底模零件的数控加工毕业设计文档格式.docx
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整个零件工艺尺寸的计算部分
第五周：
校核、修改、成文和定稿
第六周：
电子稿的输入和排版
第七周：
毕业答辩
指导教师（签名）：
摘要
本设计的主要课题主要是底模零件的数控编程与加工安排，其零件图是在数控相关的专业书籍中刷选出来的，其结构简单，但能够综合考察加工者的专业知识以及动手实践的能力，本零件有一定的加工精度要求，必须运用相关所学的专业知识及丰富的实践才能顺利的完成。
此零件既有平面的加工，曲面的加工台又有阶孔的加工、圆角的加工。
在这个毕业设计中不但考察了自己所学的专业知识（手工编程的能力，CAD,PRO/E等绘图软件的操作能力），同时也考察了自己动手查阅资料的能力以及面对困难问题时，怎样处理困难的能力。
在本课题中包括零件图的分析、零件的技术要求、加工刀具的选择、走到路线的选择、加工工艺的分析等，每一步都经过详细的分析，反复的查阅资料，多次论证，最后确定最佳最合理的加工方案。
最后选用FANUC数控机床来顺利的完成了毕业设计任务。
通过从设计到加工到实体的综合考验，使我对自己所学的基础知识有了更深的了解，同时也锻炼了自己的动手能力，独立分析问题，独立解决问题的能力，为自己以后在社会上行走，生产实践中打下了坚实的基础，留下了一笔宝贵的财富，为自己以后的道路指明了方向。
关键词：
底模零件图，AUTOCAD,PRO/E，编程，加工，FANUC
引言
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。
随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。
我国虽然早在1958年就开始研制数控机床，但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。
1980年北京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引进美国GE公司的MTC－1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Bendix公司的DynapthLTD10数控系统。
在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。
“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展自主版权为目标的“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化建立了基础。
20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。
现代数控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展我国机床行业正处于高速发展时期，行业总产值和销售收入连续6年保持20%以上的增长，数控机床消费连续5年位居世界第一。
强劲的市场需求带来了发展机遇，"
十一五"
期间将是数控机床大发展的时期，国家高度重视和支持发展国产数控机床，制定了数控机床发展规划，出台了相应的扶持政策，到2010年国产数控机床占国内市场比重达50%。
近年来，国内机床企业发展迅速。
大连机床行业实现整合，。
沈阳机床行业通过改制整合，2006年销售收入快速增长，市场占有率明显提高。
北京第一机床厂并购了德国科宝公司，技术水平大幅提升。
国内数控机床制造商正在拼搏奋起，中国企业完全有能力制造出满足市场需求的高质量标准的数控机床及柔性制造系统。
在本设计说明书中，通过对零件的分析，加工设备等各方面的选择制定了完善的零件加工工艺；
另外对材料的分析，加工毛坯的选择，工艺参数分析，制定了道具卡片，工艺卡片，设定了加工方案等，完成本次设计。
1零件的分析、制定加工方案
1.1加工零件图
图1.1零件图
1.2零件的工艺性分析、确定加工内容
零件的结构工艺性是指零件所具有的结构是否便于毛坯制造，是否便于机械加工、是否便于装配和拆卸，它是评价零件结构设计优劣的一个重要指标。
零件的工艺性分析主要包括产品的零件图样分析、零件结构工艺性分析与零件毛坯的工艺性分析等方面的内容。
工艺分析的目的主要包括一下两个方面：
一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；
二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。
1.3分析研究产品的零件图样
在编写加工工艺之前，首先要对工件的图样进行详细的研究并进行分析，明确该工件在零件中的哪个位置以及在零件中所起到的作用；
熟悉该工件的材料、结构、用途、性能，同时并查阅工具书，了解各项技术条件的制定依据和制定步骤，找出其主要的技术要求和条件，以便在制定工艺章程时保证各项能顺利的完成，做到精确无误。
1.3.1零件的形状分析
在平时的零件加工中，数控铣削是机械加工中最常用和最主要的加工加工方法之一，他除了能铣削普通铣床能铣削的各种表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需要2～5坐标联动的各种平面轮廓和坐标轮廓。
根据数控铣床的特点，从铣削加工角度考虑，适合数控铣削的主要加工对象有平面类零件、变斜角类零件和曲面类零件三种。
经过对图样的分析，我们所需要加工的底模零件为平面类零件，平面类零件既是加工面或垂直于水平面或加工面与水平面的夹角为定角的零件，其特点是各个加工平面都是平面或可以展成平面，平面类零件是数控铣削加工中最简单的一类零件，一般只需用三坐标数控铣床的两坐标联动；
加工面与水平面的夹角成连续变化的零件成为变斜角零件，变斜角类零件的变斜角加工面不能展开为平面，但在加工中，加工面与铣刀圆周的瞬时接触为一条线，因此最好采用四坐标、五坐标数控铣床摆角加工；
加工面为曲面的加工的零件称为曲面加工，如：
模具、叶片、螺旋桨等曲面类零件不能展开为平面。
加工时，铣刀与加工面始终为点接触，一般采用球头刀在三轴数控铣床上加工。
经过上述文字的叙述描写，我们所需要加工的底模零件如图1.2的零件实体图，经过分析核对我们所需要加工的底模零件图为平面类零件。
1.2零件的实体图
1.3.2零件的技术要求分析及工艺方案的制定
零件图所示的零件的上表面的长、宽尺寸要求，公差，工件的高度、孔系的大小。
型腔的大小和型腔的深度。
从底模零件图可以看出，该零件主要由平面，孔系，型腔以及外轮廓组成，上表面及两台阶面粗糙度要求Ra1.6цm其他表面的粗糙度要求为Ra3.2цm上下面的平行度要求为0.02mm上下表面可采用粗铣——精铣加工方案。
台阶孔Ф6和Ф8.5无尺寸公差要求，可按自由公差尺寸IT12处理，Ф6的孔表面粗糙度为Ra1.6цm要求较高，选择钻孔——铰孔加工方案，Ф8.5孔表面粗糙度为Ra12.5цm，要求不高，用锪钻锪孔即可。
型腔内表面及外轮廓表面粗糙度要求为Ra3.2цm采用粗铣——精铣加工方案。
根据以上对零件技术要求的分析，我们制定了如下的加工工艺方案：
（1）铣削上表面
（2）粗铣外轮廓1
（3）粗铣外轮廓2
（4）粗铣外轮廓3
（5）粗铣内轮廓型腔
（6）钻中心孔
（7）锪孔
（8）铰孔
（9）精铣外轮廓1
（10）精铣外轮廓2
（11）精铣外轮廓3
（12）精铣内轮廓型腔
分析零件的目的主要是为了保证在正常使用下，保证其经济合理性。
如果是在工程实际中，那么我们就要结合现有的生产条件，分析这些技术要求的可行性，是否能完成加工任务。
分析零件图还包括分析图纸的尺寸、公差和表面粗糙度。
同时考虑其经济合理性，为我们制定零件的加工工艺方案打下坚实的基础。
1.4选定加工设备
经过对图纸的分析，其加工零件的形状、公差要求、表面的粗糙度以及加工工件的上表面、型腔，孔系，可选用立式铣床进行加工，考虑加工条件和尺寸大小，以及我们的实际情况，最后我们选择FANUC数控铣床进行加工。
FANUCSK6140数控铣床的主要参数如下：
工作台面的尺寸：
760X400mm2
行程：
X轴：
760mm
Y轴：
400mm
Z轴:
600mm
工作台外轮廓尺寸（长X宽）：
860X450mm
主轴锥孔：
7：
24
刀柄规格：
ST40
主轴功率：
5.5kw
主轴转速：
180—6000（r/min）
进给速度：
10—2500（mm/min）
快速移动速度：
6000（mm/min）
加工精度：
±
0.001mm
1.5设定零件图的装夹方案
我们所需要加工的底模零件结构对称，工件加工较简单不复杂，且多次需要在上表面进行加工，所以选择运用常规的平口虎钳装夹
1.5.1定位基准的选择
根据基准重合原则，即设计基准与定位基准重合，加工时，要保证工件与机床刀具之间的正确位置，选择相应的定位基准尽量的减少装夹的次数，加工零件时，以底面为定位基准，一次性装夹，将工件的表面和轮廓全部加工完成，这样操作方便，保证图纸要求的尺寸精度和位置精度，最大限度的减少了定位误差
1.5.2夹具的选择
我们在数控铣床上所加工的零件结构不是很复杂，公差等个方面的要求也不是很高，所以我们所需要使用的夹具也并不复杂，只是要求简单的定位装夹机构即可，所使用装夹的方法与普通的铣床一样，在现实的加工生产过程中，我们要考虑经济效率等方面的问题。
在生产小批量时可以选用通用的夹具或者组合夹具，在大批量生产时，一般采用专用的夹具这样可以保证精度，提高生产效率。
在本次操作中我们所需要加工的为单件小批量的生产，只要夹具上各零部件不妨碍机床对零件各表面的加工，夹具不影响加工中的走刀即可，夹紧装置的操作应遵守方便、安全、省力等即可。
因此考虑到数控铣床自身的加工特点，故我们选择的夹具为机用平口钳。
1.5.3零件的夹紧与定位
工件的夹紧与定位是工件装夹的两个非常重要的过程，为了确保工件被加工表面的技术要求，我们必须固定其工件，并且使其相对于机床和刀具相对处于一个正确合理的加工位置，根据工件在空间坐标系中的六点定位的原则，我们通过限定零件的六个自由度来定位其零件。
具体在机床上的操作，我们用机床平口钳装夹工件，校正平口钳固定钳口，使工件与工作台X轴移动方向平行，使平行垫片不能移动，加紧工件，保证工件在被加工过程中不晃动，确保其加工精度。
1.6制定零件的加工工艺路线
1.6.1刀具选择
零件表面的加工采用硬质合金材料的铣刀，硬质合金材料的硬度高，耐磨性很好，耐热性也高，切削刃强度高，硬质合金的切削性远远高于高速钢，适用于不平整的断面和间断切削时的粗铣，也适用于连续断面的半精铣和精铣。
零件上表面的加工应采用端铣刀加工，为了提高加工精度和效率并减少每次进给之间的接到痕迹，铣刀直径应尽量包容工件整个加工宽度为原则，所以选用Ф100硬质合金端面铣刀。
对于零件外轮廓，两台阶面的加工采用立刀加工，台阶面的所需要加工的宽度分别为10mm、20mm，选用Ф20的铣刀刚好和工件所需要加工的最大宽度相当，这样可以减少走到次数，减少每到之间的的接刀痕迹，提高工件被加工面的精度减少工件的误差。
所以加工外轮廓和台阶面的时候采用Ф20硬质合金立铣刀。
零件的型腔轮廓的加工采用键槽铣刀加工，这样方便垂直进刀，由于是内轮廓加工，因此铣刀直径要受轮廓最小曲率半径（Rmin）限制最小直径是5mm，根据经验，取刀半径R=（0.8——0.9）Rmin，即采用Ф8mm键槽铣刀加工。
零件的内孔的加工，我们采用高速钢材料的钻头加工，高速钢材料的抗弯强度为一般的硬质合金的2到3倍，具有良好的切削性能，适用于各种铣刀，使用于加工孔系等，加工Ф6的孔时，先用Ф5.8mm钻头钻孔，这样接近加工的面积，再用Ф6mm的铰刀铰孔，加工Ф8.5孔时，采用Ф8.5X4.5锪钻锪孔，这样的加工方式可以有效的保证了加工的精度要求。
所有刀具详见表1.1
表1.1底模零件数控加工刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
底模
零件图号
序号
刀具编号
道具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
Ф100硬质合金端面铣刀
铣削上表面
2
T02
Ф20硬质合金立铣刀
铣削外轮廓及两台阶面轮廓
3
T03
Ф8键槽铣刀
铣削型腔
4
T04
Ф5高速钢中心钻
钻中心孔4XФ5
5
T05
Ф5.8高速钢钻头
粗加工孔4XФ6
6
T06
Ф8.5X4.5高速钢锪钻
锪孔4XФ8.5
7
T07
Ф6高速钢铰刀
精加工孔4XФ6
编制
李华龙
审核
批准
2010年10月19日
共1页
第1页
1.6.2切削用量的选择
铣削用量包括：
切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量等。
我们加工的底模工件选择的是45号钢，其切削性能较好，适用范围广，价格经济。
在粗加工平面、台阶孔型腔时，留0.5mm的加工余量，铰孔4XФ6时，留0.1的铰削余量。
（1）.主轴转速
确定主轴转速时，为了兼顾刀具的耐用度，和机床的加工钢性，以确保零件的加工质量，根据被吃刀量，确定切削速度，有公式
Vc=πDn∕1000得计算主轴转速的公式为：
n=1000Vc/πD
粗精铣工件上表面的时候用T01计算n=1000·
70/3.14·
5≈220r/min
粗精铣外轮廓以及台阶面的时候用T02计算n=1000·
56/3.14·
20≈900r/min
粗精铣型腔轮廓的时候用T03计算n=1000·
15/3.14·
8≈600r/min
钻中心孔4XФ5的时候用T04计算n=1000·
5/3.14·
5≈300r/min
钻孔4XФ5.8的时候用T05计算n=1000·
5.8≈300r/min
锪孔4XФ8.5的时候用T06计算n=1000·
8.5≈200r/min
铰孔4XФ6的时候用T07计算n=1000·
6≈250r/min
（2）.背吃刀量
粗加工时，背吃刀量主要根据机床、工件、刀具的刚度及加工余量以及表面质量决定，为改善表面粗糙度，加工精度，可以留少许的余量进行精加工。
根据经验和查工具书我们得出了表中的数据。
（3）.进给速度
确实其进给速度V，根据齿数Z以及每齿进给量F（单位为mm/z），利用公式V=F·
Z·
N计算进给速度
计算第一、二步粗精铣工件上表面时：
由于工件的被加工表面过大，刀具的直径过大，所以进给的速度必须小一点，根据经验粗加工时我们选用40mm/min，精加工时我们选用25mm/min
计算第三步粗铣外轮廓1时V=900·
3·
0.12≈300mm/min
计算第四步粗铣台阶面时V=900·
计算第五步粗铣型腔时V=600·
2·
0.2≈240mm/min
计算第六步钻中心孔4XФ5时V=300·
0.2≈180mm/min
计算第七步钻孔4XФ5.8时V=300·
计算第八步锪孔4XФ8.5时V=200·
0.2≈120mm/min
计算第九步铰孔4XФ6时V=200·
计算第十步精铣外轮廓1时V=900·
0.1≈270mm/min
计算第十一步精铣台阶面时V=900·
计算第十二步精铣型腔时V=600·
0.1≈180mm/min
1.6.3制定工艺卡片
通过对零件图工艺的分析以及刀具的选择和铣削用量的分析，我们设计加工的零件的外形有一定的规则，属于对称结构而且构造相对简单，材料我们选用为铸铁，毛坯为110X110X50的标准件，各个表面均能满足零件所需加工精度的要求，它包括了平面，圆弧表面，台阶孔，型腔等面的加工，部分表面粗糙度要求较高，加工时必须拿出合理的加工方案进行加工，选择好合理的夹具以及合适的刀具，以便在实体加工时能精确无误的加工
对于工件的外形很规则，因此我们选用平口钳装夹工件。
将该工件的零点选定在工件的中心，然后根据零件图样，制定零件加工工艺，编制程序（手工和自动编程），运用加工程序在数控铣床上加工出零件。
在加工过程中，我们应该遵循尽量减少换刀次数的原则，因此用直径为100mm的铣刀分别粗精铣，铣出工件的上表面，然后用直径为20mm的铣刀分别粗铣出外轮廓1，外轮廓2，然后用直径为8mm的铣刀粗铣出内轮廓型腔，粗加工加工完成零件大致外轮廓之后，然后再对孔系进行加工。
接着再分别的按照刚才的顺序依次再精加工外轮廓1，外轮廓2，内轮廓型腔。
我们制定了如下的工艺卡片，如表1.2
1.2零件的数控加工工艺卡片
零件号O001
编写者:
夹具名称:
平口虎钳
使用设备:
FANUC
工步
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/（r/min）
进给速度/（mm/min）
背吃刀量/mm
长度补偿
半径补偿/mm
粗铣上表面
Ф100
220
40
H01
精铣上表面
25
0.5
粗铣外轮廓1
Ф20
900
300
H02
D02=9.5
粗铣台阶面
粗细型腔
Ф8
600
240
H03
D21=15
Ф5
180
2.5
H04
D03=3.5
钻孔4XФ5.8
Ф5.8
2.9
H05
8
Ф8.5
200
120
1.45
H06
9
铰孔4XФ6
Ф6
250
0.1
H07
10
精铣外轮廓1
270
D22=10
11
精铣台阶面
12
精铣型腔
D33=4
2零件的编程
O0001
N10G17G54G90G21
N20M03S250T01粗铣上表面
N30G00X120Y10
N40G43Z50H01
N50G01Z-2
N60G01X-10F40
N70G00Z5
N80G00X120Y-10
N90G01Z-2
N100G01X-10F40
N110G00Z5
N120X120Y10精铣上表面
N130Z-3
N140G01X-10F25
N150G00Z5
N160X120Y-10
N170Z-3
N180G01X-10F25
N190G00Z100G49
N200X0Y0
N210M00
N220M05
N230M03S900T02粗加工外轮廓1
N240G43Z50H02
N250G00X-60Y-80
N260Z-10
N270D02F300
N280G41G01Y-50
N290Y45
N300G02X-45Y-50R5
N310G01X45
N320G02X50Y-45R5
N330G01Y-45
N340G02X45Y-50R5
N350G01X-45
N360G02X-50Y-45R5
N370G40G01X-60
N380G00X-60Y-80
N390Z-20
N400G41G01Y-50
N410Y45
N420G02X-45Y-50R5
N430G01X45
N440G02X50Y-45R5
N450G01Y-45
N460G02X45Y-50R5
N470G01X-45
N480G02X-50Y-45R5
N490G40G01X-60
N500G00X-60Y-80
N510Z-30
N520G41G01Y-50
N530Y45
N540G02X-45Y-50R5
N550G01X45
N560G02X50Y-45R5
N570G01Y-45
N580G02X45Y-50R5
N590G01X-45
N600G02X-50Y-45R5
N610G40G01X-60
N620G00X-60Y-80
N630Z-38
N640G41G01Y-50
N650Y45
N660G02X-45Y-50R5
N670G01X45
N680G02X50Y-45R5
N690G01Y-45
N700G02X45Y-50R5
N710G01X-45
N720G02X-50Y-45R5
N730G40G01X-60
N740G00X-60Y-80
N750Z50
N760G00X0Y0
N770G00X-50Y-80粗加工外轮廓2
N780Z-8
N790D02F300
N800G41G01Y-40
N810Y35
N820G02X-35Y40R5
N830G01X35
N840G02X40Y35R5
N850G01Y-35
N860G02X35Y-40R5
N870G01X-35
N880G02X-40Y-35R5
N890G40G01X-65
N900G00X-50Y-80
N910Z-13
N920G41G01Y-40
N930Y35
N940G02X-35Y40R5
N950G01X35
N960G02X40Y35R5
N970G01Y-35
N980G02X35Y-40R5
N990G01X-35
N1000G02X-40Y-35R5
N1010G40G01X-65
N1020G00X-50Y-80
N1030Z-17.5
N1040G41G01Y-40
N1050Y35
N1060G02X-35Y40R5
N1070G01X35
N1080G02X40Y35R5
N1090G01Y-35
N1100G02X35Y-40R5
N1110G01X-35
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