典型壳体的数模具的控加工.docx

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典型壳体的数模具的控加工

目录

绪论

1零件的确定方案………………………………………………………….1

1.1零件的选择分析……………………………………………………1

1.2毛坯铸成确定………………………………………………………1

1.3零件的尺寸及公差…………………………………………………2

1.4工时定额计算与零件的生产纲领…………………………………2

2数控加工工艺部分………………………………………………………3

2.1对零件图进行数控加工工艺性分析………………………………3

2.2加工方法的选择（确定）……………………………………………4

2.3加工方案确定………………………………………………………4

2.4加工顺序确定………………………………………………………4

3数控机床（刀具、参数）系统部分选用…………………………………5

3.1机床选择……………………………………………………………5

3.2精度检验及方法……………………………………………………5

3.3加工中心刀具介绍…………………………………………………6

3.4数控加工切削用量选择（参数确定）………………………………7

4机床夹具部分设计……………………………………………………………9

4.1夹具的制定要求及原则……………………………………………9

4.2夹具制作……………………………………………………………9

4.3夹具尺寸、公差……………………………………………………10

4.4夹具制作特点…………………………………………………10

5数控加工………………………………………………………………………11

5.1系统介绍……………………………………………………………11

5.2程序指令介绍………………………………………………………11

5.3程序的编写加工……………………………………………………12

6结论与展望…………………………………………………………………15

致谢

参考文献

附录

前言

数控技术的国内外发展现状

随着市场经济的不断发展和完善,数控技术起着越来越重要的作用,它已经成为发展新兴高新技术和尖端工业最核心的技术和最基本的装备。

数控加工制造业不断发展壮大,并考虑到普通加工已不适应社会化生产及复杂产品加工的需求,促使我所在的企业良性改革,积极利用数控技术参与国际竞争,就是在这种情况下编写的,相信对其相关人员及自己理论应用到实践工作中有很大的帮助。

当前,机械制造业发展的一个明显趋势是越来越广泛地应用数控技术。

普通机械逐渐被高效高精度的数控机械所代替,数控机床则是数控机械的典型代表。

1952年,计算机技术应用到了机床上,美国诞生了第一台数控机床。

从此,传统机床发生了质的变化。

20世纪80年代以后,随着计算机技术的飞速发展,数控技术得到了迅速发展,数控系统的性能和品质有了极大的提高,此时的CNC机床称为现代数控机床。

它与50年代的数控机床在加工速度与加工精度方面已经有很大的悬殊差别。

机床工具协会受国家机械局委托制定的十五规划中指出,到2006年我国数控机床年产品将达到28000-32000台,十五期间,数控机床年产值增长率将等于或高于18%,数控机床不但品种将发展到2000种,且其中先进适用的中高档数控机床品种将从目前的20%提高到50%,在国外数控系统与伺服制造技术突飞猛进的背景下,通过大量技术引进,我国数控机床在品种,数量和质量方面都得到全面而迅速发展。

（1）奠定数控发展的基础,基本掌握现代数控技术。

（2）初步形成了数控产业化基地。

（3）建立了一支数控研究开发,管理人才的基本队伍。

但是要看到大都处于单机运行状态,在国外从高端数控技术的研发,尤其在产业化方面现代技术水平与我国现在需求还有很大差别。

与国外相比,不仅技术水平差,在一些高精尖的数控装备技术水平差别呈扩大趋势。

a。

技术水平与国外先进水平落后10-15年,尤其在高新技术方面。

b。

产业化水平市场占有率低,品种覆盖率小,商品化程度不足,国产数控系统尚未建立自己的品牌,信心不够。

c。

可持续发展能力上,数控技术应用领域扩展程度不强,相关标准规范的研究制造滞后,数控化率低。

在国外,尤其是日本,1994年数控机床已经为20。

8%,而我国则为1。

88%,现在企业设备80%以80年代的设备为主。

国外的数控技术向着智能化,开放式,网络化方向发展。

开放式系统不断研究开发,如美国的NGC（TheNextGenerationWork-StationMachineControl）,欧共体的OSACA。

日本的OSEC（OpenSystenEnvironmentforController）。

网络化出现了新亮点,它是对信息集成的需求,如在EMO2001展,日本山崎马扎克（Mazak）公司的CyberpoductionCenter（智能生产控制中心）,德国西门子公司展出的OpenManUfacturingEnvironment（开放制环境）,可以看出向网络化发展的趋势。

在加工精度方面,加工精度已经由10um提高到5um,精加工从3um-5um到了1—1.5um,进入到纳米（0.01um）。

在可靠性,MTBF值已经6000h以上,伺服系统MTBF值30000以上,表现出较强的可靠性。

美国的CINCINNATI公司Hypeimach机床进给速度60m/min,快进100m/min,主轴转速60000r/min,加工一内壁飞机零件只需30min,在高速铣床上3h,在普通铣床上则需要8h。

为实现高速,高精加工,与之型配功能部件,如电动机主轴,直线电机得到迅速发展,应用领域进一步扩大。

本课题研究的目的：

用数控技术来加工壳体（箱体）等,目的很明确,就是为了提高它的生产效率,改进它的加工工艺,加工质量,从而减少劳动强度,简化编程,缩短了时间。

使生产的质量大大提高,从而有利于我所在的企业有更多的时间生产出更多的高优高质产品,有利于参与市场的竞争。

加工工艺的确定,是对一个工件加工的顺序安排,加工精度要求,及怎样去加工的一个较详细的说明,（所在单位）工艺卡比较粗落,像这种新进的壳体更甚于没有工艺卡,老师傅全凭自己多年的经验,编程加工,没有专业编程人员来编制,难免出现错误,所以数控加工急需要进行加工工艺的改进。

一个产品质量的好坏,直接关系着企业的生存和发展,直接影响着企业的荣誉和形象,各企业都要以质取胜。

在我的调查中,因为质量问题而使产品不合格或报废,造成的损失占大多数。

因此研究‘壳体的数控加工’关键是要改进加工的质量,要我们的企业重视质量的价值意义,使企业以制取胜,在市场竞争及国际对外贸易中占有优势。

企业是市场的主体,都是以盈利为生产经营目的的。

因此生产效率的高低就决定了一个企业生产经营利润的高低。

生产效率的提高,就是以最少的时间,生产出最多的适合市场需要的产品和劳务,就会提高了企业的经济效益,所以此目的也在于提高产品的生产效率。

也在于通过数控加工研究来提高自己的工作技能。

数控加工研究的意义（经济与社会效益）

在市场经济全球化的驱动下,各国经济政治文化紧紧连接在一起。

数控应用技术就显得更为重要。

我选择的‘壳体’进行数控加工,主要看到了它的经济效益,显而易见,壳体箱体等通用性强,大到用于生物,国防装备,小到汽车,家用电器等（很肯定的说,在最近一个世纪是不会被更通用且效益好的东西所替代）。

壳体箱体对社会的文明起着推动的作用。

大型壳体箱体应用于航天航空,中小型也被用于汽车轴承,变速箱等,社会效益看来也相当可观。

装备工业技术水平和现代化程度决定整个国民经济水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴技术和尖端工业（信息技术及产业,国防工业等）最基本装备。

当今世界各国都广泛采用数控技术,以提高技能水平,提高对动态多变市场适应能力和竞争力。

数控技术不断发展和应用领域扩大,对国计民生一些重要行业（IT,汽车,轻工和医疗）发展起着越赖越重要的作用。

（社会效益）

随着经济不断发展,国家,区域间交流与合作,社会分工越发紧密。

经济全球化,市场国际化已经呈现明显趋势。

随着我过加入WTO后,我国的商品跃进国际市场,国外技术先进,质量优良的商品也打入我国市场,怎样利用充分的大量人力资源,地域优势来发展民族经济?

这就要求需要先进的数控应用技术来发展装配制造业,来实现降低生产成本,以最小的资源消耗,生产出做多的适合市场需要的产品和劳务,这就提高了经济效益。

对于‘壳体的数控加工’的研究,可以使我们的企业乃至社会重视数控技术的重要性,它与普通机床相比：

加工精度高,具有稳定的加工质量;可进行多坐标联动加工形状复杂的产品;本身精度高生产率高（比普通机床高3-5倍）;自动化程度高,可减轻劳动强度;对人的要求高。

了解了数控的优越性,对数控技术及数控机床的推广具有重要的作用,数控机床及技术得到推广,可以刺激拉动装备制造业发展,就将大大推动我国工业化的进程和社会的发展。

世界各工业发达国家将数控技术及装备列为国家战略物资,不仅采取重大措施开发自己的数控技术及产业,且在高精尖对我国实行封锁,限制（可见数控对一个国家一个社会的重要性）。

我们推广数控技术,就可以打破僵局,有利于参与国际市场的竞争。

大体上本文共分为：

零件的选材及材料尺寸分析;工艺路线的选择及加工路线的确定;机床的选择及刀具材料,切削参数的选用,量具的选用及使用方法;工装夹具的设计;指令的介绍及程序的编制等内容。

既有共性有突出个性,涉及结构强度,机械创新等。

以数控原理为基础,尝试一些加工装夹方法,工艺联系生产实际。

使其前后贯穿,彼此呼应,加之图形分析解说,通俗易懂。

限于能力和水平,加上数控技术日新月异的发展,难免存在缺点和错误,恳请读者不吝赐教,提出宝贵意见。

方案论证

本品为铸铁,出口意大利,从毛胚开始进入我们车间。

综合考虑,先是在数控车床上粗车直径为130,82的端面,再用三卡盘牢固,粗车厚度直径154的端面,再粗车内径154的大圆,然后精车,要求在0-0.05mm。

用划线的方法把大圆（直径154）端面均匀分布的八个点划出,用8.5mm钻头把除157.5度位置处钻出,157,5处用8mm打一个孔,作为定位塞用,其余用M10丝锥攻M10的螺纹。

然后放到磨床上磨底面（来保证两端面的平行度）。

最关键的就是我所研究的加工中心上了,先铣面,再镗孔,铣槽最后点孔。

在放到钻床上钻在加工中心上点的已经定好位的孔。

整个工艺大概就是这样,分配布局合理。

因主要的部分在加工中心上完成,数控车,钻床,磨床上的工序可以说是为加工中心服务的。

考虑到工装等问题,所以必须先在数控车上把孔直径154（上下公差0-0.05mm）的孔精加工好,因为加工中心上夹具是以一面两孔定位,中心孔是用直径为154（上下公差为-0.05-0mm）的卡盘固定在基准面上,所以先把154的孔精加工好是无可厚非的。

另一定位孔是以157.5度的孔为准,在基准面上157.5处打一8mm的孔,作为定位塞用,这样两孔就固定好了。

这些都是为在加工中心上加工出的壳体精度高,误差小而周全考虑的。

为什么只在加工中心上点孔而不去攻丝却又返回到钻床上攻螺纹呢?

首先,如果各面还是用划线的方法找出各分布的均匀点,会比较麻烦,加工中心找点比较快,更重要的是找的点精确;其次,钻床上根据加工中心上已经点的孔（钻床根据点的孔来钻攻丝）。

在加工中心上也是遵循先铣面,然后镗（扩）孔,再接着点,钻绞等的一般原则,所以整条工艺,工序看起来相当合理紧凑。

壳体原料为铸铁，其外型较简单，无须设计复杂的工装，且大都在加工中心上完成，既省时又省力，产品成本较低，利润大具有研究的意义与价值。

综合看，研究壳体的数控加工生产上是可行的。

文献综述

前言部分第三段引述“数控机床”前言，概括了近半个世纪数控技术从诞生到逐渐发展的过程。

具有很强的概括性。

四五两段描述了我国数控技术发展的现状及未来趋势，国外数控应用制造技术发展的现状，并将我国与之对比，找出差距，引用周延佑，机床技术发展新动向。

像其中说到的美国的NGC日本的OSEC，德国的开放环境，还有加工精度由10um提高到5um等，这些引自杨学桐、李东茹等“世纪失控机床技术发展战略研究MJ.北京”，杨等都为国家院士，且是国家机械工业局监制，所以这样确凿的数据，具有较强的权威性。

在课题研究意义第二节，引用中国国家机床工具协会行业发展部（世界制造技术与装备市场）用科学的发展观叙述了装备工业对国民经济重要性及数控技术对装备工业发展的作用。

大胆提出具有科学性的论点。

在引用文献《机械制造基础》中，详细的叙述了铸铁的分类、常用牌号及选用等，在2.1中引用到了，其专业术语强，对于毛坯铸造热处理方面，科学的介绍了几种方法。

概括性的讲了刀具材料必备的性能，成都成量集团公司数控刀具厂推荐，它是经过权威鉴定，多次实践得出来的。

在参看《加工中心操作工》（高级工）中，在第三章.数控加工工艺部分，确定了对零件图分析的方法，科学性的分析了加工方法的选择。

概括性叙述了加工顺序的确定，我根据这些详细对壳体进行了分析。

夹具设计部分参看王秀伦主编的“机床夹具设计”。

MH-500卧式加工中心是我选用的机床，在数控机床介绍参照了这一部分，他系统、科学的介绍机床的选择等。

对于4.2精度、量具选择及使用方法引用了《数控中级工认证强化实训》，它由高级技师王荣兴主编，具有较高的权威性。

《数控编程与操作》这本书中，编程部分指令介绍、编制部分引用，概括的介绍了准备功能G指令，辅助功能M指令等，使编程紧密相连，既科学又专业。

在研究、编制加工，设计中还参看了一系列书籍、资料，在这里就不一一细说了。

绪论

随着市场经济的不断发展和完善,数控技术起着越来越重要的作用,它已经成为发展新兴高新技术和尖端工业最核心的技术和最基本的装备。

数控加工制造业不断发展壮大,并考虑到普通加工已不适应社会化生产及复杂产品加工的需求,促使我国机械制造企业良性改革。

当前,机械制造业发展的一个明显趋势是越来越广泛地应用数控技术。

普通机械逐渐被高效高精度的数控机械所代替,数控机床则是数控机械的典型代表。

在市场经济全球化的驱动下,各国经济政治文化紧紧连接在一起。

数控应用技术就显得更为重要。

我选择的‘壳体’进行数控加工,主要看到了它的经济效益,显而易见,壳体箱体等通用性强,大到用于生物,国防装备,小到汽车,家用电器等（很肯定的说,在最近一个世纪是不会被更通用且效益好的东西所替代）。

壳体箱体对社会的文明起着推动的作用。

大型壳体箱体应用于航天航空,中小型也被用于汽车轴承,变速箱等,社会效益看来也相当可观，因此我们要懂的怎样更好，更快的来加工出优质的壳体。

那么这样才能运用数控技术加工出优质的壳体呢，下文将会为您详细讲解。

1零件的确定方案

1.1零件的选择、分析

零件材料的合理是要满足零件性能要求下最大限度发挥材料潜力，再考虑到提高材料强度的使用水平。

同时也要减少材料的消耗和降低加工成本，周全它的工艺性、经济性。

零件使用性能是机械零件，它包括力学性能和物理化学性能等。

而对于构件工具来说，主要考虑力学性能。

材料的工艺性能指材料适应某种加工能力。

它包括材料的铸造性能，焊接性能，切削加工性能，热处理工艺性能等。

材料的经济性涉及到材料的成本高低，材料供应是否充足，加工工艺过程是否复杂，成品率高低以及同产品中使用材料的品种规格等。

综其上述，我所选择的为铸铁，铸铁是Wc﹥2.11的铸造铁、碳、硅合金，它的成分范围一般是：

Wc=2.5%～4.0%，Wsi=1.0%～2.5%，Wmn=0.5%～1.4%，Wp《0.3%，Ws〈0.15%。

它与碳素钢相比，铸铁含c、si量较高，含杂质元素s、p较多。

成分不同导致铸铁力学性能（特别是抗拉强度及塑性韧性）较钢低，铸铁具有优良的铸造性，减振性，耐磨性，较小的缺口敏感性。

它的硬度在160～230HBC范围内，切削加工性较好，我选择的铸铁硬度适中，不易形成长切削而造成工具的发热或磨损，且生产工艺和设备简单，成本低廉，在工业生产中得到普遍应用。

铸铁又分为白口铸铁和灰口铸铁，白口铸铁硬度较高，脆性大，难以切削加工，所以选用灰铸铁，灰铸铁的一系列性能优点被广泛的用来制作各种受压力作用和要求消震的机床与机架、结构复杂的壳体与箱体。

承受摩擦的缸体与导轨等，而我研究数控加工的正是较复杂的壳体。

铸铁牌号由“HT”最小抗拉强度值为200Mpa。

根据铸铁受力处主要壁厚（平均壁厚），我选择了HT200（牌号）力学性能大于200，HBS157～236，性质适用于承受较大载荷和要求一定的气密性或耐腐蚀性等较重要铸件，如汽缸，齿轮，活塞，刹车轮，轴承等，而我做的外贸壳体就是应用于轴承上，所以选材较合理。

零件要进行热处理，它主要用于消除铸件内应力和白口组织来稳定尺寸，提高表面硬度和耐磨性。

其方法有1.去应力退火2.消除白口组织，高温退火3.表面淬火。

我用的是去应力退火。

以上看来，我选择的铸铁它既价廉、货源充足，又能满足工艺性、使用性要求，所以它适合用于书空加工的研究。

1.2毛坯铸成确定

铸造是现代机械制造业中毛坯成形的主要方法之一，它是指将熔化后的金属液浇入铸形中，待凝固，冷却后获得具有一定形状和性能铸件的成型方法。

它对铸件形状和尺寸适应性强，对材料适应性强。

成本低，机床中60%-80%，汽车中50%-60%采用铸件。

铸造氛围砂型铸造和特种铸造，我采用的是砂型铸造，因为它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉，材料来源广泛，且目前我国采用砂型铸造的约占铸件产量的80%。

先是进行熔炼、浇注、造型、选芯，再是熔炼浇注，其次合型铸件检查，最后是落沙、清理、检验。

毛坯铸成确定后，它的总长约为238mm，宽192mm，高154mm。

因为经过翻砂等，粗糙度要求较低，表面粗糙度为1.6。

1.3零件的尺寸及公差

零件的尺寸句是要求加工的尺寸，它的要求一般较高，且我选择研究的又是外贸壳体，国外对尺寸及公差要求的更为严谨。

零件的要求加工全唱为232+-0.1mm，宽为192（任意公差），高为1470-0.2mm，可见，对于它的全长及总高要求高，而宽为不需要加工部分，在毛坯铸造时已经过翻砂等措施，工艺已保证了它为192这个尺寸。

1.4工时定额计算与零件生产纲领

工时定额的计算，是在一定的技术组织下指定出来的，是相关设备和工人完成单件产品或某项工作所需要的时间，不同生产类型的零件工时也不同。

它的估算，有利于生产的明确性。

通过估算可以知道生产所应获得的经济效益。

设Tp为共需要的时间，Ta为所做的时间，Tb为辅助时间，Ts为布置工作地时间，Tr为休息和生理需要时间。

（所研究的壳体主要是数控加工，工序集中在卧式加工中心上进行，在别的上的工序不考虑）所做时间为30分钟，装卸、调正时间为10分钟，布置工作时间为3，休息时间为7分钟，Tp=Ta+Tb+Ts+Tr=30+10+3+7=50分钟，在加工中心上做一个约为50分钟，因为是外贸来图，并非是一个较长期的做下去（定量），所以不能按年生产零件纲领进行计算。

一天8个小时，除去上下班工作准备，一天大概可以做9个，一个月按26天工作进行计算的话一个月可做234个。

2数控加工工艺部分

所谓数控工艺实际上是指在数控机床上加工零件的一种工艺方法。

它是数控加工程序编制的依据，数控机床上的数控零件加工程序都有相应的数控工艺与此对应。

数控工艺特点有：

1.工序数目少，工序内容多。

2.工序与工步的内容特别详细。

工艺路线的拟定是指拟定零件加工所经过的有关部门和工序先后顺序，它是工艺规程制定过程中关键阶段，是工艺规程制定的总体设计。

本品并不是在加工中心上统一完成的，由零件装配图可看出，必须要以一个孔为定位装夹的基准。

所以先在数控车上把直径154+0.050的孔车出来。

用三爪卡盘夹住底面，先粗车2mm，再进行精车30丝，保证在5丝内。

考虑到以后在加工中心上的工装（154的孔卡在圆盘里面，八个M10的螺纹孔卡在里面不好进行加工）且根据一面两孔原则，再在钻床上用画线的方法划出八个孔的位置，157.5°处用7.9的钻头和直径8的绞刀做一直径为8的定位孔，其余7个用8.5的钻头打孔，然后在进行M10的螺纹攻丝。

把它再放到磨床上磨两个面（高）以次保证平行度，再放到加工中心上来先铣直径83孔的那个面（用组合刀片式面铣刀7片）3mm,再铣131的面3+_0.1,粗镗直径100的孔,（没做时是97）镗2.6mm,粗镗80孔由77镗2.7mm,再用齿片刀在14.2处开2.65深的槽,然后精镗80的孔（镗30丝的余量）,再镗100（40丝的余量）,用试切法做,最后用直径4的钻头点G56面上的孔,再是G55面上的,最后为G54上的,最后在把点好的孔放到钻床上钻孔,攻丝。

为拧上螺栓准备,最后就是倒角,去毛刺等。

下面就具体来说说加工工艺吧。

2.1对照零件图进行数控加工工艺性分析

在选择和决定数控加工内容时,我们就必定对零件图进行工艺性分析.根据所掌握的数控加工基本特点及所用数控机床的功能和实际工作经验,力求把这一前期准备工作做得更仔细,更扎实一些,以便为下面要进行的工作铺平道路,减少失误和返工。

我从数控加工的方便性和可能性两个角度进行了一些必要的分析。

审查与分析了零件图样中的尺寸标准方法,分析尺寸标注是否适应数控加工特点,对数控加工来说,最好以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。

参看零件图,本壳体多以中心孔为一基准与编程原点设置的,一致性带来很大的方便,减少了因局部分散标注而带来的积累误差。

分析了定位基准的可靠性.数控加工工艺特点强调定位加工.尤其像我加工的壳体需要进行多面加工,这样以同一基准定位十分重要,否则很难保证多次定位安装加工后多面上的轮廓位置尺寸的协调。

所以如零件本身有适合的孔最好就用它作为定位基准孔,我加工的壳体就是以直径154为定位基准孔的,就保证了它的尺寸协调。

分析了零件所要求的加工精度。

根据选择的数控机床,对照图上的加工精度、尺寸公差等，可以保证能够达到它的精度、尺寸要求。

2.2加工方法的选择（确定）

尽管零件的结构形状多种多样，但它们都是由外圆、内孔，成型面等表面组成的。

零件的加工实际是对各种不同表面的加工。

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要求。

同一级精度及表面粗糙度加工方法有许多，而我在实际选择这个壳体时结合形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。

对于IT7级精度，它在一般机械制造中应用较为普遍，如连轴器、凸轮等孔径，机床卡盘座孔，7.8级齿轮基准孔等。

我所用数控加工的精度为IT7级。

对于IT7级精度孔可采用镗孔、铰削，磨孔等加工方法均可达到精度要求。

我这个是壳体上的孔，要用镗孔或铰削，不易采用磨孔。

一般小尺寸的壳体选铰孔，我的壳体孔径都较大。

根据图纸精度要求分为粗镗，刀片形精镗。

孔是配合公差且这个壳体又为放轴承所用，所以分析它

对于要铣的面，均为孔径面，用组合刀片面铣刀，从零件图看，对面的精度要求不高，保证它的总长（20丝内就可以），表面粗糙度要求不高，在这就不细说了。

加工方法选择，我也考虑生产率、经济效益要求，以及我选用的生产设备等一些实际情况。

2.3加工方案的确定

一般零件上比较精确的表面、孔径，都要通过粗加工、半精加工，精加工。

这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方案是不够的，还好确定从毛坯到最终成型的加工方案。

我就是综合毛坯的质量到成型这一路线来粗精加工的，它是外贸来图，采用的是金属模铸件，要求不得有铸造缺陷，所以在毛坯铸造时要求比较严格，进行翻砂，热处理。

毛坯做工细致，粗糙度低，考虑效率等问题，粗半、精加工（粗加工主要切削各表面大部分余量，使毛坯形状和尺寸接近成品。

半精加工完成次要表面加