实践环节试题

1 实践环节试题一 一、实践考核形式 课程设计 二、考核目的 本课程是培养学生具有机械自动化制造技术基本知识和专业能力的专业课，以及自动化制造系统的系统化规划、设计、分析及优化运行的基本理论和方法。培养学生掌握面向多品种、中、小批量生产的柔性自动化制造系统、以适应制造企业向着精益生产、敏捷制造的方向发展等，为学生将来从事自动化制造系统方面设计、生产、运行、管理工作奠定基础。 三、考核题目和内容 考核题目为下图零件铣削数控加工工艺设计

图 2.1 典型铣削加工零件 （一）设计要求： 加工零件如图2.1所示，材料为HT200，毛坯尺寸：长×宽×高为170mm×110mm×50mm。 （二）设计说明书 1. 工艺分析与选择 (1) 零件图工艺分析。该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔和光整加工等。根据加工方法 2

图2.2 装夹方式 1--开口垫圈 2 – 压紧螺母 3—带螺纹圆柱销4—削边销 5—辅助压紧螺母 6—垫圈 7—工件 8—垫块

选择原则，中间40mm孔的尺寸公差为H7，表面粗造度要求较高，可采用钻→粗镗→精镗方案，两端13mm和22mm孔处没有尺寸公差要求，可按自由尺寸公差IT11~IT12处理，表面粗造度要求不高，可采用钻13mm孔→锪孔22mm的方案；平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm，可采用粗铣→精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度的要求。 (2) 确定装夹方案。由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。根据零件的结构特点，加工上表面、60mm外圆及其台阶面和孔系时，可选用平口虎钳夹紧；铣削外轮廓时，应采用一面两孔定位方式，即以底面、40H7和一个13mm定孔位，如图2.4.2所示。选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。 (3) 确定加工顺序。加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面(底面)→粗、精加工上表面→60mm外圆及其台阶面→孔系加工→外轮廓铣削→精加工底面并保证尺寸40mm。 (4) 刀具选择。刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚 3

度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。 选取刀具时，使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。对一些主体型面和变斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低和平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采环形刀。 本设计中刀具的选择如表2.1所示。 表2-1 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 零件名称 端 盖 零件图号 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 刀尖半径mm 备注 1 T01 Φ125硬质合金端面铣刀 1 铣削上下表面 0.8

2 T02 Φ63硬质合金立铣刀 1 铣削Φ60外圆及台阶面 2 3 T03 Φ38钻头 1 钻Φ40H2的底孔 4 T04 Φ40镗孔刀 1 镗Φ40的内孔表面 0.2 5 T05 Φ13钻头 1 钻2-Φ13的螺钉过孔 6 T06 Φ22×14忽钻 1 忽钻2-Φ22的沉头孔 0.2 7 T07 Φ25硬质合金立铣刀 1 铣削外轮廓 0.2

编制 审核 批准 年 月 日 共 页 第 页 (5) 切削用量选择。切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、

进给速度(进给量)等。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是:粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。 孔系加工切削用量见表2.2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm加工精余量，其余一次走刀完成粗铣。 4

确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸铁(190~260HB) 时的切削速度为45~90m/min，取vc=70m/min，然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡片中(若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速)。 Dvcn/1000 确定进给速度时，根据铣刀齿数、主轴转速和切削用量手册中给出的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。 znffnvzf 背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8~10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5~2mm。精加工时，背吃刀量取为0.2~0.4mm。 表 2.2 孔系加工刀具与切削用量参数

刀具编号 加工内容 刀具参数 主轴转速S /(r/min) 进给量f

/(mm/min) 背吃刀量P /mm 01 38mm钻孔 38mm钻头 200 40 19

02 47H7粗镗 镗孔刀 600 40 0.8

47H7精镗 镗孔刀 500 30 0.2

03 13mm2mm钻孔 13mm钻头 500 30 6.5 04 22mm2mm怱孔 14mm22mm怱钻 350 25 4.5 (6)拟订数控铣削加工工序卡片。把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编人表2.3所示的数控加工工序卡片中，以指导编程和加工操作。 5

表 2.3 数控加工工序卡片 2. 主要操作步骤及加工程序 2.1确定编程原点 铣床上编程坐标原点的位置是任意的，它是编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的，为了编程方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定工件上某一点为编程坐标原点，具体选择应注意如下几点： (1) 编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。 (2) 编程坐标原点尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。 (3) 对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角点上。 (4) z轴方向的零点一般设在工作表面。 6

本设计选择40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。 2.2 按工序编制各部分加工程序 (1) 粗铣定位基准面(底面),采用平口钳装夹，在MDI方式下，用125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，起刀点坐标为(150，0，-4)，指令为： G01X-150.Y0.F40M03 (2) 粗铣上表面，起刀点坐标为(150，0，-5)，其余同步骤1。 (3) 铣精上表面，起刀点坐标为(150，0，-0. 5)，进给速度为25mm/min，其余同步骤1。 (4) 粗铣60mm外圆及其台阶面，在自动方式下，用63mm面端平铣刀，主轴转速为360r/min，修改后的零件粗加工程序如下： % O0010 (PROGRAM NAME-T) (DATE=DD—MM—YY—04—05—28 TIME=HH：MM—10：29) N100 G21 N102 G00G17G40G49G80G90 N112 G43H1Z10 N114 G00G90G54X30.Y-85.M03 N116 X62. N118 Z2. N120 G01Z-4.375F40 N122 Y0. N124 G03X0.Y62.R62. N126 X-62.Y0.R62. N128 X0.Y-62.R62. N130 X62.Y0.R62. N132 G01Y85. 7

… (后略) (5) 精铣60mm外圆及其台阶面，修改后的零件精加工程序如下： % O0011 (PROGRAM NAME—T1) (DATE=DD—MM—YY—0405—28) TIME：HH： MM—10：49) N100 G21 N102 G00G17G40G49G80G90 N106 G43H1Z10. N108 G00G90G54X30.Y-85.M03 N110 X61.5 N112 Z2. N114 G01Z-18.F25. N116 Y0. N118 G03X0.Y61.R61.5 N120 X-61.5Y0.R61.5 N122 X0.Y-61.5R61.5 N124 X61.5Y0.R61.5 N126 G01Y85. N128 G00Z10. N134 M05 N140 M30 % (6) 钻40H7底孔，在MDI方式下，用38mm的钻头，主轴转速为200r/min，指令为： G98G83X0.Y0.Z-45.Q5.R10.F40.M03 (7) 镗粗40H7孔内表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25mm×25mm，主轴转