000Vc/ΠD=r/min应选n=1000r/min，F=400mm/min；Φ14mm立铣刀半精铣时F=300mm/min，精铣时F=150mm/min。

加工Φ12孔时，因公差品级较高和粗糙度要求是Ra1.6，故需要Φ11.5的锥柄钻头进行粗加工后留单边余量0.25mm用锥柄铰刀进行精加工，钻孔时选Vc=20m/min，ƒ=0.2mm/r，n=600r/min，F=120mm/min；铰孔时Vc=3m/min，ƒ=0.25mm/r，n=80r/