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1、毕业论文 题 目： 典型铣削零件的加工工艺与程序设计 副 标 题：学 生 姓 名： 所在系、专业： 机电工程系 数控技术 班 级： 指 导 教 师： 日 期： 2010 年5 月27 日摘 要【摘要】 本文主要介绍了数控加工工艺的基础知识。从一开始的绪论，介绍了数控加工在机械制造业中的地位和作用，数控加工技术的特点：适应性强，精度高，质量稳定，生产效率高，能实现复杂的运动，良好的经济效益，有利于生产管理的现代化?重点介绍了腔体类零件的加工工艺，对零件图进行了工艺分析，并分析了零件的结构和技术要求，腔体零件的加工方法：粗加工平面，粗加工侧面，粗加工内腔，精加工平面，精加工侧面，精加工内腔，定心钻
2、钻孔攻丝，展示了每个部分的加工零件图，还加入了这个腔体 零件的加工程序，使阅读者看的更为直观和清晰。 关键词：铣削；腔体零件；加工工艺；程序设计 I 目 录摘 要 . I 目 录 . I 绪论 .1 1、数控加工工艺的基础知识 .3 1.1 数控加工工艺的基本特点 .3 1.2 数控加工工艺的主要内容 .3 1.3 数控加工工艺分析的步骤与方法 .4 1.4 数控加工零件工艺性分析 .4 2、腔体类零件的加工工艺 .5 2.1 零件图的工艺分析 .5 2.2 分析零件结构及技术要求 .5 2.3 加工腔体的工序卡 .总 结 . 致 谢 .参考文献 . 典型铣削零件的加工工艺与程序设计绪论1 数
3、控加工在机械制造业中的地位和作用 随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化，因此，对机械产品的加工相应的提出了高精度高柔性与高度自动化的要求。 大批量生产的产品，如汽车、拖拉机与家用电器的零件，为了提高产品的质量和生产率，多采用专用的工艺装备、专用的自动化机床、专用的自动化产线或自动化车间进行生产，尽管这类设备初次投资很大,生产准备周期长，产品改型不易，因而是产品的开发周期增长。但是由于分摊在每个零件上的费用很少，所以经济效益仍很显著。 然而在机械制造业中，单件及中小批量生产的零件约占机械加工总量的 80%以
4、上。尤其是在造船、航天航空机床、重型机械以及国防部门，其生产特点是加工批量小，改型频繁，零件形状复杂和精度要求高，加工着类产品需要经常改装或调整设备，对于专用化程度很高的自动化机车来说，这种改装和调整甚至是不可能实现的。 在飞机制造也中，已经采用的仿行机床制造部分地解决了批量复杂零件的加工。但是这种机床有两个主要的特点：一是在更换零件是，必须制造相应的靠模或样件并必须调整机床，不但要耗费大量的手工劳动，而且生产的准备时间长；二是靠模或样件在制造中由于条件的限制，而生产的误差和在生产中，由于使用的磨损而产生的误差不能在机床直接用于调整，因而使加工零件的精度很难达到较高的要求。 由于数控机床综合应
5、用了电子计算机自动控制，伺服驱动，精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度与高自动化的特点，因此采用的数控加工手段解决了机械制造业中常规加工技术难以解决甚至是无法解决的单件小批量，特别是复杂型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业中的制造水平，为社会提供了高质量，多品种及高可靠性的机械产品。目前应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。2 数控加工技术的特点 数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，
6、在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控机床的加工有以下几方面的优点。 （1）适应性强。适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控机床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零件的加工；而不需改变机械部分和控制部分的硬件，且生产过程是自动完成的。这就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的方便。适应性强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以生产和迅速发展的主要原因。 （2）精度高，质量稳定。数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的，一般情况下工作过程不需要人工干预，这就消除了操作者人为产生的误差。在设计制造数控机床时
7、，采取了许多措施，使数控机床的机械部分达到了较高的精度和刚度。数控机床工作台的移动当量普遍达到了0.010.0001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，高 档数控机床采用光栅尺进行工作台移动的闭环控制。数控机床的加工精度由过去的0.01 mm 提高到0.005mm 甚至更高。定位精度九十年代初中期已达到0.002mm0.005mm。此外，数控机床的传动系统与机床结构都具有很高的刚度和热稳定性。通过补偿技术，数控机床可获得比本身精度更高的加工精度。尤其提高了同一批零件生产的一致性，产品合格率高，加工质量稳定。 （3）生产效率高。零件加工所需的时间主要包括机动时间
8、和辅助时间两部分。数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控机床每一道工序都可选用最有利的切削用量。由于数控机床结构刚性好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。数控机床的移动部件空行程运动速度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比一般机床大为减少。数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，节省了零件安装调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只作首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。在加工中心机床上加工时，一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率的提高更为显著。 （4）能实现复杂的运动。普通机床难以实
9、现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动，如螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面；而数控机床则可实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面，适应于复杂异形零件的加工。 （5）良好的经济效益。数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用。数控机床加工零件一般不需制作专用夹具，节省了工艺装备费用。数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积和建厂投资。因此使用数控机床可获得良好的经济效益。（6）有利于生产管理的现代化
10、。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。 1、数控加工工艺的基础知识 1.1 数控加工工艺的基本特点 1数控加工的工艺内容十分明确而具体。进行数控加工时，数控机床受数控系统的指令，完成各种运动、实现各种加工要求。因此在编程加工之前，需要对影响加工过程的各种加工工艺因素，如：切削用量、进给路线、刀具的机荷形状，甚至工步的划分与安排等一一工作做出定量描述。在大多数情况下，许多具体的各一问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的。就是说，本来由操作工人在加工中灵活掌握可通过适时调整来处理的许多工艺
11、问题，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计明确安排的内容。 2数控加工的工艺要求相当准确和严密。数控加工不能像通用机床那样加工，可以对加工过程中出现的问题由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行调整的。在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个环节，做到万无一失。在实际中一个字符、一个小数点或一个逗号的差错都可能酿成重大的机床事故和质量事故。因为数控机床比其它机床价格要贵得多，其加工通常也是一些形状比较复杂、价格也较高的工件，所以万一损坏机床或工件报废就会造成较大的损失。根据大量加工实例分析，数控工艺 考虑不周和计算编程时的粗心大意是造成数控加工失误的主要原因。因此，要求编程人员除必须
12、具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验外，还要必须具备耐心和严谨的工作作风。 3数控加工的工序相对集中。一般来说，在普通机床上是根据机床的种类进行单工序加工，而在数控机床上往往是在一次装夹中完成钻、扩、铰、铣、镗攻螺纹等多工序加工。这种“多序和一”的现象也属于“工序集中”的范畴，极端情况下，在一台加工中心上可以完成加工的全部加工内容。 1.2 数控加工工艺的主要内容 1. 选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。 2. 分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分、刀具
13、的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确 定等等。 3. 调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿。 4. 分配数控加工中的容差。 5. 处理数控机床上部分工艺指令。 1.3 数控加工工艺分析的步骤与方法 程序编制人员在进行工艺分析时，要有机床说明书、手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。此外， 编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，编写出高质量的数控加工程序。 1.4 数控加工零件工艺性分析 数控加工工艺性分析涉及面很广
14、，在此仅从数控加工的可能性和方便性两方面加以分析。 1.零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则 （1）零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的标注方法，这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的分散标注法改为同一基准引注尺寸或直接给出
15、坐标尺寸的标注法。 （2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分 在手工编程时要计算基点或节点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。如圆弧与直线，圆弧与圆弧在图样上相切，但根据图上给出的尺寸，在计算相切条件时，变成了相交或相离状态。由于构成零件几何元素条件的不充分，使编程时无法下手。遇到这种情况时，应与零件设计者协商解决。 确定加工方案时，首先应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。例如，对于孔径不大的IT7级精度的孔，最终加工方法取精铰时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加
16、工。 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）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。 （2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件 工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。 （3）零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。 （4）应采用统一的基准定位。在数控加工中，若没有统一基准定位，会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸不协调现象。因此要避免上述问题的产生，保证两次装夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。 2、腔体类零件的加工工艺 下图
17、1所示为零件的平面图，其材料为铝。 材料为6061T6，毛坯尺寸（长*宽*高）为110mm58mm25mm，小批量生产。 2.1 零件图的工艺分析 该零件主要有圆弧和直线连接而成，而20-M3 应注意其深度，钻头打的孔深较为重要打深了会打穿而浅了攻丝时会断丝锥，而下平面的 94mm66mm 其 R 角为 2 应选用直径为 4mm 以下的刀具进行加工。腔体的表面粗糙度要求较高，在精加工时应保证好切削余量并加冷却液。 2.2 分析零件结构及技术要求 1该零件的表面粗糙度要求为Ra1.6 可以选择粗精加工方案。 2腔体类零件的加工方法（工序内容的先后顺序） 粗加工平面粗加工侧面粗加工内腔精加工平面精
18、加工侧面精加工内腔 定心钻钻孔攻丝结束 3螺纹及孔加工方案的选择 在加工孔时防止钻孔时打偏先用20.0 的定心钻进行定位。在钻头打孔时应检查钻头安装是否摆动，刀具摆动直接会影响孔的尺寸。 4-3.5 通孔，直接选用3.5 的合金钻进行钻孔。 20M3.0 的螺纹孔，用2.77 的合金钻进行钻孔钻至 7.5mm 深，再选用 M3.0 的丝锥进行攻丝至6.5mm，在钻孔及攻丝时注意刀具的长度防止与工件相碰。 14M2.5 的螺纹孔，用2.3 的合金钻进行钻孔钻至7mm深，再选用M2.5 的丝锥进行攻丝至6mm。 12M2.5 的螺纹孔，用2.3 的合金钻进行钻孔钻至5.5mm深，再选用M2.5 的丝锥进行攻丝至4.5mm，在钻孔及攻丝时注意刀具的长度防止与工件相碰。2.3 加工腔体的工序卡下面为表格 粘不下来