支撐板加工工藝及編程設計

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江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 支撐板加工工藝及鉆孔夾具設計 畢 業(yè) 設 計（論 文） 設計題目： 支撐板機械加工工藝規(guī)程及編程 專 業(yè)： 機械設計與制造 班 級： 學 號： 姓 名： 指導老師： 起訖日期 2016年2月5日～2016年5月16日 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 支撐板加工工藝及鉆孔夾具設計 摘要 本篇畢業(yè)設計主要針對數(shù)控機床的加工及編程的介紹，對支撐板零件進行工藝性分析，包括加工工藝的選擇和制定，還包括零件的程序的手工編制。 文章的重點在于對支撐板的工藝性和力學性能分析，對加工工藝規(guī)程進行合理分析，對支撐板進行加工工藝的規(guī)程設計，包括了支撐板的數(shù)控銑削加工，并且介紹了數(shù)控銑的加工工藝及普通編程，以此支撐板進行數(shù)控銑的加工工藝編制和編程的設計，經過實踐證明，經過合理地布置該零件的機械加工工藝方案，最終可以加工出合格的支撐板零件。 關鍵詞：機床；支撐板；數(shù)控；零件 I 江蘇工程職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 支撐板機械加工工藝規(guī)程及編程 目 錄 摘 要 I 1 零件結構工藝分析 1 1.1支撐板零件的分析 2 1.2刀具、量具的選擇 5 1.3確定毛坯的制作形式 9 2 工藝規(guī)程設計 1 2.1選擇定位基準 9 2.2制定工藝路線 10 2.3選擇加工設備和工藝設備 11 2.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 11 3 確定切削用量及基本工時 12 3.1工序20：粗銑、半精銑零件左右端面 14 3.2工序30：粗銑、半精銑零件上下端面 15 3.3工序40：銑深40MM凹臺 16 3.4工序50：銑深5MM凹臺 10 3.5工序60：銑通孔 17 3.6工序70：銑2-深15盲孔 17 3.7工序80：鉆2-通孔 17 3.8工序70：鉆深12盲孔 17 3.9工序80：鉆通孔 17 3.10工序80：鉆、攻4-M10深10螺紋孔 17 4 零件編程 25 4.1粗銑、半精銑、精銑零件上下端面 26 4.2銑深2MM凹臺 27 結 論 29 參考文獻 30 致 謝 31 1 零件結構工藝分析 機械工業(yè)正在飛速發(fā)展著，當人們談起制造行業(yè)中的發(fā)展時，很少談到工件夾具，但是在零件生產的基本領域，正吹著改革之風。一項優(yōu)秀的夾具結構設計，往往可以使得生產效率大幅度提高，并使產品的加工質量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結構較復雜的，不規(guī)則的推動架類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設計的高效率夾具。目前，中等生產規(guī)模的機械加工生產企業(yè)，其夾具的設計，制造工作量，占新產品工藝準備工作量的50%—80%。生產設計階段，對夾具的選擇和設計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設計，制造和生產過程中對夾具的正確使用，維護和調整，對產品生產的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。 在這次畢業(yè)設計中，根據課題所給的零件圖、技術要求，通過查閱相關資料和書籍，了解和掌握了的機械加工工藝和編程的一般方法和步驟，并運用這些方法和步驟進行了夾具設計。整個設計得指導思想“簡便、效率高、非常經濟”。 窗體底端 1.1 支撐板零件的分析 從零件圖可知道，該零件為鍛造零件，先采用鍛造工件后，上下面及四周用銑床銑光后再進行機床加工，支撐板材料為45。 支撐板左右、上下表面可以先在數(shù)控銑床上完成，然后、、內孔同樣是在數(shù)控銑床上面完成的，其他的孔類通過搖臂鉆床上面進行鉆、攻絲等等工序完成。以下圖1，圖2分別為支撐板零件在零件圖和毛坯圖。 圖1 支撐板零件圖 圖2 支撐板毛坯圖 1.2刀具、量具的選擇 從圖紙圖樣分析，該圖樣需要用銑床銑的輪廓我們在銑輪廓時選用面銑刀。的內孔采用粗銑、精銑加工，然后深5MM凹臺選擇在數(shù)控銑床上面銑削加工，2-深15盲孔選擇銑削加工，4-M10深10螺孔孔選擇鉆、攻加工，量具可選用0--150mm為75-100mm的游標卡尺，外徑千分尺，游標深度卡尺和內螺紋塞規(guī)測量等。 1.3確定毛坯的制作形式 確定毛坯件的制作形式，主要應該從以下幾個方面來考慮： （1）零件的力學性能 相同的材料采用不同的毛坯制造形式，其力學性能有所不同。鍛件的強度。壓力澆注和壓力澆注的鍛件，金屬型澆注的鍛件，砂型澆注的鍛件依次遞減；鋼質零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質棒料和鑄鋼件。 ( 2) 零件的結構形狀和外形輪廓 形狀復雜、力學性能要求不高可采用鍛鋼件。形狀復雜和壁薄的毛坯不宜采用金屬型鍛造。尺寸較大的毛坯，不宜采用模鍛、壓鑄和精鑄，多采用砂型鍛造和自由鍛造。外形復雜較小的零件宜采用精密的鍛造方式，以免機械加工。其直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料，相差較大時宜采用鍛件。 （3）生產綱領和生產批量 生產綱領大時宜采用高精度與高生產率的毛坯制造方式，生產綱領小時，宜采用設備投資小的毛坯制造方法。 （4）現(xiàn)場生產條件和發(fā)展 應經過技術經濟分析和論證。 該零件的材料為45，考慮到零件的形式及結構較為簡單，所受的沖擊力不大，且是大批生產，選擇鍛造成型。 2 工藝規(guī)程設計 2.1選擇定位基準 粗基準選擇毛坯的左右端面，精基準選擇已經銑削好的上下端面。 2.2制定工藝路線 本次設計的零件是支撐板的加工工藝，根據先面后孔原則，本次先以內孔定位加工支撐板零件的各個面，然后再是孔。后續(xù)工序安排應當遵則。先粗加面，再粗加工孔。對于支撐板，需要精加面。按上述原則亦應工孔系，但在實際生產中互垂直。加工工后，將工件清凈。清洗后用壓凈。保證零件于。 根據以上規(guī)定，講支撐板的加工工藝路線確定定如下： 工藝路線一： 10 鍛造毛坯 20 粗銑、半精銑零件左右端面 30 粗銑、半精銑零件上下端面 40 銑深40MM凹臺 50 銑深5MM凹臺 60 銑通孔 70 銑2-深15盲孔 80 鉆2-通孔 90 鉆深12盲孔 100 鉆通孔 110 鉆、攻4-M10深10螺紋孔 120 去除毛刺、飛邊 130 檢驗 工藝路線二： 10 鍛造毛坯 20 粗銑、半精銑零件左右端面 30 粗銑、半精銑零件上下端面 40 銑深40MM凹臺 50 銑2-深15盲孔 60 銑深5MM凹臺 70 銑通孔 80 鉆2-通孔 90 鉆深12盲孔 100 鉆通孔 110 鉆、攻4-M10深10螺紋孔 120 去除毛刺、飛邊 130 檢驗 工藝路線三： 10 鍛造毛坯 20 粗銑、半精銑零件左右端面 30 粗銑、半精銑零件上下端面 40 銑深5MM凹臺 50 銑通孔 60 銑2-深15盲孔 70 銑深40MM凹臺 80 鉆2-通孔 90 鉆深12盲孔 100 鉆通孔 110 鉆、攻4-M10深10螺紋孔 120 去除毛刺、飛邊 130 檢驗 通慮，零件的技術要求及可能采取的加工手段之后，就會發(fā)現(xiàn)仍有問題，由于內孔面粗糙度達不到要求，綜合選擇方案一： 10 鍛造毛坯 20 粗銑、半精銑零件左右端面 30 粗銑、半精銑零件上下端面 40 銑深40MM凹臺 50 銑深5MM凹臺 60 銑通孔 70 銑2-深15盲孔 80 鉆2-通孔 90 鉆深12盲孔 100 鉆通孔 110 鉆、攻4-M10深10螺紋孔 120 去除毛刺、飛邊 130 檢驗 2.3選擇加工設備和工藝設備 由圖樣分析，該圖樣需要銑削上下左右?guī)讉€平面，銑面，鉆孔，攻牙，鏜半圓孔等，在這里我們在銑輪廓時選用面銑刀，硬質合金銑刀，鉆頭，絲攻等等。而鉆削加工時我們可以選用麻花鉆頭，量具可選用0--150mm為75-100mm的測量游標卡尺，外徑千分尺，游標深度卡尺、螺紋塞規(guī)等。 2.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 (1)毛坯種類的選擇 由于零件尺寸不大，結構比較復雜，因此我們采用鍛件作為毛坯的制作形式，從而提高勞動生產率，降低成本。 (2)確定毛坯的加工余量 根據毛坯制造方法采用的砂型鍛造，查取《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2-5，“支撐板”零件材料采用鍛造。材料為45，生產類型為大批量生產，采用鍛造毛坯。 3 確定切削用量及基本工時 工序10 粗銑、半精銑零件左右端面 本工序為粗銑左右端面，所選刀具為硬質合金端銑刀。銑刀直徑d=60mm,寬度L=80mm，齒數(shù)z=20。銑刀切削用量的選擇銑刀的切削的用量。由于加工材料為45，=145MPa，硬度為160—180HBS，鍛件，有外皮。故選擇=8，=+5。 已知銑削寬度=90mm，銑削深度mm。機床為X5032型立式銑床，工件裝在平口鉗中。 （Ⅰ）確定每齒進給量 《切削用量簡明手冊》表2.25，當鑄鐵硬度小于等于200HBS，刀具直徑為14mm時，查《切削用量簡明手冊》表2.25 ，采用單面銑，故取 （II）YW2刀具（c）涂層刀具。 根據《切削用量簡明手冊》表3.7和表3.8，銑刀后刀面最大磨損量取為1.5mm，由于銑刀的直徑d=80mm，故銑刀的壽命T=180min。 （Ⅲ）確定銑削速度和每分鐘進給量 根據《切削用量簡明手冊》表3.27中公式計算： 公式中=245 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=80,=155,=2.3,=1.0。 =91.16m/min = =326.90r/min 縱向進給量=235mm/min。 每齒進給量為 = =160mm/min = =0.08mm/z (Ⅳ)檢驗機床功率 根據《切削用量簡明手冊》表3.24，當，，，z=10,，近似。 根據XK5032型立式數(shù)控銑床說明書機床主軸允許的功率為，， 故，因此選擇切削用量采用，即: ，，n=326.9r/min，m/min，。 （VI)基本工時計算 根據《切削用量簡明手冊》可知，有一下公式： 公式中，l=155mm，根據《切削用量簡明手冊》表3.26，銑刀入切量及超切量，則L=167mm。 工序20：粗銑、半精銑零件上下端面 上道工序為粗銑、半精銑零件上下端面的工序，而本工序為粗銑、半精銑零件上下端面，所選刀具為硬質合金端銑刀。銑刀直徑d=100mm,寬度L=80mm，齒數(shù)z=30，銑刀切削用量的選擇（表1，圖8）銑刀的切削用量。由于加工材料為45，=145MPa，硬度為160—180HBS，鍛件，有外皮。故選擇=8，=+5。 已知銑削寬度=155mm，銑削深度mm。機床為XA5032型立式銑床，工件裝在虎口鉗中。 （Ⅰ）確定每齒進給量 《切削用量簡明手冊》表2.25，當可緞鑄鐵硬度小于等于200HBS，銑刀直徑為14mm時，查《切削用量簡明手冊》表2，25 ，采用單面銑，故取 （b）YW2刀具 （c）涂層刀具 根據《切削用量簡明手冊》表3.7和表3.8，銑刀后刀面最大磨損量取為1.5mm，由于銑刀的直徑d=80mm，故銑刀的壽命T=180min。 （Ⅲ）確定銑削速度和每分鐘進給量 切削用量簡明手冊（第3版）【M】 公式中=245 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=40,=155,=2.3,=1.0。 =45.58m/min = =163.45r/min 根據《切削用量簡明手冊》表3.30，XA5032立式銑床主軸轉速表，選擇n=300r/min，縱向進給量=235mm/min。 每齒進給量為每齒進給量為 = =41.45mm/min = =0.14mm/z (Ⅳ)檢驗機床功率 根據《切削用量簡明手冊》表3.24，當，，，z=10,，近似。 根據XA5032型立式銑床說明書機床主軸允許的功率為，， 故，因此選擇切削用量采用，即: ，，n=300r/min，m/min，。 (VI)基本工時計算 根據《切削用量簡明手冊》可知，有一下公式： 公式中，l=155mm，根據《切削用量簡明手冊》表3.26，銑刀入切量及超切量，則L=167mm。 工序30：銑深40MM凹臺 本工序為銑深40MM凹臺的工序,我們選擇機床：數(shù)控銑床 ，型號為CK7132，功率P=9kw； 刀具：選用高速鋼圓鑲齒三面刃銑刀 查 查相關資料可得，刀具數(shù)據如下：d=20 1)銑削進寬度的選擇 根據實際工況，我們通過查相關資料可知 1—2 這里取1.5 2)選擇進給量 經查表可知 0.3 3)選擇速度 經查表可知： 所以： 4)計算切削時間 查相關計算切削時間的資料》 可知： 所以， 5)計算銑削力 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》有 ： 式中： 所以， 6)校核機床功率 查相關計算切削時間的資料有 所以，機床的功率足夠 工序50：銑深5MM凹臺 本工序為銑深5MM凹臺的工序,我們選擇機床：數(shù)控銑床 CK7132，功率P=20kw；刀具：選用高速鋼圓鑲齒三面刃銑刀 查 查相關資料可得刀具數(shù)據如下：d=60 Z=40； 1)銑削進寬度的選擇 根據實際工況，我們通過查相關資料可得可知 1—2 這里取1.5 2)選擇進給量 經查表可知 0.3 3)選擇速度 經查表可知： 所以： 4)計算切削時間 查相關計算切削時間的資料 可知： 所以， 5)計算銑削力 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》有 ： 式中： 所以， 6)校核機床功率 查相關計算切削時間的資料有 所以，機床的功率足夠 工序70：銑通孔 機床：數(shù)控銑床 本工序為銑通孔的工序，所選刀具為硬質合金銑刀。銑刀直徑d=10mm,齒數(shù)z=30。根據文獻選擇銑刀的幾何形狀。由于加工材料為45，鍛件，有外皮。故選擇=8，=+5。 已知銑削寬度=21mm，銑削深度mm。機床為數(shù)控銑床，工件裝在虎口鉗中。 （Ⅰ）確定每齒進給量 根據文獻12表3.5，當使用YG6，銑床功率為7.5Kw（文獻12表3.30） ，采用對稱銑，故取 （Ⅱ）選擇銑刀磨鈍標準以及刀具壽命 根據文獻12表3.7和表3.8，銑刀后刀面最大磨損量取為1.5mm，由于銑刀的直徑d=80mm，故銑刀的壽命T=180min。 （Ⅲ）確定銑削速度和每分鐘進給量 根據文獻12表3.27中公式計算： 公式中 =245 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=80,=50,=2.3,=1.0。 =91.16m/min = =326.90r/min 根據文獻12表3.30，數(shù)控銑床主軸轉速表，選擇n=300r/min，縱向進給量=235mm/min。 實際切削速度和每齒進給量分別為 = =75.36m/min = =0.08mm/z (Ⅳ)檢驗機床功率 根據文獻12表3.24，當，，，z=10,，近似。 根據數(shù)控銑床說明書機床主軸允許的功率為，， 故，因此選擇切削用量采用，即 ，，n=300r/min，m/min，。 2）基本工時計算 公式中，l=140mm，根據文獻12表3.26，對稱安裝銑刀入切量及超切量，則L=152mm。 3.11銑2-深15盲孔 機床：數(shù)控銑床 本工序為銑2-深15盲孔的工序，所選刀具為硬質合金銑刀。銑刀直徑d=10mm,齒數(shù)z=30。根據文獻選擇銑刀的幾何形狀。由于加工材料為45，鍛件，有外皮。故選擇=8，=+5。 已知銑削寬度=21mm，銑削深度mm。機床為數(shù)控銑床，工件裝在虎口鉗中。 （Ⅰ）確定每齒進給量 根據文獻12表3.5，當使用YG6，銑床功率為7.5Kw（文獻12表3.30） ，采用對稱銑，故取 （Ⅱ）選擇銑刀磨鈍標準以及刀具壽命 根據文獻12表3.7和表3.8，銑刀后刀面最大磨損量取為1.5mm，由于銑刀的直徑d=80mm，故銑刀的壽命T=180min。 （Ⅲ）確定銑削速度和每分鐘進給量 根據文獻12表3.27中公式計算： 公式中 =245 ,=0.2，=0.35，=0.15，=0.2，=0，=0.32，=80,=50,=2.3,=1.0。 =91.16m/min = =326.90r/min 根據文獻12表3.30，數(shù)控銑床主軸轉速表，選擇n=300r/min，縱向進給量=235mm/min。 實際切削速度和每齒進給量分別為 = =75.36m/min = =0.08mm/z (Ⅳ)檢驗機床功率 根據文獻12表3.24，當，，，z=10,，近似。 根據數(shù)控銑床說明書機床主軸允許的功率為，， 故，因此選擇切削用量采用，即 ，，n=300r/min，m/min，。 2）基本工時計算 公式中，l=140mm，根據文獻12表3.26，對稱安裝銑刀入切量及超切量，則L=152mm。 工序150：鉆2-通孔 本工序為鉆2-通孔，在這里，我們選擇機床：搖臂鉆床。 刀具：麻花鉆頭，查 《機械制造工藝設計簡明手冊》3.1—39，刀具數(shù)據如下：d=16 1)鉆削進寬度的選擇 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》3.1—27可知 1—2 這里取1.5 2)鉆削每齒進給量的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—28 3—29可知 0.25 3)鉆削速度的選擇 查《機械制造工藝設計手冊》表3—30可知 所以： 4)計算切削時間 查《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》表1.4—15 可知： 所以， 5)計算銑削力 根據實際工況，我們通過《機械制造工藝設計簡明手冊》有 ： 式中： 所以， 6)校核機床功率 查《切削用量簡明手冊》表3.28有 所以，機床的功率足夠； 4 零件編程 4.1粗銑、半精銑、精銑零件上下端面 本次是要對支撐板相關工序進行編程，編程部件的加工處理順序，刀具運動軌跡的尺寸，工藝參數(shù)（主要運動和進給運動速度，切削深度）和輔助操作（刀，主軸反轉，冷卻液體開關，刀具等等。 1）數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程又可分為手工編程和自動編程兩類。 手動編程，在制備過程的整個過程由手工完成。這就要求程序員不僅要熟悉常用的代碼和編程規(guī)則，還必須有一個機械加工工藝知識和數(shù)值計算。為點或部分的幾何形狀的機械加工，常見的編程簡單，程序并不多，且手動的編程，可以實現(xiàn)。 自動編程是使用計算機來把人變成可以由數(shù)控的處理程序，這是說，大多數(shù)數(shù)控編程的工作來實現(xiàn)要執(zhí)行的描繪信息到數(shù)控機床的一部分。 2）編程方法的選擇 刀具路徑的路徑主要由直線，圓弧，并且點的坐標是方便的，所以加工程序是用手工編程。 3）編程原點的確定 該零件為規(guī)則的回轉型零件，其坐標原點可設在軸的兩端面中心上，這樣方便編程坐標的計算。其坐標原點如圖3.1所示。 4.1粗銑、半精銑、精銑零件上下端面 N10 G54 G17 G94 G90 設定加工參數(shù) N20 T03 M06 換T01號刀 N30 M03 S1500 N40 G00 X0 Y0 Z100 設定退刀點 N50 Z10 N60 G01 Z-2.0 F250 第一刀下刀量 N70 M98 P0001 調用O0001號子程序 N80 Z-4 F250 第二刀下刀量 N90 M98 P0001 調用O0001號子程序 N100 Z-4 F200 N110 G00 Z100 N120 M05 M02 O0001 子程序 N10 G01 G40 X0 Y10 定位在刀具半徑中心 N20 Z-2.0 第一次下刀 N30 G03 X0 Y10 R10 圓弧插補加工R10 N40 Z-4.0 第二次下刀 N50 G02 X0 Y10 R10 圓弧插補加工R10 N60 G00 X0 Y0 Z100 N70 M99 子程序調用結束 N80 4.2銑深2MM凹臺 N10 G54 G17 G94 G90 設定加工參數(shù) N20 T01 M06 換T02號刀 N30 M03 S1500 N40 G00 X0 Y0 Z100 設定退刀點 N50 Z10 N60 G01 Z-2.0 F250 第一刀下刀量1.0MM N70 M98 P0001 N80 Z-4 F250 第二刀下刀量2.0MM N90 M98 P0001 N100 Z-4 F200 N110 G00 Z100 N120 M05 M02 主軸停止 N130M30 程序復位并結束 結 論 我在這次的畢業(yè)設計中，所選的課題是支撐板機械加工工藝規(guī)程及編程。首先做的是清楚的了解該零件的結構特點，然后進行數(shù)控加工工藝分析，這樣才能制定出合理的加工工藝路線，在上述中我學會如何分析零件，如何制定正確的加工工藝路線。在工藝方面，還需要加工工序，根據工件最后所達到的精度，推算出工件的工序余量與工序尺寸，然后在計算工時定額。時間過得真快啊，轉眼間三年時間都過去了，在這三年中，我學到了許多專業(yè)知識，就拿這次的畢業(yè)設計來說吧，我查閱了《機械制造工藝編制及實施》，《機床夾具與編程》，使我充分掌握了機床的設計方法和步驟，更重要的復習所學專業(yè)的知識，以前總認為學這些專業(yè)知識沒用，那是我太天真了，當這次的畢業(yè)設計，它幫了我不少的忙，特別是《機械制造工藝編制及實施》這課對我的畢業(yè)設計幫助特別大，都怪上課沒認真聽講，導致做畢業(yè)設計時要問比我學的好的同學，通過這次做畢業(yè)設計讓我認識到學習不是個壞事，是為了自己的，還有學習這些知識精通的話對我們找個好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過我的同學外更要感謝自己的。 參考文獻 [1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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