数控专业毕业课程设计指导书.docx
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数控专业毕业课程设计指导书
数控专业毕业课程设计指导书
一零件图分析
图十为箱体类零件，零件材料为45#，毛坯尺寸（长*宽*高）为146mm*1
00mm*20mm，单件生产。
图纸分析
该零件图主要由平面、型腔、孔及螺孔组成。
两侧个一个20mm*96mm*13mmm的凹槽，中间为旋转90度的正方形凸槽，壁厚2mm，高4mm，正槽内部深4mm处有通孔4*φ12在正方槽内部四角处，R10、R6圆弧相切在通孔，φ12外部深为18mm，凸槽外有通孔φ10H7，螺纹孔M6各两个在方形凸台四周，该零件形状机构一般，尺寸精度要求较高，要求低平面公差值为0.05mm，凸槽壁厚平行度要求为0.1mm，凸槽内圆弧对称必须位于距离公差值为0.02mm，且相对于基准中心平面A对称。
但有多处内圆角使用刀具较多。
零件材料为45#，切削加工性较好，可采用高速钢刀具，该零件适合采用数控铣床加工。
主要的加工内容有平面，凹槽、通孔6个螺纹孔2个。
低平面粗糙度为1.6，两侧凹壁上表面粗糙度为3.2，4个通孔粗糙度为1.6。
加工时除了保证形状和尺寸要求外，主要是控制加工中的变形。
因此，加工时采用依次分层铣削的方法并控制每次的切削深度。
孔加工采用钻、铰可达到要求。
二、数控机床的选择
品牌：
华中数控型号XK714
主电机功率：
5.5KW运动方式：
轮廓控制
加工尺寸范围：
1000*400*500mm主轴转速0-8000rpm
控制方式：
半闭环控制控制系统：
HNC-21M
用途：
金属切削适用范围：
通用
结构特点：
XK714数控床身铣床钢性很高、加工精度好，可以自动连续完成对零件的铣、钻、镗、扩、铰等多种工序加工，适用于中等批量生产的各种平面、阶梯面、沟槽、圆弧面、螺旋槽、齿轮、齿条、花键、孔等各种形状零件的加工。
可广泛应用于机械行业及其他行业的机械加工、机修部门，尤其对于成批零件加工、模具加工和较精密零件加工具有很强的适用性。
主轴采用主轴变频专用电机配用进口变频器经过两档齿轮机械变速以实现机床主轴的无级调速。
变速操纵机构采用间歇齿条机构控制，通过高低档转换手柄以实现手动挂档变速。
主轴松拉刀机构具有响应快、力量大、稳定性好等特点。
X、Y、Z坐标均采用交流伺服电机通过高精度无齿隙联轴器与精密级滚珠丝杠副直联，丝杠轴承采用高精度、高刚性成组角接触球轴承，稳定性好、精度高，保证了机床的传动刚性，位置精度和高传动精度。
机床配有全封闭防护罩及刀具自动冷却系统。
XK713数控铣床参数
X,Y,Z方向进给速度范围0~3000mm/min
X,Y,Z方向快速移动速度（max）8000mm/min
主轴转速范围60~6000rmp
主轴刀柄BT40
刀柄拉钉P40T
主电机功率5..5KW
主轴最大输出扭矩52Nm
主轴箱垂直移动最大距离（Z）500mm
工作台纵向移动最大距离（X）600mm
工作台横向移动最大距离（Y）400mm
工作台（宽×长）400*1000mm
工作台最大承载重量500kg
T型槽（数量×槽宽×中心距）3*18*85mm
进给轴电机额定转矩:
垂直方向（Z）11Nm
纵横方向（X／Y）11Nm
定位精度0.01/300mm
重复定位精度±0.005mm
机床电源乃总功率3P/50Hz/380V/15KVAMpa
机床外形尺寸（长×宽×高）2740×2150×2257mm
机床重量（毛重/净重）4000kg
三、数控加工零件的工艺性分析
数控加工工艺分析涉及面很广，在此主要从数控加工的可能性和方便性方面来分析。
1、
（1）零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则
1）零件的完整性与正确性
零件图样应表达正确，标注齐全合理。
构成零件轮廓的几何要素要正确、齐全。
为编程提供依据，根据工件零件图能够分析出零件的工艺图形，各处的图形要求与图形轮廓表达清楚。
2）尺寸标注方法分析
尺寸标注应符合数控加工的特点，图样上应尽量采用统一的设计基准。
为了方便编程又有利于基准的统一。
零件图的设计基准以工件中心为设计中心，编程程序可以以工件的中心定为编程设计中心原点。
3）零件技术要求分析。
尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等，决定了该表面的最终加工方法，进而得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。
工件多处公差要求等级较高，包括工件外形轮廓尺寸呢，公差等级IT6，孔加工的尺寸H7，工件厚度的公差范围为+/_0.052；其他处工件凹槽的公差等级也较高。
工件的多处要求进行精加工的处理，以达到零件图的公差等级要求。
工件的表面粗糙度为3.2，工件加工的同时要根据工件要求的尺寸公差值和粗糙度值进行酌情处理，
由于公差尺寸的等级要求，所以在工件定位的是要求的公差等级要求较高，尽可能做到零误差。
（2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
1）零件的内腔和外型最好采用统一的几何类型和尺寸。
如此进行可以减少使用刀具的规格和换刀的次数，使得编程方便，生产效益提高。
2）内槽圆角的大小，决定着刀具直径的大小，因此内槽圆角半径不应太小。
3）零件铣削底平面时,槽底圆角半径r不应过大。
4）应采用统一的定位基准。
本零件结构有外形尺寸为100*80、凸台、凹槽、孔等多样尺寸。
凹槽利于用数控系统通过旋转坐标系G68进行加工。
各外形尺寸用子程序进行循环加工。
各孔用数控铣床孔加工方法进行￠12、￠20孔。
￠8的平孔孔采用￠6的铣刀用螺旋下刀的方法进行铣削。
（3）零件毛坯的工艺性分析
零件在进行数控铣削加工时，由于加工过程的自动化，使得余量的大小、如何装夹等问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。
根据实际中的使用经验，下列几方面应该作为零件毛坯工艺性分析的要点。
1）毛坯应该有充分、稳定的加工余量
2）分析零件毛坯的装夹适应性
3）分析毛坯的变形、余量大小以及均匀性
工件毛坯尺寸为150*100*26，毛坯尺寸具有足够的加工余量。
工件装夹采用机用虎钳进行装夹。
对工件毛坯进行装夹工件毛坯工件受力均匀。
零件毛坯材料选择与确定。
材料牌号:
45材料名称:
优质碳素钢标准号:
GB699-88
试样尺寸:
25试样状态:
退火钢抗拉强度:
≥600（MPa）
屈服强度:
≥355（MPa）延长率:
≥16%断面收缩率:
≥40%
布氏硬度:
≤197（Hblackeye
化学成分:
材料化学成分组成
元素比例（%）
碳C:
0.42～0.50铬Cr;≤0.25锰Mn;0.50～0.80镍Ni;≤0.25
磷P;≤0.035硫S;≤0.035硅Si;0.17～0.37
特性及应用:
最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。
小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理
强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件，
2、加工方法的选择与加工方案的确定
（1）加工方法的选择
铣削加工方法的选择原则是：
保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。
由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有多种，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸的大小和热处理要求等综合因素。
（2）确定加工方案的原则
零件上精确度要求较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
对于这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应该正确确定从毛坯到最终成形的加工方案。
确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。
此时要考虑数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能。
原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。
（3）平面类零件斜面轮廓加工方法的选择
在加工过程中，零件按表面轮廓可分为平面类零件和曲面类零件。
其中平面类零件斜面轮廓又分为两种：
本工件在其外形边出分别有两个C5的倒角和两个R10的圆角，还具有两处凹槽圆角人R7.5。
3、工艺与工步的划分
（1）工序的划分
在数控铣床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。
首先应该根据零件图，考虑被加工零件是否可以在一台数控铣床上完成整个零件的加工，如若不能，则应决定其中哪些部分的加工在数控机床上进行，哪些部分的加工在其它机床上进行。
一般工序的划分有以下几种方式：
1）零件的装夹定位方式划分工序
由于每个零件结构形状不同，各个表面的技术要求也不同，所以在加工中，其定位方式则各有差异。
一般铣削加工外形时，以内形定位；在铣削加工内形时以外形定位。
可根据定位方式的不同来划分工序。
2）按粗、精工序划分加工
根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先进行粗加工，再进行精加工。
此时可使用不同的机床或不同的刀具来进行加工。
通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。
3）按所用刀具划分工序
为了减少换刀次数，压缩空程运行时间，减少不必要的定位误差，可按使用刀具来集中工序的方法进行零件的加工。
既尽可能使用同一把刀具加工出尽可能加工到的所有部位，然后再更换另一把刀具加工零件的其它部位。
在专用数控机床和加工中心中常常采用这种方法。
2.关于起刀、进刀、退刀相关的工艺处理
程序起始点是指程序开始时，刀尖（刀位点）的初始停留点。
采用G92对刀时一般为对刀点。
程序返回点是指一把刀具在程序执行完毕后，刀尖返回后的停留点。
切入点是指在曲面的初始切削位置上，刀具与曲面的接触点。
切出点是指在曲面切削完毕后，刀具与曲面的接触点。
（1）程序起始点、返回点、切入点、切出点的确定
1）程序起始点、返回点的确定
在同一个程序中起始点和返回点最好相同。
如果一个零件的加工需要几个程序才能完成，那么，这几个程序的起始点和返回点也最好完全相同，以免引起加工操作上的麻烦。
程序起始点和返回点的坐标值最好设置X坐标值和Y坐标值均为零，这样能够使得加工操作更为方便。
2）切入点选择的原则
在进刀或切削曲面的加工过程中，要使刀具不受损坏，对于粗加工而言，选择曲面内的最高点作为曲面的切入点（也叫初始切削点）；对于精加工而言，选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为曲面的切入点。
3）切出点选择的原则
主要应该考虑曲面能够连续完整地进行加工，或者是使曲面加工间的非切削时间尽可能地减短，并使得换刀方便。
对于被加工曲面为开放型曲面，用曲面的某角点作为切出点；对于被加工曲面为封闭型曲面，只能用曲面的一个角点作为切出点。
（2）程序进刀、退刀方式与进刀、退刀路线的确定
程序进刀方式是指零件加工前，刀具接近工件表面的运动方式。
程序退刀方式是指零件加工完毕，刀具离开工件表面的运动方式。
进刀、退刀路线是为了防止加工中刀具与工件发生过切或碰撞，在切削前和切削后设置的引入到切入点和从切出点引出的线段。
四、零件的安装与夹具的选择
（1）定位基准分析
定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用已加工过的表面作为定位基准称为精基准。
除第一道工序采用粗基准外，其余工序都应使用精基准。
选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求设计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。
零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，如多棱体、复杂箱体等在卧式加工中心上完成四周加工后，要重新装夹加工剩余的加工表面，用同一种基准定位可以避免由基准转换引起的误差;另一方面要满足加工中工序集中的特点，即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。
定位基准最好选择在零件上己有的面或孔，若没有合适的面或孔，也可以专门设置工艺孔或工艺凸台等作为定位基准。
（2）夹具定位安装的基本原则
在数控铣床上加工零件时，安装定位的基本原则与普通铣床相同，也要合理选择定位基准和夹紧方案。
在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。
此时，主要考虑以下几点：
1）夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。
要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动轨迹发生干涉。
2）必须保证最小的夹紧变形。
工件在加工时，切削力大，需要的夹紧力也大，但又不能把工件夹压变形。
因此，必需慎重选择夹具的支撑点、定位点和夹紧点。
3）装卸方便，辅助时间尽量短。
4）对小型零件戓工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率。
5）夹具结构应力求简单。
6）夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。
数控铣床工作台面上一般都有基准T型槽、转台中心上有定位孔、台面侧面有基准挡板等定位元件。
固定方式一般用T型螺钉或工作台面上的紧固螺孔，用螺栓或压板压紧。
夹具上用于紧固的孔和槽的位置必须与工作台的T型槽和孔的位置相对应。
7）避免采用占机人工调整加工方案，以充分发挥出数控机床的效能。
（3）选择夹具的基本原则
数控加工的特点对夹具提出了两点要求：
一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。
除此之外，还要考虑以下几点：
1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具，可调式夹具或其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。
2）在成批生产时考虑使用专用夹具，力求结构紧凑、简单。
3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。
4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，既夹具要敞开，其定位夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。
夹具的选择为机用虎钳、垫铁.
五、刀具的选择
（1）刀具的选择
刀具的选择是数控铣削加工工艺内容中的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。
所以在编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、被加工零件的材料等因素。
（2）数控刀具的选择要求和特点
1）要较高的切削效率
2）要有高的精度和重复定位精度
3）要有高的可靠性和耐用度
4）足够的韧性和强度
5）良好的导热性和耐热性
6）良好的加工工艺性和经济性
7）实现刀具尺寸的预调和快速换刀
8）具有完善的模块式工具系统
（3）选择数控刀具的注意事项
（4）刀具分析：
1）圆头立铣刀的加工分析：
立铣刀相当于小直径带柄的圆柱铣刀，它的的圆柱表面和端面上都有切削刃，可同时进行切削也可单独进行切削。
圆柱表面的切削刃为主切削刃主要用来增加切削平稳性，提高加工精度，由于普通立铣刀端面中心处无切削刃，不能沿轴线进给。
2）钻头的加工分析：
柄部是夹持部位用于传递转矩，分直柄和锥柄，直柄用于直径小的钻头，锥柄用于直径大的钻头。
颈部凹槽是磨削钻头是的砂轮越程槽槽底刻有钻头的规格。
为了保证钻头有足够强度，必须有一个钻芯，向钻柄方向成正椎体
六、切削用量的确定
切削用量主要包括：
切削深度t、切削速度V、进给速度f。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量，并应编入零件的加工程序清单。
合理选择切削用量的原则是：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，一般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。
具体选用数值应该根据机床说明书、切削用量手册，并结合实际经验而定。
（1）确定加工余量时应注意的几个问题：
1）采用最小加工余量原则
2）余量要充分
3）余量中应包含热处理引起的变形
4）大零件取大余量
5）总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定
6）粗加工余量不能用查表确定，应等于总加工余量减去其他各工序余量之和。
7、工序卡
xxx学院
机械加工工艺过程卡片
产品名称
零件图号
图10
共页
产品型号
零件名称
第页
材料牌号
45#
毛坯尺寸
146mmX100mmX20mm
毛坯件数
1
每台件数
1
备注
工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工时
准终
单件
1
铣深为18mm的中间凹槽
2
铣深为4mm的正方形凹槽
3
两侧铣凸台23mm*100mm
4
两侧挖槽20mm*96mm
5
钻φ12定位孔
6
打通孔φ12
7
钻φ10定位孔
8
打通孔φ10
9
钻φ5定位孔
10
打通孔φ5
设计者
Xxx
2010年9月29日
指导老师
Xxx
2010年9月29日
手动攻丝M6
八、节点计算
十、心得和体会
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．＂千里之行始于足下＂，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑．
时光总是匆匆而逝，紧张而有辛苦的三周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．大三了，我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习、总结。
不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。
课程设计确实使我你有收获了．老师的亲切鼓励了我的信心，使我更加自信．
随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。
两的数控实习带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次设计达到了他的真正目的。
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