数控铣中典型零件的设计制造及工艺毕业论文(编辑修改稿)

数控铣中典型零件的设计制造及工艺毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

故：工艺性较好 综上所述，在一个零件上，这种内腔圆弧半径数值上 的工艺性显得相当重要，零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型或尺寸，这样可以减少换刀次数，一般来说，即使不能要求完全统一，但也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢，达到局部统一，以尽量减少铣刀的规格与换刀次数，并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差，降低表面质量。 加工中定位基准的确定应注意以下几点： （ 1） 应采用统一的基准定位，数控加工工艺特别强调定位加工，若无统一的基准定位会因工件重新安装产生的定位误差而导致加工后的两个面上的轮廓位置及尺寸不协调现象，因此为保证两次装 夹加工后其相对位置的准确性，应采用统一的基准定位。 （ 2） 统一的基准可以是工件上已有表面，也可以是辅助基准，工件上最好有合适的孔作为定位基准，若没有，应专门设置工艺孔作为定位基准，称之为辅助基准，工件上如没有合适的辅助基准位置，可考虑采用在毛坯上增加工艺凸台，制出工艺孔或在后续加工工序要加工掉的余量上设置工艺孔，在完成定位加工后再去除的方法。 综上，图 21 中采用增加工艺凸台，铣两个夹持面作为基准，可以一次性装夹而加工完所要加工的表面，没有重复定位，故能保证基准统一。 如图 22： 图 22 装夹及定位基准示意 长春理工大学本科毕业设计 9 定位基准及装夹方案分析 定位基准的选择 根据零件图及加工要求选择设备为加工中心 VDF850，同普通机床一样在加工中心上加工时装夹仍应遵守六点定位原则： （ 1） 尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。 （ 2） 当零件的定位基准与设计基准不能重合且加工面与其设计基准又不能在一次安装内同时加工时，应认真分析装配图纸，确定该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的公差范围，确保加工精度。 （ 3） 一次装夹能够完成全部关键精度部分的 加工。 （ 4） 定位基准的选择要保证完成尽可能多的加工内容。 （ 5） 批量加工时，零件定位基准应尽可能与建立工作坐标系的对刀基准重合。 （ 6） 必须多次安装时应遵从基准统一原则。 综上所述，我选择设计基准作为定位基准，一次装夹保证其精度，并且遵循基准统一原则。 数控铣床 夹具的确定 数控铣床 夹具的选择应考虑以下几点： （ 1） 夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。 （ 2） 为保持零件的安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装。 （ 3） 夹具的刚性和稳定性要好。 （ 4） 装夹方便辅助时间应尽量短。 （ 5） 夹具的结构应力求简单。 （ 6） 减少更换夹具的准备 — 结束时间。 （ 7） 减少夹具在机床上的使用误差。 经上综合分析，结合 我校 实际，该零件的装夹可选用平口虎钳及垫片和垫块作为辅助夹紧装置加工所需内容。 根据零件图分析，该零件可采取如下工艺措施：以夹持面和两个侧面定位选用虎钳装夹，如图 22 所示。 安排粗、精加工，采用小直径铣刀铣夹持面以减小切削变形。 装夹夹持面加工上面，完成加工内容，最后翻面夹凸台面，将夹持面铣掉。 由于毛坯为铝合金在装夹时勿过于紧以免发生变形造成加工精度的误差。 长春理工大学本科毕业设计 10 刀具的选择 刀具的合理选择和使用，对提高数控加工效率、降低生产成本、缩短交货期及加快新产品开发等方面有十分重要的作用。 国外有资料表明，刀具费用一般占制造成本 %4%，但它却直接影响占制造成本 20%的机床费用和 38%的人工费用。 如果进给速度和切削速度提高 15%20%，则可降低制造成本 10%15%。 这说明使用好的刀具会增加成本，但效率提高则会使机床费用和人工费用有很大的降低，这正是工业发达国家制造业所采用的加工策略之一。 应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确 选择刀具及刀柄。 刀具材料 切削性能的影响也非常重要 ： 例如切削低硬材料时可以使用高速刚刀具，而切削高硬度的材料时就必需用硬质合金刀具如表 21 所示。 表 21 刀具材料特性和用途 材料 主要特 性 用途 优点 高 速刚 比工具刚硬 低速或不连续切削 刀具寿命长、加工的表面较平滑 硬质合金 耐 磨 损 、耐热 可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工 寿命比一般工具钢高 1020倍 刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。 在满足加工 要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性，结 合我校 实际，采用高速钢刀具加工。 刀具尺寸选择 刀具尺寸选择包括直径尺寸和长度尺寸： （ 1） 直径尺寸：根据零件图样不同，选用的刀具尺寸不一样，因图而异。 选取的原则是：在刀具能够满足加工前提下，尽量选取直径大的刀具，铣削刀具都是成型刀具且标准，在同时可根据选取刀具的直径提取刀具各异的刀具。 （ 2） 长度尺寸：在加工中心上，刀具长度一般是指主轴端面到刀尖距离 ,包括刀柄和刃具。 选取的原则是：在满足各个部分加工要求的前提下，尽量减小刀具长度，以提高工艺系统的刚性，制造工艺和编程时，一般不必准确的确定刀 具的长度，只需初步估算出刀具长度范围。 根据经验公式： 1T =ABN+L+ 0Z + tT 公式中 ： 1T — 刀具长度 长春理工大学本科毕业设计 11 A— 主轴端面至工作台中心最大距离 B— 主轴在 Z 向的最大行程 N— 加工表面距工作台中心距离 L— 工件的加工深度尺寸 0Z — 刀具切出工件长度（以加工表面取 25 mm，毛坯表面取 58 mm） 刀 具长度示意图如图 23 图 23 刀具长度示意图 刀具卡片的制定 对图 21 的刀具设计卡片如表 22 表 22 数控加工刀具卡片 代号 零件名称 数控铣 典型零件 零件图号 序号 刀具号 刀具 加工表面 备注 规格名称 数量 刀长 /mm 刀柄型号 1 T01  25铣刀 2 50 BT40 粗铣上端面内腔 ，下斜面 2 T02  12铰刀 1 50 BT40 精铣上端面内腔 3 T03  25球铣刀 1 50 BT40 抛物面 长春理工大学本科毕业设计 12 4 T04  12球铣刀 1 50 BT40 抛物面 5 T05  8铰 刀 1 50 BT40 抛物面 6 T06  12中心钻 1 50 BT40 钻  25孔 7 T07  12钻头 2 50 BT40 钻  2  12孔 8 T08  25扩孔钻 1 50 BT40 钻  25孔 9 T09  12立铣刀 1 50 BT40 侧面椭圆 槽 10 T10  8中心钻 1 50 BT40 钻  12孔 编制 审核 批准 年 月 日 共 页 第 页 切削用量选择 切削用量包括 切削速度 cv （ 主轴转速 n）、背吃刀量 pa 和进给量 f（或进给速度 fv ）其确定原则与普通机械加工相似，对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。 选择切削用量的 基本 原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在 保证质量的前提下，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，参考的切削用量手册，并结合经验而定。 确定背吃刀量 主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定，在刚度允许的情况下， 应尽可能使背吃刀量 pa 等于 加工余量，应以最少进给次数切除这一加工余量，最好一次切净余量，以提高生产效率，为了保证加工精度和表面粗糙度，一般都要留一点余量最后精加工，在数控机床上，精加工余量可小于普通机床，铣 型腔 pa = ，铣 孔 pa =，铣外 轮廓 pa =，铣 抛物面 pa =。 确定主轴转速 主要根据允许的切削速度 cv (m/min)选取 n= Dvc1000 （ 21） 其中 cv 切削速度 长春理工大学本科毕业设计 13 D工件或刀具的直径 （ mm） 由于每把刀计算方式相同，现选取 12 的立铣刀为例说明其计算过程。 D=12mm 根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素，可参考表 23 选取。 表 23 铣削时切削速度 工件材料 硬度 /HBS 切削速度 cv / (m/min) 高速钢铣刀 硬质合金铣刀 钢 225 18~42 66~150 225~325 12~36 54~120 325~425 6~21 36~75 铸铁 190 21~36 66~150 190~260 9~18 45~90 160~320 ~10 21~30 铝 70~120 100~200 200~400 黄铜 53~56 20~50 100~180 从理论上讲， cv 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。 但实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑： 取粗铣时 cv =100m/min 精铣时 cv =150m/min 代入 51 式中： 粗n = 1001000 精n = 1501000 =计算的主轴转速 n要根据机床有的或接近的转速选取 取 粗n =2500 r/min 精n =4000 r/min 同理计算  10键槽铣刀： 取 粗n =2020r/min 精n = 3000r/min 长春理工大学本科毕业设计 14 进给速度 切削进给速度 fv 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位 mm/min。 它与铣刀的转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量 Zf （ mm/z）的关系为 fv =nz Zf (22) 每齿进给量 Zf 的选取主要 取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。 工件材料的强度和硬度越高， Zf 越小，反之则越大；工件表面粗糙度值越小， Zf 就越小；硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀，可参考表 24 选取 表 24 铣刀每齿进给量 Zf 工件材料 每齿进给量。