盖板的加工工艺与编程.doc

毕业设计论文论文题目盖板的加工工艺与编程从世纪中叶数控技术创立以来它给机械制造业带来了革命性的变化现代数控技术已成为制造业实现自动化柔性化集成化生产的基础技术现代的和敏捷制造和智能制造等都是建立在数控技术之上数控技术是提高产品质量提高劳动生产率必不可少的物质手段是国家的战略技术基于它的相关产业是体现国家综合国力水平的重要基础性产业世纪机械制造业的竞争其实质是数控技术的竞争本论文主要阐述了典型零件的全部制造过程它包括零件图分析毛坯的选择切削刀具的选择工件夹具的确定切削参数选择加工工艺的分析刀具路径的确定数控加工工序卡的制定加工程序的编制等关键词数控数控编程数控系统目录前言第一章数控技术发展数控技术的概念软件介绍数控机床编程的主要内容第二章加工工艺的确定工艺分析分析零件图样零件加工过程的描述毛坯及夹具的确定常见毛坯的种类毛坯的选择工艺分析加工方案的确定常见的装夹方式装夹方案的确定刀的选择刀具材料选择的基本要求刀具材料分析刀具及切削参数的确定第三章工艺路线切削参数的选择切削用量的选择原则切削用量的确定工艺卡片确定加工工艺进给路线的确定第四章参考程序的编制工件坐标系的建立基点坐标计算略参考程序结束语谢辞参考文献前言数控技术简称是近代迅速发展起来的一门自动控制技术它是工厂自动化的实用化基础技术是综合计算机自动检测及高精密机械等高技术的产物对国民经济主导工业的发展具有举足轻重的推动作用数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业渗透形成的机电一体化产品计算机对传统机械制造产业的渗透完全改变了制造业技术从发明到现在已有近年的历史近年来机械产品更新换代的速度不断加快而且朝着大型成套复杂精密高效高运行参数等方向发展从而对机械制造工艺提出了更高的要求以优质低耗洁净灵活为特征的先进数控加工工艺在发达国家得到发展和普遍应用也受到国内有关人士的高度重视数控编程是指将零件的加工顺序工件与刀具相对运动轨迹的尺寸数据工艺参数主轴运动进给速度进给量等以及辅助操作换刀冷却液开关工件夹紧松开等加工信息用规定的文字数字符号组成的代码按一定格式编写成加工程序单的过程数控编程方法有两种即手工编程和自动编程手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤即从零件图纸分析确定加工路线和工艺参数至编写数控程序加工单均由人工来完成它一般对几何形状不太复杂所需的加工程序不长计算比较简单的零件比较合适自动编程是指在编程过程中除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外其余工作都由计算机辅助完成采用自动编程时是通过软件系统对图形进行数学处理编写程序检验程序等处理工作通过某些软件以作图的方法做出三维造型输入刀具的几何形状设置刀具参数定义刀具相对于工作的运动方式生成走刀轨迹动态仿真显示加工过程它解决了许多手工编程无法解决的复杂零件的编程难题编程工作效率高所有这些都是通过和计算机的一系列对话告诉计算机必要的信息让其生成加工程序而且所有过程都可在计算机显示屏上直观形象的表示出来使得工件在上机床加工前编程人员可预知会可能发生的问题本设计由软件辅助绘图采集各加工节点工艺及程序的编制都是由手工编制第一章数控技术发展数控技术的概念数控技术简称数控英文是指用数字文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术它所控制的通常是位置角度速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现年穿孔的金属薄片互换式数据载体问世世纪末以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明年香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输奠定了现代计算机包括计算机数字控制系统的基础数控技术是与机床控制密切结合发展起来的年第一台数控机床问世成为世界机械工业史上一件划时代的事件推动了自动化的发展现在数控技术也叫计算机数控技术目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置使输入数据的存贮处理运算逻辑判断等各种控制机能的实现均可以通过计算机软件来完成软件介绍诞生于年代是美国麻省理工大学提出了交互式图形学的研究计划由于当时硬件设施的昂贵只有美国通用汽车公司和美国波音航空公司使用自行开发的交互式绘图系统年代小型计算机费用下降美国工业界才开始广泛使用交互式绘图系统年代由于机的应用得以迅速发展出现了专门从事系统开发的公司当时是专业的制作公司所开发的软件功能强大但由于其价格昂贵故不能普遍应用而当时的公司是一个仅有员工数人的小公司其开发的系统虽然功能有限但因其可免费拷贝故在社会得以广泛应用同时由于该系统的开放性该软件升级迅速设计者很早就开始使用计算机进行计算有人认为在年在麻省理工学院开发的是一个转折点的突出特性是它允许设计者用图形方式和计算机交互设计可以用一枝光笔在阴极射线管屏幕上绘制到计算机里实际上这就是图形化用户界面的原型而这种界面是现代不可或缺的特性最早的应用是在汽车制造航空航天以及电子工业的大公司中随着计算机变得更便宜应用范围也逐渐变广的实现技术从那个时候起经过了许多演变这个领域刚开始的时候主要被用于产生和手绘的图纸相仿的图纸计算机技术的发展使得计算机在设计活动中得到更有技巧的应用如今已经不仅仅用于绘图和显示它开始进入设计者的专业知识中更智能的部分随着电脑科技的日益发展性能的提升和更便宜的价格许多公司已采用立体的绘图设计得于电脑性能的限制绘图软件只能停留在平面设计欠缺真实感而立体绘图则冲破了这一限制令设计蓝图更实体化数控机床编程的主要内容分析零件图样确定加工工艺过程进行数学处理编写程序清单制作控制介质进行程序检查输入程序以及工件试切数控机床的步骤分析零件图样和工艺处理根据图样对零件的几何形状尺寸技术要求进行分析明确加工的内容及要求决定加工方案确定加工顺序设计夹具选择刀具确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力正确选择对刀点切入方式尽量减少诸如换刀转位等辅助时间数学处理编程前根据零件的几何特征先建立一个工件坐标系根据零件图纸的要求制定加工路线在建立的工件坐标系上首先计算出刀具的运动轨迹对于形状比较简单的零件如直线和圆弧组成的零件只需计算出几何元素的起点终点圆弧的圆心两几何元素的交点或切点的坐标值编写零件程序清单加工路线和工艺参数确定以后根据数控系统规定的指定代码及程序段格式编写零件程序清单程序输入程序校验与首件试切第二章加工工艺的确定工艺分析分析零件图样图如图该零件包括凸台的外型轮廓凸台内廓加工薄壁的加工孔的加工等内薄壁和外薄壁的加工要求较高厚度为为了避免由于加工过程中切削力过大而引起变形所有不能一次进给到最后尺寸这样不仅能保证尺寸误差还能保证精度误差并且可以避免出现过切现象等故采用粗铣精铣的加工方式薄壁厚度为其他粗糙度为零件的技术要求加工材料铝合金未注底角厚度公差其他公差按制作出零件的三维模型并截图技术即是计算机辅助设计与计算机辅助制造技术它是一项利用计算机技术作为主要手段通过生成和运用各种数字信息和图形信息帮助人们完成产品设计与制造的技术技术主要指使用计算机和信息技术来辅助完成产品的全部设计过程指从接受产品的功能定义到设计完成产品的材料信息结构形状和技术要求等并最终以图形信息的形式表达出来的过程一般认为系统应包括如下功能草图设计零件设计工程分析装配设计产品数据交换等有广义和狭义两种解释广义的技术包括利用计算机进行生产的规划管理和控制产品制造的全过程狭义的技术通常是指计算机辅助编制数控加工程序包括刀具路径规划刀位文件生成刀具轨迹仿真代码生成以及数控机床数控装置的软件接口等技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业化水平的重要标志之一技术应用的实际结果是提高了产品设计质量缩短了产品制造周期由此产生了显著的社会经济效益目前技术广泛应用于机械汽车航空航天电子建筑工程轻工等领域利用制造工程师绘制此图的三维模型截图如下零件加工过程的描述本零件采用虎钳装夹数控加工中心进行铣削加工本零件装夹后对刀确定加工坐标系用铣刀先对凸台外轮廓进行加工通过粗精加工完成然后用铣刀进行凸台内轮廓加工同样采用粗铣精铣加工完成第二步是薄壁的加工用铣刀对薄壁粗铣精铣加工以防止加工过程中的变形第三步是键槽加工由于键槽无高的尺寸要求所以用铣刀一次加工完成第四步是孔加工采用铣刀分粗精铣加工完成最后手动去除多余的材料第五步是背面轮廓的加工采用铣刀分粗铣精铣加工完成毛坯及夹具的确定常见毛坯的种类数控加工中常见的毛坯主要有轧制件铸件锻件焊接件冲压件粉末冶金和塑料压制件等其材料则根据零件的作用与性能不同而各不相同毛坯的选择合理的选择毛坯不仅影响到毛坯的本身的制造工艺和时间及费用而且对零件机械加工工艺生产率和经济性也有很大的影响因此选择毛坯时应从毛坯制造和机械加工两方面综合考虑以求得到最佳效果毛坯的选择主要包括毛坯种类的选择毛坯的种类有很多每种毛坯又有许多不同的制造方法毛坯形状与尺寸的确定选择毛坯时应考虑的因素主要包括零件的材料及力学性能要求零件的结构形状与尺寸现有的工艺设备在本设计中该零件的规格为材料为铝合金则可选一规格比略大的毛坯再经大盘刀修正至符合规格的六方工艺分析加工方案的确定根据零件的要求工件凸台内廓外廓采用平底立铣刀粗铣精铣完成薄壁用立铣刀粗铣精铣完成键槽用立铣刀一次加工完成孔采用立铣刀粗铣精铣的加工方法完成背面轮廓用立铣刀粗铣精铣完成常见的装夹方式常见的装夹方式有通用夹具装夹如虎钳通用可调整夹具装夹如平台加压板使用组合夹具装夹使用成组夹具装夹等装夹方案的确定数控加工的特点使得对夹具有两个基本要求一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对一致二是要协调零件与机床坐标系之间的尺寸关系数控机床夹具的选择和设计应尽可能的选用通用夹具或组合夹具在成批生产时才考虑专用夹具夹具设计要求结构简单尽可能利用通用元件拼装的可调组合夹具尽量减少零件的装夹次数力争做到一次装夹尽可能完成更多的或全部的加工内容而且要迅速完成工件的定位和夹紧过程以缩短辅助时间充分发挥数控机床的功能夹具的安装要准确可靠具备足够的强度和刚度以减少其变形对工件加工精度的影响夹具应不妨碍工件各部位的加工刀具更换及重要部位的测量等在本设计中由于所要加工材料的规格为可直接用虎钳加垫铁进行装夹上表面加工时工件露出钳口在左右正面加工完成后手动去除表面余量然后卸下工件在加工反面时先需要找正工件的平行度再进行加工背面加工时由于外表面不需要加工所以工件露出钳口即可注使用虎钳装夹前应调整虎钳固定钳口保证其在与机床相应坐标方向的平行度装夹时注意调节垫铁高度以保证能夹紧且在进行切削加工时刀具不会与虎钳钳口相撞刀的选择刀具材料选择的基本要求在金属切削过程中刀具切削部分承受着较大的压力较高的温度和剧烈的摩擦有时还要受到强烈的冲击因此刀具的材料必须具备下列性能高的硬度其切削部分的硬度必须大于工件材料的硬度高的耐磨性刀具应具备较高的耐磨性以抵抗工件对刀具的磨损足够的强度与韧性为了防止刀具的崩刃与碎裂要求切削部分的材料必须具有足够的强度与韧性高的耐热性刀具耐热性越好材料允许的切削速度就越高选用刀具主要应考虑如下几方面一次连续加工的表面应尽可能多在切削加工中刀具不能与工件轮廓发生干涉有利于提高加工效率和加工表面的质量有合理的刀具强度和寿命另外刀具应具有严格的标准的规格尽量避免选用一些直线度同轴度不好或者刃口有缺陷的劣质刀具以提高加工效率与质量本设计中由于零件材料是其硬度相对较低塑性与韧性较好可选硬质合金刀刀具材料分析碳素工具钢碳素工具钢含碳量为的优质钢这种材料受热至时硬度和耐磨性就下降因此多用于制造底速手用工具所以我们不选用合金工具钢合金工具钢热处理后的硬度为于碳素工具钢相近耐热性耐磨性略高切削速度和刀具寿命远不如高速钢故其用途受到很大限制一般只用于制造受用丝锥手用绞刀等因此我们也不去选用高速工具钢简称高速钢高速钢是一种钨铬钼钒等合金元素较多的工具钢其红硬性比碳素工具钢和合金工具钢显著提高切削速度比碳素工具钢高倍高速钢是一种具有较高的强度韧性耐磨性和红硬性的刀具材料应用范围较广常用与制造各种复杂刀具如成型刀具钻头绞刀螺纹刀具等因此它可以作为我们本次设计的部分用刀的材料硬质合金硬质合金是钨和钛的碳化合物粉末加钴作为黏合剂高压成型后再高温烧结而成的粉末冶金制品硬质合金的硬度很高常温硬度达到耐磨性好红硬性好在保持良好的切削性能因此可以采用比高速钢高几倍甚至几十倍的切削速度并能切削高速钢无法切削的难加工材料其缺点是韧性较差怕冲击韧口磨的不如高速钢刀锋因此可采用较高的切削速度加工效率有显著提高根据加工的材料不同硬质合金又分为类相当于类类相当于类类相当于类类硬质合金这类硬质合金成红色和组成其韧性和耐磨性能和导热性好适合加工脆性材料如铸铁有色金属和非金属材料类硬质合金类硬质合金为蓝色有和组成由于合金中加入了碳化钛其耐磨性比类高但抗弯强度磨削性能和导热系数有所下降脆性大不耐冲击故这类合金不用来加工脆性材料只适用于一般钢材类硬质合金这类硬质合金为蓝色在其组织中加入了碳化钽或碳化铌稀有难容金属碳化物其高温硬度强度耐磨性粘结温度和抗氧化性韧性都有提高具有较好的综合性能主要用于切削难加工材料如铸钢合金铸钢耐高温合金等由上述分析结合本次设计所选的工件材料和学校的实际情况选择类材料相当于类硬质合金刀和高速钢刀为本次设计切削加工刀具材料刀具及切削参数的确定刀具及切削参数见表数控加工刀具卡片零件号产品名称材料程序编号零件图号铝合金序号刀具号刀具名称刀具规格补偿值备注直径长度半径长度立铣刀实测实测硬质合金立铣刀实测实测硬质合金立铣刀实测实测硬质合金第三章工艺路线切削参数的选择切削用量的选择原则数控铣削加工中的切削用量包括切削速度进给速度背吃刀量和侧吃刀量切削用量的选择原则是在保证零件的加工精度和表面粗糙度的前提下允许充分发挥刀具切削性能保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能最大限度地提高生产率以降低成本粗加工切削用量的选择原则粗加工时一般以提高生产效率为主兼济经济性和加工成本提高切削速度加大进给量和背吃刀量都能提高生产效率由于切削速度对刀具的使用寿命影响比较大吃刀量和进给量对刀具使用寿命的影响相对较小所以粗加工时首先选用较大的吃刀量和进给量最后根据刀具的质量和机床的刚性功率及切削环境等确定合适的切削速度半精加工精加工切削用量的选择原则半精加工和精加工的切削用量选择既要保证加工质量又要兼顾生产效率和刀具的使用寿命半精加工和精加工的切削用量的选择要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求及粗加工后所留下的加工余量来决定一般情况采用小的吃刀量和进给量在保证刀具磨损极限的情况下尽可能采用大的切削速度切削用量的确定背吃刀量与侧吃刀量的确定在要求工件表面粗糙度值为时可分粗铣与半精加工两步进行粗铣背吃刀量与侧吃刀量取同粗铣后留的余量在半精铣时完成在本设计中所以表面粗糙度为所以要进行粗铣与精铣依据刀具性能及经验确定粗铣的侧吃刀量与背吃刀量为刀具直径的背吃刀量则可根据刀具条件与加工条件酌情加减切削速度与主轴转速的确定根据查资料可知铝的切削速度范围在左右现实加工则可根据实际情况酌情加减在设计中初步确定为主轴转速的计算为其中切削线速度主轴转速刀具直径根据公式计算再综合经验值确定数值如下铣刀转速铣刀转速铣刀转速进给速度的确定进给速度与每齿进给量有关即式中进给速度主轴转速铣刀齿数每齿进给量根据公式计算在综合经验公式确定如下铣刀进给速度铣刀进给速度铣刀进给速度工艺卡片确定加工工艺数控加工工序卡见下表数控加工工序卡片零件号产品名称材料夹具名称零件图号虎钳工步工步内容刀具号主轴转速进给速度背吃刀量侧吃刀量备注粗铣凸台外廓精铣凸台外廓粗铣薄壁精铣薄壁铣键槽铣孔粗铣背面槽精铣背面槽进给路线的确定铣凸台内轮廓的走刀路线如图其余刀具路径省略图凸台各点坐标如表表第四章参考程序的编制工件坐标系的建立以图所示的工件上表面圆心作为为坐标系原点基点坐标计算略参考程序程序执行前已完成对刀填写完刀补值本设计零件用四个程序完成加工如下所示零件正面加工程序零件正面加工采用立铣刀和立铣刀加工完成参考程序详见程序零件背面加工程序零件背面加工采用立铣刀加工完成参考程序详见程序参考程序选用直径为的铣刀选用直径为的铣刀参考程序选用直径为带圆弧为的铣刀结束语本设计在老师的悉心指导和严格要求下业已完成从课题选择方案论证到具体设计和调试无不凝聚着老师的心血和汗水在三年的专科学习和生活期间也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀我受益匪浅在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意经过了一个多月的学习和工作我已基本完成了数控铣削加工工艺与编程的论文从开始接到论文题目到系统的实现再到论文文章的完成每走一步对我来说都是新的尝试与挑战这也是我在大学期间独立完成的最大的项目在这段时间里我学到了很多知识也有很多感受从对相关技术很不了解的状态到独立的学习和试验查看相关的资料和书籍让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰使自己非常稚嫩作品一步步完善起来每一次改进都是我学习的收获每一次试验的成功都会让我感到非常兴奋和喜悦虽然我的论文作品不是很成熟还有很多不足之处但我可以自豪的说这里面的每一段代码都有我的劳动当看着自己的程序自己成天相伴的系统能够健康的运行真是莫大的幸福和欣慰我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉这次做论文的经历也会使我终身受益我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情是真正的自己学习的过程和研究的过程没有学习就不可能有研究的能力没有自己的研究就不会有所突破那也就不叫论文了希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步最后再次向精心指导我的马海国老师及所有为我提供帮助的同学和老师们表示最衷心的感谢谢辞本次毕业设计我能够按时完成要感谢给我帮助的老师和同学因为自己的水平有限所以在设计过程中会遇到许多问题是他们在我遇到困难和解决不了的问题时给我提供了帮助才能使我能够继续进行设计最需要感谢的是我的毕业设计指导老师王中胜在本次的设计中我遇到了许多的疑难问题在我需要帮助时王老师不顾个人工作的繁忙在百忙中抽出时间来给我指导帮助我们解决疑难问题老师对我们的毕业设计非常重视对我们做的不合理的地方会耐心的的指导让我及时改正少走歪路用他自己的方法引导我们进行思考使我们能充分发挥自己的思维空间使我对问题有了自己独特的见解并且培养了我们独立思考问题的能力老师的那种热诚与认真负责的态度深深的打动了我使我更坚定自己做好毕业设计的决心其次要感谢我的同学在我遇到困难时他们总是及时伸出援助的手一起思考共同解决问题让我体会到了集体的温暖和团队协作精神对我今后的学习和生活有极大的意义我在设计过程中从他们那里不少知识使我知道遇到问题要不怕吃苦及时解决遇到困难要迎刃而上不退缩不放弃我还要感谢所有的老师感谢他们传授给我各方面的知识如果没有他们授予我的教育我也不会有今天的成绩感谢我的父母感谢他们多年来对我的培养感谢父母送我来到这里学习在本次的设计中我的父母也给了我很大的支持和鼓励他们常鼓励我做好毕业设计还时常的提醒我毕业设计的重要性设计可以培养锻炼一个人独立的思考和解决实际问题的能力培养一个人严格的工作作风和正确的学习态度虽然本次设计的整个完成过程都是在学校但我感觉父母好像时刻都在身边一样他们还经常打电话过来问候我关心我的身体这让我非常的感动心里有说不出的高兴和喜悦我再次的感谢我的父母谢谢他们对我的关心和鼓励为此我一定要用自己的努力去做好我的毕业只有这样我才能回报我的老师父母同学以及所有关心我的人通过此次设计让我在以后学习和生活的道路上更加坚强由于我个人水平有限设计中难免存在一些不足和错误希望指导老师能够给予纠正谢谢参考文献杨丰数控加工工艺与编程北京国防工业出版社毛江兵数控加工工艺西安电子科技大学出版社何满才摸具设计与加工人民邮电出版社赵岷机械制图与西北大学出版社邓志博数控机床加工培训教程陕西科学技术出版社孙学强主编机械加工技术北京机械工业出版社王茂元主编机械制造技术北京机械工业出版社田春霞数控加工工艺北京机械工业出版社赵长旭主编数控加工工艺西安西安电子科技大学出版社田萍主编数控机床加工工艺及设备北京电子工业出版社刘守勇主编机械制造工艺与机床夹具北京机械工业出版社