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1、郑州电力职业技术学院郑州电力职业技术学院毕业设计说明书毕业设计说明书设计题目 CNC 凸台加工中心加工综合设计学生姓名_ 班级 10 级数控一班专 业 数控技术指导教师 （完成日期） 2013 年 06 月 13 日1前前 言言二十一世纪是一个科技创新和发展生产力相互作用的时代，科技的创新发展提高了生产力的发展水平，生产力水平的不满足促进了科技的创新。尤其：是作为一个国家经济发展水平的制造业，对制造业起着重要作用。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志
2、。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。特别是计算机辅助制造 CAD/CAM、UG、Mastercam 和 ProE 软件的发展，对制造业人工无法完成的事情，计算机辅助制造提供较为快捷的运用，让异想天开变为了现实。本次毕业设计题目的选择主要加工中心体现了工序集中现代制造业的主要方法。用到了铣端面、铣凸台、钻孔、绞丝、攻螺纹。对我们学的知识大致都都进行了个概括和总结。这次毕业设计的工作量主要包括六大的部分：一、零件图的分析 二、毛坯的选择 三、数控设备的选择 四、数控加工工艺的分析和加工方案的制定 五、计算程序与程序校验 六、零件数控
3、加工及检验。零件图通过在 AUTOCAD 上用平面的形式变现出来，更加清楚零件的结构形状，然后具体分析零件结构。数控加工工艺分析，通过对零件的工艺分析，可以深入全面的了解零件的结构、技术要求与工艺要求，进而确定零件适合在哪一种数控机床上加工，本次的零件图需要多次换刀，因此；我选择在加工中心上进行，因为加工中心具有自动换刀装置，在一次安装中，可以完成零件上平面的铣削、镗削、铰削及攻螺纹等多工位加工。加工的部位可以在同一个平面上面，也可以在不同的平面上面，既有平面又有孔系是加工中心的首选对象。工序的确定首先选择定位基准；零件的定位基准一方面要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，另一
4、方面要满足加工中心工序集中的特点既一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是已有的面和孔，然后确定所有的加工表面的加工方法和加工方案；选择刀具和切削用量。然后确定所有工步的加工顺序。要计算程序，然后进行程序的校验；最后;进行数控加工及检验。就得到了要求零件的数控加工工艺路线。现在制造业中数控技术的日益广泛使用，使得我认识到学好数控技术的重要性。我相信接此次毕业设计会对我三年来的学习会是一次巩固和复习，更会提高我们的综合能力的运用，将会进一步认识到数控技术的重要性，同时;为以后我们工作与发展打下很好的基础平台。2胡现伟3目目 录录一 零件图的分析 3 1.1.零件图的正确分析及完整性
5、分析3 1.2 零件结构及其工艺性分析4 1.3 零件精度及技术要求分析5 二 确定毛坯.5 2.1 毛坯的选择6 2.2 毛坯的形状和尺寸的确定6 三 机床设备的选择.6 3.1 机床类型的选择6 3.1.1 按工艺用途分类7 3.1.2 按控制功能分类7 3.1.3 按进给伺服系统类型分类7 3.2 机床的规格选择7 3.3 机床精度等级的选择8 四 定位基准及装夹方式的确定.8 4.1 定位基准的选择8 4.2 确定工件的装夹方式9 五 对刀方式及对刀点的确定.10 5.1 正确选择对刀点10 5.2 对刀点及换刀点的合理选择10 六 制订数控加工方案.11 6.1 合理划分数控加工工序
6、11 6.2 确定各工序的工步顺序、进给路线、绘制走刀路线图12 6.3 确定各工序刀具，填写刀具卡片16 七 确定数控加工余量，工序尺寸及公差.17 7.1 加工余量的确定17 7.2 影响加工余量的因素19 7.3 确定加工余量的方法20 八 确定数控加工切削用量.20 8.1 确定背刀量20 8.2 主轴转速的确定21 8.3 进给速度23 九 编写数控加工程序并进行程序校验.25 9.1 编制数控加工程序25 9.2 进行数控仿真加工程序校验.31 总结.31参考文献 .334一 零件图的分析零件图是制定工艺规程最基本的原始原始资料之一。对零件图分析得是否透彻，将直接影响所制订工艺规程
7、的科学性、合理性和经济性。分析零件图，主要从以下两个方面进行。1.1.零件图的正确分析及完整性分析在了解零件形状和结构之前，应检查零件视图是否正确、足够，表达是否直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标准是否齐全、合理等。零件图是制订工艺规程最主要的原始资料，在制订工艺规程时，必须首先加以认真分析。零件图中应以最简单的视图表达清楚各个部分。此零件图包括包括大外圆、凸台、孔、螺纹孔、凹槽、圆弧连接的凸台等。该零件图由一个主视图、一个前视图和一个右视图组成，将零件的内、外轮廓描述的清楚完整；各部位尺寸标注完整并符合国家标准，有利于编制程序时的数据分析和计算；表面粗糙度的标注明确
8、了各加工面的加工精度要。经分析零件尺寸精度和表面粗糙要求均较高。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求：轮廓描述清楚完整。5零件材料为 45 钢，经调质处理后，其综合加工性能较好。是当今最常用的工业金属之一，广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。切削加工性能较好。零件图的粗实线、细实线、点画线的线型均符合于国家标准。 零件图的尺寸比较多，所以在各个视图上都有尺寸的标注，各个视图均有尺寸标注且多而不乱，零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求。1.2 零件结构及其工艺性分析由于各种零件的应用场合和使用不同，所以在结构和尺寸上差异很大。但只要仔细地观察和分析，各种零件从其形体上看，大都
9、是由一些基本表面和特形表面组成。基本表面主要有内外圆柱面、圆锥面、球面、圆环面和平面等：特形表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面及其他一些成形表面。将组成的基本表面和特形表面分析清楚之后，便可针对每一种基本表面和特形表面，选择出相应的加工方法。如对于表面，可以选择刨削、铣削、拉削或磨削等进行加工；对于孔，可以钻削、车削、镗削、拉削或磨削等方法进行加工。对零件进行结构分析，就是分析组成零件的基本表面和特形表面的组合情况和尺寸的大小。组合情况和尺寸大小的不同，形成了各种零件在结构特点上和加工方案选择上的差别。在机械制造业中，通常按零件的结构特点和工艺过程的相似性，以孔和表面为例：对于凸台类零件上的平面
10、，一般多选择刨削、铣削、磨削等加工方法。对于该零件圆弧连接的凸台，凹槽、通孔都有尺寸公差，椭圆凹槽的编程需要借助宏程序，对机床精度有较高的要求。另外，圆弧连接的右端凹槽，为了方便加工以及简便编程，使用旋转指令进行加工；两个螺纹孔按定位要求进行加工就行。然而，在对零件进行结构分析时，还应注意另一个重要的问题，即零件的结构工艺性。所谓零件的结构工艺性，是指零件的结构在保证使用的要求下，能否提较高的6生产率和最低的成本方便地制造出来的特性。结构工艺性所涉及的问题比较多，即有毛坯制造工艺性、机械加工工艺性等，零件结构的合理，直接影响到零件制造的工艺过程。例如零件的功能和用途完全相同，但结构不同，则会对
11、零件制造的加工方法与制造成本会相差很大。对于该凸台零件毛坯表面要有较好的平面度要求，通孔待平面粗加工之后再加工，以免对刀具及机床产生振动。这样以便获得较好的加工方法，尽量降低制造成本的增加，形成更好的经济效益。1.3 零件精度及技术要求分析零件的技术要求分析，是制定工艺规程的重要环节。只有认真地分析零件的技术要求，分清主、次后，才能科学合理地选择每一加工表面应采用的加工方法和加工方案，以及整个零件的加工路线。零件的技术要求分析主要有以下方面。（1) 精度分析，包括被加工表面的尺寸精度、形状精度和相互位置精度的分析。（2) 表面粗糙度及其它表面质量要求分析。（3) 热处理要求分析。该零件的表面粗
12、糙度为 Ra1.6mm，在现有的铣床的条件下容易实现，以及零件的加工精度为 IT7 级其经济又合理。尺寸精度有圆弧尺寸精度、凸台尺寸精度以及角度都有精度要求，其偏差都是在现有的机床加工条件之内。通孔孔有螺距要求其位置按照定位尺寸加工就行，由于此零件无热处理要求，不进行热处理，待加工完后只需除去毛刺就行，以保证表面光洁和外形美观。认真分析了零件的技术要求后，结合零件特点，对零件的加工工艺过程便有一个初步轮廓。加工表面的尺寸精度、表面粗糙和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法，进而更容易得出中间工序和粗加工工序所采用的加工方法。二二 确定毛坯7确定毛坯的主要任务是：根据零件的技术要求、结构特
13、点、材料、生产纲领等方面的要求，合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状、毛坯的尺寸等，最后绘制出毛坯图。毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。2.1 毛坯的选择根据零件的工艺等特点毛坯有以下种类；（1）铸件 当零件的结构比较复杂，所用材料又具备可铸性时，零件的毛坯选择铸件。（2）锻件 锻件又分为自由锻造件和模锻件，由于手工操作成形，精度低、加工余量大，以及自由锻件的生产效率不高，适用于单件小批量生产中采用自由锻件。比自由锻件的精度、表面质量及综
14、合力学性能都比自由锻件高，结构可以比自由锻件的结构复杂的称为模锻。（3）型材 是指各种不同截面的热轧和冷轧钢材。（4）组合焊接件 是指用焊接的方法将同种材料或不同材料焊接在一起从而获得毛坯。由于该零件属于中小型零件、毛坯的精度要求不高、加工余量大，适合单件和小批量生产、成本相对不高，因此；选用铸件。2.2 毛坯的形状和尺寸的确定毛坯的形状和尺寸，基本上取决于零件的形状和尺寸。零件和毛坯的主要差别，在于零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造时，同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响
15、产品的制造成本。所以在确定毛坯的时候，考虑到毛坯的精化，力求毛坯的形状和尺寸尽量与零件一样，做到少切屑。从而降低生产成本的增加，提高资源的高效利用。根据图纸的形状要求应选用方形，以及图纸的尺寸要求毛坯尺寸为：120mm100mm25mm 材料为：45 号钢的型材，金属材料的硬度大致在 225325HBS范围内切削加工性能较好，且满足零件图的工艺和加工要求。三 机床设备的选择3.1 机床类型的选择数控机床是在通用机床的基础上发展起来的，它们和传统的通用机床工艺用途相8似。因此，按工艺用途对数控机床进行分类，是最基本的分类方法。还可以按数控系统控制运动的方式或按伺服驱动的控制方式对数控机床进行分类
16、。3.1.1 按工艺用途分类1.切削类2.成型类3.快速成型机3.1.2 按控制功能分类 1.点位控制数控机床 2.直线控制数控机床 3.轮廓控制数控机床 3.1.3 按进给伺服系统类型分类 1.开环数控机床 2.半闭环数控机床 3.闭环数控机床由于我设计的零件为盘盖凸台类，有较多的尺寸偏差，尺寸精度要求较高。且有表面粗糙度和精度等级要求。以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿。然而；考虑到科学合理地选择机床，即满足加工精度要求，又能提高加工效率，应选用具有半闭环控制的加工中心机床。机床型号为：FAUNC Series 0i Mate-MD3.2 机床的规格选择机床的规格应根据零件的外形及尺寸特点选择，在选择机床的规格时应注意以下几点；(1) 机床加工尺寸范围应与零件的外轮廓相适应。(2) 机床的工作精度应与工序的精度要求相适应。 (3) 机床的生产效率应与零件的生产类型相适应。 (4) 机床的选择应考虑车间现有设备条件,尽量采用现有设备。
