机械专业毕业设计说明书.docx
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机械专业毕业设计说明书
毕业设计说明书
题目配合件的组合与加工
专业数控技术
班级
学生姓名
指导教师
20年11月13日
一、绪论……………………………………………………（3）
二、毕业设计任务书………………………………………（5）
三、二维图…………………………………………………（7）
四、三维图…………………………………………………（9）
五、选择设备………………………………………………（10）
六、零件的工艺分析………………………………………（10）
七、刀具选择………………………………………………（11）
八、工艺路线的确定………………………………………（14）
九、切削用量的选择………………………………………（15）
十、数控加工工艺卡………………………………………（18）
十一、刀具轨迹路径………………………………………（20）
十二、零件装配样图………………………………………（28）
十三、数控仿真加工图……………………………………（29）
十四、Mastercam自动编程………………………………（30）
十五、设计小结……………………………………………（34）
十六、参考文献……………………………………………（35）
一、绪论
当今世界,工业发达国家对机床工业高度重视,竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床,以加速工业和国民经济的发展。
长期以来,欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争,已形成一条无形战线,特别是随微电子、计算机技术的进步,数控机床在20世纪80年代以後加速发展,各方用户提出更多需求,早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。
中国加入WTO后,正式参与世界市场激烈竞争,今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展,实是紧迫而又艰巨的任务。
根据市场需求和技术发展趋势，我国数控机床重点推进高效、精密为核心的数控机床，加强民展性能、高可靠性数控功能部件，积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础，镄的民展一直备受人们关注。
它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进成为先进制造技术的一项核心技术。
通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用，促进了数控机床性能和质量的进一步提升，使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。
现代机械制造业的高技术趋势，促进机械制造业发展的有信息技术管理科学、计算机科学、系统科学、经济学、物理学、数学、生物学等机械制造业发展的方向主要是有切削加工技术的研究、精密、超精密加工技术和纳米加工技术的研究、先进制造技术的研究。
目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。
中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。
中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。
力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。
数控加工技术是数控专业必须重视的课程。
这次的课题对于数控专业的学生来说是一个对数控加工技术的学习及总结。
课题涉及机械制造基础、机械机构的设计、实体设计软件及仿真软件。
对平时所学的理论知识是一个全面的考核，让学生系统的运用所学知识，让学生更好的掌握知识。
让学生在专业知识上分析问题、解决问题的能力有一定的提高。
二、毕业设计任务书
设计课题：
配合件的组合与加工
用数控铣床加工完成如图所示零件的加，毛坯外形尺寸为160mm×120mm×10mm和160mm×120mm×30mm，除上表面外的其他表面均已加工，并符合尺寸与表面粗糙度要求，材料为45钢，按图样完成零件节点、基点计算，设定工件坐标系，制定正确的工艺方案，（包括定位、夹紧方案和工艺路线），选择合理的刀具和切削工艺参数，完成工程图、立体图、编写数控加工程序，加工实物。
件a
件b
三、二维图
件a
件b
四、三维图
零件a
零件b
五、选择设备
加工平面凸轮的数控铣削，一般采用两轴以上联动的数控铣床，因此首先要考虑的是零件的外形尺寸和重量，使其在机床的允许范围以内。
其次考虑数控机床的精度是否能满足凸轮的设计要求。
第三，看凸轮的最大圆弧半径是否在数控系统允许的范围之内。
根据以上三条即可确定所要使用的数控机床为两轴以上联动的数控铣床。
六、零件图工艺分析
如图所示，两零件外形规则，被加工部分的各尺寸、形状、表面粗糙度及凸凹配合等要求较高。
零件结构简单,包含了平面、圆弧、内外轮廓、挖槽、钻孔、镗孔、铰孔以及三维曲面的加工,且大部分的尺寸均达到IT8～IT7级精度。
件a、件b都选用机用平口钳装夹,校正平口钳固定钳口,使之与工作台X轴移动方向平行。
在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当）,利用木锤或铜棒敲击工件,使平行垫块不能移动后夹紧工件。
以件a为例,利用寻边器找正工件X、Y轴零点,该零点位于工件上表面的中心位置,设置Z轴零点与机械原点重合,刀具长度补偿利用Z轴定位器设定。
件b的X、Y轴零点位于工件上表面的中心位置,找正方法与件a类同。
对于同一把刀具仍调用相等的刀具长度与半径补偿值,但它们设定的工件坐标系不同,也可不使用刀具长度补偿功能,而根据不同刀具设定多个工件坐标系零点进行编程加工。
件a、件b上表面为执行刀具长度补偿后的零点表面。
首先,根据图样要求加工件a,然后加工件b。
件b完成加工后必须在拆卸之前与件a进行配合,若间隙偏小,可改变刀具半径补偿,将轮廓进行再次加工,直至配合情况良好后取下工件b。
七、刀具的选择
通过对图纸的分析图中有内轮廓、岛屿、孔和倒角，且轮廓和岛屿周边有较高的精度要求，所以此工件需进行粗精加工。
刀具材料选硬质合金。
内轮廓最小圆弧为R8，此时选Ø8、Ø12三刃的立铣刀螺旋下刀铣削，有孔加工且精度较高选Ø4中心钻、Ø10麻花钻、Ø11.5扩刀、Ø12扩刀、Ø12镗刀。
数控加工刀具表
零件a数控加工刀具卡
产品名称
或代号
01
零件
名称
配合件
零件
图号
01
序号
刀具号
刀具规格名称
（尺寸单位mm）
数量
加工表面
（尺寸单位mm）
备注
1
T01
Ø100面铣刀
1
粗铣顶面
10
2
T02
Ø4中心钻
1
钻Ø12中心
3
T03
Ø8立铣刀铣刀
1
粗铣内轮廓
4
T04
Ø100面铣刀
1
精铣顶面
5
T05
Ø8立铣刀
1
精铣内轮廓
6
T06
Ø10麻花钻
1
钻Ø12至Ø10
7
T07
Ø11.5扩刀
1
扩Ø12孔到Ø11.5
8
T08
Ø12镗刀
1
精镗Ø12孔至尺寸
编制
肖运灯
审核
批准
10年11月日
共1页
第1页
零件b数控加工刀具卡
产品名称或代号
01
零件
名称
配合件
零件
图号
01
序号
刀具号
刀具规格名称
（尺寸单位mm）
数量
加工表面
（尺寸单位mm）
备注
1
T01
Ø100面铣刀
1
粗铣顶面
28.5mm
2
T02
Ø12三刃立铣刀
1
粗铣两凸台外轮廓
3
T03
Ø4中心钻
1
钻Ø12、Ø38中心孔
4
T04
Ø10麻花钻
1
钻Ø12、Ø38孔至Ø10
5
T05
Ø12扩刀
1
扩Ø12、Ø38孔
6
T06
Ø12三刃立铣刀
1
精加工两凸台外轮廓
7
T06
Ø12三刃立铣刀
1
精加工键形凸台上表面
8
T07
Ø8倒圆角刀
1
倒Ø38通孔的R5圆角
编制
肖运灯
审核
批准
10年月日
共1页
第1页
八、工艺路线
零件a
1．粗加工表面
2．粗加工两型腔孔（留精铣余量0.2mm），采用螺旋式下刀分层加工（分三次下刀）。
3．精加工两型腔，达图样要求。
4．钻Ø12的中心孔，深的为5mm。
5．钻Ø12孔至Ø10。
6．铰Ø10孔至Ø12至Ø11.5
7．镗Ø11.5孔至Ø12达图样要求。
8．钳工去毛刺。
零件b
1.铣平面，保证尺寸28.5。
2.粗铣两凸台外轮廓，切向进刀分层铣削，留0.2mm精铣余量。
3.钻Ø12、Ø38中心孔，深1.5mm。
4.钻Ø12、Ø38通孔孔至Ø10。
5.扩Ø12、Ø38通孔至图样要求。
6.精加工两凸台外轮廓达图样要求。
7.精加工键形凸台上表面。
8.倒Ø38通孔的R5圆角。
9.钳工去毛刺。
九、铣削用量的选择
铣削用量的选择
铣削速度
指铣刀旋转的圆周线速度,单位为m/min。
计算公式：
式中d——铣刀直径，mm;
n——主轴（铣刀）转速，r/min;
从上公式可得到主轴（铣刀）转速
表一铣削速度
推荐表
工件材料
硬度/HB
铣削速度
/m/min
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
低、中炭钢
<220
21～40
60～150
225～290
15～36
54～115
300～425
9～15
36～75
高炭钢
<220
18～36
60～130
225～325
14～21
53～105
325～375
8～21
36～48
375～425
6～10
35～45
合金钢
<220
15～35
55～120
225～325
10～24
37～80
325～425
5～9
30～60
工具钢
200～250
12～23
45～83
灰铸铁
110～140
24～36
110～115
150～225
15～21
60～110
230～290
9～18
45～90
300～320
5～10
21～30
可锻铸铁
110～160
42～50
100～200
160～200
24～36
83～120
200～240
15～24
72～110
240～280
9～11
40～60
铸
钢
低炭
100～150
18～27
68～105
中炭
100～160
18～27
68～105
160～200
15～21
60～90
200～240
12～21
53～75
钢炭
180～240
9～18
53～80
铝合金
180～300
360～600
铜合金
45～100
120～190
镁合金
180～270
150～600
进给量
在铣削过程中,工件相对于铣刀的移动速度称为进给量。
有三种表示方法：
（1）每齿进给量
铣刀每转过一个刀齿，工件沿进给方向移动的距离，单位为mm/z。
（2）每转进给量f铣刀每转过一转，工件沿进给方向移动的距离，单位为mm/r。
（3）每分钟进给量
铣刀每旋转1min，工件沿进给方向移动的距离，单位为mm/min。
三种进给量的关系为：
=fn=
zn
式中
——每齿进给量，mm/z；
n——铣刀（主轴）转速，r/min；
z——铣刀齿数。
表二铣削刀的每齿进给量
（mm/z）推荐值
工件材料
硬度/HB
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
立铣刀
端铣刀
立铣刀
端铣刀
低炭钢
<150
0.04～0.20
0.15～0.30
0.07～0.25
0.20～0.40
150～200
0.03～0.18
0.15～0.30
0.06～0.22
0.20～0.35
中、高炭钢
<220
0.04～0.20
0.15～0.25
0.06～0.22
0.15～0.35
225～235
0.03～0.15
0.10～0.20
0.05～0.20
0.12～0.25
325～425
0.03～0.12
0.08～0.15
0.04～0.15
0.10～0.20
灰铸铁
150～180
0.07～0.18
0.20～0.35
0.12～0.25
0.20～0.50
180～220
0.05～0.15
0.15～0.30
0.10～0.20
0.20～0.40
220～300
0.03～0.10
0.10～0.15
0.08～0.15
0.15～0.30
可锻铸铁
110～160
0.08～0.20
0.20～0.40
0.12～0.20
0.20～0.50
160～200
0.07～0.20
0.20～0.35
0.10～0.20
0.20～0.40
200～240
0.05～0.15
0.15～0.30
0.08～0.15
0.15～0.30
240～280
0.02～0.08
0.10～0.20
0.05～0.10
0.10～0.25
合金钢
<220
0.05～0.18
0.15～0.25
0.08～0.20
0.12～0.40
220～280
0.05～0.15
0.12～0.20
0.06～0.15
0.10～0.30
280～320
0.03～0.12
0.07～0.12
0.05～0.12
0.08～0.20
320～380
0.02～0.10
0.05～0.10
0.03～0.10
0.06～0.15
工具钢
退火状态
0.05～0.10
0.12～0.20
0.08～0.15
0.15～0.50
0.03～0.08
0.07～0.12
0.05～0.12
0.12～0.25
HRC35～46
0.04～0.10
0.10～0.20
HRC46～56
0.03～0.08
0.07～0.10
铝镁合金
95～100
0.05～0.12
0.20～0.30
0.08～0.30
0.15～0.38
1.铣削层用量
（1）铣削宽度
铣刀在一次进给中所切掉的工件表层的宽度，单位为mm。
一般立铣刀和端铣刀的铣削宽度约为铣刀的直径的50%～60%左右。
（2）背吃刀量
铣刀在一次进给中所切掉的工件表层的厚度，即工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm。
（3）一般立铣刀粗铣时的背吃刀量以不超过铣刀半径为原则，一般不超过7mm,以防止背吃刀量过大而造成刀具损坏，精铣时约为0.05～0.3mm;端铣刀粗铣时约为2～5mm,精铣时约为0.1～0.50mm
根据查询：
铣削加工时的切削速度表（数控加工工艺与编程陈洪涛主编P27）粗铣每齿进给量推荐值、铣削速度推荐值（机械制造工艺与机床夹具课程设计指导吴拓P45-46）
刀具材料选硬质合金，因为材料是45刚，对应的推荐进给量为0.1-0.20。
铣削速度选120-150。
十、
加工工艺卡
零件a数控加工工序卡
单位名称
武汉软件工程
职业学院
产品名称或代号
零件名称
零件图样
01
配合件
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
O1234
机用平口钳
OTM650
数控车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
mm
主轴转速nr/min
进给速度
Vfmm/min
被吃刀量mm
备注
1
外形铣削
T0101
Ø100
600
35
2
面铣刀
2
外形铣削
T0101
Ø12
800
80
0.2
面铣刀
3
钻中心孔
T0202
Ø3
1200
25
2
中心钻
4
钻孔
T0303
Ø10
800
200
麻花钻
5
铰孔
T0404
Ø11.5
800
200
麻花钻
6
粗铣两型腔
T0505
Ø14
600
80
1
立铣刀
7
精铣两型腔
T0606
Ø12
800
120
0.2
立铣刀
8
镗孔
T0707
Ø12
100
50
铰刀
编制
审核
批准
10年月日
共1页
第1页
零件b数控加工工序卡
单位名称
武汉软件工程
职业学院
产品名称或代号
零件名称
零件图样
01
配合件
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
O0001
机用平口钳
OTM650
数控车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
mm
主轴转速nr/min
进给速度
Vfmm/min
被吃刀量mm
备注
1
外形铣削
T0101
Ø100
600
35
1.5
面铣刀
2
外形铣削
T0101
Ø12
800
80
0.2
面铣刀
3
粗铣两凸台外轮廓
T0202
Ø12
600
80
1
立铣刀
4
粗铣键形凸台上表面
T0202
Ø12
600
120
1
立铣刀
5
钻两中心孔
T0303
Ø3
1200
25
6
Ø12、Ø38
6
钻两通孔
T0404
Ø10
800
100
40
Ø12、Ø38
7
扩两通孔
T0505
Ø12
800
100
40
Ø12、Ø38
8
扩Ø38通孔
T0606
Ø12
150
20
40
直柄麻花钻
9
倒R5圆角
T0707
Ø8
1200
120
球头刀
编制
审核
批准
10年11月日
共1页
第1页
十一、刀具轨迹路径
a零件
工序
工种
内容
加工简图
1
据
毛胚
2
钻
钻中心孔
3
铣
铣两型腔孔
4
钻
钻孔
5
铰
铰孔
6
校验
校验工件样本
b零件
工序
工种
内容
加工简图
1
据
毛胚
2
铣
铣平面
3
铣
粗铣两凸台
4
钻
钻两中心孔
5
钻
钻孔
6
扩
扩孔
7
铣
精铣两凸台
8
铣
精加工键形凸台表面
9
倒角
倒中间
R5
10
校验
校验工件样本
十二、零件装配样图
十三、数控仿真加工图
件A
件B
十四、机加工程序
件A
%1234
T01
N100G0G17G40G49G80G90
N102G91G28Z0.
N104S1000M03
N106G0G90G54X65.Y0.
N108Z10.
N110G99G81Z-5.R10.F0.
N112G80
N114G91G28Z0.
T02
N116G0G90G54X.507Y-.945
N118S1000M03
N120Z50.
N122Z10.
N124G1Z-10.F0.
N126X-.968Y-3.5F.3
N128X.595
N130G2X.507Y-.945R64.5
N132G1X4.967Y-7.5
N134G2Y7.5R60.5
N136G1X.764
N138X-7.896Y-7.5
N140X4.967
N142X14.84Y-15.5
N144G2Y15.5R52.5
N146G1X-3.855
N148X-21.753Y-15.5
N150X14.84
N152X27.211Y-23.5
N154G2Y23.5R44.5
N156G1X-8.474
N158X-33.5Y-19.847
N160Y-23.5
N162X27.211
N164X41.5Y-27.928
N166G2Y27.928R36.5
N168G1Y31.5
N170X-13.093
N172X-41.5Y-17.703
N174Y-31.5
N176X41.5
N178Y-27.928
N180Z0.F0.
N182G0Z50.
N184X-15.113Y33.
N186Z10.
N188G1Z-10.
N190X-43.732Y-16.569F.3
N192G3X-44.Y-17.569R2.
N194G1Y-34.
N196X44.
N198Y-27.695
N200G3X43.278Y-26.156R2.
N202G2Y26.156R34.
N204G3X44.Y27.695R2.
N206G1Y32.
N208G3X42.Y34.R2.
N210G1X-13.381
N212G3X-15.113Y33.R2.
N214G1Z0.F0.
N216G0Z50.
N218X-48.16Y45.951
N220Z10.
N222G1Z-10.
N224X-67.01Y22.971F.3
N226G3X-64.69Y21.069R1.5
N228G1X-45.84Y44.049
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