C6132E2主轴箱体的数控加工工艺及编程设计加工工艺设计毕业论文.docx
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C6132E2主轴箱体的数控加工工艺及编程设计加工工艺设计毕业论文
本科毕业论文（设计）C6132E-2车床主轴箱体零件的加工工艺及编程设计
ProcessingtechnologyandprogrammingdesignofC6132E-2lathespindleboxparts.
摘要
这次设计的课题是C6132E-2车床主轴箱体零件的加工工艺设计及加工程序设计，设计的主要内容分为零件的加工工艺设计和程序设计两个部分。
在进行零件的加工工艺设计主要是通过对加工的零件图纸的阅读，了解零件的一些加工的基本要求，根据图纸的加工要求制定零件的加工工艺过程，对零件的加工设备及工艺装备进行选用，计算零件的加工切削参数，掌握零件的全套的工艺设计过程。
此次设计的任务较多，还需要对零件的加工程序进行设计，此次设计是铣床加工程序，此次设计是对我们在大学几年学习的知识的一个综合的利用，也为走出校门以后参加过工作奠定基础，所以此次设计的意义是重大的，对设计中存在一些问题及不足请老师指出斧正。
关键词：
数控加工路线数控编程切削用量加工程序
Abstract
ThesubjectofthisdesignistheprocessingtechnologydesignandprocessingprogramdesignofthespindleboxpartsofC6132E-2lathe.Themaincontentofthedesignisdividedintotwoparts:
theprocessingtechnologydesignandtheprogrammingdesign.
Processingprocessdesignofpartsismainlythroughreadingthedrawingsofpartsprocessed,understandingsomebasicrequirementsofpartsprocessing,formulatingtheprocessingprocessofpartsaccordingtotheprocessingrequirementsofdrawings,selectingtheprocessingequipmentandprocessequipmentofparts,calculatingtheprocessingandcuttingparametersofparts,andmasteringthecompleteprocessdesignprocessofparts.
Thisdesignhasmanytasks,butalsoneedstodesigntheParts'processingprocedure.Thisdesignisalatheprocessingprocedure.ThisdesignermakesacomprehensiveuseoftheknowledgewehavelearnedintheUniversityforseveralyears,andalsolaysafoundationfortheworkwehaveparticipatedinsinceweleftschool.Sothesignificanceofthisdesignissignificant.Therearesomeproblemsandshortcomingsinthedesign.Pleaseasktheteachertopointouttheaxe.Right.
Keywords:
NCprocessingrouteNCprogrammingcuttingparametersprocessingprogram
1引论1
1.引论
近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。
目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，。
在激烈的市场竞争中，如何对变化的市场需求作出快速反应．满足多品种，大中批量、高效率、低成本生产的需要是零部件加工生产线设计规划时重要考虑的问题。
以数控加工中心为主、采用高速切削技术组线的数控柔性生产线技术已成为大批量切削加工的发展方向。
论文针对薄壁箱体的特点，分析其产品数控加工工艺，确定工艺路线，制定了工艺流程，进行工艺方案设计，包括定位基准的选择、平面和轴承孔的加工方法、刀具选取、夹具确定及切削参数选取、加工精度的确定等。
加深对数控加工工艺的了解和掌握，将所学的数控知识与实际结合，达到学以致用，提高自我专业素养。
现如今，工业发达国家对机床工业的发展高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进的数控机床，以加速工业和国民经济的发展。
随着微电子、计算机技术等高新技术的飞速发展，数控机床在20世纪80年代以后已成为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。
目前世界范围内数控机床的发展，除了要求机床重量轻、成本低、使用方便和具有良好工艺可能性外，还着重要求机床具有愈来愈高的加工性能。
随着科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，是实现装备制造业现代化的关键设备，随着现代数控机床日益向着高速化、高性能、高精度方向发展，传统的设计方法己无法满足数控机床发展的要求，加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。
所以熟练掌握数控加工设计和编程是机械专业必不可少的，也是未来工作中应该必备的专业技能。
2.C6132E-2车床主轴箱体的工艺分析
2.1零件图纸分析
图1.1零件二维图
2.2零件的工艺性分析
在对零件进行加工前，要对零件图纸进行认真分析。
明确零件的几何形状、尺寸和技术要求，以确保零件在加工后能达到规定的技术要求。
此次设计的C6132E-2铣床主轴箱体零件的加工面主要包括平面、槽、孔、螺纹孔等加工内容，零件的主体都是箱体零件，适合在数控铣床加工，零件的结构合理便于实现图纸要求的保证。
图1.2零件三维图
2.3零件的技术要求分析
根据C6132E-2车床主轴箱体零件的图1-1分析可以得出，C6132E-2车床主轴箱体零件主要的技术要求有如下：
1）未注倒角为C1.
2）未注公差按照GB/T1804-m处理.
3）时效处理
从上述技术要求得知：
1）未注倒角为C1，各个台阶及孔口去毛刺。
2）未注公差查询GB/T1804-m，查询相关尺寸的尺寸公差。
3）对零件的加工毛坯进行时效处理，消除铸造应力，防止后期变形。
2.4零件的尺寸精度分析
此次设计的C6132E-2车床主轴箱体零件主要的加工精度属于IT7级以下加工精度，IT7级精度要求较高，如尺寸φ90K6、φ95K,φ40J7及φ42H7精度要求较高，其加工精度在IT6-IT7级左右，这些都是零件的主要的加工表面，需要在生产的过程中重点保障其加工精度，在加工过程中需要通过粗加工精加工逐步获得优良的加工表面，加工表面除了重要的加工表面还有一些次要的加工表面，如90（+0.26/+0.16）mm、110（+0.27/+0.17）mm及112.5（+0.27/+0.17）mm等等、图纸中一些未标注公差的尺寸，如32mm、53mm、97mm、120mm、665mm此类加工尺寸的加工公差在零件的加工技术要求中规定了按照GB/T1804-m来对加工公差进行选取，如表2-1
表2.1GB/T1804公差分段图
公差等级
尺寸分段
＞0.5-3
＞3-6
＞6-30
＞30-120
＞120-400
＞400-1000
f（精密级）
±0.05
±0.05
±0.1
±0.15
±0.2
±0.3
m（中等级）
±0.1
±0.1
±0.2
±0.3
±0.5
±0.8
C（粗糙级）
±0.2
±0.3
±0.5
±0.8
±1.2
±2
相对图中的公差分布分别为以上为标注公差的基本尺寸确定公差带如下：
32±0.3mm、53±0.3mm、97±0.3mm、120±0.5mm、665±0.5mm。
图纸中由于此类尺寸较多在加工中按照此方法对基本尺寸的公差带进行确定，再次不在一一赘述。
2.5零件的表面粗糙度分析
零件的表面粗糙度根据零件的表面的功能的不同，粗糙度也不一样，如尺寸φ90K6、φ95K,φ40J7及φ42H7精度要求较高，其加工精度在IT6-IT7级左右，这些都是零件的主要的加工表面，需要在生产的过程中重点保障其加工精度，在加工过程中需要通过粗加工精加工逐步获得优良的加工表面，这些表面在零件装配的时候都是重要的装配表面也是在加工中需要重点关注的加工对象，是零件的主要加工表面，其表面粗糙度为Ra1.6，其余零件的加工表面为Ra3.2，此次设计的零件的整体的表面粗糙度要求较高，在加工的时候务必注意各种影响表面粗糙度的因素。
3.C6132E-2车床主轴箱体加工工艺设计
3.1加工毛坯的确定
机械加工的毛坯种类是多种多样的，按照他们的制作工艺的不同将常见的毛坯种类分为以下几种类型：
1）铸造毛坯；常见的铸件毛坯，适合大批量生产；
2）锻造毛坯；包括自由锻和模锻毛坯；
3）焊接毛坯：
采用焊接方式构成的毛坯；
4）冶金：
粉末冶金等；
5）型材：
市场常见的圆钢，方钢，六角钢、管料等。
此次设计的毛坯材料为HT200，毛坯采用铸造毛坯，毛坯的加工方法为砂型铸造，初步获得零件的毛坯外形，在铸造过程中不得存在沙眼浮杂，气孔等技术缺陷，毛坯铸造后需要对毛坯进行时效处理，消除毛坯的铸造内应力。
查阅加工余量表可知零件各个加工面的主要尺寸如φ120mm、φ95mm、∅90mm、∅52mm，查询铸造件机械加工工艺手册可知其余量在1.2-2mm之间，此次设计的过程中，加工余量均取2mm加工余量，小孔在铸造中不便铸造出来，因此在设计中M10的孔在加工中不在预留孔。
绘制零件的铸造毛坯图如下：
图3.1C6132E-2车床主轴箱体零件毛坯图
3.2定位基准的的选择
加工基准的选择在工艺设计的过程中至关重要，加工基准的选择主要是分为粗基准和精基准两种，粗基准一般不能够重复使用，在加工过程中，一般选择较大较平整的面或者加工余量均匀的面作为粗基准，加工出零件的一个精基准，然后在后续的加工过程中使用同一个精基准进行加工，或者在精基准之间进行加工基准的转换，都是可以保证零件的各个加工面之间的形位公差。
在此次的C6132E-2车床主轴箱体零件设计中，零件加工定位的基准转换如下：
1）首先加工出零件顶部平面，此时的定位基准是底部平面，底部平面是未加工的平面，是设计加工中的粗基准。
2）在加工出零件的顶部平面以后，使用顶部平面作为定位基准，加工出底部的平面及槽，此时顶部平面是加工过后的面，是此次设计的精基准；
3）使用底部平面及V槽定位，加工左侧平面及孔，此时底部平面及V槽是加工过后的面，是此次设计的精基准
4）使用底部平面及V槽定位，加工右侧平面及孔，此时底部平面及V槽是加工过后的面，是此次设计的精基准
5）使用底部平面及V槽定位，加工前平面及孔，此时底部平面及V槽是加工过后的面，是此次设计的精基准
此次设计的基准的转换符合基准选择原则，可以很好的保证零件的各个加工面之间的位置关系。
3.3表面加工方法的确定
此次设计的零件的加工表面主要是孔，平面，螺纹孔等加工面，各种不同的加工表面需要不同的加工设备，采用不同的加工工艺，往往是根据零件的最终的表面要求，选择合适的精加工方法，确定表面的最终加工工艺，然后在采用合适的粗加工方法，去除零件的主要的切削量，此次设计的箱体零件主要是采用钻、镗、铣等加工方法来获得最终的加工方法，汇总各个表面的加工方法如下：
表3.1各个表面加工方法
序号
被加工表面
经济精度等级
表面粗糙度
加工方法
1
Φ25孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
2
Φ28孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
3
Φ40孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
4
Φ42孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
5
Φ90孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
6
Φ95孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
7
Φ52孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
8
Φ62孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
9
Φ64孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
10
Φ120孔
IT6-IT7
Ra1.6
钻孔-粗镗孔-精镗孔
11
V槽
IT8-IT10
Ra3.2
粗铣-精铣
12
M10螺纹
IT10-IT12
Ra6.3
钻孔-攻丝
13
顶部平面
IT8-IT10
Ra3.2
粗铣-精铣
14
底部平面
IT8-IT10
Ra3.2
粗铣-精铣
15
侧部平面
IT8-IT10
Ra3.2
粗铣-精铣
3.4制定加工工艺路线
零件的加工工艺路线制定需要仔细分析零件图纸，分析零件的加工表面的加工方法，选定毛坯，分析图纸及毛坯，选定加工基准，安排零件的加工顺序，在制定零件的加工顺序，拟定零件的加工工艺方案的时候，需要制定多种加工工艺路线，各种加工工艺的优缺点分析，最终确定了零件的最终加工工艺，针对此零件的加工制定以下两种工艺方案，并进行对比分析：
表3.2加工方案一
一
铸造
铸造毛坯
二
时效处理
时效处理
三
铣顶面
铣顶面大面，钻攻M10
四
铣底面
铣底面大面，钻攻M10，铣V槽
五
镗铣左侧
铣面，镗内孔φ40、φ42，φ90、φ95，φ52，φ25、φ28，留加工余量0.3mm；
六
镗铣右侧
镗内孔φ62、φ64，φ120mm，至图纸尺寸
七
钻孔
钻φ20mm及φ30孔
八
终检
九
入库
表3.3加工方案二
一
铸造
铸造毛坯
二
时效处理
时效处理
三
镗铣左侧
铣面，镗内孔φ40、φ42，φ90、φ95，φ52，φ25、φ28，留加工余量0.3mm；
四
镗铣右侧
镗内孔φ62、φ64，φ120mm，至图纸尺寸
五
钻孔
钻φ20mm及φ30孔
六
铣顶面
铣顶面大面，钻攻M10
七
铣底面
铣底面大面，钻攻M10，铣V槽
八
终检
九
入库
综合比较方案一及方案二两种加工方案，方案一首先加工出零件顶部平面，此时的定位基准是底部平面，在加工出零件的顶部平面以后，使用顶部平面作为定位基准，加工出底部的平面及槽，此时顶部和底面互为基准，使用底部平面及V槽定位，加工左侧平面及孔，加工右侧平面及孔，加工前平面及孔，此时底部平面及V槽是加工过后的面，是此次设计的精基准，基准的转换符合加工基准选择原则，方案二在设计的时候首先加工两侧面孔，加工的时候都是使用底面粗基准定位，加工误差较大。
最终我们选择方案一作为零件的最终加工方案，如下：
表3.4加工工艺过程表
一
铸造
铸造毛坯
二
热
时效处理
三
铣顶面
专用夹具装夹
1
粗铣顶面，控制尺寸100mm留加工余量0.3mm；
2
精铣顶面，控制尺寸100mm至图纸尺寸；
3
钻孔2-φ8.5mm
4
攻丝2-M10
四
铣底面
专用夹具装夹
1
粗铣顶面，控制尺寸160mm留加工余量0.3mm；
2
精铣顶面，控制尺寸160mm至图纸尺寸；
3
粗铣V形槽，留加工余量0.3mm；
4
精铣V形槽，至图纸尺寸；
5
钻孔4-φ8.5mm
6
攻丝4-M10
1
粗铣顶面，控制尺寸99.5mm留加工余量0.3mm；
2
精铣顶面，控制尺寸99.5mm，至图纸尺寸；
3
粗镗内孔φ40、φ42，φ90、φ95，φ52，φ25、φ28，留加工余量0.3mm；
4
精镗内孔φ40、φ42，φ90、φ95，φ52，φ25、φ28，至图纸尺寸；
六
镗铣右侧面
专用夹具装夹
1
粗镗内孔φ62、φ64，φ120mm，留加工余量0.3mm；
2
精镗内孔φ62、φ64，φ120mm，至图纸尺寸；
七
钻孔
专用夹具装夹
1
钻孔φ24mm；
2
钻孔2-φ30mm
八
终检
入库
3.5工艺装备的选择
3.5.1加工设备的选择
此次设计的C6132E-2车床主轴箱体零件，主要的加工面有平面，内孔，槽，螺纹孔等，主要的加工内容是在铣床上完成加工，所以此次设计必须为零件准备数控铣床，零件的毛坯尺寸为665×260×310mm，属于小型零件，所以为设备选择一台小型设备即可，此次设计的最高的加工精度为IT6级的加工精度，机床的加工精度必须大于零件的最高的加工精度，这样才可以保证产品的稳定性，综合考虑为C6132E-2车床主轴箱体零件选择L850铣床作为加工设备，此铣床的工作台尺寸为1000×800mm，足够此次设计使用，加工精度在IT6级，如下图：
图3.2加工设备数控铣
3.5.2刀具的选择
刀具的选择直接关系到零件的加工成本及生产效率，此次设计的C6132E-2车床主轴箱体零件的加工刀具的选择根据零件的加工表面可以判断主要为盘铣刀，钻头，内孔镗刀，丝锥等刀具，刀具的选择是机械加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量，应该根据零件材料的切削性能选择刀具。
在设计中正确的选择刀具直接关系到零件能够成功的加工出来。
此次设计的加工刀具汇总如下：
表3.5C6132E-2车床主轴箱体加工刀具
序号
刀具编号
刀具名称
刀片材料牌号
刀具参数
刀具半径
刀杆规格
1
T01
盘铣刀
硬质合金YT15
Φ100mm
BT40
2
T02
钻头
硬质合金YT15
Φ8.5
BT40
3
T03
丝锥
硬质合金YT15
M10
BT40
4
T04
V形铣刀
硬质合金YT15
Φ100mm
BT40
5
T05
可调镗刀
硬质合金YT15
Φ25-φ50
BT40
6
T06
可调镗刀
硬质合金YT15
Φ50-φ75
BT40
7
T07
可调镗刀
硬质合金YT15
Φ75-φ100
BT40
8
T08
可调镗刀
硬质合金YT15
Φ100-φ120
BT40
9
T09
钻头
高速钢
BT40
10
T10
钻头
高速钢
BT40
3.5.3夹具的选择
夹具的选择是设计中的关键要素，他主要是用来确定加工零件在加工过程中保证零件与加工刀具的相对位置，他的选择直接关系到零件加工工艺成本，甚至直接关系到零件的加工出的产品是否合格，此次设计的C6132E-2车床主轴箱体零件主要是数控机床的加工，因此在加工夹具的选择时主要是数控机床的相关刀具及夹具，车床常用的夹具主要有以下几种：
卡盘：
包括三爪卡盘、四爪卡盘等；顶尖：
包括死顶尖，半圆顶尖、内拨顶尖，回转顶尖等；专用夹具：
对于某些零件的专用夹具；此次设计的C6132E-2车床主轴箱体属于典型的箱体零件，零件的结构复杂，不适宜与用通用夹具，因此在此次设计过程中，铣床加工我们选择了专用夹具作为零件的加工夹具。
3.6切削用量的确定
3.6.1背吃刀量的确定
为了提高加工效率，选择一个较大的切削深度可以减少进给的数量。
并且选择一个较大的背吃刀量可以减少刀具磨损，所以在粗加工时，选择的背吃刀量一般为2-3mm。
而在精加工时则需优先考虑零件的加工精度，表面粗糙度等因素，所以精加工预留0.2-0.5mm加工余量。
3.6.2主轴转速的确定
加工中主轴转速计算公式如下：
n=1000Vc/πd（式3.1）
公式中：
n—主轴转速，单位r/min
Vc—切削速度，单位m/min
d—工件直径，单位mm
查《机械加工切削手册》第五章切削参数，零件加工中各切削速度Vc数值选取如下：
粗铣表面时Vc选取100m/min；
精铣表面时Vc选取150m/min；
粗镗孔时Vc选取70m/min；
精镗孔时Vc选取100m/min；
钻孔时Vc选取20m/min；
攻丝时Vc选取20m/min；
将Vc与工件直径代入公式2-1得到刀具转速如下：
粗铣表面时n粗=1000×100/3.14×100≈318r/min；
精铣表面时n精=1000×150/3.14×100≈477r/min；
粗镗孔时n粗=1000×70/3.14×90≈248r/min；
精镗孔n精=1000×100/3.14×90≈354r/min；
钻孔n精=1000×20/3.14×8.5≈750r/min；
攻丝n=1000×20/3.14×10≈636r/min；
3、进给速度的确定
F=f*n（式3.2）
式中：
F—切削时单位时间内工件与刀具沿进给方向的相对位移，单位mm/min
f—车刀每转工作台的移动距离，即每转进给量，单位：
mm/r
n—工件的转速，单位：
r/min
式中f可参考下表选取：
表3.6每转进给量f参数表
工件材料
每转进给量f（mm/r）
粗车
精车
高速钢车刀
硬质合金车刀
高速钢车刀
硬质合金车刀
钢
0.10~0.15
0.10~0.25
0.02~0.05
0.10~0.15
铸铁
0.12~0.20
0.15~0.30
铝
0.06~0.20
0.10~0.25
0.05~0.10
0.02~0.05
综上所述刀具从上述表格选取每转进给速度，结合公式计算刀具的每转进给：
粗铣表面时F粗=318×0.5≈159mm/min；
精铣表面时F精=477×0.3≈143mm/min；
粗镗孔时F粗=248×0.2≈49.6mm/min；
精镗孔时F精=354×0.1≈35.4mm/min；
钻孔时F=750×0.1≈75mm/min；
攻丝时F=636×1.5≈954mm/min；
4.基于UGCAM的数控编程
4.1加工前的模型处理和加工准备
4.1.1模型处理
自动编程使用计算机专业软件编制数控加工程序,程序员只要依据图纸的设计要求,使用数控编程语言,由计算机自动处理数值计算和后置处理,编写零件数控加
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