毕业设计论文端盖的数控铣削加工工艺设计及编程word文档Word文档格式.docx

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我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。

数控机床主要由加工程序、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统及机床几部分组成。

数控机床的工作原理与普通机床相比，不同之处在于数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。

首先要将加工零件的图样及工艺信息数字化，用规定的代码和程序格式编写加工程序；

然后将所编程序指令输入到机床的数控装置中，然后数控装置将程序（代码）进行译码，运算后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床各运动部件，控制所需要的辅助机构，最后加工出合格零件

1.3数控加工的特点

1.加工精度高

数控机床是精密机械和自动化技术的综合，所以机床的传动精度与机床的结构设计都考虑到要有很高的刚度和热稳定性，它的传动机构采用了减小误差的措施，并由数控装置补偿，所以数控机床有较高的加工精度。

2.自动化程度高和生产率高

数控加工是按事先编好的程序自动完成零件加工任务的，操作者除了安放控制介质及操作键盘、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运动情况外，不需要进行繁重的重复性手工操作，因此自动化程度很高，管理方便。

3．适应性强

当改变加工零件时，只需更换加工程序，就可改变加工工件的品种，这就为复杂结构的单件，小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是普通机床很难加工或无法加工的精密复杂型面。

4.有利于生产管理现代化

用数控机床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作，这些都有利于使生产管理现代化。

5.减轻劳动强度,改善劳动条件

操作者不需繁重而又重复的手工操作，劳动强度和紧张程度大大改善，另外工作环境整洁，劳动条件也相应改善。

数控机床的适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件，加工密度高，产量质量稳定，自动化程序高，劳动强度高低，生产效率高，具有良好的经济效益，并且有利于生产管理的现代化。

数控机床在使用时要求操作维修人员有较高的技术水平，对刀具夹具也有较高的要求，数控机床主要适用于多品种，小批量生产的零件；

形状结构复杂的零件；

需要频繁改型的零件，价格昂贵不允许报废的关键零件，精度要求的零件。

2.零件分析

2.1零件的特点

1、结构特点：

主体部分由回转体组成，另外还由腰型凹槽、通孔、矩形齿等各组成部分。

可实现与其它零件的结合。

2、加工特点：

把铣六面、铣通孔、铣外圆柱体、铣两腰型槽、铣六个矩形齿放在立式数控铣床上铣削。

把外圆柱体、腰型凹槽、矩形齿、通孔的程序编写好输入计算机，但编写程序时应该注意，用同一种刀具加工时应尽量一次完成，减少换刀的次数。

3、视图表达：

采用两个视图进行表达，全剖视图表达内部结构，另一视图表达外形轮廓和其它结构。

4、技术要求：

有垂直度、对称度、表面粗糙度、去毛刺、热处理等技术要求。

2.2零件的工艺分析

法兰盖是由一个外圆柱体、腰型凹槽、通孔等组成，另外在孔边缘上还要加工矩形齿，它的材料为45号钢。

该零件需铣六个平面，粗糙度为6.3，铣床粗、精铣两次可达要求。

通孔加工，粗糙度为1.6，由于表面粗糙度较高，所以钻工完后留余量再镗工，分两次加工，确保孔的粗糙度。

外圆柱体高18mm,粗糙度为6.3，先粗加工后精加工两次铣可达到要求。

腰型槽深5mm,粗糙度为6.3，先粗加工后精加工两次铣可达到要求。

矩形齿高4mm,粗糙度6.3，先粗加工后精加工铣两次可达要求。

由于考虑要降低成本和加工精度以及加工效率等各方面因素，决定把铣六面、铣外圆柱体、铣两腰型槽、铣六个腰槽放在立式数控铣床上进行铣削。

在后期，零件还要进行热处理、发蓝。

热处理目的要把金属内部的应力消除，防止变形和开裂。

发蓝是为了在金属的表面形成一层致密的保护膜，起防锈作用。

2.3零件的三维造型

我们由三维造型可清晰的在脑海中浮现出实体的组成部分：

六个均匀分布在原柱上的矩形齿，一个有垂直度和高表面粗糙度要求的通孔，两个对称分布的腰型槽，椭圆形的外轮廓台阶，正四边形的底座。

清晰的实体外型可以帮助我们思考问题更加灵活，对下面设计更加得心应手。

因此，在CAXA实体设计中，作出法兰盖的三维图如下图所示：

3.工艺规程设计

3.1确定毛坯的制造形成

本课题的研究对象――法兰盖零件。

为在不影响毛坯制造的经济性、机加工的经济性的同时，还要考虑到热加工以及影响毛坯的各方面因素的前提下，合理的科学的选择毛坯，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。

根据零件图的结构特点、材料、技术要求以及经济性等，该工件属于中批量生产，热处理方面要求不高，决定毛坯采用外协所提供的45钢。

由于该模六个平面中，且只有一个为重点加工表面，要求除了通孔粗糙度为1.6外，其余粗糙度为6.3。

所以选择毛坯的尺寸为103×

103⨯28（mm）。

3.2定位基准的选择

基面的选择有其特殊的重要性，其正确与合理与产品的质量息息相关，如果基准出现问题，会使生产无法正常运行。

1.精基准的选择原则如下:

（1）基准重合原则。

尽可能选用设计基准作为定位基准。

特别是精加工，机床为了保证精度，更应该注意这个原则。

这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。

（2）基准统一原则。

应尽可能选用统一的定位基准加工各表面，以保证表面间的位置精度。

例如，车床主轴加工采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工大多数表面，而且保证了各外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求。

（3）互为基准、反复加工原则。

比如，车床主轴支承轴颈与主轴锥孔的同轴度要求很高。

人们常常采用互为基准、反复加工的方法来达到零件图的要求。

（4）自为基准原则。

有些精加工工序要求加工余量小而均匀，为保证加工质量和提高生产率，往往就以被加工面本身作为精基面。

例如，车床床身导轨面的磨削等。

选择粗基面时，重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。

2.粗基准的选择原则如下:

（1）如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，加工中心就机床应该选择该表面作为粗基面。

当工件上有多个重要加工面都要保证余量均匀时，则应选余量最小的面为粗基面。

（2）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面，如果工件上有好几个不加工表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面，以求壁厚均匀、外形对称等。

（3）应该选择毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面，使加工后各加工表面对不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图样要求。

铸件上不应选择浇冒口的表面、分模面、有飞刺或夹砂的表面作粗基面。

在锻件上不应选择有飞边的表面作粗基面。

（4）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。

总之，定位基准的选择原则是从生产实践中总结出来的，加工中心在保证加工精度的前提下，应使定位简单准确、夹紧可靠、加工方便、夹具结构简单

针对本课题所研究的法兰盖零件，其加工平面较多，通孔只有在六面铣削完成后才能加工，通孔与基准A中心线的对称度为0.04mm，其尺寸要求公差为下偏差0.00。

我们可以尽可能地少更换刀具的次数而多加工零件表面，因此我们选择的定位基准原则是：

基准统一原则。

这样我们在加工工件的表面时，可以统一使用平口钳作夹具，这样可免去了夹具的制造时间与费用。

3.3制造工艺路线

制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用立式数控铣床配以通用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使用生产成本下降。

本文根据法兰盖的生产纲领确定了以下两种工艺路线方案，然后对这两种方案进行了比较分析确定出了最佳方案。

3.3.1工艺路线方案一

根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：

先将毛坯的六面：

粗铣－精铣；

通孔的加工：

钻孔－镗孔，达到要求的型状尺寸及粗糙度1.6；

外轮廓：

粗铣－精铣，达到要求的形状尺寸及粗糙度6.3；

外圆柱体：

腰型凹槽：

矩形齿：

粗铣－精铣，达到要求的型状尺寸及粗糙度6.3。

因圆弧形凹槽要求与基准A中心线的对称度为0.04mm，故铣六面时要保证各面的平面度与垂直度。

根据先面后凹槽、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，铣六面的粗加工放在前面，精加工放在后面。

先粗、精铣完六面，后粗铣腰型凹槽以及通孔。

（加工工艺设计的顺序详见序卡片）

工序1：

锻造件毛坯，使其尺寸达到103×

103×

28（mm）

工序2：

粗铣六面，使其尺寸达到101×

101×

24（mm）

工序3：

精铣六面，使其尺寸达到100×

100×

23（mm）

工序4：

加工Φ30mm的通孔

工序5：

粗精铣外轮廓

工序6：

粗精铣外圆柱体

工序7：

粗精铣两腰形槽

工序8：

粗精铣矩形齿

工序9：

去毛刺，打件号

工序10：

热处理，烤蓝处理

工序11：

检查，清洗，涂油，入库

3.3.2工艺路线方案二

换一种思路，确定各表面的加工方法如下：

先通孔的加工：

毛坯的六面：

粗铣－精铣，达到要求的型状尺寸及粗糙度6.3；

具体工序如下：

3.3.3工艺路线方案比较

上述两种方案的主要区别在于是先加工孔还是先粗精铣六面，先加工孔可以减少在铣六面时的工作量，减少工时。

但是毛坯表面的粗糙度教大，尺寸误差教大，难以保证所要加工孔位置度，及孔中心线的垂直度公差要求，综合分析经济和质量两方面的重要性，将方案一作为本工件的制造工艺路线。

3.4铣削用量的确定

3.4.1铣削用量的选用原则

切削用量包括切削速度（主轴转速）、背吃刀量、进给量。

切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。

数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高,加工成本最低。

动换刀数控机床往往主轴或刀库上装刀所费时间较多，所以选择切削用量要保证刀具加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班。

对易损刀具可采用姐妹刀形式，以保证加工的连续性。

粗、精加工时切削用量的选择原则如下:

粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；

切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；

其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；

最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本；

切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；

其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；

最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。

具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

1.铣削速度Vc

铣削时铣刀切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度称铣削速度。

铣削速度可以简单的理解为切削刃上选定点在主运动中的线速度，即切削刃上离铣刀轴线距离最大的点在一分钟内所经过的路程。

铣削速度的单位是m/min。

铣削速度与铣刀直径、铣刀转速有关，计算公式为：

2.进给量f

刀具在进给运动方向上相对工件的单位位移量，称为进给量。

铣削中的进给量根据具体情况的需要，有三种表述：

（1）每转进给量f铣刀每回转一周，在进给运动方向上相对工件的位移量。

单位为mm/r。

（2）每齿进给量fz铣刀每转中每一刀齿在进给运动方向上相对于工件的位移量。

单位为mm/z。

（3）进给速度（又称每分钟进给量）Vf切削刃上选定点相对工件的进给运动的瞬时速度，称为进给速度。

也就是铣刀每回转1min，在进给运动方向上相对于工件的位移量。

单位为mm/min。

3.铣削深度ap

铣削深度ap是指在平行于铣刀轴线方向上测得的切削层尺寸，单位为mm。

4.铣削宽度ae

铣削宽度ae是指在垂直于铣刀轴线方向、工件进给方向上测得的切削层尺寸，单位为mm。

3.4.2各工序铣削用量的确定

1.粗铣六面与精铣六面工序（见图3-1）

（1）加工余量的确定

由于粗铣要求达到的粗糙度为6.3，A面除去两边的精加工余量2mm，粗铣达到尺寸为：

24（mm），那么粗加工的加工余量为：

103-101-

=1.5（mm）即两边的总加工余量为3mm，同理B面的加工余量

1.5（mm）。

由图所知，同理

粗铣的加工余量根据公式：

=1.5+1.5+1.5+1.5=6（mm）

精铣达到的尺寸为：

100⨯100⨯23（mm）。

精铣的加工余量根据公式：

Z精

=1+1+1+1=4（mm）

粗铣的切削深度为：

1.5mm；

精铣的切削深度为：

1mm，切削深度都不大，粗糙度为6.3要求不高，可以容易得到。

（2）数据的计算

a.粗铣六面

选择Φ30的端铣刀，根据实际的生产经验，粗铣六面的切削速度V=1～1.2m/s，进给量F=100mm/min，在这里我选择了切削速度V=1.2m/s，由此算出铣床的主轴转速n为：

≈755.592r/min

取实际的转速为750m/s,则实际切削速度为：

≈1.18m/s

b.精铣六面

选择直径为30mm的端铣刀，根据实际生产经验，铣削六面的切削速度V=2.3～2.5m/s,进给量F=100mm/min,在这里我们选择切削速度V=2.4m/s,由此算出主轴转速n为：

≈1512r/min

取实际的转速为1500r/min,则实际的切削速度为：

≈2.36m/s

图3-1铣六面

2.粗铣通孔与精铣通孔工序（见图3-2）

对于通孔钻床粗加工后的直径应达到19mm，镗床精加工后孔的直径为20mm，以达到所要求的粗糙度1.6，所以粗加工的加工余量为19/2=9.5mm,精加工的加工余量为：

1/2=0.5mm

5mm；

5mm，切削深度都不大，粗糙度为1.6要求虽然高，普通立式数控铣床可以容易得到。

a.粗铣通孔

选择Φ20的球头立铣刀，根据实际的生产经验，切削速度V=0.8～1m/s，进给量F=100mm/min，在这里我选择了切削速度V=1m/s，由此算出铣床的主轴转速n为：

=

≈995.355r/min≈1000r/min

则按机床实际转速取n=1000r/min，则实际切削速度为

≈1.047m/s≈1m/s

b.精铣通孔

选择Φ20的球头立铣刀，根据实际的生产经验，切削速度V=0.8～1m/s，进给量F=50mm/min，在这里我选择了切削速度V=1m/s，由此算出铣床的主轴转速n为：

图3-2

3.粗铣外轮廓与精铣外轮廓工序（见图3-2）

粗加工后零件将会会出现一个长为85mm的台阶，台阶的高度为10mm，粗铣应铣去9mm,精铣应铣去1mm，以达到所要求的粗糙度6.3，所以粗加工的加工余量为9mm，精加工加工余量为1mm。

5mm，切削深度都不大，粗糙度为6.3要求不高，普通立式数控铣床可以容易得到。

a.粗铣外轮廓

选择Φ30的端铣刀，根据实际的生产经验，切削速度V=0.8～1m/s，进给量F=150mm/min，在这里我选择了切削速度V=1m/s，由此算出铣床的主轴转速n为：

≈636.943r/min

则按机床实际转速取n=650r/min，则实际切削速度为：

0.785m/s

b.精铣外轮廓

选择直径为30mm的端铣刀，根据实际生产经验，切削速度V=0.8～1m/s,进给量F=100mm/min,在这里我们选择V=1m/s,由此计算出铣床的主轴转速n为：

=636.943r/min

4.粗铣外圆柱体与精铣外圆柱体工序（见图3-2）

外圆柱体先粗铣达到长101、宽101，保证粗糙度为6.3，粗铣时要铣两次才能达到，粗铣过后各边应各留0.5mm，故外圆柱体的加工极限尺寸为：

长：

MAX=134+0.04+0.5=134.54

MIN=134+（-0.04）+0.5=134.46

宽：

MAX=88+0.04+0.5=88.54

MIN=88+（-0.04）+0.5=88.46

高：

MAX=68+0.04+0.5=68.54

MIN=68+（-0.04）+0.5=68.46

外圆柱体可以选择Φ30的立铣刀，根据实际生产经验外圆柱的粗加工和精加工可以选择可以选择同一主轴转速和铣削速度，但进给量不能一致，粗加工进给量为180mm/min，精加工进给量为150mm/min,计算如下：

5．粗铣腰型凹槽与精铣腰型凹槽（见图3-2）

腰型凹槽先粗铣达到长39宽14.5，后精铣凹槽，保证长达到39.72±

0.05保证宽达到14

加工腰型凹槽时应注意各倒角的半径，粗糙度为6.3，数铣时要铣两次才能达到，粗铣过后各边应各留0.5mm，为精加工保留加工余量。

故凹槽的加工极限尺寸为：

MAX=38.72+0.05-0.5=38.27

MIN=14+0.05-0.5=13.55

腰型凹槽可以选择Φ12的立铣刀，根据实际生产经验外圆柱的粗加工和精加工可以选择可以选择同一主轴转速和铣削速度，但进给量不能一致，粗加工进给量为150mm/min，精加工进给量为120mm/min,计算如下：

≈1592.3567r/min

则按机床实际转速取n=1500r/min，则实际切削速度为：

6．粗铣矩形齿与精铣矩形齿（见图3-2）

矩形齿的粗糙度为6.3，保证高度为4±

0.06，故矩形齿的加工极限尺寸为：

MAX=4

+0.06=10.06

MIN=10+（-0.06）=9.94

粗加工进给量为：

150mm/min,精加工进给量为120mm/min

选择R12的球头铣刀，在这里我选择了切削速度V=0.8m/s，由此算出铣床的主轴转速n为（粗精加工主轴转速和切削速度一致，只是进给量不同，）：

≈1273.885r/min

则按机床实际转速取n=1300r/min，则实际切削速度为：

4.总结

本次毕业设计主要包括端盖的零件分析，工艺分析，以及其简单的加工程序，并对数控机床进行了简单的介绍，使对数控有了简单的了解，对以后的学习奠定了基础，同时就我个人而言，我希望通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础！

也学会了机械专业辅助工具的使用，比如《切削手册》的查询。

总的来说，这次设计，提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

毕业设计的完成始终建立在学校学习的理论基础上，没有长时间工作的经验，有太大的局限性，也必定使得有其较大的不足，恳请各位老师、同学们批评指正！

附录

附表1：

法兰盖的零件图

附表2：

法兰盖的数控加工工艺卡（见独立卡片）

参考文献

[1]艾兴、肖诗纲主编，《切削用量简明手册》，北京：

机械工业出版社，1994

[2]孟少农，《机械加工工艺手册》，北京：

机械工业出版