目 錄第一章 概述11.1制訂工藝過程的基本要求11.2制定工藝路線的過程1第二章 零件圖的工藝分析22.1技術(shù)要求分析22.1.1零件的圖樣分析22.1.2零件的技術(shù)要求分析3第三章 毛坯的設(shè)計43.1毛坯種類的選擇43.2毛坯的形狀和尺寸設(shè)計4第四章 加工方案54.1裝夾方案54.2定位基準(zhǔn)54.3零件加工工藝路線的擬定64.3.1零件表面加工方法的選擇64.3.2加工順序的安排6第五章 走刀路線的確定95.1數(shù)控加工確定走刀路線的原則95.2走刀路線部分設(shè)計平面圖9第六章 機床的選擇10第七章 機械工藝裝備的選擇127.1銑刀的分類127.2銑刀的裝夾127.3銑刀的材質(zhì)選擇13第八章 數(shù)控加工編程加工程序148.1零件三維造型148.2部分?jǐn)?shù)控加工程序20第九章 小結(jié)21參考文獻22第一章 概述1.1制訂工藝過程的基本要求不同的零件，由于結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和表而粗糙度等要求不同，其加工工藝也隨之不同。一個零件可能有幾種工藝方案，但其中總有一個是更為合理的。在進行數(shù)控加工工藝設(shè)計時，一般應(yīng)進行以下幾方面的工作：(1)數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇；(2)數(shù)控加工工藝性分析；(3)數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計。 數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇： 對于一個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。1.2制定工藝路線的過程制訂工藝規(guī)程的步驟大致如下； 1.對零件進行工藝分析； 2.毛坯的選擇； 3.定位基準(zhǔn)的選擇； 4.工藝路線的制訂； 5.選擇或設(shè)計、制造機床設(shè)備；6.選擇或設(shè)計、制造刀具、夾具、量具及其他輔助工具； 7.確定工序的加工余量、工序尺寸及公差； 8.確定工序的切削用量； 9.估算時間定額；10.填寫工藝文件。第二章 零件圖的工藝分析2.1技術(shù)要求分析2.1.1零件的圖樣分析零件的圖樣是設(shè)計工藝過程的依據(jù)，必須仔細(xì)地分析、研究。通過分析、研究零件圖樣，對零件的主要及加工順序獲得初步概念，為具體設(shè)計工序規(guī)程的各個階段的細(xì)節(jié)打下必要的基礎(chǔ)。給定的工件如下：尺寸及其公差要求如下圖所示; 圖2.1零件二維平面圖零件如圖2.1所示，該零件材料為45鋼；該零件由外輪廓4個大小形狀不一的凸臺、外輪廓3個U形槽、中心凹槽、2個內(nèi)半圓凸臺、3個通孔、3個沉孔、多個倒角面等組成。尺寸標(biāo)注：完整，正確，清晰；有尺寸公差要求： 毛坯尺寸：125mm85mm25mm； 小孔尺寸：83；大孔尺寸：123；形位公差要求：全部粗糙度要求Ra3.2um，無熱處理要求。 2.1.2零件的技術(shù)要求分析 通過對給定零件圖樣進行分析，可知其對加工尺寸精度、幾何公差、粗糙度有嚴(yán)格要求。兩通孔內(nèi)表面粗糙度要求為3.2，小孔需進行鉆孔孔加工。鍵槽側(cè)面，臺階周邊平面粗糙度要求為3.2，需要粗加工、半精加工和精加工。其余加工面有粗糙度為3.2需要粗加工精加工，零件的重要尺寸都有公差要求。臺階面之間有平行度要求，減少裝夾次數(shù)可以保證其平行度。零件的整體技術(shù)要求中等偏高。需要正確的裝夾定位和精確的加工操作。第三章 毛坯的設(shè)計3.1毛坯種類的選擇毛坯的種類及其不同的制造方法，對零件的質(zhì)量、加工方法、材料利用率，機械加工勞動量和制造成本等都有很大的影響。機械加工對毛坯的精度有嚴(yán)格的要求，不可能再裝夾定位時進行個別調(diào)整，毛坯的一致性甚至是正常運行的必要條件。由于該零件整體外形輪廓類似于矩形，以矩形毛胚塊加工較為方便，對于一個簡單的矩形塊毛坯，無復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)，選用金屬鍛造加工就行，所以該毛坯種類選用鍛件，材料為45鋼。3.2毛坯的形狀和尺寸設(shè)計毛坯：用氧割機下120mm85mm25mm的毛坯表面加工方法： 上下表面、4個側(cè)面：粗銑+精銑 凸臺：粗銑+半精銑+精銑； 中心凹槽：粗銑+半精銑+精銑； U形槽：粗銑+半精銑+精銑；孔：鉆孔； 圓弧倒角：精銑；根據(jù)設(shè)計要求，確定毛坯形狀為矩形，根據(jù)最終尺寸為120mm80mm25mm，毛坯四周留有1mm余量，底面和上表面各留有1mm的余量，零件毛坯尺寸為175mm85mm25mm.第四章 加工方案4.1裝夾方案數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機床的坐標(biāo)方向相對固定：二是要協(xié)調(diào)零件和機床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。除此之外，還要考慮以下四點：（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)式夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間、節(jié)省生產(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，以縮短機床的停頓時間。（4）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞其定位、夾 緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）。此次設(shè)計的零件毛坯為矩形，采用平口虎鉗進行裝夾并用墊鐵進行調(diào)整，保證各邊的垂直度和平行度。4.2定位基準(zhǔn)在零件圖樣和實際零件上，總要依據(jù)一些制定的點、線、面來確定另一些點、線、面的依據(jù)。這些作為依據(jù)的點、線、面就稱為基準(zhǔn)。工件加工的第一道工序所用基準(zhǔn)都是粗基準(zhǔn)，其選擇正確與否既影響第一道工序的加工，更影響工件加工的全過程。粗基準(zhǔn)選擇有兩個出發(fā)點：一是要保證各加工表面有足夠余量，二是要保證不加工表面的位置與尺寸符合圖樣要求，并應(yīng)盡快獲得精基準(zhǔn)面。粗基準(zhǔn)選擇原則為：（1）選擇不加工表面作粗基準(zhǔn)的原則 （2）合理分配加工余量的原則 （3）便于裝夾與定位可靠的原則 （4）粗基準(zhǔn)只能使用一次的原則 精基準(zhǔn)的選擇（1）基準(zhǔn)重合原則 （2）基準(zhǔn)同一原則 （3）互為基準(zhǔn)原則 （4）自為基準(zhǔn)原則 （5）便于裝夾原則 在實際加工過程中，我們選擇上表面作為初次加工的粗基準(zhǔn)來加工下表面，在選擇下表面作為加工的精基準(zhǔn)來加工上表面和四周面，這樣能有效的保證上表面跟下表面，各個臺階面之間的平行度的要求，還能保證上下表面跟四周面的垂直度的要求，而且還能減少的裝夾的次數(shù)，從而減少誤差。4.3零件加工工藝路線的擬定4.3.1零件表面加工方法的選擇機械加工中，每種加工方法能夠保證相當(dāng)大的加工精度和表面粗糙度范圍。但如果要求得到過高的精度和表面粗糙度，需要采取一些特殊的工藝措施，將加大加工成本。每種加工方法都有一個經(jīng)濟精度和經(jīng)濟表面粗糙度的加工范圍。所謂加工經(jīng)濟精度，就是指在正常條件下（即采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備、工藝裝備和標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級的工人，不延長加工時間）所能保證的加工精度。相應(yīng)的粗糙度稱為經(jīng)濟粗糙度。某一表面加工方法的確定，主要 由該表面所要求的加工精度和表面粗糙度來確定。通常根據(jù)零件圖上給定的要求按加工經(jīng)濟精度確定最終工序的加工方法，然后按加工經(jīng)濟精度確定倒數(shù)第二次表面加工方法，一直反推至第一次加工，從而獲得該表面的加工方案。對形狀復(fù)雜和加工質(zhì)量要求較高的零件，工藝過程劃分階段進行，一般劃分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。若要求零件精度特高、表面粗糙度很低時，還應(yīng)增加精密加工和超精密加工。4.3.2加工順序的安排機械加工工序的安排原則：（1）基準(zhǔn)先行 先加工出用做精基準(zhǔn)的表面，然后以精基準(zhǔn)定位加工其他表面。如軸類零件一般以中心孔為精基準(zhǔn)，所以先以外圓作粗基準(zhǔn)加工中心孔，然后再以中心孔為精基準(zhǔn)加工其他表面。精加工階段之前，有時還需對精基準(zhǔn)進行修復(fù)以確保定位精度。（2）先粗后精 精基準(zhǔn)加工好后，整個零件的加工，應(yīng)是粗加工在先，待所有粗加工完成后，接著半精加工，最后安排精加工和光整加工。（3）先主后次 次要表面（如鍵槽、螺孔、銷孔等）一般與主要表面之間有相對位置要求，所以應(yīng)先安排加工主要表面（如零件的工作表面、裝配基準(zhǔn)）作為精基準(zhǔn)，次要表面一般安排在半精加工之后，精加工之前一次完成。如果放在最后加工，應(yīng)注意不要碰傷以加工好的主要表面。（4）先面后孔 先加工平面，后加工內(nèi)孔。對于箱體、底座、支架等類的零件，平面的輪廓尺寸較大，用它作為精基準(zhǔn)加工孔，穩(wěn)定可靠，易于加工，也有利于保證孔與平面的位置精度。結(jié)合本次設(shè)計零件的具體要求，我們的此次設(shè)計的加工順序如下表所示。 表4.1數(shù)控加工工藝卡片 表4.2數(shù)控加工工藝卡片 表4.3數(shù)控加工刀具卡片 表4.4為數(shù)控加工工序卡第五章 走刀路線的確定5.1數(shù)控加工確定走刀路線的原則對于車削加工，切入零件時采用快速走刀接近工件切削起始點附近的某個點，再改用切削進給，以減少空行程時間，提高加工效率。切削起始點的確定取決于毛坯余量的大小，以刀具快速走到該點時工藝系統(tǒng)內(nèi)不發(fā)生碰撞為原則。加工螺紋時為保證加工精度，應(yīng)有一定引入和引出距離。在確定走刀路線時，應(yīng)在保證加工精度和表面質(zhì)量的情況下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可節(jié)省工件的加工時間，還減少了一些不必要的刀具磨損及機床進給機構(gòu)滑動部件的磨損等。5.2走刀路線部分設(shè)計平面圖圖5.1為 圖5.1 零件U形槽的走刀路線圖。第六章 機床的選擇對于一個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。該復(fù)雜零件的加工我們采用：普通銑床和數(shù)控加工中心 。MC0650h型立式高速加工中心采用高剛性點主軸結(jié)構(gòu)，功率大，轉(zhuǎn)速高；三軸采用大導(dǎo)程精密滾珠絲杠，可實現(xiàn)高速傳動；三坐標(biāo)均采用精密直線導(dǎo)軌副，動靜摩擦系數(shù)低，動態(tài)特性高，可滿足高精度加工。選擇數(shù)控機床時，一般應(yīng)考慮以下幾個方面的問題：1.數(shù)控機床主要規(guī)格的尺寸應(yīng)與工件的輪廓尺寸相適應(yīng)。2.機床結(jié)構(gòu)取決于機床規(guī)格尺寸、加工工件的重量等因素的影響。3.機床的工作精度與工序要求的加工精度相適應(yīng)。4.機床的功率與剛度以及機動范圍應(yīng)與工序的性質(zhì)和最合適的切削用量相適應(yīng)。5.裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡單也是選擇數(shù)控設(shè)備是需要考慮的一個因素。選擇加工機床，首先要保證加工零件的技術(shù)要求，能夠加工出合格的零件。其次是要有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。選擇加工機床一般要考慮到機床的結(jié)構(gòu)、載重、功率、行程和精度。還應(yīng)依據(jù)加工零件的材料狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)要求和工藝復(fù)雜程度，選用適宜、經(jīng)濟的數(shù)控機床，綜合考慮以下因素的影響。1.機床的類別(車、銑、加工中心等)、規(guī)格(行程范圍)、性能(加工材料)。2.數(shù)控機床的主軸功率、扭矩、轉(zhuǎn)速范圍，刀具以及刀具系統(tǒng)的配置情況。3.數(shù)控機床的定位精度和重復(fù)定位精度。4.零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式。5.機床坐標(biāo)系和坐標(biāo)軸的聯(lián)動情況。6.控制系統(tǒng)的刀具參數(shù)設(shè)置，包括機床的對刀、刀具補償以及ATC等相關(guān)的功能。此次設(shè)計的零件要求精度中等偏上，零件復(fù)雜度屬中等，所以對加工設(shè)備要求不是很高，國內(nèi)的中等數(shù)控加工中心能滿足其加工要求，根據(jù)比較目前市場上加工中心性價比，選擇國內(nèi)沈陽機床VMC650 型號立式加工中心，其主要參數(shù)如下：工作臺尺寸： 420700mm工作臺最大行程：650420510mm轉(zhuǎn)速范圍： 8000r/min進給速度： 1-10000mm/min刀庫容量： 16把 數(shù)控系統(tǒng)： FANUC 0i MC定位精度： X Y Z軸 SB6330 0.005/300mm JB/T8771.4-1998 0.015/0.012/0.015重復(fù)定位精度: X Y Z軸 SB6330 0.03mm JB/T8771.4-1998 0.01/0.008/0.01第七章 機械工藝裝備的選擇7.1銑刀的分類按銑刀結(jié)構(gòu)和安裝方法可分為帶柄銑刀和帶孔銑刀。1、帶柄銑刀 帶柄銑刀有直柄和錐柄之分。一般直徑小于20mm的較小銑刀做成直柄，直徑較大的銑刀多做成錐柄。(1）端銑刀 由于其刀齒分布在銑刀的端面和圓柱面上，固多用于立式升降臺銑床上加工平面，也可用于臥式升降臺銑床上加工平面。(2）立銑刀 它是一種帶柄銑刀，有直柄和錐柄兩種，適于銑削端面、斜面、溝槽和臺階面等。(3）鍵槽銑刀和T形槽銑刀 它們是專門加工鍵槽和T形槽的。(4）燕尾槽銑刀 專門用于銑燕尾槽。 2、帶孔銑刀 帶孔銑刀適用于臥式銑床加工，能加工各種表面，應(yīng)用范圍較廣。(1）圓柱銑刀 由于它僅在圓柱表面上有切削刃，固用于臥式升降臺銑床上加工平面。(2）三面刃銑刀和鋸片銑刀 三面刃銑刀一般用于臥式升降臺銑床上加工直角槽，也可以加工臺階面和較窄的側(cè)面等。鋸片銑刀主要用于切斷工件或銑削窄槽。(3）模數(shù)銑刀 用來加工齒輪等。7.2銑刀的裝夾加工中心用立銑刀大多采用彈簧夾套裝夾方式，使用時處于懸臂狀態(tài)。在銑削加工過程中，有時可能出現(xiàn)立銑刀從刀夾中逐漸伸出，甚至完全掉落，致使工件報廢的現(xiàn)象，其原因一般是因為刀夾內(nèi)孔與立銑刀刀柄外徑之間存在油膜，造成夾緊力不足所致。立銑刀出廠時通常都涂有防銹油，如果切削時使用非水溶性切削油，刀夾內(nèi)孔也會附著一層霧狀油膜，當(dāng)?shù)侗偷秺A上都存在油膜時，刀夾很難牢固夾緊刀柄，在加工中立銑刀就容易松動掉落。所以在立銑刀裝夾前，應(yīng)先將立銑刀柄部和刀夾內(nèi)孔用清洗液清洗干凈，擦干后再進行裝夾。 當(dāng)立銑刀的直徑較大時，即使刀柄和刀夾都很清潔，還是可能發(fā)生掉刀事故，這時應(yīng)選用帶削平缺口的刀柄和相應(yīng)的側(cè)面鎖緊方式。立銑刀夾緊后可能出現(xiàn)的另一問題是加工中立銑刀在刀夾端口處折斷，其原因一般是因為刀夾使用時間過長，刀夾端口部已磨損成錐形所致，此時應(yīng)更換新的刀夾。7.3銑刀的材質(zhì)選擇常用刀具材料常用刀具材料有工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的為高速鋼和硬質(zhì)合金。表62為常用刀具材料的牌號、性能及用途。高速鋼高速鋼是一種加人了較多的鎢、鉻、釩、相等合金元素的高合金工具鋼，有良好的綜合性能。其強度和韌性是現(xiàn)有刀具材料中最高的。高速鋼的制造工藝簡單，容易刃磨成鋒利的切削刃；鍛造、熱處理變形小，目前在復(fù)雜的刀具，如麻花鉆、絲錐、拉刀、齒輪刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。高速鋼可分為普通高速鋼和高性能高速鋼。普通高速鋼，如W1J8c24v廣泛用于制造各種復(fù)雜刀具。其切削速度一般不太高，切削普通鋼料時為4060mmin。高性能高速鋼，如W12Cr4V4Mo是在普通高速鋼中再增加一些含碳量、含釩量及添加鈷、鋁等元素冶煉而成的。它的耐用度為普通高速鋼的153倍。粉末冶金高速鋼是70年代投入市場的一種高速鋼，其強度與韌性分別提高30一40和80一90耐用度可提高23倍。硬質(zhì)合金按GB207587(參照采用190標(biāo)準(zhǔn))可分為P、M、K三類，P類硬質(zhì)合金主要用于加工長切屑的黑色金屬，用藍(lán)色作標(biāo)志；M類主要用于加工黑色金屬和有色金屬，用黃色作標(biāo)志，又稱通用硬質(zhì)合金，K類主要用于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬和非金屬材料，用紅色作標(biāo)志。第八章 數(shù)控加工編程加工程序8.1零件三維造型零件外輪廓以及型腔主要由三維曲面構(gòu)成，由于三維曲面造型復(fù)雜，其數(shù)控加工程序難以采用手工編程，需要采用計算機輔助數(shù)控編程。三維曲面零件采用軟件U G完成，如圖8.1所示。圖8.1 零件三維造型采用UG軟件建立的三維曲面模型導(dǎo)入，獲取仿真加工模型如圖8.2所示。 圖8.2 零件仿真加工模型表面各凸臺走刀如圖8.3所示： 圖8.3 各個凸臺走刀路線U形凹槽走刀走刀如下圖所示： 圖8.4 U形凹槽走刀路線 型腔銑走刀如下圖： 圖8.5 型腔走刀路線孔加工的走刀分別如圖8.6、8.7所示： 圖8.6 3x 8mm通孔走刀路線 圖8.7 3x 12mm沉孔走到路線倒角面的走刀分別為圖8.8、8.9、8.10、8.11所示： 圖8.8 底座倒角面精加工 圖8.9 外輪廓倒角面精加工 圖8.10 型腔內(nèi)倒角面精加工 圖8.11 孔內(nèi)倒角面精加工8.2部分?jǐn)?shù)控加工程序第九章 小結(jié)本設(shè)計中是對復(fù)雜零件數(shù)控加工工藝的編制的設(shè)計，是對復(fù)雜零件的數(shù)控加工過程的有進一步的提高。在這次的設(shè)計中也遇到了不少的問題，如在編寫加工工藝時，對所需加工面的先后順序編排，對零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問題。這些問題都直接影響到零件的加工精度和勞動生產(chǎn)率，為達到零件能在保證精度的前提下進行加工，而且方便快速，以提高勞動生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對這些問題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問題一一解決。本次課程設(shè)計不僅培養(yǎng)了我獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。 通過過這次設(shè)計，提高了我很多的能力，比如動手水平、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等。在這期間凝結(jié)了很多人的心血，在此表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。在短短的2周內(nèi)完成了本次課程設(shè)計，通過做這次的設(shè)計，使我對專業(yè)知識和技能有了進一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。參考文獻1尚廣慶. 數(shù)控加工工藝及編程 上海交通大學(xué)出版社2肖軍民. 數(shù)控加工自動編程經(jīng)典實例 北京機械工業(yè)出版社3崇凱. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南 北京化學(xué)工業(yè)出版社 4唐克中 朱同鈞. 畫法幾何及工程制圖 北京高等教育出版社5 王軍 劉勁松.數(shù)控加工工藝 武漢大學(xué)出版社6 高虹靜 程洪濤.機械制造基礎(chǔ) 武漢華中師范大學(xué)出版社7 沈建峰 虞俊.數(shù)控車高級工 北京機械工業(yè)出版社8 劉巖.數(shù)控銑削技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社9 蔡慧玲 陸長永.機械制圖 武漢華中師范大學(xué)出版社