典型零件的數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計與編程【原創(chuàng)含UG三維CAD零件圖帶程序】-bc05

典型零件的數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計與編程

摘  要

隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競爭的日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品的更新速度越來越快，數(shù)控加工技術(shù)作為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，在機(jī)械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，機(jī)械制造的競爭，其實只是數(shù)控技術(shù)的競爭。本次畢業(yè)課題設(shè)計通過對多孔型腔零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，合適的工藝規(guī)程可以加工出符合精度要求的合格零件。從結(jié)構(gòu)上分析零件，制定加工所需的工藝規(guī)程，從毛坯的確定到設(shè)計工藝路線，根據(jù)所需選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)床、刀具、切削要要素、相應(yīng)的夾具、加工程序的編制和零件的檢驗。

關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)分析；工藝規(guī)程，切削要素；程序的編制

目 錄

摘  要 3

1 零件加工工藝分析 4

2.1 零件圖形分析 4

1.1.1 圖形分析 4

1.1.2 零件材料分析 5

1.1.3 精度分析 5

1.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 5

1.2.1 結(jié)構(gòu)分析 6

1.2.2 毛坯、余量的確定 6

2 加工方案的制定 7

2.1 加工方案制定 7

2.2基準(zhǔn)的分類 7

2.3定位基準(zhǔn)的選擇 8

2.3.1 粗基準(zhǔn)的選擇 8

2.3.2 精基準(zhǔn)的選擇 9

3 確定裝夾方案和加工設(shè)備 11

3.1用夾具裝夾 11

3.2 確定型號 13

3.3 設(shè)備的介紹 13

4 刀具與切削液選擇 14

4.1 刀具材料的選擇 14

4.2 刀具類型的選擇 15

4.3 刀具參數(shù)的選擇 15

4.4 切削液的選擇 17

5 切削參數(shù)的選擇 18

5.1背吃刀量ap 18

5.2進(jìn)給量f和進(jìn)給速度vf的確定 19

5.3切削速度Vc 20

5.4確定主軸轉(zhuǎn)速n 21

6 數(shù)控加工工藝文件 22

6.1 工藝過程卡 22

6.2 數(shù)控加工工序卡 23

7程序編制 24

總 結(jié) 29

致 謝 30

參考文獻(xiàn) 31

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1 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)競爭的日趨激烈，機(jī)械產(chǎn)品的更新速度越來越快，數(shù)控加工技術(shù)作為先進(jìn)生產(chǎn)力的代表，在機(jī)械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，機(jī)械制造的競爭，其實只是數(shù)控技術(shù)的競爭。本次畢業(yè)課題設(shè)計通過對多孔型腔零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，合適的工藝規(guī)程可以加工出符合精度要求的合格零件。從結(jié)構(gòu)上分析零件，制定加工所需的工藝規(guī)程，從毛坯的確定到設(shè)計工藝路線，根據(jù)所需選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)床、刀具、切削要要素、相應(yīng)的夾具、加工程序的編制和零件的檢驗。 關(guān)鍵詞 : 結(jié)構(gòu)分析；工藝規(guī)程，切削要素；程序的編制 2 目 錄 摘 要 ...................................................................... 1 1 零件加工工藝分析 .......................................................... 4 件圖形分析 .................................................. 4 形分析 ................................................. 4 件材料分析 ............................................. 5 度分析 ................................................. 5 構(gòu)工藝性分析 ................................................ 5 構(gòu)分析 ................................................. 6 坯、余量的確定 ......................................... 6 2 加工方案的制定 ............................................................ 7 工方案制定 .................................................. 7 .................................................... 7 ................................................ 8 基準(zhǔn)的選擇 ............................................. 8 基準(zhǔn)的選擇 ............................................. 9 3 確定裝夾方案和 加工設(shè)備 ................................................... 11 ................................................... 11 定型號 ..................................................... 13 備的介紹 ................................................... 13 4 刀具與切削液選擇 ......................................................... 14 具材料的選擇 ............................................... 14 具類型的選擇 ............................................... 15 具參數(shù)的選擇 ............................................... 15 削液的選擇 ................................................. 17 5 切 削參數(shù)的選擇 ........................................................... 18 P ................................................... 18 和進(jìn)給速度 ................................... 19 C ................................................... 20 轉(zhuǎn)速 N ................................................ 21 6 數(shù)控加工工藝文件 ......................................................... 22 藝過程卡 ................................................... 22 3 控加工工序卡 ............................................... 23 7程序編制 .................................................................. 24 總 結(jié) ...................................................................... 29 致 謝 ...................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ................................................................... 31 4 1 零件加工工藝分析 在數(shù)控銑削加工中，對零件圖進(jìn)行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工 藝性分析和加工方案分析。 件圖形分析 圖 1形分析 （ 1） 分析零件圖是否完整、正確，零件的視圖是否正確、清楚，尺寸、公差、表面粗糙度及有關(guān)技術(shù)要求是否齊全、明確。從上圖可以看出該零件圖的尺寸符合了這一要求。 5 （ 2）分析零件的技術(shù)要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及熱處理是否合理。過高的要求會增加加工難度，提高成本；過低的技術(shù)要求會影響工作性能，兩者都是不允許的。上圖的精度為 ，技術(shù)要求和尺寸精度都能滿足加工 要求。 （ 3）該零件圖上的尺寸標(biāo)注既滿足了設(shè)計要求，又便于加工，各圖形幾何要素間的相互關(guān)系（相切、相交、垂直和平行）比較明確，條件充分，并且采用了集中標(biāo)注的方法，滿足了設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點的統(tǒng)一。因此該圖的尺寸標(biāo)注符合了數(shù)控加工的特點。 件材料分析 在滿足零件功能的前提下，零件材料應(yīng)立足現(xiàn)實情況，應(yīng)選用較好加工的材料，避免用貴重的緊缺的材料。同時，零件材料選用不當(dāng)，也會增加工藝難度。按照這些要求確定零件應(yīng)選用鋁合金作為材料。 度分析 該零件最高精度等級為 輪廓四 周無尺寸精度要求。零件的凸臺、圓弧型腔糙度為 它表面粗糙度均為 加工時由于裝夾不當(dāng)極容易生產(chǎn)震蕩。如果定位不好可能會導(dǎo)致表面粗糙度，加工精度難以達(dá)到要求。 構(gòu)工藝性分析 零件圖的工藝分析，是指對所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下進(jìn)行的制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性分析。它包括零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工工藝性能分析等。 6 構(gòu)分析 從圖 2多孔型腔零件的加工輪廓主要由圓弧、直線和孔組成， 該零件的加工內(nèi)容主要有平面、凸臺、 孔等 。需要 合理的安排加工工序。 坯、余量的確定 毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件 ，材料消耗就越少，機(jī)械加工的勞動量就越少，因此會提高機(jī)械加工效率，降低成本，但毛坯的制造費用卻提高了。因此確定毛坯要從機(jī)械加工和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果，零件在進(jìn)行數(shù)控銑削加工時，余量的大小、如何裝夾等問題在設(shè)計毛坯時就要仔細(xì)考慮好，否則，如果毛坯不適合數(shù)控銑削，加工就很難進(jìn)行下去。主要應(yīng)從以下幾個方面去考慮。 （ 1）穩(wěn)定的加工余量 該圖的毛坯采用 45 鋼 ， 毛坯 外形尺寸為 15515525用銑床 直接加工至外形尺寸 15015020由于零件在裝夾和加工過程中存在一定的變形，所以該零件在加工成型后可能會產(chǎn)生一定的誤差。 7 2 加工方案的制定 工方案制定 制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短，特殊情況特殊處理。根據(jù)零件圖樣，制定以下工藝方案： 工序 1：下料尺寸 155工序 2：銑零件六面，至尺寸 150面粗糙度 工序 3：對零件φ 30的孔鉆φ 12的孔，方便銑刀銑孔不易損壞刀具。 工序 4：使用立銑刀銑削孔和凸臺 工步 1：使用φ 12立銑刀銑削孔和凸臺，留有精加工余量。 工步 2：使用φ 12立銑刀銑削孔和凸臺加工至圖紙尺寸要求。 工序 5：去毛刺 工序 6：檢驗 準(zhǔn)的分類 基準(zhǔn)分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。 設(shè)計基準(zhǔn)：是指設(shè)計工作圖上所采用的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)：是指加工過程中所采用的基準(zhǔn)。又分為有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)等。 （ 1）工序基準(zhǔn) :工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)。 （ 2）定位基準(zhǔn)：是指在加工中用作定位的基準(zhǔn)。 （ 3）測量基準(zhǔn)：是指測量時所采用 的基準(zhǔn)。此外還有裝配過程中 8 用于確定零、部件間相互位置的裝配基準(zhǔn)。要求掌握基準(zhǔn)的分類，定義，同等重要的是在訓(xùn)練中提高選擇基準(zhǔn)的能力。 位基準(zhǔn)的選擇 選擇工件的定位基準(zhǔn)，實際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定為基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。已加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。 在選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證工件精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時 ，應(yīng)保證加工面與不加工面之間的位置要求并合理分配各加工面的余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時還要為后續(xù)工序提供可靠精基準(zhǔn)。具體可按下列原則選擇： （ 1）非加工表面原則。為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。 （ 2）加工余量最小原則。義余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表面 有足夠的加工余量。 （ 3）重要表面原則。為保證重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面為 粗基準(zhǔn)。 9 （ 4）不重復(fù)使用原則。 （ 5）便于裝夾原則。做為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光滑，沒有飛邊、冒 口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時，應(yīng)保證加工精度和裝夾可靠、方便，可參照下列原則進(jìn)行： （ 1）“基準(zhǔn)重合”原則 加工零件時應(yīng)直接選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。 （ 2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 加工同一零件的多道工序時盡可能選擇同一個定位基準(zhǔn)，這樣可以保證加工表面間的相互位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也簡化了夾具的設(shè)計與制造工作，降低了成本，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。例如，軸類零件加工采用采用兩 端中心孔作統(tǒng)一定位基準(zhǔn)加工各階梯外圓表面，可保證各階梯外圓表面的同軸度誤差。 基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是選擇精基準(zhǔn)的兩個重要原則，但實際生產(chǎn)中有時會遇到兩者相互矛盾的情況。此時，若采用統(tǒng)一定位基準(zhǔn)能夠保證加工表面的尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；若不能保證尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則，以避免使工序尺寸的實際公差值減小，增加加工難度。 （ 3）“自為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應(yīng)選擇 10 加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。 （ 4）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)個加工表面之間具有較高的位置精 度，或為是加工表面具有均勻的加工余量，則可采用兩個加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法。 （ 5）“便于裝夾”原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用，操作方便靈活。同時定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠大的接觸面積，以承受較大的切削力。 綜上所述：從零件圖可以看出絕大多數(shù)的尺寸都實行對于底平面集中標(biāo)注的方法，滿足了設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點的統(tǒng)一，即基準(zhǔn)統(tǒng)一。并且下表面作為精基準(zhǔn)可以滿足基準(zhǔn)重合的原則。同時以下表面為基準(zhǔn)便于一次裝夾。所以在加工中，先將零件的上表面作為粗基準(zhǔn)，銑出夾持面，再將夾持面 作為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工。 11 3 確定裝夾方案和 加工設(shè)備 在機(jī)床上加工零件時，為保證加工精度，必須先使工件在機(jī)床上占據(jù)一個正確的位置，即定位；然后將其壓緊夾牢，使其在加工中保持這一正確位置，即夾緊。從定位到夾緊的全過程稱為工件的裝夾。 夾具裝夾 夾具是用一裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置。用夾具裝夾能使工件迅速獲的正確位置，定位精度高而穩(wěn)定。用精基準(zhǔn)定位時，工件的定位精度一般可達(dá) 具裝夾工件廣泛用于成批大量生產(chǎn)。 夾具種類很多，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造過程的切削加工、熱處理、配件、焊接和檢測等工藝 過程中。它直接影響著工件加工的精度、勞動生率和產(chǎn)品的制造成本等。按專門化程度可分為以下幾種： 專用夾具：該夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計制造的夾具，其 結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。 組合夾具：組合夾具是機(jī)床夾具中一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的新型工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成的，具有各種不同的形狀、尺寸和規(guī)格，有較好的互換性、耐磨性和較高的精度，適用于產(chǎn)品經(jīng)常變換的生產(chǎn)（如單件小批生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制和臨時突擊性的生產(chǎn)任務(wù)）一般不受工件形狀復(fù)雜程度 的限制，適用于外形尺寸在 20～ 600工件。 可調(diào)夾具：可調(diào)夾具包括通用夾具和組合夾具，見有通用和專用夾具的優(yōu)點，其適用范圍較寬，加工對象并不十分明確。 12 通用夾具：通用家具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，價格便宜。其缺點是夾具精度不高，生產(chǎn)率也比較低，較難裝夾。一般實用于單件小批量生產(chǎn)中。 數(shù)控加工的特點對夾具提出幾點要求： （ 1）當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合 夾具、可調(diào)試夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間、節(jié)約生產(chǎn)費用。 （ 2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 （ 3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時間。 （ 4）夾具上各零件應(yīng)不防機(jī)床對零件各表面的加工，即夾具要開敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀。 該零件不僅精度要求較高，可以看到輪廓的周邊曲線圓弧和粗糙度值要求也較高，零件采用通用夾具中的平口虎鉗裝夾。平口虎鉗如圖 4 圖 4 13 定型號 零件毛坯的外形尺寸為 155X、 Y、 軸轉(zhuǎn)速范圍在 240～ 4000 r/間，且屬于單件生產(chǎn)，應(yīng)采用平口虎鉗裝夾 。 因此我選擇 備的介紹 數(shù)控立式加工中心 護(hù)等級 源電壓為 3× 380V 電源頻率為 50統(tǒng)為 有較高可操作性，功能齊全和加工精度高的優(yōu)點。其主要參數(shù)如表 3 表 3工作臺面尺寸（長×寬） 405× 1307（ 主軸錐孔 /刀柄形式 24 工作臺最大縱向行程 650配控制系統(tǒng) 作臺最大橫向行程 450刀時間（ s） 軸箱垂向行程 500軸轉(zhuǎn)速范圍 60— 6000( r/工作臺 （槽數(shù) 距） 560 速移動速度 10000（ mm/ 主電動機(jī)功率 進(jìn)給速度 5— 800（ mm/ 脈沖當(dāng)量（ 沖） 作臺最大承載 (700 機(jī)床外形尺寸 (長×寬×高 )(2540× 2520× 2710 機(jī)床重量 (4000 14 4 刀具與切削液選擇 具材料的選擇 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的優(yōu)劣（如表7直接影響著生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。而刀具的切削性能，首先取決于切削部分的材料；其次是幾何形狀及刀具結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計是否合理。 在切削過程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切削變形和摩擦產(chǎn)生的高溫。要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能： （ 1）高硬度和耐磨性 。刀具材料的硬度必須高與工件材料的硬度，常溫下一般應(yīng)在 上。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。 （ 2）足夠的強(qiáng)度和韌性。刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力因此刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。 （ 3）良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強(qiáng)度的性能，這是刀具材料必備的關(guān)鍵性能。耐熱性越好，刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力越強(qiáng)。高溫硬度是耐熱性的重要指標(biāo)，常用的耐熱溫度表示，如高速鋼約為 600℃，硬質(zhì)合金可達(dá) 800～ 1000℃。 （ 4）良好的工 藝性。為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機(jī)械加工性能。 表 4 15 刀具材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度隨溫度變化 高速鋼 最低 最差 最低 最大 硬質(zhì)合金 低 差 低 大 陶瓷刀片 中 中 中 中 金剛石 高 高 高 小 根據(jù)該表所顯示的內(nèi)容可以看出硬質(zhì)合金鋼刀具材料的切削速度和硬度都較低且耐磨性較差，而該零件的材料為鋁合金，切削速度和硬度較低，該零件所選用的刀具應(yīng)該為硬質(zhì)合金鋼。 具類型的選擇 銑刀類型應(yīng)與工件 表面形狀和尺寸相適應(yīng)。加工大平面應(yīng)采用面銑刀；加工凸臺、凹槽及平面輪廓常采用立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀；加工曲面常采用球頭銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成型表面多采用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形或錐形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成型銑刀。 因此，在加工該零件時，選用立銑刀即可。 具參數(shù)的選擇 （ 1）銑刀直徑 D 的選擇 一般情況下，為減少走到次數(shù)，提高銑削速度和銑削量，保證銑刀有足夠的剛度以及 良好的散熱條件，應(yīng)盡量選擇直徑較大的銑刀。但選擇銑刀直徑往往受到零件材料、剛性、加工部位的幾何形狀、尺寸及工藝要求等因素的限制。當(dāng)零件的內(nèi)輪廓轉(zhuǎn)接凹圓弧半徑 R 較小時，銑刀直徑 D 也隨之較小， D=2R，另外銑刀的剛性以銑刀直徑 D 與刃長 L 的 16 比值來表示，一般取 D/L> （ 2）銑刀刃長的選擇 為提高銑刀的剛性，對銑刀的刃長應(yīng)保證在保證銑削過程不發(fā)生干涉的情況下，盡量可根據(jù)以下兩種情況進(jìn)行選擇。 ① 加工深槽或盲孔時： L=H+2 式中： H 為槽深尺寸（ ② 加工外表面或通孔、 通槽時： L=H+r+2 式中： （ 3）銑刀端刃圓角半徑 r 的選擇 銑刀端刃圓角半徑 r 的大小一般應(yīng)與零件圖樣要求一致。但粗加工銑刀因尚未切削到工件的最終輪廓尺寸，也可以適當(dāng)選得小些，有時甚至選為“清根”（ r＝ 0～ 在編程時需要認(rèn)真考慮粗加工以后留下多少余量，以保證精加工銑刀可以把圖樣要求的 要造成其根部缺損。 根據(jù)上述刀具選擇原則和零件結(jié)構(gòu)的實際情況相結(jié)合，而不同的加工內(nèi)容需要不同的刀具，根據(jù)零件的實際情況選用以下刀具。 表 4工步號 刀具號 刀具名稱 刀柄型號 刀具直徑/度補(bǔ)償 備注 1 刀 Ф 50 50 2 花鉆 Ф 12 6 3 銑刀 Ф 12 8 17 削液的選擇 切削液是為提高切削加工效率而使用的液體。它可有效的減少摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和減少刀具磨損，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。切削液具有冷卻、潤滑、清洗和防銹作用，常用的有乳化液和切削油兩種。 乳化液由水、油、乳化劑組成，低濃度的乳化 液主要起冷卻作用，用于粗加工和磨削加工；高濃度的乳化液主要起潤滑作用，用于精加工。 切削油的主要成分是礦物油，有時采用動植物油或復(fù)合油。它具有良好的潤滑性能，對于提高零件表面的加工質(zhì)量有重要作用。一般用于低速精加工，如精車絲杠、螺紋及齒輪加工等。 需要注意的是，加工鑄鐵件一般不用切削液。這是因為鑄鐵件的崩碎切削沖入導(dǎo)軌會加大磨損，清理和維護(hù)也不方便。 采用硬質(zhì)合金刀具加工可以不使用切削液，這是因為硬質(zhì)合金耐熱性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，則必須大量連續(xù)注射，以免硬質(zhì)合金刀片因冷熱不均產(chǎn)生裂紋。 為了降低刀具和工件的溫度，不僅要減少切削熱的產(chǎn)生，而且要改善散熱條件使用切削液可以有效地降低溫度還可以防止切削層金屬的變形、減少切削與刀具前面的磨擦和工件與刀具的摩擦。根據(jù)零件材料和刀具材料分析，考慮成本問題，該加工適采用乳化液效果較好。 18 5 切削參數(shù)的選擇 切削用量是表示機(jī)床主運動和進(jìn)給運動大小的重要參數(shù)，包括切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。其選擇方法是：先選背吃刀量和側(cè)吃刀量，其次選擇進(jìn)給速度，最后確定切削速度。其選擇原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)效率為主，同時也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加 工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。同時還應(yīng)考慮機(jī)床的性能，如機(jī)床剛性、主軸功率等。 吃刀量 吃刀量又叫切削深度，它主要根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛性決定，其基本原則是：在工藝系統(tǒng)剛性允許時，應(yīng)首先選擇一個可能大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進(jìn)給量，為了保證加工表面質(zhì)量可留少量精加工余量，一般留 0.5 于質(zhì)量要求較高的工件，可以減少加工余量以便最后進(jìn)行精加工。 粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走到將剩下的余量切除；若余量過大 不能一次切除，也應(yīng)按先多后少的不等余量加工法加工。第一刀的 盡可能大些，使刀口在里面切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄鍛件。 精加工時， 根據(jù)粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低背吃刀量的方法，逐步提高加工精度和表面質(zhì)量。 一般精加工時，取 精加工時，取 19 在加工零件時分粗加工和精加工，在粗加工時留 精銑留 余量。 給量 確定 銑削加工的進(jìn)給量 f(mm/r)是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進(jìn)給運動方向 的相對位移量；進(jìn)給速度是 vf(mm/位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移量能，即切削刃上選定點相對工件的進(jìn)給運動瞬時速度稱為進(jìn)給速度，其單位為 mm/ 數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)。受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。 在輪廓加工中 ,在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量，以克服由于慣性造成工藝系統(tǒng)的變形和在輪廓拐角處造成超程的現(xiàn)象。 進(jìn)給量與進(jìn)給速度的關(guān)系為： vf=n 為銑刀轉(zhuǎn)速） 切削進(jìn)給速度 銑刀的轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) Z 及每齒進(jìn)給量 關(guān)系為： vF=據(jù)公式可以看出：每齒進(jìn) 給量 選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀據(jù)材料、工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度越高， ??；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同內(nèi)高速鋼銑刀。工件表面粗糙度值越小， 越小。 沒吃進(jìn)給量的確定可參考表 8，工件剛性或刀具強(qiáng)度低時，應(yīng)取較小值。 表 6工件材料 Fz/20 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 鐵 削速度 削的切削速度 齒進(jìn)給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。但切削速度的高底主要取決于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素。 式中： T— 耐用度 每齒 進(jìn)給量 背吃刀量 Z— 銑刀齒數(shù) D— 銑刀直徑 式中： m、 由實驗確定，也可參考有關(guān)切削用量手冊選用。 銑削加工的切削速度 。 表 6工件材料 硬度（ 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 ﹤ 225 18～ 42 66～ 150 225～ 325 12～ 36 54～ 120 21 325～ 425 6～ 21 36～ 75 鑄鐵 ﹤ 190 21～ 36 66～ 150 190～ 260 9～ 18 45～ 90 260～ 320 10 21～ 30 鋁 70~120 150～ 200 350～ 500 銅 53~56 100～ 150 300～ 400 定主軸轉(zhuǎn)速 n 確定主軸轉(zhuǎn)速時，主要根據(jù)工件材料、刀具材料、機(jī)床功率和加工性質(zhì)（如粗、精加工）等條件確定其允許的切削速度。它是指切削是刀具切削刃上某點 相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度，切削速度確定后，即可計算出主軸轉(zhuǎn)速。 主軸根據(jù)允許的切削速度 Vc(m/擇 N=1000 D 其中： m/刀具壽命來確定切削速度，常選為（ 100m/具體的切削三要素見附件中的工序卡。 22 6 數(shù)控加工工藝文件 藝過程卡 （工廠名） 綜合工藝過程片卡 產(chǎn)品名稱及型號 零 件 名 稱 零 件 圖 號 材 料 名 稱 毛坯 種 類 型材 零件重量 毛重 牌 號 尺 寸 155重 性 能 每 料 件 數(shù) 工序號 工 序 內(nèi) 容 加工車間 設(shè)備名稱及編號 夾具 1 下料 毛坯 155 2 銑零件六面，至尺寸 150面粗糙度 金工 加工中心 機(jī)用平口虎鉗 3 對零件φ 30的孔鉆φ 12的孔，方便銑刀銑孔不易損壞刀具。 金工 加工中心 機(jī)用平口虎鉗 4 使用立銑刀銑削孔和凸臺 金工 加工中心 機(jī)用平口虎鉗 5 去毛刺 鉗工 6 檢驗 編制 抄寫 校對 審核 批準(zhǔn) 23 控加工 工序卡 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 2 用平口虎鉗 加工中心 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 /軸轉(zhuǎn)速/(r/進(jìn)給速度(mm/背吃刀量 /注 1 銑零件六面，至尺寸150面粗糙度 50800 120 動 2 對零件φ 30的孔鉆φ12的孔，方便銑刀銑孔不易損壞刀具。 12900 50 5 自動 3 使用φ 12立銑刀銑削孔和凸臺，留有精加工余量。 122000 400 1 自動 4 使用φ 12立銑刀銑削孔和凸臺加工至圖紙尺寸要求。 122200 300 動 編制 抄寫 校對 審核 批準(zhǔn) 24 7 程序編制 在標(biāo)準(zhǔn)工具條中選擇“開始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出“加工環(huán)境”對話框，在 置選擇欄中選擇“ 板，單擊“初始化”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)入型腔銑加工環(huán)境。 （一）創(chuàng)建幾何體 在操作導(dǎo)航器的幾何視圖中，設(shè)置加工坐標(biāo)系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準(zhǔn)備。 （ 1）設(shè)置 加工坐標(biāo)系。 ①先將操作導(dǎo)航器轉(zhuǎn)換到幾何體視圖。 ②在“操作導(dǎo)航器 選擇“ 單擊右鍵，在其快捷菜單中選擇“編輯”命令。 ③在彈出對話框中的“機(jī)床坐標(biāo)系”中的“指定 中，單擊“自動判斷” 圖標(biāo)，然后在圖形區(qū)域選擇毛坯的頂面，之后單擊“確定”，系統(tǒng)將自動在毛坯的頂面中心位置創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，如圖 7示。 圖 7 25 （ 2）設(shè)置幾何體 ①在“操作導(dǎo)航器 ，雙擊“ 標(biāo)，將彈出“幾何體” 對話框。 ②指定部件幾 何體。在“幾何體”對話框中，單擊“指定部件”按鈕，將彈出“部件幾何體”對話框，在圖形區(qū)域選擇零件， 點擊“確認(rèn)”返回“幾何體”對話框，如圖 7示。 圖 7何體 的設(shè)定 ③指定毛坯幾何體，在“幾何體”對話框中，單擊“指定毛坯”圖標(biāo)按鈕，將彈出“毛坯幾何體”對話框，選擇“包容塊”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對話框，如圖 7示。 26 圖 7何體 的設(shè)定 ④在“幾何體”對話框中單擊“確認(rèn)”，結(jié)束幾何體的設(shè)置操作。 （二）創(chuàng)建刀具 （ 1）在“創(chuàng)建操作”工具條中選擇“創(chuàng)建刀具”命令，進(jìn)入 “創(chuàng)建刀具”對話框。 （ 2）先在“創(chuàng)建刀具”對話框中的類型選擇項內(nèi)選擇“ 型腔）”，然后在“刀具子類型”選項欄中選擇“立銑刀（ 圖標(biāo)，并輸入刀具名稱 后單擊“應(yīng)用”，進(jìn)入“刀具參數(shù)”對話框，設(shè)置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。 （三）創(chuàng)建操作 （ 1） 在加工創(chuàng)建工具條中，單擊“創(chuàng)建操作”命令，系統(tǒng)將彈出“創(chuàng)建操作”對話框。 （ 2） 在“創(chuàng)建操作”對話框中，選擇“類型”中選擇“ 型腔）”，然后在 “操作子類型”中，選擇型腔銑模板圖標(biāo) 7 銑型腔。 （ 3） 在“創(chuàng)建操作”對話框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。 （ 4） 在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定”，選擇切削區(qū)域、設(shè)置切削層、進(jìn)給率。 （ 5） 生成操作，如圖 7示。 圖 7（ 6） 加工仿真。例如，圖 7 28 圖 7（四）后處理 先在操作導(dǎo)航器中選中各銑削圖標(biāo)，然后在“加工操作”工具條中單擊“后處理”按鈕，在“后處理”對話框中，后處理選擇“ 單位選擇“公制 /部件” ，單擊“確定”后，系統(tǒng)就會生成型腔銑操作的 工代碼。例如， 圖 7 圖 7處理 詳見附錄 數(shù)控加工程序單 29 總 結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我真正認(rèn)識到理論和實踐相結(jié)合的重要性。這次畢業(yè)設(shè)計并培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)的理論知識和實際操作知識去理性的分析問題和解決問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計思想，掌握了工藝設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法，并進(jìn)一步鞏固、深化的吸收了所學(xué)的基本理論知識和基本操作技能。同時，還提高了我設(shè)計、計算、繪圖、編寫技術(shù)文件、編寫數(shù)控程序、數(shù)控機(jī)床操作、實際加工零件和正確使用技術(shù)資料、標(biāo)準(zhǔn)、手冊等工具書的獨立工作能力，更培養(yǎng)了我勇于創(chuàng)新的精神及 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和工作作風(fēng)。 此次畢業(yè)設(shè)計為我以后走向工作崗位提高了重要的基礎(chǔ)。從最初的選題，開題到計算、繪圖 直到完成 零件的加工 。其間，查找資料， 反復(fù)修改圖紙，每一個過程都 是對自己大學(xué) 三 年所學(xué)的一次大檢閱 ，也是對自己能力的一次檢驗和充實。同時也使我對專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)有了進(jìn)一步的鞏固。 但是本次畢業(yè)設(shè)計也暴露出我的專業(yè)基礎(chǔ)還有很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力等。不過我自信在以后的工作中能夠克服這一缺陷并且能夠做得更好。 30 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計的順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師對我的精心指導(dǎo) 。從選題到零件圖的設(shè)計及其零件的工藝分析到零件加工完成的全過程給予了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。 他以他豐富的專業(yè)知識和科研經(jīng)驗，解決了我在畢業(yè)設(shè)計中遇到的各種問題，同時還要感謝我所有的任課老師和所有同學(xué)在這三年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和掌握，讓我掌握 了本項專業(yè)的要領(lǐng)。本次畢業(yè)論文使我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，它大大的提高了我的動手能力，讓我能更好的把三年的專業(yè)知識融會貫通，對以后的工作提供了很大的平臺。 因為我缺少設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計說明書中有漏洞也在所難免，敬請各位老師和同學(xué)批評指 正。以使我對自己的不足得到及時的發(fā)現(xiàn)并修改，也使我在今后的工作中避免再次出現(xiàn)。 31 參考文獻(xiàn) 1.《切削用量簡明實用手冊》 黃如林主編 化學(xué)工業(yè)出版社 2.《機(jī)械設(shè)計綜合課程設(shè)計》 王之標(biāo)、王大康主編 機(jī)械工業(yè)出版社 3.《機(jī)床制造工藝設(shè)計手冊》 王紹俊主編 機(jī)械工業(yè)出版社 4.《金屬切削機(jī)床》 宋玉鳴主編 中國勞動社會保障出版社 5.《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)》趙家齊編 機(jī)械工業(yè)出版社 6.《簡明機(jī)械加工工藝手冊》徐圣群主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 7.《機(jī)械加工工藝師手冊》楊叔子主編 機(jī)械工業(yè)出版社 8.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 陳立德主編 高等教育出版社 9. 黃成編著 具設(shè)計與加工 北京希望電子出版社 2009 G 文版數(shù)控加工 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 G 文版標(biāo)準(zhǔn)教程 北京清華大學(xué)出版社 2009 文版從入門到精通 北京清華大學(xué)出版社 2009 文版實用教程 關(guān)振宇 劉源 主編 人民郵電出版社 周瑋 主編 人民郵電出版社 任 務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè) 班級 聯(lián)系方式 校內(nèi)指導(dǎo)教師 職稱 單位 聯(lián)系電話 校外指導(dǎo)教師 職稱 單位 聯(lián)系電話 設(shè)計題目 1．畢業(yè)設(shè)計課題來源及應(yīng)達(dá)到的目的： 一、題目來源 鑒于機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的特點，以及學(xué)生頂崗實習(xí)的情況，本次畢業(yè)設(shè)計題目來源于以下幾方面： 據(jù)所學(xué)理論對零件進(jìn)行機(jī)械加工或數(shù)控加工工藝設(shè)計與編程； G 下的數(shù)控銑削加工； 二、目的 畢業(yè)設(shè)計是培 養(yǎng)學(xué)生綜合運用本專業(yè)基礎(chǔ)理論，基本知識和基本技能分析解決實際問題的一個重要環(huán)節(jié)；是本專業(yè)各個先前教學(xué)環(huán)節(jié)的深化和檢驗。通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生充分利用所學(xué)的專業(yè)知識，理論聯(lián)系實際， 獨立分析、解決實際工藝問題的能力，為其今后走上工作崗位從事有關(guān)實際工作打下一個良好的基礎(chǔ)。 通過畢業(yè)設(shè)計可以達(dá)到以下目的： （一）培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識的運用能力，以及解決生產(chǎn)中實際問題的能力； （二）培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究與信息收集、整理的能力； （三）培養(yǎng)和提高學(xué)生的自學(xué)能力和實際應(yīng)用能力； （四）培養(yǎng)和提高學(xué)生的文獻(xiàn)檢索、收集能力； （ 五）培養(yǎng)和提高學(xué)生的設(shè)計、報告等編寫能力； （六）培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、求實的科學(xué)作風(fēng)以及刻苦鉆研的精神。 三、畢業(yè)設(shè)計的基本要求 （一）學(xué)生必須充分認(rèn)識畢業(yè)設(shè)計的重要性，嚴(yán)格按要求開展畢業(yè)設(shè)計工作； （二）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)應(yīng)包括對實際問題的調(diào)查分析； （三）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)必須由學(xué)生本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨立進(jìn)行； （四）畢業(yè)設(shè)計必須有進(jìn)度要求，有明確的階段成果，并定期進(jìn)行檢查； （五）畢業(yè)設(shè)計任務(wù)應(yīng)有工作量要求。 2．畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 畢業(yè)設(shè)計課題任務(wù)的內(nèi)容和 要求 1. 內(nèi)容 （ 1）對零件進(jìn)行工藝分析 （ 2）編寫機(jī)械加工工藝過程卡片 （ 3）編寫機(jī)械加工工序卡片 (4) 編寫零件加工程序 本次設(shè)計要求綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能完成機(jī)電專業(yè)數(shù)控方向的畢業(yè)設(shè)計。學(xué)生應(yīng)認(rèn)真對待本次設(shè)計，在老師的指導(dǎo)下，根據(jù)設(shè)計任務(wù)，合理安排時間和進(jìn)度，認(rèn)真地、有計劃地按時完成設(shè)計任務(wù)，培養(yǎng)良好的工作作風(fēng)。必須以負(fù)責(zé)的態(tài)度對待自己所做的技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。注意理論與實踐的結(jié)合，以使整個設(shè)計在技術(shù)上是先進(jìn)的，在經(jīng)濟(jì)上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。 （ 1）查閱資料，了解課題的背景及現(xiàn)狀，結(jié)合具體工作情況合理設(shè)計。 （ 2）通過查閱書籍和資料及圖紙，找到能夠?qū)崿F(xiàn)課題功能的方法，提出設(shè)計方案。 （ 3）設(shè)計出流程圖，使其能夠?qū)崿F(xiàn)課題要求的功能。 （ 4）設(shè)計出詳細(xì)的工藝規(guī)程，使其能夠?qū)崿F(xiàn)課題要求的功能。 （ 5）對零件進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)計算。 （ 5）根據(jù)以上工作過程和工作內(nèi)容，總結(jié)設(shè)計方案，提煉核心內(nèi)容，撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，論文要求思路 清晰、結(jié)構(gòu)完整、內(nèi)容充實、圖表清楚，格式規(guī)范，字?jǐn)?shù)在 5000 字以上。 3．對本畢業(yè)設(shè)計課題成果的要求〔包括圖表、實物等硬件要求〕： 畢業(yè)設(shè)計報告 要求 ： （ 1）被加工零件的零件圖 1 張（可置于畢業(yè)設(shè)計中） （ 2）機(jī)械加工工藝過程卡片 1 張（可置于畢業(yè)設(shè)計中） （ 3）機(jī)械加工工序卡片 1 張（可置于畢業(yè)設(shè)計中） (4) 程序單 1 張（可置于畢業(yè)設(shè)計中） （ 5） 畢業(yè)論文 1 份 4．主要參考文獻(xiàn)： 1.《切削用量簡明實用手冊》 黃如林主編 化學(xué)工業(yè)出版 社 2.《機(jī)械設(shè)計綜合課程設(shè)計》 王之標(biāo)、王大康主編 機(jī)械工業(yè)出版社 3.《機(jī)床制造工藝設(shè)計手冊》 王紹俊主編 機(jī)械工業(yè)出版社 4.《金屬切削機(jī)床》 宋玉鳴主編 中國勞動社會保障出版社 5.《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)》趙家齊編 機(jī)械工業(yè)出版社 6.《簡明機(jī)械加工工藝手冊》徐圣群主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 7.《機(jī)械加工工藝師手冊》楊叔子主編 機(jī)械工業(yè)出版社 8.《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書》 陳立德主編 高等教育出版社 9. 黃成編著 具設(shè)計與加工 北京希望電子出版社 2009 G 文版數(shù)控加工 機(jī)械工業(yè)出版社 2009 G 文版標(biāo)準(zhǔn)教程 北京清華大學(xué)出版社 2009 文版從入門到精通 北京清華大學(xué)出版社 2009 文版實用教程 關(guān)振宇 劉源 主編 人民郵電出版社 用與實力教程 周瑋 主編 人民郵電出版社 5．本畢業(yè)設(shè)計課題工作進(jìn)度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2016 年 3 月 8 日 — 3 月 10 日 2016 年 3 月 11 日 — 3 月 13 日 2016 年 3 月 14 日 — 3 月 15 日 2016 年 3 月 16 日 — 4 月 20 日 2016 年 4 月 21 日 — 5 月 20 日 2016 年 5 月 21 日 — 6 月 1 日 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計動員，指導(dǎo)教師確定，教師調(diào)研、資料 準(zhǔn)備階段 畢業(yè)設(shè)計題目確定階段 查閱資料，確定設(shè)計方案（查閱可以實現(xiàn)功能的各種方法和 手段，比較后，說明你采用方案的優(yōu)點。將這個過程寫在論 文中。） 填寫畢業(yè)設(shè)計書任務(wù)書、學(xué)生撰寫論文階段 畢業(yè)設(shè)計（論文）審閱階段 論文答辯 專業(yè)教研室審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 領(lǐng)導(dǎo)小組意見：