零件加工工艺设计

49-372零件加工工艺设计

目录

摘要................................................................................. . (6)

前言........................................................................... ........... . (7)

一、零件工艺分析 (8)

1.1 零件结构分析 (8)

1.2 零件精度要求分析 (9)

1.3 零件材料技术要求分析 (9)

1.4 零件加工分析 (9)

二、毛坯的选择 (10)

三、数控加工工艺设计 (11)

3.1 加工内容分析 (11)

3.2 确定加工顺序及进给路线 (11)

3.3 确定加工方法及走刀路线 (11)

3.4 切削用量与工序尺寸的选择 (12)

3.5机床的选择 (14)

3.6 刀具的选择 (15)

3.7 数据计算 (16)

四、模拟加工

4.1 使用模拟软件模拟加工 (17)

4.2 数控加工仿真 (17)

五、数控加工过程卡片 (18)

六、数控加工工序卡片 (18)

七、编制工艺文件 (18)

7.1 零件加工过程卡片 (19)

7.2 零件加工工序卡片 (22)

结束语................................................................................. . (37)

参考文献 (38)

答谢辞................................................................................. . (39)

49-372零件数控加工工艺设计

摘要：本段文字主要简述一下我在做零件49-372毕业设计中遇到的一些问题与解决方案。首先零件的加工工艺中有许多粗糙度要求很高的地方。因此在加工中要用到磨床进行最后的精加工。由于零件的长短尺寸较长，宽度较小。所以加工时不应该用平口钳进行装夹，用电磁吸盘，这样就不会把工件损坏，也便于零件的加工。

工件粗加工过后要调质，调质过后工件的刚度将有所改变。这样加工时候进给率、被吃刀量、切削速度将有所调整。最后加工完成要进行一定的修正，防止零件在加工中因为切削力和工件的内应力而变形。完成上面的这些注意点，零件加工也就基本没有什么问题。

关键词：切削量；公差；精度分析；背吃刀量。

49-372 Parts CNC Machining Process Design

Abstract: This passage mainly describes the parts I'm doing some of the problems in the graduation design of 49-372and the solution. Many of the processing technology of the first parts roughness requirement is very high. So want to use grinder in the processing for final finishing. Due to the length of the parts size is longer, the width is smaller. So when processing should not be the clamping vise, using magnetic chuck, so as not to damage to the work piece, also facilitate parts processing.

Artifacts to conditioning after rough machining, stiffness of the work piece will change after quenched and tempered. This process when feed rate, by turning, cutting speed will be changed. Finally to make certain correction processing is complete, prevent parts in processing because of the cutting force and internal stress and deformation of the work piece. Complete the above the attention points, parts processing is basic no problem.

Keyword:Cutting amount;Tolerance;Precision analysis.By turning.

前言

最近几年，计算机技术的大力发展，数字控制技术已经大量应用于工业控制的各个领域，特别是机械制造业中。激烈的市场竞争让传统的加工设备以及不能适应高效高质量加工要求。NC加工技术能有效地解决小批多变零件的加工问题，所以得到了迅速发展和广泛应用。

数控控制技术可以大大提高生产率、缩短加工周期、实现对各种复杂精密零

件的自动化加工，还使车间设备总数减少，节省人力，改善劳动条件。数控加工

技术的应用，让CAD.CAM.CAPP的一体化成为现实。

数控技术的应用，提高了人们的生活水平。致力于发展以数控技术为核心的

先进制造技术已成为各发达国家加速经济发展，提高综合国力的重要途径。我国

一些行业从西方引进了高档数控设备，但是有的使用是受到国外的监控和限制的。

这都足以说明数控技术在现代社会起着重要的作用。

一、零件工艺分析

1.1零件结构分析

绘制49-372零件图如下图所示，整体来看该零件是一个长方体板类零件，外形易于加工，零件一端开了一个36mmx15mmx15mm的槽，零件表面需要加工多个螺纹孔、沉孔、通孔。总体来说，比较难加工。

图1-1 49-372零件图

图1-2 49-372立体图

1.2零件精度要求分析

从零件图可以看出，该工件部分尺寸精度要求较高。其中2个?6的内孔公差为0.03，公差等级为IT8；高30的底面与?12孔的中心的垂直度为?0.04；?12内孔尺寸公差为0.1，公差等级为IT12；未注公差尺寸严格按照零件图上尺寸加工。

1.3零件材料技术要求分析

工件材料为45钢，小批量生产。粗加工过后进行调质处理：HRC24-28，锐角均匀倒钝：0.3x450，去毛刺。

1.4零件加工分析

从零件图可以看出，该零件的加工是以底面为基准面，又考虑螺纹加工和两个直径为?12mm的孔的尺寸位置度的保证，则必须以上表面同一次庄稼来加工，但是都主要是以底面为基准完成的。

由于图纸上要求?12和?6的孔相对于基准面有较高的精度要求及位置度要求，因此就是着重加工诸多内孔和螺纹孔，因为表面上各孔必须在实体表面上进行钻削加工才能完成，为防止在实体表面钻孔产生倾斜、滑移等现象，必须在加工各孔之前应在相应的孔的位置钻中心孔预定位。

同时各孔加工的垂直度，尺寸精度都要保证。

零件的结构工艺性:在保证零件使用性能的前提下，制造该零件的可行性和经济性。

在制订机械加工工艺规程时，主要进行零件的铣削加工工艺分析，它主要涉猎及以下几点：

1)工件应便于在机床或夹具上装夹，并尽量减少装夹次数。

2)刀具易于接近加工部位，便于下刀、退刀、越程和测量。

3)便于观察铣削情况。

4)便于减少走刀次数。

5)尽量减少加工面积及空行程，提高生产率。

6)改善加工条件，便于加工，必要时应便于采用多刀，多件加工。

1.5零件完整性、合理性分析

由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常遇到构成零件轮廓的几何元素的条件不充分或模糊不清，所以在审查与分析零件图样时，一定要仔细认真，对该项目图样分析，图样中构成几何元素完整、充分，所有加工内容明确无误，尺寸标注清楚，给定的几何条件合理。

1)经检查，本图样尺寸完整，不缺、不矛盾，不影响到零件轮廓的构成。

2)零件图上的图线位置明确，尺寸标注清楚，不影响编程。

3)零件图上给定的几何尺寸条件合理，不造成数学处理的困难。

综上所述，根据加工工艺分析，从图样要求看出，该零件图加工为平面槽、内孔、螺纹孔、沉孔都集中在外表面上。尺寸精度、表面粗糙度要求较高。

二、毛坯的选择

零

件

为

45

号

钢，

板

类

毛坯，下料材料为208X35X20，如下图所示：表3-2所选毛坯材料尺寸为208X35X20

三、数控加工工艺设计

3.1 加工内容分析

根据上述分析，总结得出零件加工内容如下表：

表3-1 49-372零件加工内容

3..确定加工顺序及进给路线

板类零件的加工顺序均为先加工出基准面，如在加工中心等设备上加工，各孔加工也可以同时进行，之后可对板类零件的外形加工。对于一些高精度的或形状特别的板类零件，在粗加工后还要进行一次人工时效处理，以消除粗加工所带来的残余应力。

3.3确定加工方法及走刀路线

1）底面的表面粗糙度要求为Ra3.2um，选“粗铣——半精铣——精铣”的方案。

2）孔加工方案的选择：

孔加工前便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后再钻孔。

?6.5的沉孔，选“钻中心孔——钻——粗铰——精铰”方案。

?12的孔，选“钻中心孔——钻——精铰”的方案。

?6沉孔，选“钻中心孔——钻——精铰”的方案。

M4螺纹孔，选“钻中心孔——钻底孔——孔端倒角——攻螺纹”的方案M6螺纹孔，选“钻中心孔——钻底孔——孔端倒角——攻螺纹”的方案

3.4切削用量与工序尺寸的选择

切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥机床性能，最大限度提高生产效率，降低成本。

粗加工时切削用量的选择原则是：首先选择尽可能大的背吃刀量，其次要根据机床动力和刚性的限制等，选取尽可能大的进给量，最后在保证刀具耐用度确定最佳的切削速度。

精加工时切削用量的选择原则是：首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面的粗糙度要求，尽可能选择小的进给量，最后在能够保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取比较高的切削速度。

1)背吃刀量的选择与工序尺寸的计算:

背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度及尺寸精度和表面质量等因素来确定。粗加工时，在刚性允许的条件下应尽可能的使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产率。精加工时，为了保证加工表面质量，可留有少许精加工余量，一般为0.2-0.5mm。

背吃刀量的确定，在某种程度上与工序余量有相似之处，特别是在精加工、半精加工工序中，精加工余量应一次切削完成，精加工时的背吃刀量就是精加工余量，半精加工时也应尽量一次切削完成加工余量。

根据加工工序安排，结合工件实际情况，从课本表格中可以确定各加工面在各加工工序中的加工余量，即确定了背吃刀量，再通过确定工序尺寸公差、孔加工的精度，铣平面时的加工余量，即可，经过计算得出各道工序的工序尺寸，总结如下：

2)进给量的选择

进给量根据机床、工件和刀具的刚度及尺寸精度和表面粗糙度等因素来确定，粗加工时，在刚度允许的前提下应尽可能使用尽可能的进给量，这样可以尽量减少走刀次数，提高生产率。精加工时，为了保证表面质量，一般选取较小的进给量，主要受刀尖半径和工件表面粗糙度影响，进给量选择如下表：

表3-2 49-372零件加工工序余量与尺寸

表3-3 49-372零件加工进给量

表3-4 49-372零件切削速度与主轴转速

切削速度根据机床、工件和刀具的刚度及尺寸精度和表面质量等因素来确定。查教材表6-15确定各工序的镗削时的切削速度，再根据公式n=1000vc/d∏算出主轴转速。

3.5机床的选择

图3-5加工中心

我选择加工中心的原因是：加工中心可以工序集中和自动换刀，大大的减少了工件的测量、装夹和机床时间调整等，使机床的切削时间达到机床开动时间的80％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了工序之间的工件搬运、周转和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产。

3.6刀具的选择

3.6.1刀具材料的选择

一、由于所要加工的零件精度要求较高，故对于刀具的要求很高:

(1) 铣刀刚性要好。一是采用大切削用量可以提高生产效率；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时，通用铣床遇到这种情况很容易采取分层铣削方法加以解决，而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进，遇到余量原大时无法像通用铣床那样“随机应变”，除非在编程时能够预先考虑到，否则铣刀必须返回原点，用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工，多走几刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀，降低了生产效率，如刀具刚性较好就不要这样做了。

（2）铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，就会影响工件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀引起的调

刀与对到次数，也会使工件表面因对刀误差而形成的接刀台阶，降低了工件的表面质量。

总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好的、耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。

综上所述，需要具有高硬度和高耐磨性的刀具进行加工，即硬质合金刀具。

表3-5 49-372零件加工切削刀具的选择

3.7数据计算

3.7.1工序余量的计算

a.粗铣各加工表面：

查《数控加工工艺》中表6-7得：粗铣的加工余量是2.0mm。

b.半精铣各加工表面:

查《数控加工工艺》中表6-7得：半精铣的加工余量是0.5mm

c.精铣各加工表面：

查《数控加工工艺》中表6-7得：精铣的加工余量是0.2mm

3.7.2切削用量的计算及确定

a.毛坯各表面的加工

查《数控加工工艺编制》中表6-10得：粗铣的背吃刀量为2.0mm。

查《数控加工工艺编制》中表6-14得：粗铣的进给量为0.25mm/r。

查《数控加工工艺编制》中表6-17得：粗铣的切削速度为140mm/min。

设定主轴转速为600r/min。

b.粗铣各加工表面:

查《数控加工工艺编制》中表6-10得：粗铣的背吃刀量为2.0mm。

查《数控加工工艺编制》中表6-14得：粗铣的进给量为0.25mm/r。

查《数控加工工艺编制》中表6-17得：粗铣的切削速度为140mm/min。

设定主轴转速为700r/min。

c.半精铣各加工表面

查《数控加工工艺编制》中表6-10得：半精铣的背吃刀量为0.5mm。

查《数控加工工艺编制》中表6-14得：半精铣的进给量为0.1mm/r。

查《数控加工工艺编制》中表6-17得：半精铣的切削速度为170mm/min。

设定主轴转速为800r/min

d.精铣各加工表面

查《数控加工工艺编制》中表6-10得：精铣的背吃刀量为0.2mm。

查《数控加工工艺编制》中表6-14得：精铣的进给量为0.04mm/r。

查《数控加工工艺编制》中表6-17得：精铣的切削速度为190mm/min。

设定主轴转速为1000r/min。

四、模拟加工

4.1使用模拟软件模拟加工

图4-1零件槽的加工

图4-2零件斜面的加工

图4-3零件精加工操作管理（一）图4-4零件精加工操作管理（二）

4.2数控加工仿真

程序输入仿真系统，对刀加工。利用轨迹仿真判断装刀是否正确，是否存在过切，是否在走刀路线、抬刀下刀、切入切出等处出现错误。

4.3机床的程序预演功能

程序输入完以后，把机械运动主轴运动以及S、M、T等辅助功能锁定，以自动循环模式让数控铣床静态下执行程序。

通过观察机床坐标位置数据和报警显示，判断程序是否有语法、格式或数据错误。

4.3.1抬刀空运行程序

在自动模式下运行程序，通过图形显示的刀具运动轨迹和坐标数据等判断走刀路线是否最短、加工过程是否撞刀、换刀等辅助动作是否存在不合理或留余程序段，以及程序的加工方向是否正确等。

4.3.2首件试切

对刀加工，首件试切。通过首件试切，检测该程序所切零件的尺寸精度、表面粗糙度、倒角、形位公差等是否满足图样要求，即主要检查加工参数的正确与否，通过实际加工工件质量状态对照修改程序。

五、数控加工过程卡

数控加工工艺过程卡片概略了加工过程全貌，是制定其他工艺文件的基础。此卡对工序的规格及说明不够具体，所以在成批生产和大量生产一般不能直接指导工人操作，而多作为生产管理使用。但在单件小批生产中，通常不再编制更详细的工艺文件，可用它直接指导生产，指导工人操作。在一定的生产条件下，确保加工质量和最少的生产成本是制定机械加工工艺规程的基本原则。在具体制定机械加工工艺规程时，应尽力做到技术上先进、经济上合理并具有良好的生产条件，要体现这三者统一。

六、数控加工工序卡片

数控加工工序卡片是用来指导生产的一种详细的工艺文件。零件数控加工工艺规程的制定大部分分为四个阶段：

（1）准备阶段包括计算生产纲领、确定生产类型、分析零件图和产品装配图、确定毛坯类型等。

（2）工艺路线拟定阶段这是制定工艺规程的核心，其主要内容包括：选择定为基准；选择零件加工表面；划分加工阶段：安排加工顺序和

工序整合等。

（3）工序设计阶段该阶段确定已拟定工艺路线中每一道工序的工序内容，包括确定加工余量、工序尺寸及其公差；选择机床和工艺装备；

确定铣削用量、计算工时定额等。

（4）填写工艺卡片将上述步骤确定的有关内容填入不同的工艺规程卡片。

七、编制工艺文件

7.1零件加工过程卡

工

工步内容工艺装备步

号

1 铣上表面36mmX15mm,高为15的槽精密平口钳

2 铣上表面2个20mmx15mm, 高为15的斜面

3 倒角

工

工步内容工艺装备

步

号

1 钻扩?6.5mm至?6，?12mm至? 11.5mm

设计（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期Zxn 10-25