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毕业设计范本

宜宾职业技术学院

毕业论文（设计）

题目：

XXXXXXX

系部现代制造工程系

专业名称数控技术

班级

姓名

学号

指导教师

2009年09月11日

XXXX件工艺设计与加工

摘要（要简要说出你所设计的内容与过程）

本文首先对XXXX零件进行了加工工艺性分析，其次拟定了加工方案，选择了加工设备与工艺装备，然后选择了工艺参数，制定加工所需的工艺规程，最后编写了加工零件所需的程序，并对加工出的零件进行了检验，通过检验零件基本符合图样尺寸要求、精度要求及技术要求。

关键词：

XXXX件；工艺设计；数控加工

XXXXXXXXXparts

Abstract

XXXXXXXXXXXX

XXXXXXXX

Keywords:

目录

绪论1

1零件工艺性分析2

1.1零件介绍2

1.2零件加工工艺性分析2

1.2.1零件的结构分析2

1.2.2图样尺寸的标注检查2

1.2.3加工精度与表面质量分析

2加工工艺方案的确定

2.1加工工艺方案的拟定

2.2加工工艺方案的确定

3设备与工艺装备选择

3.1毛坯的选择

3.2数控机床的选择

3.3定位基准的选择

2.3.1选择定位基准的原则

2.3.2定位基准的选择4

3.4夹具的确定5

3.5刀具材料的选择5

3.6冷却液的选择6

4工艺参数选择6

4.1主轴转速的确定6

4.2进给速度的确定7

4.3切削用刀具材料应具备的性能7

4.4背吃刀量ap的确定8

5XXXX加工工艺文件制定8

5.1制定工艺文件9

5.2工序卡10

5.3刀具卡11

5.4走刀路线图11

6程序编写与零件加工13

6.1加工程序编写13

6.2零件加工13

7加工质量分析20

7.1零件的检测结果20

7.2尺寸精度分析20

7.3表面质量分析20

总结22

致谢23

参考文献24

附录：

A.加工程序

B.零件图

绪论

　制造业是所有与制造有关的企业机构的总体，是一个国家国民经济的支柱产业。

它一方面为全社会生产日用消费品，创造价值，另—方面为国民经济各个部门提供生产资料和装备。

据估计，工业化国家70％～80％的物质财富来自制造业，约有1／4的人口从事各种形式的制造活动。

可见，制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有至关重要的影响，在21世纪的工业生产中具有决定性的地位与作用。

随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别足计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革。

以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化、智能化的重要基础。

这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。

因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于Pc平台的国产数控系统，已经走在了世界前列。

为充分体现自己三年来在学校的知识，我按照我院数控专业学生所需掌握的要求，所以设计了这个花瓣型腔件。

此零件为典型铣削零件，它突出了数控加工的特点和零件加工的工艺性特点，能培养我全面的数控加工能力，现在我能根据零件图制定出合理的数控加工工艺规程，能够制定加工工艺，编制程序进行数学处理；能够自己利用设备，执行加工工艺的过程，加工出合格的零件。

并掌握加工中夹具的合理选用，了解刀具的材料、特点、以及如何选用刀具等一系列问题，这次毕业设计有利于培养我们各个方面的能力。

1XXXX件工艺性分析

1.1零件介绍（画零件图时要按照制图标准来画）

如图1-1可知，该零件由平面、型腔及孔系组成，形状较为典型，且为轴对称零件，便于装夹和定位。

该例在数控铣削加工中有一定的代表性。

图1-1花瓣型腔件零件图

1.2零件加工工艺性分析

1.2.1零件的结构分析

零件图如图1-1所示，该零件的材料为铝，材料特点：

塑性好、强度和硬度低。

毛坯为铸件尺寸大小为95mm×95mm×22mm，为单件加工的零件。

通过零件图可知该零件由平面、型腔、凹槽及孔组成。

零件的加工精度要求不高，但加工过程中需要多次换刀，适合使用数控加工中心进行加工。

1.2.2图样尺寸的标注检查

对数控加工来说，零件图上应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。

保持设计基准、工艺基准、测量基准与编程原点设置一致。

对于该零件，所有标注如图1-1所示。

1.2.3加工精度与表面质量分析

查《机械设计基础课程设计指导书》P91表3.1确定公差等级为IT8，外轮廓四周及上下表面粗糙度为Ra6.3

其余都为Ra3.2

要求都不高，比较容易加工。

但其毛坯材料为铝件，加工时容易产生变形,如果定位不好可能会导致表面粗糙度难以达到要求。

根据以上分析可知：

该零件的结构比较简单，加工精度和表面质量要求不高，比较容易完成加工。

2加工工艺方案的确定

2.1加工工艺方案的拟定

根据零件图综合分析，采取如下工艺措施：

铣削1个夹持面，以夹持面和两个侧面定位选用虎钳装夹安排粗、精加工。

采用直径铣刀加工减小切削变形，再以适合直径铣刀精加工表面。

先铣削夹持面，再翻面装夹以夹持面作为定位基准，先铣上平面，再铣4XR9圆弧凹槽和4X18.5凹槽，然后加工内型腔和钻孔，最后以上平面为精基准铣掉夹持面。

由于零件比较薄，在夹紧时不宜过紧，以免发生变形。

根据零件图样，具体制定以下工艺方案，选取最佳一种，（即加工工时最短，又能保证质量）先分析两套工艺方案进行比较。

方案一：

铣3mm的夹持面

粗铣上平面

精铣上平面

粗铣4×R9圆弧凹槽

精铣4×R9圆弧凹槽

粗铣4×18.5凹槽

精铣4×18.5凹槽

粗铣花瓣型腔

精铣花瓣型腔

钻孔

扩孔

铣掉夹持面。

方案二：

铣3mm的夹持面

粗铣上平面

粗铣4×R9圆弧凹槽

粗铣4×18.5凹槽

精铣上平面

精铣4×R9圆弧凹槽

精铣4×18.5凹槽

粗铣花瓣型型腔

精铣花瓣型型腔

钻孔

扩孔

铣掉夹持面。

2.2加工工艺方案的确定

分析:

在具有良好冷却系统的加工中心上，对于毛坯质量高、加工余量较小、加工精度要求不高或新产品试制等单件的零件，也可把粗、精加工合并进行，可在加工中心上一次或两次装夹完成全部粗、精加工工序。

经综合比较，在同以台加工中心上完成某些表面的粗、精加工，并不会明显发生上述各种变形时，粗、精加工也可在同以台加工中心上完成，但粗、精加工应划分成两道工序分别完成。

方案二在满足上述要求的情况下，可用一把刀一次性完成粗精加工，由于刀具较集中，程序短。

所占工时少，工作效率高，因此采用方案二。

（通过以上几种方案的对比，详细说明你选择哪种方案的依据）

3设备与工艺装备选择

3.1毛坯的选择

我们平时常见的毛坯种类有：

铸件、锻件、型材、焊接件等，铣削类零件的常用毛坯是铸铝和铸铁。

在加工时我选择铸铝作为毛坯，铸铝在加工后会生成三氧化二铝，形成保护膜，使零件不易生绣。

毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工由于毛坯大小主要考虑加工余量、面及加工情况来选择，所以毛坯大小定为95mm×95mm×22mm。

3.2数控机床的选择

我们学院数控加工室现有三种数控铣床，即FANUC—0i、华中、华兴。

现有的FANUC—0i数控铣床，立式数控铣床（XK5032A），数控铣削加工中心（KVC650），结合零件图的分析，又根据我院的实际，采用加工中心（KVC650/1）进行加工，加工中心KVC650/1主要参数见表3-1。

表3-1机床主要参数表

工作台面尺寸（长×宽）

405×1307（mm）

主轴锥孔/刀柄形式

24ISO40/BT40（MAS403）

工作台最大纵向行程

650（mm）

主配控制系统

FANUC0iMate-MC

工作台最大横向行程

450（mm）

换刀时间

6.5（s）

主轴箱垂向行程

500（mm）

主轴转速范围

60—6000（r/min）

工作台T型槽

（槽数-宽度×间距）

5-16×60（mm）

快速移动速度

10000（mm/min）

主电动机功率

5.5/7.5（kw）

进给速度

5—800（mm/min）

脉冲当量

0.001（mm/脉冲）

工作台最大承载

700（kg）

机床外形尺寸

（长×宽×高）

2540mm×2520mm×2710mm

机床重量

4000（kg）

3.3定位基准的选择

3.3.1选择定位基准的原则

（1）尽量选择零件上的设计基准作为定位基准；

（2）当零件的定位基准与设计基准不能重合，且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度；

（3）当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑所选基准定位后，一次装夹能够完成全部关键精度部位的加工；

（4）定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容；

（5）若批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工件坐标系的对刀基准（对刀后，工件坐标系原点与定位基准间的尺寸为定值）重合；

（6）必须多次安装时应遵循从基准统一原则。

3.3.2花瓣型腔件定位基准的选择

在加工零件时，先以毛坯的两个侧面为粗基准来夹持工件，铣削一个3mm的夹持面；再以夹持面为精基准铣削加工零件，零件加工完成后以加工完成后零件的上平面为精基准，翻面铣掉夹持面。

图3-2定位基准图

3.4夹具的确定

加工中心夹具的确定因素有以下几点：

（1）夹紧机构或其它元件不得影响进给加工部位要敞开；

（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系各方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装；

（3）夹具的刚性和稳定性要好；

（4）装夹方便,辅助时应尽量短；

（5）夹具结构应力求简单；

（6）见效更换夹具的准备——结束时间；

（7）减小夹具在机床上的使用误差。

经综合分析：

该零件作为典型铣床零件结构简单，形状规则，四个侧面较光整，加工面与加工面之间的位置精度要求不高。

所以，以底面和两个侧面作为定位基准，一般可用平口虎钳和一些辅助装夹的垫块垫片从工件侧面夹紧,便可加工。

3.5刀具材料的选择

对于数控加工，刀具材料也是很重要的一个方面，刀具材料可以决定一个零件加工的质量、精度和加工效率，加工工序相对集中及零件装夹次数少等要求数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求。

只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。

在数控机床所使用的刀具就具有以下特点:

（1）刀具有很高的切削性能；

（2）数控刀具有很高的精度盒重复定位精度；

（3）要求刀具有很高的可靠性和耐用度；

（4）实现刀具尺寸的预调和快速换刀；

（5）具有一个比较完善的工艺系统；

（6）建立刀具管理系统；

（7）应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。

对于铣削加工来说数控机床的一次性投资是很高的，而这些先进设备的效率能否发挥出来，在一定程度上取决于刀具及其性能的好坏。

随着制造技术的发展，开发大量新的工刀具材料对提高切削加工的效率起着决定性的作用。

而该零件结构简单，所以可以选用硬质合金材料的刀具。

3.6冷却液的选择

切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。

它可以有效地减小摩擦，改善散热条件，从而降低切削力、切削温度和减少刀具磨损，提高生产率和加工表面质量。

切削液具有冷却、润滑、清洁和防锈的作用，常用的切削液分为水溶液、乳化液和切削油三种。

（1）水溶液。

它的导热性好，冷却效果好。

但单纯的水容易使金属生锈，润滑性能也差。

所以常在水溶液中加入一定量的添加剂，如活性物质和油性添加剂等，使其既具有良好的防腐性能和润滑性能。

（2）乳化液。

乳化液是将乳化油（由矿物油和表面活性剂配成）用95%～98%的水稀释而成，呈乳白色或半透明状的液体，它具有良好的冷却作用，但润滑、防腐性能较差。

常再加入一定量的油性、极压添加剂和防锈添加剂，配制成极压乳化液或防锈乳化液。

（3）切削油。

切削油的主要成分是矿物油（如机械油、轻柴油、煤油等）和动植物油。

纯矿物油不能在摩擦界面形成坚固的润滑膜，润滑效果较差。

实际使用中，常加入油性添加剂、极压添加剂和防锈添加剂，以提高其润滑和防锈的作用，对于提高零件表面的加工质量有重要作用。

切削有色金属和铜、铝合金时，为了得到较高的表面质量和精度，可采用10%～20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。

出于毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的加工选用切削油。

4工艺参数选择

编程时我们必须首先确定每道工序的切削用量，然后根据公式计算出各个参数，并把这些数值以指令的形式写入程序中。

切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等，对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量。

切削用量的选择原则是：

保证零件加工精度和表面粗糙度；充分发挥刀具切削性能；保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能最大限度地提高生产率降低成本。

所以本设计的切削用量等设计全部都根据公式计算，选用最佳的参数进行加工。

4.1主轴转速的确定

主轴转速应根据允许的切削速度和工件的（或刀具）的直径来选择

其计算公式为：

n=1000v/（πD）（公式要用公式编辑器做）

式中:

v为切削速度，单位为m/min由刀具的耐用度决定

n为主轴的转速，单位为r/min

D为刀具的直径或工件的直径，单位为mm

计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。

4.2进给速度的确定

进给速度（F）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。

最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。

在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量以克服由于惯性造成工艺系统的变形，在轮廓拐角处造成超程或是负程的现象。

确定进给速度的原则：

（1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高（2000mm/min以下）的进给速度；

（2）在切削、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度；

（3）切削时的进速度应与主轴转速和背吃刀量相适应；

（4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。

4.3切削用刀具材料应具备的性能

切削用刀具材料应具备的性能见下表（表4-1）所示

表4-1切削用刀具材料应具备的性能

希望具备的性能

作为刀具使用时的性能

希望具备的性能

作为刀具使用时的性能

高硬度（常温及高温状态）

耐磨损性

化学稳定性良好

耐氧化性、耐扩散性

高韧性（抗弯强度）

耐崩刃性、耐破损性

低亲和性

耐溶着、凝着（粘刀）性

高耐热性

耐塑性变形性

磨削成形性良好

刀具制造的高生产率

热传导能力良好

耐热冲击性耐热裂纹性

锋刃性良好

刃口锋利表面质量好微小切削可能

经综合分析：

一般来说粗铣刀具直径应选小一些，以减小切削接刀力矩，但也不能太小以免影响加工效率。

精铣刀直径应选大一些，以减小接刀走痕迹，考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类。

结合工艺分析本零件加工所需刀具有φ20、φ14的立铣刀粗、精铣上平面和外轮廓，φ14的球头铣刀粗、精铣凹槽和花瓣型型腔，其规格根据加工尺寸选择。

4.4背吃刀量ap的确定

背吃刀量是根据机床工件和刀具的刚度来确定，在刚度允许的条件下应尽可能选取较大的切削速度，以减少走刀次数，提高生产率。

为了保证加工表面质量。

可留少量精加工余量一般留0.2～0.8mm。

5XXXX加工工艺文件制定

5.1制定工艺文件

根据前述的工艺方案制定花瓣型腔件加工的主要工艺过程如下表（表5-1）所示。

表5-1花瓣型腔件加工的主要工艺过程卡

序号

工序名称

工序内容

设备

夹具

1

备料

准备95mm×95mm×22mm的毛坯

2

铣

铣3mm的夹持面

XK5032A

平口虎钳

翻面装夹粗精铣上平面

KVC650/1

平口虎钳

粗铣4×R9圆弧凹槽

KVC650/1

平口虎钳

粗铣4×18.5凹槽

KVC650/1

平口虎钳

精铣4×R9圆弧凹槽

KVC650/1

平口虎钳

精铣4×18.5凹槽

KVC650/1

平口虎钳

粗铣花瓣型型腔

KVC650/1

平口虎钳

精铣花瓣型型腔

KVC650/1

平口虎钳

钻孔

KVC650/1

平口虎钳

扩孔

KVC650/1

平口虎钳

翻面铣掉夹持面

XK5032A

平口虎钳

3

检验

测量各部分尺寸大小、精度检验

编制

李艳

审核

年月日

5.2工序卡

查表确定切削速度和进给量然后计算出机床主轴转速和机床进给速度详见（表5-2）所示。

表5-2零件加工工序卡

宜宾职业技术学院

工序卡片

产品名称或代号

零件名称

材料

花瓣型腔件

铸铝

工序号

工序名称

夹具

使用设备及型号程序号

粗-精铣削加工

虎钳

KVC650/1

工步号

工步内容

刀具

主轴转速/（r/min）

进给量/（mm/r）

背吃刀量/（mm）

1

粗铣外轮廓

φ14平面铣刀

1500

0.5

1.5

2

精铣外轮廓保证尺寸

φ14平面铣刀

2000

0.1

0.5

4

粗铣4×R9圆弧凹槽留余量

φ14球头铣刀

1500

0.4

1.5

5

粗铣4×18.5凹槽留余量

φ14球头铣刀

2000

0.4

02

6

精铣4×R9圆弧凹槽保证尺寸

φ14球头铣刀

1500

0.05

1.5

7

精铣4×18.5凹槽保证尺寸

φ14球头铣刀

2000

0.05

0.2

8

粗铣花瓣型型腔留余量

φ14的球头铣刀

100

0.4

1.5

9

精铣花瓣型型腔保证尺寸

φ14的球头铣刀

1500

0.05

0.2

10

钻孔

φ6麻花钻

1800

0.4

11

扩孔

φ8麻花钻

1800

0.4

编制

李艳

审核

批准

5.3刀具卡

根据上述材料中刀具材料及零件工艺的分析具体刀具选择如下。

表5-3零件加工刀具卡

编号

刀具号

刀具名称

刀具规格（mm）

加工内容

备注

1

T01

立铣刀

D20

铣平面

2

T02

立铣刀

D14

铣外轮廓

3

T03

球头铣刀

D14

铣凹槽及型腔

4

T04

麻花钻

D6

钻孔

5

T05

麻花钻

D8

钻孔

编制

李艳

审核

年月日

共页

5.4走刀路线图

根据上述的加工方案、工艺文件等作出数控加工走刀路线图。

1.平面加工走刀路线图。

图5-1上平面加工路线图

6程序编写与零件加工

6.1加工程序编写

根据零件图、工艺设计与工艺文件及走刀线路等编写出零件加工程序，详细的加工程序见附录A。

6.2零件加工

在数控机床上对所编写的程序进行轨迹演示，校正程序。

再根据所需的加工精度以及表面粗糙度要求，在加工中心KVC650（FAUNC0i-MB系统）上按给定的加工工序对零件进行加工。

5.1数控编程的定义

为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，必须将这些要求以机床数控系统能识别的指令形式告知数控系统，这种数控系统可以识别的指令称为程度，制作程序的过程称为数控编程。

5.2数控编程的内容与步骤

控编程步骤如图5-1所示，主要有以下几个方面的内容。

图5-1数控编程步骤

（1）分析图样包括零件轮廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技术要求的分析，零件材料、热处理等要求的分析；

（2）确定加工工艺包括选择加工方案，确定加工路线，选择定位与夹紧方式，选择刀具，选择各项切削参数，选择对刀点、换刀点；

（3）数值计算选择编程原点，对零件图形各基点进行正确的数学计算，为编写程序单做好准备；

（4）编写程序单根据数控机床规定的指令代码及程序格式编写加工程序单；

（5）制作控制介质简单的数控程序直接采用手工输入机床，当程序自动输入机床时，必须制作控制介质。

现在大多数程序采用软盘、移动存储器、硬盘作为存储介质，采用计算机传输来输入机床。

目前，除了少数老式的数控机床仍在采用穿孔纸带外，现代数控机床均不再采用此种控制介质了；

（6）程序校验程序必须经过校验正确后才能使用。

一般采用机床空运行的方式进行校验，有图形显示卡的机床可直接在CRT显示屏上进行校验，现在有很多学校还采用计算机数控模拟进行校验。

以上方式只能进行数控程序、机床动作的校验，如果要校验加工精度，则要进行首件试切校验。

5.3数控编程的分类

数控编程可分为手工编程和自动编程两种。

5.3.1手工编程

手工编程是指所有编制加工程序的全过程，即图样分析、工艺处理、数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序校验都是由手工来完成。

5.3.2自动编程

自动编程是指用计算机编制数控加工程序的过程。

自动编程的优点是效率高，正确性好。

自动编程由计算机代替人完成复杂的坐标计算和书写程序单的工作，它可以解决许多手工编制无法完成的复杂零件编程难题，但其缺点是必须具备自动编程系统或自动编程软件。

自动编程较适合形状复杂零件的加工程序编制，如：

模具加工、多轴联动加工等场合。

5.4花瓣型腔件的加工程序编制

本零件在加工过程中采用了手动编程与自动编程两种方式,以下是手动编程的全部内容,由于自动编制的程序步骤较多,为此省略了自动编程这部分内容。

表5-1花瓣型型腔件加工主程序

程序

说明

O0001

程序名

N01G54G90G40G49；

N02MO3S800T01；

主轴正转1号刀

N03G00X-70Y-70Z100；

N04G01Z0F150；

N05M98P5O0010；

调用子程序O0010铣削上平面

N06G00G90Z100；

N07G00X-45Y-70Z10；

N08G01Z0F150；

N09M98P3O0020；

调用子程序O0020铣削外轮廓

N10G90G00Z200；

抬刀到安全平面

N11G28；

N12M06T02；

自动换φ14球头铣刀

N13M03S3000；

主轴正转

N14G43G00Z50H02；

刀具长度补偿

N15X-26Y-70；

4XR9圆弧凹槽加工

N16G41G01X-26Y-50Z-4D02；

N17Y-35；

N18G03X-35Y-26R9；

N19G01X-45；

N20Z10；

N21X-45Y26Z-4；

N22X-35；

N23G03X-26Y35R9；

N24G01Y45；

N25Z10；

N26X26Y45Z-4；

N27Y35；

N28G03X35Y26R9；

N29G01X