机械系数控技术专业毕业设计论文.docx
《机械系数控技术专业毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械系数控技术专业毕业设计论文.docx（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械系数控技术专业毕业设计论文
（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！
）
优秀论文审核通过
未经允许切勿外传
中等职业学校专业骨干教师国家级培训
数控技术应用专业结业论文
河南邓州市职教中心李晓静
内容提要：
此次设计是基于华中数控系统的XH714D加工中心的板类零件编程与加工。
设计借助了现阶段所学的专业知识,认真分析了该零件在数控加工中的相关工艺过程。
加工
内容包括了铣削凸台平面、凸台轮廓、型腔；钻、铰通孔、攻螺纹等。
一零件分析
1.1零件材料分析
由零件图可知：
零件材料为45#钢，为优质碳素结构钢。
含碳量在0.42～0.50%之间，属于高强度
中碳钢。
具有良好的综合力学性能，切削性能良好。
1.2零件结构分析
该零件为一个小型的板类零件，其毛坯尺寸为124×104×44mm。
零件由带圆角的矩形凸台、带圆
槽的凸台、五边形凸台，带圆角的型腔、通孔和两个螺纹孔组成。
其上的五边形凸台为内接正五边形。
1.3零件精度分析
由图纸可知零件的各尺寸精度要求均较高。
零件毛坯留有一定的余量，凸台及凸台轮廓、型腔、
通孔、螺纹孔等的精度要求较高，其中高精度要求的加工内容为：
带圆角的矩形凸台轮廓、带圆槽的
凸台上表面、型腔、通孔，均为7级精度要求；螺纹孔为6级精度要求。
二加工方案
平面、平面轮廓在镗铣类数控机床上的加工方法是铣削。
经粗铣的平面，尺寸精度可达IT12～IT14
-1-
级（指两平面之间的尺寸），表面粗糙度值可达。
经粗、精铣的平面，尺寸精度可达IT7～IT9级，表
面粗糙度值可达。
孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗等。
大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削加工。
孔的
加工方式与其所能达到的精度有很紧密的联系。
为提高孔的位置精度，在钻孔工步前需要安排锪平端
面和打中心孔工步。
对螺纹加工，要根据孔径大小采取不同的处理方式，一般情况下，直径在M6～M20mm之间的螺纹，
通常采用攻螺纹的方法加工；M6mm以下，M20mm以上的螺纹只在加工中心上完成底孔加工，攻丝可通
过其他手段进行。
该凸模零件由于是中小批量生产，从经济、时效等方面考虑铣六方在普通铣床上完成加工，余下
的平面及凸台轮廓、通孔、螺纹孔在XH714D立式加工中心上加工完成。
该零件的机械加工工艺详见表
2-1：
表2-1五边形凸台零件机械加工工艺过程卡
零件名称
图号
材料
件数
毛坯类型
毛坯尺寸
机械加工工艺过程卡
0703
45#
300
124×104×44mm
五边形凸模
板料
序
工序
工序内容
机床
工
装
号
名称
1
下料
下料：
124×104×44mm
气割
200mm钢板尺
2
铣
粗、精铣六方至120×100×40mm
X52
φ80盘铣刀；200×0.02mm游
标卡尺
铣各凸台至图纸要求
XH714D
200×0.02mm游标卡尺
数控加
铣两个型腔至图纸要求
XH714D
200×0.02mm游标卡尺
3
深度游标卡尺
工
200×0.02mm游标卡尺、内径千
钻、铰孔至图纸要求
XH714D
分尺
攻螺纹孔至图纸要求
XH714D
M10-6H螺纹塞规
4
去毛刺
钳工去毛刺
5
检验
照图检验各部尺寸及形位公差
6
入库
清洗，涂油入库
工艺设计日期共1页第1页
三确定数控加工内容
数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生产效率高等特点。
数控机床适于加工的
内容有：
-2-
（1）工件上的曲线轮廓表面，特别是由数学表达式给出的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓。
（2）给出数学模型的空间曲面或通过测量数据建立的空间曲面。
（3）形状复杂，尺寸烦多，曲线与检测困难的地方。
（4）能在一次装夹中顺带铣出来的简单表面或形状
（5）用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给内、外凹槽。
（6）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。
由该零件的加工方案可知，零件需要下料、铣、钻孔、攻螺纹等工序的加工，零件第一次粗铣—
—铣六方，加工内容较为简单，普通机床就可以保证其精度。
并且加工过程中需要多次装夹，为了节约成本，提高加工效率，选择在普通铣床上加工完成。
粗铣主要是去除较大余量，并为数控铣削准备精确定位基准。
各凸台、孔距的精度要求较高，圆弧等的加工在普通机床上不易控制，其精度也难以保证。
而这些工序的加工又只需单工位加工即可完成，故考虑在数控铣床或数控加工中心上进行加工。
分析零件的数控加工内容及过程，知加工中所需刀具在10把左右，为了减少换刀时间，提高加工效率，确定第3工序在数控加工中心上加工。
四数控工序加工工艺设计
设计数控加工工艺实际就是设计各工序的加工工步，主要从精度和效率两方面考虑。
4.1数控加工工序加工内容精度分析
本工序的工序图如图4-1-1所示：
由零件的加工方案可知：
本工序加工内容中精度要求较高的有：
带圆角的矩形凸台的长为（取
100.018±0.017）,宽为（取80.015±0.015），深为。
带圆槽的凸台宽度为70±0.02，深为;两型腔的
长、宽均为（取15.009±0.009），深（取3.005±0.005）。
通孔为。
螺纹孔为右旋螺纹孔，孔深为，孔距分别为，。
带圆角的矩形凸台对工件对称中心线对称度要求为0.04mm；对上道工序加工的基准面平行度要求
为0.03mm。
带圆槽的凸台上表面对零件底面的平行度要求为。
带圆角的矩形凸台轮廓表面粗中等公差等级加工。
-3-
4.2数控工序加工工步设计及各工步走刀路线图
4.2.1
数控工序加工工步设计
根据全部加工表面按先粗，半精，再精加工分开进行；在一次定位装夹中，尽可能完成所有能
够加工的表面的原则，以及对所要加工零件加工内容的分析，确定如下加工顺序：
（１）粗铣各凸台及凸台轮廓；其走刀路线如表
4-2-2
至表4-2-4
所示：
（２）精铣各凸台及凸台轮廓；其走刀路线如表
4-2-5
至表4-2-7
所示：
（３）粗、精铣两型腔；其走刀路线如表
4-2-8、表4-2-9所示：
（４）钻中心孔；其走刀路线如表
4-2-10所示：
（５）钻Φ12H7通孔；其走刀路线如表
4-2-11所示：
（６）粗扩Φ12H7通孔;其走刀路线如表
4-2-11所示：
（７）粗铰Φ12H7通孔;其走刀路线如表
4-2-11所示：
（８）精铰Φ12H7通孔；其走刀路线如表
4-2-11所示：
（９）钻螺纹底孔；其走刀路线如表
4-2-12
所示：
（10）攻螺纹；其走刀路线如表4-2-12
所示：
具体的工步内容及工步顺序见表
4-2-1数控加工工序卡片。
表4-2-1
数控加工工序卡片
数控加工工序卡片
夹具名称
零件名称
材料
零件图号
机用虎钳
盖板类
45#钢
0703
工
程序编号
使用设备
XH714D
车间
数控车间
步
主轴转速
进给速度
号
工步内容
刀号
刀量具规格mm
备注
S（rmin）
F（mmmin）
1
粗铣100×80带圆角凸台粗铣带
T01
16
697
314
圆槽凸台、粗铣五边形凸台
2
精铣五边形凸台、精铣70凸台、
T02
16
697
84
精铣100×80凸台
3
粗、精铣2×15-15型腔
T03
6
1062
106.2
4
钻各孔中心孔
T04
3
1061
85
5
钻Φ12H7孔到φ11mm
T05
11
724
145
6
粗铰Φ12H7孔11.85mm
T06
11.85
135
108
7
粗铰Φ12H7孔至11.95mm
T07
11.95
133
108
-4-
8
精铰φ12孔至图纸要求
T08
12H7
130
106
9
钻M10螺纹底孔
T09
8.5
106.2
42.5
10
攻丝
T10
M10-6H
720
1080
编制
审核
批准
共1页
第1页
4.2.2数控加工工序各工步走刀路线图
走刀路线可分为孔加工进给路线和铣削加工进给路线。
在安排孔的加工走刀路线时，在保证孔的
加工精度和表面粗糙度要求的同时，应寻求最短路线；在安排轮廓铣削加工的进给路线时，应尽量沿
着轮廓的切线方向切入切出。
结合该零件的材料，为提高表面精度，粗铣时可采用逆铣，精铣时采用
顺铣。
该零件的数控加工走刀路线如表4-2-2至表4-2-12所示：
表4-2-2粗铣带圆角凸台走刀路线图
数控加工走刀路线图工序号3工步号1程序号O0002
机床型号XH714D加工内容粗铣带圆角凸台共11页第1页
粗铣100×80mm
带圆角凸台
编程
校对
审批
符号
含义
抬刀
下刀
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
铰孔
行切
表4-2-3
粗铣70带圆槽凸台走刀路线图
数控加工走刀路线
3
2
O0003
图
工序号
工步号
程序号
机床型号
XH714D
加工内容
粗铣带圆槽凸台
共11
页
第2页
粗铣70带圆槽凸台
编程
校对
-5-
审批
符号
含义
抬刀
下刀
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
铰孔
行切
表4-2-4
粗铣五边形凸台走刀路线图
数控加工走刀路线
3
3
O0004
图
工序号
工步号
程序号
机床型号
XH714D
加工内容
粗铣五边形凸台
共11
页
第3页
粗铣五边形凸台
编程
校对
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
表4-2-5精铣五边形凸台走刀路线图
数控加工走刀路线
工序号3工步号4程序号O0001
图
机床型号XH714D加工内容精铣五边形凸台共11页第4页
精铣五边形凸台
编程
校对
-6-
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
表4-2-6精铣带圆槽凸台走刀路线图
数控加工走刀路线
工序号3工步号5程序号O0001
图
机床型号XH714D加工内容精铣带圆槽凸台共11页第5页
精铣70带圆槽凸台
编程
校对
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
表4-2-7半精铣、精铣带圆角凸台走刀路线图
数控加工走刀路线
工序号
3
工步号
6
程序号
O0001
图
机床型号
XH714D
加工内容
半精铣、精铣带圆角凸台
共11页
第6页
半精铣、精铣
100×80带圆角凸台
编程
-7-
校对
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
表4-2-8
粗铣型腔走刀路线图
数控加工走刀路线图
工序号
3
工步号
7
程序号
O0005
机床型号
XH714D
加工内容
粗铣型腔
共11页
第7页
粗铣型腔
编程
校对
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
表4-2-9
精铣型腔走刀路线图
数控加工走刀路线图
工序号
3
工步号
8
程序号
O0001
机床型号
XH714D
加工内容
精铣型腔
共11页
第8页
精铣型腔
编程
-8-
校对
审批
符号
含义
抬
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
铰孔
行切
下刀
刀
表4-2-10
钻各孔中心孔走刀路线图
数控加工走刀路线
3
9
O0001
图
工序号
工步号
程序号
机床型号
XH714D
加工内容
钻中心孔
共9
页
第11页
钻各孔中心孔
编程
校对
审批
符号
含义
抬刀
下刀
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
铰孔
行切
表4-2-11
钻、铰φ12H7通孔走刀路线图
数控加工走刀路线
3
10
O0001
图
工序号
工步号
程序号
机床型号
XH714D
加工内容
钻、铰
共11
页
第10页
钻、铰φ12H7通孔
编程
-9-
校对
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
表4-2-12攻螺纹孔走刀路线图
数控加工走刀路线
工序号
3
工步号
11
程序号
O0001
图
机床型号
XH714D
加工内容
攻螺纹
共11页
第11页
钻、攻M10螺纹孔
编程
校对
审批
符号
含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相交铰孔行切
4.3数控工序工艺系统选择
4.3.1数控机床及机床参数的选择
此零件为中小批量加工。
故其毛坯可以在普通机床上完成粗加工，其余内容在数控机床上加工。
在普通机床上加工毛坯时，首先确定一个加工基准面，以保证在加工时平行度的要求，为在数控机床
上的加工准备好定位基准面。
根据零件尺寸和加工精度的要求，综合分析现有机床可知XH714D立式数
控加工中心适合于此工件的加工。
XH714D立式数控加工中心的主要技术参数如表4-4-1：
表4-4-1XH714D
加工中心主要技术参数表
数控系统
FANUC0imate-MB
工作台尺寸
900×400mm
X轴行程
630mm
Y轴行程
400mm
Z轴行程
500mm
T型槽（槽宽×槽距）
18×125mm
-10-
快速移动速度
X、Y轴
20000mmmin
Z轴
15000mmmin
切削进给速度
1-5000mmmin
主轴锥孔
NO.40锥度7:
24
主轴转速范围
主轴电机功率
7.511kW
最大刀具（直径×长度）
Φ105×250mm
刀柄型号
BT40MAS403
外形尺寸
2575×2545×2770mm
4.3.2数控加工刀具的选择
根据数控加工内容，所需刀具有立铣刀、键槽铣刀、中心钻、麻花钻、铰刀、机用丝锥等，其规
格依据加工尺寸选择。
粗铣时铣刀直径应选小一些，以减少切削力矩，但也不能太小，以免影响加工
效率；精铣时铣刀直径应选大一些，以减少接刀痕迹。
考虑到两次走刀间的重叠量及减少刀具种类，
结合该零件加工实际，确定粗、精铣凸台及其轮廓的刀具直径都选为。
其他刀具根据孔径尺寸确定。
常用的刀具材料有：
高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。
而生产中常用
的刀具材料主要是高速钢和硬质合金两类。
考虑到该工序无需高速切削，为节约成本，选择使用高速
钢刀具。
刀柄柄部根据主轴锥孔和拉紧机构选择。
XH714型加工中心主轴锥孔为
ISO40，适用刀柄为
BT40
（日本标准JISB6339）,故刀柄柄部选择
BT40型式。
具体刀具见表
4-4-2。
表4-4-2
数控加工刀具卡片
工
刀具
补偿值mm
刀具
步
刀具名称
刀具型号
补偿号
补偿
备注
号
直径mm
长度mm
号
H
号D
1
T01
φ16立铣刀
BT40-ER40-90
16
H01
D01
2
T02
φ16立铣刀
BT40-ER16-50
16
H02
D02
3
T03
φ6键槽铣刀
BT40-ER11-50
6
H03
D03
4
T04
φ3中心钻
BT40-ER40-45
3
H04
D04
5
T05
φ11钻头
BT40-M1-45
φ11
H05
D05
6
T06
φ11.85铰刀
BT40-M1-45
11.85
H06
D06
7
T07
φ11.95铰刀
BT40-M1-45
11.95
H07
D07
8
T08
φ12H7铰刀
BT40-M1-45
12H7
H08
D08
9
T09
φ8.5钻头
BT40-M1-100
8.5
H09
D09
-11-
10T10
M10丝锥
BT40-G12-130
M10
H10
D10
编制
审核
批准
共1页
第1页
4.4切削用量的选择
合理选择切削用量的原则是：
粗加工时，以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；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。
从刀具耐用度
出发，切削用量的选择方法是：
先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
4.4.1背吃刀量、侧吃刀量的确定
背吃刀量和侧吃刀量的确定主要根据机床、夹具、刀具、工件的刚度和被加工零件的精度要求来
决定。
由此原则，再结合该工序所要保证的表面粗糙度要求，确定粗铣时的背吃刀量或侧吃刀量取3～
5mm；半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5mm；精铣时背吃刀量或侧吃刀量取0.5mm.
4.4.2主轴转速、切削进给速度的计算
（1）切削进给速度是切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为。
式中：
——切削进给速度，单位为；
——铣刀每齿进给量，单位为；
——铣刀的转速，单位为;
——铣刀齿数，单位为‘齿’。
（2）主轴转速（铣削）
式中：
——切削速度,单位为；
——铣刀直径，单位为；
——主轴转速，单位为。
（3）孔加工时主轴转速
式中：
——切削速度,单位为；
——切削刃选定点处所处对应的工件或刀具的回转直径，单位为；
——工件或刀具的转速，单位为。
（4）进给速度的计算
-12-
式中：
——进给速度，单位为mmmin
——进给量，单位为mmr
——工件或刀具的转速，单位为。
（5）攻螺纹时主轴转速
式中：
——工件螺纹的螺距或导程，mm；
——保险系数，一般取80；
——主轴转速，。
（6）攻螺纹时的进给速度
攻螺纹时的进给量的选择决定于螺纹的导程，由于使用了带有浮动功能的攻螺纹夹头，攻螺纹时进给速度可略小于理论计算值，即
式中：
——加工螺纹的导程，
mm；
——加工螺纹时主轴转速，。
综上所述，则：
（1）16.的立铣刀粗加工
Vc=35mmin
=0.15
z=3
S==697rmin
=0.15×3×697=314mmmin
（2）16.的立铣刀精加工
Vc=35mmin
=0.04
z=3
S==697rmin
=0.04×3×
升级会员 