堵盖的数控加工工艺与编程.docx
《堵盖的数控加工工艺与编程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《堵盖的数控加工工艺与编程.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
堵盖的数控加工工艺与编程
毕业设计（论文）
题目：
堵盖的数控加工工艺与编程
专业：
学生姓名：
指导教师：
年月日
摘要
数控机床是否能充分发挥其高精度，高要求、高效率的功能，数控编程与加工技能是关键，要编制一个合理的数控加工程序，使数控机床取得最佳的零件加工效果，数控加工技术人员既要掌握好编程指令的功能和编程技巧，又必须具备综合应用数控加工工艺及工艺装备相关知识的能力，做到两者相结合。
本次毕业设计题目是堵盖的加工工艺与编程，结合所学的编程，机械制造技术等知识，才得以成功地完成这次毕业设计。
关键词：
数控加工；编程；工艺
Abstract
Ncmachinetoolifyoucangivefullplaytoitshighprecision,highrequirementandhighefficiencyofthefunction,CNCprogrammingandprocessingskillisthekeytoprepareareasonablencmachiningprogramthatmakesthencmachinetoolstoobtainthebestpartsprocessingeffect,ncmachiningtechnologypersonnelshouldnotonlygoodmasteryofthefunctionandprogramminginstructions,andmusthavetheprogrammingskillsofncmachiningprocessandcomprehensiveapplicationprocessequipmentrelatedknowledgeability,docombination.
Thegraduationdesigntopicispluggingcovertoprocessthecraftandprogramming,unifiesstudiesofprogramming,machinerymanufacturingtechnology,knowledge,wasabletosuccessfullycompletethegraduationdesign.
Keywords:
CNCprocessing;Programming;process
前言
经过三年的漫长而愉快的大学生活，我们终于即将毕业迈出校园面向崭新的未来在备。
毕业前夕为了把我们从学生过渡到生产实用性人才,学校为我们准备了这样一次机械加工综合技能训练,这对我们来说是极好的锻练，也是总结经验测试自己能力的时候.在拿到任务说明书时，我就下定决心努力做到最好。
毕业设计的主要目的是：
培养我们运用所学的基础课、技术课和专业课的知识和技能去分析和解决本专业范围内一般工程设计问题的能力，培养我们建立正确地设计思想，掌握工程设计的一般程序规范和方法。
通过毕业设计进一步巩固扩大和深化我们所学的基础课程，基础知识和基本技能，提高我们设计计算、制图和编写技术文件正确技术资料、标准手册等工具书的独立工作的能力；毕业设计培养我们严肃认真一丝不苟的工作状态，树立正确的生产观点、经济观点和全局观点。
从而实现我们向工程技术人员的过度
通过本次的综合技能的训练，在完成各工件过程中不但学会了怎么处理各种加工过程中的麻烦还学会了许多如何运用我的所学的知识,并且进一步巩固了我们所学的基本理论知识和提高实际的动手操作的能力。
也让我树立生产和经济观念以及全局观念,养成了做事更加认真严谨,学会了如何运用手上的技术资料和参考资料把自己工作做好。
在此次的毕业设计过程中.我的辅导老师对我给予了耐心的指导和帮助，同时协助我查阅相关的资料和文献，并到生产现场实地调查，而且我要加工的工件认真的帮我分析研究了各种处理方法。
通过指导老师的帮助，我现在具有了一定的制定工艺规程的能力，能综合运用数控程、机械制造工艺学、夹具设计、公差等我们所学过的课程的基本理论和方法，并能较熟练地使用相关的机械手册及技术参考资料。
可以对一般的零件进行手工编程的方法以及在现有的数控设备上加工零件的技能。
最后，对给予我在此次毕业设计过程中大力支持和热情帮助过我的老师以及我的指导老师表示衷心的感谢。
第一章零件的分析
1.1零件功能及工作条件：
本零件为堵盖属于密封件，外型结构和加工比较简单，但螺纹处必须保证与配合件紧密配合，起到密封的作用，固该处显得尤为重要。
根据工作环境所受压力、温度和介子不同，需要拥有足够高的韧性、硬度和塑性。
因此，可采用合金结构钢来满足要求。
1.2零件结构工艺性：
（一）构造特点：
见附图所示，零件总长为28.6mm，两个回转面直径分别为φ35mm和φ48mm，φ35mm端面有M20×1.5-7G内螺纹和一个深12mm直径为25mm的内槽，另一端内轮廓为两个相交成
椭圆面和一直径为28mm圆形凹槽中间还有一凸起圆柱型半球头。
半径为5mm。
（二）主要表面：
1．零件的设计基准：
通过对零件图的分析可以看出零件基准为轴心线，和任意一个端面,轴向尺寸的主要设计基准为零件大端面，辅助基准为零件的小端面
径向:
φ35mm圆柱面的设计基准是φ48mm圆柱面的轴线;φ25mm内圆的设计基准是φ35mm圆柱面的轴线;两椭圆的轴线和一凹圆槽的轴线是半球头圆柱轴线的设计基准,它们互为设计基准。
轴向:
大径端面（φ48mm圆柱面）是两个椭圆深,一凹圆槽深和外阶梯轴长的设计基准;小径端面（φ35mm圆柱面）是内圆槽长和大径端面的设计基准。
2．主要表面：
由图可见，φ35mm和φ48mm两外圆面，φ25mm内圆槽端面的表面粗糙度都是Ra1.6μm，两椭圆内面的表面粗糙度是Ra3.2μm。
由零件图可见，主要表面为外圆面φ48mm、φ35mm、表面粗糙度为Ra1.6μm，铣两个椭圆深度都是7mm，和一个内圆φ28mm深10mm。
（三）技术要求：
1.未注圆角为R1.5
2.热处理：
调质
3.未注公差尺寸IT9-IT10
1.3零件的材料分析：
1.性能特点
40Cr的性能特点是具有良好的综合力学性能和合适的淬透性。
2.成分特点
40Cr化学成分表
化学元素
C
Mn
Si
Cr
含量（%）
0.37~0.45
0.17~0.37
0.5~0.8
0.8~1.1
铬（Cr）：
铬在一定含量内能提高钢的强度和硬度，但若超过一定范围其强度硬度下降。
3.热处理特点
40Cr属于低淬透性合金调质钢，它的热处理特点是油淬临界淬透直径为20-40mm，调质后强度比碳钢高，一般
=800-1000Mpa,
=600-800Mpa，
=60-90J（
）。
其合金元素总量小于2.5%。
常用作中等截面，要求机械性能比碳钢高的调质件。
调质处理：
通常将淬火+高温回火称为调质处理。
调质处理的目的是使零件获得强度，硬度，塑性和韧性都好的综合机械性能。
4.加工性分析
零件材料经过调质热处理后，不但提高了力学性能，而且内部组织均匀细致，其表面局部变形，应安排在精加工前进行，在精加工后使零件表面尺寸得到纠正。
第二章毛坯的确定
2.1影响毛坯选择的因素：
确定毛坯包括选择毛坯类型及制造方法，确定毛坯精度，零件机械加工的工序数量，材料消耗和劳动量，在很大程度上与毛坯有关。
所以选择毛坯应考虑以下因素。
1、零件的材料及其力学性能。
2、零件的形状和尺寸。
3、生产类型。
4、具体生产条件。
5、充分考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性。
2.2毛坯的选择方法：
毛坯的选择有两种不同的方法
1、一种是使毛坯的形状和尺寸与零件接近，零件制造的大部分劳动量用于毛坯。
机械加工多为精加工，劳动量和费用都较少。
2、另一种是毛坯的尺寸与形状，与零件相差较大，机械加工切除较多的材料，其劳动量及费用较大。
因为零件的结构与技术要求和材料要求，所以选择前一种方法。
三、毛坯的选择原则：
1、使用性能：
毛坯的使用性能是为保证零件正常工作而具备的。
它决定了毛坯的使用价值和工作寿命，通常是选材的主要依据。
必须指出，使用性能是多方面的，有力学性能、化学性能和物理性能等。
所以，在分析选择毛坯是否满足使用要求时，不能孤立地校核某个性能就作结论。
2、工艺性能：
工艺性能包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能及热处理性能等。
毛坯的工艺性能直接影响工件的质量、生产成本和生产效率，是选材不可忽视的因素，有时还是选材的决定性因素。
考虑工艺时，应注意根据零件结构特点及产生批量来分析。
3、经济性：
用最少的成本生产出所需要的产品，是指导生产的基本法则，选材时，应注意降低零件的总成本。
经济性原则是选材和选择毛坯类型的重要原则，采用合适的材料和毛坯类型可将总成本降至最低。
取得最大的经济效益。
因此，在选择毛坯的材质类型，及其具体的制造方法时，不能单从选材和毛坯成形方法的角度考虑，还应该从降低整体的生产成本考虑。
四、毛坯的确定:
由于堵盖是一个以回转体为主的表面结构，径向尺寸相差不太大，由于位置关系和强度要求也不太高，且属于中小批生产，考虑到数控加工的特点和为了提高生产效率，所以选择的毛坯为棒料型材。
第三章零件工艺规程的设计
3.1制定工艺路线的分析：
（一）机械加工工艺规程的作用：
机械加工工艺规程是规定零件工艺过程和操作方法。
技术文件是用文件直接指导生产和操作。
其作用：
1、是指导生产的主要技术文献
2、是组织和管理生产的基本依据
3、是新建和扩建工厂或车间的基本资料
4、是进行技术交流的重要手段
（二）制定工艺路线的主要依据：
1、毛坯图
2、零件的设计图
3、零件的生产纲领
4、产品验收的质量标准
5、工厂现有的设备及技术能力
（三）选择加工方法时考虑的因素：
制定工艺路线的出发点是应当使零件的几何形状、尺寸、位置精度等要求能得到保证。
因此，选择加工方法时应考虑以下因素。
1、工件材料的性质。
2、工件的形状和尺寸。
3、生产类型及考虑生产率和经济性问题。
4、具体生产条件。
5、充分考虑利用新工艺、新技术的可能性，提高工艺水平。
6、特殊要求。
（四）加工方法的选择:
加工方法是否合理直接影响零件技术要求、表面粗糙度和工艺要求在选择被加工方法时应根据零件图的技术要求、尺寸、形状结构、材料等确定加工方法。
例如:
1．在加工φ48mm和φ35mm外圆时，可采用粗车—半精车—精车的加工方法。
2．加工φ25mm内圆槽时，可采用钻—粗镗—精镗加工方法。
3．加工两个内椭圆和内圆槽时，可采用粗铣—精铣的加工方法。
（五）加工顺序的安排:
在拟定工艺路线时，要全面地把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑，所以应按照以下原则来制定。
1、机械加工工序的安排原则
1）基准面先行原则。
2）划分加工阶段。
3）先面后孔。
4）次要表面可穿插在各阶段间进行加工。
a）辅助工序也是必要的，包括打毛刺、清洗、最终检验等。
若安排不当或溃漏，将会给后续工序和装配带来困难，影响产品质量，甚至使机器不能使用。
例如：
未去净的毛刺将影响装夹精度、测量精度、装配精度以及工人安全等。
因此本零件应打毛刺、清洗、后才进行最终检验。
终检是必不可少的工序，它是为保证质量，防止产生废品而起着重要的作用。
故安排在以上工序完成后。
b）热处理可以通过改变材料的组织来改变零件的性能，并且不改变零件的形状和尺寸。
热处理工艺在机械行业中占有十分重要的地位。
将固态下的材料采用适当方式进行加热、保温和冷却后，获得所需要的组织结构和性能的工艺操作称为热处理。
是用于提高质量的有效工艺手段。
制定工艺规程时，应根据设计和工艺要求来合理安排热处理。
最终热处理：
其目的是提高力学性能，应安排在精加工前后。
变形较大的热处理应安排在精加工前进行，以便在精加工时纠正热处理的变形，变形较小的热处理应安排在精加工之后。
预备热处理：
其目的是改善加工性能，它应安排在粗加工前、后和需要消除应力处。
放在粗加工前，可改善粗加工时材料的加工性能，并可减少车间之间的运输工作量；放在粗加工之后，有利于粗加工后残余应力的清除。
调质处理能得到组织均匀细致的回火索氏体，有时也作为预备热处理，常安排在粗加工后。
2、划分加工阶段的意义
1）金属零件切削过程中会引起组织的变化内应力的重新分布，因此金属的变形程度各有不同。
变形较大的破坏了金属的加工精度，有的变形小影响加工表面精度越小，因此为了防止金属在加工过程中变形所带来的形状、位置精度的误差，则必须划分加工阶段，这样才可以有利于清除或减小零件变形对精度的影响.
2）划分加工阶段可使精加工中有准确的定位基准，较少的加工余量和最小的切削力，从而保证零件的形状尺寸、表面粗糙度和位置精度以减少废品率。
对此零件的加工可以分为三个阶段：
粗加工阶段：
其目的在于高效地去除加工表面的大部分余量，为后面的加工做准备。
半精加工阶段：
是完成一些次要表面的加工并为主要表面的精加工做准备。
精加工阶段：
目的是使零件形状和位置精度以及尺寸、表面粗糙度等达到设计的要求。
3、工序集中和工序分散的选择
1）工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。
每道工序的加工内容较多。
工序集中有利于采用高效率的设备可提高生产率。
如多刃、多刀和多轴机床、自动机床、数控机床、加工中心等。
工序集中的特点:
a）采用高效专用设备及工艺装备，生产率高
b）工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。
c）工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。
d）因采用结构复杂的专用设备及工艺设备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。
2）工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。
最少时每道工序仅一个简单工步。
工序分散的特点:
a）设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。
b）可采用最合理的切削用量，减少基本时间。
c）设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。
据以上说明分析如下:
从设备方面看：
本零件选用数控机床可减少机床数量、工人及生产面积、生产率高，提高零件的形状、尺寸精度和表面粗糙度，从而选择工序集中。
从加工精度上看：
为了保证位置精度，就必须减少装夹次数，所以选用工序集中。
4、经过以上分析，加工工序的安排如下:
车加工
铣加工
车加工
平端面
车外圆Φ48mm和Φ35mm
钻盲孔Φ16mm
镗内轮廓
切内槽
车内螺纹M20×1.5-7G
切断
铣两个内椭圆
铣内圆Φ28mm
车内圆
3.2基准的选择：
基准的选择是否合理直接影响工作的位置精度，选择基准应尽量使设计基准、定位基准和测量基准一致。
这样就可以减少误差以及不必要的尺寸计算。
还应根据被加工零件的技术要求在保证产品质量的前提下，有较高的生产率和较好的经济效果。
基准重合原则:
采用设计基准作为定位基准称为基准重合原则。
为避免基准不重合而引起的基准不重合误差。
保证加工精度应遵循基准重合原则。
例如：
本零件在车大端内圆时以外圆Φ35轴线作为定位基准。
三、工艺规程的制定及工序的简单说明:
序号
工序名称
设备名称
00
下料
05
热处理
10
车外轮廓和小端内轮廓
数控车床
15
铣大端内轮廓
数控铣床
20
车大端内圆
数控车床
25
打毛刺
30
清洗
35
最终检验
四、确定工序的加工余量及分析
加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度。
余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。
工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，加工总余量（毛坯余量）是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。
加工余量对工艺过程有一定影响，对工件的加工质量和生产率也均有较大的影响。
加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低了生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，提高了加工成本。
若加工余量过小，则既不能清除上工序的各种表面缺陷和误差，又不能补偿本工序加工时工件的装夹误差，造成废品。
因此，应合理地确定加工余量。
1、选择加工余量的主要原则：
1）在保证加工质量的前提下,加工余量越小越好，以求缩短加工工时，降低费用。
2）加工余量应保证图纸上规定的表面粗糙度及位置精度要求。
3）考虑加工方法和设备及在加工过程中零件可能产生的变形。
4）考虑被加工零件的尺寸大小，尺寸越大加工余量越大。
2、影响加工余量的因素:
1）表面粗糙度和缺陷层
2）上工序的尺寸公差
3）上工序的形位误差
本工序加工时装夹误差
装夹误差包括工件的定位误差和夹紧误差，若用夹具装夹时，还有夹具在机床上的装夹误差。
这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移，所以加工余量还必须考虑装夹误差的影响。
3、确定加工余量的方法：
1）查表法
根据各工厂的生产实践和试验研究积累的数据，先制成各种表格，再汇集成手册。
确定加工余量时查阅这些手册，再结合工厂的实际情况进行适当修改后确定。
2）经验估计法
本法是根据实际经验确定加工余量。
3）分析计算法
本法是根据上述加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析，并计算来确定加工余量。
本设计采用分析计算法来确定加工余量
4、确定工序尺寸及公差的原则：
零件图样上设计尺寸及其公差是经过各加工工序得来的，每道工序尺寸都不相同，它们是逐步向设计尺寸接近的，为了保证最终零件的设计要求，要规定各工序的工序尺寸及公差。
选择工序尺寸的公差应根据下列原则：
1）公差不应超出经济精度范围。
2）选择公差时应考虑到加工余量的大小，因为公差的界限决定加工余量的最大尺寸和最小尺寸。
3）选择公差时，应根据零件的最高精度。
例如:
本零件外圆的设计尺寸Φ
mm的各工序尺寸及公差如下:
（mm）
工序名称
工序余量
经济精度
工序尺寸及偏差
精车
0.2
0.025（IT7）
Φ
半精车
2（5次）
0.039（IT8）
Φ
粗车
6
0.1（IT10）
Φ
毛坯尺寸
16.2
0.25（IT12）
Φ
第四章切削用量及工时定额
4.1切削用量的确定：
切削用量包括：
背吃刀量（
）进给量（
）切削速度（
）
（一）选择切削用量的基本原则
切削用量选择得合理，亦即合理切削用量，是指在保证加工质量的前提下充分利用刀具和机床的性能，获得高生产效率和低加工成本的切削用量三要素的最佳组合。
1、粗加工时切削用量选择的原则
粗加工时加工精度和表面粗糙度要求不高、加工余量大，因此选择粗加工的切削用量时要尽可能保证单位时间内较高的金属切削量和刀具使用寿命，以提高生产效率和降低加工成本。
提高切削速度增大进给量和背吃刀量，都能提高金属切削效率。
但是，这三个因素中影响刀具使用寿命最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是背吃刀量。
所以粗加工切削用量选择原则是：
首先选择最大的背吃刀量，其次要在机床动力和刚度允许的前提下，选择较大的进给量。
最后再确定一个合理的切削速度。
1）背吃刀量的选择：
粗加工时，背吃刀量应根据工件的加工余量和机床、夹具、刀具、工作系统的刚性来确定。
在保留半精加工与精加工余量的前提下，应尽量将加工余量一次切掉，以减少走刀次数。
而在下列情况下，粗车要分多次走刀：
a.工艺系统刚度较低或加工余量极不均匀，会引起很大振动时。
b.加工余量太大，一次走刀会使切削力过大，以致机床功率不足或刀具强度不够。
c.断续切削，刀具会受到很大冲击而造成打刀时。
2）进给量的选择：
粗加工时限制进给量的因素主要是切削力。
进给量应根据机床、夹具、刀具和工作系统刚性强度允许的情况下，选取较大的进给量。
3）切削速度的选择：
粗加工时，切削速度主要受刀具使用寿命和机床功率的限制。
合理的切削速度一般不需要经过精确计算，而是根据生产实践经验和有关资料确定，在确定切削速度时，必须考虑到机床的功率，如果超过机床的允许功率则应适当降低切削速度。
2、精加工时切削用量选择的原则
精加工时加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量要小且较均匀，因此选择精加工的切削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。
精加工时应选用较小的背吃刀量和进刀量，并在保证合理刀具使用寿命的前提下，选取合理的切削速度以保证加工精度和表面质量。
4.2确定切削用量及工时定额
以工序10工步1车端面为例（其它各工序计算方法同样）。
计算如下:
查表5-3v=1.83m/sap=2mmf=0.3mm/r
计算转速n=
=
=11.89r/s=714（r/min）
取机床实际转速
=755r/min
实际切削速度
=
=
=116.1643m/min=1.94（m/s）
=
=
=1.24（min）
=
25%=0.31（min）
=
=0.08（min）
第五章设备与工艺设备的选择
5.1机床的选择
零件的加工精度很大程度上取决于所用机床，因此必须合理的选用机床。
对于小批量生产一般选择通用机床；对于中批量则广泛采用专用机床、数控机床和组合机床。
在选择机床时应该注意，所选用机床的加工尺寸范围与零件外形尺寸相适应、机床精度与工件精度相适应、机床的生产率与零件的生产率相适应。
因此，因为本零件的尺寸小，重量轻，而且由于本零件的工艺性和结构性，并不是很复杂，但是对表面质量有一定的要求，故选用数控机床加工。
5.2夹具的选择
本零件是中批量生产，技术要求不高，故采用通用夹具即可完成。
因专用夹具的专用性强、成本高、不易转变、不可长时间地使用，且此零件只为中批生产，为其专门制作专用夹具成本较高，故采用通用夹具。
因为工件的定位基准是回转面，三爪卡盘可自动定心，装夹方便等优点。
所以，在车削加工和铣削加工时均采用三爪卡盘作为夹具。
5.3刀具的选择
1、车刀的结构分析
由于采用Y15硬质合金车刀，其密度为11.0～11.7
导热系数33.5
硬度78HRC,抗弯强度为1.15Gpa,工件材料40Cr的强度和硬度较高,故不宜选择较大的前角和后角。
车削时，选择的车刀前角在粗加工为
在精加工时为
，主偏角为
，副偏角为
。
2、铣刀的结构分析
铣刀应选用粗齿，并有较大的容屑空间和单齿强度，最好采用顺铣的加工方法，以减少加工硬化，并且可提高刀具耐用度和已加工表面的表面质量。
铣大径端面内轮廓时，按设计尺寸要求选用Φ8的立铣刀。
钻孔时钻头应选用Φ16的直柄麻花钻。
钻削加工时应多次退刀，利于排屑，并充分冷却。
四、量具的选择
为了在机械加工过程中保证零件的加工尺寸精度和提高测量效率的要求，需要适当地选用各种通用及常用量具。
此零件的量具选用R5的凹样板、R1.5凸样板、M20×1.5-7G的塞规和内外同值卡钳，其余选用游标卡尺和外径千分尺即可。
第六章程序的编制
6.1数控编制的方法
1.数控加工的特点
（1）采用数控机床加工零件可以提高加工精度和产品的质量。
（2）数控机床可以完成普
升级会员 